CN1840980B - 用于热水发生器的加热单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热水发生器的带一支承元件的加热单元，此加热单元具有一外壳套，该外壳套内设一以末端穿过外壳套向外导引的用于载热流体的作为换热器的螺旋形管，该加热单元内设一燃烧单元，所述的加热单元还带一封闭外壳套的顶部元件和底部元件。根据本发明，外壳套(3)由两个壳半部(31，32)组成，其中一个壳半部与支承元件(2)一体式地构成，并且该一体式地构成的部分由由挤压型材制成，螺旋形管的末端(41，42)垂直于所述的支承元件(2)表面地穿过该支承元件(2)，并且所述管端圆形地焊入。

Description

用于热水发生器的加热单元

技术领域

本发明涉及一种用于热水发生器的加热单元，该加热单元具有一支承元件和一外壳套，壳体内设一以末端穿过外壳套向外导引的用于载热流体的作为换热器的螺旋管，加热单元内设一燃烧单元，此加热单元还具有一封闭外壳套的顶部元件和底部元件。

背景技术

已知一些热水发生器，它们通过燃烧气态或液态燃料产生所需要的热量。燃烧所需要的氧气通过吸入外界空气获得。通过一混合单元进行空气和燃料的混和。接着混合物在一合适的燃烧室燃烧，围绕燃烧室设置一通水的换热器。这里如此设计的换热器做成螺旋形弯曲的管子，它可以是光滑的或加筋。相应的隔壁包围换热器。这些隔壁被加热，并根据加热器设计结构和安装位置的不同各自产生相应的热损失。

由专利文献DE 101 48 914C2已知一种带一换热筒的加热装置，它具有一由载热流体流过的通道并包围一内腔，此内腔至少在一侧具有被边缘包围的开口，边缘沿换热器筒外径延伸。还设有一燃烧单元，它具有一设置在内腔的具有多个燃烧口的燃烧体和一个法兰，法兰的直径超过换热器筒边缘的直径，并从端面一侧封闭换热器筒，此法兰还具有一用于鼓风单元的支座，并带一固定装置，法兰借助于该固定装置与换热器筒连接，以便将燃烧单元固定在换热器筒上。

由专利文献DE 102 42 643A1已知加热装置的一种改进结构，在所述方案中被螺旋管包围的内腔分成至少两个分腔，具有一支承管，它穿过一个分腔，从侧面支承隔热体，这里穿过内腔另一个分腔的燃烧单元从另一侧支承隔热体。

此外由专利文献EP 1 255 086A2已知一种用于加热装置的换热单元，其中用于热交换的加热通道至少部分段具有由铝或铝合金组成的壁。

在已知方案中需要拼接许多单个零件，特别是细长加热管的入流和回流接头穿过圆筒形外壳的穿透部位必须借助于复杂的焊接连接密封。

发明内容

因此本发明的目的是，改进加热单元，用它达到不同功能单元的更高程度的集成。

所述任务根据本发明通过一种用于热水发生器的加热单元来实现。

本发明包括这样的技术教导，所述用于热水发生器的带一支承元件的加热单元，此加热单元具有一外壳套，在壳体内设置一以末端穿过外壳套向外伸展的用于载热流体的作为换热器的螺旋管，并且在该加热单元中设有燃烧单元，所述加热单元还具有一封闭外壳套的顶部元件和底部元件。

根据本发明：外壳套由两个壳半部组成，其中一个壳半部与支承元件一体式地构成，并且该一体式地构成的部分由由挤压型材制成，螺旋形管的末端垂直于所述的支承元件表面地穿过该支承元件，并且所述管端圆形地焊入。

在下文中说明了本发明有利的结构和改进方案。

这里本发明从这样的考虑出发，即通过一体式结构达到许多功能单元的高度集成。其中支承元件与外壳套要不例如在一壁面上固定连接，要不做得可以方便地从一基体上取下。可以用壁一侧的一简单的金属板作为基体。

穿过外壳套或支承元件向外伸展的螺旋管的末端可以位于不同的平面内，其中可以相互错开设置。也可以考虑两个穿通平面的非直线形连接。

用本发明通过减少在一个器具中构件的数量达到的优点特别在于，加热单元可以高效，工艺简单和价格低廉地实现。特别是这种加热单元可以用低的结构费用与总方案匹配并安装在热水发生设备内。通过较高的集成度节省附加构件和与之有关的附加连接。作为本发明另一个优点是螺旋管端的固定可以相应地经济地实现，并且可以实现不同功能的单元在一个壳体内所希望的较高的集成度。此外由此可以实现这个加热器效率的提高。

在本发明优选的结构方案中加热单元做成一体的部分由挤压型材制成。这种型材可以特别经济地成批大量制造。通过挤压，型材平面塑造得沿材料流动方面连续。这个方向平行于例如圆筒形外壳套的对称轴线。做成一体的部分可以优先由铝或铝合金制成。

如上所述，外壳套由两个圆筒形壳半部组成是有利的，这时其中一个壳半部与支承元件做成一体。由于对称关系这也可以借助于挤压型材实现。

此外螺旋管的切向管端的固定应做得尽可能成本低廉，并通过尽可能高的集成密度减少器具内部构件的数量。并且如上所述，螺旋管的末端垂直于固定元件的表面穿过该固定元件。因此管端可以相当简单和经济地圆形地，沿管子圆周焊入型材内，以保证烟气端的密封。

沿外壳套分布的排气管的至少一段优选与支承元件和/或至少与外壳套的壳半部做成一体。由此实现各个组件特别高的集成度。

在本发明一种优选结构方案中至少一个管端分别通入一在支承元件内形成的用于载热流体的入流或回流端的通道，其中通道的入流或回流端的末端设计得可与外界连通。由此造成在载热流体的引导方面结构设计的余地。

入流或回流端的通道优选穿过顶部元件和/或至少沿外壳套的一段延伸。由此载热介质流体可以与螺旋管的布局无关地引导，其中管端本身不再通向外界，而是通入加热单元内部一附加的通道内。因此加热单元在其外壁上和在顶部元件区内得到冷却。特别是通过封闭燃烧腔的顶部元件的冷却将热量目的明确地输入载热流体并有助于提高效率。有时这里甚至可以节省否则通常需要的顶部元件一侧的隔热。

支承元件背向外壳套的后壁可以有利地基本上做成平的。由此形成的支承元件的结合面被做得可方便地连接在一壁面上或与一基架连接。但是在挤压型材中由于结构技术方面的原因只需存在沿挤压方向统一的平的面。

减少能量消耗的环保规定要求提高这种加热器的效率。这可以通过不同的结构措施达到，例如通过加强加热器的隔热，以降低热量损失和/或通过对助燃空气预热。为此在本发明优选的结构方案中，为了提高效率，包围加热单元的外壳套又被外部的另一外壳套包围，其中通过在外壳套之间形成的空腔输送用于燃烧单元的输入空气。

从空腔流出的抽吸空气的空气出口可有利地通过一软管直接通入与燃烧单元连接的鼓风单元的抽吸区。

其中在优选实施形式中吸入空气的空气入口从外界通过一软管直接通入空腔。

作为另一种选择为了特别简单的结构设计在优选结构方案中空气进入空腔以及空气从空腔中输出非强制导引地进行。

在加热单元做成一体的部分上可以有利地设置用来固定外围零件的其他纵向槽。纵向槽，例如在挤压型材上，同样属于一体式支承元件和外壳套一体的组成部分。这种纵向槽例如可以用来安装和固定壳体温度的测量传感器，或用作导线的导槽。此外通过槽加大了壁厚，它有助于加强总体结构。

因此为了固定而不需要额外的孔，因为通道内的纵向开口已经和例如螺钉形的固定元件的所需要的直径匹配。

在纵向槽的长度上固定元件从壳体上部看在轴向的设置是可变的，因为和孔不同的是不规定固定点。

借助于示意图详细说明本发明的实施例。

附图说明

图1一具有双层壁的外壳套和用于燃烧单元输入空气和软管接头的加热单元的横剖图，

图2一具有带一排气管管段的双层壁外壳套的加热单元的横剖图，

图3一具有用于空气预热的双层壁的带一用来引导输入空气的软管接头的外壳套的加热单元的纵剖图，

图4一具有用于空气预热的双层壁的只带有用来引导输入空气的燃烧器一侧的软管接头的外壳套的加热单元的纵剖图，

图5a-c带有不同结构方案的后壁的加热单元的横剖图，

图6带有在支承元件和外壳套内的用于载热流体的通道的加热单元的横剖图，

图7带有在支承元件和外壳套内的用于载热流体的通道的加热单元在按图6中A-A和B-B截面平面内的纵剖图。

具体实施方式

在所有图中相互对应的零件具有相同的附图标记。

按图1的加热单元7的示意图由一用于燃烧单元输入空气的双层壁外壳套3和9组成。

其中支承元件2与圆筒形的外壳套3的壳半部32做成一体，对一体式构件使用铝或铝合金挤压型材证明是特别经济的。第二个壳半部也可以由挤压型材制成。其中为了便于安装在墙侧的基架上支承元件的后壁23构成平的表面。此外为了固定外设零件设有纵向槽24，这里每条纵向槽24局部加大了壁厚，并造成总结构的强化，因此它可以做得具有较小的壁厚。

因此管子末端41和42与挤压型材平面形成一个90°角，这样可以施加简单的圆形焊缝用于密封穿孔处。从而通过各壳体壁区的平面构造可以使螺旋管与型材采用简化位于一个平面内的二维固定方式。作为另一种选择也可以考虑借助于O形圈密封。在现有技术中提出的方案与此不同，外壳套没有平面，用于螺旋管末端的在外壳面上的缺口形成椭圆形形状，因此管子末端相对于外壳套的密封相应更复杂。

第二个壳半部31借助于螺钉连接可拆卸地连接，但是两个壳半部也可以例如通过焊接相互连接。

在外壳套3内部为了热交换设有螺线形分布的螺旋管4，其管端41和42穿过外壳套3，在所述情况下也穿过支承元件2被向外导引，在运行状态下在螺旋管4内设置这里未示出的燃烧单元。为了提高效率包围加热单元1的外壳套3被另一外部的外壳套9包围，由此在外壳套3和9之间形成空腔91，在运行时用于燃烧单元的输入空气穿过此空腔。其中输入空气通过软管11汇集并输送给鼓风机。

按图2的加热单元1的示意图由一用于燃烧单元输入空气的双层壁外壳套3和9组成，其中在支承元件2上同样一体地形成一附加的排气管8的一部分。由此实现不同功能的单元在一个壳体件内的相对高的集成度。为了固定加热单元可以考虑在壳体件内内置用于顶部元件、底部元件和墙面固定的其他支架。

图3表示一具有用于空气预热的双层壁的带有用来引导输入空气的软管接头的外壳套的加热单元1的纵剖图。封闭的外壳套3被另一外部的外壳套9仅仅部分包围。用于燃烧单元5的输入空气沿外壳套流过一软管11进入空气入口92。加热的空气在空气出口93处通过另一软管11汇集，并继续输送给鼓风单元10到达燃烧单元5。鼓风单元10和燃烧单元5通过顶部元件6连接，顶部元件封闭外壳套3。在底面一侧外壳套通过底部元件7封闭。这种结构的特征是内、外外壳套是封闭整体，亦即空气只能在规定的通道内流动。

作为另一种选择按照图4用于燃烧单元5的输入空气非强制引导地从壳体外界进入外壳套3和外部的外壳套9之间的敞开的空气入口92，并在空气出口93处同样通过软管11汇集，并继续输送给鼓风单元10进入燃烧单元5。加热的空气没有规定的流动导向地输送给鼓风机。在这种方案中主要通过对流热传导加热在高温的外壳套旁流过的空气。为了改善热传导既可以在高温的金属外壳套3上也可以在外外壳套9上设置筋或横档。在直接设置在高温外壳套3上时热量传递更好。对于对外的隔热效果重要的是，筋或横档不与外外壳套接触。空气入口最好在壳体底面上，以加强冷却效果。

在图中没有示出的盖，在上部的空气出口93处也可以不用软管，可以按流体力学在鼓风单元10附近相当有利地设置一畅通的空气出口，以便从空腔91中吸出至少大部分在它里面导引的空气。通过鼓风机的抽吸作用在任何情况下确保，也有气流通过加热单元。因为燃烧的气体仅仅加热内外壳套3，外外壳套除了用来提高加热单元1的效率外还用来隔热，以避免在接触时发生燃烧。

图5表示支承元件不同后壁的构成。在图5A中挤压型材在穿过的管子末端的区域内基本上设计成平的，因此管端和挤压型材的平面相互成90°角。如图5B中所示另一种实施形式在支承元件2的结构造型中可以提供一较大的空腔。型材通过挤压仅仅在材料流动方向是完全平的，在其他方向可以完全自由地设计。如图5C所示，末端也不必强制地相互平行伸出，而是也可以错开设置。也可以设想，在每个挤压型材壳半部中设有一个出口。

在型材中一体成形的通道既可以引导空气，也可以引导水，并主要用于壳体壁的冷却。水输入一体式的挤压型材可以通过连接件(配件)经过管端直接进行，也可以通过壳体盖进行。水输入输出的另一种可能性是管端41，42中的至少一个通入型材通道内。在这种情况下图6表示一带有用于作为载热流体的水的在支承元件2和外壳套3内的通道21，22的加热单元1的横截面。两个管端41，42分别通入设置在支承元件2内的入流和回流通道21和22。各通道21和22在前进或回流端的末端通过底部元件7与外界连接。

图7表示一带有用于载热流体的在支承元件2和外壳套3内的通道21和22的加热单元1在按图6A-A和B-B截面平面内的纵剖图。在图7中流动方向S通过箭头表示。入流端的通道21在外壳套31的一段延伸。穿过顶部元件6，朝下又沿外壳套32在剖面A-A内通过螺旋管4进入入流端管端41。待加热的水继续流过螺旋管4，并在剖面B-B内的回流端的管端42处进入支承元件2内部的回流端通道22内，以便通过在图7中未示出的底部元件7向外继续输送到外界。

附图标记表

1     加热单元            2     支承元件

21    入流端通道          22    回流端通道

23    后壁                24    纵向槽

3     外壳套              31    第一壳半部

32    第二壳半部          4     螺旋管

41    入流端管端          42    回流端管端

5     燃烧单元            6     顶部元件

7     底部元件            8     排气管

9     外外壳套            91    空腔

92    空气入口            93    空气出口

10    鼓风单元            11    软管

S     载热流体/水的流动方向

Claims (10)

1.用于热水发生器的加热单元(1)，具有支承元件(2)，该加热单元还具有外壳套(3)，在该外壳套里面安装以末端穿过外壳套(3)向外导引的用于载热流体的作为换热器的螺旋形管(4)，并且在该加热单元中设有燃烧单元(5)，所述的加热单元还具有对于外壳套(3)进行封闭的顶部元件(6)和底部元件(7)，

其特征为：外壳套(3)由两个壳半部(31，32)组成，其中一个壳半部与支承元件(2)一体式地构成，并且该一体式地构成的部分由挤压型材制成，螺旋形管的末端(41，42)垂直于所述的支承元件(2)表面地穿过该支承元件(2)，并且所述管端圆形地焊入。

2.按权利要求1所述的加热单元，其特征为：外壳套(3)呈圆筒形。

3.按权利要求1或2所述的加热单元，其特征为：沿外壳套分布的排气管(8)的管段与支承元件(2)和/或至少与外壳套(3)的壳半部(31，32)中的一个壳半部一体式地构成。

4.按权利要求1或2所述的加热单元，其特征为：螺旋形管的末端(41，42)的至少一个分别通入到在支承元件(2)内形成的入流端或回流端的用于载热流体的通道(21，22)内，其中通道的入流端或回流端的末端做得能够与外界连通。

5.按权利要求4所述的加热单元，其特征为：入流端或回流端的通道(21，22)通过顶部元件(6)和/或至少沿外壳套的一段延伸。

6.按权利要求1或2所述的加热单元，其特征为：支承元件(2)背向外壳套(3)的后壁(23)为平面形。

7.按权利要求1或2所述的加热单元，其特征为：包围着加热单元(1)的外壳套(3)被外面的另一外壳套(9)包围，其中通过在外壳套之间形成的空腔(91)输送用于燃烧单元(5)的输入空气。

8.按权利要求7所述的加热单元，其特征为：吸入空气从空腔(91)中的空气出口(93)通过软管(11)直接通入到与燃烧单元(5)相连的鼓风单元(10)的吸入区中。

9.按权利要求7所述的加热单元，其特征为：吸入空气(92)的空气入口从外界通过软管(11)直接通入到空腔(91)中。

10.按权利要求1或2所述的加热单元，其特征为：在加热单元(1)一体式构成的部分上设置另一些用来固定外设零件的纵向槽(24)。

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