CN101258377B - 换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有壳体(2)的换热器(1、25、35、37)，壳体(2)具有初级入口连接器(3)、初级出口连接器(4)、次级入口连接器(5)和次级出口连接器(6)，其中在初级入口连接器(3)和初级出口连接器(4)之间布置了初级侧(8)的初级流动路径(7)，且在次级入口连接器(5)和次级出口连接器(6)之间布置了次级侧(10)的次级流动路径(9)，其中初级流动路径(7)与次级流动路径(9)导热地连接，且换热器(1、25、35、37)具有至少一个布置在初级流动路径(7)和次级流动路径(9)内的控制辅助设备。希望改进换热器的构造。这通过将控制辅助设备导引通过布置在初级流动路径(7)和次级流动路径(9)之间的空隙(20)而实现。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种带有壳体的换热器，该壳体具有初级入口连接器、初级出口连接器、次级入口连接器和次级出口连接器，其中在初级入口连接器和初级出口连接器之间布置了初级侧的初级流动路径，且在次级入口连接器和次级出口连接器之间布置了次级侧的次级流动路径，其中初级流动路径与次级流动路径导热地连接，且该换热器具有至少一个布置在初级流动路径和次级流动路径内的控制辅助设备。
背景技术
此类的换热器例如从EP 608 195 B1中已知。在已知的换热器的壳体内集成有温度传感器，且不仅测量了初级流动路径内的温度，而且测量了次级流动路径内的温度。在此温度传感器位于柱形管内且与壳体外的阀连接。
换热器用于将热能从初级介质传递到次级介质而不使两种介质混合。在此，例如第一介质是远程供热系统的水且第二介质是具有饮用水质的水。也可以有至少一个介质是气体。为降低换热器的尺寸，将换热器运行所需的例如传感器的控制辅助装置集成在换热器内。然而因此在换热器内部出现了薄弱点。如果在换热器内集成了同时布置在两个相互分开的流动路径内的传感器，则在从一个流动路径穿透到另一个流动路径处出现了接口。因此存在两个介质相互发生接触且不希望地混合的可能性。这例如在接口不密封时发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于在结构上改进换热器。
在本文开头所述的类型的换热器中，通过将控制辅助装置导引通过布置在初级流动路径和次级流动路径之间的空隙而解决此技术问题。
通过使初级流动路径和次级流动路径各自邻接所述空隙，将初级流动路径和次级流动路径之间的过渡区域且因此将它们之间的接口相互隔离。该空隙位于换热器的初级侧和次级侧之间。这至少适用于其处将控制辅助装置布置在初级流动路径和次级流动路径内的换热器的部分。在换热器的此部分内，初级流动路径和次级流动路径相互间隔开。此外控制辅助装置被导引通过空隙且因此同时布置在三个区域内，即布置在空隙内和空隙左侧和右侧的区域内。控制辅助装置在此例如用于控制或调节换热器且例如机械地或热学地起作用。也可以考虑引向换热器内的装置的电缆。如果在初级流动路径和空隙之间的密封件或在次级流动路径和空隙之间的密封件不密封，则空隙用作泄漏的接收位置。因此，在限定的位置处接收了不希望地离开了初级流动路径和次级流动路径的流体。以此方式，避免了对换热器的更大的损害。通过空隙也保证初级流体与次级流体不相互接触。即不可能使得初级流动路径和空隙之间的接口和次级流动路径和空隙之间的接口同时不密封。通过在空隙内对泄漏的接收可能性使得换热器的运行更安全且更可靠。在空隙内例如布置了监测传感器，它确定了流体进入到空隙内。此外可以引入另外的措施来防止更大的泄漏，例如将流入和流出管道阻塞。
特别地优选的是使空隙与壳体的环境连接。以此方式空隙可以具有小的体积。空隙的体积则可以仅设置为用于小量的泄漏，因为在故障情况中可以将流体进一步向外引导。换热器由于空隙基本上不大于无此空隙的换热器。如果流体侵入空隙，则流体可以由于其热量且通过相邻的被加热的初级侧和次级侧而蒸发。例如当初级管道内的流体升高到规定的温度以上时发生泄漏。流体随后由于升高的温度而膨胀且需要更大的空间。在薄弱点，例如在密封件处流体试图外溢。通过布置空隙为流体给出了额定破裂位置。空隙接收了流体，且同时将由于流体导致的过压卸压。通过空隙与壳体的环境的连接，空隙对换热器的剩余部分减载，使得过压可卸放。虽然有一些流体损失，但不再存在使换热器的其它区域承受压力升高的风险。
优选地，空隙至少部分地由壳体限定边界。壳体因此至少包围了初级流动路径的一部分和次级流动路径的一部分和空隙。空隙例如可以使其不由壳体形成的另一侧通过初级流动路径和次级流动路径的壁限制。因此空隙的准备无大量的材料花费。
特别地有利的是空隙至少具有布置在壳体内的开口。空隙因此直接与壳体相邻且具有至少一个开口，该开口将空隙向外与环境连接。因此不需要妨碍了泄漏的流体的流出或蒸发的通道。
优选的是控制辅助装置是第一阀的第一阀推杆。第一阀因此是装入式阀，因为它至少部分地布置在换热器内部。以此方式实现了紧凑的换热器构造。第一阀推杆在此至少在其操作位置上同时布置在初级流动路径以及次级流动路径以及空隙内。
根据本发明的优选构造，第一阀布置在次级入口连接器内的范围内。阀例如在次级入口连接器处从外侧插入换热器壳体且为防止脱落而与壳体以螺旋连接。因此第一阀可容易地更换且在出现流体过压时足够牢固。第一阀受到的热负载较小，因为在换热器的次级侧上流体通过初级侧的流体加热，且在次级侧入口连接器处的流体温度低于次级出口连接器处的流体温度。
优选的是初级入口连接器具有第一阀的第一阀座。因此可以以第一阀控制流体向初级入口连接器内的流入。如果初级入口连接器和次级出口连接器对置地布置且连接器为直线连接则这是特别地简单的。例如，第一阀座在壳体上固定地布置在初级入口连接器内，且同时在第一阀关闭时密封了初级入口连接器。第一阀的与阀座协作的第一阀元件实际上可流动通过初级入口连接器。
实用的是第一阀具有与次级流动路径的流体接触的隔膜。隔膜几乎无惯性地对在次级入口连接器内调节的压力变化作出反应。因此，第一阀具有低的反应时间。
优选的是可用隔膜操作第一阀推杆。因此也将隔膜的几乎无惯性的反应用于阀推杆。所以可以无延迟地取决于次级流动路径内的流体流动来影响初级流动路径内的流体流动。
优选的是控制辅助装置是温度传感器。为换热器的更安全的运行有利的是也测量换热器内的流体的温度。因此可以基于测量到的温度更安全地构造换热器。这例如通过监测换热器内的流体温度实现。在流体温度过高时引入措施以保护使用者不被烫伤。也可以通过将温度传感器集成在壳体内部而有效地利用换热器的空间关系。
优选的是温度传感器与空隙通过流体路径连接。温度传感器可以例如使用空隙作为温度测量的参考位置。温度传感器在热膨胀时也可以延伸到空隙内。以此方式在加热时不需要另外的空间且防止了由于温度传感器的材料膨胀而造成的压力升高。空隙也可以用于压力补偿。
温度传感器设计为具有波纹管，其中波纹管的内部与传感器空间隔开且波纹管的内部与空隙连接。波纹管是温度传感器的可移动部分，它由于温度改变而改变其几何形状。通过将波纹管的内部与空隙连接，可移动波纹管的几何形状仅由传感器空间内的可膨胀材料的温度影响。与波纹管内部不同，传感器空间不与另外的空间连接且被封闭。以此构造，可以将温度传感器的测量设计为与初级流动路径或次级流动路径的影响无关，但温度传感器同时布置在两个流动路径内且这些流动路径通常具有不同的温度。
特别地优选的是温度传感器与第二阀的第二阀推杆连接。因此，温度传感器可以直接作用在第二阀上。第二阀推杆至少部分地布置在壳体内。以此可以实现使得第二阀推杆的移动空间与第二阀的外部几何形状无关。
第二阀推杆设计为布置在初级出口连接器内。在初级出口连接器内初级侧的流体温度低于初级入口连接器内的流体温度。因此保持第二阀的热负荷低。如果初级出口连接器与次级出口连接器对置地布置，则以简单的方式实现了依赖于测量到的温度在次级连接器范围内操作第二阀。
优选地，第二阀包括复位弹簧，复位弹簧将阀元件推向第二阀座并由此关闭初级出口连接器。复位弹簧产生对通过初级流动路径的流动的流体在阀元件上形成的力的反作用力。如果克服了复位弹簧的反作用力，则第二阀处于打开位置。复位弹簧的反作用力可调，使得第二阀可以与不同的需求条件匹配。
特别地优选的是换热器具有换热板，其中在第一区域内初级流动路径和次级流动路径相互平行地布置，且在第二区域内初级流动路径和次级流动路径相互对角地布置。在流动路径的此布置中，可以同时地运行所集成的温度传感器、第一阀和第二阀，它们各自至少部分地布置在壳体内。为此设计为将初级入口连接器与次级入口连接器对置地布置，且将初级出口连接器与次级出口连接器对置地布置。换热板的数量越多，则换热器可以同时散发的热量就越多。当换热器用于房间加热设备时这例如是具有优点的。
附图说明
如下结合附图根据优选实施例更详细地描述本发明。各图为：
图1是带有第一阀的换热器的示意性截面视图；
图2是带有集成的温度传感器的换热器的示意性截面视图；
图3是带有多个换热板的换热器的示意性视图；和
图4是带有第一阀和与第二阀协作的集成的温度传感器的换热器的实施例的截面视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了带有壳体2的换热器1的截面视图，壳体2具有初级入口连接器3、初级出口连接器4、次级入口连接器5和次级出口连接器6。在初级入口连接器3和初级出口连接器4之间布置了初级例8的初级流动路径7，且在次级入口连接器5和次级出口连接器6之间布置了次级侧10的次级流动路径9。在图1的截面视图中，流动路径7、9仅部分地可见。流动方向通过箭头11指示。初级侧8的流体在初级入口连接器3处进入且在初级出口连接器4处离开。次级侧10的流体在次级入口连接器5处进入且在次级出口连接器6处离开。在换热器1内，初级侧8的流体向次级侧10的流体给出热量，使得次级侧10的流体被加热。结果是初级侧8的流体在初级入口连接器3处比在初级出口连接器4处更热。次级侧10的流体在次级入口连接器5处比在次级出口连接器6处更冷。
图1中的换热器1具有第一区域12、第二区域13和第三区域14。第一区域12从壳体2的带有初级出口连接器4和次级入口连接器5的侧延伸直至第三区域14。第二区域13从壳体2的带有初级入口连接器3和次级出口连接器6的侧延伸直至第三区域14。第一阀推杆15从第一区域12内的次级流动路径9延伸经由第三区域14到第二区域13内的初级流动路径7内。第一阀推杆15是布置在次级入口连接器5上的且部分地在壳体2内延伸的第一阀16的部分。第一阀16是装入式阀，它具有在阀推杆15上起作用的隔膜17。此外，第一阀16可从外部例如通过产生与初级入口连接器3或与次级出口连接器6的耦合来操作，该耦合作用在第一阀16的操作装置上。
图1中的第一阀推杆15在与次级入口连接器5对置的侧上具有第一阀元件18。第一阀元件18与布置在初级入口连接器3内的第一阀阀座19协作。初级入口连接器3和次级入口连接器5在壳体2上对置地布置，使得第一阀推杆15轴向可移动地支承在连接了初级入口连接器3和次级入口连接器5的直线连接线上。
在换热器1的壳体2内的第三区域14具有空隙20，空隙20部分地接收了阀推杆15。为以初级流动路径7相对于空隙20密封初级侧8且以次级路径9相对于空隙20密封次级侧10而分别使用了各个密封件21。密封件21同时引导第一阀推杆15，使得在区域12、13、14的边界的穿透处不需要另外的轴承。在第三区域14内的空隙20具有到壳体2的环境的直接连通。为此，空隙20具有开口22，开口22同时是壳体2的穿透处。
当流体在次级流动路径9内流动时，初级流动路径7在一定程度上由于隔膜17的作用被打开。如果在运行过程中密封件21中的一个不密封，则流体流动到空隙20内且由于在空隙20内存在的高温而在此处蒸发或从开口22出来。以此避免了初级侧8的流体或次级侧10的流体与次级侧10的流体或初级侧8的流体混合，且避免了因此例如发生一个流体被污染。空隙20也防止了在故障情况下从初级侧8向次级侧10的或反向的压力传递。初级侧8和次级侧10因此相互解耦，且在不密封时初级侧8和次级侧10由于间隔开的第一区域12与第一区域12和第二区域13之间的第三区域14的边界壁23以及第二区域13与第一区域12和第二区域13之间的第三区域14的边界壁24而不相互影响。
图2是另一个换热器25的示意性截面视图，图示了换热器25带有集成的温度传感器26。温度传感器26在轴向方向从换热器25的第一区域12内的初级流动路径7经由第三区域14内的空隙20延伸到第二区域13内的次级流动路径9。温度传感器26具有波纹管27，波纹管27的轴向长度可改变且包含有气体。温度传感器具有传感器空间28，传感器空间28具有与温度传感器的测量点29热连接且对次级出口连接器6的范围内的温度变化起反应的可膨胀的介质。测量点29延伸到次级出口连接器6内且在此处测量次级侧10的流体的温度。
温度传感器26的传感器空间28被封闭且作用在波纹管27的外表面上。波纹管27的内表面通过流体路径与第三区域14的空隙20连接，空隙20又通过开口22具有向外的连接。以此从波纹管27内部直至壳体2的环境的连接防止了温度传感器26受到初级流动路径7的温度的影响。在加热第一区域12内的初级流动路径7时，在不需要另外的措施的情况下使波纹管27内的压力升高。
如果波纹管27被封闭，则在此为气体的可膨胀物质在波纹管27内部产生了压力，该压力影响了波纹管27的几何形状且同时作用在第二阀30上。这是不希望的且通过与空隙20的连接且通过到环境的进一步的连接被阻止。通过使波纹管27内的气体可不受阻地膨胀，避免了波纹管27内部出现压力升高。因此保证波纹管27的几何形状仅由传感器空间28内的可膨胀物质的温度影响且保证温度测量准确。
在图2中的次级出口连接器6的对置侧布置了初级出口连接器4，初级出口连接器4具有带有第二阀推杆31的第二阀30。第二阀推杆31在第一轴向端与温度传感器26连接且在第二轴向端与复位弹簧32连接。在第二阀推杆31上在初级出口连接器4的区域内布置了第二阀元件33，第二阀元件33与第二阀30的第二阀座34协作。当复位弹簧32的返回力大于温度传感器26的反作用力时，第二阀30处于关闭位置。在第二阀30的关闭位置，通过换热器25的初级侧8的流体流被断开。
以图2中的换热器25，使初级出口连接器4可以根据次级出口连接器6内的流体的温度得到控制。通过将初级出口连接器4和次级出口连接器6与初级出口连接器4上的第二阀30和壳体2内的温度传感器26对置布置，可实现在初级出口连接器4内的快速反应。以此，换热器25可靠地且几乎无延迟地对次级出口连接器6处的流体的高温作出反应。
图3示出了带有多个壳体2内的换热板36的另一个换热器35的示意性视图。换热板36各自布置在第一区域12和第二区域13内，其中在图3中，第一区域12布置在第三区域14轴向右侧，且第二区域13布置在第三区域14轴向左侧。相邻的初级流动路径7和次级流动路径9在第一区域12内相互平行走向且在第二区域13内相互对角走向。在第三区域14内布置了空隙20。在此处，初级流动路径7和次级流动路径9相互平行走向，然而与第一区域12和第二区域13内的初级流动路径7和次级流动路径9大约呈直角。在图3中，初级流动路径7和次级流动路径9在第一区域12和第二区域13内垂直走向，且在第三区域14内水平走向。初级侧8的流体所流动通过的初级侧8的换热板36与次级侧10的流体所流入的次级侧10的换热板36交替布置。在第一区域12内，初级出口连接器4和次级入口连接器5布置在壳体2上。在第二区域13内，初级入口连接器3和次级出口连接器6布置在壳体2上。图3中的换热器35可以如上面在图1和图2中所描述地构造。
以根据图3的布置可以实现同时将换热器1的控制辅助装置和换热器25的控制辅助装置集成。在此，第一阀16在空间上布置在初级入口连接器3和次级入口连接器5之间。同时，温度传感器26布置在次级出口连接器6和初级出口连接器4之间，其中温度传感器26对初级出口连接器4上的第二阀30起作用。如在图4中示出。
图4中图示了换热器37的另一个实施例。换热器37是图1中的换热器1和图2中的换热器25与根据图3的换热板36和流动路径7和9的布置的组合。换热器37因此不仅具有温度控制或调节而且具有压力控制或调节。具有控制还是调节取决于第一阀16和第二阀30从外部的控制。优选地使用调节。
在图4中，第一阀16在此构造为比例阀。在第一区域12和第二区域13之间布置了缸38，缸38将第一区域12和第二区域13相互间隔开。以此形成了带有空隙20的第三区域14，第三区域14与换热器37外的壳体2的环境连接。
当流体在次级流动路径9内流动时，由于流动中的流体对第一阀16内的隔膜17的作用力，初级流动路径7在一定程度上打开。在初级侧8的来流改变的同时换热器37几乎无惯性地对次级入口连接器5内的变化作出反应。如果在运行中在温度传感器26的测量点29处测量到了过高的温度，则温度传感器26通过由于传感器空间28内的可膨胀物质的膨胀而对其波纹管27造成的改变来对第二阀30起作用。第二阀30在此情况下被节流或完全关闭。以此方式，避免了在次级侧10获取流体时过高的温度。

Claims (16)

1.一种带有壳体的换热器(1)，该壳体具有初级入口连接器(3)、初级出口连接器(4)、次级入口连接器(5)和次级出口连接器(6)，其中，在该初级入口连接器和初级出口连接器之间布置了初级侧(8)的初级流动路径(7)，且在该次级入口连接器和次级出口连接器之间布置了次级侧(10)的次级流动路径(9)，其中，该初级流动路径与该次级流动路径导热地连接，且该换热器具有至少一个布置在该初级流动路径和该次级流动路径内的控制辅助装置，其特征在于：该控制辅助装置被导引通过布置在该初级流动路径(7)和该次级流动路径(9)之间的空隙(20)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：该空隙(20)与该壳体(2)的周围环境连接。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：该空隙(20)至少部分地由该壳体(2)限定出边界。
4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于：该空隙(20)至少具有一个布置在该壳体(2)内的开口(22)。
5.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：在所述次级入口连接器(5)的范围内布置有一第一阀(16)。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：该控制辅助装置是所述第一阀(16)的第一阀推杆(15)。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于：该初级入口连接器(3)具有该第一阀(16)的第一阀座(19)。
8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于：该第一阀(16)具有与该次级流动路径(9)的流体相接触的隔膜(17)。
9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于：所述隔膜(17)作用在所述第一阀推杆(15)上。
10.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：该控制辅助装置是温度传感器(26)。
11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于：该温度传感器(26)通过一个流体路径与该空隙(20)连接。
12.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于：该温度传感器(26)具有波纹管(27)，其中该波纹管(27)的内部与所述温度传感器(26)的一个传感器空间(28)隔开且该波纹管(27)的内部与该空隙(20)连接。
13.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于：在所述初级出口连接器(4)的范围内布置有一第二阀(30)。
14.根据权利要求13所述的换热器，其特征在于：该温度传感器(26)与所述第二阀(30)的第二阀推杆(31)连接。
15.根据权利要求13所述的换热器，其特征在于：该第二阀(30)具有复位弹簧(32)，该复位弹簧(32)将第二阀元件(33)推向该第二阀(30)的第二阀座(34)并由此关闭了该初级出口连接器(4)。
16.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：该换热器(1、25、35、37)具有换热板(36)，并且该换热器(1、25、35、37)包括一个第一区域(12)和一个第二区域(13)，其中，在该第一区域(12)内，该初级流动路径(7)和次级流动路径(9)相互平行布置，而在该第二区域(13)内，该初级流动路径(7)和次级流动路径(9)相互对角布置。
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