專利名稱：多級(jí)熱交換器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有處于熱傳遞連接中的、并且可以沿反方向流通的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的多級(jí)熱交換器裝置，其中該初級(jí)側(cè)具有至少兩個(gè)沿流動(dòng)方向錯(cuò)開的供給點(diǎn)，并且設(shè)置一個(gè)閥機(jī)構(gòu)，該閥機(jī)構(gòu)與溫度傳感器機(jī)構(gòu)共同作用并控制通過初級(jí)側(cè)的載熱流體流。
這種多級(jí)熱交換器裝置例如在DE 197 02 897 C2中已經(jīng)公開。這里對(duì)于次級(jí)側(cè)上的工業(yè)用水的栓塞通過一個(gè)閥打開熱源的回流，從而熱交換器的初級(jí)側(cè)由來自熱源的熱水流過。根據(jù)初級(jí)側(cè)的載熱介質(zhì)的始流溫度由溫度傳感器控制三通閥。借助于該閥將載熱介質(zhì)-通常是熱水-導(dǎo)引通過熱交換器中的一個(gè)或者多個(gè)管段。由此擴(kuò)大或者縮小初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的有效傳熱面。也可以根據(jù)初級(jí)側(cè)上的溫度來調(diào)節(jié)熱交換器的容量，這同樣得到了次級(jí)側(cè)上的工業(yè)用水系統(tǒng)的溫度預(yù)調(diào)，更確切地說通過根據(jù)熱源的始流溫度縮短或者延長(zhǎng)熱交換器的熱長(zhǎng)度。由此使得熱交換器容量與當(dāng)前的需求相適配，并且對(duì)于工業(yè)用水溫度改善了其穩(wěn)定性。
但是已經(jīng)表明，這種系統(tǒng)是比較遲鈍的。
本發(fā)明的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)次級(jí)側(cè)出口處溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
該任務(wù)在開頭所述類型的多級(jí)熱交換器裝置的情況下如此解決，閥機(jī)構(gòu)對(duì)于每個(gè)供給點(diǎn)具有自己的閥。
應(yīng)用多個(gè)閥-其可以相應(yīng)構(gòu)造地較小-允許更快地調(diào)節(jié)以及更好的穩(wěn)定性。此外構(gòu)造多個(gè)閥-其原則上可以是簡(jiǎn)單的節(jié)流閥-比使用三通閥成本更低廉，三通閥具有復(fù)雜的構(gòu)造。使用這種新的結(jié)構(gòu)方案可以將載熱介質(zhì)流不僅按照三通閥的形式分配到熱交換器裝置的初級(jí)側(cè)，更確切地說也可以為所有供給點(diǎn)供給載熱流體。由此例如可以對(duì)于次級(jí)側(cè)的低熱消耗可以只給一個(gè)位于初級(jí)側(cè)的第一供給點(diǎn)下游的供給點(diǎn)供給載熱流體。因?yàn)橄鄳?yīng)的閥只調(diào)節(jié)小的通流量，實(shí)現(xiàn)了更好的穩(wěn)定性，因?yàn)樾〉拈y可以更簡(jiǎn)單且更快速地調(diào)節(jié)。也有一種更小的“有效”熱交換器，并由此有更小的加強(qiáng)件。由此調(diào)節(jié)更快速且更穩(wěn)定。對(duì)于次級(jí)側(cè)出口處較大的熱消耗可以將載熱流體流導(dǎo)引通過整個(gè)初級(jí)側(cè)。最后也可以為所有的供給點(diǎn)同時(shí)供給載熱流體，從而實(shí)現(xiàn)了次級(jí)側(cè)附加的熱加載。這種能量供給的分級(jí)增加也實(shí)現(xiàn)了一種更穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，因?yàn)橄聸_和上沖在上述組合方案的情況下最小化了。
溫度傳感器機(jī)構(gòu)最好具有至少一個(gè)溫度傳感器，其檢測(cè)次級(jí)側(cè)的流體的溫度。由此可以根據(jù)次級(jí)側(cè)的流體的溫度來控制初級(jí)側(cè)的載熱流體的流入。
溫度傳感器機(jī)構(gòu)最好具有與供給點(diǎn)相應(yīng)數(shù)量的溫度傳感器，其設(shè)置在次級(jí)側(cè)。由此可以更好地檢測(cè)初級(jí)側(cè)對(duì)次級(jí)側(cè)的溫度影響。
當(dāng)溫度傳感器在初級(jí)側(cè)上的供給點(diǎn)區(qū)域中檢測(cè)次級(jí)側(cè)上的溫度時(shí)是特別適合的。由此可以更好地檢測(cè)通過初級(jí)側(cè)上的各供給點(diǎn)輸入的載熱流體的作用。由此實(shí)現(xiàn)了精確得多的調(diào)節(jié)。
在此特別優(yōu)選每個(gè)溫度傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)閥。也就是溫度傳感器的數(shù)量與閥的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。例如每個(gè)閥可以通過其所屬的溫度傳感器來控制。在必要時(shí)，當(dāng)遵守特定的等級(jí)時(shí)是有利的。一種可能的操作方法在于，首先只操作向初級(jí)側(cè)上的處于最下游的供給點(diǎn)進(jìn)行供給的閥。只有當(dāng)該閥完全打開，并且溫度還不夠，才打開一個(gè)閥，該閥向位于其上游的供給點(diǎn)進(jìn)行供給。通過這種方式得到一種分級(jí)的操作方法，其可以比較快地在次級(jí)側(cè)產(chǎn)生期望的溫度。
在一種替代的結(jié)構(gòu)方案中，溫度傳感器與一個(gè)共同的控制機(jī)構(gòu)連接，該控制機(jī)構(gòu)控制閥。然后控制機(jī)構(gòu)可以從所有溫度信息中獲得熱需求，然后可以實(shí)現(xiàn)載熱流體在初級(jí)側(cè)上的另一種分配，以便在次級(jí)側(cè)的出口處獲得期望的工業(yè)用水溫度。
最好至少一個(gè)與沿著流動(dòng)方向布置在第一供給點(diǎn)下游的供給點(diǎn)連接的閥與壓差調(diào)節(jié)器相組合，該壓差調(diào)節(jié)器通過閥保持恒定的壓力。借助于這種結(jié)構(gòu)方案，載熱流體通過閥的供給以及由此原理上熱量通過該閥的供給僅僅取決于該閥的開口度。這顯著簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)。
下面根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明。
附圖示出

圖1示出了多級(jí)熱交換器裝置的一種第一結(jié)構(gòu)方案；圖2示出了熱交換器裝置的一種第二結(jié)構(gòu)方案；圖3示出了熱交換器裝置的一種第三結(jié)構(gòu)方案。
圖1示出了熱交換器裝置1，它具有一個(gè)熱交換器2，該熱交換器具有一個(gè)初級(jí)側(cè)3和一個(gè)次級(jí)側(cè)4。初級(jí)側(cè)3和次級(jí)側(cè)4在此僅僅示意性地示出。它們相互之間處于傳熱連接中，從而由載熱流體輸送到初級(jí)側(cè)3的熱量可以傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)4上的另一種流體、例如工業(yè)用水。如通過箭頭所示，沿著第一方向流過初級(jí)側(cè)(在圖1的視圖中從右向左)，并沿相反的方向流過次級(jí)側(cè)4。工業(yè)用水通過入口5輸入次級(jí)側(cè)4，并在出口6處接收。通過始流7向初級(jí)側(cè)輸入載熱流體、例如來自區(qū)域供暖設(shè)備的熱水，并通過回流8接收。
始流7分成兩個(gè)分支管路9、10，其中第一分支管路9與初級(jí)側(cè)3的第一供給點(diǎn)11連接，并且第二分支管路10與初級(jí)側(cè)3的第二供給點(diǎn)12連接。第二供給點(diǎn)12相對(duì)于初級(jí)側(cè)3的通流位于第一供給點(diǎn)11的下游。也就是說供給第一供給點(diǎn)11的載熱流體流過熱交換器2的整個(gè)初級(jí)側(cè)3。在第二供給點(diǎn)12供給到初級(jí)側(cè)3中的載熱流體僅僅流過熱交換器的初級(jí)側(cè)3的一部分，也就是說初級(jí)側(cè)3的第一段13并不由在第二供給點(diǎn)12輸入的載熱流體用于熱傳遞。
與此相應(yīng)，次級(jí)側(cè)4也有兩個(gè)部段14、15，其中部段14總是用于將熱量從初級(jí)側(cè)3傳遞到次級(jí)側(cè)4(或者相反)，而部段15只有當(dāng)載熱流體通過分支管路9輸入第一供給點(diǎn)11時(shí)才使用。
在第一分支管路9中設(shè)置了第一閥16，并在第二分支管路10中設(shè)置了第二閥17。兩個(gè)閥在各自連接的供給點(diǎn)11、12控制載熱流體到初級(jí)側(cè)3的流入。當(dāng)?shù)谝婚y16打開，則向第一供給點(diǎn)11供給載熱流體，這些載熱流體然后流過整個(gè)初級(jí)側(cè)3。當(dāng)?shù)诙y17打開時(shí)，在第二供給點(diǎn)12上輸入載熱流體，從而只在第二部段14上將熱量傳遞到次級(jí)側(cè)4。當(dāng)然也可以打開兩個(gè)閥16、17，從而只有一部分載熱流體流過部段13，而初級(jí)側(cè)3的其余部分供給較大量的載熱流體。
為了控制閥16、17，設(shè)置了第一溫度傳感器18，其設(shè)置在第一供給點(diǎn)11的范圍內(nèi)，并且還設(shè)置了第二溫度傳感器19，其設(shè)置在第二供給點(diǎn)12的范圍內(nèi)。兩個(gè)溫度傳感器18、19檢測(cè)次級(jí)側(cè)4上的溫度。
在圖1中所示的實(shí)施方式中，溫度傳感器18配屬于閥16，并且溫度傳感器19配屬于閥17，從而可以直接根據(jù)次級(jí)側(cè)4上的溫度來控制載熱流體的輸入。
當(dāng)要在出口6處獲得具有期望的溫度的工業(yè)用水時(shí)，在那里打開未具體示出的閥。流過次級(jí)側(cè)4的工業(yè)用水的溫度太低，但是其絕對(duì)值并不是恒定的，而是受環(huán)境影響。只要在次級(jí)側(cè)存在的溫度還不符合給定的額定溫度，那么就由第二溫度傳感器19進(jìn)行檢測(cè)，該第二溫度傳感器調(diào)大(aufsteuern)第二閥17，從而將工業(yè)用水在次級(jí)側(cè)4進(jìn)行加熱。當(dāng)熱傳遞在熱交換器2的具有次級(jí)側(cè)4的部段14的級(jí)中足夠?qū)⒐I(yè)用水加熱到期望的溫度，那就不需要其它措施了。在這種情況下，也就是第一溫度傳感器18也確定達(dá)到了額定溫度。水溫的調(diào)節(jié)進(jìn)行到這種程度，也就是僅僅通過第二溫度傳感器19和第二閥17之間的相互作用。這種調(diào)節(jié)可以比較快地實(shí)現(xiàn)，從而起振的危險(xiǎn)也保持很小。
即使第一溫度傳感器18也確定還沒有達(dá)到額定溫度，然后第一溫度傳感器18調(diào)大第一閥16，從而可以將熱量附加地從初級(jí)側(cè)3傳遞到次級(jí)側(cè)4的部段15上。
也就是說兩個(gè)閥16、17的打開和關(guān)閉由兩個(gè)溫度傳感器18、19控制。閥16、17的調(diào)節(jié)點(diǎn)可以通過閥控制機(jī)構(gòu)來控制。閥控制機(jī)構(gòu)可以構(gòu)造成多種不同的形式。例如可以將閥16關(guān)閉并將閥17打開，從而熱傳遞只在次級(jí)側(cè)4的部段14中進(jìn)行。也可以這樣驅(qū)動(dòng)閥16、17，使得閥16打開，并使閥17關(guān)閉。在這種情況下，熱傳遞在次級(jí)側(cè)4上的部段14和15中進(jìn)行。也可以打開兩個(gè)閥16、17。在這種情況下熱傳遞在次級(jí)側(cè)4的部段15上進(jìn)行，并在次級(jí)側(cè)4的部段14上進(jìn)行擴(kuò)大的熱傳遞。
如圖所示，閥16、17可以由溫度傳感器18、19直接驅(qū)動(dòng)，例如通過電動(dòng)、磁力或者機(jī)械觸發(fā)機(jī)構(gòu)。也可以使用可手動(dòng)操作的閥16、17，然后該閥必須用手根據(jù)感測(cè)或者測(cè)量的溫度進(jìn)行觸發(fā)。
圖2示出了熱交換器裝置的一種替代結(jié)構(gòu)方案，其中相同的元件設(shè)置了相同的附圖標(biāo)記。
這里所作的變化是，溫度傳感器18、19不再直接與閥16、17耦聯(lián)，而是與一個(gè)同樣觸發(fā)閥16、17的控制機(jī)構(gòu)20耦聯(lián)。借助于這種控制機(jī)構(gòu)20還可以更好地關(guān)注初級(jí)側(cè)3的溫度對(duì)次級(jí)側(cè)4的影響。
溫度傳感器18、19在兩種情況下設(shè)置在供給點(diǎn)11、12的附近，從而其在原理上檢測(cè)通過初級(jí)側(cè)的各級(jí)輸入的熱量的總體熱作用。
圖3示出了多級(jí)熱交換器裝置的另一種實(shí)施方式，其中相同的元件設(shè)置了與圖1和2相同的附圖標(biāo)記。
每個(gè)閥16、17具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21、22，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21、22通過溫度傳感器18、19控制。
與第二閥17成一列地布置了一個(gè)壓力控制閥23，其通過膜片24和毛細(xì)管25由閥17前的供給壓力和只是示意性示出的膜片彈簧26控制。閥23用于通過閥17使壓力降保持恒定。
第一閥16只受溫度傳感器18上的溫度的影響。也就是閥16的開口度根據(jù)次級(jí)側(cè)4的出口處的溫度調(diào)節(jié)。第二閥17根據(jù)始流7的壓力調(diào)節(jié)，因?yàn)閴翰钔ㄟ^第二閥17借助于壓差調(diào)節(jié)器保持恒定，其中壓差調(diào)節(jié)器具有壓力控制閥23。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.多級(jí)熱交換器裝置(1)，其具有一個(gè)初級(jí)側(cè)(3)和一個(gè)次級(jí)側(cè)(4)，初級(jí)側(cè)(3)和次級(jí)側(cè)(4)處于導(dǎo)熱連接中，并且可以沿著相反的方向流通，其中初級(jí)側(cè)(3)具有至少兩個(gè)沿流動(dòng)方向錯(cuò)開的供給點(diǎn)(11、12)，并且設(shè)置了一個(gè)閥機(jī)構(gòu)(16、17)，該閥機(jī)構(gòu)與溫度傳感器機(jī)構(gòu)(18、19)相互作用，并控制通過初級(jí)側(cè)(3)的載熱流體流，其特征在于該閥機(jī)構(gòu)對(duì)于每個(gè)供給點(diǎn)(11、12)都具有一個(gè)自己的閥(16、17)，其中所述溫度傳感器機(jī)構(gòu)具有與供給點(diǎn)(11、12)相應(yīng)數(shù)量的溫度傳感器(18、19)，其設(shè)置在次級(jí)側(cè)(4)上。
2.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器(18、19)在初級(jí)側(cè)(3)上的供給點(diǎn)(11、12)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)次級(jí)側(cè)(4)上的溫度。
3.按權(quán)利要求3或者4所述的裝置，其特征在于每個(gè)溫度傳感器(18、19)對(duì)應(yīng)配設(shè)一個(gè)閥(16、17)。
4.按權(quán)利要求3、4所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器(18、19)與一個(gè)共同的控制機(jī)構(gòu)(20)連接，該控制機(jī)構(gòu)(20)控制閥(16、17)。
5.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)與沿流動(dòng)方向設(shè)置在第一供給點(diǎn)(11)下游的供給點(diǎn)(12)連接的閥(17)與壓差調(diào)節(jié)器(23-26)組合，壓差調(diào)節(jié)器通過閥(17)使壓力保持恒定。
權(quán)利要求
1.多級(jí)熱交換器裝置，其具有一個(gè)初級(jí)側(cè)和一個(gè)次級(jí)側(cè)，初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)處于導(dǎo)熱連接中，并且可以沿著相反的方向流通，其中初級(jí)側(cè)具有至少兩個(gè)沿流動(dòng)方向錯(cuò)開的供給點(diǎn)，并且設(shè)置了一個(gè)閥機(jī)構(gòu)，該閥機(jī)構(gòu)與溫度傳感器機(jī)構(gòu)相互作用，并控制通過初級(jí)側(cè)的載熱流體流，其特征在于該閥機(jī)構(gòu)對(duì)于每個(gè)供給點(diǎn)(11、12)都具有一個(gè)自己的閥(16、17)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)溫度傳感器(18、19)，其檢測(cè)次級(jí)側(cè)(4)上的流體的溫度。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器機(jī)構(gòu)具有與供給點(diǎn)(11、12)相應(yīng)數(shù)量的溫度傳感器(18、19)，其設(shè)置在次級(jí)側(cè)(4)上。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器(18、19)在初級(jí)側(cè)(3)上的供給點(diǎn)(11、12)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)次級(jí)側(cè)(4)上的溫度。
5.按權(quán)利要求3或者4所述的裝置，其特征在于每個(gè)溫度傳感器(18、19)對(duì)應(yīng)配設(shè)一個(gè)閥(16、17)。
6.按權(quán)利要求3、4所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器(18、19)與一個(gè)共同的控制機(jī)構(gòu)(20)連接，該控制機(jī)構(gòu)(20)控制閥(16、17)。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)與沿流動(dòng)方向設(shè)置在第一供給點(diǎn)(11)下游的供給點(diǎn)(12)連接的閥(17)與壓差調(diào)節(jié)器(23-26)組合，壓差調(diào)節(jié)器通過閥(17)使壓力保持恒定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多級(jí)熱交換器裝置(1)，它具有一個(gè)初級(jí)側(cè)(3)和一個(gè)次級(jí)側(cè)(4)，初級(jí)側(cè)(3)和次級(jí)側(cè)(4)處于導(dǎo)熱連接中，并且可以沿著相反的方向流通，其中初級(jí)側(cè)(3)具有至少兩個(gè)沿流動(dòng)方向錯(cuò)開的供給點(diǎn)(11、12)，并且設(shè)置了一個(gè)閥機(jī)構(gòu)，該閥機(jī)構(gòu)與溫度傳感器機(jī)構(gòu)相互作用，并控制通過初級(jí)側(cè)(3)的載熱流體流。希望能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)次級(jí)側(cè)(4)的出口(6)處的溫度進(jìn)行穩(wěn)定地調(diào)節(jié)。為此該閥機(jī)構(gòu)對(duì)于每個(gè)供給點(diǎn)(11、12)都具有一個(gè)自己的閥(16、17)。
文檔編號(hào)F24D19/10GK1910423SQ200580002167
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者A·貝諾尼森 申請(qǐng)人:丹福斯有限公司