CN101711339A - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用在锅炉中的换热器，本发明的目的是提供一种换热器，该换热器通过减小换热管之间距离，同时加长采暖水通过换热器时的流道，从而提高换热效率，并且易于制造。为了达到该目的，根据本发明，换热器包括换热装置，第一和第二辅助板，第一和第二端板。该换热装置包括采暖水流入其中并且彼此间隔等距离的多个换热管单元，换热管单元设置在采暖水入口和采暖水出口之间，并由多个管组成，所述管具有矩形截面，矩形截面与燃烧气体接触的一侧具有比高度大的宽度。第一和第二辅助板固定在换热管单元的两端，用于保持多个换热管单元彼此间的距离不变。第一和第二端板分别固定在第一和第二辅助板的外表面。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉的换热器，特别涉及一种能在通过换热管的采暖水和废气之间有效换热的换热器。

背景技术

以燃烧装置为例，其利用一公知的燃烧器能够加热流过燃烧室内换热管的采暖水，通常可以包括一锅炉、一热水器等类似的装置。

即，用在房屋或公共大厦的锅炉用于采暖或热水。热水器用于将冷水快速加热至一预定温度，以使用户方便地使用热水。

燃烧装置，比如锅炉或热水器，包括通常使用油或燃气作为燃料并利用一燃烧器燃烧，并利用燃烧过程中产生的燃烧热加热水的***，并根据用户的需要供应加热水(热水)。

燃烧装置设置有换热器，以便吸收燃烧器产生的燃烧热。在本领域中已提出了提高换热器热交换效率的各种方法。

图1示出本领域一换热器结构的正视示意图，图2A为图1中沿A-A线的详细的截面视图，图2B为图1中沿B-B线的详细的截面视图。

参考图1和图2，换热器1包括采暖水入口10，换热装置20、采暖水出口30。采暖水通过采暖水入口流入。换热装置包括多个换热管21，22，23，24和25。这些换热管的表面与燃烧气体接触，使得从入口10流入的采暖水通过所述换热管时进行换热。采暖水在通过换热管21，22，23，24和25时被加热，并从出口排出。

采暖水入口10与换热管21，22，23，24和25利用管连接件11彼此连接。采暖水出口30与换热管21，22，23，24和25利用管连接件31彼此连接。

换热管21，22，23，24和25中，每一换热管具有在燃烧气体流过的纵向方向上具有大的宽度和小的高度的大体呈矩形的形状。换热管21，22，23，24和25彼此间隔一预定距离，使得燃烧气体流过换热管21，22，23，24和25两两之间时进行热量交换。

换热管21，22，23，24和25分别包括上层板21a，22a，23a，24a和25a，以及下层板21b，22b，23b，24b和25b。上层板21a，22a，23a，24a和25a，以及下层板21b，22b，23b，24b和25b通过焊接在其上的凸缘彼此连接。

此外，连接换热管21，22，23，24和25的管连接件中，每个管连接件31包括第一和第二连接构件31a和31b，连接构件31a和31b具有侧向弯曲的凸缘并通过焊接彼此固定(采暖水入口的管连接件11具有同样的结构)。

然而，具有如上结构的换热器，由于换热管包括上层板、下层板和第一、第二连接构件这样的结构特性导致换热管之间的距离大。由于这个原因，就存在换热效率低的不足。此外，还存在由于所述换热器的制造复杂且困难，很难将其实际应用到锅炉中的难题。

发明内容

为了解决上述问题，提出了本发明，且本发明的目的在于提供一种换热器，该换热器通过减小换热管之间距离，同时加长采暖水通过换热器时的流道从而提高换热效率，并且易于制造。

为了达到所述目的，根据本发明的一个方面，换热器包括换热装置，第一和第二辅助板，第一和第二端板。该换热装置包括采暖水流入其中并且彼此间隔等距离的多个换热管单元。换热管单元设置在采暖水入口和采暖水出口之间，并由多个管组成，所述管具有矩形截面，其与燃烧气体接触的一侧具有比高度大的宽度。第一和第二辅助板固定在换热管单元的两端，用于保持多个换热管单元彼此间的距离不变。第一和第二端板分别固定在第一和第二辅助板的外表面。

在此情形中，管***孔可在第一和第二辅助板的长度方向上形成于第一和第二辅助板上。多个换热管单元的两端可置于管***孔中。换热管单元的两端部，第一和第二辅助板，第一和第二端板可分别利用钎焊固定。

此外，多个换热管单元可以形成一系列的流道，流道的流动方向在相反的方向上交替变化，从设置在一端的换热管单元流出的采暖水以相反的方向流入设置在另一端的换热管单元。

在此情形中，采暖水入口可通过第一端板形成，采暖水出口可通过第二端板形成。

此外，采暖水入口可在采暖水流入的换热管单元的外表面形成，采暖水出口可在采暖水流出的换热管单元的外表面形成。

同时，多个换热管的截面可以这样形成，即在燃烧气体入口的换热管间的间距大，而在燃烧气体出口的换热管间的间距小。

如上所述，根据本发明的换热器，通过减小换热管之间距离同时加长采暖水通过换热器时的流道从而可获得提高换热效率的好处，并且易于制造。

附图说明

图1是示出了本领域中的换热器的结构的正视示意图；

图2A是图1中沿A-A线的截面示意图；

图2B是图1中沿B-B线的截面示意图；

图3是根据本发明第一实施例的换热器的组装透视图；

图4是图3中的换热器的***透视图；

图5是示出了图3中换热器的采暖水通道的截面示意图；

图6是根据本发明另一实施例的换热器的组装透视图；

图7是示出了图6中换热器的采暖水通道的截面示意图；

图8是根据本发明另一实施例的换热器的管截面示意图；

图9是根据本发明另一实施例的换热管的截面示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例的结构和操作过程。

图3是根据本发明第一实施例的换热器的组装透视图，图4是图3中的换热器的***透视图，图5是示出了图3中换热器的采暖水通道的截面示意图。

根据本实施例的换热器包括第一端板110，第一辅助板130，换热装置200，第二端板310和第二辅助板330。第一端板靠近采暖水入口设置，并具有采暖水入口120，第一辅助板固定在第一端板110的内表面。换热装置包括多个换热管单元210，220和230，使得通过采暖水入口120流入的采暖水流过换热管单元时，热量在采暖水和燃烧气体间交换。第二端板具有采暖水出口320，换热装置200中加热过的采暖水通过该出口排出。第二辅助板固定在第二端板310的内表面和换热装置200之间。

第一端板110包括封闭换热装置200的换热管一端的扁平部110a，以及从扁平部110a下部弯曲以使采暖水流过的弯曲部110b。采暖水入口120形成在弯曲部110b上。

多个管***孔130a和330a分别通过第一和第二辅助板130和330并在其长度方向上间隔等距离形成，使得换热管单元210，220和230的管的两端***所述管***孔。

燃烧气体通道201形成在换热装置200的换热管之间，使得相互之间以等间距相互隔开，以便燃烧气体流过该燃烧气体通道。

在本实施例中，换热管的截面形成为矩形形状，使得换热管与燃烧气体接触的表面积增加。然而，截面的形状也不限于此，只要换热管与燃烧气体接触的一侧具有比高度大的宽度的矩形截面的任何矩形形状都是可行的。例如，矩形换热管的各角可以为圆形。

换热装置200具有第一换热单元210。从形成在换热装置一端的采暖水入口120流入的采暖水，流经该换热管单元。

第一换热管单元210的两换热管211和212的一端***第一辅助板130的管***孔130a中，其另一端***第二辅助板330的管***孔330a中。

两换热管211和212彼此间隔一定距离，使得燃烧气体能从其间通过。

在此情形中，换热管211通过弯曲一块大金属板形成，以形成一矩形截面，压紧凸缘211f从侧面突伸出来，并利用钎焊将所述凸缘固定。

凸缘***槽130b和330b形成在第一和第二辅助板130和330的管***孔130a和330a中，使得换热管211的凸缘211f***凸缘***槽中。

如果突伸凸缘211f被另一单独的工序去除，则凸缘***槽130b和330b也不需要形成。

两换热管211和212在管连接件211a和212a处彼此连接，管连接件211a和212a形成在换热管的另一端，使得在下层换热管211中的采暖水和在上层换热管212中的采暖水通过管连接件212b和221a被输送至第二换热管单元220。

管连接件211a和212a从换热管表面突出，并通过焊接彼此固定。管连接件221a，221b，221c，222a，222b，222c，231a，231b和232a的形状和固定方法将在下面描述，其中第二和第三换热管单元220和230的管彼此连接，与上面描述的相同。

根据该结构，由于两换热管211和212间的距离能够减少，因此可能会改善传热效率。第二和第三换热管单元的结构与上面描述的相同。

第二换热管单元220的两换热管221和222的一端***第一辅助板130的管***孔130a中，另一端***第二辅助板330的管***孔330a中，使得其端部以等距间隔设置。两换热管221和222在形成在换热管一端的管连接件221b和222a处彼此连接。当从第一换热管单元210输送来的采暖水被供应至两换热管221和222并被输送至左侧时，热量在采暖水和燃烧气体之间交换。然后，采暖水被输送至第三换热管单元230。

第三换热管单元230的两换热管231和232的一端***第一辅助板130的管***孔中，另一端***第二辅助板330的管***孔中，使得其端部以等距间隔设置。两换热管231和232在形成在换热管一端的管连接件231b和232a处彼此连接。当从第二换热管单元220输送来的采暖水被供应至两换热管231和232并被输送至右侧时，热量在采暖水和燃烧气体之间交换。然后，采暖水通过采暖水出口320被输送至需要加热的空间。

第二端板310包括封闭第一和第二换热管单元210和220的换热管一端的扁平部310a，以及从扁平部310a上部弯曲以使采暖水流过的弯曲部310b。采暖水出口320形成在弯曲部310b上。

固定换热管到第一辅助板和第一端板110的方法，以及固定换热管到第二辅助板330和第二端板310的方法将在下面陈述。

每一换热管的端部均***第一辅助板130的管***孔130a中，并且第一端板与第一辅助板的外表面接触。然后，在换热管与第一辅助板130的管***孔130a彼此接触的部位(图5中的放大部的a处)，以及第一辅助板130与第一端板110彼此接触的部位(图5中的放大部的b处)实施钎焊，这样稳定地固定管和板。

固定换热管到第二辅助板330和第二端板310的方法与上面描述的相同。

根据如上提到的结构，通过第一换热管单元210被输送至右侧的采暖水，在第二和第三换热管单元220、230中以相反方向被输送。因此，采暖水流过的流道的长度增加，使得改善传热效率是可行的。

采暖水从换热管左侧流到其右侧的结构已在实施例中举例说明。

采暖水从换热管的下侧流到其上侧的结构将参考图6和7描述。

图6是根据本发明另一实施例的换热器的组装透视图；图7是示出了图6中换热器的采暖水通道的截面示意图。

根据本实施例的换热器包括换热装置500。该换热装置500包括多个换热管单元510，520和530，使得当采暖水通过采暖水入口420流过换热管并通过采暧水出口620排出时，热量在换热管和燃烧气体之间交换。

采暖水入口420形成在第一换热管单元510的下部的换热管511，采暖水出口形成在第三换热管单元530的上部换热管532。

像图3-5中的实施例，换热管单元510，520和530中的每个管可以使用任何矩形形状，只要换热管具有其与燃烧气体接触的一侧具有比高度大的宽度的矩形截面。

此外，连接换热管单元510，520和530的各管的连接件，与图3-5的实施例中的连接件除了其位置不同其余均相同。

第一辅助板430和第一端板410依次固定到换热管单元510，520和530的一端，第二辅助板630和第二端板610依次固定到换热管单元510，520和530的另一端。

像图3-5中的实施例，管***孔430a和630a分别通过第一和第二辅助板430和630形成。管***孔430a和630a在其长度方向上等距间隔设置，使得换热管间的距离相同。

第一和第二端板410和610形成为扁平形状，以便封闭换热管单元510，520和530的两端部。

换热装置500具有采暖水通过采暖水入口流入的第一换热管单元510。第一换热管单元510包括两换热管511和512。换热管安装至第一和第二辅助板430和630并间隔相等距离设置，使得燃烧气体能从其间通过。

采暖水入口420连接到形成在第一换热管单元510的下部的换热管511的下表面的管连接件511a。

两换热管511和512在形成在换热管一端的管连接件511b和512a处彼此连接。在下部的换热管511中的采暖水和上部换热管512中的采暖水被输送至第二换热管单元520。

管连接件511a，511b和512a分别从换热管表面突伸并被焊接在其上。第二和第三换热管单元520和530的管彼此连接处的管连接件(附图标记未示出)的形状和固定方法与上面记载的相同。

第二换热管单元520包括两换热管521和522，第二换热管单元的采暧水以与第一换热管单元510中的采暖水流向相反的方向流动，即，向左侧流动。

通过第二换热管单元520的采暖水流入第三换热管单元530。第三换热管单元530包括两换热管531和532。采暖水从左侧流到右侧，然后从采暖水出口620流出，采暖水出口连接至形成在上部换热管532的上表面的管连接件。

图8是根据本发明另一实施例的换热器的管截面示意图。

优选地，燃烧气体通过其间的换热管711，712，713，714，715，和716之间的间距在入口侧700a大于在出口侧700b的间距。即，如图8所示，换热管711，712，713，714，715，和716中，每一换热管的截面在水平方向具有一梯形形状。由此，可以看出，换热管711，712，713，714，715，和716间的距离从入口侧700a到出口侧700b减小。

通常，燃烧气体的温度在换热管入口处较高，而在出口处较低。因此，当燃烧气体来到换热管出口侧，其体积减小。如果燃烧气体的体积如上所述减小，并且换热管在入口的截面积与换热管在出口的截面积相等，燃烧气体的速度减小，进而导致换热效率降低。

因此，如果燃烧气体流入像本发明中的换热管的结构的具有大面积的入口侧700a，并从出口侧700b流出，就可能保持燃烧气体从入口侧700a到出口侧700b的速度。结果，就可能改善传热效率。

图9是根据本发明另一实施例的换热管的截面示意图。

如图9a所示，换热管811可以利用成形一呈大致矩形截面的平板来形成，使凸缘811a彼此接触并向一侧突伸，通过压紧和钎焊固定所述凸缘。

此外，图9B中，换热管911可以利用成形一呈大致矩形截面的平板来形成，使凸缘911a彼此接触，使得平板的端部在换热管911的上表面彼此叠置，通过压紧和钎焊固定所述凸缘。

本发明已结合上面的本发明的示范性实施例加以描述。然而，这些实施例仅是示例性的，对于本领域技术人员显而易见的是可在不脱离本发明的范围和精神下进行各种修改和变化。

Claims (6)

1.一种换热器，包括：

换热装置，其包括采暖水流入其中并且彼此间隔等距离的多个换热管单元，该换热管单元设置在采暖水入口和采暖水出口之间，并由多个管组成，所述管具有其与燃烧气体接触的一侧的高度大于其的宽度的矩形截面；

第一和第二辅助板，该换热管单元的两端固定于其上，以保持多个换热管单元彼此间的距离不变；

第一和第二端板，其分别固定在该第一和第二辅助板的外表面。

2.根据权利要求1所述的换热器，其中，在第一和第二辅助板的长度方向上，在第一和第二辅助板上形成管***孔；

所述多个换热管单元的两端置于管***孔中；以及

换热管单元的两端部，第一和第二辅助板，以及第一和第二端板分别利用钎焊固定。

3.根据权利要求1所述的换热器，其中，多个换热管单元形成一系列的流道，流道的流动方向在相反的方向上交替变化，从设置在一端的换热管单元流出的采暖水流入设置在另一端的换热管单元。

4.根据权利要求2或3所述的换热器，其中，采暖水入口通过第一端板形成，采暖水出口通过第二端板形成。

5.根据权利要求2或3所述的换热器，其中，采暖水入口形成在采暖水流入的换热管单元，采暖水出口形成在采暖水流出的换热管单元。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的换热器，其中，多个换热管的截面这样形成，即在燃烧气体入口的换热管间的间距大，而在燃烧气体出口的换热管间的间距小。

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