冷凝热交换器的制作方法

专利名称：冷凝热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷凝热交换器。
有益的是，这种交换器直接或间接地与燃烧器，特别是气体或燃油燃烧器相关。
这种交换器特别是设计用于安装在家用煤气锅炉上，用于提供中央供热系统和/或提供家庭使用的水。
本发明的主题——热交换器更具体地是这种类型的热交换器，它包括一个用于限定封闭空间(enclosure)的罩(jacket)，所述封闭空间用于容纳由具有扁平断面的一个根或多根管形成的至少一束管束，文献EP-B-0678186中披露了这种类型的热交换器，如果需要的话可将其作为参考。
文献EP-B-0678186描述了一种热交换器元件，它由管组成，其中所述管由具有良好导热性能的材料制成，并且热传递流体，例如被加热的水在其内进行循环。
此管被弯成螺旋状并且具有扁平的椭圆断面，其主轴基本上与所述螺线管的轴线垂直，并且管的每一圈具有平面，此平面以定常宽度的间隙与相邻的另一圈的表面相间隔，所述宽度基本上小于所述断面的厚度，相邻两圈管之间的空间通过隔件固定，所述隔件由形成于管壁内的凸起(boss)组成。
所述文献还描述了多种热交换器，它们包括例如上面所述的几个元件，在所披露的各个实施例中这些元件以不同的方式被布置。
以这种方式设计的交换器元件一方面能够确保非常热的气体之间进行非常有效的热交换，所述热气体可以是通过安装在封闭空间内的燃烧器直接产生或者来源于扫过管件的外部热源，另一方面，流体，例如在管件内部进行循环的水将被加热。
事实上，当它在大致径向方向上经过管圈之间的间隙时，热气体流将与交换器元件的壁的相对较大的表面相接触。
本发明的目的在于，更具体地是提出一种上面出现的那种普通类型的冷凝热交换器，此热交换器的热交换器元件的由扁平管组成的多管束，例如可从上面提到的EP-B-0678186中得知。
形成上述那种类型的热交换器的冷凝装置的罩，正如单根管或多根管那样由金属，特别是由不锈钢制成。
然而，在申请号为02/12848(2002年10月16日)以及03/00775(2003年1月24)法国专利申请中所提到的由塑料制成也是有利的。
在这种情况下，热交换器包括在管束的轴向上用于将管束机械吸收(containment)的装置，这种装置能够吸收由循环在管束内的流体的内压所导致的并且将使管壁发生变形的推力，从而防止了这些作用力传递到罩上。
迄今，罩扮演着两个角色，即，用作封闭空间，分别起到用于热气体的循环和排出，以及用于冷凝物的收集和排出，另外它还确保了管束的机械坚固性。
根据本发明的热交换器包括两端对端布置的共轴管束，其中一束管束作为主交换器，而另一束管束作为副交换器，这些管束的每一束都由端对端布置的、形成了螺旋状的盘曲管的一根管或者一组管组成，其中一根管(多根管)的壁由具有良好导热性能的材料制成，并且所述管具有扁平的呈椭圆形的断面，管束的主轴垂直或者大致垂直于螺旋状盘曲管的轴线，同时分离两相邻管圈的间隙的宽度恒定不变，并且特别的是，小于所述断面的厚度，所述管束牢固地安装于气密性罩内。
提供了使至少一种要被加热的流体，特别是冷水在形成所述管束的管(多根管)内进行循环的装置，所述罩具有废气排出筒，交换器被布置成供给交换器的热气体，例如由燃烧器产生的热气体通过流经分隔管束的管圈的间隙径向地或者大致径向地流经所述管束，偏转系统插入到这两束管束之间并且以这种方式布置，即所述热气体首先通过由内向外流经分隔它的管圈的间隙而流经主交换器，然后通过由外向内地流经分隔它的管圈的间隙而流经副交换器，此后，它们通过所述排出筒排出到外部。
在迄今所提出的装置中，例如特别是上面引用的文献EP-B-0678186的附

图18中所示的装置，偏转系统由安装在燃烧器自由端的耐熔材料(陶瓷)制成的圆盘组成。此圆盘通过热绝缘密封安装在它的周围，所述密封作用于管束的内部。
本发明的主要目的是通过一种装置，它能够向交换器供给主要热气体(特别是由燃烧器产生的)以外的热气体，这种装置的设计简单并且使用的装置不增加热交换器成本，并且还不会显著增加交换器的整个尺寸。
因此，如上所述本发明的主题冷凝热交换器包括，两束共轴的管束，其中一束管束作为主交换器，而另一束管束作为副交换器，这些管束的每一束都由端对端布置的、形成了螺旋状的盘曲管的一根管或者一组管组成，其中一根管(多根管)的壁由具有良好导热性能的材料制成，并且所述管具有扁平的呈椭圆形的断面，管束的主轴垂直或者大致垂直于螺旋状盘曲管的轴线，同时分离两相邻管圈的间隙的宽度恒定不变，并且特别的是，小于所述断面的厚度，所述管束牢固地安装于气密性罩内。提供了使至少一种要被加热的流体，特别是冷水在形成所述管束的管(多根管)内进行循环的装置，所述罩具有废气排出筒，交换器以这种方式进行布置，即被称作主要热气体的第一热气体被导入到所述罩内并且在其内进行流通，其流通的方式为，通过流经分隔管束的管圈的间隙径向地或者大致径向地流经所述管束，偏转系统也被插入到这两束管束之间并且以这种方式布置，即此主要热气体首先通过由内向外流经分隔它的管圈的间隙而流经主交换器，然后通过由外向内地流经分隔它的管圈的间隙而流经副交换器，此后，它们通过所述排出筒排出到外部。
根据本发明，一方面所述偏转系统(7)由两块被称作偏转板的板(7a，7b)组成，所述偏转板彼此平行并且以一小的距离并排布置，它们都由热绝缘材料制成，另一方面，交换器包括将被称作附加热气体第二种热气体导入到位于两热绝缘偏转板(7a，7b)之间的所述罩(1)的内部的装置，该装置使得附加热气流这样进行流通，即使附加热气体通过由外向内地流经分隔管束的管圈的间隙而径向地或者大致径向地穿过副交换器，其中所述附加热气体穿过所述副交换器的过程可单独进行也可与主要热气体穿过作为主交换器的管束的管圈的过程同时进行，此后，附加热气体通过所述套筒排出到外部。
这些偏转板有利的是也由热量难于熔化的材料，例如基于陶瓷的材料制成，它们以一定的距离平行地并排布置，它们的中心位于螺旋盘曲管的所述轴线上，从而它们中的一块将作为主交换器的管束的一侧封闭，而另一块将作为副交换器的管束的相邻(相对)侧封闭，罩壁由安装的管道穿过，从而将附加热气体从交换器的外部输送到位于这两块板之间的罩的内部，其中，所述附加热气体进入罩的内部的方式为，即使附加热气体通过由外向内地流经作为副交换器的分隔管束的管圈的间隙，其中所述附加热气体穿过所述副交换器的过程可单独进行也可与主要热气体流经作为主交换器的管束的管圈的过程同时进行，此后，冷却的那种气体(多种气体)通过所述套筒朝罩和交换器的外部排出。
在一个可能的实施例中，交换器包括气体或者燃油燃烧器，该燃烧器共轴地容纳于主交换器的内部并且以在其内产生主要的热气体的方式被安装。
此外，本发明许多有利的但非限制性的特征为-所述偏转板为每一共轴固定在管束端部的圆盘，从而以气密的方式将其内部空间隔断；-所述偏转板由隔件，例如拉杆(tie rod)连接在一起，以允许可对所述板的相互间距进行调整；-作为主交换器的管束的内部空间在一端出由所述偏转板中的一块所隔断，而在另一端，由固定在交换器正面的门隔断，燃烧器穿过此门并与此门形成一体；-作为副交换器的管束的内部空间在一端处由所述偏转板中的一块隔断，在另一端处，由所述罩的后壁隔断；-罩由塑料制成，同时所安装的管道以将附加热气体从交换器的外部输送到位于这两块板之间的空间内的罩的内部，所述管道由金属制成，并且所述罩的端壁具有用于使所述金属通过并且固定所述金属的开口，所述开口具有朝罩的内部翻转的边缘，此管道由周向密封固定在所述边缘上，密封由热绝缘材料，例如陶瓷制成；-所述管道具有大致呈矩形的断面，其大的侧面平行于所述偏转板的平面延伸；
-作为主交换器的所述管束具有轴向长度(并且，与热交换容量相关)，所述轴向长度远远长于作为副交换器的管束的长度；-为了允许单种流体，特别是冷水在形成所述管束的单根管道(多根管道)内进行循环和加热，因此安装有交换器；-为了允许至少两种不同的流体分别在形成所述管束的管道内进行循环和加热，因此安装有交换器；-为了允许两种不同的流体，其中一种在形成作为主交换器的单根管道(多根管道)内，另一种在形成作为副交换器的单根管道(多根管道)内进行循环和加热，因此安装有交换器。
从说明和附图中本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，所述说明和附图仅仅是以非限制性的示例简单代表了本发明有可能的实施例。
在这些附图中图1为构成本发明主题的交换器的第一实施例的顶视图，它是由图2中的标记为I-I的水平中面剖开的；图2为图1中装置的前视图，它是由图1中的标记为II-II的竖直中面剖开的；图3至图6为气体/空气交换器的视图；图7为装置的侧(端)视图，它是由图1中的标记为VII-VII的断面剖开的；图8为示出了热气体供给管道安装在着的端壁内的方式的详细视图(剖面)；图9、10和11分别与图1、2和7类似，它示出了本发明的交换器的第二实施例。
图1、2和7示出的交换器包括外壳(casing)或罩1，所述外壳或罩限定了封闭空间(enclosure)，在封闭空间的内部固定地安装有双管束2，所述管束由两根共轴的端对端布置的管束组成，所述管束的其中一束(2a)作为主交换器，另一管束(2b)作为副交换器。
此封闭空间具有大致呈普通圆筒形的形状，其水平轴线为X-X′。
在所示的实施例中，管束2a由一组形成螺旋形线圈状，轴线为X-X′的三根相邻的管组成。
另一管束2b由也被弯曲成螺旋状并具有轴线X-X′的单根管组成。
形成管束2a的三根管和形成管束2b的管是相同的，它们具有相同的长度和相同的尺寸。因此管束2a的轴向长度为管束2b的三倍。
这些管的横截面都为扁平形，横截面的大侧(large sides)与轴线X-X′垂直。
凸起(未示出)作为隔件设置在管的大面上，用于界定每一管圈之间的间隙的基本恒定的设置值。
此盘曲管被设计成被至少一种被加热的流体，例如水从内部通过。
在所示的实施例中，4根螺旋形的管件平行地成对连接，并且这两对管件以串联的方式相连，要被加热的流体为单种流体，它从图1和图2的左边向右边进行循环。
固定在罩1上的侧部总管5-5′允许此装置象通常那样被连接到将要被加热的冷流体供给管上，此冷流体从一对管被输送到下一对管中，并且加热的流体被排出。
每一管件都具有直的端部，即具有直线轴线以及逐渐变化的断面，其开口端部22、22′为圆形。
在所示的实施例中，管状盘曲管的两端部的共同轴线Y-Y′在一个与盘曲管垂直的相同的水平面上延伸(比较于图7)，它们的开口以上面引用的欧洲专利0678186的图24中所示的方式彼此反向布置。
管件的进口和出口以不漏气的方式适当地卷曲布置于明显位于罩1内的开口内，同时它们展开在总管5、5′的内部。
总管5的进口/出口包括由内部隔板510分隔成两相邻的腔，即具有出口端500的进口腔50和具有出口端520的出口腔52。
出口端500和520被设计成分别与供给管和排出管相连，其中供给管内为要加热的流体，而排出管内为已加热的流体。
腔50与两管束元件2b、2a的进口端部20b、22a相连，其中要进行加热的流体从所述进口端部进入。腔52与两管束元件2a中的排出端部20a和21a相连，其中已被加热的流体通过此端部排出。
相对侧的总管5′具有单个输送腔51，此腔与两管束元件2b、2a的排出端部20′b、22′a以及两管束元件2a的进口端部20′a、21′a相连，其中要被加热的通过所述排出端部进入，而已被加热的流体通过进口端部排出。
在图1中，箭头表示流经这些盘曲管的路径。
通过出口端500进入的流E被分成两股流Eb和Ea，这两股流的每一股都流经盘曲管，汇合到腔51内，并且按照箭头Ta、Tb指示的方向被输送到其它两盘曲管，接着又按照箭头Sa、Sb指示的方向出现在腔52内，然后根据箭头S的方向通过排出口520从此腔中排出。
有利的是，罩1由塑料制成。
例如通过旋转模塑或者通过注塑成型来生产罩1。
罩例如可由两个半壳体制成，所述两个半壳体在管束已经安装到它们中的一个的内部后通过热焊接被连接在一起。
罩1的开口位于它侧部的一侧上，在这种情况下，是位于图1中的右边的那一侧上。
当装置在使用过程中，燃烧气体中的一些水蒸气发生冷凝与管壁接触。
附图标记13表示封闭空间的底壁。以已知的方式，此底部倾斜面允许冷凝物排到排出孔(放水塞)130。
罩的后壁(位于图1和2的左手侧)是双层的。它由附图标记为12的竖直的主支承壁，以及与壁12平行的外壁部分11构成，它构成了加固部或者盘形部(dish)用于容纳气体/空气热交换器9。
罩的上壁15的后部与第一壁12相连。
它被连接到外壁11上的隔板16包围。
壁15和16限定了通道150，该通道150将双层后壁11-12与冷却气体的排出套筒122相连。
当然，孔130与冷凝物的排出管道相连，同时套筒122与废气的排出管，例如烟囱管道相连。这些管道都没有在图中示出。
罩的右(开口)侧由正面元件3隔断，其中所述正面元件3通过将边缘30以气密的方式卷曲到界定限定罩的入口的周向焊道14上而将其周向固定。
有利的是，密封，例如硅树脂密封(未示出)可以位于此位置处。
正面板3，例如由不锈钢制成的正面板通常由可拆卸的门4封住。
在所示的实施例中，门4分为两部分。它由外板40和内板41组成，其中所述外板由耐热塑料或者金属制成，而内板较厚，由绝缘材料，例如基于陶瓷的材料制成。具有唇部42的环形密封容纳于板40的适当凹槽内，它使得板以气密的方式作用于正面元件3的外面上。
每一板40、41在中心部位上都具有由燃烧器6，例如煤气燃烧器横向穿过的圆形开口，其中所述燃烧器通过未示出的装置固定到门4上。
连接到燃烧器6的适当装置允许可燃气体，例如丙烷，和空气的混合物，并且特别是空气通过管道60输送到装置中。
这些装置可以包括风机(未示出)，它能够将气体混合物吹入到燃烧器中。
燃烧器6是具有封闭端部的圆筒状管道，管壁上贯穿有多个小孔，这些小孔允许可燃混合物的通道从内部向管道的外部进行辐射。
此壁的外表面构成了燃烧表面。
例如包括火花产生电极的已知类型的点火系统(未示出)，显然与燃烧器相关。
此燃烧器轴向地位于盘曲管2的中心处，但是并没有延伸在盘曲管的整个长度上。它仅仅位于管束2a的内部。
此装置具有位于两管束2a-2b之间的偏转系统7。
这个偏转系统7由一对由相同的盘7a、7b组成的偏转板组成，其中所述板7a、7b由热量难于熔化的热绝缘材料，例如基于陶瓷的材料制成。它们每一个分别由不锈钢制成的、具有较大直径的呈薄板70a、70b状的圆盘形框架支承。
管束2a被轴向地保持在门4和盘7a之间，它们的支承板70a固定在管束的最后一圈上(左边上的内侧)。
类似地，管束2b被轴向地固定在后壁12和盘7b之间，它们的支承板70b固定在最后一圈上(位于右边正对于罩的内部的管束的那侧)。
形成隔件的纵向杆700，例如数目为4个，以90度的角均布(见图7)，从而确保了两圆盘状的板7a、7b彼此以给定的距离被正确地固定。
罩应该采用塑料制成，为了防止轴向膨胀力传递给罩壁，提供了用于每一管束的机械吸收装置，这种类型的装置在上面提到的申请号为02/12848的法国专利申请中有说明。
此外，这些管束优选地是以也是上面提到过的申请号为03/00775的法国专利申请中所述的那种布置方式由形成隔热屏的圆筒包围，以防止罩直接暴露于热气体中。
为了不使附图和本发明的说明书过于冗长以产生不利因素，这里既没有示出机械吸收装置，也没有示出圆筒。
罩的端壁13具有开口，竖直轴线为Z-Z′的呈管状套筒形管道8以气密的方式横穿过此开口。
为了与输送热气体的管(未示出)相连，所述管道优选地被调整为由带有倒圆(不尖锐)角的矩形断面的金属制成，其底部从罩中突出。它的顶部排出口位于罩内，位于两圆盘7a和7b之间的空间Ω内。
所述热气体输送管有利的是具有截止阀，此阀可选择地允许或者防止热气体通过。
管道8的大面与这些圆盘的平面平行，因此与轴线X-X′垂直。它的厚度，即它小侧的尺寸正好稍微比圆盘与圆盘之间的空间小。
如图8的详细视图所示，容纳管道8的壁面开口具有周向边缘131，所述边缘呈套筒形状，并具有竖直轴线Z-Z′，它面朝上，即朝向罩1的内部。管道8通过绝缘密封80固定在此套筒内，其中所述密封例如可由陶瓷制成，它将所述边缘131覆盖。焊接到管道8的周围并且夹紧于密封上的拉环81(drawn ring)将此组件作为一个整体固定住。
此布置对金属8进行了热绝缘，在金属8内气体以高温从塑料罩壁流动。
此外，由于边缘131的顶端位于可能沉积于罩底部内的冷凝物的位置的上方，因此边缘131的出现防止了这些冷凝物泄漏到这个区域内。
现在参照图3至6，将会对安装在装置后表面内的气体/空气热交换器/换热器的结构进行说明。
如上所述，罩1的后壁12是竖直的并且它具有双层壁11-12。此双层壁限定了基本上扁平的竖直隔离室，此隔离室的开口位于它的顶端和底端，气体/空气热交换器/换热器9便安装在此隔离室内。
这个热交换器由折叠的“波纹管”状不锈钢的扁平钢片制成(比较于图3、4和6)。此扁平钢片为非常薄的片状物，例如其厚度的等级为0.3mm。
与此波纹管的褶曲对应的面形成了与壁11和12垂直的平行竖直平面带。
它们成对地压折并焊接在它们的顶端91和底端92上。每对焊接带构成了扁平管90，此管朝向前部(朝图4和5的右边)开口，并在其顶端和底端处封闭。
然而，两对焊接带之间的间隔900的开口都朝向后部(朝图4和5的左边)并且在它的顶端和底端处封闭。
在所示的实施例中，交换器9包括一组为十三根扁平管90，这些扁平管与一组为十三个的间隔900交替布置。这些间隔具有与管90相等的宽度。
此波纹管结构具有一种构造，这种构造的大体形状为扁平的矩形箱体，此箱体可从由两壁11和12所限定的隔离室内的顶部向下套入，波纹管的断面与此箱体的断面互补。
此隔离室的开口位于它的顶端和底端。
内壁12具有一对底部120和顶部121窗口(矩形开口)。顶部窗口位于形成换气通道150的开口的上壁部分15的上方。
当交换器结构9被插入到后壁11-12时，这些开口与交换器结构9的下部和上部相对。它们延伸在此结构的整个宽度上。
以这种方式，每根管90都由压折的焊接区域91、92将其顶端和底端封闭，波纹管折叠部将管的后部封闭，壁12在管的大部分高度上将其朝向前部的区域封闭。
然而，它分别通过窗口120和121向它的顶部和底部敞开，其中所示窗口120位于装置内，而窗口121位于通向套筒122的通道150内。
位于这些管之间的每一间隔900的开口于其顶端和底端，波纹管折叠部将其前部封闭，壁11将其后部封闭。因此它就构成了仅朝顶部和底部开放的烟囱形式。
适当的装置(未示出)确保了，交换器结构9被保持在它的壳体中、两壁11、12之间，同时也确保了密封是令人满意的。
特别的是，参照图1和2，现在将对此装置的工作方式进行说明。
首先，用于将热气体供给到管道8的管被认为是封闭的。
将流体，例如要被加热的冷水放置于其内进行循环。由箭头I标识的可燃气体混合物通过管道60被输送道燃烧器6中。
现在将燃烧器6点燃，首先由它产生的热气体流经管束2的第一部分2a(位于偏转板7a的右侧)，然后由内向外(箭头i)径向地流经管的间隙。由于偏转板7a的存在，因此它们不能从轴向逸出。
由于存在罩的上壁，因此它们也不能立即通过套筒122逸出。
它们朝左侧(箭头i1)行进并且被迫穿过另一偏转板7b流经交换器的后部2b，此时由外至内(箭头i2)对管束内循环的水进行预热。
它们的唯一的出口装置因此为窗口120，它们通过窗口120流出(箭头k1)。
在这个阶段，由于在热气体和流经管束2a和2b的流体之间发生了热传递，因此它们的温度会极大地降低。
由于存在气体/空气交换器/换热器9，此温度仍然会进一步降低。
穿过窗口120的气体通到管90内，为了通过上部窗口121(箭头k2)从管90中穿出，它们从底部到顶部流经管90，最后，通过通道150和排出套筒122排出(箭头k)。
适当装置(未示出)，例如风机允许将新鲜空气从大气中吸入到交换器9顶部901内并且迫使此新鲜空气穿过管的间隔900(箭头A)并且从顶部到底部流经这些管的间隔。通过仍然是热的气体在相邻管90内的上升，于是热交换就发生了。
这些被加热的空气出现在管状间隔900的底端902处(箭头B)。
有益的是，在其已经与燃烧气体相混合后，通过适当的装置(未示出)对其回收(recovered)和引导以输送给燃烧器。因此，充分地提高了装置的整个性能并且燃烧状况也将更加良好。
由气体/空气交换器执行的补充冷却也能够降低由于泄漏到套筒外部的废气在建筑物的外部产生的可见污染。这些气体和外部空气之间的温差太大所产生的白色烟柱也被显著地减少或者甚至是消除了。
根据本发明的重要特征，不仅给交换器提供由燃烧器散发的热气体而且提供被称为是附加热气体的另一热气体，然后此附加热气体通过管道8被导入到罩的内部，当然管道8的阀已经事先开启。
此辅助供给可根据条件选择性的进行，它可与由燃烧器散发的主要供给同时进行，也可自动进行(燃烧器熄灭)。
在第一种情况下，附加气体帮助对流经管束2的流体和流经热交换器9的空气进行加热。
在第二种情况下，它独自进行执行此双重加热的任务。
被导入到装置(箭头j)的附加热气体到达空间Ω并从板7a和7b间逸出。
然后，它朝交换器的封闭空间的后部被导入(箭头j1)并且被迫由外到内穿过第二交换器，从而对流经盘曲管2b的流体进行加热或者为所述流体提供额外的热量。
最后，它经过气体/空气交换器并且通过套筒122从装置中排出。
在图9至11所示的本发明的第二实施例中，除了此装置无气体/空气交换器外，此结构大体上同刚才说明过的类似。
与第一实施例中的那些相同或类似的元件已经给出了相同的附图标记，这里不再对它们的属性和功能进行进一步的说明。
此交换器与前面的那个区别主要在于，它能够对两种不同的流体进行加热，一种在作为主交换器的管束2a内循环，而另一种在作为副交换器的管束2b中循环。
管束2a由串联安装的三个相邻的元件组成。
第一种流体通过进口总管5a进入一侧(箭头E1)，通过排出总管5′a从另一侧排出(箭头E2)。
总管5a被分成两个腔50a和52a。
总管5′a被分成两个腔51′a和53′a。
所述流体通过出口端500a进入腔50a，通过管束2a的端部20a进入管束2a的第一元件。所述流体通过相对端部20a′离开并且出现在腔51a内。
通过下两个元件的路径类似，并且流体通过排出端530′a从管束2a中排出并被加热。
第二流体通过单腔进入总管5a穿过形成副管束2b的元件并通过排出总管5′b从中排出，并被加热，其中所述排出总管5′b也具有单腔。
通过此布局，第一流体接受从燃烧器散发出的热气体的热量并且由内向外流经管束2a。
第二流体接受来自于燃烧器发出的热气体的热量，这时第二流体已经由内至外穿过管束2a，当它们流经管束2b时，这次是从外向内，接受来自于燃烧器发出的热气体的热量和/或来自于管道8的附加热气体的热量。
不用说，交换器的第二实施例与第一实施例一样都具有气体/空气热交换器/换热器。
主要的热气体没有必要一定由容纳于主管束内的燃烧器产生。与附加热气体类似，它可以由外部热源产生并且通过轴向连接到门4上的管道被输送到主管束。
本发明主题的交换器的可以被提及的可能应用，涉及到产生两种能量，即热能和动能的锅炉。此热量例如用于为建筑物供热和提供家用热水。
此热量由主要热气体输送。
通常由小型热力发动机产生电力。此发动机可以是活塞式或者涡轮式发动机，或者也可以是外部燃烧“斯特林(Stirling)”类型的发动机。
从这些发动机排出的热气体处于高温状态——附带地指出，此温度在400到650℃之间。
因此它们含有很高的能量，有益的是对这些能量进行回收从而提高装置的输出。
正是这些气体作为“附加气体”通过管道8输送给装置。
在使用两种不同流体的方案中，其中这种方案正是第二实施例的主题，第一种流体，例如被设计为供给中央供热系统，而第二种流体被设计成对家用热水进行加热。
其它的应用，例如在燃料电池领域需要采用不同类型的流体，同时能量辐射将同时发生。本发明能够很好地应用于这类场合。
不用说，在不偏离本发明的范围之内，可以这种方式，即它们允许被加热的流体大于两种的方式来对管束进行设计和连接。
通常由管束的断面、直径和长度，以及与所使用的燃烧器相配等因素决定的装置的尺寸，要根据所需的能量输出以及使用的条件进行调整。
有利的是，此装置装配有温度探测器以在探测器监测到超过预设温度时将热气体的进口切断。
为了使这种类型的交换器正确地执行其功能，主要的是附加热气体到达的空间Ω不仅要与主管束2a的内部空间完全热绝缘还要与副管束2b的内部空间完全热绝缘，这是由于那里占优势地位的温度水平非常的不相同。通过将每一偏转板7a和7b都由热绝缘材料，优选的是都由热量难于熔化的材料制成来产生此结果。
权利要求
1.一种热交换器，它包括两共轴管束(2a，2b)，其中一束管束作为主交换器，而另一束管束作为副交换器，这些管束的每一束都由端对端布置的、形成了螺旋状的盘曲管的一根管或者一组管组成，其中一根管(多根管)的壁由具有良好导热性能的材料制成，并且所述管具有扁平的呈椭圆形的断面，管束的主轴垂直或者大致垂直于螺旋状盘曲管的轴线(X-X′)，同时分离两相邻管圈的间隙的宽度恒定不变，并且特别的是，小于所述断面的厚度，所述管束(2a，2b)牢固地安装于气密性罩(1)内，还包括被提供用于使至少一种要被加热的流体，例如冷水在形成所述管束(2a，2b)的单根管(多根管)内进行循环的装置，所述罩(1)具有排气筒(122)，交换器以这种方式进行布置，即被称作主要热气体的第一热气体被导入到所述罩(1)内并且在其内进行流通，其流通的方式为，通过流经分隔管束的管圈的间隙径向地或者大致径向地流经所述管束，偏转系统(7)也被插入到这两束管束之间并且以这种方式布置，即此主要热气体首先通过由内向外流经分隔它的管圈的间隙而流经主交换器(2a)，然后通过由外向内地流经分隔它的管圈的间隙而流经副交换器(2b)，此后，它们通过所述排气筒(122)排出到外部，其特征在于，一方面所述偏转系统(7)由两块被称作偏转板的板(7a，7b)组成，所述偏转板都由热绝缘材料制成，另一方面，它包括将被称作附加热气体的第二种热气体导入到位于两热绝缘偏转板(7a，7b)之间的所述罩(1)的内部的装置，该装置使得附加热气流这样进行流通，即使附加热气体通过由外向内地流经分隔管束的管圈的间隙而直接径向地或者大致径向地穿过副交换器(2b)，其中所述附加热气体可单独或者也可和已经流经作为主交换器的管束(2a)的管圈的主要热气体一起穿过所述副交换器，此后，附加热气体通过所述排气筒(122)排出到外部。
2.一种与气体或燃油燃烧器(6)相关的热交换器，它包括两端对端布置的共轴管束(2a，2b)，其中一束管束作为主交换器，而另一束管束作为副交换器，这些管束的每一束都由端对端布置的、形成了螺旋状的盘曲管的一根管或者一组管组成，其中一根管(多根管)的壁由具有良好导热性能的材料制成，并且所述管具有扁平的呈椭圆形的断面，管束的主轴垂直或者大致垂直于螺旋状盘曲管的轴线(X-X′)，同时分离两相邻管圈的间隙的宽度恒定不变，并且特别的是，小于所述断面的厚度，所述管束(2a，2b)牢固地安装于气密性罩(1)内，还包括被提供用于使至少一种要被加热的流体，特别是冷水在形成所述管束(2a，2b)的单根管(多根管)内进行循环的装置，所述罩(1)具有废气排出筒(122)，交换器被布置成由燃烧器(6)产生的热气体通过流经分隔管束的管圈的间隙径向地或者大致径向地流经所述管束，偏转系统(7)插入到这两束管束之间并且以这种方式布置，即由燃烧器产生的热气体首先通过由内向外流经分隔它的管圈的间隙而流经主交换器(2a)，然后通过由外向内地流经分隔它的管圈的间隙而流经副交换器(2b)，此后，它们通过所述套筒(122)排出到外部，其特征在于，一方面所述偏转系统(7)由两块被称作偏转板的板(7a，7b)组成，所述偏转板都由热量难于熔化的、热绝缘材料，例如基于陶瓷的材料制成，它们以一定的距离平行地并排布置，它们的中心位于螺旋盘曲管的所述轴线(X-X′)上，它们中的一块将作为主交换器的管束(2a)的一侧封闭，而另一块将作为副交换器的管束(2b)的相邻侧封闭，另一方面，罩(1)的壁由管道穿过，此管道被安装成从罩(1)的外部向内部将附加热气体输送到位于这两块板(7a，7b)之间的空间(Ω)内，从而此热气体由外向内地流经作为副交换器的分隔管束(2b)的管圈的间隙，其中所述附加热气体可单独或者也可和已经流经作为主交换器的管束(2a)的管圈的主要热气体一起穿过所述副交换器，此后，它们通过所述排出筒(122)朝外部排放。
3.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于所述偏转板(7a，7b)为每一共轴固定在管束(2a，2b，分别地)端部的圆盘，从而以气密的方式将其内部空间隔断。
4.如权利要求1至3中的一项所述的热交换器，其特征在于所述偏转板(7a，7b)由隔件(700)连接在一起。
5.如权利要求1至4中的一项所述的热交换器，其特征在于作为主交换器的管束(2a)的内部空间在一端处由所述偏转板中的一块(7a)所隔断，而在另一端，由固定在交换器正面的门(4)隔断，燃烧器(6)穿过此门并与此门形成一体。
6.如权利要求1至5中的一项所述的热交换器，其特征在于作为副交换器的管束(2b)的内部空间在一端处由所述偏转板中的一块(7b)隔断，在另一端处，由所述罩(1)的后壁(12)隔断。
7.如权利要求1至6中的一项所述的热交换器，热交换器的罩由塑料制成，同时所安装的管道以将热气体从交换器的外部输送到位于这两块板(7a，7b)之间的空间内的罩(1)的内部，所述管道由金属制成，其特征在于所述罩(1)的端壁(13)具有用于使所述金属(8)通过并且固定所述金属的开口，并且此开口具有朝罩(1)的内部翻转的边缘(131)，此管道(8)由周向密封(80)固定在所述边缘(131)上，密封由热绝缘材料，例如陶瓷制成。
8.如权利要求1至7中一项所述的热交换器，其特征在于所述管道(8)具有大致呈矩形的断面，其大的侧面平行于所述偏转板(7a，7b)的平面延伸。
9.如权利要求1至8中一项所述的热交换器，其特征在于作为主交换器的管束(2a)具有轴向长度，所述轴向长度远远长于作为副交换器的管束(2b)的长度。
10.如权利要求1至9中一项所述的热交换器，其特征在于为了允许单种流体，特别是冷水在形成所述管束(2a，2b)的单根管道(或多根管道)内进行循环和加热，因此安装了此热交换器。
11.如权利要求1至10中一项所述的热交换器，其特征在于为了允许至少两种不同的流体分别在形成所述管束(2a，2b)的管道内进行循环和加热，因此安装了此热交换器。
12.如权利要求11所述的热交换器，其特征在于为了允许两种不同的流体，其中一种在形成作为主交换器的管束(2a)的单根管道(多根管道)内，另一种在形成作为副交换器的管束(2b)单根管道(多根管道)内进行循环和加热，因此安装了此热交换器。
全文摘要
本发明涉及一种冷凝热交换器。本发明的热交换器由两端对端布置的共轴的螺旋形管束组成，其中一束管束(2a)作为主交换器，而另一束管束(2b)作为副交换器。前述的每一管束包括安装在气密性外壳(1)内的单根和/或一组扁平管。此外，提供了使至少一种要被加热的流体所述管内进行循环的装置。外壳(1)具有排气筒(122)。以这种方式，已知为主要气体的，例如由燃烧器(6)产生的第一热气体径向地流经管束中的间隙。偏转系统(7)确保了所述主要热气体首先由内向外地流经主交换器(2a)，随后由外向内地流经副交换器(2b)，然后通过上述排气筒(122)从交换器中排出。偏振系统(7)包括两相邻的平行板(7a，7b)，这两块板由热绝缘材料制成。以这种方式，第二(附加)热气体被导入到上述板之间从而对循环在副交换器内的流体进行加热或者辅助副交换器的加热。本发明的冷凝交换器例如适合家庭使用。
文档编号F24H8/00GK1809716SQ200480017560
公开日2006年7月26日 申请日期2004年4月23日 优先权日2003年4月25日
发明者R·詹诺尼, J·勒梅 申请人:R·詹诺尼, J·勒梅, 法国詹诺尼公司