用于工业炉的热交换器的制作方法

本发明涉及一种用于特别地旨在用于焙烧陶瓷产品的工业炉窑的热交换器。

背景技术：

如所知，在工业炉窑中，特别是在旨在用于生产陶瓷产品的炉窑中，焙烧区域下游存在从焙烧室出来的产品的受控的快速冷却区域，在该区域中，经焙烧的陶瓷产品的温度逐渐降低，以使它们适合后续的加工步骤。

在快速冷却区域中，可存在热交换器，如已知的，该热交换器包括靠近经焙烧的产品(例如，在其上方)布置的热交换导管。在热交换导管中，可以预见，在使用中，例如空气的热交换流体在相对于快速冷却区域中的温度更低的温度下经过。

特别地，助燃空气经过该导管，该空气接着被传送至产品的焙烧区域的喷燃器。

这样的热交换导管因此主要具有升高待传送至焙烧区域的助燃空气的温度的目的。

在炉窑的快速冷却区域的温度和热交换导管中的流体的温度之间的差值决定了热量从冷却区域本身且因此从传输通过其中的陶瓷产品到流体自身的传递，该流体因此被加热并且例如通过鼓风或抽吸从冷却区域强行移除。

在热交换导管中，如已知的，建立流体的所谓的层流运动，其中流体(准确地说，单一流体线)根据它们到导管壁的距离而在不同速度下流动。更具体而言，与热交换导管的壁接触的流体的速度低于根据某个速度分布沿着其对称轴线的流体的速度，并且一般来讲在垂直于流的方向的方向上不存在流体的大量混合。

因此，从快速冷却区域移除热量根本没效率，准确地是由于热交换导管中的流体的层流运动。在发生在快速冷却区域和热交换导管之间的热交换期间，流体的分子实际上不均匀地加热，并且在这些条件下，从冷却区域移除的热量的量远小于当热交换导管中包含的所有流体均达到相同温度时实际上应被移除的热量的量。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的是改进与用于陶瓷产品的工业炉窑有关的现有技术。

本发明的另一个目的是提供一种适合用于陶瓷产品的工业炉窑的热交换器，其允许从炉窑的冷却区域移除更大量的热量，以增加穿过其中的助燃空气的温度。

本发明的又一个目的是提供一种适合用于陶瓷产品的工业炉窑的热交换器，其允许比现有技术的交换器更快速地从炉窑的快速冷却区域移除热量。

本发明的再一个目的是提供一种适合用于陶瓷产品的工业炉窑的热交换器，其容易制造且成本有竞争力。

根据本发明的一方面，提供了根据权利要求1所述的可用于陶瓷产品的工业炉窑中的热交换器。

从属权利要求涉及本发明的优选且有利的实施例。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将从适合用于陶瓷产品的工业炉窑的热交换器的优选但非排它的实施例的详细描述变得更加清楚，该热交换器在附图中示出以用于指示而非限制目的，在附图中：

图1是特别地用于陶瓷产品的工业炉窑的一些部分的示意性侧视图；

图2示出了沿着线II-II截取的根据图1的工业炉窑的快速冷却区域的一部分的剖视图，并且部件被移除；

图3示出了根据本发明的优选的示例性实施例的热交换器的纵向剖视图；

图4是图3的导管的剖视图；以及图5以放大的比例示出了图3所示导管的一部分。

具体实施方式

首先参照附图1至5，可以看出根据本发明的热交换器如何特别适合在优选地用于陶瓷产品的工业炉窑FI中使用，并且包括用附图标记1表示的至少一个热交换导管，该导管以已知的方式安装在炉窑FI的快速冷却区域CR中。

热交换导管1将其一个端部2与源S(在图1所示情况中鼓风机)流体连接，以便使热交换流体F(例如气体)流过其中。

上述热交换流体F优选地但非排它地由助燃空气组成，助燃空气穿过快速冷却区域CR，以便能够适当地加热，从而能够接着被传送至产品的焙烧区域的喷燃器。

然而，应当指出的是，根据本发明的交换器也可用于根据工业炉窑FI的其它应用中。

导管1有利地由具有高热导率的材料例如钢制成，并且具有内壁3以用于与在其内部传输的流体接触。

导管1可由另一种材料例如陶瓷材料或类似物制成。

根据本发明的热交换器也包括设置在导管1内部的湍流促进装置4。

特别地，湍流促进装置4从导管1的内壁3沿着导管1自身的至少一个纵向延伸部分延伸。

在图中所示具体情况中，这样的湍流促进装置4接合热交换导管的整个纵向延伸部。

在任何情况下，不言而喻的是，它们可接合热交换导管1的仅一个部分或彼此间隔开(不论是否以规则的间距)的许多部分。

湍流促进装置4从热交换导管的内壁3径向延伸给定的延伸量5，以便界定内部贯穿开口6，在使用中，流体在该开口中无阻碍地自由流动。

该解决方案使得可以减小通过导管的负载损耗，同时仍确保良好的热交换效率。

在本发明的其它实施例中，湍流促进装置4可延伸热交换导管1的整个内径。

在本发明的一个实施例中，湍流促进装置4具有层状形状，并且根据螺旋构型在热交换导管1内部延伸。

湍流促进装置4也由具有高热导率的材料制成，其可在内壁3的一个或多个点处(例如，至少在其端部处)附接到热交换导管1的内壁3，或者与内壁一体地制成。

根据本发明的一方面，湍流促进装置4与热交换导管1的内壁3热接触，从内壁3上升，如所描述的。

特别地，湍流促进装置4与内壁3的至少一个点热接触。

因此，在湍流促进装置4和热交换导管1之间可通过传导发生热交换。

在湍流促进装置4和热交换导管1之间的热接触使得可以增加发生在热交换导管1和热交换流体F之间的热交换的效率。

就这一点而言，应当强调的是，与热交换流体F的热交换通过由热交换流体F冲刷的内壁3的部分和通过湍流促进装置4两者进行。

湍流促进装置4的特定构型使得可以实现以下优点。

首先，湍流促进装置4的特定构型在使用中造成穿过其中的热交换流体F的减速。

这使得可以增加热交换，因为流体在导管1中和因此炉窑的快速冷却区域CR中停留更久。

因此，这使得可以从快速冷却区域CR自身带走更大量的热量。

其次，湍流促进装置4在使用中促进导管1内部的热交换流体F的高度混合，其优点在于，在快速冷却区域CR和热交换导管1中的热交换流体F之间的热交换增加。

实际上，湍流促进装置4建立热交换导管1中的流体的湍流运动，使得更大量的流体直接与导管自身的内壁3形成接触，从而使得直接涉及到与快速冷却区域CR的热交换中的流体的表面增加。

此外，由于湍流促进装置4由具有高热导率的材料制成，并且由于它们与热交换导管1直接热接触，旨在执行热交换功能的总表面大于常规解决方案中预计的表面。

实际上，在热交换导管1中，旨在用于热交换的表面相当于基本上内壁3的表面和由热交换流体F冲刷的湍流促进装置4的表面之和。

本领域的技术人员将容易理解如何可以通过改变在一匝与另一匝之间的螺旋的节距和/或通过改变湍流促进装置4沿着热交换导管1的纵向延伸量来相对于由促进装置自身在导管中的插入不可避免地造成的负载损耗而优化热交换。

仅作为非限制性示例，应当指出的是，在本发明的一个实施例中，湍流促进装置4包括具有50mm的外径、22mm的内径和50mm的节距的螺旋。

当然，在本发明的其它实施例中，湍流促进装置4的尺寸和尺寸比例可相对于具体的应用需求而不同。

为了将负载损耗保持在预定的最小值内，湍流促进装置4在径向方向上的延伸量5为热交换导管1的半径的约一半。

在所附权利要求的保护范围内，上述热交换器可进行许多修改和变型。

因此，例如，呈螺旋形式的湍流促进装置可在单件中或通过多个翅片制成，所述多个翅片从导管的内壁3延伸且间隔开。其在径向方向上的延伸量(即，部分5)可作为可由系统承受的负载损耗的函数而变化。