專利名稱：一種換熱器及制造該換熱器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱器及制造該換熱器的方法。
背景技術(shù)：
換熱器用于加熱裝置例如集中采暖加熱器，鍋爐等。在該換熱器中設(shè)置燃燒器，利用例如氣體或燃油進(jìn)行加熱。由從燃燒器竄出來的火焰產(chǎn)生的熱量在加熱氣體和換熱器的換熱面之間進(jìn)行交換，隨之從換熱器的換熱面將熱量傳遞至換熱器內(nèi)的通道或空間中提供的流體，例如用于集中采暖的水、空氣或家庭用水。在該換熱器的使用過程中在較高溫度下壓力增大，這對該換熱器的密封提供了特殊要求。眾所周知，換熱器是采用成型工藝(moulding technology)制造而成的。這是一種相對昂貴的方法，特別是因為成型換熱器所需的模具的生產(chǎn)和維護(hù)費用比較昂貴。如果使用去模芯技術(shù)(lost core technology)，則會變得更昂貴。此外，眾所周知利用焊接工藝或機械加工封閉止塊來制造換熱器，以便用管道、板材等來裝配換熱器。這種方法所需費用也相對昂貴，特別是由于裝配環(huán)節(jié)導(dǎo)致的費用。這些制造換熱器的已知方法的另一個問題是不同容量的換熱器需要不同的模具。 這意味著一系列換熱器需要大規(guī)模投資，以便進(jìn)行必要的加工。NL9002201公開了一種使輕金屬，擠壓圓柱芯制成一體的換熱器。然后將圓柱形銅套筒設(shè)置在芯的周圍。套筒必須緊密配合。在芯中，兩個同心區(qū)域設(shè)置用于在芯中形成加熱氣體傳輸區(qū)域中心。在所述兩個區(qū)域的外側(cè)區(qū)域內(nèi)靠近套筒設(shè)置四個輸水通道。在一個實施例中，通過機械加工去除芯的中心上部，形成插入有圓柱形燃燒器的燃燒器空間。使用過程中，熱量從來自與芯接觸的燃燒器的加熱的煙道氣體傳遞至流過通道的水。這種已知的換熱器的缺點在于在擠壓芯內(nèi)通過機械加工來提供燃燒器空間是非常困難的。而且，將熱量從煙道氣體傳輸至水的有效面積較小。此外，加熱換熱器時，由于芯和套筒膨脹程度不同會出現(xiàn)溫度和物理問題，以及由于煙道氣體區(qū)域和水通道之間的溫差會出現(xiàn)熱應(yīng)變，這會導(dǎo)致裂縫例如材料內(nèi)部的微裂縫以及換熱器滲漏。特別是，在加熱和 /或冷卻芯和套筒的過程中，在芯的外表面和套筒的內(nèi)表面之間可能會出現(xiàn)缺口，浪費能源甚至危害公眾健康，例如由于無用的煙氣排放到換熱器周圍并且之間可能聚集污垢例如煙灰，后期可能也會排入周圍環(huán)境。這些問題甚至進(jìn)一步加重，因此換熱器必須能夠承受較高的壓力，例如大約4巴以上的壓力，或者達(dá)到10巴以上的壓力，然而某些測試的壓力可能會更高。根據(jù)NL9002201的換熱器的另一個缺點是必須設(shè)置套筒。由于所使用的銅這本身就很昂貴，而在相對較長的芯周圍又難以緊密配合。而且，對這種換熱器的芯使用的擠壓模具也很昂貴并且需要較高的維護(hù)費用。US5937571公開了一種具高密度散熱翅片的散熱器，包括兩個利用環(huán)氧樹脂粘結(jié)在一起的基座元件。散熱器用于通過提供流過散熱器內(nèi)的翅片空間的氣流來冷卻與其外表面連接的元件。因此，就本申請而言散熱器不是換熱器。在這種已知的散熱器中，外表面是平坦的，而在散熱器內(nèi)部設(shè)置翅片，形成較大的換熱面。這種散熱器中沒有燃燒器空間或輸水通道。在使用過程中散熱器整體溫度應(yīng)相對低，最好是在100°C以下，然而壓力也較低，接近或是大氣壓。擠壓這些散熱器的翅片然后橫向加工，以便在所述翅片內(nèi)形成開口，從而構(gòu)成針狀翅片。這樣做是為了破壞流過所述翅片的空氣的邊界層，這只有在較低的氣流速度和壓力下才發(fā)生。使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)會導(dǎo)致散熱器部件之間連接不靈活。FR2915792公開了一種換熱器，其中擠壓中央芯，開口側(cè)包括水和煙道氣體通道。 然后利用可以焊接、熔接、粘結(jié)或夾在芯上的側(cè)元件密封該芯，封閉所述通道。此外封閉芯的前端和后端。換熱器未披露燃燒室，該換熱器用于冷卻汽車排氣系統(tǒng)，尤其是排氣再循環(huán)系統(tǒng)中的煙道氣體。再循環(huán)系統(tǒng)中的溫度和壓力都相對較低，特別是在100°C以下及2-4巴 (0. 2-0. 4MPa)以下。此外，這也不是本發(fā)明的換熱器類型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種價格相對低廉的加熱系統(tǒng)用的換熱器，該換熱器包括燃燒器，該燃燒器在換熱器中產(chǎn)生加熱的煙道氣體并直接將這些熱煙道氣體送入所述換熱器的加熱空間。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制造該換熱器或其部件的方法，該方法的價格相對低廉，特別是與已知方法相比。本發(fā)明的又一個目的在于提供一種制造一系列具有不同容量的換熱器的方法?？梢岳酶鶕?jù)本發(fā)明的換熱器或方法來實現(xiàn)這些目的中的至少一個。這些目的沒有按任何相關(guān)順序提及，這些目的在本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方面并不是決定性的。在第一方面，根據(jù)本說明書的換熱器被定義為包括至少部分地采用擠壓法 (extrusion)或鑄造法(casting)制造而成的至少兩個部件。所述至少兩個部件相互嚙合形成換熱空間和/或輸水通道的一部分以及燃燒器空間的一部分。所述至少兩個部件由彈性結(jié)合劑連接。在另一方面，根據(jù)本說明書的方法被定義為一種制造換熱器或其部件的方法，其中擠壓或鑄造至少兩個部件。所述部件隨后彼此彈性結(jié)合形成流體空間。如果擠壓任何一個部件，優(yōu)選的是在擠壓和粘結(jié)部件之間，通過去除整體擠壓在部件中的換熱面增強元件的至少一部分來加工所述部件中的至少一個，以形成所述燃燒器空間和/或所述換熱空間的至少一部分。根據(jù)本說明書的換熱器能夠承受較高的溫差，例如從接近或低于20°C達(dá)到甚或高于120°C，例如高達(dá)140°C至160°C，以及能夠承受較高壓力及壓力差，例如達(dá)到4巴或高于 4巴達(dá)到10巴或更高的壓力，特別是在使用和測試過程中，在煙道氣體側(cè)和/或在水邊。而且，在使用過程中整個換熱器的溫度分布非常不均勻。因此，這種類型換熱器的密封和連接要承受的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過例如不直接加熱的散熱器以及汽車排氣系統(tǒng)換熱器。


參照附圖進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行闡述，其中圖1為示意性地顯示換熱器的立體圖；圖2為從第一側(cè)大體顯示的換熱器的一部分的立體圖；圖3為從相對側(cè)大體顯示的換熱器的一部分的立體圖4示出了自第一端部分裝配的換熱器；圖5為換熱器的第一部件的側(cè)視圖；圖6為換熱器的第二部件的側(cè)視圖；圖7為從第二端部分裝配的換熱器的立體圖；圖8為圖7的具有固定端板的換熱器；圖9為從相對側(cè)顯示的圖7和8的換熱器；圖10為根據(jù)本發(fā)明的換熱器的氣流路徑的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的換熱器的水流路徑的示意圖；圖12為換熱器部件的放大部分的示意立體圖；圖13A和圖13B為換熱器部件的一部分的更詳細(xì)的正視圖和側(cè)視圖；以及圖14A和圖14B為換熱器部件的連接部分的更詳細(xì)的側(cè)視圖。
具體實施例方式在該說明書中，僅以實例的方式公開并描述了換熱器及其部件以及配備該換熱器的供熱回路的不同實施例。在這些實施例中，相同或相似部件具有相同或相似參考標(biāo)志。所示實施例部件的組合也可被視為本文中已公開的內(nèi)容。在該說明書中，換熱器被理解為在來自燃燒器的加熱的煙道氣體和流過所述換熱器內(nèi)一條或多條水通道的水之間交換熱量的交換器。優(yōu)選設(shè)置可插入燃燒器的燃燒器空間，以便在使用過程中，在所述換熱器內(nèi)部主動生成加熱的煙道氣體。另外，燃燒器可至少部分地集成在換熱器中，例如采用擠壓法、鑄造法和/或機械加工。所述換熱器特別但并不專門適用于家用和商用供熱系統(tǒng)例如鍋爐和集中供暖系統(tǒng)，比如用于空間加熱和/或自來水加熱系統(tǒng)。在下列說明中，可能結(jié)合擠壓部件的加工法的擠壓法應(yīng)被描述為加工這種換熱器部件的有利手段。但是，部分或全部部件還可采用鑄造法制造，例如但不限于注塑成型、砂成型或者去模芯注塑或鑄造等，可結(jié)合加工法例如但不限于磨、車、銑、鉆以及類似已知的加工方法。圖1為從第二側(cè)大體示意性地顯示換熱器的立體圖。換熱器1包括第一部件2，第二部件3，第一端部4以及第二端部5。在根據(jù)該說明書的換熱器1中，可至少部分地采用擠壓法制造第一和第二部件2、3和/或第一和第二端部4、5中的至少一個。這些部件2、3、 4、5中的至少一個優(yōu)選由輕金屬制成，例如鋁、鋁合金、鎂、鎂合金或其他金屬。優(yōu)選所有部件2、3、4、5至少部分地采用擠壓法制造，并至少部分地由金屬，優(yōu)選輕金屬制成。在所示實施例中，第一部件2、第二部件3、第一端部4以及第二端部5中的至少兩個可以相互粘結(jié)在一起形成氣流空間6和水流空間7中的至少一個。例如，氣流空間6和水流空間7可包括一個或多個通道。在圖1的實施例中，第二端部5包括分別具有長度方向L8的第一通道部分8A和第二通道部分8B。長度方向L8在本實施例中是平行的，因此端部5可沿長度方向L8進(jìn)行擠壓。例如通過鉆孔，在每個通道部分8A、8B中設(shè)置開口 9A、9B。 可以在開口 9A、9B中設(shè)置螺紋，以便將管道連接至所述開口，如后文所述。在該說明書中，結(jié)合被理解為在兩個或多個部件之間利用彈性結(jié)合劑形成粘合連接。特別適用的是，固化后仍然具有柔韌性且可彈性變形的膠水或粘合劑。優(yōu)選的，所述結(jié)合劑的耐熱溫度在120°C以上，優(yōu)選150°C以上，更優(yōu)選170°C以上。可以使用耐高溫達(dá)180°C以上的膠水?？捎檬褂脺囟确秶诩s_4°C至+120°C之間的膠水，優(yōu)選在約-20°C至 +150°C之間，更優(yōu)選在約至少_40°C至+170°C之間，甚至更優(yōu)選約在至少_55°C至+180°C之間或更高(例如PSI S406)。溫度范圍應(yīng)被理解為膠水保持至少大部分彈性和粘性的溫度范圍，以便在換熱器中，至少所述粘結(jié)能夠保持耐壓、不透水不透氣。耐壓在上下文中被理解為在臨近空間內(nèi)至少耐2巴以上的壓力，優(yōu)選4巴以上的壓力，更優(yōu)選至少達(dá)10巴的壓力。理想的耐壓可高達(dá)20巴以上。1巴為100,000帕或0. IMPa?？蓞⒄崭鶕?jù)ASTM C794 的粘附剝離。彈性結(jié)合劑，例如膠水或粘合劑，應(yīng)被理解為固化后在使用過程中具有高屈服強度和高屈服極限的試劑。這意味著該彈性結(jié)合劑在斷裂前可延伸到相對較高的程度。彈性優(yōu)選使得屈服極限超過約300%，優(yōu)選超過約400%，更優(yōu)選超過約550%，尤其優(yōu)選約 650%以上。優(yōu)選的，在使用換熱器的過程中在整個溫度范圍內(nèi)保持這種高屈服極限。所述屈服極限例如可以根據(jù)ASTM D412進(jìn)行測量。所述結(jié)合劑可以是有機硅或彈性基體粘合劑，優(yōu)選在室溫下固化為不透水不透氣的橡膠狀組件。所述結(jié)合劑形成的結(jié)合層優(yōu)選耐至少約4巴的壓力，更優(yōu)選耐約10巴的壓力，甚至更優(yōu)選耐約20巴以上的壓力，其中，優(yōu)選地將所述結(jié)合劑涂敷在所述部件的未涂底漆的金屬上。這種結(jié)合劑的一個實例為具有_55°C至+180°C的正常使用溫度范圍以及約 680%的屈服極限的道康寧7091 (Dow Corning 7091)。各種組合可以被視為具有屈服極限，耐壓性及溫度范圍。道康寧 7091粘合/密封劑為在室溫下固化為韌性、柔性橡膠的高性能中性固化硅膠，適用于本文所述用途。道康寧7091在-55°C至+180°C (-67° F至356° F)下仍然柔軟穩(wěn)定，是一種單組分非下垂型密封劑。具有86ppi的撕裂強度以及約363psi的抗拉強度。所述粘合劑只通過實例的方式提供且不被視為以任何方式限制范圍。利用這種柔性結(jié)合劑，換熱器的部件可彼此連接，形成不透液特別是不透水和不透氣密封，且不必添加墊圈、密封件等，在大的溫度范圍內(nèi)仍然保持不透液不透氣。而且，這類密封相對廉價且耐高壓。此外，由于較強的柔性，避免了粘結(jié)在一起的不同部件的不同膨脹率和膨脹方向的問題。圖2為第一部件2的立體圖。該部件2基本上采用擠壓法制造而成。部件2顯示第一器壁10和兩個第二器壁11A、11B。第一器壁10為基本中空的器壁，由第一器壁部分 IOA和第二器壁部分IOB限定，例如，第一器壁部分IOA和第二器壁部分IOB基本上相互平行地延伸，而多個橫壁12在第一和第二器壁部分10AU0B之間延伸。第二器壁IlAUlB以角度α向第一器壁10延伸。角度α不等于180度。例如，角度α為45度-135度，優(yōu)選為約90度。器壁11A、1 IB從第一器壁10沿第一方向延伸。第二器壁IlA中的一個或多個低于第二器壁11的至少另一個器壁11Β。中間器壁13沿與第二器壁11相同的方向在第一器壁10的第一側(cè)上延伸。在每個第二器壁IlAUlB和中間器壁13之間設(shè)置一系列翅片 14，沿相同的第一方向自第一器壁10延伸。翅片14可形成換熱面增強元件。如圖2所示， 第二器壁11、中間器壁13、橫壁12以及翅片14全部具有長度方向X，從而基本上相互平行地延伸。第二器壁11和中間器壁13的自由端15具有凹槽16，凹槽16沿所述長度方向X 延伸，向背對第一器壁10的側(cè)面開口。如圖2所示，朝向中間器壁13的右側(cè)，翅片14具有傾斜端17，因此翅片14在靠近第一器壁10處具有的長度XA大于其在另一自由側(cè)15具有的長度XB。翅片的另一端18 可以是直端，以便翅片14的第二端18形成基本平坦的平面V，基本上垂直于第一器壁10延伸，例如在距離相對邊緣20的B處，這些翅片14可在與第一器壁10的邊緣19相距距離A 處終止。中間器壁13從邊緣19延伸至距第一器壁10的相對邊緣20距離B處。傾斜端17 例如可選擇地為凸?fàn)罨蛘邽榘紶睿纱硕a(chǎn)生的空間沿邊緣20的方向縮小。顯然，所述傾斜端也可以基本上或部分地為凸?fàn)罨蛘甙紶?、或具有其他?guī)則或不規(guī)則的形狀，提供窄化燃燒室30的效果。如圖2所示，朝向中間器壁13的左側(cè)，翅片14具有直端21，因此翅片14在靠近第一器壁10處具有的長度)(C大約與翅片14在另一自由側(cè)15具有的長度相同。翅片的另一端22可以是直端，以便翅片14的第二端22緊靠同一個基本平坦的平面V，平面V基本上垂直于第一器壁10延伸。與中間器壁13相鄰的翅片14中的一些在與第一器壁10的邊緣 19相距距離C處終止。其他翅片14可延伸第一器壁10的整個長度X。在第二器壁IlAUlB的兩個相對外側(cè)，具有輪廓(profile) 23，輪廓23具有基本上圓形的內(nèi)部橫截面。在中間器壁13的基座上設(shè)置另一個開孔23A，開孔23A延伸并一直穿過相關(guān)部件2、3。第一部件2可通過擠壓連續(xù)長度的輪廓制造而成，使其具有例如圖5所示的橫截面?？梢詮倪B續(xù)長度鋸掉所需長度&。而且，可去除翅片14的第一端17的一部分，例如磨銑或鋸掉，與中間器壁13的第二端一樣。由于所述部件的側(cè)面開口，使得這種加工很容易進(jìn)行。在所示實施例中，示出了五個橫壁12，將雙層的第一器壁10內(nèi)的空間對分成四個平行的通道部分24A、24B、24C、24D?？墒褂貌煌瑪?shù)量的通道。兩個中間通道部分MB J4C 通過去除其間的橫壁12的第一端25的一部分而彼此連接，而圖2中左側(cè)的兩個通道部分 24A、24B通過去除靠近平面V的中間橫壁12的第二端沈的一部分而彼此連接。以類似方式，去除右側(cè)的兩個通道部分MC、24D之間的橫壁12的第二端沈的一部分，以便連接這兩個通道部分MCJ4D。因此通道部分M可形成輸水通道6的一部分。圖3從相對第二側(cè)顯示了如圖2所示的第一部件2。這里顯然可以清楚看到翅片 14、第二器壁11以及中間器壁13的第二端，形成平行于平面V的平面Ve。平面V和Ve為虛構(gòu)的平面。在翅片14之間以及在器壁11、13與相鄰翅片14之間設(shè)置有空間，以便形成基本上規(guī)則的型式。第二部件3可以用類似方式形成。在實施例中，在器壁10、11的自由端，沿長度方向Xe看到的對端處，分別形成結(jié)合面BpB2,這些結(jié)合面優(yōu)選為平坦且均勻的。例如，如圖3-圖7示意性的所示以及進(jìn)一步如圖12和圖13更詳細(xì)的所示，這些結(jié)合面設(shè)置有墊片元件52。這些墊片元件52為部件2和 /或部件3和/或端部4和/或端部5的主要零件。墊片元件相對結(jié)合面B可具有較小的高度，可通過加工如磨銑所述表面B來提供。在另一實施例中，這些墊片元件52可分別設(shè)置在表面內(nèi)或之上，例如可以在適當(dāng)位置粘合或螺接。如圖13B所示，墊片元件在所述結(jié)合面B以上延伸相對較短的距離屯，以限定結(jié)合層53的厚度、。圖12為顯示第一或第二部件2、3或端部4、5的一部分的立體圖，在放大視圖中，顯示了基本上圓柱狀的墊片元件52。 顯然這些墊片元件52可具有所需外形或形狀，以及取決于所需最佳厚度、的高度Cl1。圖14A為通過實例的方式示出了第二部件的器壁11、13上的突起27的側(cè)視面形狀，朝向所述突起27的側(cè)面形成臺肩(shoulder) 54，作為器壁11，13的一部分，臺肩M的寬度大于突起27的寬度。在每個臺肩上或必要時只在一個臺肩上，設(shè)置至少一個墊片元件 52，此外，墊片元件52在臺肩M的表面之上具有相對較低的高度屯。例如，這可以是在所述器壁11、13的長度上延伸的突起，或一個或多個更短的元件例如銷(pin)、肋條(rib)等。 在圖14B中，墊片元件52顯示在器壁11的端面上，朝向凹槽16側(cè)。再者，高度(I1相對較小。類似元件可設(shè)置在突起27的頂部、突起27的旁邊、和/或設(shè)置在凹槽16的底部56。 在圖14B中，結(jié)合層55以虛線勾畫出的部分來表示。優(yōu)選的，突起27和凹槽16內(nèi)壁之間的空間具有與墊片元件52的高度Cl1相似的寬度、。墊片元件52的優(yōu)點在于，例如，在第一和第二部件2、3和/或端部4、5的兩個相對結(jié)合面B之間限定了最小空間，從而限定了結(jié)合劑層的厚度t，更具體地限定了整個相關(guān)表面B上或在突起27和與其配合的凹槽16之間的均勻厚度。這意味著可以使用最佳數(shù)量的膠水，降低了成本，而且利用相關(guān)結(jié)合劑可輕松獲得最好的粘結(jié)和密封效果。粘結(jié)和密封通過至少一個結(jié)合面B緊靠在該結(jié)合面要粘結(jié)的至少另一個結(jié)合面上的墊片元件52來獲得，防止與所述結(jié)合面壓得太近。墊片元件52相對于相關(guān)結(jié)合面B的高度大約為十分之幾毫米以下，例如0. 01-1. 5mm，優(yōu)選小于1mm。顯然，可根據(jù)使用的結(jié)合劑的特征來選擇層的高度及厚度，便于最佳化。通過減小結(jié)合劑陽的層厚度來保持粘結(jié)在一起的部件之間的熱傳遞。此外，由于所述部件中的一個與通過使所述部件的一個的結(jié)合面和粘結(jié)在另一結(jié)合面上的墊片元件緊鄰接觸而粘結(jié)的這個或另一個部件直接接觸，因此存在金屬至金屬的直接熱傳遞，進(jìn)一步優(yōu)化了熱傳遞。圖4示出了部分裝配的換熱器1的側(cè)視圖，其中至少示出了裝配的第一部件2和第二部件3。圖5和圖6同樣示出了第一部件2和第二部件3的側(cè)視圖?？梢钥闯龅诙考?具有與第一部件類似的橫截面，但第二器壁IlCUlD和中間器壁1 具有高度，因此當(dāng)分別位于第二器壁IlAUlB和中間器壁13上時，第一部件2的第一器壁10平行于第二部件3的第一器壁10延伸，從而形成基本上矩形的橫截面。第二部件3的第二器壁IlCUlB 和中間器壁13具有配合凹槽16的突起27。第一部件2的翅片14可以在第二部件的翅片 14之間、和/或第二部件的翅片和第二器壁IlCUlD或中間器壁13之間延伸。翅片14具有基本上成三角形或梯形的橫截面，具有靠近各自第一器壁10的基座觀，基座觀比各自第一器壁10的自由側(cè)寬?？梢钥闯龅谝黄鞅?0的通道部分M至少在翅片14的側(cè)面上具有肋形或波紋形或槽形表面，以便擴大通道部分M的換熱面。翅片的熱量可通過第一器壁10傳遞給通道部分M中的水。當(dāng)水通過通道部分M進(jìn)行傳輸時，通道部分M的換熱面增強輪廓提高了熱交換的有效性。通過將第一部件2的第二器壁11A、1 IB粘結(jié)在第二部件的第二器壁11C、1 ID上來使第一部件2粘結(jié)在第二部件3上。第一部件2的中間器壁13也粘結(jié)在第二部件3的中間器壁13上。優(yōu)選的，至少突起27粘結(jié)在凹槽16中。粘結(jié)可利用膠水實現(xiàn)，例如壓克力膠水 (acrylic glue)、兩種或多種組分膠水、PLEXUSMA 420、PERMABOND ES 550 或 DOW CORNING 7091。從圖4可以看出，凹槽優(yōu)選具有寬度略小于凹槽16相鄰部分的開口側(cè)，而且突起27 的寬度基本上與開口側(cè)的寬度相等。這意味著通過迫使突起27進(jìn)入凹槽16而將凹槽16 中的膠水封閉在凹槽中，而且對稱設(shè)置開口時突起27位于凹槽16的中心。突起27與凹槽16的槽壁之間的間隔在寬度上優(yōu)選與墊片元件52的高度相近似，以在所述突起27和凹槽 16之間形成結(jié)合劑層，在厚度方面與前述結(jié)合面之間的厚度相近似。使用突起27和/或凹槽16的實施例時，如圖14A和圖14B所述，墊片元件52還可用于限定結(jié)合劑層的厚度。從各個圖可以看出，墊片元件52可分布在所有或部分結(jié)合面B和/或端部4、5上。 優(yōu)選地，墊片元件52可以至少設(shè)置在靠近隔壁12的第一器壁10上，設(shè)置在靠近器壁11、13 的第一器壁10上，以及設(shè)置在器壁11、13上。此外，墊片元件52可以設(shè)置在例如腳部50 處。優(yōu)選地，墊片元件的分布使得施加到所述部件特別是端部4、5上的壓力不會使墊片元件52之間的任何表面明顯彎曲或變形。墊片元件52優(yōu)選設(shè)置在離相關(guān)結(jié)合面所在元件的側(cè)面的一面不遠(yuǎn)處，更優(yōu)選地，設(shè)置在與相關(guān)結(jié)合面所在元件的側(cè)面的每面相隔一段距離處。這樣設(shè)置的優(yōu)點在于所述結(jié)合劑可至少部分地在粘結(jié)材料層內(nèi)包圍墊片元件52，或至少在沿著墊片元件的結(jié)合面B之間形成連續(xù)密封，優(yōu)選整體包圍墊片元件52，在粘結(jié)部分之間具有良好的附著力以及良好的密封性能。再者，金屬部件之間通過墊片元件直接接觸能夠提高所述部件之間的熱傳遞。結(jié)合層陽的相對較小的厚度進(jìn)一步防止隔熱。此外還防止了過度彈性密封。圖7顯示了部分裝配的換熱器1，在第一側(cè)的開口，示出了彼此粘結(jié)的第二器壁 11A、11C、11B、11D以及中間器壁13。在第一器壁10與第一和第二部件2、3的第二器壁11 之間至少部分地限定出換熱空間30。空間30在各第一器壁10上的兩個相對側(cè)設(shè)置例如用于水的通道對。第二端部5在換熱器1的第二側(cè)處部分可見。翅片14在第一側(cè)可見。在中間器壁13的一側(cè)，示出翅片14的傾斜端17。在翅片14的邊緣19和傾斜端17之間設(shè)置燃燒器空間31。燃燒器可以至少部分地延伸在燃燒器空間31內(nèi)，或使用設(shè)置在所述空間31 外側(cè)的燃燒器時，火焰竄入空間。設(shè)置傾斜端17以防止翅片17中產(chǎn)生不期望的張力。在中間器壁13的相對側(cè)可以設(shè)置空間32，以便減小流動阻力，提高流過翅片14之間和/或翅片和器壁11、13之間的空間30的加熱氣體之間的熱交換效率。圖8示出了換熱器1，與圖7類似，但換熱器1的第一側(cè)具有第一端部4?？蓪⒌谝欢瞬?粘結(jié)到例如粘合到第一和第二部件2、3。同樣地，可將第二端部5粘結(jié)到例如粘合到換熱器1的第二側(cè)。再者，墊片元件52還可用于限定結(jié)合劑層的最佳或至少所需的厚度。在第一端部5設(shè)置第一開口 33，朝燃燒器空間31內(nèi)部開口。設(shè)置第二開口 34，朝向空間32內(nèi)部開口。如圖10所示，燃燒器34可位于第一開口 33內(nèi)和/或上方。排氣口 35可連接在第二開口內(nèi)和/或上方，如圖10所示。在一個實施例中，從圖8和圖9可以看出通道8A、8B可延伸出第一和第二部件2、3 的外緣。在圖8和圖9的實施例中，通道8A、8B沿相反方向延伸出外緣。在延伸部分35A、 35B的每一部分，例如通過鉆或銑，設(shè)置開口 9，優(yōu)選設(shè)置內(nèi)螺紋或用于連接供熱回路管道的其他裝置。供熱回路的入口與開口 9中的一個連接，供熱回路的出口與另一個開口 9連接。開口 9優(yōu)選設(shè)置在面向換熱器1的第一和第二部件2、3的通道的器壁38中?？商峁┮环N結(jié)構(gòu)緊湊、便于檢修的換熱器。通道部分8A、8B的開口端36可用止塊37封閉，如圖1 所示。該止塊也可以接合例如通過膠水粘合。在每個通道部分8A、8B的器壁38中設(shè)置至少另一個開口 51，朝向第一器壁10內(nèi)側(cè)的通道部分M開口，可變地連接通道部分M和通道部分8，從而與相關(guān)開口 9連接。在圖1和圖8所示的實施例中，通道部分8A與每個第一器壁10的第一通道部分24A連接，而另一個通道部分8B與第一器壁的最后一個通道部分 24D連接。在所示實施例中，這是第四個通道部分MD，但顯然可設(shè)置其他數(shù)量的通道部分， 然而通道部分8A、8B或另一個這樣的通道部分8可與其他通道部分M連接或甚至可以與每個通道部分M連接，這取決于所需的通過器壁10的水流路徑。第一和/或第二端部4、5可基本上采用擠壓法制造，擠壓方向沿通道部分8A、8B 的長度方向L8。針對例如圖8和圖9所示的實施例，例如可通過銑或鋸去除部分器壁38， 以便提供延伸部分35A、35B。例如可通過鉆或鋸設(shè)置開口 9?？蓪⑺龆瞬拷雍现晾缤ㄟ^膠水粘合到第一和第二部件2、3。端部4、5可設(shè)置有其他開口 39。裝配換熱器時，可通過向開口 39以及通道23或在其后面延伸的開口 23A插入螺栓或端部設(shè)置有螺紋的桿，之后，將螺母擰到螺栓或螺紋桿上，以便進(jìn)一步將端部4、5夾緊在第一和第二部件2、3上。這可提供進(jìn)一步的機械強度。圖10示意地顯示了通過換熱器1的內(nèi)部空間30在燃燒器34和排氣口 35之間的氣流路徑。可以看出燃燒器34加熱的氣體可從燃燒器空間31流入翅片14和/或翅片和相鄰器壁11、13之間的空間，如箭頭G指示，燃燒器34部分延伸至燃燒器空間31內(nèi)，并在使用過程中由燃燒器34提供火焰。在與燃燒器34相對的第二側(cè)，氣體可在端部5和中間器壁13的端部19之間流動，流入第二端部5和排氣口 35之間的空間內(nèi)的翅片14之間。從那里氣體可流入排氣口 35以被排出。冷凝水排出管40可設(shè)置在排氣口 35的內(nèi)部或附近。從圖10可以看出，在本實施例中，在第二端部5和排氣口之間的空間內(nèi)的翅片14 的長度可以改變，這樣，離中間器壁13最近的翅片比離第二器壁1IB稍近的翅片長，且空間 32的形狀基本上是梯形。這樣設(shè)置的優(yōu)點在于所有流過空間30的所有氣體幾乎與翅片同樣接觸，不受流動路徑的影響。圖11示意地顯示了通過第一器壁10和通道部分8A、8B的水流路徑。在本實施例中，通過通向通道部分8A的入口 41向換熱器1提供水。所示入口 41為從供熱回路43延伸的管道42，如圖11中示意性的所示，入口 41具有泵44和散熱器45，并與相關(guān)開口 9連接。 在其他的實施例中，水例如可以是家庭用水或衛(wèi)生供水、鍋爐或其他裝置使用熱水或其他熱流體或氣體。來自入口 41的水流入通道部分8A并在各第一個和二部件2、3中的通道M 上分流。圖11只示出了這些通道M中的一個。然后水沿橫壁12流過通道部分24A-24D， 到達(dá)箭頭W所示的兩個通道部分8的另一通道部分8B，來自兩個通道M的水通過通道部分 8B流入出口 45，出口 45在此顯示為與供熱回路43連接的管道46。因此，可以在流過空間 30和翅片以及器壁特別是器壁13、10的氣體之間進(jìn)行熱交換，這樣，熱量能夠被傳遞至水或其他流過通道M的介質(zhì)，以便在供熱回路43中使用。通過通道M和空間30的流動優(yōu)選使得水和氣體盡可能具有逆流方向。例如，這可以通過將入口 41設(shè)置在中間器壁13的排氣口 35側(cè)的第二端部5中，將出口 45設(shè)置在中間器壁13的相對側(cè)的第二端部5中來實現(xiàn)。應(yīng)理解的是，用于將換熱器1的不同部件彼此粘結(jié)在一起的結(jié)合劑，例如膠水，優(yōu)選在這些部件之間提供密封作用，提供不透水不透氣連接，因而不需要其他密封裝置例如密封件。在其他實施例中，至少一些部件相對于彼此的密封可通過其他裝置，例如密封件、 墊圈或類似密封裝置實現(xiàn)。利用用于連接和密封換熱器部件的彈性結(jié)合劑，取得了比利用硬質(zhì)或硬化劑時更低的成本以及更好的密封效果等驚人的優(yōu)點。此外，由于粘結(jié)作用，特別是結(jié)合墊片元件，可以使連接更牢固，不透氣不透液，并耐壓。根據(jù)本發(fā)明的換熱器1，與采用例如成型或焊接制造的具有相同容量的換熱器相比，能夠相對容易、經(jīng)濟地制造出來，且容易適用于例如不同容量，設(shè)置比如修改入口 41和 /或出口 45、燃燒器34的位置、以及通道M和翅片14的布置。此外，可設(shè)置一系列換熱器 1，基本上只是第一和第二部件2、3的長度X1不同。不同換熱器具有不同容量，這取決于并主要與長度&相關(guān)。這意味著采用相同的擠壓工具可制造不同的換熱器，降低了生產(chǎn)成本。第一和/或第二部件2、3設(shè)置有用于支撐換熱器的法蘭(flange) 50。在優(yōu)選實施例中，燃燒器34可以為具有利用纖維技術(shù)制造的燃燒器板面47的燃燒器。這種材料的例子為在相關(guān)領(lǐng)域中被稱為尼特(nit)的材料，例如荷蘭阿森貝卡爾特燃燒技術(shù)公司(Bekaert Combustion Technology BV，Assen)所使用并提供的材料。利用此種技術(shù)獲得的系列燃燒器以荷蘭阿森貝卡爾特燃燒技術(shù)公司使用的Furinit 或Aconit 商標(biāo)而著稱。這種燃燒器34優(yōu)選為預(yù)混燃燒器，可以是調(diào)節(jié)燃燒器。纖維可以是金屬或陶瓷或其組合。本說明書使用的燃燒器34可以是例如具有圓柱狀燃燒器板面、平坦或彎曲燃燒器板面或圓頂形燃燒器板面、或任意其他合適形狀的并具有適用于相關(guān)換熱器的尺寸的燃燒器。將纖維技術(shù)制造燃燒器板面的燃燒器的優(yōu)點至少在于由于纖維，燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊，燃燒面積相對較大。可以在非常大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)燃燒器。例如但不限于l-80kW/dm2或 l-22kW/dm2。就容量而言，該換熱器結(jié)構(gòu)非常緊湊，使緊湊型燃燒器的用途更有益。根據(jù)該說明書的換熱器1可用作“獨立”換熱器，用于提高加熱的介質(zhì)例如水。在另一實施例中，換熱器可用作“附加”換熱器，例如耦合至其他加熱或發(fā)電裝置，比如使用 “綠色”能源、電能、天然氣等的加熱裝置。同樣，可連接多個換熱器，以便根據(jù)供熱需求，加熱一個或多個換熱器來提供熱量。本發(fā)明決不僅限于該說明書中示出和/或描述的實施例。在權(quán)利要求范圍內(nèi)可進(jìn)行許多變化，至少包括任何組合或排列形式的實施例部件和元件以及所示部件的所有組合。例如，可制造使獨立通道部分位于上方或彼此靠近以連接至獨立的水或其他介質(zhì)回路的一個或兩個器壁10。此外，第一和/或第二部件具有其他橫截面，例如具有傾斜第二器壁，以提供更大的空間30。所述部件可利用諸如螺絲、緊固件、夾具、焊接件等不同裝置進(jìn)行彼此連接。同樣，可使用其他結(jié)合劑，例如兩種或多種組分試劑。此外，可利用其他方式實現(xiàn)結(jié)合層的均勻厚度并通過由此形成的連接實現(xiàn)導(dǎo)熱性能，例如，利用在粘結(jié)過程中用于精確定位部件的粘合工具和模具實現(xiàn)，和/或通過提供與兩個部件連接的導(dǎo)熱元件實現(xiàn)，比如但不限于銷、帶(strip)或類似物，優(yōu)選地，插入粘結(jié)部分之間或粘結(jié)部分的金屬元件，穿過所述粘接。 在其他實施例中，可使用第一部件2，第一部件2具有從第一器壁10的兩側(cè)延伸的第二器壁 11和中間器壁13、以及翅片14，而且在第一部件2的兩個相對側(cè)設(shè)置兩個第二部件3，為第一部件2的第一器壁10的每側(cè)提供空間30。不同部件2、3的空間30和水通道M可用于相同或不同的供熱回路。這種換熱器可配備一個或兩個燃燒器34?？梢栽谖礇Q權(quán)利要求的范圍內(nèi)更改不同部件的形狀和尺寸以及位置。此外，設(shè)置的通道部分8、M比示出的多或者少，而且可在第一和第二部件2、3的每個上設(shè)置一個以上的中間器壁，例如兩個或多個，而通道部分、燃燒器以及排氣口可設(shè)置在不同位置。例如，燃燒器可位于第一端部4上和/或之內(nèi)，當(dāng)中間器壁的數(shù)量偶數(shù)時排氣口位于第二端部5上和/或之內(nèi)，在空間30內(nèi)偶數(shù)個氣體流動方向發(fā)生改變。這些以及其他變更和修改應(yīng)該在權(quán)利要求的范圍內(nèi)公開。
權(quán)利要求
1.一種換熱器，其特征在于，該換熱器具有至少一個換熱器空間、燃燒器空間以及輸水通道，其中，該換熱器包括至少部分地由輕金屬或輕金屬合金采用擠壓法或鑄造法制造而成的至少兩個部件，所述至少兩個部件相互嚙合形成換熱空間和/或輸水通道的一部分， 其中所述至少兩個部件的每一個包括所述換熱空間和/或所述輸水通道；所述燃燒器空間形成在所述至少兩個部件中的一個內(nèi)或所述至少兩個部件之間，其中所述至少兩個部件由彈性結(jié)合劑連接，尤其是彈性膠，形成粘結(jié)和密封，其中至少換熱器的輸水通道是耐壓的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述至少兩個部件和/或端部設(shè)置有結(jié)合面，其中在所述結(jié)合面中的至少一個上設(shè)置有將相互結(jié)合的墊片元件，優(yōu)選整體制造和/ 或與所述部件或端部固定連接；該墊片元件的尺寸設(shè)置為當(dāng)所述結(jié)合面粘結(jié)在一起時，所述結(jié)合面中的一個可抵靠在所述兩個結(jié)合面中另一個上設(shè)置的所述墊片元件上，在所述兩個結(jié)合面之間提供空間，所述兩個結(jié)合面之間的厚度基本不變以將所述彈性結(jié)合劑容納在厚度基本均勻的層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，所述結(jié)合劑至少部分地包圍至少多個所述墊片元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的換熱器，其特征在于，所述兩個部件的至少一個具有第一器壁及兩個第二器壁，所述第二器壁以不同于180度的角從第一器壁的同側(cè)延伸， 兩個部件通過至少第二器壁由結(jié)合劑連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱器，其特征在于，所述第一器壁延伸出一系列換熱面增強元件，其中所述元件優(yōu)選為具有長度方向基本上平行于第二器壁長度方向的肋條。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換熱器，其特征在于，所述換熱面增強元件的至少一部分至少部分地采用擠壓法制造，其中進(jìn)行擠壓后將所述換熱面增強元件的一部分從相關(guān)部分去除。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述兩個部件的相對側(cè)安裝有兩個端部；其中，所述端部優(yōu)選通過彈性結(jié)合劑粘結(jié)在所述兩個部件上，優(yōu)選通過彈性膠，至少部分地封閉至少換熱空間和/或水通道；和/或，其中所述端部優(yōu)選至少部分地采用擠壓法制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的換熱器，其特征在于，所述結(jié)合劑為彈性膠，所述彈性膠的使用溫度范圍在約_4°C至+120°C之間，優(yōu)選在約-20°C至+150°C之間，更優(yōu)選在約-40°C至+170°C之間，甚至更優(yōu)選在至少-55°C至180°C之間或更高；和/或，其中彈性優(yōu)選使得屈服極限超過約300%，優(yōu)選超過約400%，更優(yōu)選超過約550%，尤其優(yōu)選超過 650%。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述結(jié)合劑為有機硅或彈性基體粘合劑，優(yōu)選在室溫下固化為不透水不透氣的橡膠狀組件；其中，所述結(jié)合劑構(gòu)成的結(jié)合層優(yōu)選耐受至少約4巴的壓力，更優(yōu)選耐約10巴的壓力，甚至更優(yōu)選耐約20巴以上的壓力；其中，優(yōu)選將結(jié)合劑涂敷在所述部件的未涂底漆的金屬上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述燃燒器空間至少位于一側(cè)，優(yōu)選在一側(cè)將該燃燒器空間與包括換熱面增強元件的換熱空間連接，且設(shè)置有至少一個斜面、凸面或凹面或一系列表面，在所述側(cè)使所述燃燒器空間變窄。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其特征在于，所述兩個部件具有相似的橫截面，優(yōu)選基本相同的橫截面，所述橫截面與長度方向垂直。
12.—系列換熱器，其特征在于，每個換熱器基于前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱器，其中，該系列換熱器中至少兩個換熱器除長度方向外基本相同。
13.—種制造換熱器或其部件的方法，其特征在于，擠壓或鑄造至少兩個部件，接著利用彈性結(jié)合劑或粘合劑將所述部件彼此粘結(jié)，形成至少一個換熱空間和/或輸水通道和燃燒器空間，所述結(jié)合劑或粘合劑形成不透水不透氣密封；其中，優(yōu)選在進(jìn)行擠壓和粘結(jié)部件之間，通過去除整體擠壓在所述部件中的換熱面增強元件的至少一部分來加工所述部件中的至少一個，形成所述燃燒器空間和/或所述換熱空間的至少一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述部件彼此粘結(jié)在一起，膠水形成不透液密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，至少部分地采用擠壓法制造兩個端部，并將所述端部固定到所述兩個部件上，優(yōu)選通過彈性結(jié)合劑，以至少部分地封閉流體空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15任一項所述的方法，其特征在于，在所述兩個部件和/或端部中的每個上分別設(shè)置至少一個結(jié)合面，以粘結(jié)在一起和/或粘結(jié)在端部上；其中，在所述結(jié)合面的至少一個上設(shè)置墊片元件，所述墊片元件高于所述結(jié)合面且高度基本均勻；其中，結(jié)合劑設(shè)置在所述結(jié)合面的至少一個上，至少圍繞所述墊片元件設(shè)置，以便當(dāng)結(jié)合面粘結(jié)在一起時，所述結(jié)合面中的一個抵靠在另一個的所述墊片元件上，在所述兩個結(jié)合面之間形成一層結(jié)合劑，所述結(jié)合劑的厚度基本均勻，其中所述層優(yōu)選至少基本上包圍所述墊片元件。
17.一種加熱裝置，其特征在于，該加熱裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項所述的換熱器，或利用根據(jù)權(quán)利要求13至16任一項所述的方法制造而成的換熱器。
全文摘要
一種換熱器包括至少一個換熱器空間、燃燒器空間以及輸水通道，其中所述換熱器包括至少部分地由輕金屬或輕金屬合金采用擠壓法或鑄造法制造而成的至少兩個部件，所述至少兩個部件相互嚙合形成部分所述換熱空間和/或輸水通道，其中所述至少兩個部件的每一個包括部分所述換熱空間和/或輸水通道，并且，所述燃燒器空間形成在所述至少兩個部件的一個中或兩個之間，其中所述至少兩個部件由彈性結(jié)合劑連接，尤其是彈性膠，形成粘結(jié)和密封，其中至少換熱器的輸水通道是耐壓的。
文檔編號F28D9/00GK102439390SQ201080017017
公開日2012年5月2日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者揚·胡貝爾特斯·德克斯 申請人:德?lián)P技術(shù)全球能源方案有限公司