CN102405392A - 热交换器和适用于热交换器的鳍片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加热设备的热交换器，包括通道和多块鳍片，所述通道用于在所述通道的纵向方向上传送加热的气体；所述鳍片用于传送液体，所述鳍片设有开在同一平面内的入口和出口，其中鳍片设在通道壁上，伸入所述通道内，其中鳍片的入口和出口开在所述壁面内并且热交换器还包括连接元件，所述连接元件用于将隔开鳍片的至少一个入口连接到至少一个出口。

Description

热交换器和适用于热交换器的鳍片

技术领域

本发明涉及加热设备中使用的热交换器。本发明还涉及用在这种热交换器中的鳍片。

背景技术

通常，使用加热设备或者，换句话说，中央供热锅炉来加热住房。除了加热住房，这种锅炉也经常用来供应热的自来水。此外，还有仅用来供应热的自来水的加热设备。加热设备通常使用气体来加热水，用于加热系统或自来水。用气体燃烧器(gas burner)加热空气，经加热的空气通过热交换器加热也通过热交换器的液体。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、多用途、紧凑和/或易于生产的热交换器，用于热水和/或加热设备中。

为实现上述目标，本发明提供了一种包含通道和多块鳍片的加热设备，所述通道用于在其纵向方向上传送经加热的气体；所述鳍片用于传送液体，其设有开在同一平面内的入口和出口，其中所述鳍片设在通道壁上，伸入所述通道中，其中所述鳍片的入口和出口开在所述壁面中，并且其中热交换器还包含连接元件，其用于将隔开鳍片的至少一个出口连接到至少一个入口。用这种方式提供了一种十分高效的热交换器，此外，其易于改进和制造。鳍片形成了用于待加热液体的通道或流道，鳍片的入口和出口开在通道壁上，使得鳍片十分容易使用连接元件串联连接。通道壁到达设有合适通路(passage)的末端，所述通路连接到鳍片的入口和出口。连接元件优选地设在通道壁上并在隔开的鳍片的至少一个出口和至少一个入口上延伸。

使用延伸入通道内的若干鳍片，热的气体可穿过通道，避免了使用较大通道以实现气体和液体之间高效热传递的需要。通过利用连接元件串联连接若干鳍片，以紧凑的方式实现了高效的热交换。

如果连接元件设计成使至少两块隔开的鳍片的入口和出口互连，这是有利的。在那种情况下，两块鳍片平行连接。如果鳍片中的流动通道被阻塞，另一块鳍片将能够提供连续的液流。随后，两块平行连接的鳍片可与另外同样是平行连接的鳍片串联连接。

根据本发明的热交换器的一个优选实施方案，连接元件由设有直立边缘的板形元件组成，所述连接元件设计形成防水外壳，其包围壁面中至少一个入口和至少一个出口。由于鳍片的入口和出口开在通道壁面中，通过实现入口和出口的防水外壳的互连，能够实现高效的连接。在入口和之间的连接，通过实现入口和出口的防水外壳的互连。在那种情况下，入口和出口之间的连接由通道壁和设有边缘的板形连接元件构成。

根据本发明热交换器的另一个优选实施方案，鳍片为板形，鳍片的平面在通道的纵向方向上延伸。鳍片起到液体导向的功能，使其至少基本上在横切气体流动方向的平面内。这使得加热的气体和鳍片内液体之间的热交换非常高效。

根据本发明热交换器的又一个优选实施方案，鳍片包括至少基本为U形的流道。在本实施方案中，入口和出口在U形流道的支架（leg）末端延长。以这种方式提供了简单而高效的鳍片。

根据本发明，鳍片包括双壁元件，除了沿连接边缘形成入口和出口，沿圆周边缘的壁互连形成流道，所述壁还从入口和出口之间的连接边缘，以横切连接边缘的方向，沿预定长度互连，从而形成上述流道，优选地为U形流道。例如，如果矩形双壁元件用作起始材料，四个边缘中的三个壁互相连接，形成外壳，像之前一样，连接边缘形成开口。例如，所述壁的互相连接可通过焊接完成。通过在壁面之间设置连接，优选地从连接边缘的中心连接，连接延伸至离相对的壁一段距离的位置上，入口和出口之间设置了以U形延伸的流道。这种连接将连接边缘分为入口和出口。

除了来自连接边缘的连接，壁面之间设置若干连接也是可能的。以这种方式有可能在鳍片中产生流道，该流道顺着更蜿蜒的路径穿过鳍片。也有可能提供设有拐角(corner)的连接用于该目的，其中连接的两部分以某一角度延伸到彼此。

鳍片优选地由金属板材料制成，该金属板材料具有0.4至1.5mm之间的厚度，更优选地厚度为0.5至1.0mm之间，甚至更优选地，厚度为大约0.6mm。这提供了足够的刚度，同时也提供了充分的热交换。鳍片优选地由（不锈）钢或铝制成。

鳍片连接到的通道表面优选地由板材料制成，例如钢或铝，具有0.8至2.5mm之间的厚度，以提供额外的刚度。

根据本发明热交换器的另一个优选实施方案，多块鳍片在垂直通道纵向方向的横向方向上延伸，平行于所述壁面。在本实施方案中，鳍片排成一排，横向延伸至纵向方向，从而延伸至气体流动方向。由于鳍片优选为板形，为气体和液体之间的热交换提供了大的面积。优选地，这种由至少两块鳍片的多组组成的排使得提供如上所述的平行连接成为可能。如果多块鳍片在通道的纵向方向上延伸，则更为有利。以这种方式得流过的气体热量到最佳利用。

在那种情况下，连接元件优选设计用于，首先，连接在横向方向上延伸、彼此串联的鳍片，然后，连接多排鳍片，从而在纵向方向上串联。当不同的鳍片串联连接时，鳍片首先在横向方向上连接，然后由此形成的多排在纵向方向上连接。优选地，连接元件设计用于引导流体首先通过经加热气体的下游的排，然后通过经加热气体上游的鳍片排。从而液体首先流过位于离热源最远的排，例如燃烧器。然后，液体流过燃烧器外侧的排。现已发现这会使得热交换非常高效。

根据本发明热交换器的又一个优选实施方案，通道包括引导装置，用于引导经加热的空气以纵向起伏方式通过通道。通过使气体以起伏方式（undulating fashion）穿过通道，增大了鳍片和经加热的气流之间的接触面积。引导装置优选包含至少一块挡板，该挡板在所述通道壁上在通道横向方向上延伸。在那种情况下，挡板，优选为几块挡板，起到引导气体的作用。挡板优选以间隔分开的方式设在通道相对的壁上。经加热的气流将因而在挡板间蜿蜒。优选地，挡板设在鳍片连接的壁上以及与其平行延伸的壁上。

更优选地，至少一块挡板为梳状，并在所述横行方向上延伸的鳍片之间延伸。通过将挡板设计成梳状结构，即，设有容纳鳍片的凹槽，挡板能够放在一排鳍片的位置上。因此，引导装置的位置不限于多排鳍片之间的空隙。

本发明还涉及根据本发明用于热交换器的鳍片和连接元件。

附图说明

现在将参照本发明优选实施方案的附图中所示的图，更详细地解释本发明，其中：

图1是热交换器的透视示意图；

图2是热交换器的截面示意图；

图3和4是热交换器的剖面示意图；

图5a和5b是鳍片的示意图；以及

图6是挡板的示意图。

具体实施方式

图1简单描述了用于加热设备中（例如中央供热锅炉）的热交换器1。热交换器1具有入口3和出口2，入口3用于引入待加热液体，并且加热的液体从出口2流出。设有燃烧器用于加热液体，图中显示了燃烧器的支架4a。设有排气管5，用于在所述气体将热量释放给液体后排出来自燃烧器的废气（flue gases）。

图2显示了热交换器1的截面图。热交换器1包括通道10，其用于在纵向方向I上引导加热的气体（在41处简略表示）。设有燃烧器4用于加热气体。通道10设置了多块鳍片6，鳍片延伸进入通道10中。待加热的水通过鳍片6。水的流动方向示意地在42表示。水的流动方向42与气体的流动方向41相反。如图所述，鳍片6具有U形流道。

鳍片6设在通道10的壁11上，这样鳍片的入口和出口的开口进入所述壁11。为使鳍片互连，设有连接元件7，这将在下面更详细地讨论。

挡板8a和8b的形式的引导装置也延伸进入通道10中。所述引导装置安装在通道10的壁11和12上，使得气体41通过通道起伏流动。气体的蜿蜒运动使得气体和鳍片中的液体之间的热传递非常高效。挡板8a和8b在通道11的整个宽度上延伸。如图6所示，为了将挡板8a也放置在鳍片6的位置上，挡板为梳状。挡板8a设有凹槽81，以紧密配合的方式将鳍片6容纳其中。

如图3清晰地显示，通道10中存在多块鳍片6。鳍片6设置成101和102两排。在该实施方案中，在横向方向II上可见，每排包括21块鳍片6。鳍片6的入口61和出口62开在并延伸于壁11的平面中，以这种方式构造鳍片6并将其设在通道10的壁11上。鳍片6焊接到壁11上。

设有连接元件71，用于将鳍片6a的出口62a连接到鳍片6b的入口61b。所述连接元件71由设有直立边缘的板形元件构成，形成了三个出口62a和三个入口61b的防水外壳。鳍片6以三个鳍片为一组103平行连接，每组用以避免任何阻塞问题。设有连接元件71，用于使101和102两排互连。例如设置连接元件72用于使单排101中的鳍片互连。连接元件7焊接至壁11，从而形成防水连接。

可以理解的是，通过选择性地将入口连接至出口，图3所示的构造使得实现鳍片十分高效的互连成为可能。利用连接系统，还非常易于使用鳍片6的几排，或易于平行连接更多或更少的鳍片6。因此这有利于，例如在更紧凑的设备中，平行连接两块鳍片。

图4显示了这种连接的一个优选实施方案，其中用线42表示液体穿过连接元件7的流动。气体在纵向方向I上流动，使得液体首先流过102排，然后流过101排，之后从出口2排放出去。

图5a显示了根据本发明的第一鳍片6。例如，如图3中清晰显示，鳍片6为双壁板形元件。除了连接边缘66，双壁元件的壁在圆周边缘63处连接。连接边缘66的中心设有连接64，其将连接边缘66分成入口61和出口62。连接64延伸远至离直立边缘63一段距离III的位置，从而形成U形流道。设置加强肋65以提供额外的刚度。鳍片6的壁由0.6mm厚的钢板制成。

图5b显示了一种变形，其中U形流道包含附加的弯道（bend）。为了这一目的，另一连接64设于板形元件的壁之间。另外，与图5a所示的实施方案相比，额外连接了边缘63a。连接64将连接边缘66分为入口61和出口62，并且在本实施方案中，连接64具有拐角。因此，附加连接64提供了附加的弯曲流道。

应注意的是，本发明不限于此处所示的实施方案，其也延伸至落在所附权利要求范围内的其它优选变形。

Claims (16)

1.一种用于加热设备的热交换器，包括通道和多块鳍片，所述通道用于在其纵向方向上传送经加热的气体，多个鳍片用于传送液体，所述鳍片设有开在同一平面内的入口和出口，其中所述鳍片设在通道壁上，延伸进入所述通道中，其中所述鳍片的入口和出口开在所述壁面中，并且其中所述热交换器还包含连接元件，用于将隔开的鳍片的至少一个出口连接到至少一个入口。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述连接元件设在通道壁上，并在隔开的鳍片的至少一个出口和至少一个入口上延伸。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中所述连接元件设计用于使至少两块隔开的鳍片的入口和出口互连。

4.根据权利要求1、2或3所述的热交换器，其中连接元件由设有直立边缘的板形元件制成，所述连接元件设计形成防水外壳，其包围在壁面内延伸的至少一个入口和至少一个出口。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的热交换器，其中鳍片为板形，所述鳍片的平面在所述通道的纵向方向上延伸。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换器，其中鳍片包括至少基本为U形的流道。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的热交换器，其中鳍片包括双壁元件，除了沿连接边缘的壁形成所述入口和出口，沿所述圆周边缘的壁互连形成流道，所述壁还从所述入口和出口之间的连接边缘，以横切所述连接边缘的方向，沿预定长度互连，形成所述流道。

8.根据权利要求7所述的热交换器，其中所述鳍片由金属板材料制成，所述金属板厚度在0.4至1.0mm之间，优选地厚度在0.5至1.0mm之间，更优选地厚度为约0.6mm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的热交换器，其中多块鳍片在垂直所述通道的纵向方向的横向方向上延伸，平行于壁面。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的热交换器，其中多块鳍片在所述通道的纵向方向上延伸。

11.根据权利要求9或10所述的热交换器，其中所述连接元件设计用于，首先，连接在横向方向上延伸、彼此串联的所述鳍片，然后，连接所述各排鳍片，从而在纵向方向上形成串联。

12.根据权利要求11所述的热交换器，其中所述连接元件设计用于引导所述流体首先通过所述加热的气体下游的排，然后通过加热的气体上游鳍片的排。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的热交换器，其中所述通道包括引导装置，用于引导所述加热的气体以纵向起伏方式穿过所述通道。

14.根据权利要求13所述的热交换器，其中所述引导装置包括至少一块挡板，所述挡板在通道壁上在通道的横向方向上延伸。

15.根据权利要求14所述的热交换器，其中至少一块挡板为梳状，并在所述横行方向上延伸的鳍片之间延伸。

16.一种鳍片，用于根据前述权利要求1-15中的任一项所述的热交换器。

Images