专利名称：热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，特别用于游泳池，具有一个细长的空心体，该空心体包
括一些用于输入和排出一种第一介质和一种第二介质的接头，其中通过细长的空心体以相 对于第二介质的反向流动或同向流动引导第一介质并且第二介质流过一个螺旋形管，该螺 旋形管沿纵轴向在空心件的各端面之间延伸，并且在其中从空心体内面向空心件内腔伸进 多个转向元件，这些转向元件使第一介质的流动偏转。
背景技术：
游泳池热交换器用于，借助一种作为第二介质的加热介质加热作为第一介质的池 水。通常为此采用基本上由一个大的用于池水的导管和一个安装在其中的用于一种加热介 质的加热蛇形管组成的热交换器。在两种介质在其所属的管道中流过时，池水吸收加热介 质的热量，其因此变成较冷的。加热蛇形管在热交换器内可以采用任意形状。此外通用的 热交换器的效率取决于加热蛇形管在热交换器内的表面有多大。加热蛇形管的表面越大， 热交换器工作越有效。通常为了增大表面，将加热蛇形管成螺旋形地设在热交换器内。在 上述类型的热交换器中，待加热的介质居中地流过螺旋形的加热蛇形管或该介质在加热螺 旋外面绕流。在连续加热器中也使用相同的原理，其中加热蛇形管是一种可电加热加热蛇 形管。与热交换器的区别在于，在一个连续加热器中，显著更多的热量传给流过的水。所有 在按照本发明的热交换器的在说明书中和各权利要求中提到的实施形式原则上都可转移 到一种相同结构形式的连续加热器上。 —种这样的热交换器例如描述在DE 10051756B4中。 一种加热介质经由垂直安装 在热交换器壳体上的输入管导入热交换器壳体内并且流过加热蛇形管。同时在热交换器中 沿纵轴向引导池水，同时绕加热蛇形管流动并因此吸收热量。两种介质流过热交换器的通 流方向选择为相互相反的。 US 5， 309， 987描述了一种带有折流板的热交换器，折流板除少量孔之外圆周形地
在一个圆筒形壳体的内面上延伸并且应保证，产生通流的介质的一种紊流。由于折流板相
对于壳体纵轴线的斜角配置，存在的危险是，由于产生的紊流在各个区域内形成堵塞区，采
用的第一介质从堵塞区只不足够地流出，从而也只可导致一种不足的热交换。 US 1，893，484描述了一种热交换器，它具有一个圆筒形的壳体，在其内面上设置
成螺旋形设置的导向叶片。由于导向叶片的这种螺旋形配置，与壳体内腔的设置螺旋形管
的中心区域不同，产生明显较大的层流，从而存在的危险是，第一介质在螺旋形管的区域内
堵塞而流不出来。
发明内容
本发明的目的是这样地改进已知的热交换器，以致优化其能源效能，其中热交换 器的结构虽然是紧凑的而仍应是节省空间的。 通过按照权利要求1所述的热交换器达到该目的，其特征在于，各转向元件以交替的顺序从各对置的空心体侧面这样伸进空心体内腔一直伸到螺旋形管的区域内，以致它
们终止在两个螺旋之间并且空心体内面部分地具有多个凹形成形的收縮部。 在诸从属权利要求中描述了本发明的进一步构成。 按照本发明的热交换器特别设定用于加热游泳池水，但也可以加热其他的液体。 例如热交换器可以用于加热水族馆水。按照本发明的热交换器原则上也适用于，用作为冷 交换器。 按照本发明的热交换器的作用特别在于，存在的各转向元件将待加热的用水有针 对性地朝螺旋形管方向引导。此外应该这样控制第一介质(用水)的流速，以致沿螺旋形 的蛇形管实现一段较长的停留时间继而实现一种较大的热传递。 入流的第一介质由转向元件有针对性地在各螺旋形管之间引导，其中在细长的空 心体的收縮部的区域内产生一种流动加速而在空心体内腔的各收縮部之间的扩大区域内 产生减压继而产生较小的流速。 按照本发明的一种特别的实施形式，细长的空心体的横截面构成为椭圆的或稍长
圆形的，其中各转向元件优选设置在椭圆的各窄面上。这种措施还不仅优化了第一介质在
螺旋形蛇形管的区域内的停留时间而且优化了热交换器壳体的稳定性。 此外优选在两个相邻的转向元件之间设置螺旋形管的两个至三个360。螺旋圈。
已表明，这种优化在螺旋形管与第一介质之间实现了一种尽最大可能的热传递。螺旋形管
作为波纹管的实施形式用于同一 目的，不同于光滑壁的管，波纹管具有更大的表面。 空心体内面具有一个光滑的表面，以此避免在那里从旁边流过的第一介质的沉积
和不期望的紊流。 此外为了优化第一介质的流动，各转向元件是扁平体，这些扁平体具有优选凹形 弯曲的内边缘。 不仅由于制造技术的原因而且为了避免壳体向外界的不期望的散热，细长的空心 体优选包括各转向元件由塑料特别是聚酰胺制造。可以特别通过注塑成型制造塑料壳体。
在本发明的另一种实施形式中，细长的空心体由多个相互可插接的管件构成，它 们可拆式地相互连接。按这种方式和方法实现一种模块式构造的包括任意多的单件的热交 换器，这些单件由耐热的和主要抗腐蚀的具有高绝热作用和高抗钙化可靠性的塑料构成。
为了将细长的空心体固定在一个壁上，其壳体在其外面上具有一些伸出的连接 板，这些连接板带有用于穿过固定螺钉的通口。 此外优选为了将细长的空心体固定在一个壁上，设置一个弓形件，其端部折曲
180°并且具有在俯视图看去重合设置的用于穿过螺栓杆或螺钉杆的孔。 弓形件的端部的180°折曲提供的可能性是，将螺栓或螺钉这样拧紧，以致在U形
折曲的部分中建立一种压应力，通过压应力从一开始就避免螺钉连接的松动。 按照本发明的另一种实施形式，弓形件具有一个凹形成形的中心部分，它优选具
有与贴靠在那里的细长的空心体相同的弯曲走向。 按照另一种实施形式，各转向元件分别是或垂直地或相对于垂直线2。至3°倾 斜地伸进壳体内腔的壁件。因此在相对于垂直线的倾斜的情况下，在第一介质的流动方向 与各转向元件之间的角度为大约88。。 此外各转向元件以交替的顺序从空心体内部的各对置的侧面以空心体的内径的一个1/3至1/7优选1/5的边缘尺寸伸进空心体内部。 空心体内面沿纵轴线方向至少部分地具有一种波形的轮廓，其中直径的各收縮部 优选为空心体内部的5%至10%。在一种优选的实施形式中，在端面设置用于第一和第二 介质的各接头。 热交换器包括多个单个元件，因此可任意选择热交换器的长度，因为可相互连接 任意多个元件。每个元件都具有固定连接板，从而也可以可靠地固定较大的热交换器壳体。 不仅可以选择将热交换器固定到一面现有的墙上亦即一个壁上或悬挂在天花板上而且还 可以选择用于固定在一个底板上以便集成在一个系统内。如果将热交换器用于加热游泳池 水，则可以不仅通过加热水而且通过太阳热实现加热。通过一个筋条形设置的螺旋形管引 导作为第二介质的加热介质。这个螺旋形管用作热水管，它在热交换器中垂直和水平地被 第一介质绕流，从而一种均匀的热量吸取是可能的。具有内部的转向元件的热交换器壳体 的凸形凹形构造形状延长了第一介质在热交换器壳体中的停留时间，由此确保一种较强的 热传递。可以较强地冷却加热介质，以此在返回路线上产生较小的热损失继而节省加热能 量。优选由高抗腐蚀的和抗压力的优质钢制造螺旋形的加热水筋条管并且用双螺纹接套在 端面拧紧。 优选选择的转向元件以20mm至30mm优选25mm长伸进空心体内部，而且成在90 ° 角度或稍微相对于入流方向2。至3°倾斜地伸进热交换器。各转向元件是圆弓状的并且 具有一个凹形的上边缘，但其也可以不同地成形。通过它们交替地安装在热交换器内腔的 对置的侧面上的各转向元件，将待加热的介质多次导过居中设置的加热蛇形管、螺旋形管。 通过各转向元件的这种特别的结构持续地改变待加热的第一介质的流动方向，从而将其以 一种改进的方式按反向流原理导过螺旋形的加热蛇形管。在壳体内部的逐渐的收縮部和扩 大部还引起流动的第一介质的一种交替的压縮和减压，结果是，加大了第一介质在加热蛇 形管的区域内的停留时间断而改进散热。 热交换器的椭圆形状允许高的内应力，而不产生材料应力。集成在各窄面上的各 转向元件还改进了热交换器壳体的静力学。
以下借助附图描述本发明的其他的实施形式。其中
图la具有集成的螺旋形的加热蛇形管的热交换器沿纵轴向的剖面lb热交换器的横向剖面图；图lc具有可能的流动走向的热交换器沿纵轴向的剖面图；图ld具有另一可能的流动走向的热交换器沿纵轴向的剖面图；图2a无中间件的热交换器；图2b具有一个中间件的热交换器；图2c具有两个中间件的热交换器；图3具有固定装置的横向剖面图的分解图；图4连续加热器的沿纵轴向的剖面图；图5热交换器的横向剖面图。
具体实施例方式
图la示出一个具有一个集成的螺旋形管11作为加热蛇形管的热交换器10。在当 前的情况下，提供热水作为加热介质，热水导过螺旋形管。但按备选方案同样可以将螺旋形 管构成为一个用电流加热的加热蛇形管(浸入式煮水器原理)。螺旋形管ll可以具有一个 光滑的表面，但优选构成为波纹管。螺旋形管11借助一种双螺纹接套13、13'分别在端面 固定在热交换器壳体上。 所示的水接头12、12'的形式为一个凸缘套和一个锁紧螺母，它们优选由ABS制 造，用于输入和排出应该被加热的第一介质。优选第一介质和第二介质反向地流动。热交 换器10具有一个横截面为椭圆形的壳体。第一介质的流动方向由箭头14表示，而第二介 质的流动方向由箭头15表示。在当前的情况下，热交换器具有两个端件16、16'和两个中 间件17、17'，它们与各端件一起连接成一个热交换器10。端件和中间件16、16' U7、17' 分别连接在一起，其中经由一种由螺栓和螺钉构成的连接固定各相邻的部件。为此端件和 中间件16、 16'在外面分别具有带孔的连接板，螺栓或螺钉杆可插过各孔。
原则上中间件17、17'的数目是可自由选择的。 中间件17、17'在内面上具有一些转向元件18，它们垂直伸进空心体内部。按备 选方案，代替垂直的定向也可以选择一种相对于流动方向14稍微即2°至3°倾斜的定向。 转向元件18沿入流方向14看处于内径逐渐縮小的区域内。沿流动方向观察，一个第二转 向元件18以间距处在对置的空心体内面侧面上。各转向元件伸进热交换器壳体内部如此 程度，以致它们终止在螺旋形管11的区域内。在两个相邻的设置在对置的侧面上的转向元 件之间有螺旋形管11的两个至三个螺旋圈。 端件和中间件的分别相互连接的凸台101经由一个嵌入一个凹槽中的O型密封圈 102密封。 图lb可清楚地看出，热交换器10具有一个椭圆的横截面形状。在壳体的周边上 可看出由螺钉和螺母构成的连接103。 图lc和d示出了流动线104、106，它们可以用流入第一介质的不同的压力和流速 加以调节。无论如何可以看出，流入的第一介质特别是游泳池水撞向各转向元件18并且从 那里转向螺旋形管的方向，但其中流动总是经历一种换向并且化为一种环线形的运动，在 那里撞到后面流动的水上。按照调节的压力，或大或小地构成相应的转向或涡流，这些转向 或涡流在图lc中用105标记。重要的是，在较长的停留时间中，加热蛇形管亦即螺旋形管 11不仅一次而且多次地被待加热的第一介质特别是游泳池水流过。 图2a至c示出了按照本发明的不同长度的热交换器20、20' 、20〃，它们这样产 生，即两个端件直接相互连接或经由一个或两个或更多中间件相互连接。按照在两个端件 之间嵌入的中间件的数目，可以任意改变热交换器的长度并且适应所要求的情况。
图3示出了将热交换器壳体固定在一个壁32上的分解图。热交换器30为此在其 外面上具有伸出的连接板301，连接板带有通口例如孔或长孔，用于穿过固定螺钉31。为了 防止热交换器因在热交换器运行中的振动引起的逐渐从固定中松动，设置一个弓形件32， 弓形件在其各端部33、34折曲180° 。弓形件32包括一个薄壁的板，该板在180。折曲的 区域内具有两个重合的孔，螺钉31的杆可通过所述孔。这些螺钉还嵌入锚定于壁32中的 栓塞35中。
如果拧紧螺钉31，则最后在其各端部33、34上将一个压力施加到弓形件的U形轮
廓上，该压力在螺钉31固定以后永久地作用到螺钉头上，由此阻止其转动。另外还可以采
用一个锁紧螺母36和一个垫圈37(分别每一螺钉连接)作为另外的防转装置。 弓形件32具有一个凹形成形的中心部分38，其形状结构适应于热交换器的外形
或相应的曲率半径。 将系统这样调整，以致不仅可以安装外来加热的介质而且可以安装电加热螺旋， 该电加热螺旋还可以用太阳热运行。在图4中示出一个连续加热器41，它具有可电加热的 加热蛇形管42，这些加热蛇形管安装在左边的壳体部分上。所示的实施形式只包括一个中 间元件，在其中设置两个转向元件。由于在端面设置的电流接头，水接头44不在端面而在 侧面设置在连续加热器41上。此外还示出了待加热的水的一种可能的回旋形的流动走向 45。自然也可设想一种波浪形的流动走向，像例如在图lc中所示的那样。
图5示出了转向元件18的一种示例性的实施形式，它们画阴影线示出。各转向元 件构成一个从热交换器的外壳向内延伸的弓形。从最深点起转向元件的高度相对于热交换 器的最大的(在图中垂直设置的)直径在l/5与l/4之间。转向元件18的上边缘构成凹 形的。
权利要求
热交换器(10)，特别用于游泳池，具有一个细长的空心体，该空心体包括一些用于输入和排出一种第一介质和一种第二介质的接头，其中通过细长的空心体以相对于第二介质的反向流动或同向流动引导第一介质并且第二介质流过一个螺旋形管(11)，该螺旋形管沿纵轴向在空心体的各端面之间延伸，并且在其中从空心体内面向空心体内腔伸进多个转向元件(18)，这些转向元件使第一介质的流动偏转，其特征在于，各转向元件(18)以交替的顺序从各对置的空心体侧面这样伸进空心体内腔一直伸到螺旋形管(11)的区域内，以致转向元件终止在两个螺旋之间并且空心体内面部分地具有多个凹形成形的收缩部(17)。
2. 按照权利要求1所述的热交换器，其特征在于，细长的空心体的横截面构成为椭圆 的或稍长圆形的，其中各转向元件(18)优选设置在椭圆的各窄面上。
3. 按照权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，在两个相邻的转向元件(18)之 间设置螺旋形管(11)的两个至三个360。螺旋圈。
4. 按照权利要求1至3之一所述的热交换器，其特征在于，螺旋形管(11)是一个波纹管。
5. 按照权利要求1至4之一所述的热交换器，其特征在于，空心体内面具有一个光滑的 表面。
6. 按照权利要求1至5之一所述的热交换器，其特征在于，各转向元件(18)是扁平体， 这些扁平体优选具有凹形弯曲的内边缘。
7. 按照权利要求1至6之一所述的热交换器，其特征在于，细长的空心体，优选包括各 转向元件，由塑料、特别是聚酰胺构成。
8. 按照权利要求7所述的热交换器，其特征在于，细长的空心体由多个相互可插接的 管件构成，这些管件可拆式地相互连接。
9. 按照权利要求1至8之一所述的热交换器，其特征在于，细长的空心体在其外面上具 有一些伸出的连接板(301)，这些连接板带有用于穿过固定螺钉(31)的通口。
10. 按照权利要求9所述的热交换器，其特征在于，为了将细长的空心体固定在一个壁 (32)上，设置一个弓形件(39)，弓形件的端部折曲180°并且具有在俯视图看去重合设置 的用于穿过螺栓杆或螺钉杆的孔。
11. 按照权利要求10所述的热交换器，其特征在于，弓形件(39)具有一个凹形成形的 中心部分(38)，该中心部分优选具有与细长的空心体(30)相同的曲率半径或弯曲走向。
12. 按照权利要求l至ll之一所述的热交换器，其特征在于，各转向元件(18)由各个 垂直地或相对于垂直线2。至3°倾斜地伸进空心体内腔的壁件构成。
13. 按照权利要求12所述的热交换器，其特征在于，各转向元件以交替的顺序从各对 置的侧面优选以空心体的内径的一个1/3至1/7更优选1/5的边缘尺寸伸进空心体内部。
14. 按照权利要求1至13之一所述的热交换器，其特征在于，空心体内面沿纵轴线方向 至少部分地具有一种波形的轮廓，其中直径的各收縮部优选为壳体内部的5%至10%。
15. 按照权利要求1至14之一所述的热交换器，其特征在于，在端面设置用于第一和第 二介质的各接头。
16. 按照权利要求1至15之一所述的热交换器，其特征在于，螺旋形管(11)是一个可 电加热的加热蛇形管。
17. 按照权利要求1至16之一所述的热交换器，其特征在于，热交换器构成为连续加热器。
全文摘要
本发明涉及一种热交换器(10)，特别用于游泳池，具有一个细长的空心体，该空心体包括一些用于输入和排出一种第一介质和一种第二介质的接头(12、12′、13、13′)，其中通过细长的空心体以相对于第二介质的反向流动或同向流动引导第一介质并且第二介质流过一个螺旋形管(11)，该螺旋形管沿纵轴向在空心体的各端面之间延伸并且在其中多个转向元件(18)从空心体内面伸进空心体内腔，这些转向元件使第一介质的流动偏转，为了改进效率建议，各转向元件以交替的顺序从各对置的空心体这样侧面伸进空心体内腔一直伸到螺旋形管的区域内，以致转向元件终止在两个螺旋之间并且空心体内面部分地具有多个凹形成形的收缩部。
文档编号F28D7/02GK101796364SQ200880105435
公开日2010年8月4日 申请日期2008年6月2日 优先权日2007年7月17日
发明者V·博格纳尔内·费耶什 申请人:Wts商业服务有限责任公司