[其他]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器和一种用于制造热交换器的方法。本发明已经被研发以特别涉及用于燃气锅炉的热交换器，例如用于家用加热和/或生产家用热水的类型。热交换器是蛇形的，后一术语表示具有相对小横截面的一个或多个管以盘管的形式被缠绕成圆柱形螺旋，该盘管相对于管的横截面的尺寸而言具有较大的直径。热交换器特别适用于冷凝型燃气锅炉。

背景技术

热交换器包括一个或多个管道，流体例如水在其内循环。在燃气锅炉的情况下，交换器的管道允许使用由燃烧器中的燃烧产生的气体来加热水。在锅炉的操作期间，管道通过第二流体(例如空气和燃烧气体)而被暴露向加热。热量通过管道从一种流体传递到另一种流体。

已知蛇形热交换器，其中管以圆柱形螺旋缠绕。这种交换器例如从文献EP 0678186已知，该交换器具有带有扁平椭圆形横截面的管。为了制造这种交换器，首先将具有圆形横截面的管子卷绕成螺旋形，然后将其放置在液压机中，以便产生扁平的椭圆形横截面。在产生椭圆形横截面的步骤期间，在管道的外壁上产生突起，所述突起以预定的距离来保持盘管。这些突起使得可以改善与在蛇形管外部循环的流体的热交换。为了保持交换器的紧凑形式，在圆柱形蛇形结构的最外部区域中产生定位点焊。

如下的蛇形热交换器也是已知的，其中第二管插入在以螺旋形缠绕的管内。这些交换器例如用于冷凝锅炉中，并且允许生产通常在内管中循环的家用热水和通常在外管中循环的用于加热系统的热水。文献EP 2199703示出了这种类型的交换器，其中交换器的外管具有两个相邻圆周 的组合限定的横截面，该两个相邻圆周以预定距离布置并彼此到连接。

这些已知的交换器具有某些缺点。

由两个管(一个在另一个内部)组成的交换器由两个直线管形成，这两个直线管一起弯曲以形成圆柱形蛇形管。当执行这种弯曲时，尽管恒定的控制，但是难以确保内管相对于外管的居中。这是因为内管在弯曲期间趋于变形，导致流体从外管的一部分到下一部分的通道的阻塞，或者相对于外管移出中心位置。这导致次优的热交换。

更一般地，由两个管(一个在另一个内部)构成的已知的交换器的生产是相当困难的，并且不能保证在热交换方面的最佳结果。如已经提及的，主要问题是内管在外管内沿其整个螺旋延伸部的正确和均匀的定位。两个管中的每一个的横截面及其相互定位是对热交换器的性能和寿命具有特定影响的方面。在这方面，应当注意，在外管内部运行的用于加热的水的生产和在最内侧管内部运行的生活用水的生产是彼此独立的，因为它们根据用户的需要进行。这意味着两个管中的一个可以包含保持静止的水，因为该静止的水是用户不需要的，而水在由燃气锅炉的燃烧器加热的另一个管内部运行。风险是静水可能达到沸点，这不仅产生噪音，而且产生蒸汽并升高管壁的温度。此外，两个管中的一个中的静止水产生热飞轮效应，从而减慢了在另一个管内部运行的用户所需的水的温度的升高。

必须确保内管在蛇形管的径向和轴向方向上都在外管内居中。在已知的技术中，不能确保两个管的居中，并且在两个管的金属壁之间可能出现不利的接触，结果形成对热交换器的效率有不利影响的热桥，并且可能导致局部过热，可能对管道造成损坏。

在制造椭圆形横截面的外管时，也产生了使蛇形盘管紧密堆叠的问题。在已知技术中，通过在盘管上产生定位电焊来解决这个问题，但是这引入了热交换器的热交换的改变的问题。

发明内容

本发明的目的是生产一种提供最佳热交换的蛇形热交换器。特别地，本发明的目的是降低蛇形管内的流体过热的风险。本发明的另一个目的 是简化热交换器的生产，并提供一种可靠，持久和经济地生产和维护的热交换器。

这些目的通过热交换器及其如下权利要求中限定的用于其生产的方法来实现。

根据第一方面，热交换器包括缠绕成基本圆柱形螺旋的第一管，第一流体能够在第一管中循环，以及布置在第一管道内部并且也缠绕成基本圆柱形螺旋的第二管，其中第二流体能够在第二管中循环。第一管具有基本上椭圆形，优选为扁平的横截面，而第二管具有基本上非扁平的椭圆形的横截面。已经发现管截面的这种组合对于获得最佳热交换以及良好的流体循环特别有利。具有椭圆形横截面的管道表面产生比具有圆形横截面的管道表面更好的热交换，并且还提供对围绕管道的流体通道的较小阻力。此外，在内管和外管之间意外接触的情况下，与两个具有彼此面对的扁平表面的管子相比，接触面积显著减小。

优选地，在弯曲步骤之前从直线圆柱形管获得基本上椭圆形的横截面。这使得更容易精确地控制螺旋的几何形状和公差。