專利名稱：具有塑料殼體的冷凝熱交換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直接或間接地與燃燒器，特別是氣體或燃料燃燒器相連的冷凝熱交換器。
此交換器特別是安裝在家庭使用的煤氣鍋爐上，其目的是提供中心供熱循環(huán)和/或提供用于清潔使用的水。
更具體地說，形成了本發(fā)明主題的熱交換器是一種類型的熱交換器，它包括界定了封閉空間的殼體，在殼體內(nèi)容納了由一根或多根具有被壓平斷面的管構成的至少一個管束，在文獻EP-B-0 678 186中披露了這種類型的管束，可以根據(jù)需要將其作為參考。
文獻EP-B-0 678 186描述了熱交換器元件，它包括由高熱傳導材料制成的管，熱傳遞的流體，例如要被加熱的水，在管內(nèi)循環(huán)。此管呈螺旋狀地纏繞并且具有被壓平的橢圓形斷面，該斷面的主軸基本上垂直于螺旋軸線，并且此管的每一圈都具有平的表面，這些表面通過定寬度的間隙與相鄰圈的表面相間隔，其中所述寬度基本上小于所述斷面的厚度，此外，兩相鄰圈的間隔還可通過隔片來校準，這些隔片由形成于管壁內(nèi)的突起組成。
這篇文獻還描述了一種包含多個元件，例如上述元件的熱交換器，這些元件由所列出的各個實施方案中的不同方式進行布置。
這樣設計出的交換器元件就能夠在非常熱的氣體和要加熱的流體，例如循環(huán)在此管狀元件的內(nèi)部的水之間提供非常有效的熱交換，其中這些熱氣體可以由安裝在封閉空間內(nèi)的燃燒器直接產(chǎn)生，或者來自外部熱源，并且這些熱氣掃過管狀元件。
具體地說，在熱氣體經(jīng)過位于所述圈之間的間隙的過程中，熱氣流在大致徑向的方向上與交換器元件的壁的相對較大的區(qū)域接觸。
更具體地說，本發(fā)明的目的在于提供上面列出的這種普通類型的冷凝熱交換器，其熱交換器元件為扁平的管束，例如在上述EP-B-0 678186中所披露的。
構成上面列出的那種類型的已知的冷凝設備的殼體正如管或多根管一樣，由金屬，通常為不銹鋼制成。
金屬，特別是不銹鋼不僅提供了機械地抗應力的能力，并且還提供了化學地抗腐蝕的能力，其中所述應力是由于在管或多根管形成的繞組內(nèi)產(chǎn)生的膨脹所造成的，而腐蝕則是來自于廢氣(燃燒廢氣)和冷凝物。
僅為了示例的目的，在此狀況下，應該指出的是，在使用過程中管(或多根管)的內(nèi)部所要加熱的流體，特別是水的壓力可能會相當高，大約在2.5到3.5巴，即2.5·105到3.5·105帕。
為了安全的目的，管束優(yōu)選地設計為能夠抵抗4.5·105帕的壓力。
管的初始為扁平的側(cè)部會具有發(fā)生膨脹的趨勢，變形的幅度為內(nèi)壓值的增函數(shù)。
通過將管分隔的隔片所形成的突起，此變形從一管壁向相鄰管壁軸向地推進。
僅為了實例的目的，采用為四根并列并且壁厚為0.6mm的管的繞組，其軸向尺寸開始時為128mm，在壓力為2巴和壓力為3巴時，管發(fā)生變形后，該尺寸分別為129.2mm和129.8mm。
整個伸長正比于以端對端安裝并且構成了交換器的管束的繞組的數(shù)目。
當然，增加管的壁厚也可能減少變形的幅度。遺憾的是，過大的增加厚度會導致裝置的重量顯著地增加。如果管件是通過液壓成型、要求極高的操作壓力的方法制成的話也會出現(xiàn)問題。
為了阻止伸長并且能夠承受由于在管束內(nèi)循環(huán)的流體的內(nèi)壓所導致的軸向推力，直到現(xiàn)在所采用的方法是采用金屬殼體(用作位于管束兩端處的支承)，其厚度和機械強度被選擇成它們能夠防止所述管束在內(nèi)壓作用下發(fā)生軸向伸長，或者將其限制在至少與殼體的彈性變形限制相符合的可接受的幅度之內(nèi)。
這種類型的交換器就技術水平，特別是性能水平上來講是令人滿意的。
然而，它相當?shù)闹?，而這會導致在它的安裝過程中，在對其運輸和處理時，可能會給操作者帶來困難，并且由于為了抵抗機械應力和由于廢氣和凝結物所帶來的化學腐蝕，它必須要采用由高質(zhì)量的金屬，例如不銹鋼制成的殼體，從而它的成本是相當高昂的。
本發(fā)明所基于的目的在于，通過使其配備有一種殼體來顯著地減少此裝置的重量和成本，其中所述殼體雖然基本上不由貴重并且昂貴的材料制成，在此情況下它為塑料，但是就上述涉及的軸向膨脹問題而言，它不會帶來任何關于抗化學腐蝕或者機械強度的問題。
本發(fā)明的另一目的為，在一種變形實施方案中，為了確保塑料殼體優(yōu)選地與由燃燒廢氣經(jīng)過繞組的多圈所產(chǎn)生的熱相隔絕，并且因此為了充分地降低殼體所承受的溫度級，通過采用簡單、輕便并且低廉的裝置，在此種情況下為采用執(zhí)行隔熱屏功能的罩來達到此目的。
形成了本發(fā)明主題的冷凝熱交換器與氣體燃燒器或燃料燃燒器相連。
它包括至少一管束，該管束由一根管或者一組以端對端布置的從而形成了螺旋繞組的管組成，其中單根管或多根管的壁由高傳導性的材料制成并且具有扁平的橢圓斷面，該斷面的主軸垂直或者基本垂直所述螺旋的軸線，同時將兩相鄰圈分隔的間隙的寬度不變并且優(yōu)選的是小于所述斷面的厚度，所述管束固定地安裝在不透氣的殼體內(nèi)部，熱交換器還包括用于循環(huán)要被加熱流體，特別是位于管或構成管束的多根管內(nèi)的冷水的裝置，此殼體具有用于排放燃燒氣體的套管，這樣，此交換器被布置成由燃燒器產(chǎn)生的熱氣體通過分隔它的多個圈的間隙徑向地或者大致徑向地穿過所述管束。
根據(jù)本發(fā)明-一方面，所述殼體由耐熱塑料制成，并且-另一方面，交換器包括機械地將所述管束保持在它的軸向方向內(nèi)的裝置，此裝置能夠吸收由循環(huán)在交換器內(nèi)并且趨于使交換器壁發(fā)生變形的流體的內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力載荷，同時還防止這些載荷傳遞到殼體上。
因此，到目前為止殼體所承擔的兩件任務為，即作為用于循環(huán)和排放熱氣體的封閉空間，以及作為收集和排放冷凝物的封閉空間，并且此外，還要確保管束的機械穩(wěn)定性。
另外，根據(jù)對本發(fā)明有利但并不限制本發(fā)明的特定數(shù)目的特征為-交換器包含由所述殼體支承的溫度探針，當殼體內(nèi)位于此探針附近的大部分溫度超過設定的極限時，該溫度探針可將燃燒器關閉；-所述保持裝置包括一組帶，它延伸在管束外部，平行于螺旋的軸線，并且其端部固定在壓靠于管束兩相對面上的支承件上。
-位于一組帶的一端處的支承件為薄板，例如呈盤狀，它的中心部分被挖去，因此為環(huán)狀。
-所述板用作部分地將殼體的開口面封閉的端面，并且例如通過卷邊固定在殼體的四周上。
-帶的端部以稍微向外突出的方式穿過所述端面，并且這些端部設有螺紋，從而它們允許蓋可拆卸地通過螺栓安裝在端面上。
-所述蓋被固定在燃燒器上；-具有四根基本上呈方形布置的帶，并且位于相對于所述端面的相對側(cè)的支承件由一對被構造為與管束的輪廓盡可能地一致并且壓靠在其直徑方向上的兩相對區(qū)域內(nèi)的弧形或者彎曲帶組成，每根彎曲帶都固定在一對相鄰的帶上；-構成殼體的塑料為基于玻璃纖維加強的或者玻璃片樹脂加強的合成材料；-所述樹脂為聚苯醚、聚苯乙烯和聚丙烯的復合物；-交換器包括兩個端對端布置并且彼此相連的共軸管束，這兩個共軸管束中的一個作為主交換器，另一個作為副交換器，導流部件夾在這兩束管之間，并且因此被布置成由燃燒器產(chǎn)生的熱氣首先經(jīng)過主交換器，由內(nèi)向外地穿過分隔它的圈的間隙，然后穿過副交換器，再從外到內(nèi)穿過分隔它的圈的間隙。
-導流板固定在所述管束上；-由于燃燒器安裝在作為主交換器的管束的內(nèi)部，因此所述導流板為平圓形并且被固定在燃燒器的端部，該導流板在其四周具有熱絕緣密封，該密封壓靠在管束的內(nèi)部；-所述殼體由結合在一起并例如通過焊接固定在一起的兩個半殼體組成；-交換器包括罩，該罩位于由單根管或多根管構成的管束的外部以及所述塑料殼體的內(nèi)部，此罩用作隔熱屏，它能夠使此殼體與由廢氣釋放的熱量相隔絕。
-此罩由薄的不銹鋼片制成；-此罩被施加在塑料殼體的內(nèi)表面上，并且通過例如將一系列突起壓制在罩的壁面內(nèi)使其與所述內(nèi)表面保持一定距離；-該罩由兩互補的圓形部件組成，這兩個部件被結合在一起從而形成了配合在所述塑料殼體的內(nèi)表面上的環(huán)形殼體；-所述圓形部件的互相正對的邊緣具有一排基本上呈半圓形或者半橢圓形的槽口，當這些圓形部件被結合在一起時，這些槽口能夠緊密地將構成繞組的單根管或多根管的直線端部包圍。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會從說明書和附圖中變得明顯，而這些附圖僅僅是以非局限性的例子代表了本發(fā)明可能的實施方案。
在這些附圖中

圖1為本發(fā)明第一實施方案的前視圖，這副圖為沿圖2中豎直剖面I-I所剖開的；圖2為圖1中裝置的左側(cè)視圖；圖3和4為分別與圖1和圖2類似的視圖，它們僅示出了管束和它的保持裝置；圖5為與圖1類似的視圖，它示出了交換器的第二可能實施方案，該實施方案中的交換器的整個軸向尺寸較??；圖6為圖5中熱交換器的側(cè)視圖，它示出了這里所采用的用于保持管束的方法；圖7為示意性地示出了這些保持裝置的前視圖；圖8為示出了所采用的溫度檢測器的可能的變形的詳細視圖，該檢測器代替了圖5中所示的那一個；圖9為示出了圖5中裝置的操作；圖10、11和12為分別與圖1、2和3類似的視圖，它們示出了本發(fā)明第三實施方案中的交換器，此交換器不具有燃燒器；圖13和14各自為本發(fā)明的交換器的前部和側(cè)部視圖，這些附圖為沿穿過繞組的軸線的豎直平面剖開的，此交換器與圖5中實施方案的類似，但是包含用于完成隔熱功能的罩；圖15和16再次以示意的方式示出了構成了罩的兩帶狀元件(然而沒有被圍成圓形)。
圖1和圖2示出的交換器包括限定了封閉空間的外殼或殼體1，在封閉空間內(nèi)固定安裝有管束2，該管束由成端對端布置并且相串聯(lián)的、軸線為X-X′的螺旋狀繞組組成。
這些管為扁平斷面管，斷面的大側(cè)面垂直于軸線X-X′。
位于管的大側(cè)面上的突起200完成隔片的功能，從而在每一圈之間限定了具有基本上不變的、被校準的值的間隙。
要加熱的流體，例如水，貫穿此繞組的內(nèi)部。
在所示的實施方案中，三根螺旋管件被結合在一起并且相串接，其中要被加熱的流體從左邊循環(huán)到右邊。
固定在殼體1上的集管15、16使裝置以傳統(tǒng)的方式與用于進給要被加熱的冷的流體和排放熱流體的管相連接。
這些集管還將流體從管件循環(huán)輸送到相鄰的繞組。
每一管件都具有直的端部，也即為具有直的軸線的端部，同時它還帶有逐漸增加的可變的斷面，管件突出的端部的斷面為圓形。
在圖2所述的實施方案中，兩端部布置成平行并且位于繞組的相同側(cè)。
也可以注意到，類似的布置也提供于圖10和11所示的第三實施方案中。
作為對照，與上面已經(jīng)提到的歐洲專利EP 0 6781 86的附圖24中示出的實施方案的結構相似，在圖5和6所示的本發(fā)明第二實施方案中，管狀繞組的兩端部延伸在相同的平面內(nèi)，它們的開口被導引在彼此遠離的方向上。
管件的進口和出口20、21以密封的方式適當?shù)乇痪磉呂挥跉んw1內(nèi)的特定開口中，正如從圖2中看到的那樣；集管15、16固定在這個水平面上。
根據(jù)本發(fā)明的主要特征，殼體1由塑料制成。
它是例如由旋轉(zhuǎn)注模法或者注射模型法獲得。
殼體由兩個半殼體制成，在管束已經(jīng)被安裝在它們中的一個的內(nèi)部后，這兩個半殼體被熱封在一起。
殼體1在它的一個側(cè)部處具有開口，當參考圖1時，在這種情形下，該開口位于左邊的側(cè)部處。
在使用此裝置時，燃燒氣體內(nèi)含有的蒸汽部分在與管壁接觸時發(fā)生冷凝。
附圖標記10表示封閉空間的底壁；以一種已知的方式，該底部被傾斜，由此允許冷凝物朝開口13排出。
殼體后部的附圖標記為11；它具有凹陷部110，該凹陷部正如將在之后看到的，形成了通道，燃燒的氣體和廢氣流經(jīng)此通道，并將它們導引向排放套管12。
當然，孔13與冷凝物排放管相連，同時套管12與廢氣排放管，例如廢氣導管相連。這些管和管道沒有在附圖中示出。
殼體的開口側(cè)由端面部件3封閉。后者通過邊緣30固定在殼體的整個周邊上，其中所述邊緣30以氣密性的方式卷曲在界定了殼體入口的周圍凸緣14上。
密封，例如硅樹脂密封(未示出)位于此水平面上是有利的。
例如由不銹鋼制成的端板3通常由可移動的蓋4所封閉。
在所示出的實施方案中，蓋4為兩部分組成；它包括由耐熱塑料或金屬制成的外板40，以及由絕緣材料，例如陶瓷基的絕緣材料制成的內(nèi)板41。
這兩塊板在它們的中心部分被一開口貫穿，燃燒器6，例如為氣體燃燒器橫穿過此開口，而燃燒器由通過某種這里未示出的方式固定在蓋4上。
與燃燒器6相連的適當裝置使氣體和空氣(例如甲烷+空氣)的燃料混合物進入到此裝置成為可能。
這些裝置可以，特別是由固定在蓋上并且能夠?qū)怏w混合物吹進燃燒器內(nèi)的風扇組成，或者由連接到蓋上的柔性管組成。
燃燒器6為具有封閉端的圓筒形管，管壁上穿有多個小孔，這些小孔使燃料混合物徑向地通向管的外部。
此壁的外表面構成了燃燒表面。例如包括火花產(chǎn)生電極在內(nèi)的已知類型的點火系統(tǒng)當然是與燃燒器相連。
燃燒器軸向地與繞組2的中心共軸，但是它并不是在繞組的整個長度上延伸。
事實上，管束2被分成兩個部分，一為位于導流板7的左邊的部分2a，而另一為位于導流板7的右邊的部分2b。
導流板7為熱絕緣材料，例如陶瓷基材料制成的盤；它由以薄的不銹鋼板70形式的加固部件所支承，其中該不銹鋼板的四周被插入到管束的兩相鄰圈之間。
正在討論的交換器10為雙交換器，例如在前述的歐洲專利的圖8中示出的，這種交換器使獲得高效成為可能。
管束的部分2b用于對從圖1中的右邊向左邊循環(huán)的流體進行預熱。部分2a用于實際的加熱。
根據(jù)本發(fā)明的一個主要特征，通過機械保持系統(tǒng)將管束2的各繞圈牢固地彼此相互壓靠。
在這種情形下所涉及的是一組四根的帶5，它們由不銹鋼圓柱形桿制成并且與對管束的兩相對端的每一個進行支承的支承件相連。
正如從圖2看到的是，帶5布置在假想的等邊梯形的四個頂點處。位于一側(cè)(為圖1和圖3中的右邊)處的它們的端部51例如通過焊接固定到由不銹鋼制成的平圓形環(huán)狀板30上，在該環(huán)狀板30的中心處形成有開口300。
在對應于圖1和圖3左邊的相對側(cè)，帶5固定在端面3上，而該端面3已經(jīng)在上面提到過。
在此側(cè)，帶5的端部設有螺紋；它們穿過開在端板3四周上的合適的孔。
擰到這些螺紋部分50上的螺母500使這些帶處于一定的張力下，從而迫使(從右到左)板30抵靠著管束2的最后一圈，并且相應地(在相對方向上)，使端面3抵靠著管束的第一圈。
這樣就通過作用力使管束2軸向受壓于支承件3和30之間。
將要注意的是，端部50相對較長；它們以相當長的長度突出于螺母500之外，這正如圖3中示出的。
之所以如此設置的原因，是部件50還起到將蓋4對中并固定在端面3中的作用。
為此，構成蓋并且其直徑大于絕緣件41直徑的板40被四個孔貫穿，由此可將部件50接合。
固定由螺母400來完成，該螺母優(yōu)選使用自鎖定螺母，以減小特別是在振動的作用下無意間發(fā)生松動的危險。
容納于適當凹槽內(nèi)的環(huán)形唇形密封42使得板40以能夠?qū)U氣密封的方式壓靠在端面3的外表面上，其中凹槽開在板40內(nèi)。
正如從圖2中可看到的那樣，帶5布置在管束2的外圍。
通過觀察圖3，可以清楚地看到，由端面3、帶5以及端部支承件3、30形成的組件構成了一個獨立的組件。
完全地吸收了軸向推力載荷的帶和支承件克服了在繞組2的管內(nèi)的大部分內(nèi)壓的作用下趨于產(chǎn)生的膨脹現(xiàn)象。
此推力不會傳遞到容納此組件的殼體壁上。
僅僅通過簡單地將管的端部20，21安裝在位于殼體內(nèi)的用于容納這些管束的外殼之內(nèi)，管束就可以被保持在殼體內(nèi)的適當位置處。
此外還會注意到，偏斜的分隔件8位于繞組2后部區(qū)域的上方，此分隔件沿著后部環(huán)狀板30的中心開口300向下而部分地重疊在后部環(huán)狀板30上。
此分隔件有利地起到將管束保持在殼體內(nèi)部的作用。
它被固定到殼體的內(nèi)壁上并且在套管12下方傾斜地延伸。它優(yōu)選的是為弧形，并且具有形成圓弧的輪廓，并圍繞在管束的上部區(qū)域的周圍。
由燃燒器6產(chǎn)生的熱氣體首先經(jīng)過管束2的第一部分2a(位于導流板7的左邊)，然后從內(nèi)向外徑向地穿過管的間隙。
由于分隔件8的存在，因此，熱氣體不能夠立刻通過套管12逸出。
它們必須經(jīng)過交換器的后部2b(位于導流板7的右邊)，此時，它從外向內(nèi)流過，將循環(huán)在管束內(nèi)的水預熱。
最后，冷卻后的氣體通過由壁110限定的后部通道逸出，從而回到排放套管12中。
構成殼體的塑料被選擇為能夠持續(xù)地抵抗大約150℃到160℃的溫度。
優(yōu)選采用基于用玻璃纖維加強的或者玻璃片樹脂加強的合成材料。
被認為是特別適合類型的樹脂為聚苯醚、聚苯乙烯和聚丙烯的合成物，這種材料適合于抵抗由于熱的廢氣和冷凝物造成的化學腐蝕。
殼體1的壁可以相對較薄，例如在2到4mm之間，這是因為它并不承受大的機械應力。
為了維護的目的而進入到交換器的前部內(nèi)是很容易的，交換器的前部是唯一真正暴露在由廢氣所造成的污染下的部件；為此，僅僅需要將螺母400擰松，并且軸向地將由蓋4和固定在其上的燃燒器6所形成的組件卸下。
在清潔完畢后，再次安裝此組件也是很容易的。
這些拆卸和組裝操作都不會影響由帶5所執(zhí)行的保持功能，對所述蓋進行瞬時的拆卸不會影響此功能的有效狀態(tài)。
在此裝置的一個變形實施方案中，可將平圓形的導流板7固定在燃燒器6的端部上。
在這種情況下，蓋4、燃燒器6和導流板7形成了可被整體拆卸的組件，這就使得容易對包括執(zhí)行預熱功能的后部在內(nèi)的整個繞組的內(nèi)部空間進行清潔。
當然，假設這樣一種情況，必須要在導流盤7的整個周圍提供高耐熱的環(huán)形密封，這個密封支承在管束的內(nèi)表面上，從而防止處于此平面的氣體直接流向部件2b。
在圖5到7所示出的本發(fā)明的第二實施方案中，雖然裝置被旋轉(zhuǎn)了180°(正對著圖5的右邊)，但是將再一次地碰到與剛才描述的類似的構造。
與第一實施方案相同或類似的元件具有相同的附圖標記，并且不再就它們的性質(zhì)以及它們的功能作再一次的解釋。
將會注意到，此交換器在軸向上比第一實施方案更加緊湊。
正如已經(jīng)聲明過的，管的直線端相對于繞組切向地延伸，它們的軸線位于相同的側(cè)向布置的縱向平面內(nèi)(參見圖6)。
此外，在與端面3正對的一側(cè)上，帶5不是被固定在環(huán)狀板30上，而是被固定在一對彎曲的扁平桿30a、30b上，扁平桿的中心部分支承在角形區(qū)域內(nèi)，此區(qū)域較對應的端部圈具有相對窄的面積。
正如從圖6中所看到的，此時帶被布置成方形，并且彎曲的桿30a、30b成對地連接著帶的側(cè)部，該彎曲的桿盡可能地貼近繞組的直徑方向上的兩個相對區(qū)域。
可以注意到(參見圖5)，分隔件8具有位于凹槽80，該凹槽位于管繞組上方，在構成主交換器的部分2a的出口處的管的附近處。
溫度探針9安裝在此凹槽內(nèi)。
此探針為熱循環(huán)斷路器，它相對于殼體被密封地安裝。為此，探針9優(yōu)選由卡簧保持在適當位置處，其中卡簧為安裝在凹槽80的不銹鋼杯形件，此杯形件向底部開口，適當?shù)拿芊馕挥诒渭桶疾?0的壁面之間。
該探針與燃燒器控制裝置相連，并且被設計為當檢測到的溫度超過預定上限，例如160℃時，能夠使燃燒器關閉。
可能會意外地出現(xiàn)非正常的過熱情況，例如由于管內(nèi)無水或者管被堵塞所造成的只有少量的水在管內(nèi)循環(huán)的情況下。
在缺少任何安全測量裝置的情況下，可能會出現(xiàn)離開燃燒器周圍的管并與塑料殼體內(nèi)部接觸的廢氣的溫度急速上升。將要發(fā)生的情況是，廢氣不再將它們的熱量充分地傳遞給管。
就塑料的機械穩(wěn)定性而言會出現(xiàn)問題，并且還會給殼體帶來的嚴重損壞，并且后者甚至會引發(fā)火災。
在圖8示出的變形中，附圖標記為9′的探針包括熱敏可熔元件92′。
輸送給鍋爐的電力線路接在兩接線端90′和91′上，這兩個接線端通過熱敏元件92′連接在一起。
在溫度出現(xiàn)非正常升高的情況下，例如超過160℃時，元件92′將會熔化并且切斷兩接線端90′和91′之間的電路，從而將燃燒器控制關閉。
圖9示出了由燃燒器6產(chǎn)生的熱氣的循環(huán)，燃燒器被供以可燃混合物G+A。
在燃燒器被點火后，燃燒器產(chǎn)生例如溫度達到1000℃的燃燒氣體，此氣體以箭頭F1所標識的方向被徑向地向外推進。
這些燃燒氣體由內(nèi)向外(箭頭F2)徑向地穿過交換器第一部分2a內(nèi)的間隙。
在經(jīng)過的過程中，燃燒氣體的大部分熱量通過管壁傳遞到循環(huán)在其內(nèi)的水中，同時導致離開管束部分2b的熱氣的溫度大約例如為110到140℃。
將注意到的是，導流板6的出現(xiàn)防止了燃燒氣體F1軸向地逸出。
然后被冷卻到一定程度的氣體這時由外向內(nèi)地穿過交換器的第二部分2b，正如箭頭F3所示。
因此熱量的其它部分被傳遞到循環(huán)于管內(nèi)的水中。從裝置逸出的氣體(箭頭F4和F5)溫度例如大約為65到70℃。
就水而言，它的溫度通常被從室溫加熱到大約80℃。
當然，相對于廢氣流，水在相反方向流動，在交換器的區(qū)域2b內(nèi)進行預熱并且在區(qū)域2a內(nèi)進行實際的加熱。
在圖10到12所示的實施方案中，交換器不具有燃燒器。
殼體包括用于熱氣的進口套管E，這些熱氣來自外部熱源。
此套管形成在管2的繞組的內(nèi)部。
此實施方案還包括與形成前述歐洲專利的附圖19的主體類似的結構。
相同的附圖標記用于表示與第一實施方案相同的部件，當這些部件只是類似但不相同時，被標以撇號。
在此實施方案中涉及單獨的交換器(不預熱)。
進入到殼體的內(nèi)部封閉空間內(nèi)的熱氣通過套管E，徑向地從內(nèi)部向管束2的外部逸出，同時將循環(huán)在管內(nèi)的流體加熱；冷卻后的氣體通過套管12逸出。
構成繞組的管件可以被平行布置，進口和出口集管15′和16′分別在管的進口或出口起到收集和排放作用。
殼體1′由塑料制成。
機械地保持管束的裝置與第一實施方案中的類似。
它們包括一組為四根的帶，這些帶例如通過焊接在它們的端部處被固定到兩板30和3′上。
位于進口套管E側(cè)上的板30在其中心具有開口300的盤，該開口300同時由套管E限定為氣體進口通道。
底板3′為不具有切斷部分的盤。
此盤將繞組的后部封閉，強迫所有的熱氣通過位于圈之間的間隙而離開。
為了防止殼體的底壁貼在暴露于熱氣下的板3′上，在這兩個部件之間設置了間隙j。
當然，此裝置也可以配置溫度探針，該探針被設計為當其檢測到超過預定的溫度時，阻止熱氣進入。
返回來看前兩個實施方案，應該注意到所采用的燃燒器不是必須呈圓柱形；它可呈扁平形或者半球形，同時仍然保持固定在蓋上。
與具有相同功能但是其殼體是由金屬制成的類似裝置相比，通過采用塑料殼體所減輕的重量大約為20％。
圖13和14示出的交換器的變形在其結構上與圖5到圖7所描述的實施方案類型，這也是為什么在此沒有對這些結構說明的原因。
但是，正如將要描述的，它包括了執(zhí)行隔熱屏功能的罩。
具體地說，環(huán)繞在繞組2周圍的殼體1的壁的環(huán)形部件一體地配備有罩100。罩由薄的不銹鋼片制成，它的厚度大約為例如0.3到0.4mm。
這個罩支承在殼體的內(nèi)表面上，同時具有一定的間隙j(參見圖13)，例如該間隙大約為2mm。此分離是通過提供若干支承柱101來實現(xiàn)的，該支承柱由壓在不銹鋼片內(nèi)的小尺寸杯形件組成從而形成向罩的外部突出的突起。如圖15和16所示，其中這兩幅圖以兩部分示出了不銹鋼片的展開視圖，這些突起101在不銹鋼片表面上均勻地幾何分布，在此情況下，它被布置呈等邊三角形。
空間j和突起101的存在，使得極大地減少了由罩100吸收的熱傳遞到位于其四周的壁上的可能性，其中突起101以非常小的區(qū)域，事實上上以點區(qū)域支承在殼體1上。
在它的端部處，此罩在前側(cè)抵靠著端面3，而在另一側(cè)抵靠著分隔件8-8′。
它的軸向長度在圖13被標以標記K，該軸向長度基本上與繞組2相等。
在所示的實施方案中，罩100由兩個開始為扁平相互分離的部件形成，這兩個部件在圖15和16中示出并分別被標以標記100a和100b。
它們是寬度為K并且長度分別為L1和L2的不銹鋼片制成的帶。
在它的縱向邊緣處，每根帶100a和100b具有一組為4個的槽口102，這些槽口基本上為半圓形或半橢圓形，它們的形狀與位于穿過壁1的水平面處的管的端部的橫截面的形狀互補。
帶100a的長度L1明顯地長于帶100a的長度L2。
在帶100a和100b被倒圓以配合殼體1的壁的曲率后，L1+L2的和大約等于(考慮到空間j)它們壓靠于其上的殼體1的內(nèi)壁的周長。正如從圖14中看到的，此殼體具有介于圓形和具有導引角的方形之間的輪廓的斷面。
較短的元件100b位于管的開口20′和21′定位側(cè)，并位于這些開口的外側(cè)(圖14的左邊)，同時，較長的元件100a位于另一側(cè)。
通過它們的縱向邊緣(平行于X-X′)它們被結合在一起，并且緊密地將構成了繞組2的管的端部或者開口的包圍，并通過它們的槽口102在其間提供了微小的間隙，為此，將槽口102合適地構造并且定位。
由于它們具有彈性，因此不銹鋼片制成的兩根帶可以通過它們的突起101被緊密地壓靠在殼體的內(nèi)表面上，而不需要采用特殊的緊固件。因此，它們形成了罩，該罩以相對密封的方式將殼體的所述內(nèi)表面與循環(huán)在交換器內(nèi)的熱氣相阻隔，從而執(zhí)行隔熱屏或者恒溫屏的功能。
正如在圖13中所示的實施方案中，殼體1的壁具有向內(nèi)突出的凹槽80，其中該凹槽容納有溫度探針9，那么不用說該罩就以適當?shù)拈_口被貫通，凹入的壁部分就插入到此開口內(nèi)。在這個區(qū)域內(nèi)，因此，不受到熱保護的殼體的壁就暴露在比壁的其它部分高的溫度下，其中所述壁的其它部分由罩保護。
事實上，由于此區(qū)域具有的面積非常有限，并且此處出現(xiàn)的過多的熱量將會通過熱傳遞被疏散到溫度較低的相鄰壁的區(qū)域內(nèi)，因此這并不會出現(xiàn)任何的問題。
罩的出現(xiàn)帶來的效果為，將殼體的壁所承受的溫度降低了大約15到20℃，因此與前述的實施方案(不具有罩)中所采用的塑料相比，就可以采用更加不貴重并且相應也就更加不昂貴的塑料，并且/或者就在更長的時間內(nèi)地提高了塑料的穩(wěn)定性以及耐用性。
權利要求
1.一種與氣體燃燒器或燃料燃燒器(6)相連的冷凝熱交換器，它包括至少一管束(2)，該管束由一根管或者一組以端對端布置的從而形成了螺旋繞組的管組成，其中單根管或多根管的壁由高傳導性的材料制成并且具有扁平的橢圓斷面，該斷面的主軸垂直或者基本垂直所述螺旋的軸線(X-X′)，同時將兩相鄰圈分隔的間隙的寬度不變并且小于所述斷面的厚度，此管束固定地安裝在不透氣的殼體(1)內(nèi)部，熱交換器還包括用于循環(huán)要被加熱流體，特別是位于管或構成管束(2)的多根管內(nèi)的冷水的裝置，此殼體(1)具有用于排放燃燒氣體的套管(12)，這樣，此交換器被布置成由燃燒器(6)產(chǎn)生的熱氣體通過分隔它的多個圈的間隙徑向地或者大致徑向地穿過所述管束(6)，其特征在于，一方面，所述殼體(1)由耐熱塑料制成，并且另一方面，交換器包括機械地將所述管束保持在其軸向方向內(nèi)的裝置(5；3-30)，此裝置能夠吸收由循環(huán)在交換器內(nèi)并且趨于使交換器壁發(fā)生變形的流體的內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力載荷，同時還防止這些載荷傳遞到殼體(1)上。
2.如權利要求1所述的交換器，其特征在于它包含由所述殼體(1)支承的溫度探針(9；9′)，當殼體內(nèi)位于此探針附近的部分溫度超過設定的極限時，該溫度探針可將燃燒器關閉。
3.如權利要求1或2所述的交換器，其特征在于所述保持裝置包括一組帶(5)，它延伸在管束(2)的外部，平行于螺旋的軸線(X-X′)，并且其端部固定在壓靠于管束兩相對面上的支承件(3，30)上。
4.如權利要求3所述的交換器，其特征在于位于該組帶的一端處的支承件(3，30)為薄板，例如呈盤狀，它的中心部分被挖去，因此為環(huán)狀。
5.如權利要求4所述的交換器，其特征在于所述板(3)用作部分地將殼體的開口面封閉的端面，并且例如通過卷邊固定在殼體的四周上。
6.如權利要求5所述的交換器，其特征在于帶的端部(50)以稍微向外突出的方式穿過所述端面(3)，并且這些端部設有螺紋，從而它們允許蓋(4)可拆卸地通過螺栓(400)安裝在端面上。
7.如權利要求6所述的交換器，其特征在于所述蓋(4)被固定在燃燒器(6)上。
8.如權利要求4到7中任一項所述的交換器，其特征在于具有四根基本上呈方形布置的帶(5)，并且由于位于相對于所述端面的相對側(cè)的支承件由一對被構造為與管束的輪廓盡可能地一致并且壓靠在其直徑方向上的兩相對區(qū)域內(nèi)的弧形或者彎曲帶(30a，30b)組成，每根帶(30a，30b)都固定在一對相鄰的帶(5)上。
9.如權利要求1至8任一項所述的交換器，其特征在于構成殼體(1)的塑料為基于玻璃纖維加強的或者玻璃片樹脂加強的合成材料。
10.如權利要求9所述的交換器，其特征在于所述樹脂為聚苯醚、聚苯乙烯和聚丙烯的復合物。
11.如權利要求1至10任一項所述的交換器，其特征在于它包括兩個端對端布置并且彼此相連的共軸管束(2a，2b)，這兩共軸管束中的一個作為主交換器，另一個作為副交換器，導流部件(7)被夾設在這兩個管束之間，并且被布置成由燃燒器產(chǎn)生的熱氣首先經(jīng)過主交換器(2a)，由內(nèi)向外地穿過分隔它的圈的間隙，然后穿過副交換器(2b)，然后通過所述套管(12)被排放。
12.如權利要求11所述的交換器，其特征在于所述導流板(7)固定在所述管束(2a，2b)上。
13.如權利要求11所述的交換器，其特征在于由于燃燒器(6)安裝在所述作為主交換器(2a)的管束的內(nèi)部，因此所述導流板(7)為平圓形并且被固定在此燃燒器的端部，該導流板在其周邊具有熱絕緣密封，該密封壓靠在管束的內(nèi)部。
14.如權利要求1至13任一項所述的交換器，其特征在于所述殼體(1)由結合在一起并例如通過焊接固定在一起的兩個半殼體組成。
15.如權利要求1到14所述的交換器，其特征在于它包括罩(100)，該罩位于管束(2)的外部以及所述塑料殼體(1)的內(nèi)部，此罩(100)用作隔熱屏，它能夠使此殼體與由廢氣釋放的熱量相隔絕。
16.如權利要求15所述的交換器，其特征在于所述罩(100)由薄的不銹鋼片制成。
17.如權利要求15或16所述的交換器，其特征在于所述罩(100)被設置在塑料殼體(1)的內(nèi)表面上，并且通過例如壓制在罩(100)的壁面內(nèi)的一系列突起(101)使其與殼體內(nèi)表面保持一定距離。
18.如權利要求15至17任一項所述的交換器，其特征在于所述罩(100)由兩互補的圓形部件(100a，100b)組成，這兩個部件被結合在一起從而形成了配合在所述塑料殼體的內(nèi)表面上的環(huán)形殼體。
19.如權利要求18所述的交換器，其特征在于所述圓形部件(100a，100b)的互相正對的邊緣具有一排基本上呈半圓形或者半橢圓形的槽(102)，當這些圓形部件被結合在一起時，這些槽口緊密地包圍在構成繞組的單根管或多根管的直線端部。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換器，包括至少一呈螺旋形安裝的管束(2)，管束的高熱傳導性壁具有扁平橢圓斷面，該斷面主軸垂直或基本垂直于所述螺旋的軸線(X－X′)，同時將兩相鄰圈分隔的間隙的寬度較小且不變，所述管束固定安裝在不透氣殼體(1)內(nèi)部，該殼體裝有用于排放由燃燒器(6)產(chǎn)生的氣體的管，熱交換器還包括用于循環(huán)位于管束(2)內(nèi)的冷水，所述交換器還被設計成熱氣體通過分隔它的多個圈的間隙徑向地穿過所述管束。所述交換器特征在于，殼體(1)由耐熱塑料制成，并且交換器包括機械地將所述管束保持在軸向方向內(nèi)的裝置(5；3－30)，此裝置能夠抑制流體的內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力載荷，還防止這些載荷傳遞到殼體(1)上。本發(fā)明的冷凝熱交換器特別被設計為家庭使用且其生產(chǎn)并不昂貴。
文檔編號F24H1/22GK1708662SQ200380101677
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月10日 優(yōu)先權日2002年10月16日
發(fā)明者J·勒梅, R·詹諾尼 申請人:先進機械工程技術設計制造公司, J·勒梅