CN108474588B - 设置有热交换装置的冷凝热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷凝热交换器，其包括：‑由热传导性良好的材料制成的至少两个同心的管道束(5、5')，并且旨在使热传递流体在其中流通，每个管道束(5、5')包括一系列圆弧形状的管道(50、50')，每个束(5、5')的管道在平行平面中布置并在两个邻近管道(50、50')之间带有间隙(53、53')；‑由热传导性良好的材料制成的单一收集器(6)，不同束(5、5')的每个管道(50、50')的两个端部(51、51'、52、52')连接至该收集器，该收集器(6)设置有入口连接器(61)和出口连接器(62)。该交换器的特征在于，所述收集器(6)包括限定各个通道的数个内部隔壁，通道使得待加热的流体从最外的束在各个相继的束中流通到最内的束。

Description

设置有热交换装置的冷凝热交换器
技术领域
本发明涉及一种设置有热交换装置的冷凝热交换器。
这种交换器设计为装配用于工业或第三产业应用的气体或燃油加热器，借此例如供给中央加热回路或净水回路。
背景技术
现有技术已经公知数种能够将燃料能量传递至待加热的流体的交换器。
根据两种原理的设置有不锈钢管道的热交换器占加热和卫生热水制造市场的大部分。称为火管交换器和水管交换器，这取决于在所述管道的内部流通的流体。
称为“火管”的交换器通常具有较大的水容量。因此其体积大、非常重。此外，相对于所涉及的应用所需的温度和功率的迅速变化的需求，其设计给它们带来了严重的惰性。
称为“水管”的交换器通常具有较小的水容量。其体积小、重量轻，也能够更迅速地变化温度和功率。最后，获得相同标称功率的制造成本通常小于火管交换器。
然而，仍然希望进一步地改进市场上现有的水管冷凝热交换器。
通过文献US 6 644 393已经公知包括热交换装置和气体燃烧器的热交换器。
热交换装置包括收集器和两个径向同心的管道束，每个管道束包括一系列环形弧状管道，所述环形弧状管道布置在平行平面中，其间具有空隙。每个环形弧状管道的两端导入收集器的内部中。气体燃烧器布置在内束的中央，所产生的热气能够加热管道，因此能够加热在管道内部流通的水。
此外，收集器设置有可拆除的盖体，并在其内部设置有同样可拆除的屏障，这使得在拆除盖体和屏障之后，能够容易接近导入所述收集器的管道的端部，从而解决清洁所述管道的技术问题。
在该文献的图6中可以看到，屏障被构造为使得进入的水流(“进入”箭头)同时供应内部束的一半管道以及外部束的一半管道。在这些管道的出口处，两股水流混合，随后依然同时导向另一半束，以供给内部束的管道和外部束的管道。
然而这种装置具有重大缺陷。
水(“进入”箭头)以相同的温度进入内部和外部的两个束，随后在内部束的管道中流通的水加热得比在外部束的管道中流通的水温度高(第一次通过)。两个水流混合，温度被平均，随后该水流同时进入内部束和外部束的另一半(第二次通过)。
在收集器的出口处，两股水流混合(“离开”箭头)，离开的水流的温度对应于分别源于内部束和外部束的两股水流的平均值。
因此，如果需要例如以这种装置从30℃的水产生50℃的水，在第二次通过后从内部束的管道离开的水需要在大约55℃，离开外部束的管道的水大约45℃，以在混合两股水流之后获得50℃的均值。因此在内部束中流通的水需要比必要的加热得更热。此外，通过中央燃烧器产生的大约1000℃的热气会在接触内部束的管道(其中流通55℃的水)时冷却得较少。这将使设备处于相对较高的温度，估算大约80℃。这些冷却气体会因此处于高于露点(等于55℃)的温度，而不会冷凝。这种热交换器会因此表现不良的能量效率；污染物排放(NOx、CO和CO2)会较高。
相似地，如果需要例如以这种装置从80℃的水产生95℃的水，离开内部束的管道的水需要在大约105℃，离开外部束的管道的水大约85℃，以在混合两股水流之后获得95℃的均值。在这种情况下，会在至少一部分内部束的管道中观察到沸腾现象，这是加热应用严禁的，因为其导致管道的内表面的热负荷处于正常工作条件之外，至少导致管道的噪声、爆音和恶化，甚至导致断裂。
最后，该装置还具有其它的缺点。在安装盖体和可拆除的屏障时，如果密封不完美，就会出现装置内部的寄生湍流现象、压头损失以及不同水流的混合，这会在管道中导致水流速率不一致的现象，因此在这些管道中导致沸腾现象出现。
发明内容
本发明的目的在于提出一种冷凝热交换器，其：
-使冷凝热效率能够达到相对于物理定律的最大值，
-使水循环内的压头损失受到强有力的限制，
-具有非常模块化的设计，从而能够获得范围为数十至数千千瓦的功率，而仍使用功率按需改变的单一燃烧器，
-具有降低的功率/体积/重量比率，并因此具有比根据其它概念而工作的热交换器更低的成本，
-能够通过钎焊之外的其它手段组装管道，从而有助于使交换器寿命更长。
为此目的，本发明涉及一种冷凝热交换器，包括：
-气密的壳体，其限定燃烧室并且具有气体排放联接部，
-热交换装置，例如水的待加热的热传递流体设计为在其中流通，该装置固定地安装在所述壳体的燃烧室的内部，
-传输热气的装置或产生热气的装置，其在所述壳体的燃烧室中，
所述热交换装置包括：
-称为“内部”的第一管道束以及围绕该第一管道束同心布置的至少一个其它管道束，不同的管道由热传导性良好的材料制成，并且所述热传递流体设计为在其中流通，每个管道束包括一系列管道，每个管道为圆弧形状并具有第一端部和第二端部，每个束的管道在平行平面中布置并在两个邻近管道之间带有间隙，所述间隙优选宽度不变，
-单一收集器，其由热传导性良好的材料制成并且由壁限定，不同束的每个管道的第一端部和第二端部连接至该收集器，从而引入所述收集器的内部，
-该收集器设置有入口连接器和出口连接器，所述入口连接器能够向该收集器供给待加热的热传递流体，一旦该流体加热后，所述出口连接器能够排出所述流体，
-所述传输热气的装置或产生热气的装置(3)布置在所述热交换装置附近，从而使得热气通过穿过设置在所述管道之间的间隙而从内至外径向地穿过不同的同心的管道束，随后通过所述排放联接部而排放至交换器的外部，
根据本发明，所述收集器包括数个内部隔壁，其焊接在一起并且/或者焊接至收集器的壁，并且这些隔壁限定不同的通道，包括：
-至少一个通道，其使得所述入口连接器能够与完全是最外的束的至少两个管道的至少一个组的第一端部或第二端部连通，以及
-至少一个通道，其使得完全是内部束的至少两个管道的至少一个组的第一端部或第二端部能够与所述出口连接器连通，
-不同的通道设置为使得待加热的流体从所述入口连接器流通，通过每个相继束的管道组或者至少两个管道的不同组，相继地、一束接一束地从最外的束流通到内部束，一旦流体加热后，通过所述出口连接器(62)排放所述流体。
得益于本发明的这些特征，能够以特别紧凑的装置，通过气体的猛烈冷却而获得热传递流体的猛烈加热，因此获得最大的能量效率。此外，使得流体在同一管道组的所有管道中平行流通，这一事实能够限制压头损失。
最终，收集器由热传导性良好的材料制成，这一事实进一步改善热交换。
根据本发明的单独选取或组合选取的其它的有利而非限定性的特征：
-收集器包括底部、外壁、后壁、前壁和两个侧壁；通过所述侧壁，不同束的管道的第一端部和第二端部引入收集器的内部，并且这些侧壁在圆柱体的径向平面中延伸，所述圆柱体的纵向轴线穿过不同的圆弧状管道的圆心；
-所述束的管道具有扁平的椭圆直截面，从而使得其包括两个相互平行的侧向平坦表面，所述侧向平坦表面垂直于连接圆弧状管道的圆心的纵向轴线；
-构成不同通道的隔壁在收集器中纵向、横向和/或斜向延伸；
-构成不同通道的隔壁在收集器的高度、宽度和长度的一部分或全部上延伸；
-构成不同通道的隔壁是弯曲的；
-不同束的两个邻近管道之间的间隙通过间隔物标定；
-优选地，所述间隔物为在管道的壁上形成的凸起物或褶皱，其面对同一束的邻近管道的壁；
-交换器包括使所述热交换流体在管道中流通的装置；
-产生热气的装置为气体或燃油燃烧器。
本发明还涉及一种用于冷凝热交换的热交换装置，包括：
-至少两个由热传导性良好的材料制成的管道束，并且例如水的热交换流体设计为在其中流通，每个管道束包括一系列管道，每个管道为圆弧形状并具有第一端部和第二端部，每个束的管道在平行平面中布置并在两个邻近管道之间带有间隙，所述间隙优选宽度不变，不同的管道束同心地布置，
-单一收集器，其由热传导性良好的材料制成，不同束的每个管道的第一端部和第二端部连接至该收集器，从而使得这些不同端部引入所述收集器的内部，
-该收集器设置有入口连接器和出口连接器，所述入口连接器能够向该收集器供给待加热的热交换流体，一旦该流体加热后，所述出口连接器能够排出所述流体，并且包括限定不同通道的数个内部隔壁，每个通道使得至少一个束的至少两个管道的至少一个组的第一端部或第二端部能够与所述入口连接器或与所述出口连接器连通，或与相同束或另一束的至少两个管道的至少一组的第一端部或第二端部连通，通道设置为使得待加热的流体在管道组件中从入口连接器通往出口连接器。
本发明还涉及冷凝热交换器，其联结热气传输装置或产生装置，该交换器包括至少一个如前所述的热交换装置，其中，例如水的热交换流体设计为在这样一种位置流通，使得所述热气穿过间隔所述热交换装置的管道的间隙；所述热交换装置布置在所述热气传输装置或所述热气产生装置的附近。
附图说明
参考所附附图，通过现在将给出的说明体现本发明的其它特征和优点，所述附图示意性地而非限制性地表现了本发明的若干可能实施方案。
在这些附图中：
-图1为沿着图12的截面线I-I获得的根据本发明的第一个实施方案的冷凝热交换器纵向截面图；
-图2和图3为从两个相反视角获得的根据本发明的热交换装置的立体图，在图3中收集器的后端部被截去了；
-图4为沿着图2中的线IV-IV体现的截面平面获得的图2的热交换装置的横截面图；
-图5为沿着截面平面P5获得的图2的热交换装置的纵向截面图；
-图6为沿着线VI-VI体现的截面平面获得的图2的热交换装置的横截面图；
-图7为图2的热交换装置的俯视图；
-图8为根据本发明的热交换装置的另一实施方案的立体图；
-图9、图10和图11为根据本发明的冷凝热交换器的其它不同实施方案的纵向截面图；
-图12、图13和图14为三个冷凝热交换器的不显示燃烧器的立体图，其入口和出口连接器的位置不同；
-图15为根据本发明的热交换器的横截面示意图，其热交换装置包括两个管道束；
-图16为与图15的视图相似的视图，但热交换装置具有三个管道束。
具体实施方式
参考所附附图1，能够看到冷凝热交换器1。其包括密封气密壳体2，所述壳体在内部限定封装的热气产生或热气传输装置3以及根据本发明的热交换装置4。
壳体2大致具有基本为具有纵向轴线X-X'的圆柱形的形状。
该壳体2在两端部通过盖或面封闭。位于图1左侧的指向前方AV的表面21命名为“前表面”，而位于交换器1的后方AR的相反表面22命名为“后表面”。
壳体2具有底部23，所述底部23设置有用于排出冷凝物的孔口24。
壳体2还包括用于排出热气的联接部(套筒)25。
在图1中示出的示例性的实施方案中，该联接部25连接至后表面22。然而，该设置不是必须的；在图9的实施方案中，可以看到联接部25能够连接至壳体2的上壁27。
前表面21具有能够容纳绝热门26的开口210，绝热门26支撑燃烧器3。燃烧器3例如为气体或燃油燃烧器。其优选为沿着纵向轴线X-X'延伸的圆柱形燃烧器。该燃烧器构成直接产生热气的装置。
虽然没有在附图中示出，然而燃烧器能够通过用于传输热气的装置而替代。这些装置使得热气能够通过门26引入通过壳体2限定的封装的内部，所述热气在壳体2的外部产生。
随后将更详细地描述热交换装置4，其同样具有带有纵向轴线X1-X'1的大致圆柱形形状。其安装在壳体2的内部，从而使得其轴线X1-X'1与壳体2的纵向轴线X-X'共轴。
最终，如图12至图14中能够看到的，壳体2有利地支承在支撑件7上。
现在将涉及图2至图7说明根据本发明的热交换装置4的第一个实施方案。
在该实施方案中，热交换装置4包括使用单一收集器6(称为“单体收集器”)组装在一起的两个管道束5、5'。
每个管道束5、5'包括一系列管道50、50'，所述管道由热传导性良好的材料制成，所述材料优选为金属，例如不锈钢或铝。
传热流体(例如水)设定为在管道50、50'内部流通。
每个管道50、50'为圆弧状，其中，圆心位于纵向轴线X1-X'1上。这些管道例如通过弯曲获得。
每个管道50具有第一端部51以及相反的第二端部52。相似地，每个管道50'具有第一端部51'以及第二端部52'。
两个管道束5、5'围绕纵向轴线X1-X'1同心地布置；称为“第一束”的束5布置在称为“第二束”的束5'的内部。换句话说，位于内部的第一束5的外直径小于第二束5'的内直径。
两个束5和5'因此相互隔开间隔E。
该同心布置使得在内部能够保留中央空间，其容纳燃烧器3。
在每个束5、5'中，圆弧状管道50、50'布置在平行平面中，这些不同平面本身垂直于轴线X1-X'1，并且两个邻近管道50(相应地，50')彼此隔开附图标记53(相应地，53')的间隙。这些间隙例如在图1中更好地显现。
这种间隙53、53'有利地是宽度不变。
根据第一个变体形式，管道束5、5'一个在另一个内部同心地布置，从而使其各自的间隙53、53'在同一平面中对齐，如图1以及图9至图11中所能够看到的。
根据附图中未示出的另一变体形式，也能够布置同心管道束5、5'而使其中一个相对于另一个偏置半个捻距，从而使得束5的管道50面对设置在束5'的管道50'之间的间隙53'。
有利地，每个管道50、50'具有在中间扁平的椭圆直截面，从而具有两个相互平行的侧向平坦表面，所述侧向平坦表面在垂直于这些圆弧状管道的纵向轴线X1-X'1的平面中延伸。
管道50、50'的指向后方AR的所述侧向平坦表面分别带有附图标记55、55'。它们在图3中可见。管道50、50'的转向前方AV的相反侧向平坦表面分别带有附图标记56、56'。它们在图2中可见。
间隙53、53'由例如仅通过在这些侧向平坦表面之一(例如管道50、50'的后表面55，或相应地，55')上或在两个表面55、56、55'、56'上形成的凸起物54、54'或褶皱构成的间隔物来限定。
同样有利地，这些凸起物54、54'径向延伸，即沿着圆弧状管道50、50'中的每个的圆的半径延伸。
优选地，凸起物54、54'在圆弧的整个周向上均匀地分布。其例如通过液压成型形成。
最后，在每个管道束5、5'中，一组至少两个邻近管道(其中热交换流体平行同向流通)命名为“管道组”。在图2和图3中示出的实施方案中，第一管道束5具有两个管道组50a、50b，而第二束5'具有附图标记为50'a和50'b的两个管道组。
如图2、图12和图13中更好地展现的，单一收集器6(或单体收集器)是优选大致具有平行六面体的形状的元件，其包括优选平坦的朝向轴线X1-X'1定向的底部600、两个侧壁601、602、外壁603和两个端部壁(分别为后壁604和前壁605)，以上命名是出于当装置4在壳体中时它们相对于壳体2的前方和后方的指向。
外壁603未在图2中示出(从而能够观察收集器6的内部)，但在图4、图15和图16中可以看到；此外，前壁605仅以虚线展现。
有利地，收集器6也由热传导性良好的材料制成，所述材料优选为金属，例如不锈钢或铝。收集器6容纳在壳体2中，这有利于与热气热交换。
有利地，两个侧壁601和602从底部60张开，从而在具有纵向轴线X1-X'1的圆柱的径向平面P601、P602中延伸。后壁604和前壁605形状大致为等腰三角形，从而与收集器的横截面相配。
侧壁601、602穿孔有多个开口6010、6020，管道50、50'的第一端部51、51'(相应地，管道50、50'的第二端部52、52')连接至所述开口。因此，管道50、50'引入收集器6并且与其流体连通。
依据壁的厚度，优选通过焊接、折边镶接或管道扩张而将管道附接至收集器的壁601、602。
侧壁601和602在具有纵向轴线X1-X'1的圆柱的径向平面中延伸，这一事实使得能够使用端部51、52、51'、52'的横截面为直截面(即垂直于管道的准线)的管道50、50'。这简化了将管道组装在壁601、602上的步骤。
然而，侧壁601和602也可以具有不同的定向，例如垂直于底部600。端部51、52、51'、52'的截面平面将按需要调整。
收集器6设置有入口连接器61和出口连接器62，所述入口连接器61能够向该收集器供给待加热的热传递流体(水)，一旦流体加热后，所述出口连接器62能够排出所述流体。
在图2和图12中示出的示例性的实施方案中，入口连接器61和出口连接器62布置在收集器6的后端部，连接器61通过壁601引入收集器，连接器62通过壁602引入收集器。
然而，其它布置也是可能的。因此，入口连接器61和出口连接器62可能布置在侧壁601或602的后端部或前端部、在前表面605上、在后表面604上或在外表面603上。
此外，引入连接器61和62的至少一个的收集器6的部分可以突出于壳体2(见图12和图13)或不突出(见图14)。
也可以在收集器6的内部布置多个隔壁，从而在其内部限定多个通道。
这些隔壁起到导流件的作用，即其作用在于引导热传递流体的流动，而仍减小压头损失。
这些隔壁优选地由与收集器6的其它部分相同的材料制成。其有利地由金属薄片制成，所述金属薄片焊接在一起并且/或者焊接至收集器的壁。因此不同的通道相互密封。
现在将描述图2至图7所示出的示例性的实施方案。在这种情况下，收集器6包括称为“中间”的纵向水平隔壁63，因为其在两个管道束(内部管道束5和外部管道束5')之间延伸。该隔壁63在收集器6的整个长度上延伸，但从侧壁601起仅在其宽度的一部分(此处，大约三分之二)上延伸。
此后在说明书和权利要求中，术语“水平”和“竖直”应相对于图2中装置4的定向而言。
此外，收集器6还包括上侧纵向竖直隔壁64，其在收集器6的整个长度上延伸，仅在其高度的一部分(即从隔壁63起的上侧部分)上朝向外部(朝向上壁603)延伸。
收集器6还包括两个下部纵向竖直隔壁65、66。隔壁65仅在从后方AR至收集器6的一半的收集器6的长度的一部分上延伸；其大致布置在收集器的宽度的三分之一处。纵向隔壁66在收集器的整个长度上延伸，大致在其宽度的三分之二处。隔壁65、66在底部600与隔壁63之间垂直于隔壁63延伸。
最后，收集器6包括横向竖直隔壁67，其大致在其长度的中部从底部600至上壁604在收集器6的整个高度上延伸，并在收集器的宽度的一部分(从侧壁602至隔壁64和66)上延伸。
收集器6还包括第二下部横向竖直隔壁68，其在底部600与中间隔壁63之间延伸至收集器的长度的中部。该隔壁68连结隔壁65。
隔壁65、隔壁63和隔壁68与底部600和侧壁601形成附图标记为71的第一通道。该通道71使得入口连接器61与第一束5的管道50的第二组50b的第一端部51流体连通。
隔壁64、隔壁67和隔壁66以及隔壁63的一部分与底部600、上壁604和侧壁602在收集器6的后部限定第二通道72。该第二通道72使第一束5的管道50的第二组50b的第二端部52与第二束5'的管道50'的第二组50'b的第二端部52'连通。
隔壁63和隔壁64与上壁604和侧壁601限定第三通道73，所述第三通道73在收集器6的整个长度上延伸。该第三通道73使第二束5'的管道50'的第二组50'b的第一端部51'与同一束的管道50'的第一组50'a的第一端部51'连接。
隔壁64、隔壁66、隔壁67以及隔壁63的一部分与上壁604、底部600和侧壁602朝向收集器6的前方AV限定第四通道74。该第四通道74使第二(外部)束5'的管道50'的第一组50'a的第二端部52'与第一内部束5的管道50的第一组50a的第二端部52连通。
最终，隔壁63、隔壁66、隔壁65和隔壁68与底部600和侧壁601的前部限定第五通道75，其从收集器6的一端延伸至另一端，朝向前方宽度较大，朝向后方AR变窄。该第五通道75使第一内部束5的管道50的第一组50a的第一端部51与出口连接器62连通。
现在将联系图1说明气体的路径。
在图1中示出的示例性的实施方案中，绝热盘30安装在热交换装置4的内部，垂直于其轴线X1-X'1，从而隔绝第一束5的中央。
绝热盘30面对燃烧器3延伸。绝热盘30在其边缘包括径向导流环31，所述径向导流环31以气密的方式插入第一管道束5的间隙53之一以及第二束5'的间隙53'之一中，而在第二束5'的外部与壳体2之间留下空余环状空间28，迫使烟通过空间28。
该绝热盘30和导流件31从而能够将交换器1的壳体2分隔为燃烧室11和冷凝室12，热气传输或产生装置3位于燃烧室11中，冷凝室12在该绝热盘30与气体排放联接部25之间延伸；应理解，取决于工作状况，在燃烧室中也可以发生冷凝。
然而这种设置不是必须的。因此能在图9中看到示出的另一实施方案，其中，绝热盘30能够布置在后表面22附近，而后气体排放联接部25设置在壳体2的上壁27中。这种热交换器就仅包括一个室，起到燃烧室11的作用。
从燃烧器3逸出的热气径向从内部至外部首先穿过第一束5的管道50之间的间隙53(箭头i1)，随后穿过第二束5'的管道50'之间的间隙53'(箭头i2)。由于存在绝热盘30和导流件31，热气被引导至该路径。
高热气体的流动因此与管道的壁的相对延伸的表面接触，并且通过“舔过”表面(通过与表面接触)从而确保与在这些管道内部流通的待加热的流体的非常有效的热传递。随着热气朝向外部径向移动，其得到冷却，但仍然有助于与穿过的每个管道束热交换。
在热气在空间28中抵达壳体2的壁时，它们就被导向后方(箭头i3)，移动至冷凝室12，随后径向地(这一次从外向内)穿过第二束5'的管道50'之间的间隙53'(箭头i4)，再穿过第一束5的管道50之间的间隙53(箭头i5)，最后通过气体排放联接部25逸出(箭头i6)。
在图9中示出的变体形式实施方案中，热气仅在一个方向上逸出，即在壳体和气体排放联接部25的方向从内向外逸出。
现在将联系图2至图7说明待加热的流体(例如水)的流通。使用例如泵(未示出)的手段使水流通。
冷水进入入口连接器61，穿过第一通道71(箭头j1)，在第一交换器5的管道的第二组50b中流通，并在通道72中的另一端部处离开(箭头j2)。从此处，水再离开第二束5'的管道的第二组50'b(箭头j3)，并在第三通道73中在其第一端部51'处离开。因此通过与在间隙53、53'中流通的冷却的气体交错而预热水。
水再通过位于外部束5'的前方的第一组50'a的管道离开(箭头j4)，流动通过这些管道并在第四通道74中离开管道。此处，水重新进入内部束5的管道50的第一组50a(箭头j5)，随后离开管道在通道75的前部引入通道75的内部。水最终流向该通道的后部，流至出口连接器62(箭头j6)。
应理解，待加热的流体能够在入口连接器61与出口连接器62之间流通，穿过构成装置4的不同束的所有管道。
热气流通与待加热的流体的流通的流动相反，从而能够进行冷凝操作。
换句话说，第一(内部)束5的管道50的第二组50b以及第二(外部)束5'的管道50'的第二组50'b设置为面对冷凝室12，而第一束5的管道50的第一组50a以及第二束5'的管道50'的第二组50'a设置为面对燃烧室11。
因此，面对燃烧室11的外部束5'的管道组件在内部束5的所有管道之前接收到热传递流体。
容易理解，通过改变使用的隔壁的数量并且通过在收集器6的长度、高度和宽度的全部或部分上布置隔壁，能够生成不同的管道组，来使待加热的流体在管道束的内部沿着所需的路径移动，根据需要以热交换装置4获得的功率和效率来调整并改变该路径，而同时仍具有最小的压头损失并避免任何过热的危险。
应注意到，在存在燃烧室11和冷凝室12时，该绝热盘30能够设置为面对位于两个邻近的管道组之间的区域，或者相反，设置为面对给定的管道组，在该组的两个邻近管道之间，只要在该第二情况下，流体的流通在内部束的管道之前首先出现在外部束的管道中。
现在将联系图8说明本发明的第二个实施方案。
在该图中能够看到热交换装置4'，其与先前联系图2至图7说明的装置4相比的不同在于，其在每个束中包括三组管道，而非两组。
与先前说明的元件相同的元件带有相同的附图标记。对于第一内部束5，三组管道具有附图标记50a、50b和50c，而对于第二外部束5'，相应地为50'a、50'b和50'c。
在该图中，通过虚线仅示意性地示出了两个斜向隔壁69、69'，而收集器6中存在的其它隔壁出于简明起见没有示出。然而现在将说明在该收集器内部的待加热的流体的路径。
待加热的流体进入入口连接器61，在离开时分为两股液流(箭头k1和k6)，分别供给内部束5的管道50c的第三组的第一端部51以及第二外部束5'的管道50'c的第三组的第一端部51'。
通过箭头k1和k6体现的液流分别在管道的第三组50c的第二端部52以及管道的第三组50'c的第二端部52'处离开管道50，相互混合，分别斜向引向管道50'b的第二组的第一端部51'以及第二外部束5'的管道50'a的第一组(箭头k2和k7)，并且通过其第二端部52'离开。
离开管道的液流随后均进入内部束5的管道的第二组50b的第二端部52(箭头k3和k8)。液流在管道50的内部流通，并通过其第一端部51离开管道。
离开第一端部51的液流随后斜向引向第一束5的管道的第一组50a的第二端部52(箭头k4)。在管道50的内部流通之后，流体通过其第一端部51离开，随后被引向出口连接器62(箭头k5)。
根据图14中示出的变体形式实施方案，入口连接器61位于收集器和交换器的顶部并且朝向后方，而出口连接器62位于顶部并且朝向前方。在这种情况下，液流k1和k6源自收集器的顶部，而液流k5朝向顶部并朝向收集器的前方排出。
因此能够看出，在这种情况下，某些隔壁可以是斜向的，例如当意图将管道的给定组(例如管道的第一组)的第一端部连接至管道的第二或第三组的第二端部时。斜向隔壁69、69'因此既不平行于纵向轴线X1-X'1，也不与其垂直。斜向隔壁具有在收集器中显著地减小压头损失的优点。
此外，观察到其还能够将管道束之一的管道的组的第一端部连接至另一束的管道的组的第二端部。为实现这一点，需要使用倾斜(即不平行于底部600)隔壁。
还能够将管道的一组与管道的若干组连接。
正如对前一实施方案所描述的，热气与待加热的流体的流通逆流流通。换句话说，内部束5的管道50c的第三组以及内部束5'的50'c(见图8)面对冷凝室12布置，而管道50b、50'b的第二组以及管道50a、50'a的第一组面对燃烧室11布置。
因此，面对燃烧室11的外部束5'的所有管道(组50'a、组50'b)在内部束5的所有管道(组50b、组50a)之前接收到热传递流体。
现在将联系图15解释通道的设置对于热传递流体在装置4、4'中在燃烧室11中的流通的技术效果。
热传递流体在温度T1下进入外部束5'，在高于T1的温度T2下离开外部束5'，在T2下进入内部束5而在高于T2的温度T3下离开内部束5。同时，在Tg1下离开燃烧器3的热气冷却至低于Tg1的温度Tg2，而后在穿过两个束5、5'的管道的间隙后冷却至低于Tg2的Tg3。
因此举例而言，为从等于30℃的温度T1的水产生大约50℃的T3的水，温度T2将大约为35℃。同时，通过燃烧器3产生的热气将从大约1000℃的温度Tg1变为大约130℃的温度Tg2，再变为大约35℃的温度Tg3。得益于本发明的特征，观察到穿过不同管道束的热气的净冷却。冷水首先进入外部管道束5'，与现有技术的装置的情况相比，温度Tg3显著地降低。
相似地，举例而言，为从80℃的温度T1的水产生等于95℃的T3的水，温度T2将大致接近为84℃。在这种情况下，温度Tg1、Tg2和Tg3将分别大约为1000℃、180℃和85℃。因此，这种装置能够产生95℃的水，而在热交换装置4的任何区域中水都不会沸腾。
现在将参考图9说明本发明的另一个实施方案。
该实施方案与先前说明的两个实施方案的不同在于热交换装置4"包括管道50"的第三束5"，其与另两个束同心，并布置在第二束5'的外部。第二束5'和第三束5"相互隔开间隔E1，其可以与第一束和第二束之间现有的间隔E相同或不同。管道50"之间的间隙被赋予附图标记53"。管道50"的端部在图9中不能看到。
在图16中示意性地示出了三个同心管道束的这一设置的技术效果。在温度Tg1下离开燃烧器3的热气冷却至低于Tg1的温度Tg2，而后冷却至低于Tg2的Tg3，最终在穿过三个束5、5'、5"的管道的间隙后冷却至低于Tg3的Tg4。
热传递流体首先仅在最外束5"的管道中流通。其在温度T1下进入其中，并在高于T1的温度T2下离开。随后其在温度T2下进入中间束5'，在高于T2的温度T3下离开中间束5'，并且最终在温度T3下进入内部束5并在高于T3的温度T4下离开内部束5。
因此举例而言，为从等于30℃的温度T1的进入的水产生大约50℃的T4的离开的水，注意到温度T2和T3将大约为34℃和38℃。同时，在Tg1(接近1000℃)下产生的热气冷却至温度Tg2(接近140℃)、Tg3(接近60℃)，最终冷却至Tg4(接近32℃)。依然，离开的气体处于低于露点的温度，因此其冷凝，这能够最大限度地回收热以加热热传递流体，并且交换器能够获得非常良好的热效率。
相似地，为从等于80℃的温度T1的水产生大约95℃的温度T4的水，注意到温度T2和T3将大约为81℃和88℃。在Tg1(1000℃)下产生的热气相应地变为温度Tg2(大约190℃)、Tg3(大约105℃)，最终变为Tg4(大约82℃)。
依然，不会观察到微沸腾，特别在内部管道束5内部。
最终，在图15和图16中，注意到限定不同通道的隔壁也可以是弯曲的，即具有弯曲形状的横截面(在垂直于X1-X'1的平面中获得)。
最终，图10和图11中示出的两个实施方案与图9的实施方案的不同在于管道束的长度并非都相同。因此，在图10的实施方案中，管道的第三束5"比另两个束5和5'短，因此有三个管道束面对燃烧室11，而仅有两个面对冷凝室12。
相反，在图11中示出的示例中，比另两个束5'和5"短的是第一束5。
很容易理解，通过改变束的数量(其必须至少为两个)并且通过使用不同或相同长度的束，能够考虑其它实施方案。
相似地，通过改变位于收集器6的内部的不同隔壁的形状、长度、高度、宽度、布置和倾斜，能够形成具有或多或少管道的管道组，以在入口连接器与出口连接器之间产生不同的路径，由此获得具有不同的功率、长度或直径紧密度、效率或压头损失(压力损失)的热交换装置。
通常，在希望提高交换器1的功率时，可以任选增加每个束的管道的数量、管道的横截面的尺寸、束的直径和/或束的数量。
为了提高效率(即产生的能量相对于供应的能量之间的比率)，对于给定的功率，可以在上述的参数上操作并且/或者增加冷凝部分中的管道的数量。
此外，相对于在螺旋管中流通，单体-收集器6能够减小压头损失，这是因为其能够使热传递流体在同一组的所有管道中平行地流通。其还能够在束之间引导并分享热传递流体，来减小压头损失并避免过热。

Claims (11)

1.一种热交换器(1)，包括：
-气密的壳体(2)，其限定燃烧室(11)并且具有气体排放联接部(25)，
-热交换装置(4、4'、4")，待加热的热传递流体设计为在其中流通，该装置(4、4'、4")固定地安装在所述壳体(2)的燃烧室的内部，
-传输热气的装置或产生热气的装置(3)，其在所述壳体(2)的燃烧室(11)中，
所述热交换装置(4、4'、4")包括：
-第一管道束(5)以及围绕该第一管道束同心布置的至少一个其它管道束(5'、5")，不同的管道由热传导性良好的材料制成，并且所述热传递流体设计为在其中流通，每个管道束(5、5'、5")包括一系列管道(50、50'、50")，每个管道为圆弧形状并具有第一端部(51、51')和第二端部(52、52')，每个束(5、5'、5")的管道(50、50'、50")在平行平面中布置并在两个邻近管道(50、50'、50")之间带有间隙(53、53'、53")，
-单一收集器(6)，其由热传导性良好的材料制成并且由壁限定，不同束(5、5'、5")的每个管道(50、50'、50")的第一端部(51、51')和第二端部(52、52')连接至该收集器，从而引入所述收集器的内部，
-该收集器(6)设置有入口连接器(61)和出口连接器(62)，所述入口连接器(61)能够向该收集器供给待加热的热传递流体，一旦该流体加热后，所述出口连接器(62)能够排出所述流体，
-所述传输热气的装置或产生热气的装置(3)布置在所述热交换装置(4、4'、4")附近，从而使得热气通过穿过设置在所述管道(50、50'、50")之间的间隙(53、53'、53")而从内至外径向地穿过不同的同心的管道(50、50'、50")的束(5、5'、5")，随后通过所述排放联接部(25)而排放至交换器(1)的外部，
-其特征在于，所述热交换器(1)为冷凝热交换器，
-所述壳体(2)进一步包括冷凝室(12)，第一管道束(5)的至少一些管道和至少一个其它管道束(5'、5")的一些管道设置在所述冷凝室(12)中，其他管道设置在燃烧室(11)中，
-所述收集器(6)包括数个内部隔壁(63、64、65、66、67、68、69、69')，其焊接在一起并且/或者焊接至收集器的壁，这些隔壁(63、64、65、66、67、68、69、69')限定不同的通道，这些不同的通道设置为使得：待加热的流体从所述入口连接器(61)流通，通过所有管道，循环到出口连接器(62)，在该出口连接器(62)处，所述流体一旦被加热就排出，该循环通过每个相继束的至少两个管道的不同组而进行，
-通道还设置为使得：在传输热气的装置或产生热气的装置(3)之前的位于燃烧室(11)中的管道内，通过每个相继束的至少两个管道(50、50'、50")的不同组进行流体的循环，相继地、一束接一束地从最外的束(5"、5')流通到第一管道束(5)，
-通过所述收集器(6)的至少一个通道(71、72、73)并通过位于所述冷凝室(12)中的第一管道束(5)的管道和至少一个其它束(5'、5")的管道，所述入口连接器(61)能够与燃烧室(11)中的完全是最外的束(5'、5")的一部分的至少两个管道(50'、50")的至少一个组的第一端部(51')或第二端部(52')连通，以及
-所述收集器(6)包括至少一个通道(75)，其使得位于燃烧室(11)中的完全是第一管道束(5)的一部分的至少两个管道(50)的至少一个组的第一端部(51)或第二端部(52)能够与所述出口连接器(62)连通。
2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，所述收集器(6)包括底部(600)、外壁(603)、后壁(604)、前壁(605)和两个侧壁(601、602)；通过所述侧壁(601、602)，不同束(5、5'、5")的管道的第一端部和第二端部(51、51'、52、52')引入收集器(6)的内部，并且这些侧壁(601、602)在圆柱体的径向平面中延伸，所述圆柱体的纵向轴线(X1-X'1)穿过不同的圆弧状管道(50、50'、50")的圆心。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，所述束(5、5'、5")的管道(50、50'、50")具有扁平的椭圆直截面，从而使得其包括两个相互平行的侧向平坦表面(55、55'、56、56')，所述侧向平坦表面垂直于连接圆弧状管道(50、50'、50")的圆心的纵向轴线(X1-X'1)。
4.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，构成不同通道(71、72、73、74、75)的这些隔壁(63、64、65、66、67、68、69、69')在收集器(6)中纵向、横向和/或斜向延伸。
5.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，构成不同通道(71、72、73、74、75)的隔壁(63、64、65、66、67、68、69、69')在收集器(6)的高度、宽度和长度的一部分或全部上延伸。
6.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，构成不同通道(71、72、73、74、75)的这些隔壁(63、64、65、66、67、68、69、69')是弯曲的。
7.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，不同束(5、5'、5")的两个邻近管道(50、50'、50")之间的间隙(53、53'、53")宽度不变。
8.根据权利要求1、2或7所述的热交换器(1)，其特征在于，不同束(5、5'、5")的两个邻近管道(50、50'、50")之间的间隙(53、53'、53")通过间隔物标定。
9.根据权利要求8所述的热交换器(1)，其特征在于，所述间隔物为在管道(50、50'、50")的壁上形成的凸起物或褶皱，其面对同一束的邻近管道(50、50'、50")的壁。
10.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，其包括使所述热传递流体在管道中流通的装置。
11.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于，产生热气的装置为气体或燃油燃烧器。
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