热交换器的制作方法

本实用新型涉及一种用于燃气锅炉的热交换器。本实用新型特别参照具有螺旋管的类型的热交换器进行了开发。本实用新型特别地但不排他地涉及这种热交换器的壳体。

背景技术：

用于加热的燃气锅炉是已知的，其中待加热的水流过以螺旋或盘旋方式缠绕的管。气体燃烧器产生热烟气，该热烟气一次或多次穿过螺旋管的螺旋圈，以便将热量传递给流经管的水。在将所述热烟气的热量(包括潜在的冷凝热)释放到水中之后，烟气被排放到交换器和燃气锅炉的外部。

包括螺旋管的壳体是热交换器的重要部件。壳体实际上应承受与该壳体接触的燃烧烟的高温。形成壳体的各个部件承受非常不同的温度，因此，考虑到在使用热交换器期间可能引起高应力的温度梯度，应当特别注意壳体的构造。因此，应考虑到其阻抗、持续时间、可加工性和低成本来选择壳体的材料。实际上，壳体应该尽可能便宜，以保持热交换器的低成本。在壳体的生产中，在壳体上进行的加工过程应限制在最小的必不可少的范围内，从而也将成本降低到最小。壳体应该易于安装，即使是由不熟练的人员也是如此，并且应该根据热交换器的尺寸而容易地适用于具有不同扩展的螺旋管的热交换器。

本申请人已经开发了一种用于螺旋式热交换器的特定壳体，其在意大利实用新型no.202015000021221(对应于cn205825435u)中进行了描述。这种已知的热交换器的壳体已被设计成不使用横连杆(tierod)来紧固设置在围绕螺旋管的圆筒形外壳的两个端部处的基部和盖。从壳体的塑料基部延伸出一些柱，盖直接接合在这些柱上。圆筒形外壳被封闭在基部和盖之间。这种已知的壳体不使用任何垫圈。在每个密封件上使用硅树脂类型的密封剂，该密封剂能够承受与其接触的烟气的高温。密封剂被放置在分别位于圆筒形外壳与基部之间的接触区域和圆筒形外壳与盖之间的接触区域中，其中排除由圆筒形外壳上的凹陷部形成的用于排出冷凝物的区域。在该排出区域中以及在螺旋管的端部开口的区域中的密封通过特别成形的插入件来确保。

使用硅密封剂来提供壳体的密封是一种不适于每种目的的解决方案。在某些情况下，优选的是，在圆筒形外壳与基部之间和圆筒形外壳与盖之间的密封件分别由垫圈制成。然而，从上述意大利实用新型中已知的壳体的结构本身并不适于与在圆筒形外壳边缘处的环形密封垫圈一起使用。实际上，在圆筒形外壳的顶部处使用环形密封件不能保证充分的密封，而使用插入外壳的内壁和基部之间的环形垫圈是不可行的，这是因为由于底切而不可能为垫圈提供足够的支座，其中该底切使得实现合适的模具变得极其困难和昂贵(如果不是不可能的话)。

另一方面，具有密封垫圈的壳体的已知解决方案不适于自动化组装，并且在任何情况下都是复杂且昂贵的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有螺旋管的热交换器，其解决了现有技术的问题，并且特别地允许分别在圆筒形外壳与该圆筒形外壳的壳体的基部之间和圆筒形外壳与盖子之间使用密封垫圈，从而使得容易自动化组装。本实用新型的另一个目的是提供这样一种热交换器，其具有封闭在壳体内的螺旋管，该热交换器制造和装配简单且经济。本实用新型的另一个目的是提供这样一种具有螺旋管的热交换器，其随着时间的过去是可靠的。另一个目的是提供一种用于具有螺旋管的热交换器的壳体，所述壳体是模块化的，使得其仅需要较小的改变以适于不同尺寸的热交换器。

为了实现上述所有或一些目的，本实用新型涉及一种具有壳体的热交换器，所述热交换器具有如本文所述的特征，其形成本说明书的整体部分。

根据一个特定方面，描述了一种具有螺旋管的热交换器。螺旋管容纳在壳体中。壳体可以包括圆筒形外壳，还被称为圆筒形套筒。在圆筒形外壳的一端处可以安装基部。在圆筒形外壳的另一端处可以安装盖。盖可以具有中心孔。基部和盖可以利用连接构件的插入而彼此固定。连接构件可以联接到基部和/或盖。在特定实施例中，连接构件可以通过配合和/或卡扣连接安装到基部上。这避免了使用诸如螺丝、螺栓、铆钉或类似物的连接元件，然而且不必如现有技术中那样将连接构件与基部制成一个整体件。这使得也可以以自动化的方式将连接构件快速组装到基部，因此节省了时间和成本。

通过配合在这里是指在两个元件之间通过干涉配合的互锁联接，使得一旦这两个元件已经被配合就不可能或非常难以将这两个元件分开。通过卡扣连接是指由于先前变形的构件的弹性回复而发生的两个元件之间的连接，该先前变形的构件承载与相应的支座接合的齿或其它止动元件。互锁联接和卡扣连接都是不可逆的，且不需要从外部进行手动操作。用于热交换器的基部与盖之间的连接元件的这些联接的布置允许使壳体适于螺旋管的各种高度的热交换器，这通过布置不同长度的连接构件来简单地实现，这些连接构件可联接到相同的基部并固定到相同的盖。通过用于组装热交换器的自动化系统也更容易地管理部件。壳体的包括基部的部件可以方便地存放，这是因为所述部件基本上是平坦的。最后但并非最不重要的，以这种方式制成的壳体允许模制具有环形支座的基部，该环形支座用于容纳环形垫圈，该环形垫圈用于基部与圆筒形外壳之间的密封。由于这个原因，还描述了一种可以沿径向方向插入在圆筒形外壳与基部之间的环形垫圈。更详细地，基部可以包括具有外壁的环形边缘，在该外壁上可以形成环形凹槽以容纳环形垫圈。因此，环形垫圈的支座被制成为尽可能多地保护垫圈本身免于冷凝物，其中该冷凝物在热交换器中形成并且会引起垫圈更快的劣化。

根据另一特定方面，为了便于从交换器排出冷凝物，用于冷凝物的出口可以直接形成在圆筒形外壳上，以在没有冷凝物停滞和随着时间的过去热交换器的可靠性降低的风险的情况下，确保冷凝物的正确排出。优选地，基部包括靠近螺旋管的最后一个螺旋圈的突出部，该突出部被成形为收集冷凝物，特别是来自用于排放烟气的孔口的冷凝物。该突出部使得可以收集冷凝物并通过使该冷凝物在螺旋管的最后一个螺旋圈的上方或下方经过而将该冷凝物朝向冷凝物出口引导。该排放系统还防止在冷凝物从用于排放烟气的孔口再次进入热交换器的情况下冷凝物的停滞。

根据不同的方面，连接构件可以包括定位元件，该定位元件以用于与盖连接的构造确定在基部上的相对定位。定位构件可以与设置在基部上的引导构件协作。

根据另一方面，连接构件可以包括邻接元件。邻接元件可以与邻接构件协作。邻接构件可以设置在基部上。邻接构件可以抵抗在基部与盖之间的连接中施加的拉力。

根据一个特定方面，连接构件可以每一个都包括一个或多个附件。附件可以与邻接构件协作。邻接构件可以设置在基部上。附件可以同时用作定位元件以确定连接构件相对于基部的相对定位，以及用作邻接元件，以抵消在基部与盖之间的连接中施加的拉力。

根据不同的方面，连接构件可以包括止动元件。止动元件可以以预先设置以用于将连接构件连接到盖的构造或在预先设置以用于将连接构件连接到盖位置中将连接构件保持在基部上。根据一个特定方面，止动元件可以包括至少一个齿。齿可以卡扣接合在支座中。支座可以设置在基部上。

根据不同的方面，连接构件可以以包括弹性元件，以便补偿盖与螺旋管之间的间隙和公差。在特定实施例中，弹性元件是杯状弹簧。在另一变形例中，连接构件可以是完全或部分弹性的。

根据不同的方面，基部和盖中每一个都可以包括用于螺旋管的相应访问件的开口。基部中的开口和/或盖中的开口可以被形成为相对于相应的访问件进行定界(measure)。螺旋管的端部的至少一个螺旋圈可以具有比其它螺旋圈之间的节距大的节距，以允许访问件插入到基部和/或盖中的相应开口中，且不与圆筒形外壳进行干涉。这样，就不必在以螺旋形式缠绕的管的访问件的区域中设置塑料插入件，从而增加了密封件的可靠性，特别是烟气密封件的可靠性。

通过提供与基部分离的连接元件(可以是弹性的或设有弹性构件)，可以补偿以螺旋方式缠绕的管的高度的公差，以便确保盖的紧固足以使该盖与螺旋管进行热接触。当盖由金属(例如铝)制成时，这个方面特别重要，这是因为盖与螺旋管的螺旋圈之间的接触有助于降低盖的温度。还可以获得螺旋管的每个盘圈之间的间隙的更大均匀性，以便在螺旋圈之间具有更规则和均匀的烟气通道，并且因此在沿螺旋管流动的烟气和水之间具有更平衡的热交换。

附图说明

本实用新型的进一步特征和优点将从下列参照附图对优选实施例的详细描述中更好地显现，该附图以非限制性示例的方式给出，其中：

图1是体现本实用新型各方面的具有壳体的热交换器的立体图；

图2是沿图1中的箭头“ii”的方向的热交换器的立体图；

图3是图1和图2的热交换器的分解图；

图4是根据图1的线“iv-iv”的细节放大比例的剖视图，其中示出了在联接结构中柱与基部的卡扣连接；

图5是类似于图4的剖视图的剖视图，并且其中示出了从基部上拆下的柱的结构；

图6是沿图5中的箭头vi的方向的支座的细节的立体图，该支座形成在基部上以容纳柱；

图7是根据图4中的线vii-vii的剖视图；

图8是在图1的热交换器的径面上截取的截面的立体图，该热交换器处于其工作位置，其中示出了用于排出冷凝物的第一种解决方案；

图9是图8的交换器的基部的细节局部立体图；

图10是与图8类似的热交换器的一部分的局部立体图，其示出了用于排出冷凝物的第二种解决方案；以及

图11是图10的交换器的基部的细节的局部立体图。

具体实施方式

现在参照图1至图3，附图标记10表示用于通常已知类型的燃气锅炉的热交换器，所述热交换器具有以螺旋形式缠绕的管12。热交换器自然也可以由两个螺旋管制成，一个螺旋管在另一个螺旋管的内部，以加热两个不同的回路，例如家用采暖和家庭用水。螺旋的螺旋圈的数量和管的截面也可以与在图中仅通过示例示出的不同。为了清楚地说明，在图1至图3中，热交换器10以水平方向被示出，但是在使用中，热交换器10被布置成旋转90°，且螺旋管12的螺旋圈的轴线布置在水平位置，而管12的两个访问件14、16面向下。管12的螺旋圈之间的最小距离由梳状间隔件11保持(参见图3)。

热交换器10的螺旋管12被封闭在壳体18中。壳体18包括圆筒形外壳20。圆筒形外壳20包裹在螺旋管12的外部。优选地，圆筒形外壳20由金属(例如，不锈钢)制成。圆筒形外壳20被封闭在基部22和盖24之间。在基部22上设有开口23，以用于螺旋管12的访问件16的通过。在盖24上有类似的孔口25，以用于螺旋管12的访问件14的通过。基部22优选地由塑料材料制成，以及盖24优选地由铝制成，并且基部22和盖24例如通过模制制成。盖24具有大的中心圆形开口26，该圆形开口基本上对应于螺旋管12的螺旋圈的内径。在使用中，锅炉的气体燃烧器面向圆形开口26，以便将燃烧气体引导到螺旋管12的螺旋内。在螺旋管12的螺旋的大约一半处具有圆形隔膜28(参见图3)。基部22与用于收集和排放烟气的腔室30连通，该烟气通过排放口32离开壳体18。盖24具有径向延伸的附件38，所述附件优选地但不限于四个数量。在附件38中形成有孔，螺钉37插入在该孔中，该螺钉37紧固在螺母39上，该螺母39容纳在附接到基部22的柱50的端部处，这将在下面进行更详细的描述。优选地，具有一定弹性的贝氏垫圈插入柱50和盖24的附件38之间，以恢复螺旋管12的螺旋圈的间隙和公差。

圆筒形外壳20的圆形端部边缘通过两个相应的环形垫圈40、42在一侧上被密封在基部22上，而在另一侧上被密封在盖24上。特别地，如可以在图4和图5中所看到的，在基部22和圆筒形外壳20之间的环形垫圈40被容纳在支座或圆周凹槽46中。凹槽46形成在基部22的环形边缘48的外侧。这样，尽可能地保护环形垫圈40免于在使用中在热交换器10内部形成的冷凝物。盖24具有类似的用于容纳环形垫圈42的支座。在热交换器的与烟气出口32相反的区域中，定位有形成在圆筒形外壳20上的冷凝排出口60。在圆筒形外壳20上，优选地通过抽吸形成适于将冷凝物朝向排出口60输送的凹陷部62。

如可以从图4至图7的细节看到，每个柱50包括两个侧向附件51。侧向附件51可滑动地接合在突出部53的下方，该突出部从基部22突出并具有t形横截面。侧向附件51具有引导和定位柱50的功能，当柱50附接到基部22时，该柱50被正确地定向并径向布置在预定位置以便连接到盖24。此外，在图4的连接结构中，侧向附件51沿箭头a的方向紧靠突出部53，从而抵抗通过螺钉37连接到盖24而施加在其上的拉动作用。在柱50的下部上有柔性附件54。在柔性附件54的端部处形成有接合齿55。接合齿55的形状被设计成卡扣接合在形成在突出部53上的支座56中，如在图6中可见。

环形垫圈40、42分别在圆筒形外壳20与基部22(优选地由塑料材料制成)和在圆筒形外壳20与盖24(优选地由为诸如铝的金属制成)之间的位置使得环形垫圈40、42相对于热交换器内的烟气和冷凝物的直接作用被尽可能地保护。为了防止冷凝物的停滞，在圆筒形外壳20上形成冷凝物排出开口60。在使用中，冷凝物也可以从烟气的排出孔口32再次进入热交换器。为了防止冷凝物在热交换器的下部停滞，设置基部22的特殊构造，其允许将冷凝物朝向冷凝物排出开口60排出。在第一种解决方案中，如图8和图9所示，基部22在其下部包括用于收集来自烟气排放的冷凝物32的突出部70。突出部70具有大致新月形形状。突出部70靠近螺旋管12的最后一个盘圈12a。冷凝物在突出部70的下部区域中被传送，其中附件72从该下部区域突出。附件72延伸超出螺旋管12的最后一个盘圈12a，使得冷凝物可以在螺旋管12的一个盘圈与另一个盘圈之间穿过，然后通过冷凝物排出开口60被排出。在图10和图11所示的不同实施例中，代替前述实施例的附件72，在突出部70的下部区域中形成旁路74。旁路74允许冷凝物在螺旋管12的最后一个盘圈12a下方经过，然后通过冷凝物排出开口60被排出。

为了将壳体18安装到螺旋管12上，环形密封件40、42首先被容纳在相应的容纳支座中，该容纳支座形成于基部22和盖24上。然后，以螺旋形式缠绕的管的访问件16可以插入到形成在基部22上的相应孔口23中，该孔口的尺寸可以与访问件的尺寸相对应，且不需要如现有技术中那样设置加盖插入件。由于柱50还没有装配到基部22，所以访问件16插入基部上的开口中是方便的。

随后，可以将圆筒形外壳20插入在基部22上，使得其边缘与垫圈40接触并压缩垫圈40，以在圆筒形外壳20和基部22之间提供密封。随后，通过从图5所示的分离结构开始顺序地操作，并沿图4中箭头a所示的方向逐渐推动柱，以使柱50的侧向突出部51滑动接合在突出部53的两个翼部下方，从而将柱50装配到基部上。沿方向a的推动使接合齿55卡扣地进入到支座56中，至少在没有外部工具的帮助下，接合齿55不再能够与支座56脱离。当柱50全部联接到基部22时，可以通过首先将访问件14插入孔口25中来安装盖24。由于圆筒形外壳20会妨碍这种操作，因此可以设想使螺旋管12的第一螺旋圈相对于其它螺旋圈稍微间隔开，使得访问件14可以被插入开口25中而不与圆筒形外壳20干涉。随后盖24的紧固使螺旋管12的第一螺旋圈回到预定距离。

通过将螺丝37拧紧在柱50的端部39上而紧固盖24。在这种情况下，柱50的附件51沿图4的箭头a的方向紧靠突出部53，以便抵抗在拧紧螺丝37时发生的拉力。柱50或其连接的可能的弹性(例如由放置在柱50和盖24的附件38之间的弹簧提供)允许补偿螺旋管12的间隙和公差。盖24的紧固使盖24与螺旋管12的上螺旋圈热接触，以便于耗散盖24的热量。

上述用于热交换器的壳体可以容易地适于具有各种数量的螺旋圈的螺旋管，以提供不同尺寸的热交换器。例如，在热交换器具有比图中所示的螺旋圈的数量更多的螺旋圈的螺旋管的情况下，要进行的修改是相当简单的。实际上，仅需要提供比图中所示的圆筒形外壳20更高的圆筒形外壳，以及相应长度的柱50。然而，可以保持所示示例的相同的基部22和盖24，其中所述基部22和盖24以稳定、可靠和安全的方式连接。

当然，在不影响本实用新型的原理的情况下，在不背离本实用新型的范围的情况下，可以相对于已经描述和所示的内容对实施例和结构细节进行大范围地改变。