热交换管及具有这种热交换管的采暖锅炉制造技术

本发明专利技术涉及热交换管及具有这种热交换管的采暖锅炉，该热交换管具有外管(10)和被推入外管中的异型嵌入件(11)，锅炉燃烧的废气能够穿流外管并且热水能够在外侧环绕该外管，异型嵌入件为了增大外管(10)的内表面而具有沿其纵向方向(12)延展的肋部(14)并与外管(10)处于导热接触中，在采暖锅炉(2)的热交换管(5)中应当提供能够实现燃气至采暖锅炉中的热水的更大的热交换功率的解决方案。这通过如下方式实现，即，外管(10)的第一纵向区段(22)以柱体形光滑壁的形式构造，而外管(10)的第二纵向区段(23)具有至少一个使穿流横截面缩窄的横截面缩窄元件(24)，其中，异型嵌入件(11)仅在外管(10)的第一纵向区段(22)上延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采暖锅炉的热交换管，尤其是冷凝式锅炉的热交换管，其具有外管和被推入外管的异型嵌入件，锅炉燃烧的废气能够穿流外管并且热水能够在外侧环绕外管，异型嵌入件为了增大外管的内表面而具有沿其纵向方向延展的肋部并与外管处于导热接触中。本专利技术同样涉及采暖锅炉，尤其是冷凝式锅炉，用于给热循环回路的热水加温，该采暖锅炉具有壳体，该壳体限定出热水腔并且该壳体具有接在热水腔之前的燃烧室。
技术介绍
这种开头提及类型的采暖锅炉，如申请人公开出售的那样，可以作为冷凝式锅炉以煤气燃烧或液体燃烧(加热油、煤油或类似物)方式工作。在这种冷凝式锅炉中，燃气还被冷却至废气湿气冷凝，以便利用冷凝热量。其前提是，采暖锅炉或冷凝式锅炉利用热水的温度工作，该温度在穿过采暖锅炉的燃气路径结束处比燃气的露点温度更低。人们寻求，在尽量短的燃气路径上通过采暖锅炉的水冷却的热交换管使燃气从高的进入温度冷却至露点温度与采暖锅炉热水回路上存在的最低热水温度之间的温度。为此，公知有多种热交换管，其中，开头提及类型的热交换管例如由EP0752088A1公知。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供如下解决方案，其以结构简单且廉价的方式提供热交换管以及采暖锅炉，它们能够实现燃气至采暖锅炉内热水的更大的热交换功率。在开头提及类型的热交换管中，该任务根据本专利技术通过如下方式解决，即，外管的第一纵向区段以柱体形光滑壁的形式构造，外管的第二纵向区段具有至少一个使穿流横截面缩窄的横截面缩窄元件，其中，异型嵌入件仅在外管的第一纵向区段上延伸。换而言之，异型嵌入件仅布置在第一纵向区段内。同样在开头提及类型的采暖锅炉中，该任务根据本专利技术通过如下方式解决，即，在壳体之内布置有至少一个热交换管，该热交换管从燃烧室离开且延伸经过热水腔。在此，可以想到至少一个热交换管用于约10kW的非常小的功率，而在很多应用情况下，设置有多个热交换管。至少一个热交换管例如可以竖直或水平延伸穿过热水腔，其中，也可以想到在90°(竖直)与0°(水平)之间的每个其他的角度。在下文中，对本专利技术有利的和适当的实施方案以及改进方案进行描述。通过本专利技术提供热交换管以及具有多个这种热交换管的采暖锅炉，它们的特征相应在于符合功能要求的结构并且具有简单且廉价的构造。在根据现有技术公知的热交换管中问题是，热的燃气经过热交换管从其入口流至其出口并在此冷却。与之相伴并显著的燃气体积缩小导致，直至热交换管出口的流动速度和湍流强烈降低，这对热交换功率产生负面影响。与此相对，在本专利技术中通过至少一个使外管的穿流横截面缩窄的横截面缩窄元件提高了在横截面缩窄元件之前(即燃烧室与横截面缩窄元件之间)的压力损失，由此根据本专利技术可以使明显更多的能量在燃烧室中和在横截面缩窄元件之前的热交换管第二纵向区段中交换。在横截面缩窄元件之前的纵向区段中通过缩小的穿流横截面大大提高了废气流动速度，由此除了提高热交换之外还进而提高了废气的能量利用率。在穿流横截面的缩窄部下游(即在横截面缩窄元件下游)的纵向区段中，废气再次扩展并且在具有异型嵌入件的外管纵向区段中引导。利用基于异型嵌入件的沿热交换管纵向方向延伸的肋部的非常大的表面，在外管的第一纵向区段内，废气冷却直至在露点之下，这有利于冷凝式锅炉技术并因而有利于采暖锅炉的功率。本专利技术通过热交换管和装有热交换管的采暖锅炉实现的优点可以描述如下：与没有缩窄部的热交换管相比，缩窄部之前的压力损失的提高导致了燃烧室内和热交换管入口处的更好的热交换。此外，缩窄部的区域中的以及尤其是缩窄部下游的流动速度的提高导致了更好的热交换，这是因为通过横截面缩窄元件将缩窄部之前的层流在缩窄部下游转换成湍流。最后，通过异型嵌入件的肋部实现的热交换表面的增大在热交换管的第一纵向区段中导致了缩窄部下游的很小的流动速度，并导致了低废气温度，这还有利于改善热水的热交换。在根据本专利技术的热交换管的一个设计方案中，本专利技术规定，至少一个横截面缩窄元件构造为在外管的第二纵向区段的壁中的至少一个缩进部。以这种方式不必生产和装配附加的部件，以便导致横截面变化的有利工作方式。在根据本专利技术的热交换管的一个设计方案中被证实为特别高效的是，至少一个横截面缩窄元件包括至少两个第一缩进部，它们构造在外管的第二纵向区段的壁中，其中，两个第一缩进部直径对置地布置并且关于第一管平面镜像对称地构造。为了提高缩进部下游的流动速度，根据另一设计方案规定，在至少两个第一缩进部之间构造有至少一个第一穿流缝隙，其为外管的直径的2％至3％之间。为了进一步提高本专利技术规定的横截面缩窄部的效率，在热交换管的一个设计方案中规定，附加于至少两个第一缩进部，横截面缩窄元件还包括至少两个第二缩进部，这些第二缩进部由外管的第二纵向区段的壁构成，其中，两个第二缩进部直径对置地布置并且关于垂直于第一管平面延展的第二管平面镜像对称地构造。此外，本专利技术在横截面缩窄元件的第二缩进部的一个设计方案中规定，在至少两个第二缩进部之间构造有至少一个第二穿流缝隙，其为外管直径的18％至22％之间。为了提高横截面缩窄元件下游的流动速度和湍流，本专利技术在另一设计方案中规定，由第一和第二缩进部形成的向外管内部隆起的第一和第二隆起部构造在外管的第二纵向区段的相同的轴向位置处，其中，外管的第二纵向区段的由第一和第二隆起部构造出的穿流横截面具有H形的横截面。显然也可以想到，第一和第二隆起部轴向错开地构造在外管的第二纵向区段的轴向不同的位置处。针对根据本专利技术的热交换管被证实为最佳的是，根据本专利技术一个设计方案，第一纵向区段的轴向长度相当于第二纵向区段的轴向长度的至少2倍。在一个替代设计方案中，第二纵向区段的轴向长度可以大于第一纵向区段的轴向长度。本专利技术在一个有利设计方案中规定，异型嵌入件包括管体，其由至少两个壳元件构成，这两个壳元件分别具有扇形横截面。通过这种设计方案，热交换管可廉价地并且因此可利用简单的生产工艺制造。尤其有利的是，在根据本专利技术的热交换管的一个设计方案中，管体包括两个壳元件，它们在相互接触的纵向边缘上构造有槽形的凹部和肋状的凸起，并且因此密封式地彼此嵌接，其中，两个壳元件在它们的内侧上构造有伸入管体的内横截面的、沿外管纵向方向延展的肋部，从而每个壳元件以其肋部形成单侧敞开的造型。壳元件作为具有肋部(作为单侧敞开的造型)的两个半壳的这种构造方案可简单且廉价地制造，例如通过挤出成型(Strangpressen)。在根据本专利技术的热交换管的设一个计方案中，本专利技术规定，两个壳元件分别在一个纵向边缘上构造有密封槽，而在另一纵向边缘上构造有与密封槽的形状匹配的密封肋。通过这种迷宫密封形式的设计方案，在外管的第一纵向区段中防止形成缝隙，通过该缝隙，废气或冷凝物可能会进入异型嵌入件和外管之间并可能导致腐蚀。根据本专利技术的热交换管的简单且廉价的制造的可能性存在于本专利技术的如下设计方案中，即，至少一个横截面缩窄元件成形为按照喷嘴形式构造的管嵌入件，该管嵌入件被推入外管并推到其第二纵向区段中。以这种方式不必由于考虑横截面缩窄元件的压进部或缩进部而再加工外管。而是只要制造直径与外管内直径匹配的单独横截面缩窄元件就足够了，于是单独横截面缩窄元件可以与异型嵌入件一起在安装或运输热交换管时被推入外管中。本专利技术在另一设计方案中规定，外管由金属合金形成，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
采暖锅炉(2)的热交换管(5)，所述热交换管具有外管(10)和被推入所述外管中的异型嵌入件(11)，锅炉燃烧的废气能穿流所述外管并且热水能在外侧环绕所述外管，所述异型嵌入件为了增大所述外管(10)的内表面而具有沿其纵向方向(12)延展的肋部(14)并与所述外管(10)处于导热接触中，其特征在于，所述外管(10)的第一纵向区段(22)以柱体形光滑壁的形式构造，而所述外管(10)的第二纵向区段(23)具有使穿流横截面缩窄的至少一个横截面缩窄元件(24)，其中，所述异型嵌入件(11)仅在所述外管(10)的第一纵向区段(22)上延伸。

【技术特征摘要】
2015.07.23 EP 15178123.41.采暖锅炉(2)的热交换管(5)，所述热交换管具有外管(10)和被推入所述外管中的异型嵌入件(11)，锅炉燃烧的废气能穿流所述外管并且热水能在外侧环绕所述外管，所述异型嵌入件为了增大所述外管(10)的内表面而具有沿其纵向方向(12)延展的肋部(14)并与所述外管(10)处于导热接触中，其特征在于，所述外管(10)的第一纵向区段(22)以柱体形光滑壁的形式构造，而所述外管(10)的第二纵向区段(23)具有使穿流横截面缩窄的至少一个横截面缩窄元件(24)，其中，所述异型嵌入件(11)仅在所述外管(10)的第一纵向区段(22)上延伸。2.根据权利要求1所述的热交换管(5)，其特征在于，所述至少一个横截面缩窄元件(24)构造为在所述外管(10)的第二纵向区段(23)的壁中的至少一个缩进部(9)。3.根据权利要求1所述的热交换管(5)，其特征在于，所述至少一个横截面缩窄元件(24)包括构造在所述外管(10)的第二纵向区段(23)的壁中的至少两个第一缩进部(29、30)，其中，两个第一缩进部(29、30)直径对置地布置并且关于第一管平面(27)镜像对称地构造。4.根据权利要求3所述的热交换管(5)，其特征在于，在所述至少两个第一缩进部(29、30)之间构造有至少一个第一穿流缝隙(31)，所述第一穿流缝隙在所述外管(10)的直径(32)的2％至3％之间。5.根据权利要求3或4所述的热交换管(5)，其特征在于，附加于所述至少两个第一缩进部(29、30)，所述横截面缩窄元件(24)还包括至少两个第二缩进部(35、36)，所述至少两个第二缩进部由所述外管(10)的第二纵向区段(23)的壁构成，其中，两个第二缩进部(35、36)直径对置地布置并且关于垂直于所述第一管平面(27)延展的第二管平面(28)镜像对称地构造。6.根据权利要求5所述的热交换管(5)，其特征在于，在所述至少两个第二缩进部(35、36)之间构造有至少一个第二穿流缝隙(37)，所述第二穿流缝隙在所述外管(10)的直径(32)的18％至22％之间。7.根据权利要求6所述的热交换管(5)，其特征在于，由所述第一和第二缩进部形成的向所述外管(10)内部隆起的第一和第二隆起部(29、30、35、36)构造在所述外管(10)的第二纵向区段(23)的相同的轴向位置处，其中，所述外管(10)的第二纵向区段(23)的由所述第一和第二隆起部(29、30、35、36)构造出的穿流横截面(39)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·瓦尔特·泰利安，
申请(专利权)人：皓欧股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登;LI