CN110621952A - 用于热交换装置的板以及热交换装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于热交换装置的板(1、1A)，该热交换装置用于第一介质与第二介质之间的热交换。板具有与第一介质接触的第一热传递表面(A)和与第二介质接触的第二热传递表面(B)。板包括用于第一介质的入口孔(2)；用于第二介质的入口孔(4)，以及用于第一介质的出口孔(6、6’、6”)。第一热传递表面包括形成至少一个脊部的突出部，该至少一个脊部布置成将所述热传递表面分成至少第一区域和第二区域，该第一区域与用于第二介质的所述入口孔直接热接触，该第二区域不与用于第二介质的入口孔直接热接触。第二区域基本上包绕第一区域。用于第一介质的入口孔布置于所述第一区域中，而用于第一介质的出口孔布置于第二区域中。此外，所述至少一个脊部形成至少一个伸长的传递通道，该至少一个伸长的传递通道布置成将所述第一介质从第一区域传送到第二区域。

Description

用于热交换装置的板以及热交换装置
技术领域
本发明涉及用于热交换装置的板以及用于第一介质与第二介质之间热交换的热交换装置。
背景技术
上文提到类型的板和热交换装置用来例如在没有储箱的情况下通过燃料(典型为气体)的燃烧来“按需”加热自来水。水然后从约20℃加热到约60℃。气体同时由自来水冷却，即，自来水由气体加热。燃烧气体必须从约1500℃冷却到尽可能低的温度。由于潜在热量的释放，冷凝从燃料中提供额外的热能。来自燃烧气体的水蒸气在与热交换装置的低温金属表面接触时冷凝。金属表面的温度沿着热交换装置变化，且它由每个位置处的水和气体的温度和流动特性来确定。
热问题先前妨碍成本效益合算且紧凑的热交换装置(特别是燃气热水器和燃烧器)的使用。来自燃烧器的流入热交换装置中的气体如提到的那样超过1500℃，且温度上的变化极其快。这可导致热应力和泄漏。
高的金属温度导致高的水温，这继而导致沸腾的风险和因此关于热交换装置的机械损坏的风险。其它风险是结垢、积垢(附于金属表面的来自水的沉淀物)，导致降低水冷却能力以及因此随着时间过去存在朝较高金属温度的正反馈回路的危险。高的金属温度还导致金属中的高的热应力，这继而可导致形成裂缝和因此产品的故障(泄漏)。
用于热交换装置的现有技术的板以及热交换装置(诸如在例如US 2001/0006103A1、EP 1700079 B1和EP 2412950 A1中描述和示出的那些)不能以令人满意的方式解决上文提到的缺陷和问题。
另外的现有技术包括WO 2015/057115 A1、EP 2682703 A1和EP 1571407 A3。
此外，在本申请提交的时候还未公开的EP 15195092.0公开一种热交换板和一种热交换装置，其与本文中提出的那些类似，但其中第一热介质被引导横跨第一区域横跨每个热交换板从第一入口到第一出口，在这之后它经由未布置于板自身上的外部通道传送到第二区域中相同板上的第二入口，且最后通过第二出口离开。因此，在它从第一区域到第二区域的途中，第一热介质离开导热板。使用此类外部通道，该设计提供热交换器的端件的有利冷却，但在另一方面与本文中提出的解决方案相比不那么高效且较复杂。
发明内容
因此，本发明的目标是克服或改善现有技术的缺点和问题中的至少一个，或提供有用的备选方案。
上文目标可通过权利要求1的主题(即，借助于根据本发明的板)来实现。所讨论的板(该板是用于第一介质与第二介质之间热交换的用于热交换装置的板)具有第一热传递表面和第二热传递表面，该第一热传递表面布置成在使用中与第一介质接触，该第二热传递表面布置成在使用中与第二介质接触。板还包括用于第一介质的入口孔、用于第二介质的入口孔和用于第一介质的出口孔。第一热传递表面包括形成至少一个脊部的突出部，该至少一个脊部布置成将所述热传递表面分成至少第一区域和第二区域，该第一区域与用于第二介质的所述入口孔直接热接触，该第二区域不与用于第二介质的入口孔直接热接触。第二区域基本上包绕第一区域。用于第一介质的入口孔布置于所述第一区域中，而用于第一介质的出口孔布置于第二区域中。此外，所述至少一个脊部成至少一个伸长的传递通道，该至少一个伸长的传递通道布置成将所述第一介质从第一区域传送到第二区域。
上文目标也可通过权利要求16的主题(即，借助于根据本发明的热交换装置)来实现。该装置布置成用于第一介质与第二介质之间的热交换，且包括如上文限定的多个第一板和多个第二板。可能除了弯曲的侧边缘(其当板以交替方式一个堆叠在另一个之上时优选地沿相同方向弯曲)之外，所述第二板为所述第一板的镜像复制，使得此类交替堆叠的板可完全堆叠，且使得相邻镜像板的对应凹坑邻接。第一板和第二板交替地堆叠，以形成用于第一介质的第一流动通道和用于第二介质的第二流动通道的重复序列。每个第一流动通道由第一板的第一热传递表面和第二板的第一热传递表面限定，且每个第二流动通道由第一板的第二热传递表面和第二板的第二热传递表面限定。第一板和第二板上用于第一介质的入口孔在它们之间限定用于第一介质的入口。第一板和第二板上用于第一介质的出口孔在它们之间限定用于第一介质的出口。第一板和第二板上用于第二介质的入口孔在它们之间限定用于第二介质的入口。第一板和第二板的第一热传递表面上的突出部连接到彼此，以将每个第一流动通道分开成至少第一区域和第二区域以及用于第一介质的所述至少一个传递通道。此外，每个第一流动通道构造成在使用中将第一介质流从用于第一介质的入口经由第一区域、传递通道和第二区域引导到用于第一介质的出口。
因此，由于如上文限定的板和如上文限定的包括多个此类板的热交换装置，使得第一介质流可通过第一流动通道供给，因此首先通过第一区域且随后通过基本上包绕第一区域的第二区域，第二介质的以及因此热交换装置的板的金属表面的最佳冷却在实现供使用的第一介质的最佳加热的同时实现。
由于如上文限定的板和如上文限定的热交换装置，从整个热交换装置的产品可靠性的观点来看，还可能将金属表面的温度保持在可接受的水平处，且从而消除关于热疲劳和泄漏的特定风险。由于燃烧气体非常高的温度，燃烧气体入口区域是特别危险(critical)的区域。
此外，由于本发明，提供一种独特的板以及因此一种包括此类独特板的独特、成本效益合算且紧凑的热交换装置，尤其是用于燃气热水器和燃烧器中。使燃烧器位于包括根据本发明的热交换装置的加热装置的燃烧室中提供用于紧凑的设计和更高的能量效率，且大范围的(extensive)冷凝通过燃烧室和其中用于加热其它介质(水)的介质(气体)的集成冷却来实现。
用于第一介质的入口孔、第一区域、传递通道、第二区域和用于第一介质的出口孔可布置成将第一介质从用于第一介质的入口孔传送到第一区域中，进一步经由传递通道到第二区域且通过用于第一介质的出口孔离开。由此，高效的热交换作用可在板自身内实现，而不需要外部传递通道装置。
附图说明
本发明的上文提到的和额外的特征以及与此的优点将参照附图借助于非限制性示例在下文进一步描述。图中，
图1是用于热交换装置的根据本发明的板的第一大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图2是用于热交换装置的根据本发明的板的第二大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图3是用于热交换装置的根据本发明的板的第三大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图4是用于热交换装置的根据本发明的板的第四大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图5是用于热交换装置的根据本发明的板的第五大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图6是用于热交换装置的根据本发明的板的有利的第六实施例的第一热传递表面的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触；
图7是根据图6的板的第一热传递表面的透视图；
图8是图6的板的第二热传递表面的平面图，所述第二热传递表面布置成在使用中用于与第二介质接触；
图9是根据图8的板的第二热传递表面的透视图；
图10是根据图8和图9的板的所述第一热传递表面的一部分的透视截面图；
图11是根据图8和图9的板的所述第一热传递表面的另一个部分的透视截面图；
图12是根据图11的板部分的侧截面图；
图13是成交替堆叠布置的所述第六类型的四个板的组件的透视图；
图14是根据图13的板的一部分的透视截面图；
图15是根据图14的板部分的侧视图；以及
图16是用于热交换装置的根据本发明的板的第八大体实施例的第一热传递表面的非常示意性的平面图，所述第一热传递表面布置成在使用中用于与第一介质接触。
贯穿所有图，相同的参考标号表示相同或对应的部分和特征。
应注意的是，附图不一定按比例绘制，且为了清楚起见，可放大了本发明的一些特征的尺寸。
具体实施方式
本发明在下文中将通过其实施例来举例说明。然而应认识到的是，实施例被包括以解释本发明的原理，且不是限制如由所附权利要求书限定的本发明的范围。
如已经提到的，本发明涉及一种用于热交换装置的板以及一种包括多个所述板的热交换装置。
用于热交换装置的板构造成用于第一介质与第二介质之间的热交换。特别地，根据本发明的板的大体构思可从图1-5中读出。
相应地，图1的板1如示出的那样构造有用于第一介质的第一热传递表面A和用于第二介质的第二热传递表面，第一介质在这里是待加热的介质(例如，水)，且在图1中未示出的板的相反侧上，第二介质例如为用于加热第一介质的气体，诸如来自氧化反应的热燃烧气体，或空气。板1设有用于第一介质的入口孔2和用于第二介质的入口孔4，入口孔2允许所述第一介质流入到板的第一侧A，入口孔4允许所述第二介质流入到板的第二侧。板1还设有用于第一介质的至少一个出口孔6，该至少一个出口孔6允许所述第一介质从板的所述第一侧A流出。最后，板1的第一热传递表面A构造有突出部7，该突出部7形成脊部，优选为连续脊部，该脊部布置成将所述热传递表面分成第一区域A1和第二区域A2。第一区域A1与用于第二介质的所述入口孔4直接热接触，而第二区域A2不与用于第二介质的入口孔4直接热接触。
本文中，区域与孔“直接热接触”意味着所讨论的孔布置成通过所讨论的板，所讨论的区域布置于该板上，且意味着布置于该区域中的热介质与布置于该孔中的热介质仅通过板材(优选地通过一单个板厚的此类板材或通过本文中描述和举例说明的类型的单个脊部)分开。此类分开的板材可优选地呈渐渐引导到所讨论的孔的板的弯曲边缘的形式。因此，此类区域与所讨论的孔直接热接触，在该意义上：热能可直接经由分开两个所得体积的板材在布置于所讨论的区域中的某一第一介质与布置于所讨论的孔中的某一第二介质之间传递。“直接热接触”的备选或额外的定义是，布置于区域中的第一介质可与布置于孔中的第二介质热交换，而不必与布置于额外区域中的第一介质热交换，额外区域布置于该区域与孔之间。相反，当特定区域不与特定的孔直接热接触时，这可优选地意味着，布置于此类区域中的第一介质与布置于此类孔中的第二介质之间的热传递必须经由至少一个中间介质(保持区域体积，诸如保持额外量的所讨论的第一介质)来进行。
根据本发明，用于第一介质的入口孔2布置于第一区域A1中。优选地，第一区域A1完全包围用于第一介质的入口孔2。此外，第二区域A2基本上包绕第一区域A1，在该意义上：如在所讨论的板的主平面中观察到的，位于第二区域A2中的所有或至少基本上所有的点在所讨论的第二区域A2点与用于第一介质的入口孔2之间布置有位于第一区域A1中的相应某一点。在其中用于第二介质的入口孔4由第一区域A1完全包围的优选情况下，对于第一区域A1的每个点(特别地相对于用于第二介质的入口孔4，该入口孔4优选地由第一区域A1完全包围)，对应保持。
优选地，为了在相同平面中从第一区域A1中的每个点行进到板1的边界，有必要越过第二区域A2中的至少一个点。因此，在该意义上，第一区域A1是相对于第二区域A2的“内部区域”，第二区域A2则是“外部区域”。
此外，用于第一介质的出口孔6布置于第二区域A2中，且由所述突出部7形成的所述至少一个连续脊部优选地形成伸长的传递通道7a，该传递通道7a布置成将第一介质从第一区域A1传送到第二区域A2。
突出部7构造成提供用于第一介质与第二介质之间尽可能好的优选最佳的热交换。然而如下文将举例说明的那样，可能以除了图1中示出的之外的其它方式构造突出部7，从而使板1的第一热传递表面A分成以其它方式构造的第一区域A1和第二区域A2。
如图1中示出的，突出部7可呈一单个连接的突出部的形式，形成一单个连接脊部，继而限定所述传递通道7a。优选地，脊部还限定第一区域A1与第二区域A2之间的分界线。可存在多于一个脊部，这些脊部然后一起形成脊部集合。在该情况下，所述脊部集合的脊部可各自像这样连续，但所有此类脊部可不连接到彼此。重要的是，所述脊部中的一个或若干一起限定第一区域A1与第二区域A2之间延伸的传递通道7a。
像这样，传递通道7a包括：传递通道入口5，该传递通道入口5位于第一区域A1处，使得第一介质可从第一区域A1自由流动且流入传递通道7a中；以及传递通道出口3，该传递通道出口3位于第二区域A2处，使得第一介质可从传递通道7a自由流动且流出到第二区域A2中。优选地，传递通道7a不包括额外的开口，使得从第一区域A1通过到第二区域A2的第一介质仅可经由传递通道7a通过，且使得通过传递通道7a的介质仅可在所述区域A1、A2之间移动。理解的是，对应的涉及如图4中举例说明的当存在若干传递通道7a、7b时的情况。在该情况下，除了开口5a、5b、3a、3b之外，优选地不存在额外开口，使得第一介质仅可经由所述传递通道7a、7b中的任一个在区域A1、A2之间通过。
特别地，用于第一介质的入口孔2、第一区域A1、传递通道7a、第二区域A2和用于第一介质的出口孔6布置成将第一介质从用于第一介质的入口孔2传送到第一区域A1中，进一步经由传递通道7a、7b到第二区域A2且通过用于第一介质的出口孔6离开。优选地，这是可用于横跨所述第一表面的第一介质的唯一流径。
如图1中和其它图中明显示出的，传递通道7a沿着导热板1布置，且因此不是相对于导热板1的外部传递通道。特别地，所述流径在其整体上是由板1中所述一个或若干脊部7限定的沿着所述第一热传递表面A的流径。
优选地，第一区域A1和第二区域A2至少沿着所述脊部7的部分，由所述连续脊部7的同一个部分分开且共用该部分。然后，在所讨论的脊部7的所述部分的任一侧上第一介质分别通过第一区域A1和第二区域A2的大体流动方向F1、F2基本上彼此平行。例如，在每个区域A1、A2中的大体流动方向F1、F2可粗略地限定为在使用期间流过所讨论的区域A1的第一介质是否从板1的一侧或边缘流到相反侧或边缘。在该情况下，“基本上平行”意味着第一介质相对于所述的板1侧或边缘沿对应的粗略方向F1、F2流过第一区域A1和第二区域A2两者。
如图1中示出的，这优选地通过使传递通道7a布置成在第一区域A1与第二区域A2之间沿方向F3传送第一介质来实现，方向F3在对应的粗略意义上与所述平行的大体流动方向F1、F2大体相反。换句话说，第一介质沿特定的大体方向F1流过第一区域A1，在第一区域A1之后，传递通道7a使第一介质沿相反的大体方向F3返回(诸如相对于第一区域A1的大体流动方向F1的上游)到第二区域A2中的位置，从该位置，第一介质再次沿所述特定的大体方向F2流动。这使用图1-5中的流动方向箭头来示出。
特别地，如上文提到的，优选的是，传递通道7a是伸长的，优选地在该意义上：传递通道7a是其宽度的至少10倍长。在例如图1中明显是这种情况。
如图1中还示出的，第一区域A1处传递通道7a的所述入口点5优选地布置成比第二区域A2处传递通道7a的出口点3更接近于用于第二介质的入口孔4。优选地，所述平行的大体流动方向F1、F2大体从用于第一介质的入口孔2朝用于第二介质的入口孔4引导。进一步优选地，用于第二介质的入口孔4位于用于第一介质的入口孔2与传递通道7a入口5之间，比用于第一介质的入口孔2更接近于传递通道7a入口5，使得第一介质在正要进入传递通道7a之前流经用于第二介质的入口孔4。
图1中，脊部7仅形成一个传递通道7a，且还在第一区域A1与第二区域A2之间形成屏障。这样，一单个脊部7是足够的。如可从图1看到的，传递通道7a通过，使得用于第一介质的仅一个出口孔5是足够的。特别地，图1中，传递通道7a遵循第一区域A1的外部轮廓，使得基本上所有第一介质在从传递通道7a出口3到用于第一介质的出口6的途中沿着传递通道7a背离第一区域A1的侧部通过。
图2示出备选的构造，该构造与图1中示出的那一个类似，但其中传递通道7a改为沿着(接近于)板1的侧边缘延伸。在该情况下，优选地存在用于第一介质的两个出口孔6’、6”。此外，第一介质在从传递通道7a出口3到用于第一介质的相应出口孔6’、6”的途中，部分在传递通道7a与第一区域A1之间且部分在第一区域A1相对于传递通道7a的另一侧上通过。在图1和图2两者的构造中，第一介质因此在离开传递通道7a出口3之后在第一区域A1的任一侧上通过。图1中，用于第一介质的出口孔6可从第一区域A1的任一侧到达，这是用于第一介质的仅一个出口孔6为足够的原因。相反，在图2的构造中，存在用于第一介质的两个不同的出口孔6’和6”。
在图4中示出的构造中，存在两个传递通道7a、7b，一个在第一区域A1的任一侧上传送第一介质。认识到的是，可存在多于两个此类传递通道7a、7b。本文中关于传递通道7a所述的一切同样可适用于传递通道7b。
图3示出其中传递通道7a延伸使得它覆盖第二区域A2的构造。因此，当第一介质越过第二区域A2时，它在传递通道7a中也如此。图3中，传递通道7a实际上连接到用于第一介质的出口孔6，使得第一介质在通过第二区域A2的途中从不离开传递通道7a。这样，第二区域A2形成为伸长的传递通道7a的下游部分。然而，认识到的是，图1和图3代表两个相反的极端，且中间解决方案也是可行的，在中间解决方案中，传递通道7a沿着第二区域A2的延伸部以某一方式延伸，但其中它包括传递通道7a出口3，通过该出口3，第一介质在通过用于第一介质的出口孔6之前离开传递通道7a。
在图4中示出的示例中，示出与图1中示出的构造类似的构造，但其中脊部7形成两个通道7a、7b，通道7a、7b各自在第一区域A1的任一侧上从出口孔6附近的相应通道入口5a、5b延伸到入口孔2附近的相应通道出口3a、3b。认识到的是，每个子通道7a、7b可如图1或图2中示出的那样延伸，与其它子通道如何延伸无关。因此，不对称的构造以及对称的构造是可预见的。而且，取决于详细的需求，可存在多于两个通道。
图5示出不同的构造，其中传递通道7a和第一区域A1的组合包绕第二区域A2。
在图2-4中且还在图5中示出的根据本发明的板的实施例中，且此外如图1中的情况那样，板1如上文限定的那样构造，且相应地设有用于第一介质的相应入口孔2，设有用于第二介质的相应入口孔4，设有用于第一介质的相应出口孔6，且设有形成连续脊部的相应突出部7，该连续脊部布置成将相应的第一热传递表面A分成相应的第一区域A1和相应的第二区域A2。
在根据图1-4且还在图5中的示出的实施例中，用于第二介质的相应入口孔4位于第一入口孔2与传递通道7a入口5之间，以用于第二介质的最佳冷却。
虽然突出部7如提到的那样可以以任何方式构造成将第一区域A1和第二区域A2彼此分开，突出部7如图1-4中示出的那样有利地构造成限定用于第一介质的所述入口孔2与用于第二介质的所述入口孔4之间的限制部(restriction)8，以便能够以最佳方式将第一介质流朝用于第二介质的入口孔4且在用于第二介质的入口孔4周围引导。
理解的是，限制部8是优选但可选的。脊部7和第一区域A1因此也可设计成不带有限制部8。
图6-15更详细地示出根据本发明的板。图6-12中示出的板对应于图1中示出的板。图13-15中示出的板堆叠组件由板制成，这些板还对应于图1中示出的那一个，但板堆叠中每隔一个板是镜像的，而板的弯曲边缘全部沿相同方向转向。
因此，(特别是图6-12的)板1和(特别是图13-15的)板1A各自如上文限定的那样构造，且相应地设有用于第一介质的入口孔2，设有用于第一介质的出口孔6，设有用于第二介质的入口孔4，设有用于第一介质的传递通道7a入口5(由此用于第二介质的入口孔4位于入口孔2与传递通道7a出口5之间)，且设有突出部7，该突出部7在所讨论的板的用于第一介质的第一热传递表面A上形成连续脊部。如图6-15中示出的，突出部7在板的相反侧上用于第二介质的第二热传递表面B上形成对应的连续凹陷。突出部7如图1-5的实施例中那样布置成将第一热传递表面A分成第一区域A1和第二区域A2，且与图1-5的实施例类似在用于第一介质的所述入口孔2与用于第二介质的所述入口孔4之间形成限制部8，以便能够以最佳方式将第一介质流朝用于第二介质的入口孔4且在用于第二介质的入口孔4周围引导。
如图6-15中还示出的，板1、1A还构造有多个凹坑9，凹坑9在第一热传递表面A和第二热传递表面B上形成隆起(elevation)和对应的凹陷。凹坑9的数量、大小和布置可变化。
板可为如图1-5中示出的矩形，方形，定形为菱形或为偏菱形，其具有四个侧边或边缘1a、1b、1c和1d(即，两个相反的平行较短侧边或边缘1a和1b以及两个相反的平行较长侧边或边缘1c和1d)且具有直角或非直角。用于第二介质的入口孔4、用于第一介质的传递通道7a入口5和出口孔6紧密地接近于板1的一个边缘1a和用于第一介质的入口孔2，以及传递通道7a出口3紧密地接近于板的相反边缘1b定位，即，在示出的实施例中接近于板的相反较短侧边或边缘，或换句话说，分别在所述出口与入口孔之间的距离，以及分别在所述一侧与所述相反侧之间的距离，相对于所述出口与入口孔之间的距离是可忽略的。在本发明的范围内可能给板1任何其它的四边形构造。
如图6-15中示出的，用于第一介质的传递通道7a入口5和入口孔2分别紧密地接近于板1、1A的从所述一个边缘1a的中心部分延伸到所述相反边缘1b的中心部分的中心线定位。而且，用于第一介质的出口孔6和传递通道7a入口3分别紧密地接近于板1、1A的所述一个边缘1a和所述相反边缘1b基本上对角地彼此相反定位。如图中示出的，在有利的实施例中，出口孔6紧密地接近于限定在板1、1A的边缘1a与1c之间的转角定位，且第二入口孔3紧密地接近于限定在板的边缘1b与1d之间的转角定位。
即使这未在图中示出，在板1、1A的第一热传递表面A上的内部区域A1和外部区域A2可构造有断开的纵向突出部，该纵向突出部在所讨论的位置处垂直于大体流体流延伸，同时由于所述纵向突出部中的中断，使流体通过。这样，通过所述区域的第一介质流被控制，且在使用中，第一介质流在所述第一区域A1和第二区域A2中从相应入口引导到相应出口，使得实现第二介质的最佳冷却，且从而实现所述第一介质的最佳加热。然后在板1、1A的第二热传递表面B上发现对应于所述断开的纵向突出部的凹陷。此类断开的纵向突出部可以以任何其它合适的方式构造，以便提供用于第一介质流可能最好的控制和引导。
用于第一介质的入口孔2和出口孔6中的每个的周边成角度α1折叠(见图10)。该角度α1可相对于板1、1A的第二热传递表面B大于例如75度。然而，如果需要，角度α1可备选地小于75度，且折叠部12a也可以以其它方式构造。此外，在本发明的范围内，板1、1A中的孔2、6的构造以及角度可变化。然而，为了最大限度地减小热应力，(特别是用于第二介质的入口孔4的)周边有利地相对于板1、1A的第一热传递表面A成例如大于75度的角度α2(见图10)折叠，即使角度α2也可小于75度且如果需要，折叠部12b也可以以其它方式构造。在任何情况下重要的是注意在使用中，获得朝所讨论的热传递表面A或B的牢固密封，使得防止第一介质和第二介质渗透到预期用于其它介质的热传递表面A或B中。用于第二介质的入口孔4的折叠部12b的长度L比由凹坑9形成的隆起的高度的两倍小。用于第一介质的入口孔2和出口孔6的折叠部12a可具有相同的长度。
根据本发明的板1、1A构造成允许与用于热交换装置的额外板组装，使得板的第一热传递侧A与相邻板的第一热传递侧A一起限定用于第一介质的第一流动通道或通流管道，且使得板的第二热传递侧B与另一个相邻板的第二热传递侧B一起限定用于第二介质的第二流动通道或通流管道。
由于上文描述和图6-15中示出的板1、1A的实施例不对称(这也适用于图1-5的板1)，热交换装置可如示出的那样包括根据图6-12的多个第一板1和多个第二板1A。第二板1A是第一板1的镜像复制，且所述第一板和所述第二板交替地堆叠以形成用于第一介质的第一流动通道C和用于第二介质的第二流动通道D的重复序列。每个第一流动通道C由第一板1的第一热传递表面A和第二板1A的第一热传递表面A限定，且每个第二流动通道D由第一板1的第二热传递表面B和第二板1A的第二热传递表面B限定。图13-15中示出堆叠在彼此之上的四个板。优选数量的板1、1A用于预期目的，例如20个，但板的数量可小于或大于20。
然而应注意的是，在本发明的范围内，板1备选地可构造成对称的。由此，板1和板1A将是相同的。
在组装之后，热交换装置可与加热装置中的至少一个燃烧器连同燃烧室连接定位。
在板堆叠中第一板1和第二板1A上用于第一介质的入口孔2在它们之间限定用于第一介质的入口2a。在板堆叠中第一板1和第二板1A上用于第一介质的出口孔6在它们之间限定用于第一介质的出口6a。在板堆叠中第一板1和第二板1A上用于第二介质的入口孔4在它们之间限定用于第二介质的入口4a。
为了第一介质的最佳加热以及还有第二介质的最佳冷却，使得板1、1A不经受过量的热应力(过量的热应力可负面地影响板且在用于热交换装置中时推动泄漏的起因)，本发明的热交换装置的特别重要的特征是，第一板1和第二板1A的第一热传递表面A上的突出部7连接到彼此，以将每个第一流动通道C分开成用于第一介质的第一流径C1和第二流径C2，使得每个第一流径C1构造成在使用中将第一介质流从用于第一介质的入口2a引导到第一区域A1内部的由相同的热传递表面A限定的传递通道7a入口5，且每个第二流径C2构造成在使用中将第一介质流从也由相同的热传递表面A限定的传递通道7a出口3引导到第二区域A2中的出口6。由于突出部7的限制部8，通过流径C1的第一介质流因此更直接地朝用于第二介质的入口4a且在用于第二介质的入口4a周围引导，以用于更有效地冷却所述第二介质。
由于第一介质流首先通过第一流径C1且然后通过每个第一流动通道C的第二流径C2，现在可能使第二介质经受反复的冷却，即，按两个步骤冷却：首先在第二介质具有约1500℃的其最高温度处(即，在用于所述第二介质的入口4a处)，以用于在还包绕所述入口的第一区域A1中冷却到约900℃，且然后其次在第二区域A2中，其中第二介质从约900℃冷却到约150℃。同时，第一介质在所述第一介质流过第一流径C1期间由第二介质从约20℃加热到约40℃，且然后在所述第一介质流过第二流径C2期间从约40℃加热到约60℃。
通过由所述突出部7限定的限制部8，第一区域A1内部的第一介质流朝用于第二介质的入口4a引导，以用于最有效地冷却所述第二介质(在该处其温度在它的最高处)。
为了使第一介质能够反馈以用于第二介质的第二冷却步骤，传递通道7a入口5借助于传递通道7a与传递通道7a出口3保持流动连通。传递通道7a可设有任何合适类型或形状的凹坑19，以在传递通道7a中产生湍流。
因此，如果热交换装置包括例如20个板1、1A的堆叠，当热交换装置在使用中时，第一介质(该第一介质从入口2a因此通过由板堆叠中相应的两个板1和1A的第一热交换表面A的第一区域A1限定的例如10个不同的第一流径C1流到传递通道7a入口5)将在相应入口5处聚集到相应的传递通道7a且通过传递通道7a流到相应的传递通道7a出口3，且从那里继续通过由板堆叠中相应的两个板1和1A的第一热交换表面A的外部区域A2限定的所述相应的第二流径C2，且通过所述第二流径C2流到出口6，且最后从那里离开热交换装置。
第一板1和第二板1A的边缘1a-1d沿相同方向成大于75度的角度β远离相应表面折叠(见图10)。相应地，在示出的实施例中，第一板1的折叠部13构造成包绕其第一热传递表面A，且第二板1A的折叠部13构造成包绕其第二热传递表面B。当板1、1A堆叠在彼此之上时，折叠部13彼此重叠。因此，折叠部13构造成使得第一流动通道C在所有边缘处完全密封且使得第二流动通道D在除了一个边缘之外的所有边缘处完全密封，所述一个边缘仅部分地折叠以用于限定用于第二介质离开热交换装置的出口14a。在示出的实施例中，且特别是在图13-15中，用于第二介质的出口14a限定在与边缘1a相反的边缘1b处，边缘1a紧密地接近于用于第一介质的传递通道7a入口5和出口6a以及用于第二介质的入口4a所限定处，即，在用于第一介质的入口2和传递通道7a出口3限定成接近于的边缘处。出口14a限定在由部分折叠的边缘1b形成的凹部14之间，即，在其第二热传递表面B面向彼此的两个堆叠的板1、1A的折叠部13中。
在使用中，热交换装置有利地布置成使得形成热交换装置且在它们之间限定用于第二介质的每个出口14a的板1、1A的边缘1b面向下。此时第二介质的冷凝主要发生在这些出口14a正上游的板的区域中，且如果它们面向下，冷凝物将更加容易通过出口14a流出。
如在图16的备选实施例中示意性示出的，板1还可构造有用于第二介质的出口孔22。如用于第二介质的入口孔4，该出口孔22的周边可选地可相对于板1的第一热传递表面A成大于75度的角度折叠，但也可以以其它方式构造。使用此类出口孔22，而不是上文描述的出口14a。
在组装到热交换装置之后，用于第二介质的出口孔22在它们之间限定用于第二介质的出口。在该备选实施例处，限定在如上文限定的第一板与第二板的第二热传递表面之间的每个第二流动通道与第一流动通道类似，在所有边缘处完全密封。
对技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的构想和目标的情况下，用于热交换装置的根据本发明的板可在涉及热交换板的随后权利要求书的范围内修改和变更。因此，可能例如给将每个板的第一热传递表面分成第一区域以及第二区域的突出部或将每个板的第一热传递表面分成第一区域、第二区域以及一个或多个额外区域的突出部任何合适的形状，以便提供用于通过所述区域的第一介质的最佳流动。还可能构造一个或多个突出部且定位用于第一介质和第二介质的入口孔和出口孔，使得板是对称的且将仅需要一种类型的板。孔的大小和形状可变化。板的大小和形状可变化。板可不定形为平行四边形(例如方形、矩形、偏菱形、菱形)，例如为梯形，带有两个相反的平行侧边或边缘以及两个相反的不平行侧边或边缘。
对于技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的构想和目标的情况下，根据本发明的热交换装置也可在涉及热交换装置的随后权利要求书的范围内修改和变更。相应地，热交换装置中板的数量可例如变化。即使板的优选数量可为例如20，当然还可能在根据本发明的热交换装置中堆叠大于20个和小于20个板。而且，板以及其各种部分和部件可如提到的那样在大小上变化，使得例如分别用于第一介质和第二介质的第一流动通道和第二流动通道的高度可变化且相应地，由凹坑形成的隆起的高度也可变化。
此外，在本文中示出的实施例中，典型地存在一个第一或内部区域以及一个第二或外部区域。在落入本发明的范围内的额外实施例中，可能具有多于两个此类区域，诸如，例如至少三个此类区域。在该情况下，相应的脊部通道像上文结合图描述的那一个布置成将第一介质从第一区域传送到第二区域，然后相同类型的额外脊部通道布置成将第一介质从第二区域传送到第三区域，等等。此外在该情况下，上文描述的每个第一流动通道C然后构造成在使用中将第一介质流从用于第一介质的入口2a)经由第一区域A1、传递通道7a、7b和第二区域A2且另外经由第三区域和随后可能的区域、可能经由相应的额外传递通道引导到用于第一介质的出口6、6’、6”。
优选地，区域然后为同心的，在该意义上：第三区域布置成包绕第二区域，该第二区域布置成包绕第一区域，等等。

Claims (20)

1.一种用于热交换装置的板(1、1A)，所述热交换装置用于第一介质与第二介质之间的热交换，
其中所述板(1、1A)具有第一热传递表面(A)和第二热传递表面(B)，所述第一热传递表面(A)布置成在使用中与所述第一介质接触，所述第二热传递表面(B)布置成在使用中与所述第二介质接触；
其中所述板(1、1A)包括
用于所述第一介质的入口孔(2)；
用于所述第二介质的入口孔(4)，以及
用于所述第一介质的出口孔(6、6’、6”)；
其中所述第一热传递表面(A)包括形成至少一个脊部的突出部(7)，所述至少一个脊部布置成将所述热传递表面分成至少第一区域(A1)和第二区域(A2)，所述第一区域(A1)与用于所述第二介质的所述入口孔(4)直接热接触，所述第二区域(A2)不与用于所述第二介质的所述入口孔(4)直接热接触，
其特征在于，所述第二区域基本上包绕所述第一区域，其中用于所述第一介质的所述入口孔(2)布置于所述第一区域(A1)中，其中用于所述第一介质的所述出口孔(6、6’、6”)布置于所述第二区域(A2)中，且其中所述至少一个脊部形成至少一个伸长的传递通道(7a、7b)，所述至少一个伸长的传递通道(7a、7b)布置成将所述第一介质从所述第一区域(A1)传送到所述第二区域(A2)。
2.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔(4)由所述第一区域(A1)完全包绕。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第一介质的所述入口孔(2)、所述第一区域(A1)、所述传递通道(7a、7b)、所述第二区域(A2)和用于所述第一介质的所述出口孔(6、6’、6”)布置成将所述第一介质从用于所述第一介质的所述入口孔(2)传送到所述第一区域(A1)中，进一步经由所述传递通道(7a、7b)到所述第二区域(A2)且通过用于所述第一介质的所述出口孔(6、6’、6”)离开。
4.根据权利要求3所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述第一区域(A1)和所述第二区域(A2)由所述脊部的同一个部分分开且共用所述部分，且其中分别通过所述脊部的所述部分的任一侧上的所述第一区域(A1)和所述第二区域(A2)的所述第一介质的大体流动方向(F1、F2)基本上平行。
5.根据权利要求4所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述传递通道(7a、7b)布置成使所述第一介质在所述第一区域(A1)与所述第二区域(A2)之间沿与所述平行的大体流动方向(F1、F2)大体相反的方向(F3)传送。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述传递通道(7a、7b)是其宽度的至少10倍长。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述第一区域(A1)处所述传递通道(7a、7b)的入口(5；5a、5b)布置成比所述第二区域(A2)处所述传递通道(7a、7b)的出口(3；3a、3b)更接近于用于所述第二介质的所述入口孔(4)。
8. 根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔(4)位于所述第一区域(A1)处所述传递通道(7a、7b)的入口(5；5a、5b)与用于所述第一介质的所述入口孔(2)之间；且
其中所述突出部(7)构造成限定在用于所述第一介质的所述入口孔(2)与用于所述第二介质的所述入口孔(4)之间的限制部(8)。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述板(1、1A)基本上定位为平行四边形；且
其中用于所述第二介质的所述入口孔(4)和所述传递通道(7a、7b)的入口(5；5a、5b)紧密地接近于所述板(1、1A)的一个边缘(1a)定位，且用于所述第一介质的所述入口孔(2)紧密地接近于所述板(1、1A)的相反边缘(1b)定位。
10.根据权利要求9所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第一介质的所述入口孔(2)和所述传递通道(7a、7b)入口(5；5a、5b)分别紧密地接近于所述板(1、1A)的从所述一个边缘(1a)的中心点延伸到所述相反边缘(1b)的中心点的线定位。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第一介质的所述出口孔(6、6’、6”)和所述传递通道(7a、7b)的出口(3；3a、3b)分别紧密地接近于所述板(1、1A)的所述一个边缘(1a)和所述相反边缘(1b)基本上对角地彼此相反定位。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述板(1、1A)的第一热传递表面(A)上的所述第一区域(A1)和所述第二区域(A2)构造有用于控制所述第一介质流的断开的纵向突出部。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，所述板(1、1A)构造有用于所述第二介质的出口孔(22)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔(4)的周边相对于所述板(1、1A)的第一热传递表面(A)成大于75度的角度(α2)折叠。
15.根据权利要求14所述的用于热交换装置的板(1、1A)，
其特征在于，折叠部(12b)的高度(L)比由凹坑(9)形成的隆起的高度的两倍小。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的用于热交换装置的板(1、1A)，其特征在于，所述第二区域(A2)形成为所述伸长的传递通道(7a)的下游部分。
17.一种用于第一介质与第二介质之间热交换的热交换装置，
其中所述装置包括根据前述权利要求中的任一项所述的多个第一板(1)和多个第二板(1A)，所述第二板为所述第一板的镜像复制；
其中所述第一板(1)和所述第二板(1A)交替地堆叠以形成用于所述第一介质的第一流动通道(C)和用于所述第二介质的第二流动通道(D)的重复序列；
其中每个第一流动通道(C)由所述第一板(1)的第一热传递表面(A)和所述第二板(1A)的第一热传递表面(A)限定，且每个第二流动通道(D)由所述第一板的第二热传递表面(B)和所述第二板的第二热传递表面(B)限定；
其中所述第一板(1)和所述第二板(1A)上用于所述第一介质的所述入口孔(2)在它们之间限定用于所述第一介质的入口(2a)；
其中所述第一板(1)和所述第二板(1A)上用于所述第一介质的所述出口孔(6、6’、6”)在它们之间限定用于所述第一介质的出口(6a)；
其中所述第一板(1)和所述第二板(1A)上用于所述第二介质的所述入口孔(4)在它们之间限定用于所述第二介质的入口(4a)；
其中所述热交换装置还包括用于所述第二介质的出口(14a；22)；
其中所述第一板(1)和所述第二板(1A)的第一热传递表面(A)上的突出部(7)连接到彼此，以将每个第一流动通道(C)分开成至少第一区域(A1)和第二区域(A2)以及用于所述第一介质的所述至少一个传递通道(7a、7b)；
其中每个第一流动通道(C)构造成在使用中将所述第一介质流从用于所述第一介质的所述入口(2a)经由所述第一区域(A1)、所述传递通道(7a、7b)和所述第二区域(A2)引导到用于所述第一介质的所述出口(6a)。
18.根据权利要求17所述的热交换装置，
其特征在于，所述第一板(1)和所述第二板(1A)的边缘(13)沿相同方向成大于75度的角度(β)远离相应表面折叠；
其中每个第一流动通道(C)和每个第二流动通道(D)在所有边缘处完全密封；且
其中用于所述第二介质的所述出口呈在它们之间限定用于所述第二介质的出口的所述第一板(1)和所述第二板(1A)上用于所述第二介质的出口孔(22)的形式。
19.根据权利要求17所述的热交换装置，
其特征在于，所述第一板(1)和所述第二板(1A)的边缘(13)沿相同方向成大于75度的角度(β)远离相应表面折叠；
其中每个第一流动通道(C)在所有边缘(1a-1d)处完全密封；且
其中每个第二流动通道(D)在除了一个边缘之外的所有边缘处完全密封，所述一个边缘(1b)部分地折叠以用于限定呈用于所述第二介质的出口(14a)形式的用于所述第二介质的所述出口。
20.根据权利要求19所述的热交换装置，
其特征在于，用于所述第二介质的所述出口(14a)限定在与所述边缘(1a)相反的所述边缘(1b)处，用于所述第二介质的所述入口(4a)限定成紧密地接近于所述边缘(1a)。
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