CN101166937A - 分立双重热交换式热水锅炉 - Google Patents

Abstract

一种双重热交换式热水锅炉。本发明的热水锅炉的构造分为排气罩(20)、具有火管(38)和热交换螺旋管(60)的热交换单元(30)、以及燃烧室(50)，从而使锅炉容易被包装和运输。此外，上水室和下水室相分离地分别设置在热交换单元(30)和燃烧室(50)中，并且本发明被构造为使得用水压力被施加到能够承受水压的上水室，但不施加到不耐水压的下水室，从而解决了在现有技术中锅炉下部被水压损坏的问题。

Description

分立双重热交换式热水锅炉

技术领域

本发明大体上涉及热水锅炉，更具体地，涉及一种分立双重热交换式热水锅炉，其中，绕燃烧室侧壁设置的且不抗用水高压的水室不受用水压力的影响，从而防止锅炉主体下部被用水高压损坏，并且其中排气罩、热交换单元和燃烧室是分开制造的，以使其可以彼此分离，从而其易于包装和运输，并且其易于现场组装在一起。

背景技术

锅炉是一种通过在水和热火炉之间交换热量而产生热水的装置。一般来说，按照预期目的，这种锅炉分为供暖锅炉、热水锅炉和供暖及热水组合锅炉。

热水锅炉主要用于使用大量热水的场合，例如，公共浴室、桑拿室、工厂等。图1为示出了传统的热水锅炉的截面图。如图1所示，在传统的热水锅炉中，主体1形成为单一体，水室2限定在主体1中，火管6插入在该水室中。此外，燃烧室5设置在主体1中的下部位置，排气罩9设置在主体1的上端。

与设置在主体1中以在其中容纳水的水室2相连通的入口3和出口4形成在主体1中，以便使自来水(running water)通过入口3流入并在经过热交换处理后通过出口4流出。火管6穿过水室2垂直设置，使得火炉10的燃烧气体在经过火管6时向围绕火管6的水室2中的水传递热量。

在具有上述构造的传统热水锅炉中，其中具有火管的水室2延伸到主体1的下端并围绕设置在主体1下部位置的燃烧室5。水室与燃烧室5的接合处的表面7具有波纹形。此外，由耐火材料制成的下支撑板8连接到水室的下端。

火炉10安装在穿过主体2的下部的预定位置。火炉10的燃烧气体经燃烧室5流到火管6，然后在聚集到设置在主体上端的排气罩9后，通过排气管排到外界。

至于制造过程，具有上述构造的传统热水锅炉与供暖锅炉具有以下不同。

供暖锅炉使用被燃烧气体加热的水作为供暖水。术语供暖水指在管道中循环以给房间供暖的被加热了的水。另一方面，热水锅炉使用被燃烧气体加热的水作为热水。术语热水指通过例如水龙头流出的以用于沐浴或类似用途的被加热了的水。

因此，供暖锅炉的供暖水不必是干净的，但是必须保持热水锅炉的热水的清洁度，以使其能用于沐浴或类似用途中。为此，传统供暖锅炉的主体可以由便宜且具有良好强度的铁材料制成。然而，在热水锅炉的情况中，因为如果其主体由铁材料制成很有可能发生锈蚀，所以传统的热水锅炉的主体必须由如铜或不锈钢的金属制成，或者必须利用镀锌铁材料制造。

此外，在连接到自来水管道的热水螺旋管设置在供暖锅炉中以有可能利用热水的情况中，热水螺旋管由铜制成，与供暖锅炉的主体材料不同。

同时，传统热水锅炉的主体形成为单一结构。其中容纳有用于热水供应的水的水室延伸到燃烧室侧壁的下端。构造水室，使其能承受用水压力、置于房顶的水箱压力或供水泵压力，以及产生热水时其自身的水膨胀压力。然而，被来自于火炉的热量直接作用的，围绕主体下部燃烧室的水室部分以及围绕火炉座孔的水室部分，直接受到火炉火焰和要供应的自来水压力的影响。因此，这些部分结构脆弱，因而不能承受加热水的膨胀压力和外部供水的压力，从而容易被自来水的过高压力和其内外之间的压力差破坏。

为了防止这些问题，使用了调节器或安全销。然而，调节器对大量热水在短时间内流出的大量供水有不利影响。安全销在热水锅炉未使用时通过排放热水控制锅炉的压力而浪费能源。

此外，需要大量材料确保锅炉主体的侧壁有足够的厚度，并且围绕燃烧室的侧壁的水室表面为波纹形以形成耐压结构。因此，现有热水锅炉的缺点在于其可使用性的降低和制造成本的增加。

另外，与家用供暖锅炉不同，几乎所有的大容量热水锅炉都安装在建筑物的地下室中，该大容量热水锅炉具有50,000千卡至500,000千卡的容量，用于需要大量热水的公共浴室、桑拿室和工厂。因此，在具有单一结构的现有热水锅炉的情况中，很难将其运送至地下室，因此可能需要雇用专业运输安装公司。

发明内容

本发明意在解决现有技术中产生的上述问题。本发明的目的是提供一种分立双重热交换式热水锅炉，其中构成主体的排气罩、热交换单元和燃烧室分开制造以使其彼此分离，从而其包装和携带过程容易，并且从而其易于现场组装在一起，并且其中限定在燃烧室中的水室不会被水压破坏。

为实现上述目的，本发明提供一种分立双重热交换式热水锅炉，该锅炉包括：热交换单元，具有限定在圆柱形外壳中且其中容纳有热水的热水室、多个穿过热水室形成的火管、以及穿过外壳形成的使热水室和外界连通的入口和出口；燃烧室，连接到热交换单元的下端且具有限定在圆柱形外壳中的热交换水室，具有穿过炉座孔而安装到燃烧室的火炉，该炉座孔在预定位置穿过燃烧室的侧壁而形成；排气罩，连接到热交换单元的上端且具有排气管，来自火管的燃烧气体通过该排气管排到外界；以及，热交换螺旋管，安装在热交换单元的热水室中，该热交换螺旋管具有通过循环管道分别连接到燃烧室的热交换水室的出口和入口的入口端和出口端，籍此当热交换水在热交换螺旋管中循环时，热量在热交换水和热水室中的热水之间传递。

优选地，排气罩、热交换单元和燃烧室可以被分开制造以被运输，并利用支架组装在一起。该分立双重热交换式热水锅炉还可以包括：循环泵，设置在使燃烧室的热交换水室与热交换螺旋管相连接的循环管道上，籍此强制循环热交换水；以及，膨胀水箱，通过自来水管道连接到热交换水室。

优选地，可以在热交换单元的热水室中安装多个热交换螺旋管，该多个热交换螺旋管的入口端和出口端分别通过多个循环管道连接到形成在热交换水室中的出口和入口，多个循环泵分别设置在该多个循环管道上，使得热交换水在形成多个水流的同时从热交换水室向热水室传递热量。

在根据本发明的热水锅炉中，构成主体的排气罩、热交换单元和燃烧室被分开制造以使其彼此分离。具体来说，由于分开提供具有相对较大尺寸的热交换单元和燃烧室，它们的包装和携带过程变得容易，从而使得它们容易被运送至热水锅炉主要被安装的地下室。此外，热水锅炉的元件可以容易地在现场组装到一起。因此，本发明具有易于运输和安装的优点。另外，当需要修理时，可能仅从主体上分离相关的元件以进行修理或者将其用新元件代替。因此，简化了售后服务。

此外，根据本发明，因为燃烧室不接触热水，可以由铁材料制造燃烧室，铁材料便宜且具有良好的强度，但由于可能发生锈蚀被限制地应用。铁材料具有良好的耐压特性和良好的可使用性，例如，良好的焊接工艺。因此，本发明降低了其制造成本，并简化了结构。此外，本发明被构造为使得燃烧室的水室不取决于用水压力。因此，与锅炉下部结构脆弱的现有技术不同，本发明具有使得锅炉主体下部不会受到用水压力影响的结构，从而防止主体下部被损坏。此外，由于燃烧室不需要耐高压以及燃烧室被损坏的可能性降低，简化了锅炉的加工制造过程。并且，本发明具有即使在无安全销或调节器的情况下也能保证锅炉主体可靠性的优点。

另外，根据本发明，热水同时被在火管中流动的燃烧气体和在邻近火焰的位置被迅速加热的热交换水所加热。因此，热水既可以被迅速加热又可以保持清洁状态，从而使得锅炉的热交换效率和性能显著提高。

附图说明

图1是示出了传统热水锅炉的截面图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的分立双重热交换式热水锅炉的主体的分解截面图；

图3是示出了根据本发明的分立双重热交换式热水锅炉组装后的图；

图4是示出了根据本发明第二实施例的分立双重热交换式热水锅炉的燃烧室的截面图；以及

图5是示出了根据本发明第二实施例的分立双重热交换式热水锅炉组装后的图。

具体实施方式

下面将参考附图具体描述本发明的优选实施例。

图2是示出了根据本发明第一实施例的分立双重热交换式热水锅炉的主体的分解截面图；图3是示出了本发明的分立双重热交换式热水锅炉组装后的图。

如图2和图3所示，本发明第一实施例包括被分开制造并能够组装在一起的排气罩20、热交换单元30和燃烧室50。该第一实施例还包括设置在热交换单元30中的热交换螺旋管60。

热交换单元30包括热水室35，该热水室35是被圆柱形外壳32和分别连接到该外壳上端和下端的上板和下板34、36限定的上水室。热交换单元30还包括多个穿过热水室35垂直设置的火管38，燃烧气体在该火管38内流动。热量在流动于火管38内的燃烧气体和在热水室35中并围绕火管38的水，即热水，之间传递。

此外，热交换单元30包括形成在预定位置穿过外壳32并与热水室35相连通的入口42和出口44。入口42连接到供水管道，并作为接收要用作热水的水的通道。出口44作为向浴室或类似场所的水龙头排出已在热水室35中加热了的水的通道。

同时，卷绕成螺旋形状的热交换螺旋管60安装在热交换单元30的热水室35中。热交换螺旋管60的入口端62和出口端64穿过热交换单元30的外壳32延伸到外界并连接到循环管道65。

燃烧室50与热交换单元30分开制造，并连接到该热交换单元30的下端。该燃烧室50包括热交换水室55，该热交换水室55是限定在圆柱形外壳52中的下水室，并与热交换单元30的热水室35分开形成。与热水不同，热交换水不向外排出，而是用作热交换媒介，该热交换媒介循环以实现热交换。热交换水室55具有在邻近炉座孔11的位置穿过侧壁而形成的出口58，和在与炉座孔11相对且邻近上端板56的位置穿过侧壁而形成的入口57。出口58和入口57分别通过循环管道65连接到热交换螺旋管60的入口端62和出口端64，从而使得热交换水在设置在热交换单元30的热水室35中的热交换螺旋管60内循环。炉座孔11在预定位置穿过热交换水室55的侧壁形成。

此外，循环泵70设置在一个循环管道65上，该循环管道65将热交换水室55连接到热交换螺旋管60以循环热交换水。优选地，循环泵70设置在位于热交换室55的出口58和热交换螺旋管60的入口端62之间的循环管道65上，使得通过循环泵70的泵压经由热交换水室55的出口排出的热交换水被泵入热交换螺旋管60，从而强制热交换水在热交换水室55和热交换螺旋管60之间循环。

热交换水室55被连接到膨胀水箱80。热交换水室55和热交换螺旋管60限定了热交换水的循环路径。这里，因为热交换水室55被连接到膨胀水箱80，在热交换水室55和热交换螺旋管60中循环的热交换水保持大气压力，从而使锅炉免受在加热水时产生的膨胀压力的影响。此外，膨胀水箱80连接供水管道，并被构造为利用浮阀82使水被自动供应到膨胀水箱80中。因而，即使一些热交换水在循环过程中通过例如蒸发而损失，对应于损失量的水量会被自动补充。此外，膨胀水箱80可以通过分支管道连接到循环管65的延长线上。在这种情况中，由于循环管65连接到热交换水室55，其实质上等价于膨胀水箱80通过分支管道直接连接到热交换水室55的情况，其中热交换水开放到大气。

同时，热交换单元30安装在上端板56的上表面，上端板56具有U形横截面，并利用支架31和51螺栓连接到燃烧室50的热交换水室55的上端。换句话说，上端板56板用作热交换单元30的支撑。

火炉10穿过炉座孔11安装到燃烧室50，该炉座孔11穿过燃烧室50的侧壁而形成。火炉10的燃烧热量加热限定在燃烧室50的侧部的热交换水室55，并在沿热交换单元30的火管38运动时加热热水室35。此外，在热交换水室55中安装有过热检测传感器59，以便在热交换水室55过热时自动停止火炉10的工作。

排气罩20位于热交换单元30的上端，且利用支架21和31螺栓连接到一起。在排气罩20中，已经穿过火管38的燃烧气体通过排气管25排到外界。

图4和图5示出了根据本发明的第二实施例的具有多个热交换螺旋管的分立双重热交换式热水锅炉。图4是该热水锅炉的燃烧室的截面图。图5是示出了组装后的热水锅炉的图。

参考附图，图4示出了一套两对管道孔，即，设置在燃烧室的热交换室55中的两个出口58a、58b和两个入口57a、57b。两个出口58a、58b设置在燃烧室侧壁上邻近炉座孔11的位置。两个入口57a、57b设置在燃烧室侧壁上与炉座孔11相对的位置。图5示出了安装在热交换单元30的热水室35中的两个热交换螺旋管60a、60b。

在热水锅炉中，随着其容量的提高，锅炉的主体尺寸也增加。锅炉尺寸的增加导致容纳于热水室35中的热水量增加。从而，热水供应容量增加，另外，热交换室55的容量增加使得热交换水量增加。当然，火炉10的容量增加导致燃烧热量增加。由于火炉10的燃烧热量增加，需要增加热交换水的流动率以防止燃烧室50过热并减少热量损失。在这种情况中，可以考虑通过同时增加循环泵的容量和热交换螺旋管60的直径来增加热交换水流动率的方法。然而，更有效的是在热交换单元30的热水室35中安装多个交换螺旋管60a、60b，使得热交换水在多个交换螺旋管60a、60b中循环。

具体来说，第一热交换螺旋管60a和第二热交换螺旋管60b分开地设置在热交换单元30的热水室35的上部和下部位置。其入口端62a、62b和出口端64a、64b分别通过循环管道65a、65b连接到设置在热交换水室55中的出口58a、58b和入口57a、57b。此外，循环泵70a、70b分别设置在分别将热交换水室55的出口58a、58b与热交换螺旋管60a、60b的入口端62a、62b连接的循环管道65a、65b上。

具有上述构造的本发明的分立双重热交换式热水锅炉的工作和效果将参考图2和图3加以解释。

在本发明中，排气罩20、热交换单元30和燃烧室30是分开制造的，并利用支架21、31和51螺栓连接到在一起。特别地，设置在燃烧室50的侧壁上的热交换室55不容纳用于沐浴或类似用途的热水。因此，虽然与现有技术一样，必须保持高度清洁度的热交换单元30和热交换螺旋管60应由不会生锈的铜或不锈钢制造，然而燃烧室50可以由相对便宜且能保证足够强度的铁材料制成。此外，因为燃烧室50的热交换水室55不取决于供水压力，所以不需要将热交换水室55的内壳54形成波纹形状以对付过高的水压。因此，有可能使内壳相对薄，因而使其容易加工制造。

此外，在本发明中，热交换单元30安装在燃烧室50的上端板56的上表面上。因此，燃烧室50作为热交换单元50的支撑，从而使组装工作容易进行。在将热交换单元30放置在燃烧室50的上端板56上之后，密封其间的接合处，分别设置到热交换单元30的和燃烧室50的侧壁上的支架31和51通过螺栓连接彼此固定，从而完成组装过程。

从燃料供应装置(未示出)供应的燃料通过火炉10注入燃烧室50并被点燃以产生热量。燃烧气体首先加热燃烧室50的交换水室55，以使热交换水变暖。因为热交换水室55具有小于热水室35的体积且被置于直接受火焰影响的位置，热交换水室55相对较快地被加热。

此后，燃烧气体向上流动并在经过火管38时加热火管38，使得在围绕火管38的热水室35中的热水被加热。

这时，在燃烧室50中被加热的热交换水通过循环泵70在处于热交换单元30的热交换水室35内的热交换螺旋管60中循环。因此，热交换单元30的热水室35中的热水利用流进火管38中的燃烧气体和流经热交换螺旋管60的热交换水的双重热交换而加热。

同时，热交换水通过膨胀水箱80保持对大气开放的状态，并且通过膨胀水箱80自动补充水，从而避免了热交换水室55被水的膨胀压力损坏。此外，即使由于某些原因，例如由于冷蒸发，损失了一些热交换水，对应于不足量的一定量的水被自动补充。

另外，过热检测传感器59设置在热交换水室55中，为锅炉因火炉10的燃烧热量累积而过热时而准备，以便锅炉过热时自动停止火炉10的工作，从而提高其安全性。也就是说，当过热检测传感器59检测到过热情况时，停止火炉10的工作，同时热交换水通过循环泵70循环并将热量从燃烧室50向热交换单元30传递。同时，控制循环泵70，使其仅在热交换水的温度高于预设温度时工作。

Claims (5)

1.一种分立双重热交换式热水锅炉，包括：

热交换单元(30)，具有限定在圆柱形外壳(32)中且其中容纳有热水的热水室(35)、多个穿过该热水室(35)形成的火管(38)、以及穿过该外壳(32)形成的使该热水室(35)和外界相连通的入口(42)和出口(44)；

燃烧室(50)，连接到该热交换单元(30)的下端，且具有限定在圆柱形外壳(52)中的热交换水室(55)，具有穿过炉座孔(11)而安装到燃烧室(50)的火炉(10)，该炉座孔(11)在预定位置穿过该燃烧室(50)的侧壁而形成；

排气罩(20)，连接到该热交换单元(30)的上端且具有排气管(22)，来自该火管(38)的燃烧气体通过该排气管排到外界；以及

热交换螺旋管(60)，安装在该热交换单元(30)的热水室(35)中，并具有通过循环管道(65)分别连接到该燃烧室(50)的热交换水室(55)的出口(58)和入口(57)的入口端(62)和出口端(64)，籍此当热交换水在该热交换螺旋管(60)中循环时，热量在热交换水和该热水室(35)中的热水之间传递。

2.根据权利要求1所述的分立双重热交换式热水锅炉，其特征在于，该排气罩(20)、该热交换单元(30)和该燃烧室(50)被分开制造以被运输，并利用多个支架(21，31和51)组装在一起。

3.根据权利要求1或2所述的分立双重热交换式热水锅炉，其特征在于，还包括：

循环泵(70)，设置在使该燃烧室(50)的热交换水室(55)与该热交换螺旋管(60)相连接的循环管道(65)上，籍此强制循环热交换水；和

膨胀水箱(80)，连接到该热交换水室(55)和自来水管道。

4.根据权利要求1或2所述的分立双重热交换式热水锅炉，其特征在于，在该热交换单元(30)的热水室(35)中安装有多个热交换螺旋管(60a，60b)，

该多个热交换螺旋管(60a，60b)的入口端(62a、62b)和出口端(64a，64b)分别通过多个循环管道(65a，65b)连接到形成在该热交换水室中的出口(58a，58b)和入口(57a，57b)，

多个循环泵(70a、70b)分别设置在该多个循环管道(65a，65b)上，使得热交换水在形成多个水流的同时从该热交换水室(55)向该热水室(35)传递热量。

5.根据权利要求1所述的分立双重热交换式热水锅炉，其特征在于，热交换单元(30)被安装到设置在该燃烧室(50)的热交换水室(55)上端的上端板(54)的上表面，

该上端板(54)用作该热交换单元(30)的支撑。

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