CN104633937A - 换热器、组合装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

换热器包括第一换热本体，第一换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在其第一和第二端之间延伸的第一本体的纵向，以及包括第二换热本体，第二换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在其第一和第二端之间延伸的第二本体的纵向，其中第二本体的第一端连接至第一本体的第二端，其中在第一本体的第一端处设置有燃烧器室。由此，可提供一种相对容易地改为不同容量的换热器。

Description

换热器、组合装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种换热器，该换热器包括第一换热本体，该第一换热本体具有第一端和相对的第二端，至少一个烟气通道和至少一个水通道，在其第一和第二端之间延伸的第一本体的纵向，以及包括第二换热本体，该第二换热本体具有第一端和相对的第二端，至少一个烟气通道和至少一个水通道，在其第一和第二端之间延伸的第二本体的纵向。

背景技术

在这样已知的换热器中，第一和第二换热器本体基本上相同且并排放置。第一和第二换热器本体中的每个都具有燃烧器空间和烟气出口联接元件。在每个燃烧器空间中设有燃烧器，其中燃烧器连接至相同的气体进口。第一和第二换热本体的出口联接元件连接至相同的烟气出口。第一和第二换热器本体的水通道平行地连接至共同的进水口和共同的出水口。

在这个已知的换热器中，每个换热器本体都具有相同的容量，每个附加的换热器本体将以相同的增幅增加整体容量。然而这样的换热器复杂又昂贵，尤其是因为每个附加的本体需要额外的燃烧器或适合于结合的换热器元件的扩展宽度的燃烧器，而烟气出口和进口、还有连接水管不得不为各种数目的换热器本体作调整。而且在换热器中不同数量的换热器本体将需要不同的占地面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种替代的换热器。此外目的在于提供一种相对容易地改为不同容量的换热器。本发明的目的在于提供具有不同容量但占地面积基本相同的一系列换热器。

在第一方面，根据本发明的换热器的特征在于包括第一换热本体，第一换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在其第一和第二端之间延伸的第一本体的纵向，以及第二换热本体，第二换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在其第一和第二端之间延伸的第二本体的纵向。第二本体的第一端连接至第一本体的第二端，其中在第一本体的第一端处设置有燃烧器室。

除了在其纵向测量的长度以外，第一和第二换热器本体可基本上相同。特别地，第二本体的纵向长度可小于第一本体的纵向长度。

一方面，另一第二换热器本体可连接至与第一换热器本体连接的第二换热器本体的第二端。一方面，一系列的第二换热器本体可串联连接至第一换热器本体的第二端。

一方面，第三换热器本体可具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在其第一和第二端之间延伸的第三本体的纵向，其中第三本体的第一端连接至第二本体的第二端，其中第二本体的至少一个烟气通道连接至第三本体的至少一个烟气通道，且第二本体的至少一个水通道连接至第三本体的至少一个水通道。第三换热器本体可基本上等于第一和/或第二换热器本体，除了它的在相对的第一和第二端之间的纵向长度之外，第三换热器本体的该纵向长度可短于或长于第一和/或第二换热器本体的纵向长度。

一方面，本发明可包括第一换热器本体和至少一个第二换热器本体的组合装置，其中第一换热器本体在下端处具有第一联接元件，该第二换热器或每个第二换热器在上端处具有互补的第二联接元件，从而该第二换热器本体或每个第二换热器本体可联接至第一换热器本体或连接至处于烟气下游位置的第二换热器本体。

根据本发明的换热器可包括在锅炉中，例如中央加热锅炉或自来水锅炉或中央加热锅炉和自来水锅炉的组合。举例说，这样的锅炉可以是冷凝锅炉、高效锅炉或改进的高效锅炉。

一方面，本发明可涉及一种用于形成换热器的方法，其中第一换热器本体设有具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，其中第二换热器本体包括具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，其中第二换热器本体连接在所述第一换热器本体的下游端处。

附图说明

在本发明的进一步说明中，将参考附图描述换热器、组合装置、加热锅炉和方法的实施例，附图只在说明中示出，但不应当理解成以任何方式对本发明进行限制。附图示出了：

图1为包括第一换热器本体和两个另外的换热器本体在内的换热器的剖面侧视图；

图2为包括第一换热器本体和一个另外的换热器本体在内的换热器的剖面侧视图；

图2A为沿II A-II A线的剖视图；

图3示出了彼此间隔开的第一和第二换热器本体的剖视图；

图4包括根据图1的、连接至加热循环和烟气出口的换热器的锅炉的剖面侧视图。

具体实施方式

本说明书中，仅通过举例的方式公开和描述了换热器及其部件以及随其配有的加热循环的不同实施例。在这些实施例中，相同或相似的部件采用相同或相似的附图标记。所示实施例的部件的组合也被认为已经在此公开。在这个说明中，换热器应当理解为用于交换来自燃烧器的加热烟气与流动通过所述换热器内的一个或多个水通道的水之间的热量的交换器。优选地提供燃烧器可插入于其中的燃烧器空间，从而所述加热烟气在使用过程中在所述换热器内活跃地产生。在替代方式中，燃烧器可例如通过挤出、铸造和/或机加工至少部分地集成于换热器中。这样的换热器特别地但非专门地适用于家用和商用加热系统例如锅炉和中央加热系统，例如用于空间加热和/或自来水加热的中央加热系统。

在下面的说明中，模制或铸造、可能结合挤出部件的机加工将被描述为用于制造这样的换热器的部件的优选方式。然而，也可采用其他不同方式制造一些或全部的这些部件，诸如但不限于注塑模制、磨光或其他失芯模制或铸造等，可能结合机加工制造、诸如但不限于磨削、车削、碾磨、钻孔等已知的机加工方法。根据这些公开内容的换热器的各部件可以采用其他方式制造，例如通过压制、整定、折叠、焊接或本领域技术人员已知的任何其他合适的方法。

在本发明中，仅通过具体的方式公开了换热器的实施例。概括地，本发明的一个要素在于换热器本体可在换热器本体的纵向上、特别是通过换热器本体的烟气的主流动方向上串联连接。

在实施例中示出的换热器1包括第一换热本体2，第一换热本体2具有第一端3和相对的第二端4、设置成延伸通过第一换热本体2的至少一个烟气通道5、以及至少一个水通道6。第一换热器本体具有在其第一和第二端3、4之间延伸的纵向L₁。示出了第二换热本体7，该第二换热本体7具有第一端8和相对的第二端9，延伸通过第二换热器本体7的至少一个烟气通道10，以及包括至少一个水通道11。第二换热器本体7具有在其第一和第二端8、9之间延伸的纵向L₂。第二本体7的第一端8连接至第一本体2的第二端4。燃烧器室12设置在第一本体2的第一端3处。在所示的实施例中，示出了燃烧器13至少部分地延伸到燃烧器空间12内。

在所示的实施例中，第一本体2的至少一个烟气通道5连接至第二本体7的至少一个烟气通道10，且第一本体2的至少一个水通道6连接至第二本体7的至少一个水通道11。

在所示的实施例中，第一本体2的至少一个烟气通道5具有基本上平行于第一本体2的纵向L₁延伸的主烟气方向D₁。第二本体7的至少一个烟气通道10具有基本上平行于第二本体7的纵向L₂延伸的主烟气方向D₂。

在所示的实施例中，第一和第二换热器本体2、7可具有基本上块状的外部结构，其具有基本上平的第一和第二端3、4；8、9；18、19，基本上平的前部14和后部15，以及基本上平的侧部16，并且具有宽度W1和深度W2。

在图1所示的实施例中，提供了第三换热器本体17。它基本上与第二换热器本体7相同。第三换热器本体具有第一端18和相对的第二端19、至少一个烟气通道20和至少一个水通道21。它具有在其第一端18和第二端19之间延伸的纵向L₃。第三本体17的第一端18连接至第二本体7的第二端9。第二本体7的至少一个烟气通道10连接至第三本体17的至少一个烟气通道20，且第二本体7的至少一个水通道11连接至第三本体17的至少一个水通道21。这样可以获得贯穿换热器的至少一个连续的烟气通道和至少一个连续的水通道。

第二和第三换热器本体7、17可在形状和尺寸上相似，优选地是相同的，但也可以不同，例如具有纵向长度L₂、L₃，它们又可以不同于第一换热器本体2的纵向长度L₁。在实施例中，第一和第二换热器2、7的纵向长度L₁和L₂的比率例如可以是大约2∶1或3∶1。第二和第三换热器本体7、17的纵向长度L₂、L₃的比率例如可以是大约1∶1或2∶1。第一、第二和第三换热器本体2、7、17的纵向长度L₁、L₂、L₃的比率例如可以是2∶1∶1、3∶2∶1、4∶2∶1或4∶3∶2或任何其他合适的比率。通过选择不同本体2、7和/或17的纵向长度L之间的合适的比率，具有不同热容量的不同换热器可使用第一、第二和/或第三本体中的一个、两个或多个来构造。例如但不限于具有60kW、90kW和120kW，40、60和80kW，或80、120和140kW的容量的一系列换热器。

在实施例中，在第一换热器本体2中提供燃烧器空间12，该燃烧器空间可形成一部分的燃烧器13或包括燃烧器。根据所需的容量，燃烧器容量和类型是可以选择的。

换热器本体由轻金属制成，特别是铝或铝合金。其他合适的轻金属例如可以是镁或镁合金。轻金属被认为是具有密度小于大约4500kg/m³的非铁金属。根据本发明，可以采用例如具有大约或小于2800kg/m³密度的铝或铝合金。

在第一换热器本体2中的该水通道6或每个水通道6在主流动方向上可具有渐增的横截面。在实施例中，第二和第三换热器本体7、17中的至少一个的该水通道或每个水通道可具有基本上不变的横截面。

在图1所示的实施例中，换热器具有第一和两个第二换热器本体2、7、17。在图2所示的实施例中，换热器1具有第一和第二换热器本体2、7。在一个实施例中，换热器可只包括一个换热器本体2，例如只有第一换热器本体2。一系列的三个这样的换热器可具有例如60、90和120kW，60、90和110kW，80、120和160kW或任何其他范围的容量。或多或少的换热器也可包括在这样的由相同本体作为模块构造的系列中。

图3示出了第一换热器本体2和两个另外的换热器本体的组合装置25。这样的组合装置优选地包括至少第一换热器本体和至少一个第二换热器本体。第一换热器本体在下端4处具有第一联接元件，并且该第二换热器7或每个第二换热器7在上端8处具有互补的第二联接元件，这样第二换热器本体7或每个第二换热器本体7在烟气的下游位置可联接至第一换热器本体2或联接至第二换热器本体7。

组合装置25还可包括燃烧器13和/或燃烧器盖27以及用于连接至烟气出口28的端件26。第一换热器本体2的上端3与燃烧器13和/或燃烧器盖27可设有互补的联接元件，以将燃烧器13和/或燃烧器盖27连接至第一换热器本体2的上端3。端件28可设有与第一换热器本体2的第一联接元件互补的第二联接元件。该第二换热器本体7或每个第二换热器本体7还可设有第一联接元件，这样，端件28可连接至第一换热器本体2的下端4，或者连接至第二换热器本体7的下端9。

在实施例中，互补的第一和第二连接装置例如可由换热器本体2、7、17的相邻各端3、4；8、9；18、19、燃烧器13或燃烧器板27和/或端件26形成，这样它们可彼此粘附，例如彼此粘合。优选地使用耐热的、弹性粘结剂。仅通过举例的方式，例如可通过胶黏剂实现粘结，胶黏剂例如是但不限丙烯酸胶、两个或多个成分的胶、PLEXUS MA 420、PERMABOND ES 550或DOWCORNING 7091。在可选的实施例和/或此外提供了其他联接装置，例如螺母和螺栓、螺纹件、夹具或者本体可彼此焊接或以任何其他合适的方式相互连接。

通过换热器1的水通道6、11和/或21具有主流动方向W，主流动方向W与通过烟气通道5、10和/或20的烟气的主流动方向D相反。这可理解成进水口40设置在换热器1的下端，出水口41设置在换热器1的上端，燃烧器13设置在换热器的上端，气体出口设置在换热器的下端。

图4示意地地示出了包括根据本发明的换热器在内的加热锅炉。燃烧器13连接至气体供应管线30。诸如烟囱的烟气出口31连接至端件28，从而连接至烟气通道的下端。水循环32例如包括至少一个散热器33和/或自来水加热系统34、诸如自来水锅炉、连接在水通道6、11和/或21的进水口40和出水口41之间。

如图1-4所示，传热表面增大元件35可至少设置在烟气通道5、10和/或20的一部分内。这些元件35例如可以是肋、凹口、销等，其例如可成行和/或成列延伸，且可具有垂直于通过烟气通道的主流动方向延伸的主高度。在燃烧器空间(如果存在)中，元件35的高度可在烟气的流动方向D上增加，这样，最靠近第一端3的、位于烟气通道6的两个相对侧上的、销的相面对的自由端36之间的距离大于沿着烟气通道6更往下的位置处的该距离。

因为在根据说明书的换热器1中换热器本体2、7、17一个在另一个之上地串联连接，被换热器占据的表面面积P大部分由换热器的横截面限定，而不考虑构成换热器的换热器本体的数量，从而也不考虑换热器的容量。这样的横截面例如基本上垂直于通过延伸通过本体2、7和/或17的烟气通道的烟气主流动方向。此外，只需要一个燃烧器13和一个出口31。

在本发明中，每个换热器本体2、7、17可整体制造，例如通过适当的失芯(lost core，消失模芯)方法，例如但不限于砂模铸造，然而它们可选择地由两个或多个部件制成，彼此再通过如胶黏、焊接、结合、螺纹连接或任何这样已知的和适当的方式连接。在附图中，示出了这样的实施例作为例子。水通道6、11、21优选地螺旋围绕烟气通道5、10、20，这样水可整个围绕换热器本体流动。可选择地，可不同地设置水通道，例如在每个本体2、7、17的两个相对侧14、15上之字形往上或往下。如所看到的，元件35可横穿烟气通道的整个宽度延伸或者在它们的端部36之间留有空间。

端件26和盖27可由任何合适的方式和任何合适的材料制造，例如但不限于由诸如轻金属的金属来铸造或锻造。

根据用于制造换热器的方法，第一换热器本体设有具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，以及第二换热器本体包括具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，其中第二换热器本体连接至所述第一换热器本体的下游端。如果有这样的需要，另外的换热器本体可串联连接到第二换热器本体的下游。

在实施例中在设计换热器时，确定换热器或加热锅炉的所需容量，其中基于所述容量，选择第一或第一和第二或第一和另两个换热器本体，例如两个或多个第二换热器本体。在第一换热器的第一端处设置有燃烧器。在这样的方法中，当只选择第一换热器本体时，端件28可连接至第一换热器本体2的相对的第二端4。当选择第一换热器本体2和第二换热器本体7时，第二换热器本体7的第一端8联接至第一换热器本体2的第二端4，且端件28连接至第二换热器本体7的第二端9。当选择第一换热器本体2和至少两个第二换热器本体7时，第一个第二换热器本体7的第一端8联接至第一换热器本体2的第二端4，而第二个第二换热器本体7的第一端8连接至第一个第二换热器本体7的第二端9。可设置端件28以连接至第二个第二换热器本体7的第二端9。显然如果需要更多的换热器本体，它们可按照所述的类似地与换热器本体2、7串联。

发明决不限于在这个说明书中所示的和/或所述的实施例。在权利要求的范围内可能有其很多变形，至少包括所示的实施例及其部分的部件和元件以任何组合或排列的所有制品。例如第一和/或第二和/或另外的换热器可具有其他横截面，且可例如具有不同的横截面，只要它们能如所示的彼此连接，以形成通过换热器的至少一个连续的烟气通道。本体可使用不同的方法彼此附连，例如螺纹件、紧固件、夹具、焊接等。还可以使用其他粘结剂，例如两个或多个成分的粘结剂。而且，粘结层的平均厚度和通过所形成的连接的热传导性能可以另一种方式实现，例如通过胶粘工具和模具，其用于在粘结过程中使部件精确定位，和/或通过设置连接至两个部件的热传导元件，例如但不限于销、条带或类似物，优选地插在粘结的各部件之间或插到它们上的金属元件，与所述粘结连接交叉。不同部件的形状和尺寸还有位置可在所附权利要求的范围内改变。

这些和其他改变和修改应该在权利要求的范围内公开。

Claims (13)

1.一种换热器，所述换热器包括：第一换热本体，所述第一换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在所述第一换热本体的第一和第二端之间延伸的第一本体的纵向；以及第二换热本体，所述第二换热本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在所述第二换热本体的第一和第二端之间延伸的第二本体的纵向，其中第二本体的第一端连接至第一本体的第二端，其中在第一本体的第一端处设置有燃烧器室。

2.根据权利要求1的换热器，其特征在于，第一本体的至少一个烟气通道连接至第二本体的至少一个烟气通道，且第一本体的至少一个水通道连接至第二本体的至少一个水通道。

3.根据权利要求1或2的换热器，其特征在于，第一本体的至少一个烟气通道具有基本上平行于第一本体的纵向延伸的主烟气方向，且其中优选地第二本体的至少一个烟气通道具有基本上平行于第二本体的纵向延伸的主烟气方向。

4.根据前述权利要求中任一项的换热器，其特征在于，设置由第三换热器本体，所述第三换热器本体具有第一端和相对的第二端、至少一个烟气通道和至少一个水通道、在所述第三换热器本体的第一和第二端之间延伸的第三本体的纵向，其中第三本体的第一端连接至第二本体的第二端，其中第二本体的至少一个烟气通道连接至第三本体的至少一个烟气通道，且第二本体的至少一个水通道连接至第三本体的至少一个水通道。

5.根据权利要求4的换热器，其特征在于，第二和第三换热器本体在形状和尺寸上相似、优选为相同。

6.根据前述权利要求中任一项的换热器，其特征在于，在第一换热器本体中设置有燃烧器空间。

7.根据前述权利要求中任一项的换热器，其特征在于，换热器本体由轻金属、特别是铝或铝合金制成。

8.根据前述权利要求中任一项的换热器，其特征在于，在第一换热器中的该水通道或每个水通道在所述主流动方向上具有渐增的横截面，其中第二和第三换热器本体中的至少一个优选地具有基本上不变的横截面。

9.一种第一换热器本体和至少一个第二换热器本体的组合装置，其中第一换热器本体在下端处具有第一联接元件，且该第二换热器或每个第二换热器在上端处具有互补的第二联接元件，从而，该第二换热器本体或每个第二换热器本体能够联接至第一换热器本体或处于烟气下游位置的第二换热器本体。

10.根据权利要求9的组合装置，其特征在于，进一步包括燃烧器和/或燃烧器盖和用于连接至烟气出口的端件，其中第一换热器本体的上端和燃烧器和/或燃烧器盖设有互补的联接元件，以将燃烧器和/或燃烧器盖连接至第一换热器本体的上端，且其中端件设有与第一换热器本体的第一联接元件互补的第二联接元件，且其中优选地该第二换热器本体或每个第二换热器本体也设有第一联接元件，从而，端件能联接至第一换热器本体的下端或者联接至第二换热器本体的下端。

11.一种加热锅炉，所述加热锅炉包括根据权利要求1-8中任一项的换热器或使用根据权利要求9或10的组合装置来构造。

12.一种用于制造换热器的方法，其中第一换热器本体设有具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，其中第二换热器本体包括具有主烟气流动方向的烟气通道或其一部分，其中第二换热器本体连接到所述第一换热器本体的下游端处。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，对所需容量进行限定，且基于所述容量，选择第一、或者第一和第二、或第一和两个第二换热器本体，其中在第一换热器的第一端处设置有燃烧器，以及：

当只选择第一换热器本体时，端件连接至第一换热器本体的相对的第二端；或

当选择第一和第二换热器本体时，第二换热器本体的第一端联接至第一换热器本体的第二端，且端件连接至第二换热器的第二端；或

当选择第一和至少两个第二换热器本体时，第一个第二换热器本体的第一端联接至第一换热器本体的第二端，且第二个第二换热器本体的第一端连接至第一个第二换热器的第二端，且端件设置成连接至第二个第二换热器本体的第二端。