本發(fā)明涉及一種用于特別地旨在用于焙燒陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的熱交換器。

背景技術(shù)：

如所知，在工業(yè)爐窯中，特別是在旨在用于生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品的爐窯中，焙燒區(qū)域下游存在從焙燒室出來的產(chǎn)品的受控的快速冷卻區(qū)域，在該區(qū)域中，經(jīng)焙燒的陶瓷產(chǎn)品的溫度逐漸降低，以使它們適合后續(xù)的加工步驟。

在快速冷卻區(qū)域中，可存在熱交換器，如已知的，該熱交換器包括靠近經(jīng)焙燒的產(chǎn)品(例如，在其上方)布置的熱交換導(dǎo)管。在熱交換導(dǎo)管中，可以預(yù)見，在使用中，例如空氣的熱交換流體在相對(duì)于快速冷卻區(qū)域中的溫度更低的溫度下經(jīng)過。

特別地，助燃空氣經(jīng)過該導(dǎo)管，該空氣接著被傳送至產(chǎn)品的焙燒區(qū)域的噴燃器。

這樣的熱交換導(dǎo)管因此主要具有升高待傳送至焙燒區(qū)域的助燃空氣的溫度的目的。

在爐窯的快速冷卻區(qū)域的溫度和熱交換導(dǎo)管中的流體的溫度之間的差值決定了熱量從冷卻區(qū)域本身且因此從傳輸通過其中的陶瓷產(chǎn)品到流體自身的傳遞，該流體因此被加熱并且例如通過鼓風(fēng)或抽吸從冷卻區(qū)域強(qiáng)行移除。

在熱交換導(dǎo)管中，如已知的，建立流體的所謂的層流運(yùn)動(dòng)，其中流體(準(zhǔn)確地說，單一流體線)根據(jù)它們到導(dǎo)管壁的距離而在不同速度下流動(dòng)。更具體而言，與熱交換導(dǎo)管的壁接觸的流體的速度低于根據(jù)某個(gè)速度分布沿著其對(duì)稱軸線的流體的速度，并且一般來講在垂直于流的方向的方向上不存在流體的大量混合。

因此，從快速冷卻區(qū)域移除熱量根本沒效率，準(zhǔn)確地是由于熱交換導(dǎo)管中的流體的層流運(yùn)動(dòng)。在發(fā)生在快速冷卻區(qū)域和熱交換導(dǎo)管之間的熱交換期間，流體的分子實(shí)際上不均勻地加熱，并且在這些條件下，從冷卻區(qū)域移除的熱量的量遠(yuǎn)小于當(dāng)熱交換導(dǎo)管中包含的所有流體均達(dá)到相同溫度時(shí)實(shí)際上應(yīng)被移除的熱量的量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主要目的是改進(jìn)與用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適合用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的熱交換器，其允許從爐窯的冷卻區(qū)域移除更大量的熱量，以增加穿過其中的助燃空氣的溫度。

本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種適合用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的熱交換器，其允許比現(xiàn)有技術(shù)的交換器更快速地從爐窯的快速冷卻區(qū)域移除熱量。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種適合用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的熱交換器，其容易制造且成本有競(jìng)爭(zhēng)力。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯中的熱交換器。

從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選且有利的實(shí)施例。

附圖說明

本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將從適合用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的熱交換器的優(yōu)選但非排它的實(shí)施例的詳細(xì)描述變得更加清楚，該熱交換器在附圖中示出以用于指示而非限制目的，在附圖中：

圖1是特別地用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯的一些部分的示意性側(cè)視圖；

圖2示出了沿著線II-II截取的根據(jù)圖1的工業(yè)爐窯的快速冷卻區(qū)域的一部分的剖視圖，并且部件被移除；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施例的熱交換器的縱向剖視圖；

圖4是圖3的導(dǎo)管的剖視圖；以及圖5以放大的比例示出了圖3所示導(dǎo)管的一部分。

具體實(shí)施方式

首先參照附圖1至5，可以看出根據(jù)本發(fā)明的熱交換器如何特別適合在優(yōu)選地用于陶瓷產(chǎn)品的工業(yè)爐窯FI中使用，并且包括用附圖標(biāo)記1表示的至少一個(gè)熱交換導(dǎo)管，該導(dǎo)管以已知的方式安裝在爐窯FI的快速冷卻區(qū)域CR中。

熱交換導(dǎo)管1將其一個(gè)端部2與源S(在圖1所示情況中鼓風(fēng)機(jī))流體連接，以便使熱交換流體F(例如氣體)流過其中。

上述熱交換流體F優(yōu)選地但非排它地由助燃空氣組成，助燃空氣穿過快速冷卻區(qū)域CR，以便能夠適當(dāng)?shù)丶訜?，從而能夠接著被傳送至產(chǎn)品的焙燒區(qū)域的噴燃器。

然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，根據(jù)本發(fā)明的交換器也可用于根據(jù)工業(yè)爐窯FI的其它應(yīng)用中。

導(dǎo)管1有利地由具有高熱導(dǎo)率的材料例如鋼制成，并且具有內(nèi)壁3以用于與在其內(nèi)部傳輸?shù)牧黧w接觸。

導(dǎo)管1可由另一種材料例如陶瓷材料或類似物制成。

根據(jù)本發(fā)明的熱交換器也包括設(shè)置在導(dǎo)管1內(nèi)部的湍流促進(jìn)裝置4。

特別地，湍流促進(jìn)裝置4從導(dǎo)管1的內(nèi)壁3沿著導(dǎo)管1自身的至少一個(gè)縱向延伸部分延伸。

在圖中所示具體情況中，這樣的湍流促進(jìn)裝置4接合熱交換導(dǎo)管的整個(gè)縱向延伸部。

在任何情況下，不言而喻的是，它們可接合熱交換導(dǎo)管1的僅一個(gè)部分或彼此間隔開(不論是否以規(guī)則的間距)的許多部分。

湍流促進(jìn)裝置4從熱交換導(dǎo)管的內(nèi)壁3徑向延伸給定的延伸量5，以便界定內(nèi)部貫穿開口6，在使用中，流體在該開口中無阻礙地自由流動(dòng)。

該解決方案使得可以減小通過導(dǎo)管的負(fù)載損耗，同時(shí)仍確保良好的熱交換效率。

在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，湍流促進(jìn)裝置4可延伸熱交換導(dǎo)管1的整個(gè)內(nèi)徑。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，湍流促進(jìn)裝置4具有層狀形狀，并且根據(jù)螺旋構(gòu)型在熱交換導(dǎo)管1內(nèi)部延伸。

湍流促進(jìn)裝置4也由具有高熱導(dǎo)率的材料制成，其可在內(nèi)壁3的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處(例如，至少在其端部處)附接到熱交換導(dǎo)管1的內(nèi)壁3，或者與內(nèi)壁一體地制成。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，湍流促進(jìn)裝置4與熱交換導(dǎo)管1的內(nèi)壁3熱接觸，從內(nèi)壁3上升，如所描述的。

特別地，湍流促進(jìn)裝置4與內(nèi)壁3的至少一個(gè)點(diǎn)熱接觸。

因此，在湍流促進(jìn)裝置4和熱交換導(dǎo)管1之間可通過傳導(dǎo)發(fā)生熱交換。

在湍流促進(jìn)裝置4和熱交換導(dǎo)管1之間的熱接觸使得可以增加發(fā)生在熱交換導(dǎo)管1和熱交換流體F之間的熱交換的效率。

就這一點(diǎn)而言，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，與熱交換流體F的熱交換通過由熱交換流體F沖刷的內(nèi)壁3的部分和通過湍流促進(jìn)裝置4兩者進(jìn)行。

湍流促進(jìn)裝置4的特定構(gòu)型使得可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)。

首先，湍流促進(jìn)裝置4的特定構(gòu)型在使用中造成穿過其中的熱交換流體F的減速。

這使得可以增加熱交換，因?yàn)榱黧w在導(dǎo)管1中和因此爐窯的快速冷卻區(qū)域CR中停留更久。

因此，這使得可以從快速冷卻區(qū)域CR自身帶走更大量的熱量。

其次，湍流促進(jìn)裝置4在使用中促進(jìn)導(dǎo)管1內(nèi)部的熱交換流體F的高度混合，其優(yōu)點(diǎn)在于，在快速冷卻區(qū)域CR和熱交換導(dǎo)管1中的熱交換流體F之間的熱交換增加。

實(shí)際上，湍流促進(jìn)裝置4建立熱交換導(dǎo)管1中的流體的湍流運(yùn)動(dòng)，使得更大量的流體直接與導(dǎo)管自身的內(nèi)壁3形成接觸，從而使得直接涉及到與快速冷卻區(qū)域CR的熱交換中的流體的表面增加。

此外，由于湍流促進(jìn)裝置4由具有高熱導(dǎo)率的材料制成，并且由于它們與熱交換導(dǎo)管1直接熱接觸，旨在執(zhí)行熱交換功能的總表面大于常規(guī)解決方案中預(yù)計(jì)的表面。

實(shí)際上，在熱交換導(dǎo)管1中，旨在用于熱交換的表面相當(dāng)于基本上內(nèi)壁3的表面和由熱交換流體F沖刷的湍流促進(jìn)裝置4的表面之和。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解如何可以通過改變?cè)谝辉雅c另一匝之間的螺旋的節(jié)距和/或通過改變湍流促進(jìn)裝置4沿著熱交換導(dǎo)管1的縱向延伸量來相對(duì)于由促進(jìn)裝置自身在導(dǎo)管中的插入不可避免地造成的負(fù)載損耗而優(yōu)化熱交換。

僅作為非限制性示例，應(yīng)當(dāng)指出的是，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，湍流促進(jìn)裝置4包括具有50mm的外徑、22mm的內(nèi)徑和50mm的節(jié)距的螺旋。

當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，湍流促進(jìn)裝置4的尺寸和尺寸比例可相對(duì)于具體的應(yīng)用需求而不同。

為了將負(fù)載損耗保持在預(yù)定的最小值內(nèi)，湍流促進(jìn)裝置4在徑向方向上的延伸量5為熱交換導(dǎo)管1的半徑的約一半。

在所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，上述熱交換器可進(jìn)行許多修改和變型。

因此，例如，呈螺旋形式的湍流促進(jìn)裝置可在單件中或通過多個(gè)翅片制成，所述多個(gè)翅片從導(dǎo)管的內(nèi)壁3延伸且間隔開。其在徑向方向上的延伸量(即，部分5)可作為可由系統(tǒng)承受的負(fù)載損耗的函數(shù)而變化。