CN209588797U - 用于热交换装置的板和热交换装置 - Google Patents

Abstract

一种用于热交换装置的板和热交换装置，热交换装置用于在第一介质和第二介质之间交换热量。板具有与第一介质接触的第一热传递表面和与第二介质接触的第二热传递表面。板包括：用于第一介质的入口孔；用于第二介质的入口孔，以及用于第一介质的出口孔。第一传热表面包括形成至少一个脊的凸起，脊布置为将传热表面分成至少第一区域和第二区域，第一区域与用于第二介质的入口孔直接热接触，第二区域不与用于第二介质的入口孔直接热接触。第二区域实质上围绕第一区域，用于第一介质的入口孔布置在第一区域中，而用于第一介质的出口孔布置在第二区域中。此外，至少一个脊形成至少一个长型的传输通道，布置为将第一介质从第一区域传送到第二区域。

Description

用于热交换装置的板和热交换装置

技术领域

本实用新型涉及用于热交换装置的板和用于第一介质和第二介质之间的交换热量的热交换装置。

背景技术

上述类型的板和热交换装置用于例如通过燃料(通常是气体)的燃烧，在没有储罐的情况下“按需”加热自来水。然后将水从约20℃加热至约60℃。气体同时被自来水冷却，即自来水被气体加热。燃烧气体必须从约1500℃冷却到尽可能低的温度。由于潜在热量的释放，冷凝从燃料中提供额外的热能。燃烧气体中的水蒸气在与热交换装置的低温金属表面接触时凝结。金属表面的温度沿着热交换装置而变化，并且由每个位置处的水和气体的温度和流动特性来确定。

热问题已经预先阻止了价格划算且紧凑的热交换装置(特别是燃气热水器和燃烧器)的使用。流入热交换装置的燃烧器中的气体如上所述在1500℃以上，并且温度变化非常快。这会导致热应力和热泄漏。

高的金属温度导致高的水温，这反过来导致沸腾风险并因此导致热交换装置的机械损坏风险。其他风险是结水垢、结污垢(附着于金属表面的水中的沉淀物)，导致水冷却能力降低的危险，并且因此随着时间的推移存在针对较高金属温度的正反馈回路。高的金属温度还会导致金属中的高热应力，这反过来会导致形成裂纹并因此导致产品失效(泄漏)。

现有技术中用于热交换装置的板和热交换装置，例如在例如 US2001/0006103A1、EP1700079B1和EP2412950A1中描述和说明的那些，不能以令人满意的方式解决上述缺点和问题。

另外的现有技术包括WO2015/057115A1、EP2682703A1和 EP1571407A3。

此外，在提交本申请时还没有公开的EP15195092.0公开了一种热交换板和热交换装置，其与本文提出的热交换板相似，但是其中的第一热介质被引导从第一入口到第一出口横过第一区域通过各自的热交换板，然后经由未布置在板本身上的外部通道传送到第二区域中同一板上的第二入口，并最后流经第二个出口出去。因此，在从第一区域到第二区域的途中，第一热介质离开导热板。使用这种外部通道，该设计提供了热交换器的端部件的有利的冷却，但另一方面比这里给出的解决方案效率更低并且更复杂。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点和问题，或提供有用的替代方案。

上述目的可以通过方案1的主题，即通过根据本实用新型的板，来实现。所讨论的板是用于热交换装置的板，所述热交换装置用于第一介质和第二介质之间交换热量，所述板具有第一传热表面和第二传热表面，所述第一传热表面布置成用于与所述第一介质接触，所述第二传热表面布置成用于与所述第二介质接触。所述板还包括用于所述第一介质的入口孔、用于所述第二介质的入口孔和用于所述第一介质的出口孔。所述第一传热表面包括形成至少一个脊的凸起，所述脊布置为将所述传热表面分成至少第一区域和第二区域，所述第一区域与用于所述第二介质的所述入口孔直接热接触，所述第二区域不与用于所述第二介质的所述入口孔直接热接触。所述第二区域基本上围绕所述第一区域。用于所述第一介质的所述入口孔布置在所述第一区域中，而用于所述第一介质的所述出口孔布置在所述第二区域中。此外，所述至少一个脊形成至少一个长型的传输通道，该传输通道设置为将所述第一介质从所述第一区域传送到所述第二区域。

上述目的也可以通过方案16的主题，即通过根据本实用新型的热交换装置，来实现。该装置设置为用于第一介质和第二介质之间交换热量，并且包括多个第一板和多个的第二板。第一板和第二板是如上所限定的板，所述第二板是所述第一板的镜像复制件，可能除了弯曲的侧边缘之外，优选地，在板以交替方式一个堆叠在另一个之上时所述第一板和第二板沿相同的方向弯曲，使得这种交替堆叠的板是完全可堆叠的，并且使得相邻的镜像板的相应凹窝邻接。所述第一板和所述第二板交替堆叠以形成用于所述第一介质的第一流动通道和用于所述第二介质的第二流动通道的重复序列。每个第一流动通道由所述第一板的所述第一传热表面和所述第二板的所述第一传热表面限定，并且每个第二流动通道由所述第一板的所述第二传热表面和所述第二板的所述第二传热表面限定。所述第一板和所述第二板上用于所述第一介质的所述入口孔在它们之间限定出用于所述第一介质的入口。所述第一板和所述第二板上用于所述第一介质的所述出口孔在它们之间限定出用于所述第一介质的出口。所述第一板和所述第二板上用于所述第二介质的所述入口孔在它们之间限定出用于所述第二介质的入口。所述第一和所述第二板的所述第一传热表面上的所述凸起彼此连接，以将每个第一流动通道分成至少第一区域和第二区域以及用于所述第一介质的所述至少一个传输通道。此外，每个第一流动通道均构造为用于将所述第一介质从用于所述第一介质的所述入口经由所述第一区域、所述传输通道和所述第二区域引导至用于所述第一介质的所述出口。

因此，由于如上限定的所述板和如上限定的所述热交换装置，该热交换装置包括多个这样的板，使得第一介质的流动可以通过第一流动通道提供，首先流经第一区域并随后流经基本上围绕第一区域的第二区域，并且因此实现热交换装置的板的金属表面上第二介质的最佳冷却，同时实现第一介质的最佳加热，以供使用。

由于上述定义的板和如上定义的热交换装置，从整个热交换装置的产品可靠性观点来看，也可以将金属表面的温度保持在可接受的水平，从而消除关于热疲劳和热泄漏的特定风险。由于燃烧气体的温度非常高，因此燃烧气体入口区域是特别关键的区域。

此外，由于本实用新型提供了一种独特的板，因此还提供一种独特的、成本划算且紧凑的包括这种独特的板的热交换装置，该热交换装置尤其是用于燃气热水器和燃烧器中。将燃烧器定位在包括根据本实用新型的热交换装置的加热装置的燃烧室中，提供了紧凑的设计和更高的能量效率，并且通过燃烧室和其中的介质(气体)(用于加热其他介质(水))的集成冷却来实现广泛的冷凝。

用于第一介质的入口孔、第一区域、传输通道、第二区域和用于第一介质的出口孔可以布置为将第一介质从用于第一介质的入口孔传送到第一区域中，进一步经由传输通道流到第二区域并流经用于第一介质的出口孔流出。由此，可以在板本身内实现有效的热交换作用，而不需要外部传输通道装置。

附图说明

本实用新型的上述和附加特征及其优点将借助于参照附图的非限制性示例在下面进一步描述。在附图中：

图1是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第一一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图2是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第二一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图3是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第三一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图4是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第四一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图5是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第五一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图6是根据本实用新型的用于热交换装置的板的有益的第六实施例的第一传热表面的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触；

图7是根据图6的板的第一传热表面的立体图；

图8是图6的板的第二传热表面的平面图，所述第二传热表面布置为用于与第二介质接触；

图9是根据图8的板的第二传热表面的立体图；

图10是根据图8和图9的板的所述第一传热表面的一部分的立体截面图；

图11是根据图8和图9的板的所述第一传热表面的另一部分的立体截面图；

图12是根据图11的板部分的侧剖视图；

图13是所述第六类型的四个板的组件交替堆叠布置的立体图；

图14是根据图13的板的一部分的立体截面图；

图15是根据图14的板部分的侧视图；以及

图16是根据本实用新型的用于热交换装置的板的第八一般实施例的第一传热表面的非常示意性的平面图，所述第一传热表面布置为用于与第一介质接触。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分和特征。

应该注意的是，附图不一定按比例绘制，相反，为了清楚起见，本实用新型的一些特征的尺寸可能已被夸大。

具体实施方式

下面将通过其实施例来举例说明本实用新型。然而，应该认识到的是，包括实施例是为了解释本实用新型的原理，并不是为了限制由所附权利要求限定的本实用新型的范围。

如上所述，本实用新型涉及一种用于热交换装置的板以及包括多个所述板的热交换装置。

用于热交换装置的板构造为用于在第一和第二介质之间交换热量。具体地，可以从图1至图5中读出根据本实用新型的板的总体概念。

因此，图1的板1示出为构造有用于第一介质的第一传热表面A和用于第二介质的第二传热表面B，第一介质在此是待加热的介质，例如，水，并且位于图1中未示出的板的相对侧上。第二介质为用于加热第一介质的例如：诸如来自氧化反应的热燃烧气体的气体，或空气。板1设置有用于第一介质的入口孔2和用于第二介质的入口孔4，入口孔2允许所述第一介质流入板的第一侧A，入口孔4允许所述第二介质流入板的第二侧。板1还设置有至少一个用于第一介质的出口孔6，允许所述第一介质从所述板的所述第一侧 A流出。最后，板1的第一传热表面A构造有凸起7，凸起7形成脊，优选为连续的脊，凸起7布置为将所述传热表面分成第一区域A1和第二区域A2。第一区域A1与用于第二介质的所述入口孔4直接热接触，而第二区域A2 不与用于第二介质的入口孔4直接热接触。

在此，区域位于具有孔的“直接热接触”中意味着所讨论的孔布置为穿过其上布置有所讨论的区域的板，并且意味着布置在该区域中的热介质与布置在孔中的热介质仅通过板材分离，优选通过单板厚度的这种板材或通过在此描述和示例的类型的单个脊来分离。这种分离板材料可以优选为板的弯曲边缘的形式，其通向所讨论的孔。因此，这样的区域与所讨论的孔直接热接触，这意味着：通过分离两个所产生的体积的板材，热能可以直接在具有所讨论的孔的某一第一介质和具有所讨论的孔的某一第二介质之间转移。“直接热接触”的另一种或另外的定义是，布置在该区域中的第一介质可以与布置在孔中的第二介质进行热交换，而不必与布置在附加区域中的第一介质进行热交换，附加区域布置在湍流器之间。相反，当特定区域不与特定的孔直接热接触时，这可能优选意味着布置在这种区域中的第一介质与布置在这种孔中的第二介质之间的热传递必须由至少一个中间介质保持区域体积进行，例如保持额外量的所讨论的第一介质。

根据本实用新型，用于第一介质的入口孔2布置在第一区域A1中。优选地，第一区域A1完全包围用于第一介质的入口孔2。此外，第二区域A2 基本上围绕第一区域A1，这意味着位于第二区域A2中的全部或至少基本上全部的点布置有位于第一区域A1中的相应的特定点，该特定点位于第二区域A2所讨论的点与用于第一介质的入口孔2之间，如所讨论的板的主平面中所示。在用于第二介质的入口孔4被第一区域A1完全包围的优选情况下，对应地保持第一区域A1的每个点(特别是与第二介质的入口孔4相关)，优选为完全被第一区域A1包围的点。

优选地，为了在同一平面内从第一区域A1中的每个点行进到板1的边界，需要横越第二区域A2中的至少一个点。因此，在这个意义上，第一区域A1是关于第二区域A2的“内部区域”，因此，第二区域A2是“外部区域”。

此外，用于第一介质的出口孔6布置在第二区域A2中，并且优选地，由所述凸起7形成的所述至少一个连续的脊形成长型的传输通道7a，该传输通道7a布置为将第一介质从第一区域A1传送到第二区域A2。

优选地，凸起7构造成尽可能地提供第一介质和第二介质之间的最佳热交换。然而，可以以不同于图1中所示的其他方式构造凸起7，从而将板1 的第一传热表面A划分为另外构造的第一区域A1和第二区域A2，如下面将举例说明的那样。

如图1所示，凸起7可以是单个连接凸起的形式，形成一个单一的连接脊，从而限定出所述传输通道7a。优选地，脊还限定为第一区域A1和第二区域A2之间的分界线。可能有不止一个脊，这些脊然后一起形成脊群。在这种情况下，所述脊群中的脊可以各自为连续的，但是所有这样的脊部可以不彼此连接。重要的是，一个或多个所述脊一起限定出在第一区域A1和第二区域A2之间延伸的传输通道7a。

这样，传输通道7a包括位于第一区域A1的传输通道入口5，使得第一介质能够从第一区域A1自由流动并进入传输通道7a中；以及位于第二区域 A2的传输通道出口3，使得第一介质能够从传输通道7a自由地流出并流出到第二区域A2中。优选地，传输通道7a不包括附加的开口，使得从第一区域A1到第二区域A2的第一介质仅能够经过传输通道7a，并且使得流经传输通道7a的介质仅能够在所述区域A1和A2之间移动。可以理解的是，相应的情况涉及如图4所示的有多个传输通道7a、7b的情况。在这种情况下，除了开口5a、5b、3a、3b之外，优选地没有额外的开口，以使得第一介质仅能够流经区域A1和区域A2之间的所述传输通道7a和传输通道7b中的任一个。

具体地，用于第一介质的入口孔2、第一区域A1、传输通道7a、第二区域A2和用于第一介质的出口孔6布置为将第一介质从用于第一介质的入口孔2传送到第一区域A1中，进一步经由传输通道7a、7b到达第二区域 A2并通过用于第一介质的出口孔6流出。优选地，这是第一介质穿过所述第一表面的唯一可用的流动路径。

如在图1中以及其他图中所清楚地示出，传输通道7a沿着导热板1布置，因此，传输通道7a不是相对于导热板1的外部传输通道。具体地，所述流动通道整体上是沿着所述第一传热表面A流动通道，由板1中的所述一个或多个脊7限定。

优选地，第一区域A1和第二区域A2至少沿着所述脊7的一部分被所述连续脊7的同一个部分分隔开，并且第一区域A1和第二区域A2共享该部分。然后，在所讨论的脊7的所述部分的两侧，第一介质在第一区域A1 的总体流动方向F1和在第二区域A2的总体流动方向F2分别彼此大致平行。例如，每个区域A1、A2中的总体流动方向F1、F2可以粗略地定义为流经所讨论的区域A1的第一介质在使用期间是否从板1的一侧或边缘流到对侧或相对的边缘。在这种情况下，“大致平行”意味着第一介质相对于所述板1 的侧面或边缘在相应的粗略方向F1、F2上流过第一区域A1和第二区域A2。

如图1所示，优选地，这通过将传输通道7a布置为在第一区域A1和第二A2区域之间以方向F3传送第一介质而实现，在相应的粗略意义上，方向 F3与所述平行的总体流动方向F1、F2相反。换句话说，第一介质以特定总体方向F1流过第一区域A1，在此之后，传输通道7a使第一介质沿相反的总体方向F3返回诸如相对于总体流动方向F1的上游至第二区域A2中的位置，第一介质从该位置再次沿所述特定的总体方向F2流动。这使用图1至图5中的流向箭头来说明。

特别地，如上所述，传输通道7a优选是长型的，优选地，从某种意义上来说，传输通道7a的长度比其宽度至少长10倍。例如，图1明显是这种情况。

还如图1所示，优选地，传输通道7a的位于第一区域A1中的所述入口点5布置为在第二区域A2中比传输通道7a的出口点3更靠近用于第二介质的入口孔4。优选地，所述平行的总体流动方向F1、F2通常从用于第一介质的入口孔2朝向用于第二介质的入口孔4引导。进一步优选地，用于第二介质的入口孔4位于用于第一介质的入口孔2与传输通道7a入口5之间，比用于第一介质的入口孔2更靠近传输通道7a入口5，因此第一介质仅在进入传输通道7a之前流过用于第二介质的入口孔4。

在图1中，脊7仅形成一个传输通道7a，并且还形成第一区域A1和第二区域A2之间的界线。这样，一个单独的脊7就足够了。从图1中可以看出，传输通道7a以这样的方式实现，以使得仅一个出口孔5用于第一介质就足够了。具体来说，在图1中，传输通道7a跟随第一区域A1的外部轮廓，使得基本上所有第一介质在从传输通道7a出口3到用于第一介质的出口6的路径上沿着传输通道7a背离第一区域A1的一侧流动。

图2示出了另一种构造，其类似于图1中所示的构造，但相反的是，其中传输通道7a靠近且沿着板1的侧边缘延伸。在这种情况下，优选地，存在用于第一介质的两个出口孔6’、6”。此外，第一介质在从传输通道7a出口3到用于第一介质的相应出口孔6’、6”的路径中，一部分经过传输通道7a 和第一区域A1之间，并且一部分位于第一区域A1相对于传输通道7a的另一侧。因此，在图1和图2的构造中，第一介质在离开传输通道7a出口3 之后经过第一区域A1的任一侧。在图1中，可以从第一区域A1的任一侧到达用于第一介质的出口孔6，这就是只有一个用于第一介质的出口孔6是足够的的原因。相反，在图中2的构造中，有两个不同的出口孔6’和6”用于第一介质。

在图4所示的构造中，存在两个传输通道7a、7b，一个传输通道在第一区域A1的任一侧传送第一介质。能够意识到的是，可能有多于两个这样的传输通道7a、7b。在此，所述的关于传输通道7a的所有内容同样适用于传输通道7b。

图3示出的构造中，传输通道7a已经延伸以覆盖第二区域A2。因此，当第一介质横穿第二区域A2时，它在传输通道7a中也这样做。在图3中，传输通道7a事实上连接到用于第一介质的出口孔6，使得第一介质在流经第二区域A2的路径上不会离开传输通道7a。这样，第二区域A2形成为长型传输通道7a的下游部分。但是，意识到图1和图3代表两个相反的极端，因此中间解决方案也是可行的，在中间解决方案中，传输通道7a沿着第二区域A2的延伸部分以某种方式延伸，但是包括传输通道7a出口3，第一介质在流经用于第一介质的出口孔6之前流经该出口3离开传输通道7a。

在图4所示的实施例中，示出的构造与图1中所示的相似，但脊7形成两个通道7a、7b，每个通道在第一区域A1的任一侧上从靠近出口孔6的相应通道入口5a、5b延伸到靠近入口孔2的相应通道出口3a、3b。实现了每个子通道7a、7b可以如图1或图2中所示延伸，独立于其它子频道的延伸方式。因此，不对称构造是可以预见的，对称构造也是可以预见的。此外，根据具体要求，可能会有两个以上的通道。

图5示出了不同的构造，其中传输通道7a和第一区域A1的结合围绕第二区域A2。

在图2至图4以及图5所示的根据本实用新型的板的实施例中，并且在图1中的情况一样，板1如上所定义地构造，并且相应地设置有用于第一介质的单独的入口孔2、用于第二介质的单独的入口孔4、用于第一介质的单独的出口孔6以及形成连续脊的单独的凸起7，连续脊布置为将单独的第一传热表面A分成单独的第一区域A1和单独的第二区域A2。

在根据图1至图4以及图5所示的实施例中，用于第二介质的单独的入口孔4位于第一入口孔2和传输通道7a入口5之间，用于第二介质的最佳冷却。

尽管如上所述的突出部7可以以任何方式构造成将第一区域A1和第二区域A2彼此分离，但是图1至图4中所示的突出部7有利地构造为限定有用于第一介质的所述入口孔2和用于第二介质的所述入口孔4之间的约束部 8，以便能够引导第一介质以最佳方式朝向和围绕用于第二介质的入口孔4 流动。

应该理解的是，约束部8是优选的但也是可选的。因此，脊7和第一区域A1也可以设计为没有约束部8。

图6至图15更详细地示出了根据本实用新型的板。图6至图12中所述的板对应于图1中所示的板。图13至图15中所示的板堆叠组件由板制成，该板也对应于图1中所示的板，但是板堆中的每隔一块板都是镜像的，而这些板的弯曲边缘全都朝相同的方向延伸，

因此，具体地，图6至图12中的板1和图13至图15中的板1A各自如上所述构造并且相应地设置有：用于第一介质的入口孔2，用于第一介质的出口孔6，用于第二介质的入口孔4，用于第一介质的传输通道7a入口5，以及凸起7，该凸起7在用于所讨论的板的第一介质的第一传热表面A上形成连续的脊，由此用于第二介质的入口孔4位于入口孔2和传输通道7a出口5之间。如图所示。如图6至图15中所示，在板的相对侧上，凸起7在用于第二介质的第二传热表面B上形成相应的连续凹陷。如图1至图5所示的实施例中那样，凸起7布置为将第一传热表面A分成第一区域A1和第二区域A2，并且在用于第一介质的所述入口孔2和用于第二介质的所述入口孔4之间形成约束部8，类似于图1至图5中的实施例，目的是能够以最佳方式引导第一介质朝向和围绕用于第二介质的入口孔4的流动。

也如图6至图15中所示，板1、1A还构造有多个凹窝9，凹窝9在第一传热表面A和第二传热表面B上形成隆起和对应的凹陷。凹窝9的数量，尺寸和布置可以变化。

板可以是如图1至图5中所示的矩形，正方形，菱形形状，或者，具有四个边或边缘1a、1b、1c和1d，即两个相对的平行短边或边缘1a和1b以及两个相对平行的长边或边缘1c和1d并具有直角或非直角的长菱形。用于第二介质的入口孔4、用于第一介质的输送通道7a入口5和出口孔6紧邻板 1的一个边缘1a定位，并且用于第一介质的入口孔2以及传输通道7a出口 3紧邻板的相对的边缘1b定位，即在所示的实施例中靠近板的相对较短的边或边缘，或者换言之，相对于所述出口孔和入口孔之间的距离，所述出口与各入口孔之间的距离、所述出口与所述一边和所述另一边之间各自的距离并不重要。在本实用新型的范围内可以给板1提供任何其他的四边形构造。

如图6至图15中所示，用于第一介质的传输通道7a入口5和入口孔2 分别紧邻板1、1A的从所述一个边缘1a的中心部分到所述相对边缘1b的中心部分的中心线定位。而且，用于第一介质的出口孔6和传输通道7a入口3 分别紧邻所述板1、1A的所述一个边缘1a和所述相对的边缘1b而互相大致呈对角地相对设置。在一个有利的实施例中，出口孔6紧邻板1、1A的边缘 1a和1c之间限定的拐角定位，并且第二入口孔3紧邻板的边缘1b和1d之间限定的拐角定位，如附图中所示。

即使在图中未示出，板1、1A的第一传热表面A上的内部区域A1和外部区域A2也可以构造有打断的纵向凸起，该纵向凸起垂直于所讨论的位置上的总体流体流动，而由于所述纵向凸起的打断，流体才通过。这样，第一介质流经所述区域的流动受到控制，并且在使用中，第一介质的流动从相应入口被引导至所述第一区域A1和第二区域A2中的相应出口，使得第二介质的最佳冷却实现，从而实现所述第一介质的最佳加热。然后，在板1、1A 的第二传热表面B上发现对应于所述打断的纵向凸起的凹陷。这种打断的纵向凸起可以以任何其他合适的方式构造，以为第一介质的流动提供最好的控制和引导。

用于第一介质的入口孔2和出口孔6各自的周边以角度α1折叠(见图 10)。该角度α1可以大于例如相对于板1、1A的第二传热表面B为75度。然而，如果需要，作为一种选择，角度α1可以小于75度，且折叠部12a 也可以以其他方式构造。此外，在本实用新型的范围内，板1、1A中的孔2、 6的构造以及角度可以变化。然而，为了使热应力最小化，特别是用于第二介质的入口孔4的周边有利地以相对于板1、1A的第一传热表面A的角度α2折叠，例如角度α2大于75度(参见图10)，甚至角度α2也可以小于 75度，并且如果需要也可以以其它方式构造折叠部12b。在任何情况下，重要的是要看到，在使用中，朝向所讨论的传热表面A或B获得牢固的密封，从而防止第一介质和第二介质渗透到为其它介质准备的传热表面A或B。用于第二介质的入口孔4的折叠部12b的长度L小于由凹窝9形成的隆起的高度的两倍。用于第一介质的入口孔2和出口孔6的折叠部12a可以具有相同的长度。

根据本实用新型的板1、1A构造成允许装配有用于热交换装置的附加板，使得板的第一传热表面A与相邻板的第一传热表面A一起限定出用于第一介质的第一流动通道或通流管道，并且使得该板的第二传热表面B与另一相邻板的第二传热表面B一起限定出用于第二介质的第二流动通道或通流管道。

由于上述和图6至图15中所示的板1、1A的实施例不对称(图1至图 5中的板1也不对称)，热交换装置可以如图中所示包括多个根据图6至图 12的第一板1和多个第二板1A。第二板1A是第一板1的镜像复制件，并且所述第一板和所述第二板交替堆叠以形成用于第一介质的第一流动通道C 和用于第二介质的第二流动通道D的重复序列。每个第一流动通道C均由第一板1的第一传热表面A和第二板1A的第一传热表面A限定，并且每个第二流动通道D均由第一板1的第二传热表面B和第二板1A的第二传热表面B限定。图13至图15中中示出了四个彼此向上堆叠的板。优选数量的板 1、1A用于预期目的，例如20个，但板的数量可以少于或多于20。

然而应该注意的是，在本实用新型的范围内，板1可选地可以构造成对称的。由此，板1和板1A将是相同的。

在组装之后，热交换装置可以与加热装置中的具有至少一个燃烧器的燃烧室连接。

用于板堆中第一和第二板1、1A上的第一介质的入口孔2在它们之间限定出用于第一介质的入口2a。用于板堆中第一和第二板上1、1A上的第一介质的出口孔6在它们之间限定出用于第一介质的出口6a。用于板堆中第一和第二板上的第二板1、1A上的第二介质的入口孔4在它们之间限定出用于第二介质的入口4a。

为了对第一介质进行最佳的加热，并且还为了对第二介质进行最佳的冷却，使得板1、1A不会受到过度的热应力(这些热应力可能对板产生负面影响并且有助于在使用热交换装置时产生泄漏)，本实用新型的热交换装置的一个特别重要的特征是，第一和第二板1、1A的第一传热表面A上的凸起7 彼此连接以将每个第一流动通道C分成用于第一介质的第一流动路径C1和第二流动路径C2，使得每个第一流动路径C1构造为用于在第一区域A1中，引导第一介质从用于第一介质的入口2a到由相同的传热表面A限定的在传输通道7a入口5的流动，并且使得每个第二流动路径C2构造为用于引导第一介质从由相同的传热表面A限定的传输通道7a出口3到第二区域A2中的出口6的流动。由于凸起7的约束部8，第一介质流经流动路径C1的流动因此更直接地朝向和围绕用于第二介质的入口4a，以更有效地冷却所述第二介质。

由于第一介质首先流经每个第一流动通道C的第一流动路径C1然后流过第二流动路径C2，才可能使第二介质重复冷却，即分两步冷却：第一步，第二介质具有约1500℃的最高温度(即在用于所述第二介质的入口4a处)，在也包围所述入口的第一区域A1中第二介质冷却至约900℃，然后第二步，在第二区域A2中第二介质从约900℃冷却至约150℃。同时，在所述第一介质流经第一流动路径C1期间，第一介质被第二介质从约20℃加热至约40℃，然后，所述第一介质流经第二流动路径C2期间，第一介质被第二介质从约 40℃加热至约60℃。

通过由所述凸起7限定的约束部8，第一区域A1内的第一介质的流动被引导至用于第二介质的入口4a，以在所述第二介质的温度最高的情况下高效地冷却所述第二介质。

为了使第一介质能够回馈第二介质的第二冷却步骤，传输通道7a入口5 通过传输通道7a与传输通道7a出口3流动连通。传输通道7a可以设置有任何合适类型或形状的凹窝19，以在传输通道7a中产生湍流。

因此，如果热交换装置包括一堆例如20个板1、1A，第一介质从入口 2a流过，当热交换装置在使用时，第一介质从入口2a经过由堆叠板中的相应两个板1和1A的第一热交换表面A的第一区域A1限定的例如10个不同的第一流动路径C1流到传输通道7a入口5，第一介质将在各自的入口5处汇集至各自的传输通道7a，并且经过传输通道7a流到相应的传输通道7a出口3，并且从这里继续经过由堆叠板中的相应两个板1和1A的第一热交换表面A的外部区域A2限定的所述相应的第二流动路径C2流到出口6，并最终从那里离开热交换装置。

第一和第二板1、1A的边缘1a至1d以相同方向以大于75度的角度β从各自的表面折叠(参见图10)。因此，在所示的实施例中，第一板1的折叠部13构造成围绕其的第一传热表面A，并且第二板1A的折叠部13构造成围绕其的第二传热表面B。当板1、1A堆叠在彼此之上时，折叠部13彼此重叠。因此，折叠部13构造成使得第一流动通道C在所有边缘处被完全密封，并且使得第二流动通道D除了一个边缘之外的所有边缘处被完全密封，所述一个边缘仅被部分地折叠以限定出用于第二个介质离开热交换装置的出口14a。在所示实施例中，特别是在图13至图15中，用于第二介质的出口14a限定在与边缘1a相对的边缘1b处，紧邻所述边缘1a，用于第一介质的传输通道7a入口5和出口6a和用于第二介质的入口4a被限定，即在紧邻所述边缘1a边缘处，用于第一介质的入口2和传输通道7a出口3被限定。出口14a限定在由部分折叠边缘1b形成的凹部14之间，即在第二传热表面B彼此面对的两个堆叠的板1、1A的折叠部13中。

在使用中，热交换装置有利地布置成使得形成热交换装置并且在它们之间限定用于第二介质的每个出口14a的板1、1A的边缘1b面向下。此时，第二介质的冷凝主要发生在位于这些出口14a上游的板的区域中，并且如果边缘1b面朝下，冷凝物将更容易地通过出口14a流出。

如在图16的供选择的实施例中示意性地示出的，板1还可以构造有用于第二介质的出口孔22。可选地，如用于第二介质的入口孔4一样，该出口孔22的周边可以以相对于板1的第一传热表面A大于75度的角度折叠，但是也可以以其它方式构造。这种出口孔22用于代替上述的出口14a。

在组装到热交换装置之后，用于第二介质的出口孔22在它们之间限定出用于第二介质的出口。在这种供选择的实施例中，如上定义的第一板和第二板的第二传热表面之间所限定的每个第二流动通道与所述第一流动通道类似，在所有边缘处完全密封。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本实用新型的构思和目的的情况下，可以在后续方案所限定的热交换板的范围内对根据本实用新型的用于热交换装置的板进行修改和变形。因此，有可能例如给出将每个板的第一传热表面分成第一区域和第二区域的凸起，或者将每个板的第一传热表面分成第一区域、第二区域和一个或多个附加区域(任何合适的形状)，以便提供第一介质流经所述区域的最佳流动。还可以构造一个或多个凸起并且定位用于第一介质和第二介质的入口孔和出口孔，使得这些板是对称的并且将仅需要一种类型的板。孔的大小和形状可能会有所不同。板的尺寸和形状可以变化。板可以不成形为平行四边形(例如正方形、长方形、长菱形、菱形)，例如，板可以成形为梯形，该梯形具有两个相对的平行侧边或边缘和两个相对的不平行侧边或边缘。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本实用新型的构思和目的的情况下，根据本实用新型的热交换装置也可以在随后权利要求所限定的热交换装置的范围内进行修改和变形。相应地，热交换装置中的板的数量可以例如变化。即使优选的板数量可以是例如20个，当然也可以在根据本实用新型的热交换装置中堆叠多于20个和少于20个板。而且，如上所述，板及其各部分和部件的大小可以变化，使得例如，分别用于第一介质和第二介质的第一流动通道和第二流动通道的高度可以改变，并且相应地，由凹窝形成的隆起的高度也可以改变。

此外，在本文所示的实施例中，通常存在一个第一或内部区域和一个第二或外部区域。在另外的实施例中可以落入本实用新型的范围内的是，具有多于两个这样的区域，例如至少三个这样的区域。在这种情况下，像与上面结合附图所描述的，对应的脊形通道布置成将第一介质从第一区域传送到第二区域，然后将相同类型的另外的脊形通道布置成将第一介质从第二区域传送到第三区域、等等。此外，在这种情况下，上述每个第一流动通道C之后构造用于将第一介质从用于第一介质的入口2a)引导至用于第一介质的出口 6、6’、6”，经过第一区域A1、传输通道7a、7b和第二区域A2，并且另外经由第三以及后面可能的区域，可能经过相应的另外的传输通道。

优选地，这些区域是同心的，就此而言，第三区域布置为围绕第二区域，第二区域被布置为围绕第一区域，以此类推。

Claims (20)

1.一种用于热交换装置的板，所述热交换装置用于在第一介质和第二介质之间交换热量，

其中，所述板（1，1A）具有第一传热表面（A）和第二传热表面（B），所述第一传热表面（A）布置成用于与所述第一介质接触，所述第二传热表面（B）布置成用于与所述第二介质接触；

其中，所述板（1，1A）包括

用于所述第一介质的入口孔（2）；

用于所述第二介质的入口孔（4），以及

用于所述第一介质的出口孔（6，6’，6”）；

其中，所述第一传热表面（A）包括形成至少一个脊的凸起（7），所述脊布置为将所述传热表面分成至少第一区域（A1）和第二区域（A2），所述第一区域（A1）与用于所述第二介质的所述入口孔（4）直接热接触，所述第二区域（A2）不与用于所述第二介质的所述入口孔（4）直接热接触，

其特征在于，所述第二区域实质上围绕所述第一区域，其中，用于所述第一介质的所述入口孔（2）布置在所述第一区域（A1）中，用于所述第一介质的所述出口孔（6，6’，6”）布置在所述第二区域（A2）中，并且其中，所述至少一个脊形成至少一个长型的传输通道（7a，7b），所述传输通道（7a，7b）布置为将所述第一介质从所述第一区域（A1）传送到所述第二区域（A2）。

2.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔（4）完全被所述第一区域（A1）包围。

3.根据权利要求1或2所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第一介质的所述入口孔（2）、所述第一区域（A1）、所述传输通道（7a，7b）、所述第二区域（A2）和用于第一介质的所述出口孔（6，6’，6”）布置为将所述第一介质从用于第一介质的所述入口孔（2）传送到所述第一区域（A1），而且经由所述传输通道（7a，7b）传送到所述第二区域（A2），然后经过用于第一介质的出口孔（6，6’，6”）而流出。

4.根据权利要求3所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述第一区域（A1）和所述第二区域（A2）由所述脊的同一部分分开，并共享所述脊的所述同一部分，并且其中，所述第一介质流经所述第一区域（A1）和所述第二区域（A2）的总体流动方向（F1，F2）基本平行，所述第一区域（A1）和所述第二区域（A2）分别位于所述脊的所述部分的两侧上。

5.根据权利要求4所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述传输通道（7a，7b）布置为在所述第一区域（A1）和所述第二区域（A2）之间以大致与所述平行的总体流动方向（F1，F2）相反的方向（F3）运送所述第一介质。

6.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述传输通道（7a，7b）的长度比其宽度至少长10倍。

7.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述第一区域（A1）处的所述传输通道（7a，7b）的入口（5；5a，5b）布置为比所述第二区域（A2）处的所述传输通道（7a，7b）的出口（3；3a，3b）更靠近用于所述第二介质的所述入口孔（4）。

8.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔（4）位于用于所述第一介质的所述入口孔（2）和在所述第一区域（A1）处的所述传输通道（7a，7b）的入口（5；5a，5b）之间；并且

其中，所述凸起（7）构造为在用于所述第一介质的所述入口孔（2）和用于所述第二介质的所述入口孔（4）之间限定有约束部（8）。

9.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述板（1，1A）基本上成形为平行四边形；并且

其中，用于所述第二介质的所述入口孔（4）和所述传输通道（7a，7b）的入口（5；5a，5b）紧邻所述板（1，1A）的一个边缘（1a）定位，并且用于所述第一介质的所述入口孔（2）紧邻所述板（1，1A）的相对边缘（1b）定位。

10.根据权利要求9所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述传输通道（7a，7b）入口（5；5a，5b）和用于所述第一介质的所述入口孔（2）分别紧邻所述板（1，1A）的从所述一个边缘（1a）的中心点到所述相对的边缘（1b）的中心点的延伸线定位。

11.根据权利要求9或10所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第一介质的所述出口孔（6，6’，6”）和所述传输通道（7a，7b）的出口（3；3a，3b）分别紧邻所述板（1，1A）的所述一个边缘（1a）和所述相对边缘（1b）而互相大致呈对角地相对设置。

12.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述板（1，1A）的所述第一传热表面（A）上的所述第一区域（A1）和所述第二区域（A2）构造有用于控制所述第一介质的流动的打断的纵向凸起。

13.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述板（1，1A）构造有用于所述第二介质的出口孔（22）。

14.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔（4）的周边相对于所述板（1，1A）的所述第一传热表面（A）以大于75度的角度（α2）折叠。

15.根据权利要求14所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，用于所述第二介质的所述入口孔（4）的折叠部（12b）的高度（L）小于由凹窝（9）形成的隆起的高度的两倍。

16.根据权利要求1所述的用于热交换装置的板，

其特征在于，所述第二区域（A2）形成为所述长型的传输通道（7a）的下游部分。

17.一种热交换装置，用于在第一介质和第二介质之间交换热量，

其特征在于，所述装置包括多个第一板（1）和多个第二板（1A），所述第一板和第二板为根据权利要求1-16中任一项所述的板，所述第二板是所述第一板的镜像复制件；

其中，所述第一板（1）和所述第二板（1A）交替地堆叠以形成用于所述第一介质的第一流动通道（C）和用于所述第二介质的第二流动通道（D）的重复序列；

其中，每个第一流动通道（C）由所述第一板（1）的所述第一传热表面（A）和所述第二板（1A）的所述第一传热表面（A）限定，并且每个第二流动通道（D）由所述第一板的所述第二传热表面（B）和所述第二板的所述第二传热表面（B）限定；

其中，所述第一板（1）和所述第二板（1A）上用于所述第一介质的所述入口孔（2）在所述第一板（1）和所述第二板（1A）之间限定出用于所述第一介质的入口（2a）；

其中，所述第一板（1）和所述第二板（1A）上用于所述第一介质的所述出口孔（6，6’，6”）在所述第一板（1）和所述第二板（1A）之间限定出用于所述第一介质的出口（6a）；

其中，所述第一板（1）和所述第二板（1A）上用于所述第二介质的所述入口孔（4）在所述第一板（1）和所述第二板（1A）之间限定出用于所述第二介质的入口（4a）；

其中，所述热交换装置还包括用于所述第二介质的出口（14a；22）；

其中，所述第一板（1）和所述第二板（1A）的所述第一传热表面（A）上的所述凸起（7）彼此连接，以将每个第一流动通道（C）分离成至少第一区域（A1）和第二区域（A2）以及用于所述第一介质的所述至少一个传输通道（7a，7b）；

其中，每个第一流动通道（C）均构造为用于将所述第一介质从用于所述第一介质的所述入口（2a）经由所述第一区域（A1）、所述传输通道（7a，7b）和所述第二区域（A2）引导至用于所述第一介质的所述出口（6a）。

18.根据权利要求17所述的热交换装置，

其特征在于，所述第一板（1）和所述第二板（1A）的折叠部（13）以相同方向以大于75度的角度（β）从各自的表面折叠；

其中，每个第一流动通道（C）和每个第二流动通道（D）在所有边缘处完全密封；并且

其中，所述第二介质的所述出口为用于所述第二介质的出口孔（22）的形式，该出口孔位于所述第一板（1）和所述第二板（1A）上，以在它们之间限定出用于所述第二介质的出口。

19.根据权利要求17所述的热交换装置，

其特征在于，所述第一板（1）和所述第二板（1A）的折叠部（13）以相同方向以大于75度的角度（β）从各自的表面折叠；

其中，每个第一流动通道（C）在所有边缘（1a - 1d）处完全密封；并且

其中，每个第二流动通道（D）在除了一个边缘之外的所有边缘处完全密封，所述一个边缘（1b）部分地折叠以限定出用于所述第二介质的所述出口，该出口为用于所述第二介质的出口（14a）的形式。

20.根据权利要求19所述的热交换装置，

其特征在于，用于所述第二介质的所述出口（14a）被限定在与所述边缘（1a）相对的所述边缘（1b）处，紧邻所述边缘（1a），用于所述第二介质的所述入口（4a）被限定。