CN102439390A - 一种换热器及制造该换热器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种换热器包括至少一个换热器空间、燃烧器空间以及输水通道，其中所述换热器包括至少部分地由轻金属或轻金属合金采用挤压法或铸造法制造而成的至少两个部件，所述至少两个部件相互啮合形成部分所述换热空间和/或输水通道，其中所述至少两个部件的每一个包括部分所述换热空间和/或输水通道，并且，所述燃烧器空间形成在所述至少两个部件的一个中或两个之间，其中所述至少两个部件由弹性结合剂连接，尤其是弹性胶，形成粘结和密封，其中至少换热器的输水通道是耐压的。

Description

一种换热器及制造该换热器的方法
技术领域
本发明涉及一种换热器及制造该换热器的方法。
背景技术
换热器用于加热装置例如集中采暖加热器，锅炉等。在该换热器中设置燃烧器，利用例如气体或燃油进行加热。由从燃烧器窜出来的火焰产生的热量在加热气体和换热器的换热面之间进行交换，随之从换热器的换热面将热量传递至换热器内的通道或空间中提供的流体，例如用于集中采暖的水、空气或家庭用水。在该换热器的使用过程中在较高温度下压力增大，这对该换热器的密封提供了特殊要求。
众所周知，换热器是采用成型工艺(moulding technology)制造而成的。这是一种相对昂贵的方法，特别是因为成型换热器所需的模具的生产和维护费用比较昂贵。如果使用去模芯技术(lost core technology)，则会变得更昂贵。
此外，众所周知利用焊接工艺或机械加工封闭止块来制造换热器，以便用管道、板材等来装配换热器。这种方法所需费用也相对昂贵，特别是由于装配环节导致的费用。
这些制造换热器的已知方法的另一个问题是不同容量的换热器需要不同的模具。这意味着一系列换热器需要大规模投资，以便进行必要的加工。
NL9002201公开了一种使轻金属，挤压圆柱芯制成一体的换热器。然后将圆柱形铜套筒设置在芯的周围。套筒必须紧密配合。在芯中，两个同心区域设置用于在芯中形成加热气体传输区域中心。在所述两个区域的外侧区域内靠近套筒设置四个输水通道。在一个实施例中，通过机械加工去除芯的中心上部，形成插入有圆柱形燃烧器的燃烧器空间。使用过程中，热量从来自与芯接触的燃烧器的加热的烟道气体传递至流过通道的水。
这种已知的换热器的缺点在于在挤压芯内通过机械加工来提供燃烧器空间是非常困难的。而且，将热量从烟道气体传输至水的有效面积较小。此外，加热换热器时，由于芯和套筒膨胀程度不同会出现温度和物理问题，以及由于烟道气体区域和水通道之间的温差会出现热应变，这会导致裂缝例如材料内部的微裂缝以及换热器渗漏。特别是，在加热和/或冷却芯和套筒的过程中，在芯的外表面和套筒的内表面之间可能会出现缺口，浪费能源甚至危害公众健康，例如由于无用的烟气排放到换热器周围并且之间可能聚集污垢例如烟灰，后期可能也会排入周围环境。这些问题甚至进一步加重，因此换热器必须能够承受较高的压力，例如大约4巴以上的压力，或者达到10巴以上的压力，然而某些测试的压力可能会更高。
根据NL9002201的换热器的另一个缺点是必须设置套筒。由于所使用的铜这本身就很昂贵，而在相对较长的芯周围又难以紧密配合。而且，对这种换热器的芯使用的挤压模具也很昂贵并且需要较高的维护费用。
US5937571公开了一种具高密度散热翅片的散热器，包括两个利用环氧树脂粘结在一起的基座元件。散热器用于通过提供流过散热器内的翅片空间的气流来冷却与其外表面连接的元件。因此，就本申请而言散热器不是换热器。在这种已知的散热器中，外表面是平坦的，而在散热器内部设置翅片，形成较大的换热面。这种散热器中没有燃烧器空间或输水通道。在使用过程中散热器整体温度应相对低，最好是在100℃以下，然而压力也较低，接近或是大气压。挤压这些散热器的翅片然后横向加工，以便在所述翅片内形成开口，从而构成针状翅片。这样做是为了破坏流过所述翅片的空气的边界层，这只有在较低的气流速度和压力下才发生。使用环氧树脂粘结会导致散热器部件之间连接不灵活。
FR2915792公开了一种换热器，其中挤压中央芯，开口侧包括水和烟道气体通道。然后利用可以焊接、熔接、粘结或夹在芯上的侧元件密封该芯，封闭所述通道。此外封闭芯的前端和后端。换热器未披露燃烧室，该换热器用于冷却汽车排气系统，尤其是排气再循环系统中的烟道气体。再循环系统中的温度和压力都相对较低，特别是在100℃以下及2-4巴(0.2-0.4MPa)以下。此外，这也不是本发明的换热器类型。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种价格相对低廉的加热系统用的换热器，该换热器包括燃烧器，该燃烧器在换热器中产生加热的烟道气体并直接将这些热烟道气体送入所述换热器的加热空间。本发明的另一个目的在于提供一种制造该换热器或其部件的方法，该方法的价格相对低廉，特别是与已知方法相比。本发明的又一个目的在于提供一种制造一系列具有不同容量的换热器的方法。可以利用根据本发明的换热器或方法来实现这些目的中的至少一个。这些目的没有按任何相关顺序提及，这些目的在本发明优于现有技术方面并不是决定性的。
在第一方面，根据本说明书的换热器被定义为包括至少部分地采用挤压法(extrusion)或铸造法(casting)制造而成的至少两个部件。所述至少两个部件相互啮合形成换热空间和/或输水通道的一部分以及燃烧器空间的一部分。所述至少两个部件由弹性结合剂连接。
在另一方面，根据本说明书的方法被定义为一种制造换热器或其部件的方法，其中挤压或铸造至少两个部件。所述部件随后彼此弹性结合形成流体空间。如果挤压任何一个部件，优选的是在挤压和粘结部件之间，通过去除整体挤压在部件中的换热面增强元件的至少一部分来加工所述部件中的至少一个，以形成所述燃烧器空间和/或所述换热空间的至少一部分。
根据本说明书的换热器能够承受较高的温差，例如从接近或低于20℃达到甚或高于120℃，例如高达140℃至160℃，以及能够承受较高压力及压力差，例如达到4巴或高于4巴达到10巴或更高的压力，特别是在使用和测试过程中，在烟道气体侧和/或在水边。而且，在使用过程中整个换热器的温度分布非常不均匀。因此，这种类型换热器的密封和连接要承受的压力远远超过例如不直接加热的散热器以及汽车排气系统换热器。
附图说明
参照附图进一步对本发明进行阐述，其中：
图1为示意性地显示换热器的立体图；
图2为从第一侧大体显示的换热器的一部分的立体图；
图3为从相对侧大体显示的换热器的一部分的立体图；
图4示出了自第一端部分装配的换热器；
图5为换热器的第一部件的侧视图；
图6为换热器的第二部件的侧视图；
图7为从第二端部分装配的换热器的立体图；
图8为图7的具有固定端板的换热器；
图9为从相对侧显示的图7和8的换热器；
图10为根据本发明的换热器的气流路径的示意图；
图11为根据本发明的换热器的水流路径的示意图；
图12为换热器部件的放大部分的示意立体图；
图13A和图13B为换热器部件的一部分的更详细的正视图和侧视图；以及
图14A和图14B为换热器部件的连接部分的更详细的侧视图。
具体实施方式
在该说明书中，仅以实例的方式公开并描述了换热器及其部件以及配备该换热器的供热回路的不同实施例。在这些实施例中，相同或相似部件具有相同或相似参考标志。所示实施例部件的组合也可被视为本文中已公开的内容。在该说明书中，换热器被理解为在来自燃烧器的加热的烟道气体和流过所述换热器内一条或多条水通道的水之间交换热量的交换器。优选设置可插入燃烧器的燃烧器空间，以便在使用过程中，在所述换热器内部主动生成加热的烟道气体。另外，燃烧器可至少部分地集成在换热器中，例如采用挤压法、铸造法和/或机械加工。所述换热器特别但并不专门适用于家用和商用供热系统例如锅炉和集中供暖系统，比如用于空间加热和/或自来水加热系统。
在下列说明中，可能结合挤压部件的加工法的挤压法应被描述为加工这种换热器部件的有利手段。但是，部分或全部部件还可采用铸造法制造，例如但不限于注塑成型、砂成型或者去模芯注塑或铸造等，可结合加工法例如但不限于磨、车、铣、钻以及类似已知的加工方法。
图1为从第二侧大体示意性地显示换热器的立体图。换热器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。在根据该说明书的换热器1中，可至少部分地采用挤压法制造第一和第二部件2、3和/或第一和第二端部4、5中的至少一个。这些部件2、3、4、5中的至少一个优选由轻金属制成，例如铝、铝合金、镁、镁合金或其他金属。优选所有部件2、3、4、5至少部分地采用挤压法制造，并至少部分地由金属，优选轻金属制成。
在所示实施例中，第一部件2、第二部件3、第一端部4以及第二端部5中的至少两个可以相互粘结在一起形成气流空间6和水流空间7中的至少一个。例如，气流空间6和水流空间7可包括一个或多个通道。在图1的实施例中，第二端部5包括分别具有长度方向L8的第一通道部分8A和第二通道部分8B。长度方向L8在本实施例中是平行的，因此端部5可沿长度方向L8进行挤压。例如通过钻孔，在每个通道部分8A、8B中设置开口9A、9B。可以在开口9A、9B中设置螺纹，以便将管道连接至所述开口，如后文所述。
在该说明书中，结合被理解为在两个或多个部件之间利用弹性结合剂形成粘合连接。特别适用的是，固化后仍然具有柔韧性且可弹性变形的胶水或粘合剂。优选的，所述结合剂的耐热温度在120℃以上，优选150℃以上，更优选170℃以上。可以使用耐高温达180℃以上的胶水。可用使用温度范围在约-4℃至+120℃之间的胶水，优选在约-20℃至+150℃之间，更优选在约至少-40℃至+170℃之间，甚至更优选约在至少-55℃至+180℃之间或更高(例如PSI S406)。温度范围应被理解为胶水保持至少大部分弹性和粘性的温度范围，以便在换热器中，至少所述粘结能够保持耐压、不透水不透气。耐压在上下文中被理解为在临近空间内至少耐2巴以上的压力，优选4巴以上的压力，更优选至少达10巴的压力。理想的耐压可高达20巴以上。1巴为100,000帕或0.1MPa。可参照根据ASTM C794的粘附剥离。
弹性结合剂，例如胶水或粘合剂，应被理解为固化后在使用过程中具有高屈服强度和高屈服极限的试剂。这意味着该弹性结合剂在断裂前可延伸到相对较高的程度。弹性优选使得屈服极限超过约300％，优选超过约400％，更优选超过约550％，尤其优选约650％以上。优选的，在使用换热器的过程中在整个温度范围内保持这种高屈服极限。所述屈服极限例如可以根据ASTM D412进行测量。
所述结合剂可以是有机硅或弹性基体粘合剂，优选在室温下固化为不透水不透气的橡胶状组件。所述结合剂形成的结合层优选耐至少约4巴的压力，更优选耐约10巴的压力，甚至更优选耐约20巴以上的压力，其中，优选地将所述结合剂涂敷在所述部件的未涂底漆的金属上。这种结合剂的一个实例为具有-55℃至+180℃的正常使用温度范围以及约680％的屈服极限的道康宁7091(Dow Corning 7091)。
各种组合可以被视为具有屈服极限，耐压性及温度范围。
道康宁
Figure BDA0000099412160000061
粘合/密封剂为在室温下固化为韧性、柔性橡胶的高性能中性固化硅胶，适用于本文所述用途。道康宁7091在-55℃至+180℃(-67°F至356°F)下仍然柔软稳定，是一种单组分非下垂型密封剂。具有86ppi的撕裂强度以及约363psi的抗拉强度。所述粘合剂只通过实例的方式提供且不被视为以任何方式限制范围。
利用这种柔性结合剂，换热器的部件可彼此连接，形成不透液特别是不透水和不透气密封，且不必添加垫圈、密封件等，在大的温度范围内仍然保持不透液不透气。而且，这类密封相对廉价且耐高压。此外，由于较强的柔性，避免了粘结在一起的不同部件的不同膨胀率和膨胀方向的问题。
图2为第一部件2的立体图。该部件2基本上采用挤压法制造而成。部件2显示第一器壁10和两个第二器壁11A、11B。第一器壁10为基本中空的器壁，由第一器壁部分10A和第二器壁部分10B限定，例如，第一器壁部分10A和第二器壁部分10B基本上相互平行地延伸，而多个横壁12在第一和第二器壁部分10A、10B之间延伸。第二器壁11A、11B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为45度-135度，优选为约90度。器壁11A、11B从第一器壁10沿第一方向延伸。第二器壁11A中的一个或多个低于第二器壁11的至少另一个器壁11B。中间器壁13沿与第二器壁11相同的方向在第一器壁10的第一侧上延伸。在每个第二器壁11A、11B和中间器壁13之间设置一系列翅片14，沿相同的第一方向自第一器壁10延伸。翅片14可形成换热面增强元件。如图2所示，第二器壁11、中间器壁13、横壁12以及翅片14全部具有长度方向X，从而基本上相互平行地延伸。第二器壁11和中间器壁13的自由端15具有凹槽16，凹槽16沿所述长度方向X延伸，向背对第一器壁10的侧面开口。
如图2所示，朝向中间器壁13的右侧，翅片14具有倾斜端17，因此翅片14在靠近第一器壁10处具有的长度XA大于其在另一自由侧15具有的长度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，例如在距离相对边缘20的B处，这些翅片14可在与第一器壁10的边缘19相距距离A处终止。中间器壁13从边缘19延伸至距第一器壁10的相对边缘20距离B处。倾斜端17例如可选择地为凸状或者为凹状，由此而产生的空间沿边缘20的方向缩小。显然，所述倾斜端也可以基本上或部分地为凸状或者凹状、或具有其他规则或不规则的形状，提供窄化燃烧室30的效果。
如图2所示，朝向中间器壁13的左侧，翅片14具有直端21，因此翅片14在靠近第一器壁10处具有的长度XC大约与翅片14在另一自由侧15具有的长度相同。翅片的另一端22可以是直端，以便翅片14的第二端22紧靠同一个基本平坦的平面V，平面V基本上垂直于第一器壁10延伸。与中间器壁13相邻的翅片14中的一些在与第一器壁10的边缘19相距距离C处终止。其他翅片14可延伸第一器壁10的整个长度X。
在第二器壁11A、11B的两个相对外侧，具有轮廓(profile)23，轮廓23具有基本上圆形的内部横截面。在中间器壁13的基座上设置另一个开孔23A，开孔23A延伸并一直穿过相关部件2、3。
第一部件2可通过挤压连续长度的轮廓制造而成，使其具有例如图5所示的横截面。可以从连续长度锯掉所需长度X1。而且，可去除翅片14的第一端17的一部分，例如磨铣或锯掉，与中间器壁13的第二端一样。由于所述部件的侧面开口，使得这种加工很容易进行。在所示实施例中，示出了五个横壁12，将双层的第一器壁10内的空间24分成四个平行的通道部分24A、24B、24C、24D。可使用不同数量的通道。两个中间通道部分24B、24C通过去除其间的横壁12的第一端25的一部分而彼此连接，而图2中左侧的两个通道部分24A、24B通过去除靠近平面V的中间横壁12的第二端26的一部分而彼此连接。以类似方式，去除右侧的两个通道部分24C、24D之间的横壁12的第二端26的一部分，以便连接这两个通道部分24C、24D。因此通道部分24可形成输水通道6的一部分。
图3从相对第二侧显示了如图2所示的第一部件2。这里显然可以清楚看到翅片14、第二器壁11以及中间器壁13的第二端，形成平行于平面V的平面Ve。平面V和Ve为虚构的平面。
在翅片14之间以及在器壁11、13与相邻翅片14之间设置有空间，以便形成基本上规则的型式。第二部件3可以用类似方式形成。
在实施例中，在器壁10、11的自由端，沿长度方向XC看到的对端处，分别形成结合面B1、B2，这些结合面优选为平坦且均匀的。例如，如图3-图7示意性的所示以及进一步如图12和图13更详细的所示，这些结合面设置有垫片元件52。这些垫片元件52为部件2和/或部件3和/或端部4和/或端部5的主要零件。垫片元件相对结合面B可具有较小的高度，可通过加工如磨铣所述表面B来提供。在另一实施例中，这些垫片元件52可分别设置在表面内或之上，例如可以在适当位置粘合或螺接。如图13B所示，垫片元件在所述结合面B以上延伸相对较短的距离d1，以限定结合层53的厚度t1。图12为显示第一或第二部件2、3或端部4、5的一部分的立体图，在放大视图中，显示了基本上圆柱状的垫片元件52。显然这些垫片元件52可具有所需外形或形状，以及取决于所需最佳厚度t1的高度d1。
图14A为通过实例的方式示出了第二部件的器壁11、13上的突起27的侧视面形状，朝向所述突起27的侧面形成台肩(shoulder)54，作为器壁11，13的一部分，台肩54的宽度大于突起27的宽度。在每个台肩上或必要时只在一个台肩上，设置至少一个垫片元件52，此外，垫片元件52在台肩54的表面之上具有相对较低的高度d1。例如，这可以是在所述器壁11、13的长度上延伸的突起，或一个或多个更短的元件例如销(pin)、肋条(rib)等。在图14B中，垫片元件52显示在器壁11的端面上，朝向凹槽16侧。再者，高度d1相对较小。类似元件可设置在突起27的顶部、突起27的旁边、和/或设置在凹槽16的底部56。在图14B中，结合层55以虚线勾画出的部分来表示。优选的，突起27和凹槽16内壁之间的空间具有与垫片元件52的高度d1相似的宽度t1。
垫片元件52的优点在于，例如，在第一和第二部件2、3和/或端部4、5的两个相对结合面B之间限定了最小空间，从而限定了结合剂层的厚度t，更具体地限定了整个相关表面B上或在突起27和与其配合的凹槽16之间的均匀厚度。这意味着可以使用最佳数量的胶水，降低了成本，而且利用相关结合剂可轻松获得最好的粘结和密封效果。粘结和密封通过至少一个结合面B紧靠在该结合面要粘结的至少另一个结合面上的垫片元件52来获得，防止与所述结合面压得太近。垫片元件52相对于相关结合面B的高度大约为十分之几毫米以下，例如0.01-1.5mm，优选小于1mm。显然，可根据使用的结合剂的特征来选择层的高度及厚度，便于最佳化。通过减小结合剂55的层厚度来保持粘结在一起的部件之间的热传递。此外，由于所述部件中的一个与通过使所述部件的一个的结合面和粘结在另一结合面上的垫片元件紧邻接触而粘结的这个或另一个部件直接接触，因此存在金属至金属的直接热传递，进一步优化了热传递。
图4示出了部分装配的换热器1的侧视图，其中至少示出了装配的第一部件2和第二部件3。图5和图6同样示出了第一部件2和第二部件3的侧视图。可以看出第二部件3具有与第一部件类似的横截面，但第二器壁11C、11D和中间器壁13B具有高度，因此当分别位于第二器壁11A、11B和中间器壁13上时，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，从而形成基本上矩形的横截面。第二部件3的第二器壁11C、11B和中间器壁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之间、和/或第二部件的翅片和第二器壁11C、11D或中间器壁13之间延伸。翅片14具有基本上成三角形或梯形的横截面，具有靠近各自第一器壁10的基座28，基座28比各自第一器壁10的自由侧宽。
可以看出第一器壁10的通道部分24至少在翅片14的侧面上具有肋形或波纹形或槽形表面，以便扩大通道部分24的换热面。翅片的热量可通过第一器壁10传递给通道部分24中的水。当水通过通道部分24进行传输时，通道部分24的换热面增强轮廓提高了热交换的有效性。
通过将第一部件2的第二器壁11A、11B粘结在第二部件的第二器壁11C、11D上来使第一部件2粘结在第二部件3上。第一部件2的中间器壁13也粘结在第二部件3的中间器壁13上。优选的，至少突起27粘结在凹槽16中。粘结可利用胶水实现，例如压克力胶水(acrylic glue)、两种或多种组分胶水、PLEXUSMA 420、PERMABOND ES 550或DOW CORNING 7091。从图4可以看出，凹槽优选具有宽度略小于凹槽16相邻部分的开口侧，而且突起27的宽度基本上与开口侧的宽度相等。这意味着通过迫使突起27进入凹槽16而将凹槽16中的胶水封闭在凹槽中，而且对称设置开口时突起27位于凹槽16的中心。突起27与凹槽16的槽壁之间的间隔在宽度上优选与垫片元件52的高度相近似，以在所述突起27和凹槽16之间形成结合剂层，在厚度方面与前述结合面之间的厚度相近似。
使用突起27和/或凹槽16的实施例时，如图14A和图14B所述，垫片元件52还可用于限定结合剂层的厚度。
从各个图可以看出，垫片元件52可分布在所有或部分结合面B和/或端部4、5上。优选地，垫片元件52可以至少设置在靠近隔壁12的第一器壁10上，设置在靠近器壁11、13的第一器壁10上，以及设置在器壁11、13上。此外，垫片元件52可以设置在例如脚部50处。优选地，垫片元件的分布使得施加到所述部件特别是端部4、5上的压力不会使垫片元件52之间的任何表面明显弯曲或变形。垫片元件52优选设置在离相关结合面所在元件的侧面的一面不远处，更优选地，设置在与相关结合面所在元件的侧面的每面相隔一段距离处。这样设置的优点在于所述结合剂可至少部分地在粘结材料层内包围垫片元件52，或至少在沿着垫片元件的结合面B之间形成连续密封，优选整体包围垫片元件52，在粘结部分之间具有良好的附着力以及良好的密封性能。再者，金属部件之间通过垫片元件直接接触能够提高所述部件之间的热传递。结合层55的相对较小的厚度进一步防止隔热。此外还防止了过度弹性密封。
图7显示了部分装配的换热器1，在第一侧的开口，示出了彼此粘结的第二器壁11A、11C、11B、11D以及中间器壁13。在第一器壁10与第一和第二部件2、3的第二器壁11之间至少部分地限定出换热空间30。空间30在各第一器壁10上的两个相对侧设置例如用于水的通道24。第二端部5在换热器1的第二侧处部分可见。翅片14在第一侧可见。在中间器壁13的一侧，示出翅片14的倾斜端17。在翅片14的边缘19和倾斜端17之间设置燃烧器空间31。燃烧器可以至少部分地延伸在燃烧器空间31内，或使用设置在所述空间31外侧的燃烧器时，火焰窜入空间。设置倾斜端17以防止翅片17中产生不期望的张力。在中间器壁13的相对侧可以设置空间32，以便减小流动阻力，提高流过翅片14之间和/或翅片和器壁11、13之间的空间30的加热气体之间的热交换效率。
图8示出了换热器1，与图7类似，但换热器1的第一侧具有第一端部4。可将第一端部4粘结到例如粘合到第一和第二部件2、3。同样地，可将第二端部5粘结到例如粘合到换热器1的第二侧。再者，垫片元件52还可用于限定结合剂层的最佳或至少所需的厚度。在第一端部5设置第一开口33，朝燃烧器空间31内部开口。设置第二开口34，朝向空间32内部开口。如图10所示，燃烧器34可位于第一开口33内和/或上方。排气口35可连接在第二开口内和/或上方，如图10所示。
在一个实施例中，从图8和图9可以看出通道8A、8B可延伸出第一和第二部件2、3的外缘。在图8和图9的实施例中，通道8A、8B沿相反方向延伸出外缘。在延伸部分35A、35B的每一部分，例如通过钻或铣，设置开口9，优选设置内螺纹或用于连接供热回路管道的其他装置。供热回路的入口与开口9中的一个连接，供热回路的出口与另一个开口9连接。开口9优选设置在面向换热器1的第一和第二部件2、3的通道的器壁38中。可提供一种结构紧凑、便于检修的换热器。通道部分8A、8B的开口端36可用止块37封闭，如图1所示。该止块也可以接合例如通过胶水粘合。在每个通道部分8A、8B的器壁38中设置至少另一个开口51，朝向第一器壁10内侧的通道部分24开口，可变地连接通道部分24和通道部分8，从而与相关开口9连接。在图1和图8所示的实施例中，通道部分8A与每个第一器壁10的第一通道部分24A连接，而另一个通道部分8B与第一器壁的最后一个通道部分24D连接。在所示实施例中，这是第四个通道部分24D，但显然可设置其他数量的通道部分，然而通道部分8A、8B或另一个这样的通道部分8可与其他通道部分24连接或甚至可以与每个通道部分24连接，这取决于所需的通过器壁10的水流路径。
第一和/或第二端部4、5可基本上采用挤压法制造，挤压方向沿通道部分8A、8B的长度方向L8。针对例如图8和图9所示的实施例，例如可通过铣或锯去除部分器壁38，以便提供延伸部分35A、35B。例如可通过钻或锯设置开口9。可将所述端部接合至例如通过胶水粘合到第一和第二部件2、3。端部4、5可设置有其他开口39。装配换热器时，可通过向开口39以及通道23或在其后面延伸的开口23A插入螺栓或端部设置有螺纹的杆，之后，将螺母拧到螺栓或螺纹杆上，以便进一步将端部4、5夹紧在第一和第二部件2、3上。这可提供进一步的机械强度。
图10示意地显示了通过换热器1的内部空间30在燃烧器34和排气口35之间的气流路径。可以看出燃烧器34加热的气体可从燃烧器空间31流入翅片14和/或翅片和相邻器壁11、13之间的空间，如箭头G指示，燃烧器34部分延伸至燃烧器空间31内，并在使用过程中由燃烧器34提供火焰。在与燃烧器34相对的第二侧，气体可在端部5和中间器壁13的端部19之间流动，流入第二端部5和排气口35之间的空间内的翅片14之间。从那里气体可流入排气口35以被排出。冷凝水排出管40可设置在排气口35的内部或附近。
从图10可以看出，在本实施例中，在第二端部5和排气口之间的空间内的翅片14的长度可以改变，这样，离中间器壁13最近的翅片比离第二器壁11B稍近的翅片长，且空间32的形状基本上是梯形。这样设置的优点在于所有流过空间30的所有气体几乎与翅片同样接触，不受流动路径的影响。
图11示意地显示了通过第一器壁10和通道部分8A、8B的水流路径。在本实施例中，通过通向通道部分8A的入口41向换热器1提供水。所示入口41为从供热回路43延伸的管道42，如图11中示意性的所示，入口41具有泵44和散热器45，并与相关开口9连接。在其他的实施例中，水例如可以是家庭用水或卫生供水、锅炉或其他装置使用热水或其他热流体或气体。来自入口41的水流入通道部分8A并在各第一个和二部件2、3中的通道24上分流。图11只示出了这些通道24中的一个。然后水沿横壁12流过通道部分24A-24D，到达箭头W所示的两个通道部分8的另一通道部分8B，来自两个通道24的水通过通道部分8B流入出口45，出口45在此显示为与供热回路43连接的管道46。因此，可以在流过空间30和翅片以及器壁特别是器壁13、10的气体之间进行热交换，这样，热量能够被传递至水或其他流过通道24的介质，以便在供热回路43中使用。通过通道24和空间30的流动优选使得水和气体尽可能具有逆流方向。例如，这可以通过将入口41设置在中间器壁13的排气口35侧的第二端部5中，将出口45设置在中间器壁13的相对侧的第二端部5中来实现。
应理解的是，用于将换热器1的不同部件彼此粘结在一起的结合剂，例如胶水，优选在这些部件之间提供密封作用，提供不透水不透气连接，因而不需要其他密封装置例如密封件。在其他实施例中，至少一些部件相对于彼此的密封可通过其他装置，例如密封件、垫圈或类似密封装置实现。利用用于连接和密封换热器部件的弹性结合剂，取得了比利用硬质或硬化剂时更低的成本以及更好的密封效果等惊人的优点。此外，由于粘结作用，特别是结合垫片元件，可以使连接更牢固，不透气不透液，并耐压。
根据本发明的换热器1，与采用例如成型或焊接制造的具有相同容量的换热器相比，能够相对容易、经济地制造出来，且容易适用于例如不同容量，设置比如修改入口41和/或出口45、燃烧器34的位置、以及通道24和翅片14的布置。此外，可设置一系列换热器1，基本上只是第一和第二部件2、3的长度X1不同。不同换热器具有不同容量，这取决于并主要与长度X1相关。这意味着采用相同的挤压工具可制造不同的换热器，降低了生产成本。
第一和/或第二部件2、3设置有用于支撑换热器的法兰(flange)50。
在优选实施例中，燃烧器34可以为具有利用纤维技术制造的燃烧器板面47的燃烧器。这种材料的例子为在相关领域中被称为尼特(nit)的材料，例如荷兰阿森贝卡尔特燃烧技术公司(Bekaert Combustion Technology BV，Assen)所使用并提供的材料。利用此种技术获得的系列燃烧器以荷兰阿森贝卡尔特燃烧技术公司使用的
Figure BDA0000099412160000141
或
Figure BDA0000099412160000142
商标而著称。这种燃烧器34优选为预混燃烧器，可以是调节燃烧器。纤维可以是金属或陶瓷或其组合。本说明书使用的燃烧器34可以是例如具有圆柱状燃烧器板面、平坦或弯曲燃烧器板面或圆顶形燃烧器板面、或任意其他合适形状的并具有适用于相关换热器的尺寸的燃烧器。将纤维技术制造燃烧器板面的燃烧器的优点至少在于：由于纤维，燃烧器结构紧凑，燃烧面积相对较大。可以在非常大的范围内调节燃烧器。例如但不限于1-80kW/dm2或1-22kW/dm2。就容量而言，该换热器结构非常紧凑，使紧凑型燃烧器的用途更有益。
根据该说明书的换热器1可用作“独立”换热器，用于提高加热的介质例如水。在另一实施例中，换热器可用作“附加”换热器，例如耦合至其他加热或发电装置，比如使用“绿色”能源、电能、天然气等的加热装置。同样，可连接多个换热器，以便根据供热需求，加热一个或多个换热器来提供热量。
本发明决不仅限于该说明书中示出和/或描述的实施例。在权利要求范围内可进行许多变化，至少包括任何组合或排列形式的实施例部件和元件以及所示部件的所有组合。例如，可制造使独立通道部分位于上方或彼此靠近以连接至独立的水或其他介质回路的一个或两个器壁10。此外，第一和/或第二部件具有其他横截面，例如具有倾斜第二器壁，以提供更大的空间30。所述部件可利用诸如螺丝、紧固件、夹具、焊接件等不同装置进行彼此连接。同样，可使用其他结合剂，例如两种或多种组分试剂。此外，可利用其他方式实现结合层的均匀厚度并通过由此形成的连接实现导热性能，例如，利用在粘结过程中用于精确定位部件的粘合工具和模具实现，和/或通过提供与两个部件连接的导热元件实现，比如但不限于销、带(strip)或类似物，优选地，插入粘结部分之间或粘结部分的金属元件，穿过所述粘接。在其他实施例中，可使用第一部件2，第一部件2具有从第一器壁10的两侧延伸的第二器壁11和中间器壁13、以及翅片14，而且在第一部件2的两个相对侧设置两个第二部件3，为第一部件2的第一器壁10的每侧提供空间30。不同部件2、3的空间30和水通道24可用于相同或不同的供热回路。这种换热器可配备一个或两个燃烧器34。可以在未决权利要求的范围内更改不同部件的形状和尺寸以及位置。此外，设置的通道部分8、24比示出的多或者少，而且可在第一和第二部件2、3的每个上设置一个以上的中间器壁，例如两个或多个，而通道部分、燃烧器以及排气口可设置在不同位置。例如，燃烧器可位于第一端部4上和/或之内，当中间器壁的数量偶数时排气口位于第二端部5上和/或之内，在空间30内偶数个气体流动方向发生改变。这些以及其他变更和修改应该在权利要求的范围内公开。

Claims (17)

1.一种换热器，其特征在于，该换热器具有至少一个换热器空间、燃烧器空间以及输水通道，其中，该换热器包括至少部分地由轻金属或轻金属合金采用挤压法或铸造法制造而成的至少两个部件，所述至少两个部件相互啮合形成换热空间和/或输水通道的一部分，其中所述至少两个部件的每一个包括所述换热空间和/或所述输水通道；
所述燃烧器空间形成在所述至少两个部件中的一个内或所述至少两个部件之间，其中所述至少两个部件由弹性结合剂连接，尤其是弹性胶，形成粘结和密封，其中至少换热器的输水通道是耐压的。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述至少两个部件和/或端部设置有结合面，其中在所述结合面中的至少一个上设置有将相互结合的垫片元件，优选整体制造和/或与所述部件或端部固定连接；
该垫片元件的尺寸设置为当所述结合面粘结在一起时，所述结合面中的一个可抵靠在所述两个结合面中另一个上设置的所述垫片元件上，在所述两个结合面之间提供空间，所述两个结合面之间的厚度基本不变以将所述弹性结合剂容纳在厚度基本均匀的层中。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述结合剂至少部分地包围至少多个所述垫片元件。
4.根据权利要求1至3任一项所述的换热器，其特征在于，所述两个部件的至少一个具有第一器壁及两个第二器壁，所述第二器壁以不同于180度的角从第一器壁的同侧延伸，两个部件通过至少第二器壁由结合剂连接。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一器壁延伸出一系列换热面增强元件，其中所述元件优选为具有长度方向基本上平行于第二器壁长度方向的肋条。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述换热面增强元件的至少一部分至少部分地采用挤压法制造，其中进行挤压后将所述换热面增强元件的一部分从相关部分去除。
7.根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述两个部件的相对侧安装有两个端部；其中，所述端部优选通过弹性结合剂粘结在所述两个部件上，优选通过弹性胶，至少部分地封闭至少换热空间和/或水通道；和/或，其中所述端部优选至少部分地采用挤压法制造。
8.根据权利要求1至7任一项所述的换热器，其特征在于，所述结合剂为弹性胶，所述弹性胶的使用温度范围在约-4℃至+120℃之间，优选在约-20℃至+150℃之间，更优选在约-40℃至+170℃之间，甚至更优选在至少-55℃至180℃之间或更高；和/或，其中弹性优选使得屈服极限超过约300％，优选超过约400％，更优选超过约550％，尤其优选超过650％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述结合剂为有机硅或弹性基体粘合剂，优选在室温下固化为不透水不透气的橡胶状组件；其中，所述结合剂构成的结合层优选耐受至少约4巴的压力，更优选耐约10巴的压力，甚至更优选耐约20巴以上的压力；其中，优选将结合剂涂敷在所述部件的未涂底漆的金属上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述燃烧器空间至少位于一侧，优选在一侧将该燃烧器空间与包括换热面增强元件的换热空间连接，且设置有至少一个斜面、凸面或凹面或一系列表面，在所述侧使所述燃烧器空间变窄。
11.根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述两个部件具有相似的横截面，优选基本相同的横截面，所述横截面与长度方向垂直。
12.一系列换热器，其特征在于，每个换热器基于前述权利要求中任一项所述的换热器，其中，该系列换热器中至少两个换热器除长度方向外基本相同。
13.一种制造换热器或其部件的方法，其特征在于，
挤压或铸造至少两个部件，接着利用弹性结合剂或粘合剂将所述部件彼此粘结，形成至少一个换热空间和/或输水通道和燃烧器空间，所述结合剂或粘合剂形成不透水不透气密封；
其中，优选在进行挤压和粘结部件之间，通过去除整体挤压在所述部件中的换热面增强元件的至少一部分来加工所述部件中的至少一个，形成所述燃烧器空间和/或所述换热空间的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述部件彼此粘结在一起，胶水形成不透液密封。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，至少部分地采用挤压法制造两个端部，并将所述端部固定到所述两个部件上，优选通过弹性结合剂，以至少部分地封闭流体空间。
16.根据权利要求13至15任一项所述的方法，其特征在于，在所述两个部件和/或端部中的每个上分别设置至少一个结合面，以粘结在一起和/或粘结在端部上；其中，在所述结合面的至少一个上设置垫片元件，所述垫片元件高于所述结合面且高度基本均匀；
其中，结合剂设置在所述结合面的至少一个上，至少围绕所述垫片元件设置，以便当结合面粘结在一起时，所述结合面中的一个抵靠在另一个的所述垫片元件上，在所述两个结合面之间形成一层结合剂，所述结合剂的厚度基本均匀，其中所述层优选至少基本上包围所述垫片元件。
17.一种加热装置，其特征在于，该加热装置包括：根据权利要求1至11任一项所述的换热器，或利用根据权利要求13至16任一项所述的方法制造而成的换热器。
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