RU2343388C2

RU2343388C2 - Heat exchanging device

Info

Publication number: RU2343388C2
Application number: RU2006140884/06A
Authority: RU
Inventors: Атли БЕНОНЮССОН (DK); Атли БЕНОНЮССОН; Херман БОЮСЕН (DK); Херман БОЮСЕН
Original assignee: Данфосс А/С
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2009-01-10
Also published as: RU2006140884A; WO2005103571A1; EP1740887A1; DE102004020295B3; DE102004020295C5; CN1946972A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: heat exchanging device contains case, in which there are primary and secondary contours, between which heat exchange takes place. In the primary connection between entrance connector and exit connector there is primary channel. The valve for controlling liquid flow through the primary channel is in the form of in-line valve, partially located in the case of the device. The valve is connected to coupling sleeve. The coupling sleeve and the valve are on opposite sides of the case.

EFFECT: design of compact heat exchanging device.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменнику с корпусом, в который помещают первичный и вторичный контуры, между которыми существует теплообмен, причем в первичном контуре имеется первичный канал, помещаемый между входным соединением и выходным соединением, и с клапаном для управления потоком жидкости через первичный канал.The invention relates to a heat exchanger with a housing in which primary and secondary circuits are placed, between which there is heat exchange, and in the primary circuit there is a primary channel placed between the inlet connection and the outlet connection, and with a valve for controlling the fluid flow through the primary channel.

Такой теплообменник известен, например, из DE 19702897 С2.Such a heat exchanger is known, for example, from DE 19702897 C2.

Теплообменники такого типа преимущественно используются в сочетании с системами централизованного теплоснабжения. Поступающая из системы централизованного теплоснабжения горячая вода протекает через первичный контур теплообменника. Вторичный контур теплообменника снабжен соединениями для подачи и отбора технической воды. При отборе технической воды открывается соединенный с первичным контуром клапан, поэтому через первичный контур течет поток горячей воды. При этом чтобы нагреть техническую воду, тепло из первичного контура переносится во вторичный контур. Во многих случаях соединенный с первичным контуром клапан используют также для регулирования температуры технической воды во вторичном контуре. При значительном расходе воды во вторичном контуре в первичный контур необходимо подавать надлежащее количество тепла и, соответственно, большой объем горячей жидкости.Heat exchangers of this type are mainly used in combination with district heating systems. Hot water coming from the district heating system flows through the primary circuit of the heat exchanger. The secondary circuit of the heat exchanger is equipped with connections for the supply and selection of process water. When process water is withdrawn, a valve connected to the primary circuit is opened, so a stream of hot water flows through the primary circuit. At the same time, in order to heat process water, heat from the primary circuit is transferred to the secondary circuit. In many cases, a valve connected to the primary circuit is also used to control the temperature of the process water in the secondary circuit. With a significant consumption of water in the secondary circuit, an appropriate amount of heat and, accordingly, a large volume of hot liquid must be supplied to the primary circuit.

Эти рассуждения относятся и к случаю, когда теплообменник используют не для нагревания технической воды, а для нагревания воды в системы отопления здания.These considerations apply to the case when the heat exchanger is used not for heating industrial water, but for heating water in the heating system of a building.

Расходы на необходимое для отопления дома тепло должны минимизироваться, особенно в том случае, когда к сети централизованного теплоснабжения подключаются небольшие, например, одноквартирные жилые дома. Однако существующие теплообменники занимают довольно много места, тем более что они требуют монтажа трубопроводов, подчас сравнительно дорогого.The costs of the heat necessary for heating a house should be minimized, especially when small, for example, single-family apartment houses are connected to the district heating network. However, existing heat exchangers take up quite a bit of space, especially since they require the installation of pipelines, sometimes relatively expensive.

В основе изобретения лежит задача создать компактную теплообменную установку.The basis of the invention is the task of creating a compact heat exchange installation.

В случае теплообменника названного вначале типа эта задача решается благодаря тому, что клапан выполнен в виде вставной детали; в корпус теплообменника помещают, по крайней мере, часть корпуса клапана.In the case of a heat exchanger named at the beginning of the type, this problem is solved due to the fact that the valve is designed as an insertion part; at least part of the valve body is placed in the heat exchanger housing.

Благодаря такому устройству клапан, который до сих пор располагался перед теплообменником в виде отдельного конструктивного элемента, теперь можно поместить в теплообменник. Теплообменник получается более компактным. Кроме того, упрощается конструкция системы отопления или установки для нагревания технической воды, в состав которых входят такие теплообменники. Отпадает, по крайней мере, прокладка труб между клапаном и корпусом теплообменника. Благодаря этому не только уменьшаются габариты теплообменника, но и снижается расход материалов, а также упрощается промышленный монтаж.Thanks to such a device, the valve, which was still located in front of the heat exchanger in the form of a separate structural element, can now be placed in the heat exchanger. The heat exchanger is more compact. In addition, the design of the heating system or installation for heating process water, which includes such heat exchangers, is simplified. At least pipe laying between the valve and the heat exchanger body disappears. Due to this, not only the dimensions of the heat exchanger are reduced, but also the consumption of materials is reduced, and industrial installation is also simplified.

Клапан имеет взаимодействующий с седлом затвор, обтекаемый теплоносителем со стороны седла клапана. Обтекание затвора со стороны седла дает то преимущество, что при этом по сравнению с обтеканием в противоположном направлении существенно снижается тенденция к вибрациям затвора.The valve has a valve interacting with the seat and is streamlined by the coolant from the side of the valve seat. The flow around the shutter from the seat side gives the advantage that in this case, compared with flow around the opposite direction, the tendency to shutter vibrations is significantly reduced.

Хотя, если клапан находится в корпусе теплообменника, получается резонатор больших размеров, при обтекании затвора со стороны седла большие размеры резонатора уже не играют никакой роли, потому что вибрации уменьшаются, более того, их можно избежать. Из-за увеличения окружающей массы уровень шума даже снижается.Although, if the valve is located in the heat exchanger body, a large resonator is obtained, when the valve flows around the valve from the seat side, the large dimensions of the resonator no longer play any role, because the vibrations are reduced, moreover, they can be avoided. Due to the increase in surrounding mass, the noise level is even reduced.

Клапан помещается возле входного соединения первичного канала, причем исполнительное устройство находится с противоположной относительно входного соединения стороны корпуса. Итак, клапан обтекается с одной стороны, а приводится в действие с другой. Эта сравнительно простая конструкция обеспечивает удовлетворительные гидравлические параметры в первичном контуре.The valve is placed near the inlet connection of the primary channel, and the actuator is located on the opposite side of the housing relative to the inlet connection. So, the valve flows around on the one hand, and is actuated on the other. This relatively simple design provides satisfactory hydraulic parameters in the primary circuit.

В альтернативной конструкции клапан может быть помещен возле выходного соединения, а затвор иметь возвратную пружину, которой противодействует исполнительное устройство. В этом варианте также можно предусмотреть, чтобы затвор обтекался со стороны седла клапана, даже если клапан находится возле выходного соединения. В выходном соединении протекающая через первичный контур теплообменника жидкость имеет более низкую температуру, поэтому здесь клапан термически нагружен не так сильно.In an alternative design, the valve can be placed near the outlet connection, and the shutter has a return spring, which is opposed by the actuator. In this embodiment, it can also be provided that the shutter flows around the valve seat, even if the valve is near the outlet connection. In the outlet connection, the fluid flowing through the primary circuit of the heat exchanger has a lower temperature, therefore, here the valve is not thermally loaded so much.

При этом исполнительное устройство предпочтительно помещают с той стороны корпуса, которая является противоположной выходному соединению. Рассуждения, которые были приведены в отношении входного соединения, относятся и к данному случаю. Монтаж трубы от выходного соединения из-за исполнительного устройства больше не ограничен и не затруднен.In this case, the actuator is preferably placed on the side of the housing that is opposite to the output connection. The reasoning that was given regarding the input connection also applies to this case. The installation of the pipe from the outlet connection due to the actuator is no longer limited and not difficult.

Предпочтительно клапан помещают в полость, образованную продолжением входного или выходного соединения. Это облегчает изготовление. Соответствующее (высверленное) отверстие для впускного или выпускного соединения предусматривают в любом случае. С технологической точки зрения продолжить такое отверстие, при необходимости с измененным диаметром, чтобы создать пространство для монтажа клапана, сравнительно нетрудно.Preferably, the valve is placed in a cavity formed by a continuation of the inlet or outlet connection. This makes manufacturing easier. The corresponding (drilled) hole for the inlet or outlet connection is provided in any case. From a technological point of view, to continue such an opening, if necessary with a changed diameter, to create a space for mounting the valve, is relatively easy.

Клапан предпочтительно соединить с соединительной муфтой, причем муфту и клапан вставляют в корпус с противоположных сторон. В этом случае к муфте можно присоединить подающий или обратный трубопровод. Клапан этому соединению не мешает. Так как клапан соединен с муфтой, они фиксируют друг друга в корпусе теплообменника. Это упрощает крепление на корпусе трубной муфты и клапана.The valve is preferably connected to the coupling, the coupling and valve being inserted into the housing from opposite sides. In this case, a supply or return pipe can be connected to the coupling. The valve does not interfere with this connection. Since the valve is connected to the coupling, they fix each other in the heat exchanger housing. This simplifies mounting on the pipe coupling body and valve.

При этом муфту и корпус клапана предпочтительно привинтить друг к другу. Резьбовое соединение можно осуществить и внутри корпуса теплообменника, для этого необходимо, придерживая корпус клапана, вращать муфту (или наоборот). Резьбовое соединение способно воспринять достаточные растягивающие силы, поэтому внутри теплообменника необязательно соблюдать границы давления, которые определяются креплением на корпусе клапана и муфты.In this case, the coupling and the valve body are preferably screwed to each other. A threaded connection can also be made inside the heat exchanger body, for this it is necessary, while holding the valve body, to rotate the coupling (or vice versa). A threaded connection is capable of absorbing sufficient tensile forces, therefore it is not necessary to comply with the pressure limits inside the heat exchanger, which are determined by the fastening on the valve body and coupling.

Соединительную муфту и/или корпус клапана предпочтительно приклеить или припаять к корпусу. Во многих случаях предпочтение отдается пайке. Эта мера имеет смысл с точки зрения уплотнения клапана и муфты. С точки зрения надежного крепления обеих деталей в корпусе приклеивать или паять их уже не требуется. В качестве альтернативы можно использовать прессовую посадку.The coupling and / or valve body is preferably glued or soldered to the body. In many cases, soldering is preferred. This measure makes sense in terms of valve and coupling seals. From the point of view of reliable fastening of both parts in the case, it is no longer necessary to glue or solder them. Alternatively, press fit can be used.

Далее изобретение описано более подробно на основе предпочтительных примеров реализации, описание сопровождается чертежами. На чертежах показано следующее:Further, the invention is described in more detail based on preferred embodiments, the description is accompanied by drawings. The drawings show the following:

Фиг.1 - первая конструктивная форма теплообменника;Figure 1 - the first structural form of the heat exchanger;

Фиг.2 - вторая конструктивная форма теплообменника;Figure 2 - the second structural form of the heat exchanger;

Фиг.3 - третья конструктивная форма теплообменника;Figure 3 - the third structural form of the heat exchanger;

Фиг.4 - схематичный разрез теплообменника.4 is a schematic sectional view of a heat exchanger.

На Фиг.1 схематично показан теплообменник 1 с корпусом 2, в котором расположены первичный контур 3 и вторичный контур 4. В первичном контуре имеется канал (на Фиг.1 он не показан) для жидкого теплоносителя, который проходит от входного соединения 5 до выходного соединения 6. Направление потока обозначено стрелкой 7.Figure 1 schematically shows a heat exchanger 1 with a housing 2, in which the primary circuit 3 and the secondary circuit 4 are located. In the primary circuit there is a channel (not shown in Fig. 1) for the liquid coolant, which passes from the input connection 5 to the output connection 6. The direction of flow is indicated by arrow 7.

Во вторичном контуре также имеется канал для жидкости, которую необходимо нагреть. Этот канал, который на чертеже подробно не показан, проходит от соединения с подводящим трубопроводом 8 до соединения с обратным трубопроводом 9. Через теплопроводящую поверхность 10 (показана схематично) происходит теплопередача между протекающей в первичном контуре 3 жидкостью и жидкостью, которая течет во вторичном контуре 4.The secondary circuit also has a channel for the liquid to be heated. This channel, which is not shown in detail in the drawing, extends from the connection to the supply pipe 8 to the connection to the return pipe 9. Heat transfer between the fluid flowing in the primary circuit 3 and the liquid that flows in the secondary circuit 4 occurs through the heat-conducting surface 10 (shown schematically) .

Для наглядности теплообменник на Фиг.1 изображен в весьма схематичном виде. Более подробно каналы показаны на Фиг.4. Большое количество гофрированных пластин 11, которые соединяются друг с другом вдоль контактных линий 12, образует полости 13 в виде каналов, которые относятся попеременно то к первичному контуру 3, то к вторичному контуру 4. На Фиг.4 это представлено схематично точками и крестиками. Полости 13, которые обозначены крестиками, относятся к первичному контуру 3. Полости 13, которые обозначены точками, относятся к вторичному контуру 4. Жидкость в первичном контуре 3 и вторичном контуре 4 протекает в противоположных направлениях, это обеспечивает оптимальную теплопередачу из первичного контура 3 во вторичный контур 4.For clarity, the heat exchanger in figure 1 is depicted in a very schematic form. The channels are shown in more detail in FIG. 4. A large number of corrugated plates 11, which are connected to each other along the contact lines 12, form cavities 13 in the form of channels that relate alternately to the primary circuit 3, then to the secondary circuit 4. In Fig. 4 this is represented schematically by dots and crosses. The cavities 13, which are indicated by crosses, refer to the primary circuit 3. The cavities 13, which are indicated by dots, refer to the secondary circuit 4. The fluid flows in the primary circuit 3 and the secondary circuit 4 in opposite directions, this ensures optimal heat transfer from the primary circuit 3 to the secondary circuit 4.

Для управления потоком горячей жидкости в первичном контуре предусмотрен клапан 14, корпус 15 которого встраивается в корпус 2 теплообменника. При регулировании потока жидкости в первичном контуре 3 подвод тепла к теплообменнику 1 зависит от объема этой жидкости. Например, если через отверстие 9 отбирается хозяйственная вода, то через отверстие 8 поступает более холодная хозяйственная вода. В этом случае клапан 14 открывается, поэтому в первичный контур 3 поступает большее количество тепла, которое передается во вторичный контур 4. Как видно из Фиг.1, клапан 14 выполнен в виде встроенного клапана, корпус 15 которого находится внутри корпуса 2. В корпусе 15 клапана имеется седло 16. С седлом взаимодействует затвор 17, который приводится в действие исполнительным устройством 19. Если затвор перемещается к седлу 16 клапана, то подача жидкости в первичный контур дросселируется. Если затвор 17 отходит от седла 16, то приток теплоносителя увеличивается.To control the flow of hot liquid in the primary circuit, a valve 14 is provided, the housing 15 of which is built into the housing 2 of the heat exchanger. When regulating the flow of fluid in the primary circuit 3, the heat supply to the heat exchanger 1 depends on the volume of this fluid. For example, if household water is taken through hole 9, then colder household water flows through hole 8. In this case, the valve 14 opens, therefore, a larger amount of heat enters the primary circuit 3, which is transferred to the secondary circuit 4. As can be seen from FIG. 1, the valve 14 is made in the form of an integrated valve, the housing 15 of which is located inside the housing 2. In the housing 15 the valve has a seat 16. A valve 17 interacts with the saddle, which is actuated by the actuator 19. If the valve moves to the valve seat 16, the fluid supply to the primary circuit is throttled. If the shutter 17 moves away from the seat 16, then the flow of coolant increases.

В корпусе 15 клапана имеются боковые отверстия 20, через них из клапана 14 вытекает жидкость, когда затвор 17 отходит от седла 16.The valve body 15 has side openings 20, through which liquid flows out of the valve 14 when the shutter 17 moves away from the seat 16.

Клапан 14 находится в полости, образованной продолжением входного соединения 5. Поэтому пространство для монтажа клапана 14 создать несложно. Для этого в корпусе 2 необходимо сделать отверстие со стороны исполнительного устройства 19. Если использовать сверла разного диаметра, то можно выполнить входное соединение 5 и отверстие в корпусе 2 разных диаметров. Если теплообменник выполнен пайкой из штампованных листов, то отверстие также может быть образовано перфорированными в листах отверстиями.The valve 14 is located in the cavity formed by the continuation of the inlet connection 5. Therefore, the space for mounting the valve 14 is easy to create. To do this, in the housing 2, you must make a hole on the side of the actuator 19. If you use drills of different diameters, you can make an input connection 5 and the hole in the housing 2 of different diameters. If the heat exchanger is soldered from stamped sheets, then the hole can also be formed by perforated holes in the sheets.

Более подробно устройство такого встроенного клапана показано на Фиг.4. В корпусе 2 крепится соединительная муфта 22, в которой имеется входное соединение 5. Например, муфта 22 может иметь соответствующую внутреннюю резьбу 23 для создания в первичном контуре соединения между муфтой 22 и подробно не показанной трубой для подвода жидкого теплоносителя.In more detail, the device of such an integrated valve is shown in Figure 4. In the housing 2 is attached a coupling 22, in which there is an inlet connection 5. For example, the coupling 22 may have a corresponding internal thread 23 to create in the primary circuit a connection between the coupling 22 and a pipe not shown in detail for supplying a heat transfer fluid.

Корпус 15 клапана 14 соединен с муфтой 22 посредством промежуточной детали 24. Одновременно деталь 24 служит опорой для седла 16 клапана. Благодаря уплотнению 25 между муфтой 22 и промежуточной деталью 24 жидкость не течет мимо клапана 14, если, как показано на чертеже, затвор 17 прилегает к седлу 16.The housing 15 of the valve 14 is connected to the coupling 22 by means of an intermediate part 24. At the same time, the part 24 serves as a support for the valve seat 16. Due to the seal 25 between the sleeve 22 and the intermediate part 24, the fluid does not flow past the valve 14 if, as shown in the drawing, the valve 17 is adjacent to the seat 16.

Благодаря детали 24 можно соединить между собой, например свинтить, муфту 22 и корпус 15 клапана.Thanks to the part 24, it is possible to interconnect, for example, to unscrew, the sleeve 22 and the valve body 15.

Такое соединение обеспечивает надежное крепление в корпусе 2 муфты 22 и корпуса 15 клапана. Кроме того, как корпус 15 клапана или связанный с ним кожух 26, так и муфту 22 можно соединить с корпусом 2 с помощью паяного соединения 27, 28, которое можно заменить клеевым соединением.This connection provides a secure fit in the housing 2 of the coupling 22 and the valve body 15. In addition, both the valve body 15 or the associated casing 26 and the sleeve 22 can be connected to the casing 2 using a solder joint 27, 28, which can be replaced by an adhesive joint.

В показанной на Фиг.1 и 4 конструкции теплоноситель обтекает затвор 17 со стороны седла 16. Благодаря этому устраняются вибрации затвора 17 при постепенном дросселировании клапана.In the design shown in FIGS. 1 and 4, the coolant flows around the shutter 17 from the side of the seat 16. This eliminates the vibrations of the shutter 17 during gradual throttling of the valve.

В конструкции, которая представлена на Фиг.1, клапан 14 находится возле входного соединения 5. Это обеспечивает сравнительно простое управление клапаном 14 с помощью исполнительного устройства 19, которое находится с противоположной по отношению к входному соединению 5 стороны корпуса 2.In the design of FIG. 1, the valve 14 is located near the inlet connection 5. This provides a relatively simple control of the valve 14 by means of an actuator 19, which is located on the opposite side to the inlet connection 5 of the housing 2.

На Фиг.2 показана измененная конструктивная форма теплообменника, обозначения деталей здесь такие же. Здесь клапан 14 находится возле выходного соединения 6 первичного контура 3.Figure 2 shows the modified structural form of the heat exchanger, the designations of the parts are the same. Here, the valve 14 is located near the outlet connection 6 of the primary circuit 3.

Чтобы затвор 17 был обтекаем со стороны седла 16 жидкостью, которая вытекает через выходное соединение 6, затвор 17 нагружен возвратной пружиной 32, которая опирается на кожух 29. Кожух 29 помещен на внутренней стенке корпуса 2. В кожухе 29 имеются отверстия 30, через которые жидкость течет к выходному соединению 6.In order for the shutter 17 to be flushed from the side of the saddle 16 by the liquid that flows through the outlet connection 6, the shutter 17 is loaded with a return spring 32, which rests on the casing 29. The casing 29 is placed on the inner wall of the housing 2. In the casing 29 there are openings 30 through which the liquid flows to output connection 6.

Исполнительное устройство 19 нагружает затвор 17 в направлении открывания, то есть, чтобы открыть клапан, толкатель 18, преодолевая силу пружины 32, отжимает затвор 17 от седла 16.The actuator 19 loads the shutter 17 in the opening direction, that is, to open the valve, the pusher 18, overcoming the force of the spring 32, squeezes the shutter 17 from the seat 16.

На Фиг.3 показана еще одна конструктивная форма теплообменника, обозначения деталей здесь такие же.Figure 3 shows another structural form of the heat exchanger, the designations of the parts are the same.

При такой конструкции клапан 14 также находится возле выходного соединения 6. Затвор обтекается также со стороны седла 16 клапана. В отличие от исполнения в соответствии с Фиг.2, исполнительное устройство 19 находится с той же стороны, что и выходное соединение 6. Для этого предусмотрен тройник 31, через который проходит толкатель 18.With this design, the valve 14 is also located near the outlet connection 6. The valve also flows around the valve seat 16. In contrast to the execution in accordance with FIG. 2, the actuator 19 is located on the same side as the output connection 6. A tee 31 is provided for this through which the plunger 18 passes.

Claims

1. A heat exchanger with a housing in which the primary and secondary circuits are located, between which there is heat exchange, and in the primary circuit between the inlet connection and the outlet connection there is a primary channel, and with a valve for controlling the fluid flow through the primary channel, characterized in that the valve ( 14) is made in the form of an integrated valve, the housing (15) of which is at least partially located in the housing (2), said valve (14) being connected to the coupling (22), the coupling (22) and the valve (14) inserted opposite sides of the housing (2).

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the valve (14) has a shutter (17) interacting with the valve seat (16), streamlined by the heat transfer medium from the side of the seat (16).

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the valve (14) is located near the input connection (5) of the primary channel, and the actuator (19) is located on the opposite side of the housing (2) from the input connection (5).

4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the valve (14) is located near the outlet connection (6), and the shutter (17) has a return spring (32), which counteracts the actuator (19).

5. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the actuator (19) is located on the opposite side of the housing (2) with respect to the output connection (6).

6. A heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the valve (14) is located in the cavity (21) formed by the continuation of the inlet or outlet connections (5, 6).