專利名稱：熱交換器以及設(shè)有該熱交換器的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器。
背景技術(shù)：
,人實(shí)踐中獲知，例如由鋼或鐵或輕金屬(諸如鋁)來(lái)制造例如 用于加熱裝置、熱水供應(yīng)器等的熱交換器。通常，此時(shí)會(huì)采用鑄制 法。鑄造技術(shù)提供了相對(duì)大的設(shè)計(jì)選擇，但也提供了相對(duì)復(fù)雜的鑄
型。通常，在現(xiàn)有的熱交換器中，煙氣通道中i殳有傳熱增加件，這
些組件一體地鑄造在鑄型中，至少在使用鑄造4支術(shù)時(shí)是這樣。于是， 傳熱并非總是最佳的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱交換器。
在第一方面中，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的特征在于本體、至少 一個(gè)燃燒室和至少一個(gè)煙氣排》文件，該本體設(shè)有至少一個(gè)煙氣通道 和至少一個(gè)水運(yùn)輸通道，其中，至少一個(gè)煙氣通道至少部分地在至
少一個(gè)燃燒器空間與至少一個(gè)煙氣排;改件之間延伸，并且至少一個(gè) 煙氣通道的至少一個(gè)部分包括至少一個(gè)多孔的或氣體可透過(guò)的熱交 換件。在此，多孔的或氣體可透過(guò)的熱交4灸件應(yīng)4皮理解成是指，具有 連續(xù)開(kāi)口結(jié)構(gòu)的組件和/或由具有連續(xù)開(kāi)口的材料制成的組件，以使 得氣體可以透過(guò)該熱交換件，沿流向乂人，接近燃燒器空間的一側(cè)流到 接近煙氣排放件的一側(cè)。這些開(kāi)口例如可以包括氣孔和/或通道。
優(yōu)選地，沿著煙氣的流向，熱交換件的孔隙率增加和/或密度減 小，或者，如果沿著流向連續(xù)i殳有多個(gè)熱交換件或它們的一部分， 則連續(xù)的熱交換件或它們的一部分的孔隙率增加和/或密度減小，從 而使流阻減小，進(jìn)而使傳熱可以進(jìn)一步最優(yōu)化。例如，熱交換件的 第 一部分，或?qū)τ诙鄠€(gè)連續(xù)的組件而言則為鄰近燃燒器空間的第一 熱交換件，可以具有相對(duì)低的孔隙率和相對(duì)高的密度，例如，大于
70%的密度，而熱交換件的第二部分，或沿著流向后面的第二熱交 換件，可以具有相對(duì)低的密度和相對(duì)高的孔隙率，例如，大于70% 的孔隙率。伊匸選i也，尤其以這種方式，煙氣通道中形成了至少兩個(gè) 連續(xù)的區(qū)段，這些區(qū)段具有不同的平均孔隙率和/或密度。這些所提 及的數(shù)值無(wú)論如何不應(yīng)被視為限制，而是僅僅作為實(shí)例。根據(jù)熱交 換器的其他設(shè)計(jì)，本領(lǐng)域4支術(shù)人員可以選擇并計(jì)算適當(dāng)?shù)钠鄑值。
獨(dú)立于本發(fā)明的第一方面，而才艮據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明 提供了熱交換件的第一部分，其中，至少一個(gè)熱交換件的第一部分 的最小厚度和/或橫截面實(shí)際上大于該至少 一個(gè)熱交換件的第二部 分的最小厚度和/或橫截面。這是出于提供更結(jié)實(shí)的第 一熱交換件的 目的，這種熱交換件可以抵抗燃燒氣體的高溫。
在第三方面中，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器特征在于，該熱交換件 或至少一個(gè)熱交換件至少部分地利用金屬發(fā)泡(metal foaming)制 成。優(yōu)選地，布置在煙氣通道中的整個(gè)熱交換件或所有熱交換件都 利用金屬發(fā)泡制成。
8可替換地或另外地，至少一個(gè)熱交換件可以包括纖維，具體地 為金屬纖維。
這些纖維例如可以由金屬或陶瓷形成，并且可以被加工成多孑L 團(tuán)塊(mass)，例如編織或非編織的組件。這些纖維確保了相對(duì)于體 積獲得相對(duì)大的接觸面，具體地，如果這些纖維相對(duì)較薄，例如， 平均厚度為小于1孩t米至幾十或幾百纟鼓米。優(yōu)選地，這些纖維的平 均厚度在0.5到200孩史米之間，更具體地，在0.5到5(H敬米之間。
以有利的方式，可以使用至少部分4皮燒結(jié)的熱交換件。
在第四方面中，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的特征在于，提供了這 才羊的本體部分，這些本體部分至少部分;也通過(guò)才齊壓或通過(guò)鑄造4支術(shù) 制成。于是可以采用諸如鋁或鋁合金的輕金屬。
在第五方面中，本發(fā)明的特征在于，至少一個(gè)本體部分，優(yōu)選 地，每個(gè)本體部分都i殳有凹口 ，具體;也，在遠(yuǎn)離煙氣通道的 一側(cè)i殳 有凹口，該本體部分中形成或包含有第二水運(yùn)輸通道部分。
本發(fā)明的所^是及方面和其他方面可以單獨(dú)^使用以及組合4吏用。
本發(fā)明還構(gòu)想出提供一種用于這種熱交換器的本體部分，因而 提供一種熱交換件。
本發(fā)明還構(gòu)想出提供一種用于制造熱交換器的方法。
在第一方面中，方法的特;f正在于，形成了至少兩個(gè)本體部分， 具體地通過(guò)擠壓或鑄造技術(shù)形成，這些本體部分每個(gè)均包括水運(yùn)輸 通道部分的至少一部分，這些本體部分通過(guò)端部和/或至少一個(gè)熱交 換件相互連接，從而使這些本體部分在形成煙氣通道的同時(shí)彼此保持一定3巨離，所述至少一個(gè)熱交換件在煙氣通道中延伸，^尤選地， 兩個(gè)本體部分中的7jC運(yùn)輸通道部分相互連接。
可替換地，可以采用其中形成有整個(gè)煙氣通道的 一個(gè)本體部分， 該煙氣通道至少部分地由至少一個(gè)至少部分是多孔的或氣體可透過(guò) 的熱交換件來(lái)填充。


將參照附圖并根據(jù)示例性實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡明本發(fā)明。附圖中
圖1A和圖1B示出了沒(méi)有側(cè)部的熱交換器的主視圖和側(cè)視圖2示出了才艮據(jù)圖1的熱交換器的透視圖2A示出了根據(jù)圖2的熱交換器的一部分的略孩"文大視圖3示出了才艮據(jù)第二實(shí)施例的沒(méi)有側(cè)部的熱交換器的主視圖4示出了才艮據(jù)圖3的熱交換器的透^L圖4A示出了才艮據(jù)圖4的熱交換器的一部分的略孩W文大視圖5示出了根據(jù)圖1-圖2的熱交換器的本體部分的透視圖5A和圖5B示出了才艮據(jù)本發(fā)明的傳熱件的實(shí)施例；
圖5C和圖5D示意性地示出了傳熱面增加件的可替換實(shí)施例的 側(cè)4見(jiàn)圖和主4見(jiàn)圖6示出了根據(jù)圖3-圖4的熱交換器的本體部分的透視10圖7示出了根據(jù)圖1的熱交換器的可替換實(shí)施例的側(cè)視圖；以
及
圖8示意性地示出了具有熱交換器，具體地，具有才艮據(jù)圖7的 熱交換器的加熱裝置。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。無(wú)i侖如何，這些實(shí)施 例不應(yīng)4皮解釋成限制性的。具體地，并且，所示實(shí)施例的組合或部 分及其未加限制的部分都應(yīng)^皮理解成落入本發(fā)明中。此外，關(guān)于其 的變體應(yīng)被理解成也表示在此。
圖1A、圖1B中分別示出了熱交換器1的本體2的主視圖、側(cè) 一見(jiàn)圖，圖2中也示出了該本體，該本體由兩個(gè)本體部分3、 4以及具 有燃燒器臺(tái)(burnerdesk)6的燃燒器罩5組裝成。優(yōu)選地，本體部 分3、 4以及燃燒器罩5優(yōu)選地由鋁或鋁合金制成，盡管它們也可以 由其他材料制成，諸如4失或鋼。在有利實(shí)施例中，本體部分3、 4 基本上通過(guò)擠壓制成。這是一種簡(jiǎn)單且相對(duì)便宜的制造方法。然而， 鑄造也是一種選擇。尤其是在擠壓出的實(shí)施例中，本體部分3、 4 具有沿一個(gè)方向(在圖1A和圖3中，該方向與i會(huì)圖平面成直角) 基本不變的橫截面。
在圖1中，燃燒器罩5例如通過(guò)螺釘8固定在鄰近本體2的第 一端7,而燃燒器臺(tái)6被限制在燃燒室罩5與兩個(gè)凸緣9之間，這 兩個(gè)凸纟彖在端部7處沿兩個(gè)方向延伸?？蛇x地，可以插入合適的墊 片(未示出)以用于煙道氣密密封。在燃燒室罩5中設(shè)有中心開(kāi)口 10，在<吏用過(guò)#呈中，通過(guò)該中心開(kāi)口可以引入汽油或汽油/空氣混合 物以進(jìn)行燃燒，從而獲得形成在煙氣通道ll中的熱煙氣，該煙氣通 道介于兩個(gè)本體部分3、 4之間，如下文中所描述的。在此實(shí)施例中，本體2,具體地，本體部分3、 4每個(gè)均包括第 一部分12和第二部分13，在此，該第一部分與第二部分4皮此相連。 如在圖1A的主4見(jiàn)圖中所看到的，第一部分12具有迂曲的結(jié)構(gòu)。為 此，本體部分3、 4的每個(gè)均包4舌一系列彎曲14,在所示的實(shí)施例 中，這兩個(gè)部分分別包括四個(gè)彎曲14A-14D、 15A-15D。在此實(shí)施 例中，迂曲的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成稍微接近于正弦曲線。每個(gè)本體部分均 具有外側(cè)16和4妄近煙氣通道11的相對(duì)側(cè)17。因jt匕，迂曲的第一部 分可以具有隆起(elevation) 18和低處(low) 19。在此，隆起18 被看作是距離中心平面V最遠(yuǎn)的部分，而^氐處^皮看作是隆起之間的 部分。中心平面V可以—皮看作是近似在兩個(gè)假想平面VI與V2中 間延伸的平面V，并且平面VI和V2 ^皮此平行;也在^巨離相應(yīng)本體部 分3、 4的平面V最遠(yuǎn)的隆起18上方延伸。在該第一部分中，主體 部分3、 4和通道11的結(jié)構(gòu)事實(shí)上為Z字形結(jié)構(gòu)，以佳」彈可以在緊 湊的空間中獲得大的傳熱面。應(yīng)注意的是，第一部分12也可以具有 不同的結(jié)構(gòu)，例如直線結(jié)構(gòu)，也就是i兌不包括彎曲或迂曲，然而第 一部分12和第二部分13具有平4于的流向，或者可以相互成一定夾 角。此時(shí)，在結(jié)構(gòu)高度保持相同的情況下，原則上，煙氣通道11 沿流向從燃燒器空間B至煙氣排放件R的長(zhǎng)度將小于實(shí)際上包括了 迂曲部分12的實(shí)施例中的長(zhǎng)度，^f旦是可以形成減小的流阻。
在此實(shí)施例中，每個(gè)本體部分3、 4的第二部分13均具有基本 上為直線的形式，并具有外側(cè)16和接近煙氣通道11的相對(duì)側(cè)17。 在此實(shí)施例中，平面V在這兩個(gè)本體部分3、 4中間延伸。然而， 在側(cè)一見(jiàn)圖中，該平面也可以相只t于jt匕向左或向右偏移一定3巨離。在 每個(gè)本體部分3、 4上的第二部分13中的接近煙氣通道部分11的側(cè) 17上，具有或i殳有一個(gè)或多個(gè)傳熱面增力o件20，該傳熱面增加件例 如通過(guò)粘結(jié)、焊接、壓配合、卡裝、燒結(jié)、焊接緊固在上述側(cè)面上， 或者以不同方式緊固，這些組件形成了熱交換件。并且，該熱交換: 件或每個(gè)熱交換件可以卡裝在兩個(gè)部分3、 4之間。熱交換件在煙氣
12通道11中延伸和/或部分地表現(xiàn)為如此，并且熱交換件是多孔的或 氣體可透過(guò)的，從而在使用過(guò)程中，煙氣可以透過(guò)該熱交換件或每
個(gè)熱交換件，與此同時(shí)進(jìn)行熱交換。由于件20是多孔的或氣體可透 過(guò)的，因此在煙氣通道ll中的熱煙氣與表面17和/或設(shè)在該表面上 的傳熱增加件之間獲得了更大的接觸面。如果采用多個(gè)熱交換件， 則可以將它們沿流向前后方文置或者并排;改置。
在煙氣通道ll的第一部分12中，也可以i殳有一個(gè)或多個(gè)熱交 換件20，優(yōu)選地，這些熱交換件的孔隙率高于熱交換件或每個(gè)熱交 換件20在第二部分13中的孔隙率。
在此，多孔的至少應(yīng)^皮理解成包^r由某種材并牛制成和/或利用某 種方法制成，以提供彼此相連通的開(kāi)氣孔，并且這些氣孔例如是連 續(xù)的。在此，氣體可透過(guò)的至少應(yīng)^皮理解成包括3殳有通道或這種連 續(xù)開(kāi)口的組件，煙氣可以流過(guò)該通道或開(kāi)口 ，與》匕同時(shí)與環(huán)境進(jìn)4亍 熱交換，具體地，與相應(yīng)的組件進(jìn)行熱交換，例如泡沫材并+(foam)、 翼片、纖維墊。孑L隙率和密度可以以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，而對(duì)于孔隙率， 百分?jǐn)?shù)表示沒(méi)有被固體材料(諸如金屬)填充且因而適于煙氣流經(jīng) 的那部分的體積。對(duì)于密度，百分?jǐn)?shù)表示由固體材料形成的那部分。
在有利實(shí)施例中，熱交換件和每個(gè)熱交換件20至少部分地通過(guò) 金屬發(fā)泡形成，如圖5B中示意性地所示，從而獲得例如通過(guò)機(jī)械 才乘作和/或切削操作(removing operation )而能夠制成或形成所期望 的形態(tài)的多孔團(tuán)塊。由此，可以獲得熱交換件的最優(yōu)形狀，且最好 鄰近第二部分13的內(nèi)側(cè)17。金屬泡沫材料可以4是供相對(duì)堅(jiān)固的組 件，這種組件在結(jié)構(gòu)上是有利的，并且可以確保煙氣與金屬之間的 良好熱交換以及對(duì)組件3、 4的良好傳熱。作為一項(xiàng)技術(shù)，金屬發(fā)泡 可以從實(shí)踐中充分獲知，由于它是產(chǎn)生和影響孔隙率的手^殳，從而 平均起來(lái)在任何情況下，在通過(guò)金屬發(fā)泡獲得的組件的每個(gè)部分中， 都可以實(shí)現(xiàn)所期望的預(yù)定孔隙率。
13在可替換的實(shí)施例中，將纖維用于熱交換件，如圖5A中示意 性地所示，例如金屬纖維或陶資纖維。編織或非編織的組件例如可 以由纖維形成。在可替換的實(shí)施例中，組件20可以至少部分地通過(guò) 切削或不切削本體部分的才喿作而形成，或者，當(dāng)例如采用鑄造工藝 通過(guò)一體成形(具體地為鑄造)來(lái)形成本體部分時(shí)，在制造過(guò)程中， 在形成組件的同時(shí)氣體例如可以吹過(guò)液體材^牛。并且，可以凈齊壓出 肋?？商鎿Q地或另外地，可以〗吏用多孔和/或氣體可透過(guò)的材料，諸 如填充材料的金屬或陶瓷。在該圖中，傳熱面增加件以簡(jiǎn)化的方式 表示成矩形。這些組件的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)單地由技術(shù)人員來(lái)選擇。
用于才艮據(jù)本發(fā)明的組件20的纖維可以至少部分地通過(guò)4立拔或 沖齊壓制成，具體地，可以通過(guò)束才立拔或多纖維凈齊壓、通過(guò)從熔池中 進(jìn)行熱拉拔、通過(guò)冷軋或通過(guò)熱軋、切削和/或壓制4支術(shù)和/或通過(guò)發(fā) 泡或吹制而制成。該熱交換件或熱交換4牛可以至少部分;也由編織或 非編織的材料制成，例如，由纖維制成，具體地為金屬和/或陶瓷纖 維。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的熱交換件20至少部分地被燒結(jié)，從而獲 得防熱且防潮并可以作為一個(gè)單元來(lái)布置的組件。
在根據(jù)本發(fā)明的熱交換器中，優(yōu)選地，利用沿著流向S彼此連 續(xù)的區(qū)段，在這些區(qū)段中熱交換可以是不同的。為此，在相應(yīng)區(qū)段 I、 II中延伸的相應(yīng)熱交換件20或其一部分的孔隙率或密度在不同 的區(qū)段中可以是有偏差的。在圖1中，示出了兩個(gè)區(qū)段I、 II。然而， 也可以設(shè)有多個(gè)區(qū)段，且第一區(qū)段例如可以在第一部分12中延伸， 而第二區(qū)萃殳在第二部分13中延伸，如圖1中所示，或者兩個(gè)區(qū)段I、 1I都可以在第二部分13中延伸，如圖3中所示，此時(shí)第二部分12 不包括多孔的熱交換件。以例證的方式，第一區(qū)^殳I例如可以具有 小于70%的孔隙率，并例如具有大于70%的相對(duì)高的密度，例如 95%，而此時(shí)，第二區(qū)段II例如具有相對(duì)低的密度，例如小于70%， 并具有相對(duì)高的孔隙率，比如高于70%,更具體地例如95%。因此，流阻沿著流向?qū)p小。在使用過(guò)程中，在第一區(qū)段中，熱煙氣將放
出最大部分的熱量，因而例如從遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于IOO(TC (例如近似1600°C ) 冷卻到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IOOO"C (例如近似450。C )。在第二區(qū)段中，熱交換 將繼續(xù)，以4吏得煙氣可以進(jìn)一步冷卻，例如冷卻至凝結(jié)溫度。
使用金屬發(fā)泡提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，當(dāng)例如與翼片或板部件 相比時(shí)， <又<又卡裝在部分3、4上的熱交換件保證了特別良好的傳熱。 為了獲得變化的孔隙率和/或密度，可以將具有不同的孔隙率和/或密 度的不同熱交換件并排;改置和/或前后^:置，或者一個(gè)熱交換件中的 孔隙率和/或密度可以是變化的。
在第一部分12和第二部分13中，i殳有水運(yùn)豐lr通道22的一部 分21。在所示的示例性實(shí)施例中，這些部分21全都是管狀的，并 具有不變的4黃截面，這些部分具有與圖1A和圖3中的癥會(huì)圖平面近 似成直角的縱向方向L,如果本體部件是擠壓而成的，則該縱向方 向L平行于本體部分的擠壓方向。在每個(gè)本體部分3、 4中且鄰近 第一端7 i殳有第一部分21A，該第一部分作為迂曲的第一部分12 的開(kāi)始，且直接位于燃燒器臺(tái)6下面。另外，在第二部分13中設(shè)有 兩個(gè)部分21B。優(yōu)選地，煙氣運(yùn)輸通道11的兩側(cè)上的通道部分21 相互連接，以形成圍繞熱交換器的通道22，但是可選地，煙氣運(yùn)輸 通道11的兩側(cè)上的通道部分還可以每個(gè)均形成一個(gè)通道部分22, 該通道部分可以用于例如不同的熱交4奐回路，或者該通道部分可以 在熱交換器1外相互連接。
在通道部分22中也可以采用傳熱面增加件，該傳熱面增加件可 以尤其是通過(guò)才齊壓一體地形成，而通道部分本身無(wú)需是可拆分的， 然而為此，也可以使用如上所述的多孔材料和/或組件。
優(yōu)選地，通道部分21通過(guò)端罩(end hood ) 24以及在其中延伸 的連4妄通道部分相互連接(圖8)。這些端罩24還可以包括用于加熱回^各、汽油和空氣供應(yīng)管道等的4妄頭。這些端罩可以簡(jiǎn)單地通過(guò)
將合適的墊片插入到并排布置的部分3、 4的側(cè)面上來(lái)緊固，以使得 煙氣通道11朝向側(cè)面關(guān)閉，并獲得一個(gè)連續(xù)的水通道22或多個(gè)水 通道22,同時(shí)此外，部分3、 4保持在適當(dāng)?shù)奈恢们冶３诌m當(dāng)?shù)木嚯x。
對(duì)于所示的實(shí)施例，通道部分21 i殳在部分3、 4的外側(cè)，以侵: 得可以將其朝內(nèi)(即，朝向汽油通道ll)的側(cè)面設(shè)計(jì)得較平，至少 在通道部分附近沒(méi)有凸起形成。然而，通道部分也可以以不同的方 式布置，例如，部分位于煙氣通道ll外，部分位于煙氣通道內(nèi)，或 者全部位于煙氣通道ll內(nèi)。這適用于每個(gè)通道部分或其組合。優(yōu)選 地，該通道或每個(gè)通道22^皮布置成，4吏得其可以在煙氣通過(guò)煙氣通 道ll的流向的逆流中起作用，從而可以獲得提高的效率。為此，例 如，可以調(diào)整不同通道部分中的流通開(kāi)口，以在通道中產(chǎn)生流速變 化，從而使熱交換進(jìn)一步最優(yōu)化。
在熱交換器1的下側(cè)i殳有底座(foot) 23，熱交換器可以安裝 在該底座上。
在圖3和圖4中，給出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的可替換實(shí)施 例，其中，基本上，僅僅描述了與其他實(shí)施例有差別的那些部分。 此外，參考其他描述，具體地參考圖1、圖2和圖8的描述。在此 實(shí)施例中，部分3、 4每個(gè)在第一部分12中均具有分別形成在彎曲 14A-14D與15A-15D之間的迂曲流動(dòng)氣體通道部分IIA， ， 乂人而獲 4f五個(gè)煙氣子通道部分11A、11A5,這五個(gè)煙氣子通道部分通過(guò)彎 曲部分11B相互連接并且近似彼此平行地延伸。在第一部分3中， 第一彎曲14A中包括兩個(gè)水通道部分21，這兩個(gè)水通道部分彼此平 行且彼此隔開(kāi)距離D，并且分別介于與燃燒器5的燃燒器臺(tái)6連接 的相對(duì)寬的第一煙氣子通道部分11A1與第一煙氣子通道部分下方 的第二煙氣子通道部分11A2之間，以及分別介于第三子煙氣通道部
16分11AS與第三子煙氣通道部分下方的第四子煙氣通道部分11A4之 間。這些水通道部分21例如位于鄰近彎曲IIB。以相似的方式，在 第二部分4的第二和第四彎曲15B、 15D中設(shè)有彼此距離為D的通 道部分21,這些通道部分分別介于第二煙氣子通道部分11人2與第 二煙氣子通道部分下方的第三煙氣子通道部分11A3之間，以及分別 介于(至少在下面)第四煙氣子通道部分11A4與第四煙氣子通道部 分下方的第五煙氣子通道部分11A5之間。因此，這些通道部分總是 借助至少一個(gè)(且在大多數(shù)情況下為兩個(gè))煙氣子通道部分 11A、11A5相連通，乂人而〗吏熱交換最優(yōu)化。
對(duì)于這種熱交換器，燃燒器臺(tái)相對(duì)于平面V成角度a，例如在 20。到85。之間。在所示的示例性實(shí)施例中，這個(gè)角度為近似30。。
如圖中清楚呈現(xiàn)的，彎曲11B中可以-沒(méi)有另一個(gè)傳熱增加件 20A，例如為隆起(ridge)、凸起或翼片的形式，該傳熱增加件的中 間通^各例如沿著煙氣的流向i殳置，或者沿著與煙氣的流向成一個(gè)角 度設(shè)置。沿著煙氣的流向觀看，這些傳熱增加件20A (其也可以用 在其他或可替換的實(shí)施例中)原則上形成多孔的表面。在與流向成 直角的4奪面中，組件20A優(yōu)選地形成該表面的至少近70%，從而組 件之間的通^各形成少于30%。更具體地，優(yōu)選地，組件20A限定出 的體積的70%由組件20A的材料填充。該表面不是多孔的那部分所 測(cè)得的最小厚度/一黃截面大于3 mm，優(yōu)選地分別大于5 mm或1 cm。
在圖5和6中，分別示意性地示出了從煙氣側(cè)17 ^L看的、才艮據(jù) 圖l和2以及圖3和4的熱交換器的部分3的透視圖。在圖5A中， 示意性地示出了組件20的一部分的側(cè);f見(jiàn)圖，其中纖維40清晰可見(jiàn)， 這些纖維可以形成規(guī)則圖案或如圖所示的不規(guī)則圖案，并且限定連 續(xù)的氣孔41。圖5B示意性地示出了組件20的一部分的側(cè)-現(xiàn)圖，具 體地通過(guò)金屬發(fā)泡制成，其中材料42清晰可見(jiàn)，該材料中的連續(xù)氣 孑L41也可見(jiàn)。優(yōu)選地，該金屬泡沫材料由鋁或鋁合金制成。圖5C和圖5D示意性地示出了傳熱件20的可替換實(shí)施例，這 兩個(gè)3見(jiàn)圖相互成直角，組件20包括一系列4侖廓部分45，這些4侖廓 部分形成至少一波狀和/或肋狀部分43。這個(gè)部分43或至少輪廓部 分伊乙選;l也形成有肋和/或波動(dòng)，這些肋和/或波動(dòng)由4斤疊的和/或彎曲 的板材形成，例如鋼或鋁或多孔材料(例如，如上所述的編織或非 編織的纖維基材料)。這種波狀和/或肋狀部分可以由至少一個(gè)4反或 一系列板形成，這個(gè)板或這些板被折疊成，使得板部分45或熱交換 器的其上i殳有部分43的部分(例如，壁17)總是限定出通道44， 通道44的橫截面優(yōu)選地具有基本上為三角形或梯形的截面，并且在 與所述4黃截面成直角的縱向方向上，該通道具有稍孩i迂曲的結(jié)構(gòu)， 如圖5C中清楚地所見(jiàn)，乂人而^f吏煙氣的流向每次都會(huì)改變，故能夠 產(chǎn)生良好的熱交換。
當(dāng)然，處于才艮據(jù)圖5C和圖5D的部分43中的通道44可以具有 不同的結(jié)構(gòu)，例如具有較小角度的波狀結(jié)構(gòu)，或者具有銳角結(jié)構(gòu)， 例如為30、 45、 60或90度或在它們之間。通道44可以具有主方向 Gl，該主方向近似平4于于/人燃燒室至煙氣排方文件的煙氣流向HG1, 4旦是該主方向也可以與煙氣流向成一定角度，例如30、 60或90度、 或在它們之間。可以將多個(gè)部分43堆疊在4皮此的頂部上，以獲得更
S每次都改變，從而使煙氣的流通幾乎不會(huì)受到不利影響，最好完 全不受影響。扭轉(zhuǎn)的角度例如可以從幾度到幾十度，或者更大。部 分43可以具有4皮此面對(duì)或者甚至4皮此鄰4妄的4反部分45， ^f旦也可以 每次例如都由才反46 (優(yōu)選地為多孔玲反)隔開(kāi)。
在圖7中，示出了才艮據(jù)圖l和2的作為實(shí)例的熱交換器，然而 與此同時(shí)，設(shè)有第二水運(yùn)輸通道26。此外，在部分3、 4上并在第 一水運(yùn)輸通道部分21之間設(shè)有槽27和/或肋28,以形成凹口，管道 29 (諸如金屬或塑料管道)例如通過(guò)卡裝、形成密封(form-closing )、
18粘結(jié)、焊接或以其他方式而固定在該凹口中。第二水運(yùn)輸通道26 例:^可用于自來(lái)7K。才尤》匕而言，例力口與第一通道22^H以，第二(或 者，可選地，另外的)水運(yùn)輸通道26還可以一體地形成到部分3、 4中，如果所用的材料允許這樣做的話，或者例如當(dāng)在該水運(yùn)輸通 道中加熱的水或其他介質(zhì)不是用于飲用而是用于間接加熱的鍋爐、 地板或墻壁加熱等時(shí)。優(yōu)選地，槽和/或肋平4于于水運(yùn)輸通道部分21 延伸，以使得以簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行4齊壓是可4亍的。
如所示的，部分3、4可以有利地通過(guò)單獨(dú)地或共同地?cái)D壓形成。
而，當(dāng)然，也可以采用其他生產(chǎn)方式，i者如鑄造、注才莫和/或切削， 從而使得某些更復(fù)雜的形狀也是可行的。
優(yōu)選地，部件3、 4可以-故相對(duì)容易地分開(kāi)，乂人而筒化清潔。為 此，部分3、 4可以相互旋擰或卡裝在一起。具體地，這也適用于最 下面的冷凝部分。
在圖8中，示意性地示出了具有4艮據(jù)本發(fā)明的熱交換器的加熱 裝置25的一部分的俯視平面圖，該熱交換器以高度簡(jiǎn)化的方式連接 至兩個(gè)加熱回路。第一加熱回i 各30例如是具有散熱器36的空間力口 熱回路，該散熱器連接至水運(yùn)輸通道22，該7jc運(yùn)輸通道中設(shè)有第一 泵31。第二加熱回路32例如是具有水籠頭37 (并且可選地，第二 泵33)的水籠頭加熱回路。例如用于汽油和空氣的供應(yīng)裝置連接至 燃燒室5，以形成預(yù)混合燃燒器。當(dāng)然，還可以4又供應(yīng)汽油或其4也 燃料。鄰近加熱裝置25的下側(cè)，冷凝物排放件34以及煙氣排放件 35可以連4妄至煙氣通道11。
顯而易見(jiàn)的是，在除所示的示例性實(shí)施例以外的其他類型的熱 交才灸器中， 一個(gè)或多個(gè)煙氣通道中也可以包4舌多孔材并?；蚪M件，以 增加4專熱面。^L隙率例如也可以沿著煙氣的流向(即，沿著煙氣湘卜
19放的方向)減小，從而在煙氣通道的起始處越熱的氣體將越快地流 過(guò)，且隨著氣體的冷卻，流通將稍孩吏延遲。流通的多種改變可以通 過(guò)例如氣孔率、流通面、多孔材料和/或多孔組件填充煙氣通道的程 度等的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
顯而易見(jiàn)的是，所述實(shí)施例的各部分的組合也應(yīng)被理解成在此 被表達(dá)了 。
無(wú)i侖如何，本發(fā)明不限于說(shuō)明書(shū)和附圖中所述的實(shí)施例。落在 權(quán)利要求所概括的本發(fā)明的架構(gòu)中的多種變化都是可行的。例如， 熱交換器的迂曲部分可以具有不同的設(shè)計(jì)，并且可以使用除鋁或鋁 合金以外的材料，例如，其他的(更輕的)金屬或陶資材料?？梢?設(shè)有更多或更少的水運(yùn)輸通道部分，同時(shí)例如可以將彎曲的數(shù)量及 其形狀調(diào)整為所期望的容積?？梢圆捎貌煌娜紵鞫皇撬镜?具有燃燒器臺(tái)的燃燒器，例如已知的預(yù)混合燃燒器，該燃燒器可以
直4妄連接至煙氣通道，具體地，如圖3和圖4中所示的第一煙氣子 通道部分的實(shí)施例中，可選地，該第一煙氣子通道部分則可以作為 燃燒室的 一部分。煙氣通道可以具有沿著煙氣排;改方向減小的通3各， 或者相反地，具有增大的通路，從而影響煙氣的速度，進(jìn)而影響熱 交換。
權(quán)利要求
1. 一種熱交換器，設(shè)有本體、至少一個(gè)燃燒器空間和至少一個(gè)煙氣排放件，所述本體具有至少一個(gè)煙氣通道和至少一個(gè)水運(yùn)輸通道，其中，所述至少一個(gè)煙氣通道至少部分地在所述至少一個(gè)燃燒器空間與所述至少一個(gè)煙氣排放件之間延伸，并且所述至少一個(gè)煙氣通道的至少一部分包括至少一個(gè)多孔的或氣體可透過(guò)的熱交換件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述熱交換件或每個(gè) 熱交換件的氣體透過(guò)率沿著遠(yuǎn)離所述至少 一個(gè)燃燒器空間的 方向變?nèi)~匕。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中，鄰近燃燒器空間設(shè)有 第一熱交換件或熱交換件的第一部分，所述第一熱交換件或熱 交換件的第 一部分具有相對(duì)低的孔隙率和相對(duì)高的密度，并且 在相應(yīng)燃燒器空間的遠(yuǎn)離所述第 一 熱交換件或熱交換件的第 一部分的一側(cè)上i殳有第二熱交換件或熱交換件的第二部分，所 述第二熱交換件或熱交換件的第二部分具有相對(duì)高的孔隙率 和相對(duì)低的密度。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交 換件或熱交換件的至少 一部分至少部分地通過(guò)金屬發(fā)泡制成， 具體地由鋁或鋁合金的金屬泡沫材坤+制成。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述至少 一個(gè)熱交換件包含在所述本體的至少 一個(gè)第 一本體部分與至 少 一 個(gè)第二本體部分之間。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，每個(gè)所述 本體部分均包括至少一個(gè)具有迂曲結(jié)構(gòu)的第一部分，所述本體部分相對(duì)于4皮此設(shè)置，使得所述迂曲部分至少部分地4皮此接 合，并且在所述本體部分之間形成有所述煙氣通道的第一部 分，其中，每個(gè)本體部分均包括所述至少一個(gè)水運(yùn)輸通道的至 少一部分，其中，每個(gè)本體部分的所述第一部分包括至少一個(gè) 第一彎曲和至少一個(gè)第二彎曲，其中，所述第一本體部分的第 一彎曲延伸到所述第二本體部分的第一彎曲中，而所述第二本 體部分的第二彎曲延伸到所述第一本體部分的第二彎曲中，和 /或在所述本體部分的每個(gè)第一部分中，且優(yōu)選地，在每個(gè)第一部分的每個(gè)彎曲中，均i殳有所述至少一個(gè)7jc運(yùn)^r通道的至少 一部分。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交 換件包含纖維，具體地為金屬纖維。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交換件或一個(gè)熱交換件至少部分地由編織或非編織的材料制成。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，用在所述 熱交換件或一個(gè)熱交換件中的纖維的平均直徑在0.5到200凝: 米之間，更具體地，在0.5到50微米之間。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交 才灸4牛或一個(gè)熱交換:件的孔隙率在75%到97%之間。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述熱交 換件或一個(gè)熱交換件包括至少一個(gè)波狀和/或肋狀部分，具體 地波狀和/或肋狀部分由折疊和/或彎曲的才反材或纖維才反材形 成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中，所述波狀和/或肋狀 部分由至少 一個(gè)板或一 系列板形成，所述一個(gè)板或所述一 系列 才反-陂折疊，〗吏得板部分和所述熱交換器的其上i殳有所述部分的 部分每次都限定出一個(gè)通道，所述通道的4黃截面優(yōu)選地具有基 本上為三角形或梯形的截面，并且沿著與所述^f黃截面成直角的 纟從向方向，所述通道具有略樣i迂曲的結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，每個(gè)本體 部分的第一部分中均i殳有至少兩個(gè)彎曲，所述至少兩個(gè)彎曲4妄 合在另 一個(gè)本體部分的相鄰第 一部分中的彎曲中或4妄合在此 周圍，其中，所述彎曲被形成為，使得它們每個(gè)均切過(guò)位于所 述彎曲的外側(cè)限定出的兩個(gè)平^f亍平面中間的平面，所述彎曲的 外側(cè)4立于相應(yīng)第一部分中沿著與所述平4亍平面成直角的方向 測(cè)得的相距最遠(yuǎn)處，同時(shí)，在使用過(guò)程中，煙氣在所述本體部 分的所述接合彎曲之間流動(dòng)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，至少一個(gè) 本體部分，且優(yōu)選地每個(gè)本體部分均_沒(méi)有凹口 ，具體地，在遠(yuǎn) 離所述煙氣通道的一側(cè)上i殳有凹口 ，所述本體部分中形成或包含有第二水運(yùn)llr通道部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其中，所述第二水運(yùn)輸通 道的所述部分i殳置在所述凹口中，具體地卡裝在所述凹口中。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，本體部分 基本上通過(guò)擠壓制成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱交換器，其中，至少一個(gè)本體部分 的至少 一部分上i殳有作為傳熱面增加件的熱交換件，所述組件形成為單獨(dú)設(shè)置的組件和/或通過(guò)擠壓出的本體部分的切削操 作而形成。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述本體 部分和所述熱交換件至少部分地由鋁或鋁合金制成。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中，所述煙氣 通道的第一部分中設(shè)有傳熱面增加件，具體地為翼片、凸起和 /或隆起，而第二部分中i殳有至少一個(gè)多3L的或氣體可透過(guò)的 熱交換J牛。
20. —種用于4艮據(jù)前述4又利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器的本體 部分。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的本體部分，其中，所述本體部分包括 至少一個(gè)具有迂曲結(jié)構(gòu)的第一部分，其中每個(gè)本體部分均包括 所述至少一個(gè)水運(yùn)l敘通道的至少一部分，以及除所述水運(yùn)輸通 道的所述部分以外的至少一部分，所述部分i殳在形成具有傳熱 面增加件的所述煙氣通道壁的 一部分上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的本體部分，其中，所述本體部分 基本上通過(guò)^P壓形成。
23. —種熱交換件，用在根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的熱交 換器中，優(yōu)選地，所述熱交換件至少部分地通過(guò)金屬發(fā)泡制成。
24. —種用于形成熱交換器的方法，其中，形成至少兩個(gè)本體部分， 具體地通過(guò)擠壓或鑄造技術(shù)形成，每個(gè)所述本體部分均包括水運(yùn)車lr通道部分的至少一部分，所述本體部分通過(guò)端部和/或至少一個(gè)熱交換件以這樣的方式相互連接，即，使得所述本體部 分在形成煙氣通道的同時(shí)4皮此保持一定距離，所述至少一個(gè)熱交換件在所述煙氣通道中延伸，優(yōu)選地，所述兩個(gè)本體部分中 的水運(yùn)輸通道相互連4妄。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述至少一個(gè)熱交換件 至少部分地通過(guò)金屬發(fā)泡制成或者由纖維制成。
26. —種加熱裝置，i殳有4艮據(jù)4又利要求1-19中任一項(xiàng)所述的熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱交換器，該熱交換器設(shè)有本體、至少一個(gè)燃燒器空間以及至少一個(gè)煙氣排放件，該本體具有至少一個(gè)煙氣通道以及至少一個(gè)水運(yùn)輸通道，其中，至少一個(gè)煙氣通道至少部分地在至少一個(gè)燃燒器空間與至少一個(gè)煙氣排放件之間延伸，并且至少一個(gè)煙氣通道的至少一部分包括至少一個(gè)多孔的或氣體可透過(guò)的熱交換件。
文檔編號(hào)F24H1/41GK101460785SQ200780021081
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者保羅·泰杰森, 卡雷爾·胡布奧, 揚(yáng)·范皮特埃姆, 雨果·利芬斯 申請(qǐng)人:貝卡爾特股份有限公司;貝卡爾特燃燒技術(shù)股份有限公司