專利名稱：換熱器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及換熱器，尤其是冷凝型換熱器。
背景技術(shù)：
換熱器的作用是在兩種流體之間傳遞熱能例如，在家用煤氣鍋爐的情況中，換熱 器的作用是加熱在其內(nèi)部循環(huán)的水，從經(jīng)由燃燒器產(chǎn)生的燃燒所導致的熱煙開始。所述鍋 爐被構(gòu)想成利用隨著燃燒產(chǎn)生的熱以及燃燒煙中所含的冷凝潛熱二者。為了回收煙中所含 的熱，換熱器包括外殼，在該外殼中限定了水的循環(huán)路徑，煙被使得逆著該循環(huán)路徑流動。
所回收的冷凝熱的量主要取決于來自換熱器的水的輸送溫度以及去往換熱器的 水的返回溫度。此外，為了獲得在換熱器路徑的內(nèi)部和外部的流體之間的顯著交換，有必要 具有盡可能寬廣的換熱表面。為此目的，前述路徑可包括多個盤繞導管或管道，所述多個盤 繞導管或管道基本彼此共軸地布置，多個導管的最內(nèi)導管圍繞燃燒器。
在第一類方案中，盤繞導管并行地操作；也即，它們各自在換熱器的入口室和 出口室之間延伸，所述入口室和出口室形成在對應外殼的兩個軸向端部處。從文獻No. W02005/080900可以了解這類方案。
在第二類方案(本發(fā)明對其進行參考)中，多個盤繞導管經(jīng)由基本U形的連接器串 行地連接，從而水從該導管系列的第一導管的入口進入換熱器中并且通過該導管系列的最 后一個導管的出口從換熱器出來。從文獻No. EP-A-1813882可以了解這類方案，權(quán)利要求1的前序部分基于該文獻。
具有串行盤繞導管布置的已知換熱器通常笨重且生產(chǎn)起來非常復雜。
此外，在這些已知換熱器中，由各盤繞導管形成的螺旋被“裝”在外殼的兩個相對 端壁之間。這使得需要設想在前述端部處的顯著量的熱絕緣體。而且，考慮到換熱器的外 殼的軸向尺寸由盤繞導管的軸向尺寸確定，這類方案從生產(chǎn)的觀點看遠遠不是靈活的。如 已經(jīng)說過的，換熱器的熱功率除了其他因素之外還取決于換熱表面，從而，不過對于生產(chǎn)和 成本的進一步復雜而言，被構(gòu)想用于不同熱功率的換熱器在各導管的卷匝數(shù)量方面彼此不 同，從而在對應螺旋的軸向尺寸方面彼此不同應當理解的是，由于所述螺旋被裝在外殼的 兩個端壁之間，所以至少在其周邊部分的尺寸方面，必須故意地針對換熱器的每個模型來 建造后者，在周邊部分中通常限定了煙出口以及用于水的入口和出口連接器。
這些已知方案則顯現(xiàn)了進一步的缺點實際上，僅僅在換熱器已經(jīng)被實際地完全 組裝時，即在盤繞導管組被安裝到外殼中的情況下也能進行測試步驟。在生產(chǎn)缺陷(例如， 由于不理想的焊接或密封而造成的液體泄漏)的情況下，必須至少部分地拆卸該產(chǎn)品，造成 如此涉及的時間和成本。
而且，通常而言，例如由于水入口和出口連接器的定位，具有串行的多個盤繞導管 布置的已知換熱器的結(jié)構(gòu)從安裝在用戶設備(例如，鍋爐或熱水器)中的可能性方面看也遠 遠不是靈活的。發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述因素，本發(fā)明的主要目的是一種換熱器，其盡管具有緊湊的尺寸但仍 將保證高效的操作并且對于生產(chǎn)在經(jīng)濟上是有利的。
本發(fā)明的補充目的是提供一種換熱器，其特征在于生產(chǎn)方面和安裝方面的高靈活 性。本發(fā)明的另一補充目的是提供一種易于測試的換熱器。
為了實現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明的主題是一種換熱器，尤其是冷凝型換熱器，所述 換熱器具有所附權(quán)利要求中示出的特征，所述權(quán)利要求形成了本文關(guān)于本發(fā)明所提供的技 術(shù)教導的一體化部分。


從接下來的描述并參照附圖將會顯現(xiàn)本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點，所述附圖 僅僅通過非限制性示例的方式提供并且在附圖中圖1和2是根據(jù)本發(fā)明的換熱器的透視圖；圖3是圖1和2的換熱器的前視圖；圖4和5是根據(jù)圖3的線IV — IV和V — V的放大比例的剖面圖；圖6和7是圖1和2的換熱器從不同角度的局部分解圖；圖8和9是圖1和2的換熱器從不同角度的縮小比例的分解圖；圖10和11是圖1和2的換熱器的盤繞導管組從不同角度的透視圖；圖12和13是圖1和2的換熱器的前視圖和后視圖，分別去除了前壁和外殼主體；圖14和15是圖1和2的換熱器的液壓連接構(gòu)件的兩個透視圖；圖16是根據(jù)圖1和2的換熱器的前視立面圖，還設置有對應的燃燒器；圖17是根據(jù)圖16的線XVI1- XVII的剖面圖；圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的可能變體的交換器單元；并且 圖19示出了多個交換器單元，包括多個根據(jù)圖18的單元。
具體實施方式
在本說明書中，所提到的“實施例”或“一個實施例”意圖表示關(guān)于該實施例描述的 具體構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特征被包括在至少一個實施例中。因此，本說明書的不同地方可能出現(xiàn)的 諸如“在實施例中”或“在一個實施例中”之類的短語不必都指代一個且同一個實施例。此 外，具體構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特征可以以任何適當?shù)姆绞浇M合在一個或多個實施例中。本文所使用 的引文僅僅為了方便并且不限定保護范圍或?qū)嵤├姆秶?br> 根據(jù)本發(fā)明建造的用于煤氣鍋爐的換熱器在圖中整體上由I標示，該換熱器特別 是冷凝型換熱器。
換熱器I包括外殼2,外殼2具有兩個端壁3和4以及周邊部分5,兩個端壁3和 4在本文中被定義為前壁和后壁，周邊部分5在兩個壁3和4之間延伸。在所示的示例中， 壁3和4基本是四邊形的，并且周邊部分5具有彼此垂直的四個側(cè)壁；在可能的變體(未示 出)中，端壁具有圓形的形狀，并且周邊部分由單個圓柱形壁構(gòu)成。
在優(yōu)選實施例中，后壁4和周邊部分5由標示為6的單個主體制成。優(yōu)選地用可 模制塑料或合成材料(例如聚丙烯)來形成所述單個主體6。有利地，如下面將會顯現(xiàn)的，壁3可經(jīng)由塞縫(calking)聯(lián)接到主體6的周邊部分5的頂緣。
煙出口 7和冷凝物出口 8被限定在周邊部分5中，煙出口 7和冷凝物出口 8優(yōu)選 地但不是必須在周邊部分5的相對區(qū)域中，煙出口 7和冷凝物出口 8關(guān)于外殼2的軸線是 基本徑向的。明顯地，出口 7和/或8的位置可不同于所示出的位置。優(yōu)選地，單個主體6 還整體地形成有例如在部分5的邊緣處的肋或加硬成形部9以及錨定凸緣10。
壁3由優(yōu)選為不銹鋼的導熱材料制成，經(jīng)由剪切和變形操作而從金屬板的變形來 獲得。壁3具有中心通道11，略微朝向內(nèi)側(cè)拉拔，尤其用于安裝燃燒器(例如參見圖16和 17，其中，燃燒器由50標示)。優(yōu)選地，提供了圍繞開口 11的加硬拉拔部11a，以便防止隨著 燃燒器的安裝而造成變形。拉拔部Ila可支撐燃燒器的固定翅片。
換熱器I的液壓連接構(gòu)件12被固定在壁3的外側(cè)，處于關(guān)于通道11的周邊位置， 其用于本文中被假定為待加熱液體的流體，尤其是水。優(yōu)選地，構(gòu)件12被固定在壁3的角 部附近。
如下面將要清楚地顯現(xiàn)的，構(gòu)件12具有兩個內(nèi)導管并且將二者操作為用于液體 的入口連接器和出口連接器。在后面還將要清楚地顯現(xiàn)換熱器I的用于液體的入口和出口 二者如何有利地被定位在一個且同一個端壁(即，壁3)上，優(yōu)選地但不是必須處于彼此鄰近 的位置。
外殼2容納交換器單元，交換器單元包括多個盤繞導管，所述多個盤繞導管是基 本共軸的并且限定了用于液體的換熱路徑。前述交換器單元在圖4-7中整體上由20標示， 并且包括三個盤繞金屬管道或?qū)Ч?，其例如在圖4、5和8、9中由21、22和23標示。導管21 和22例如由鋼制成并且具有不同直徑的卷膽，其中，如圖4和5中可以清楚看到的，導管22 所形成的螺旋在導管21所形成的螺旋內(nèi)延伸。導管23例如由鋼制成并且具有比導管21 的卷匝直徑更大的卷匝，從而形成了導管21所形成的螺旋在其內(nèi)延伸的螺旋。多個導管的 每個導管21-23具有入口 21a、22a、23a和出口 21b、22b和23b (圖10和11)。
根據(jù)本發(fā)明，導管21和23被設置成彼此并行并且與導管22串行；也即，導管21 和23的出口 21b和23b連接到導管22的入口 22a。通過下面描述的歧管構(gòu)件來實現(xiàn)兩個 最外導管21和23到內(nèi)部導管22的該連接。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，導管22的流動截 面積或通道截面積大于導管21的流動截面積并且大于導管23的流動截面積，導管21和導 管23優(yōu)選地但不是必須具有相同的流動截面積。在其他實施例中，三個導管21、22和23 可以具有相同的直徑或流動截面積，即使所述實施例顯現(xiàn)了略微降低的性能水平。
在具有多個共軸螺旋的冷凝型換熱器中，通過燃燒器產(chǎn)生的熱的主要部分(大約 80%)被帶到限定了最內(nèi)螺旋的導管。所提出的方案(較大直徑的內(nèi)部導管22被兩個較小 直徑的并行導管21和23供給)使得將能夠?qū)崿F(xiàn)高效率以及保證流體的足夠流速且將單元 20的尺寸從而將換熱器I的尺寸作為整體來看保持為緊湊的。
由本申請人進行的實際測試已經(jīng)可以確認在換熱器I應用到家用鍋爐的情況 中，在導管21和23具有對應于被包括在約12 mm和約20 mm之間(尤其是約16 mm)的直 徑的流動截面積并且導管22具有對應于被包括在約14 mm和約22 mm之間(尤其是約16 mm)的直徑的流動截面積時，可以獲得非常高效的操作。
在特別有利的實施例中，三個導管21-23在橫截面上所具有的形狀使得各自的螺 旋具有基本相同的節(jié)距。由于下面將要說明的原因，該方案對于生產(chǎn)目的而言尤其有利。
例如在圖4和5中可以看到的，在所示的實施例中，導管21和23具有大致圓形的 橫截面，而導管22具有大致橢圓或扁平的橫截面。如圖5中可以示出的，導管22的橢圓形 截面具有大致平行于對應螺旋的軸線的短軸Y，其基本對應于導管21和23的圓形截面的 直徑“D”這樣，對于三個螺旋獲得了恒定的節(jié)距P。當然，也可以在導管21-23的橫截面 形狀不同的情況下實現(xiàn)相同的結(jié)果。根據(jù)一個實施例(未示出)，限定單元20的內(nèi)部螺旋的 導管22具有基本圓形橫截面，而導管21或者導管21和23的流動截面積小于導管22的流 動截面積，大致為橢圓或扁平的。因此，在該類別的變體中，導管21或者導管21和23的大 致橢圓或扁平的的截面具有大致平行于對應螺旋的軸線的長軸，其基本對應于第二導管22 的圓形截面的直徑。
得益于恒定的節(jié)距P (如圖4和5中可以示出的)，由單元20的導管形成的螺旋的 軸向尺寸是相同的(基本上，三個螺旋具有相同的高度)；出于相同的原因，各螺旋的卷匝的 數(shù)量也是相同的。
每個導管的卷匝之間的距離優(yōu)選是相同的。為此目的，在一個實施例中，每個盤繞 導管具有用于將各自卷匝保持在正確距離的合適裝置，沿著螺旋自身的發(fā)展，所述距離優(yōu) 選是恒定的。在特別有利的實施例中，這些裝置由導管自身的局部部分構(gòu)成，所述局部部分 被成形為充當間隔器。所述局部部分可經(jīng)由對應導管的變形來獲得，尤其是根據(jù)文獻No. W02005/080900 的教導。
再次從圖4和5可以示出，在換熱器I中，由兩個相鄰導管形成的螺旋如何被設置 為彼此相隔一距離，使得所述兩個導管之間限定的是基本圓柱形間隙。為此目的，每個螺旋 的卷匝優(yōu)選地具有相同的直徑。從相同的圖還可以看出，一個螺旋的卷匝之間限定的空隙 被設置為基本面對相鄰螺旋的卷匝之間限定的空隙或者與相鄰螺旋的卷匝之間限定的空 隙對準(也即，一個螺旋的空隙不面對相鄰螺旋的卷匝，例如在前述文獻No. EP-A-1813882 中那樣)。本申請人進行的實際測試已經(jīng)可以確認這種布置在任何情況下都保證了換熱器 I的高效操作。
在優(yōu)選實施例中，如下面描述的，導管21、23的入口 21a、23a和導管22的出口 22b 基本位于外殼2的端壁3處。
為此目的，在所示實施例中并且例如在圖6和10中可以清楚看到的，每個導管具 有由21c、22c和23c標示的中間成角度的彎曲。這樣，導管21和23中限定的是由21d和 23d標示的導管的各自初始區(qū)段，其沿著對應螺旋的大致軸向方向或者高度方向延伸；類 似地，導管22中限定的是由22d標示的導管的最終區(qū)段，其也沿著對應螺旋的大致軸向方 向或者高度方向延伸。
在優(yōu)選實施例中，導管的前述區(qū)段21d、22d和23d是基本直線的，并且基本彼此平 行且平行于由各自導管形成的螺旋的軸線。而且，優(yōu)選地，導管的前述區(qū)段21d、22d和23d 在由最外導管23形成的螺旋的外側(cè)延伸，并且基本上到達外殼2的壁3的一個且同一個區(qū) 域3a (例如參見圖1和2)，也即連接構(gòu)件12所安裝的區(qū)域。而且，如可以看到的，在所示 的優(yōu)選實施例中，前述區(qū)段從螺旋的與壁3相對的端部延伸，與后者延伸一樣遠。
經(jīng)由歧管構(gòu)件來實現(xiàn)導管21和23到導管22的連接，歧管構(gòu)件安裝在導管22的 入口端以及導管21和23的出口端處。
在一個實施例中，前述歧管構(gòu)件包括大致帽狀主體，其在圖5、8、9、12和13中由24標示。該帽狀主體24優(yōu)選地但不是必須由金屬材料制成，并且具有至少部分地彎曲的形 狀，從而限定也大致彎曲的內(nèi)表面，該內(nèi)表面在安裝條件下面對導管22的入口 22a以及導 管21和23的出口 21b和22bο
在所示的示例中，歧管構(gòu)件還包括例如在圖5和8-11中可以看到的由25標示的 板元件，該板元件由金屬材料制成。板元件具有大致平的中心部分和周緣，三個通孔(參見 圖8和9)被限定在大致平的中心部分中，周緣構(gòu)造成以流體不透的方式聯(lián)接到帽狀主體 24。當帽狀主體24和板25均由金屬制成時，帽狀主體24和板25的邊緣之間的流體不透 聯(lián)接可例如通過焊接來完成。為了組裝的目的，例如在圖11中可以看到的，導管21-23的 端部被插入前述孔中并且然后被以流體不透方式固定到板25，尤其是通過焊接。
在一個實施例中，如圖11中可以看到的，將要被固定到板25的導管22的入口端 以及導管21和23的出口端被以傾斜切口來切割。該特征能夠改進歧管構(gòu)件的流體動力學 特性，降低壓頭損失；通過帽狀主體24的內(nèi)表面的曲率實現(xiàn)了類似的功能。明顯地，板25 中制出的貫通開口具有與導管的傾斜切口所確定的一致的橫截面。
在優(yōu)選實施例中，交換器單元20包括由26標示的至少一個第一端板，例如在圖4、 5、8、9中可以看到的。在換熱器I的組裝條件下，該板26面對外殼2的壁3，與其接觸。板 26可例如經(jīng)由從金屬板剪切和拉拔而獲得，并且具有各自的中心通道(在圖8、9和12中由 27標示)，用于與壁3的通道11連接。為了連接兩個通道11和27，它們中的至少一個由板 26的或者壁3的大致管形部分限定在所示的示例中，所述大致管形部分屬于板26并且在 圖4和5中由26a標示。另一方面，如已經(jīng)提到的，限定了開口 11的壁3的內(nèi)邊緣也略微 向內(nèi)拉拔，如在圖4和5中可以看到的。在組裝條件下，板26的管形部分26a的頂邊緣被 以流體不透的方式通過焊接固定到壁3，尤其是固定到其限制了開口 11的內(nèi)邊緣。
如可以看出的，板26還具有大致環(huán)形凸緣部分26b (圖4和5)，管形部分26a從 大致環(huán)形凸緣部分26b升起，其中，導管21-23的端部卷匝擱置在該凸緣部分26b上。
在組裝條件下，板26的環(huán)形部分26b被設置成相隔外殼的壁3 —距離，使得壁和 板之間限定的是大致環(huán)形間隙。例如在圖4和5中可以看到的，該間隙由28標示并且該間 隙的存在使得在沒有絕緣物質(zhì)的情況下能夠?qū)⒈?的溫度控制為均勻。其原因在于板26 僅僅在管形部分26a的頂邊緣處被連結(jié)到壁11，并且導管的端部卷匝不直接與壁11接觸。 還將意識到的是，在換熱器I的操作期間，穿過導管21-23的卷匝之間的空隙的煙可到達單 元20的外側(cè)，從而間隙28基本是干的并且已經(jīng)將大部分的熱量帶到導管，由此使得能夠在 壁3和板26之間的界面區(qū)域獲得對應的冷卻。
如已經(jīng)提到的，在組裝條件下，導管21-23的端部卷匝與板26接觸。有利地，板26 被成形為限定由29標示的座或凹陷，其中一些能夠在圖12中看到，用于定位由導管21-23 形成的螺旋的所述端部卷匝。在該示例中，這些座29具有主要部分和終端部分，該主要部 分被成形為基本類似于圓弧，該終端部分基本是直線的，其沿近似切向的方向發(fā)展。座29 有助于確保前述端部卷匝的適當定位，從而確保對應螺旋的適當定位；座29的前述切向 區(qū)段使得能夠確保將導管的各自直線部分定位成遠至由導管23形成的螺旋外側(cè)(參見圖 10-12)，在導管的所述部分的端部處提供了前述的歧管構(gòu)件24-25。
在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，單元20還包括第二端板，第二端板在圖4、5、8、9和 13中由30標示并且以基本類似于板26的方式構(gòu)造，但是優(yōu)選地沒有中心開口。在組裝條件下，板30面對外殼2的壁4并且被設置為從壁4相隔一距離。螺旋端部的卷匝擱置在板 30上，與壁3相對。例如在圖13中可以看到的，板30還設置有對應的定位座31，其具有類 似于板26的座29的構(gòu)造和功能。還是在該情況中，座31的切向區(qū)段使得能夠確保將導管 的各自直線部分定位成遠至由導管23形成的螺旋外側(cè)，在所述部分的端部處提供了中間 成角度彎曲21c、22c和23c (例如參見圖7和13)。
在優(yōu)選實施例中，交換器單元20被外殼2的端壁3支撐，即被用于流過換熱器I 的液體的入口和出口所位于的同一個壁支撐。
為此目的，單元20優(yōu)選地包括系桿形式的支撐元件，其在一端處被壁3支撐并且 在另一端處支撐導管組21-23。在所示的非限制性示例中，前述系桿(僅僅其中一些在圖8 和9中示出，在圖8和9中，它們由32標示)通過板26被壁3間接地支撐并且通過板30 支撐導管組21-23。
如前面已經(jīng)提到的，由單元20的兩個相鄰導管形成的螺旋被設置為彼此相隔一 距離，使得在它們之間限定了基本圓柱形間隙。優(yōu)選地，系桿32在該空隙中延伸，基本沿著 由導管21-23形成的螺旋的軸向方向。該方案使得可以控制單元20的橫向負擔并且軸向 地穩(wěn)定螺旋組。
系桿32優(yōu)選地由金屬板形成并且具有大致扁平構(gòu)造。為了與系桿聯(lián)接，板26和 30具有各自的裂縫，其在圖中不可見。系桿32初始具有基本直線構(gòu)造，并且為了組裝而被 安裝成使得它們穿過板26和30的前述裂縫。例如在圖12和13中可以清楚看到的，分別 從板26和30朝向壁3和4突出的系桿32的端部基本以直角彎曲。優(yōu)選地，通過將系桿32 的所述彎曲端部焊接到對應的板26或30來完成固定。
圖14和15示出了連接構(gòu)件12，連接構(gòu)件12在對應于區(qū)域3a的位置固定在壁3 的外側(cè)上，被朝向外側(cè)連接的導管21-23的端部位于區(qū)域3a中。構(gòu)件12具有金屬或塑料 主體，其限定了連個導管12a和12b。導管12a被連接到導管22的出口 22b，并且具有與后 者基本相同的流動截面積；導管12b具有入口，該入口的流動截面積與導管12a的基本相 同并且然后分支成兩個出口 12c，其具有與導管21和23基本相同的流動截面積，所述出口 12c被設置為與所述導管的入口 21a和23a連接。
換熱器I的部件的生產(chǎn)是簡單的。如已經(jīng)提到的，外殼的主體6可借助于諸如聚 丙烯的熱塑材料的模制來獲得。壁3、板26和30以及系桿32可從金屬板開始利用該領域 統(tǒng)一的技術(shù)經(jīng)由剪切和/或變形操作來獲得。而且，金屬導管21-23可使用該領域自身已 知的技術(shù)來獲得所描述的構(gòu)造。歧管構(gòu)件的部件24、25以及連接構(gòu)件12的主體的生產(chǎn)也 是簡單的。
換熱器I的組裝也是非常簡單的并且可以至少部分地自動化。
系桿32的第一端部穿過板26的對應裂縫，然后以一角度彎曲并焊接到板自身。由 三個導管21-23形成的螺旋以與座29的形狀一致的方式被共軸地布置在板26上，使得系 桿32在相鄰螺旋之間所限定的間隙中的一個或多個內(nèi)延伸。諸如耐高溫硅酮材料的密封 劑材料可設置在螺旋的第一端的卷匝和板26之間。
接下來，系桿32的第二端被配合在板30的對應裂縫中，板30以與座31的形狀一 致的方式與螺旋的第二端的卷匝接觸(圖13)。優(yōu)選地，在板30的定位和固定之前，絕緣體 (在圖4-5和8-9中由34標示，例如由陶瓷纖維或蛭石制成)在干涉配合的情況下插入由導管22形成的螺旋的底開口中。系桿32的第二端然后彎曲并且被焊接到板30。還是在該情 況中，上述類型的密封劑可被設置在螺旋的第二端的卷匝、絕緣體34和板30之間。
這樣，導管21-23被裝在板26和30之間。如已經(jīng)提到的，板26和30的座29和 32與系桿32 —起保證了螺旋的適當定位。應當注意，在這方面，板26和30被成形為保證 各螺旋的卷匝之間沿基本垂直于螺旋自身軸線的方向的對準為所述目的，板26和30的限 定了座29和32的區(qū)域至少部分地發(fā)展為盤卷，其在小傾斜壁處開始和終止(如在圖8和9 中可以部分地看到的)。
通過首先如前所述將板25設置在導管21-23的對應端部的區(qū)域中(圖10_11)，然 后進行對應的焊接，用分布器構(gòu)件24-25來完成單元20。帽狀主體24然后以流體不透的方 式關(guān)聯(lián)到板25，在該情況中，例如通過焊接。
在單元20如此被組裝的情況下，例如在圖10和11中可以看到的，導管區(qū)段 21d-23d的端部在高度上突出超過螺旋。導管21-23的這些端部然后插入?yún)^(qū)域3a中設置 的各自孔中(參見圖7)，從而略微突出超過壁3。在壁3上，在對應于導管的所述端部且對 應于區(qū)域3b的位置，然后例如用螺釘?shù)炔⑶矣貌迦氲拿芊猸h(huán)來固定連接構(gòu)件12，從而雙叉 導管12b-12c (圖14-15)與導管21和23的入口 21a和23a連通，并且導管12a與導管22 的出口 22b連通。最后，板26的管狀部分26a的邊緣被沿著壁3的開口 11的張開內(nèi)邊緣 焊接。
然后，如此獲得的單元可朝向主體6的內(nèi)部插入，直到壁3的周緣擱置在部分5的 邊緣上。壁3的邊緣可被直接塞縫在部分5的邊緣上(附圖示出了塞縫操作之前的聯(lián)接)。 為此目的，塑料主體6的部分5的邊緣優(yōu)選地具有向外突出的周邊凸緣(在圖4-7中由5a 標示)，而壁3被成形為呈現(xiàn)周邊座3b，前述凸緣5a插入周邊座3b中。然后，在對應于所述 座3b的位置中的壁3的外邊緣可被塞縫在凸緣5a上，而不需要插入任何密封元件。
現(xiàn)在將參照圖16和17來簡要描述換熱器I的操作，假設換熱器自身將要裝備家 用類型的煤氣鍋爐。在該類應用中，第一換熱流體是必須例如在散熱器系統(tǒng)中循環(huán)的加熱 液體，或者衛(wèi)生系統(tǒng)的水，并且第二換熱流體是由燃燒產(chǎn)生的煙。
來自系統(tǒng)的將要被加熱的液體經(jīng)由連接構(gòu)件12的導管12b進入換熱器I。經(jīng)由 導管12b的雙叉，液體并行地供給導管21和23，直到到達歧管構(gòu)件24-25。經(jīng)由歧管構(gòu)件， 離開導管21和23的水傳輸?shù)綄Ч?2。然后，液體流過導管22 (即，最接近燃燒器50的螺 旋)，到達連接構(gòu)件12的導管12a。
作為通道的兩個不同區(qū)段(從而不同流速)的結(jié)果，液體以與各自導管的換熱容量 成比例的量從內(nèi)部導管22 (其是最熱的)開始經(jīng)過并朝向最外導管23 (其是最冷的)，三個 導管21-23在獨立的且降低的溫度下操作，從而以決定性的方式促進了煙的冷凝現(xiàn)象。在 每個導管中，液體趨向于吸收不同量的熱量熱量的大部分被最內(nèi)導管22吸收，其還吸收 燃燒器50產(chǎn)生的輻射的熱量，而中間導管21和最外導管23吸收煙的剩余能量。作為導管 21和23的較低溫度的結(jié)果，可以從煙吸收非常大量的能量，通過逐漸地耗盡并遇到越來越 冷的液體，所述煙可以有效地冷凝。
然后，離開連接構(gòu)件12的導管12a的液體被再次引入系統(tǒng)中。換熱器I中產(chǎn)生的 冷凝物被收集并經(jīng)由出口 8排放，殘余的煙經(jīng)由出口 7排出。
在使用最少量的纖維絕緣體等的情況下，經(jīng)由金屬板的變形和剪切以及塑料材料的模制(當主體6由所述材料制成時)的簡單操作，換熱器I可整體地由可回收材料制成。 部件的組裝也同樣簡單。
換熱器的結(jié)構(gòu)是極其緊湊的，同時在足夠流體流量的情況下保證了高的熱效率， 所述足夠流量通過使用并行地供給單個內(nèi)部盤繞導管的兩個外部盤繞導管來保證。
鑒于成本效益比的優(yōu)化，所提出的方案提供了在用于生產(chǎn)單元20的材料的選擇 方面充分的靈活性。例如，外部導管可由相比內(nèi)部導管較低價值的材料制成，和/或用相比 用于內(nèi)部導管的材料耐腐蝕且較少耐熱的材料制成(如已經(jīng)提到的，外部導管較少經(jīng)受熱 并且更多經(jīng)受冷凝)。同樣，導管的厚度可以不同，例如外部導管比內(nèi)部導管更薄。
交換器單元基本是“自支撐的”(即整體上由外殼的單個壁支撐)這一事實使得能 夠使用一個且同一個外殼主體以獲得用于不同熱功率的換熱器，從而由盤管的不同軸向尺 寸來區(qū)分。例如，所有其他條件保持相同，前述結(jié)構(gòu)性元件(導管21-23的螺旋具有九個卷 匝)使得所獲得的換熱器能夠標示地具有32 kff的功率在相同的元件但是導管21-23限 定了僅僅六個卷匝的螺旋的情況下，使得能夠獲得20-kW的換熱器，根據(jù)所選擇的卷匝的 數(shù)量確定，等等。也就是說，帶有具有不同數(shù)量的卷匝的螺旋的交換器單元20能夠在任何 情況下組合到相同類型的外殼2，并具有制造方面的明顯優(yōu)點。得益于針對各螺旋構(gòu)想了恒 定節(jié)距P (從而針對各螺旋的相同軸向尺寸)的方案，這些優(yōu)點得到明顯地加強。
交換器單元被外殼的單個壁支撐的事實還帶來了能夠減少絕緣體的優(yōu)點。得益于 所存在的環(huán)形間隙28，該優(yōu)點進一步加強，環(huán)形間隙28使得壁3的加熱能夠被控制以及由 其得到的優(yōu)點。
于是，外殼的單個端壁對交換器單元的支撐確定了如下的實際優(yōu)點與根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)的換熱器不同，能夠在單元20被插入外殼2之前對單元20進行測試。因此，可以通過 更簡單且更快速的方式來校正可能的制造缺陷。
前述優(yōu)點還與流體的入口和出口位于支撐交換器單元的同一個端壁有關(guān)?？紤]到 最終應用，所述特征提供了換熱器的更加靈活的安裝。應當意識到，例如，在壁3關(guān)于部分 5簡單環(huán)形旋轉(zhuǎn)的情況下，整個單元20 (從而連接構(gòu)件)可采取替代的位置，特別是關(guān)于煙 出口 7以及關(guān)于冷凝物出口 9。如以及提到的，這個方面證明是有用的，因為其使得能夠根 據(jù)各種類型的鍋爐上的最終應用來改變連接器12的位置。
當然，在不損害本發(fā)明原理的情況下，結(jié)構(gòu)和實施例的細節(jié)可以相對于本文僅僅 以示例方式描述和示出的廣泛地變化，而不會由此偏離本發(fā)明的范圍。
在前面所示的實施例中，換熱器I的軸線是水平的，但這不應當以任何方式被認 為是約束性的或限制性的。同樣，本發(fā)明不應當被理解為限于諸如鍋爐、熱水器等產(chǎn)品上的 家用類型的應用，根據(jù)本發(fā)明的換熱器實際上也可以用于其他環(huán)境。
在所示的示例中，換熱器的入口和出口被設置為在壁3上彼此接近，但是該類型 的定位不應被理解為是限制性的。實際上明顯的是，通過對導管21-23進行適當?shù)爻尚危?口和出口可以占據(jù)彼此隔開的位置，例如，入口在壁3的第一角部附近，而出口在同一個壁 的第二角部附近，第二角部例如是與第一角部成對角關(guān)系的角部。
以與關(guān)于構(gòu)件12的導管12b_12c描述的類似方式，通過為此目的構(gòu)想具有兩個入 口和一個出口的合適的集管，可以在外殼2中實現(xiàn)導管23的出口 21b、23b匯合到單出口導管。
主體6可以由諸如鋼的金屬材料而不是塑料制成。
圖18示出了單元20，其中，導管21-23的終端區(qū)段(其在一側(cè)上限定了入口 21a、 23a和出口 22b并且在另一側(cè)上限定了出口 21b、23b和入口 22a)具有直線構(gòu)造和相對于前 述情況改變的位置，而且沿著基本徑向方向在由最外導管23形成的螺旋外側(cè)上延伸。由于 多個交換器單元的生產(chǎn)，即由彼此連接的多個單元20形成，該類形狀是有利的。該類應用 的示例在圖19中示出。在圖19中，與前圖所使用的相同的附圖標記被用于指示在技術(shù)上 等同于前述元件的元件，但是添加了單引號(’)和雙引號(”)以有助于各單元的入口和出 口之間的區(qū)分。
在該示例中，僅以示例的方式，多單元包括彼此相同的三個單元20、20’和20”。在 該示例中，單元20的導管21、23的出口 2lb、23b利用各自的歧管并行地連接到對應導管22 的入口 22a ;而且，單元20’的導管21、23的出口 21b’、23b’利用各自的歧管并行地連接到 對應導管22的入口 22a’ ；同樣，單元20”的導管21、23的出口 21b”、23b”利用各自的歧管 并行地連接到對應導管22”的入口 22a。用于該并行連接的歧管可以例如是前述的類型，不 過這不是絕對必要的。
在該示例中，圖19的多單元的輸送分支由單元20、20’和20”的出口 22b、22b’和 22b”構(gòu)成，其經(jīng)由合適的歧管彼此并行地連接，所述歧管未示出，因為其是用本身已知的技 術(shù)生產(chǎn)的。同樣，前述多單元的返回分支由單元20、20’和20”的入口 21a + 23a、21a + 23a和21a”+ 23a”構(gòu)成，其也經(jīng)由合適的歧管(未示出)彼此并行地連接，所述歧管可用本 身已知的技術(shù)獲得。
如可以看到的，本發(fā)明于是可以有利地用于生產(chǎn)相比參照圖1-17描述的換熱器 更大尺寸和更高功率的換熱器，例如也用于工業(yè)或商業(yè)類型的加熱系統(tǒng)。對于所述應用， “多”換熱器的構(gòu)造與圖1-17所示的構(gòu)造在各方面不同，但仍然確保了由于導管21和23和 導管22之間的特定連接而導致的效率和緊湊性的對應優(yōu)點。還是在該情況中，多單元的軸 線也可以是豎直的；當然，僅以示例的方式，所使用的單元20的導管21-23的卷匝數(shù)量可關(guān) 于本文所示的情況變化。
權(quán)利要求
1.一種換熱器，尤其是冷凝換熱器，具有交換器單元(20)，所述交換器單元(20)包括用于第一流體且基本彼此共軸的多個盤繞導管(21-23)，所述多個盤繞導管(21-23)至少包括一個第一、一個第二和第三導管 (21-23)，所述第一、第二和第三導管(21-23)具有不同直徑的卷匝，使得所述第二導管 (22)形成了在所述第一導管(21，23)所形成的螺旋內(nèi)延伸的螺旋，并且所述第三導管(23) 形成了所述第一導管(21)所形成的螺旋在其內(nèi)延伸的螺旋；和用于容納所述交換器單元(20)的外殼(2)，所述外殼(2)具有第一端壁(3)、第二端壁(4)以及在兩個端壁(3，4)之間的周邊部分(5)，所述外殼(2)適于接收用于與所述第一流體換熱的第二流體，所述第一壁(3 )具有尤其用于燃燒器(50 )的貫通開口( 11)，其中，所述多個導管(21-23)的每個導管具有入口(21a，22a，23a)和出口(21b，22b， 23b)，所述第一導管(21，23)的出口(21b，23b)基本串行地與所述第二導管(22)的入口 (22a)連接，其特征在于，所述第三導管(23)的出口(23b)與所述第一導管(21)并行地連接到所述第二導管(22)的入口(22a)，所述第二導管(22)的流動截面積優(yōu)選地大于所述第一導管(21)的流動截面積并且大于所述第三導管(23)的流動截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的換熱器，其中所述第二導管(22)的流動截面積大于所述第一和第三導管(21，23)的流動截面積；所述第一、第二和第三導管(21-23)在橫截面上所具有的形狀使得各自的螺旋基本具有相同的節(jié)距(P)，其中，特別地，所述第一和第三導管(21，23)具有大致圓形的橫截面，并且所述第二導管(22)具有大致橢圓或扁平的橫截面，所述第二導管(22)的橢圓形截面具有大致平行于對應螺旋的軸線的短軸(Y)，其基本等于所述第一和第三導管(21，23)的圓形截面的直徑(D)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的換熱器，其中所述交換器單元(20)被所述外殼(2)的第一端壁(3)支撐；并且所述第一導管(21)的入口(21a)、所述第三導管(23)的入口(23a)和所述第二導管(22)的出口(22b)基本在所述外殼(2)的第一端壁(3)處。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的換熱器，其中，所述多個導管(21-23)的每個導管具有中間成角度的彎曲(21c-23c)，用于分別限定導管的各自初始區(qū)段(21d，23d)或?qū)Ч艿淖罱K區(qū)段(22d )，其沿著對應螺旋的大致軸向方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的換熱器，其中，所述導管的區(qū)段(21d-23d)是基本直線的并且基本彼此平行，特別地彼此平行且平行于由各自導管(21-23)形成的螺旋的軸線，并且在由所述多個導管(21-23)的最外導管(23)形成的螺旋的外側(cè)延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的換熱器，其中，由所述多個導管(21-23)的兩個相鄰導管形成的螺旋彼此隔開，使得在所述兩個相鄰導管之間限定基本圓柱形空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的換熱器，其中，所述交換器單元(20)包括多個系桿元件(32)，所述多個系桿元件(32)在一個所述圓柱形空隙中延伸，基本沿著由所述多個導管(21-23)的導管形成的螺旋的軸向方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的換熱器，其中所述交換器單元(20)包括一個第一端板(26)，其大致面對所述外殼(2)的第一壁(3)并且具有各自的貫通開口(27)，所述貫通開口(27)連接到所述外殼(2)的第一壁(3)的貫通開口( 11)并且與其基本共軸，所述開口的至少一個由所述第一板(26 )或所述第一壁(3 ) 的管狀部分(26a)限定，所述第一板(26)尤其通過焊接被固定到所述第一壁(3)，由所述多個導管(21-23)的導管形成的螺旋的第一端部處的卷匝與所述第一板(26) 接觸，并且所述第一板(26)的至少一個環(huán)形部分(26b)與所述外殼(2)的第一壁(3)隔開，使得在所述第一壁(3)和所述第一板(26)的所述環(huán)形部分(26b)之間限定大致環(huán)形空隙(28)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的換熱器，其中，所述交換器單元(20)包括一個第二端板(30)，其大致面對所述外殼(2)的第二壁(4)并與其隔開，并且由所述多個導管(21-23)的導管形成的螺旋的第二端部處的卷匝與所述第二板(30)接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9的換熱器，其中，所述系桿元件(32)具有分別固定到所述第一和第二板(26，30)的相對的端部，所述板(26，30)特別地具有用于所述系桿元件(32)的貫通縫槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的換熱器，還包括安裝在所述外殼(2)的第一壁(3)上的連接器構(gòu)件(12)，所述連接器構(gòu)件(12)限定第一和第二通道(12a，12b)，所述第一通道(12a)連接到所述第二導管(22)的出口(22b)，并且所述第二通道(12b)具有入口和兩個出口( 12c)，所述兩個出口(12c)分別連接到所述第一和第三導管(21，23)的入口(21a，23a)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2的換熱器，還包括歧管構(gòu)件(24-25)，所述歧管構(gòu)件(24-25)安裝在所述第二導管(22)的入口端(22a)以及所述第一導管(21)的出口端(21b)，或者第一和第三導管(21，23)的各自出口端(2Ib，23b)處，所述歧管構(gòu)件(24-25)具有以下中的至少一個帽主體(24)，其限定大致彎曲表面，所述大致彎曲表面面對所述入口端(22a)和所述出口端或兩個出口端(21b，23b)；板元件(25)，其具有貫通開口，所述入口端(22a)和所述出口端或兩個出口端(21b， 23b)尤其通過焊接被密封地固定在該貫通開口處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的換熱器，其中，所述多個導管(21-23)的導管在所述入口端 (22a)和所述出口端或兩個出口端(21b，23b)處被以傾斜切口來切割。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2的換熱器，包括彼此連接的多個所述交換器單元(20，20’， 20，，)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的換熱器，其中在所述單元(20，20，，20 ”)的每一個中，所述第三導管(23 )的出口( 23b，23b ’，23b，，)與所述第一導管(21)的出口(21b，21b’，21b”)并行地連接到所述第二導管(22)的入口(22a， 22a，，22a”)；所述單元(20，20’，20”)的第二導管(22)的出口(22b，22b’，22b”)并行地連接；所述單元(20，20’，20”)的第一和第三導管(21，23)的入口(22a，22a’，22a”，23a， 23a’，23a”)并行地連接。
全文摘要
一種換熱器(1)具有交換器單元(20)，交換器單元(20)至少包括基本共軸的一個第一盤繞導管和一個第二盤繞導管(21-23)以及用于容納交換器單元(20)的外殼(2)。外殼(2)具有第一端壁(3)、第二端壁(4)以及在兩個端壁(3，4)之間的周邊部分(5)。每個導管(21-23)具有入口和出口，其中，第一導管(21，23)的出口基本串行地連接到第二導管(22)的入口。多個盤繞導管(21-23)包括用于第一流體的一個第三導管(23)，第三導管(23)的卷匝的直徑大于第一導管(21)的卷匝的直徑，使得第三導管(23)形成了第一導管(21)所形成的螺旋在其內(nèi)延伸的螺旋。第三導管(23)具有入口(23a)和出口(23b)，第三導管(23)的出口(23b)與第一導管(21)并行地連接到第二導管(22)的入口(22a)，第二導管(22)的流動截面積優(yōu)選地大于第一和第三導管(21，23)的通道的截面積。
文檔編號F24H9/02GK103026143SQ201180025425
公開日2013年4月3日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者A.阿萊桑德里尼 申請人:科斯莫加斯有限公司