專(zhuān)利名稱(chēng)：熱交換器和適用于熱交換器的鰭片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱設(shè)備中使用的熱交換器。本發(fā)明還涉及用在這種熱交換器中的鰭片。
背景技術(shù)：
通常，使用加熱設(shè)備或者，換句話(huà)說(shuō)，中央供熱鍋爐來(lái)加熱住房。除了加熱住房，這種鍋爐也經(jīng)常用來(lái)供應(yīng)熱的自來(lái)水。此外，還有僅用來(lái)供應(yīng)熱的自來(lái)水的加熱設(shè)備。加熱設(shè)備通常使用氣體來(lái)加熱水，用于加熱系統(tǒng)或自來(lái)水。用氣體燃燒器(gas burner)加熱空氣，經(jīng)加熱的空氣通過(guò)熱交換器加熱也通過(guò)熱交換器的液體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、多用途、緊湊和/或易于生產(chǎn)的熱交換器，用于熱水和/或加熱設(shè)備中。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種包含通道和多塊鰭片的加熱設(shè)備，所述通道用于在其縱向方向上傳送經(jīng)加熱的氣體；所述鰭片用于傳送液體，其設(shè)有開(kāi)在同一平面內(nèi)的入口和出口，其中所述鰭片設(shè)在通道壁上，伸入所述通道中，其中所述鰭片的入口和出口開(kāi)在所述壁面中，并且其中熱交換器還包含連接元件，其用于將隔開(kāi)鰭片的至少一個(gè)出口連接到至少一個(gè)入口。用這種方式提供了一種十分高效的熱交換器，此外，其易于改進(jìn)和制造。鰭片形成了用于待加熱液體的通道或流道，鰭片的入口和出口開(kāi)在通道壁上，使得鰭片十分容易使用連接元件串聯(lián)連接。通道壁到達(dá)設(shè)有合適通路(passage)的末端，所述通路連接到鰭片的入口和出口。連接元件優(yōu)選地設(shè)在通道壁上并在隔開(kāi)的鰭片的至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口上延伸。使用延伸入通道內(nèi)的若干鰭片，熱的氣體可穿過(guò)通道，避免了使用較大通道以實(shí)現(xiàn)氣體和液體之間高效熱傳遞的需要。通過(guò)利用連接元件串聯(lián)連接若干鰭片，以緊湊的方式實(shí)現(xiàn)了高效的熱交換。如果連接元件設(shè)計(jì)成使至少兩塊隔開(kāi)的鰭片的入口和出口互連，這是有利的。在那種情況下，兩塊鰭片平行連接。如果鰭片中的流動(dòng)通道被阻塞，另一塊鰭片將能夠提供連續(xù)的液流。隨后，兩塊平行連接的鰭片可與另外同樣是平行連接的鰭片串聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，連接元件由設(shè)有直立邊緣的板形元件組成，所述連接元件設(shè)計(jì)形成防水外殼，其包圍壁面中至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口。由于鰭片的入口和出口開(kāi)在通道壁面中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)入口和出口的防水外殼的互連，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的連接。在入口和之間的連接，通過(guò)實(shí)現(xiàn)入口和出口的防水外殼的互連。在那種情況下，入口和出口之間的連接由通道壁和設(shè)有邊緣的板形連接元件構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明熱交換器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鰭片為板形，鰭片的平面在通道的縱向方向上延伸。鰭片起到液體導(dǎo)向的功能，使其至少基本上在橫切氣體流動(dòng)方向的平面內(nèi)。這使得加熱的氣體和鰭片內(nèi)液體之間的熱交換非常高效。
根據(jù)本發(fā)明熱交換器的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，鰭片包括至少基本為U形的流道。 在本實(shí)施方案中，入口和出口在U形流道的支架(leg)末端延長(zhǎng)。以這種方式提供了簡(jiǎn)單而高效的鰭片。根據(jù)本發(fā)明，鰭片包括雙壁元件，除了沿連接邊緣形成入口和出口，沿圓周邊緣的壁互連形成流道，所述壁還從入口和出口之間的連接邊緣，以橫切連接邊緣的方向，沿預(yù)定長(zhǎng)度互連，從而形成上述流道，優(yōu)選地為U形流道。例如，如果矩形雙壁元件用作起始材料， 四個(gè)邊緣中的三個(gè)壁互相連接，形成外殼，像之前一樣，連接邊緣形成開(kāi)口。例如，所述壁的互相連接可通過(guò)焊接完成。通過(guò)在壁面之間設(shè)置連接，優(yōu)選地從連接邊緣的中心連接，連接延伸至離相對(duì)的壁一段距離的位置上，入口和出口之間設(shè)置了以U形延伸的流道。這種連接將連接邊緣分為入口和出口。除了來(lái)自連接邊緣的連接，壁面之間設(shè)置若干連接也是可能的。以這種方式有可能在鰭片中產(chǎn)生流道，該流道順著更蜿蜒的路徑穿過(guò)鰭片。也有可能提供設(shè)有拐角 (corner)的連接用于該目的，其中連接的兩部分以某一角度延伸到彼此。鰭片優(yōu)選地由金屬板材料制成，該金屬板材料具有0. 4至1. 5mm之間的厚度，更優(yōu)選地厚度為0. 5至1. Omm之間，甚至更優(yōu)選地，厚度為大約0. 6mm。這提供了足夠的剛度，同時(shí)也提供了充分的熱交換。鰭片優(yōu)選地由(不銹)鋼或鋁制成。鰭片連接到的通道表面優(yōu)選地由板材料制成，例如鋼或鋁，具有0.8至2. 5mm之間的厚度，以提供額外的剛度。根據(jù)本發(fā)明熱交換器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，多塊鰭片在垂直通道縱向方向的橫向方向上延伸，平行于所述壁面。在本實(shí)施方案中，鰭片排成一排，橫向延伸至縱向方向，從而延伸至氣體流動(dòng)方向。由于鰭片優(yōu)選為板形，為氣體和液體之間的熱交換提供了大的面積。優(yōu)選地，這種由至少兩塊鰭片的多組組成的排使得提供如上所述的平行連接成為可能。 如果多塊鰭片在通道的縱向方向上延伸，則更為有利。以這種方式得流過(guò)的氣體熱量到最佳利用。在那種情況下，連接元件優(yōu)選設(shè)計(jì)用于，首先，連接在橫向方向上延伸、彼此串聯(lián)的鰭片，然后，連接多排鰭片，從而在縱向方向上串聯(lián)。當(dāng)不同的鰭片串聯(lián)連接時(shí)，鰭片首先在橫向方向上連接，然后由此形成的多排在縱向方向上連接。優(yōu)選地，連接元件設(shè)計(jì)用于引導(dǎo)流體首先通過(guò)經(jīng)加熱氣體的下游的排，然后通過(guò)經(jīng)加熱氣體上游的鰭片排。從而液體首先流過(guò)位于離熱源最遠(yuǎn)的排，例如燃燒器。然后，液體流過(guò)燃燒器外側(cè)的排。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這會(huì)使得熱交換非常高效。根據(jù)本發(fā)明熱交換器的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，通道包括引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)經(jīng)加熱的空氣以縱向起伏方式通過(guò)通道。通過(guò)使氣體以起伏方式(undulating fashion)穿過(guò)通道，增大了鰭片和經(jīng)加熱的氣流之間的接觸面積。引導(dǎo)裝置優(yōu)選包含至少一塊擋板，該擋板在所述通道壁上在通道橫向方向上延伸。在那種情況下，擋板，優(yōu)選為幾塊擋板，起到引導(dǎo)氣體的作用。擋板優(yōu)選以間隔分開(kāi)的方式設(shè)在通道相對(duì)的壁上。經(jīng)加熱的氣流將因而在擋板間蜿蜒。優(yōu)選地，擋板設(shè)在鰭片連接的壁上以及與其平行延伸的壁上。更優(yōu)選地，至少一塊擋板為梳狀，并在所述橫行方向上延伸的鰭片之間延伸。通過(guò)將擋板設(shè)計(jì)成梳狀結(jié)構(gòu)，即，設(shè)有容納鰭片的凹槽，擋板能夠放在一排鰭片的位置上。因此， 引導(dǎo)裝置的位置不限于多排鰭片之間的空隙。
本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明用于熱交換器的鰭片和連接元件。


現(xiàn)在將參照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的附圖中所示的圖，更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中
圖1是熱交換器的透視示意圖； 圖2是熱交換器的截面示意圖； 圖3和4是熱交換器的剖面示意圖； 圖^！和W是鰭片的示意圖；以及圖6是擋板的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1簡(jiǎn)單描述了用于加熱設(shè)備中(例如中央供熱鍋爐)的熱交換器1。熱交換器1 具有入口 3和出口 2，入口 3用于引入待加熱液體，并且加熱的液體從出口 2流出。設(shè)有燃燒器用于加熱液體，圖中顯示了燃燒器的支架4a。設(shè)有排氣管5，用于在所述氣體將熱量釋放給液體后排出來(lái)自燃燒器的廢氣(flue gases)。圖2顯示了熱交換器1的截面圖。熱交換器1包括通道10，其用于在縱向方向I 上引導(dǎo)加熱的氣體(在41處簡(jiǎn)略表示)。設(shè)有燃燒器4用于加熱氣體。通道10設(shè)置了多塊鰭片6，鰭片延伸進(jìn)入通道10中。待加熱的水通過(guò)鰭片6。水的流動(dòng)方向示意地在42表示。 水的流動(dòng)方向42與氣體的流動(dòng)方向41相反。如圖所述，鰭片6具有U形流道。鰭片6設(shè)在通道10的壁11上，這樣鰭片的入口和出口的開(kāi)口進(jìn)入所述壁11。為使鰭片互連，設(shè)有連接元件7，這將在下面更詳細(xì)地討論。擋板和8b的形式的引導(dǎo)裝置也延伸進(jìn)入通道10中。所述引導(dǎo)裝置安裝在通道10的壁11和12上，使得氣體41通過(guò)通道起伏流動(dòng)。氣體的蜿蜒運(yùn)動(dòng)使得氣體和鰭片中的液體之間的熱傳遞非常高效。擋板8a和8b在通道11的整個(gè)寬度上延伸。如圖6所示，為了將擋板8a也放置在鰭片6的位置上，擋板為梳狀。擋板8a設(shè)有凹槽81，以緊密配合的方式將鰭片6容納其中。如圖3清晰地顯示，通道10中存在多塊鰭片6。鰭片6設(shè)置成101和102兩排。 在該實(shí)施方案中，在橫向方向II上可見(jiàn)，每排包括21塊鰭片6。鰭片6的入口 61和出口 62開(kāi)在并延伸于壁11的平面中，以這種方式構(gòu)造鰭片6并將其設(shè)在通道10的壁11上。鰭片6焊接到壁11上。設(shè)有連接元件71，用于將鰭片6a的出口 6 連接到鰭片乩的入口 61b。所述連接元件71由設(shè)有直立邊緣的板形元件構(gòu)成，形成了三個(gè)出口 6 和三個(gè)入口 61b的防水外殼。鰭片6以三個(gè)鰭片為一組103平行連接，每組用以避免任何阻塞問(wèn)題。設(shè)有連接元件 71，用于使101和102兩排互連。例如設(shè)置連接元件72用于使單排101中的鰭片互連。連接元件7焊接至壁11，從而形成防水連接。可以理解的是，通過(guò)選擇性地將入口連接至出口，圖3所示的構(gòu)造使得實(shí)現(xiàn)鰭片十分高效的互連成為可能。利用連接系統(tǒng)，還非常易于使用鰭片6的幾排，或易于平行連接更多或更少的鰭片6。因此這有利于，例如在更緊湊的設(shè)備中，平行連接兩塊鰭片。
圖4顯示了這種連接的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中用線(xiàn)42表示液體穿過(guò)連接元件7 的流動(dòng)。氣體在縱向方向I上流動(dòng)，使得液體首先流過(guò)102排，然后流過(guò)101排，之后從出口 2排放出去。圖如顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一鰭片6。例如，如圖3中清晰顯示，鰭片6為雙壁板形元件。除了連接邊緣66，雙壁元件的壁在圓周邊緣63處連接。連接邊緣66的中心設(shè)有連接64，其將連接邊緣66分成入口 61和出口 62。連接64延伸遠(yuǎn)至離直立邊緣63 —段距離III的位置，從而形成U形流道。設(shè)置加強(qiáng)肋65以提供額外的剛度。鰭片6的壁由 0. 6mm厚的鋼板制成。圖恥顯示了一種變形，其中U形流道包含附加的彎道(bend)。為了這一目的，另一連接64設(shè)于板形元件的壁之間。另外，與圖fe所示的實(shí)施方案相比，額外連接了邊緣 63a。連接64將連接邊緣66分為入口 61和出口 62，并且在本實(shí)施方案中，連接64具有拐角。因此，附加連接64提供了附加的彎曲流道。應(yīng)注意的是，本發(fā)明不限于此處所示的實(shí)施方案，其也延伸至落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的其它優(yōu)選變形。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱設(shè)備的熱交換器，包括通道和多塊鰭片，所述通道用于在其縱向方向上傳送經(jīng)加熱的氣體，多個(gè)鰭片用于傳送液體，所述鰭片設(shè)有開(kāi)在同一平面內(nèi)的入口和出口，其中所述鰭片設(shè)在通道壁上，延伸進(jìn)入所述通道中，其中所述鰭片的入口和出口開(kāi)在所述壁面中，并且其中所述熱交換器還包含連接元件，用于將隔開(kāi)的鰭片的至少一個(gè)出口連接到至少一個(gè)入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述連接元件設(shè)在通道壁上，并在隔開(kāi)的鰭片的至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其中所述連接元件設(shè)計(jì)用于使至少兩塊隔開(kāi)的鰭片的入口和出口互連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的熱交換器，其中連接元件由設(shè)有直立邊緣的板形元件制成，所述連接元件設(shè)計(jì)形成防水外殼，其包圍在壁面內(nèi)延伸的至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中鰭片為板形，所述鰭片的平面在所述通道的縱向方向上延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中鰭片包括至少基本為U形的流道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中鰭片包括雙壁元件，除了沿連接邊緣的壁形成所述入口和出口，沿所述圓周邊緣的壁互連形成流道，所述壁還從所述入口和出口之間的連接邊緣，以橫切所述連接邊緣的方向，沿預(yù)定長(zhǎng)度互連，形成所述流道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中所述鰭片由金屬板材料制成，所述金屬板厚度在0. 4至1. Omm之間，優(yōu)選地厚度在0. 5至1. Omm之間，更優(yōu)選地厚度為約0. 6mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中多塊鰭片在垂直所述通道的縱向方向的橫向方向上延伸，平行于壁面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中多塊鰭片在所述通道的縱向方向上延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的熱交換器，其中所述連接元件設(shè)計(jì)用于，首先，連接在橫向方向上延伸、彼此串聯(lián)的所述鰭片，然后，連接所述各排鰭片，從而在縱向方向上形成串聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中所述連接元件設(shè)計(jì)用于引導(dǎo)所述流體首先通過(guò)所述加熱的氣體下游的排，然后通過(guò)加熱的氣體上游鰭片的排。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述通道包括引導(dǎo)裝置，用于引導(dǎo)所述加熱的氣體以縱向起伏方式穿過(guò)所述通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱交換器，其中所述引導(dǎo)裝置包括至少一塊擋板，所述擋板在通道壁上在通道的橫向方向上延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其中至少一塊擋板為梳狀，并在所述橫行方向上延伸的鰭片之間延伸。
16.一種鰭片，用于根據(jù)前述權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于加熱設(shè)備的熱交換器，包括通道和多塊鰭片，所述通道用于在所述通道的縱向方向上傳送加熱的氣體；所述鰭片用于傳送液體，所述鰭片設(shè)有開(kāi)在同一平面內(nèi)的入口和出口，其中鰭片設(shè)在通道壁上，伸入所述通道內(nèi)，其中鰭片的入口和出口開(kāi)在所述壁面內(nèi)并且熱交換器還包括連接元件，所述連接元件用于將隔開(kāi)鰭片的至少一個(gè)入口連接到至少一個(gè)出口。
文檔編號(hào)F28F9/02GK102405392SQ200980157012
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者A·J·斯密特 申請(qǐng)人:魔幻鍋爐Ip有限公司