CN102226651B - 用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器，其包括集流体、换热扁管和带式传热片，集流体包括由换热体区间分隔开的两个水盒，若干根换热扁管的两端分别插入两个水盒的换热扁管插孔内与集流体相连接，水盒内设有分隔板，带式传热片的波顶平面与换热扁管相接触；集流体具有进水口和出水口并分别外连接进水接头和出水接头；换热扁管为单通道直管，其截面尺寸为2～6×10～30mm，至少10根换热扁管平排排列。1）本发明单位质量换热管的换热面积较大，主换热器的换热效率高。2）主换热器结构高度紧凑，整体重量轻，可节省大量材料成本。3）主换热器的水阻和压力损失小。4）主换热器具有制造工艺简单、容易制造、制造成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气采暖热水炉，特别是涉及一种燃气采暖热水炉中用于高温烟气和水流发生交换热量的主换热器（以下简称主换热器）。
背景技术
传统的主换热器如本申请人较早前申请的中国专利“燃气采暖热水炉主换热器”(专利申请号为200920053400.3),其采用换热管加翅片的方案，换热管由弯头将直管串接而成，在换热管的两端连接接头，若干翅片以一定的间距均匀的排列在直管上组成翅片组，其中换热管用于通过水流，其横截面为圆形或椭圆；翅片焊接在换热圆管上，用于扩大导热面积，将燃气燃烧产生的高温烟气的热量通过翅片传给换热管,再由换热管将热量与通过的水流进行热交换。现有的这种主换热器的换热管较粗，管间距较大，换热效率不够理想，耗用材料较多，制造成本高。
公告号为CN101832723A 的专利“一种用于燃气热水器的板翅式换热器”公开的主换热器，如图9和图10所示，包括芯体6、封头7、进口接管8和出口接管9，其中芯体6由矩形空腔中通过隔板10分隔成多个烟气通道和卫生用水通道组成，卫生用水通道的两侧分别为烟气通道，烟气通道是在两金属隔板10之间设置烟气侧翅片11，烟气侧翅片11纵向布置，烟气侧翅片11的左右两侧通过封条12密封，构成一个可使烟气纵向流通的通道。卫生用水通道是在两金属隔板10之间设置水侧翅片13，水侧翅片13横向布置，水侧翅片13的上下两侧通过封条12密封，左右两端分别与两封头连通，构成一个可使卫生用水横向流通的通道，两侧的封头7分别与卫生用水进口接管8及出口接管9相连。
这种主换热器一改变传统主换热器的结构，将卫生用水通道（我们称之为换热管）用两金属隔板10和封条12做成内置有水侧翅片13的扁管形结构，使换热管的烟气接触面积大大增加，其结果是结构高度紧凑，在同等换热强度下，换热器所耗用材料较少，空间体积较小。其不足之处是结构复杂，不容易制造。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器，其具有换热效率高、水阻小和节省材料的特点，本发明的另一个目的是提出制造这种主换热器的方法。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现：
用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器，包括集流体、换热扁管和带式传热片，集流体包括由换热体区间分隔开的两个水盒，两个水盒各具有相互对应的换热扁管插孔，若干根换热扁管的两端分别插入两个水盒的换热扁管插孔内与集流体相连接，换热扁管内通道与水盒内空间相连通，水盒内设有分隔板，所述带式传热片为方波形结构，两侧具有波顶平面，带式传热片的波顶平面与换热扁管相接触；集流体具有进水口和出水口，进水口外连接进水接头，出水口外连接出水接头；其特征在于：所述换热扁管为单通道直管，其截面宽度为2～6 mm，高度为10～30 mm，换热扁管截面的宽度与高度比为1：5～10，管壁厚为0.2～1 mm，边角处圆弧过渡，至少10根换热扁管平排排列，相邻热扁管之间的距离为5～15 mm。
优化方案是：换热扁管至少分为2排排列，每排按高度对齐平行排列8～30根换热扁管。
进一步优化是：集流体的换热体区间边缘处还设有与换热扁管平行的外挡板，外挡板的两端分别与两水盒连接，外挡板与换热扁管之间也放置带式传热片。
制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，包括下述步骤：
A．提供多根换扁热管，换热扁管是由金属铜材制成的单通道管，其截面宽度为2～6mm，高度为10～30 mm，换热扁管宽度与高度之比为1：5～1：10，管壁厚为0.2～1 mm，边角处圆弧过渡；
B．提供集流体，集流体包括第一水盒和第二水盒，第一水盒和第二水盒成对组成集流体，第一水盒和第二水盒分别具有连接板和盖板两部分，第一水盒和第二水盒的连接板相对应地设有至少一排与步骤A的换热扁管端相适配的扁管插孔，每排扁管插孔按高度对齐平行排列8～30个， 每排扁管插孔上相邻扁管插孔之间的距离为5～15 mm；第一水盒和第二水盒内均设有定位槽，将盖板与连接板盖合固定，并使分隔板置于第一水盒和第二水盒的定位槽内，并在分隔板的边缘处涂上焊膏，盖板和连接板的连接处也涂上焊膏；分隔板分别将第一水盒和第二水盒内空间隔分为至少2段，第二水盒内的分隔板与第一水盒内的分隔板相错位布置；第一水盒的盖板设有进水口并连体连接进水接头，第一水盒或第二水盒的盖板设有出水口并连体连接出水接头；
C．提供带式传热片，所述带式传热片为方波形结构，两侧具有波顶平面，两波顶平面之间的距离与集流体的相邻扁管插孔之间的距离相等；
D．将等长的换热扁管的两端分别插入集流体的第一水盒和第二水盒的扁管插孔内，并在换热扁管和集流体的连接处涂上焊膏，构成主换热器主体；
E．在主换热器主体的换热扁管之间放入带式传热片，使带式传热片的波顶平面与换热扁管相接触，两边与换热扁管平齐，用工装模具将带式传热片整形定位，形成主换热器坯体；在带式传热片与换热扁管的连接处涂上焊膏；
F．将主换热器坯体送入硬纤焊炉进行硬纤焊；
G．冷却后对主换热器坯体清洗、加工；
H．在主换热器坯体的表面涂上抗腐蚀涂料；
I．检测。
优化方案是在步骤E中加设与换热扁管平行的外挡板，外挡板的两端分别与第一水盒和第二水盒连接，外挡板与换热扁管之间也放置带式传热片，并在连接处涂上焊膏。
本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步：
1．本发明的主换热器的换热管的截面尺寸小，与现有截面积较大的圆形或椭圆形管相比，本发明单位质量换热管的换热面积较大，主换热器的换热效率高；
2．本发明的主换热器用铜量较同功率的其它类型换热器大幅减少，结构高度紧凑，整体重量轻，节省大量材料成本；
3．本发明的主换热器通过集流体将换热管分组后调整流体流动方向和路程，使流体经过主换热器的时间达到最佳换热效果，同时使主换热器的水阻和压力损失小；
4．本发明的制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，具有工艺简单，主换热器容易制造、制造成本低的特点；
5．用本发明提供的制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，所生产的主换热器换热效率高、结构高度紧凑、整体重量轻，能节省大量材料成本，成品率高。
附图说明
图9是公告号为CN101832723A 的专利的外形图。
图10是图9中的换热器芯体结构示意图。
图7为本发明的一种外形立体图。
图1为本发明的主视图。
图2为图1的仰视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的B—B面剖视图。
图5为图2中的A部局部放大图。
图6为换热扁管截面图（放大）。
图8为本发明的制造工艺流程图。
具体实施方式
参考图1—7，本发明提出的用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器，包括：第一水盒1、第二水盒2、换热扁管3和带式传热片4，第一水盒1和第二水盒2成对组成集流体；所述第一水盒1具有进水口并外连接进水接头21；所述第二水盒2与第一水盒1隔开预定距离形成换热体区间，本实施例的第二水盒具有出水口并外连接出水接头22；也可根据需要将出水口及出水接头22设于第一水盒1上，第一水盒2和第二水盒1各具有相互对应的换热扁管插孔30。
所述换热扁管3的两端分别插入集流体的换热扁管插孔30与所述第一水盒1和第二水盒2相连并使换热扁管3内通道与第一水盒1和第二水盒2的内空间相连通；换热扁管3为单通道铜管，其截面宽度为2～6mm（本实施例为3 mm），高度为10～30 mm（本实施例为20mm），壁厚为0.2～1mm，（本实施例为0.5mm），边角处圆弧过渡；本实施例的换热扁管有2排，每排15根换热扁管，同排相邻换热扁管之间的距离为5～15 mm（本实施例为9 mm），上、下排换热扁管3一一对齐，排间距为3～8 mm （本实施例为4 mm）。
所述带式传热片4为方波形结构，两侧具有波顶平面，波高与相邻换热扁管之间的距离相等（本实施例为9 mm），换热扁管3之间的间隙填充满带式传热片4，带式传热片4的波顶平面与换热扁管4相接触。
本实施例的第一水盒1内近进水口约1/3处设分隔板5，第二水盒2内近出水口约1/3处设分隔板5，这样使换热扁管3分成3组，每组10根（上下排各5根）换热扁管，流体通道成Z形结构，这样的结构适当将流体通道延长，同时也减少主换热器的流体阻力，集流体内分隔板5的设置可根据主换热器的需要来设定。
本实施例的集流体的换热体区间边缘处还设有与换热扁管3平行的外挡板23，外挡板23的两端分别与第一水盒1和第二水盒2连接，外挡板23与换热扁管3之间也放置带式传热片4，外挡板23具有增强主换热器整体强度和使主换热器外形美观的作用。
换热扁管3和带式传热片4的表面具有抗腐蚀涂层。
参考图8，制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，包括下述步骤：
A．换热扁管制作，换热扁管由金属铜材制成的单通道管，其截面宽度为2～6mm，高度为10～30 mm，换热扁管的宽度与高度之比为1：5～1：10，管壁厚为0.2～1 mm，边角处圆弧过渡。
B．提供第一水盒和第二水盒，第一水盒和第二水盒成对组成集流体，第一水盒和第二水盒各分别具有连接板和盖板两部分，连接板设有至少一排与步骤A所述的换热扁管端相容的扁管插孔；每排扁管插孔按高度对齐平行排列8～30个，每排扁管插孔上相邻扁管插孔之间的距离为5～15 mm；第一水盒的盖板设有进水口，进水口外连体连接进水接头，第二水盒的盖板设有出水口，出水口外连体连接出水接头；第一水盒和第二水盒内都设有定位槽，先将分隔板放到第一水盒和第二水盒的定位槽内并在边缘处涂上焊膏；再分别将盖板与连接板盖合并固定构成第一水盒和第二水盒，盖板和连接板的连接处也涂上焊膏，第二水盒内的分隔板与第一水盒内的分隔板相错位布置。
C．提供带式传热片，所述带式传热片为方波形结构，两侧具有波顶平面，两波顶平面之间的距离与集流体的相邻换热扁管插孔之间的距离相等（本实施例为9 mm）；
D．将等长的换热扁管的两端分别插入第一水盒和第二水盒的扁管插孔内，并在换热扁管和集流体的连接处涂上焊膏，构成主换热器主体；
E．在主换热器主体的换热扁管之间放入带式传热片，使带式传热片的波顶平面与换热扁管相接触，两边与换热扁管的上边和下边平齐，用工装模具将带式传热片整形定位，形成主换热器坯体，在带式传热片与换热扁管的连接处涂上焊膏；
F．将主换热器坯体送入硬纤焊炉进行硬纤焊；
G．冷却后对主换热器坯体清洗、加工；
H．在主换热器坯体的表面涂上抗腐蚀涂料；
I．检测。
可在步骤E中加设与换热扁管平行的外挡板，外挡板的两端分别与第一水盒和第二水盒连接，外挡板与换热扁管之间也放置带式传热片，并在连接处涂上焊膏。
经检测证明：
1．本发明的主换热器单位质量换热管的换热面积大，主换热器的换热效率高；
2．本发明的主换热器用铜量较同功率的其它类型换热器大幅减少，结构高度紧凑，整体重量轻，节省大量材料成本；
3．本发明的主换热器的水阻和压力损失小；
4．本发明的制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，具有工艺简单，主换热器容易制造、制造成本低的特点。
Claims (2)
1.制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，其特征在于包括下述步骤：
A．提供多根换热扁管，换热扁管是由金属铜材制成的单通道管，其截面宽度为2～6 mm，高度为10～30 mm，换热扁管截面的宽度与高度之比为1：5～1：10，管壁厚为0.2～1 mm，边角处圆弧过渡；
B．提供集流体，集流体包括第一水盒和第二水盒，第一水盒和第二水盒成对组成集流体，第一水盒和第二水盒分别具有连接板和盖板两部分，第一水盒和第二水盒的连接板相对应地设有至少一排与步骤A的换热扁管端相适配的扁管插孔，每排扁管插孔按高度对齐平行排列8～30个，每排扁管插孔上相邻扁管插孔之间的距离为5～15 mm；第一水盒和第二水盒内均设有定位槽，将盖板与连接板盖合固定，并使分隔板置于第一水盒和第二水盒的定位槽内，并在分隔板的边缘处涂上焊膏，盖板和连接板的连接处也涂上焊膏；分隔板分别将第一水盒和第二水盒内空间隔分为至少2段，第二水盒内的分隔板与第一水盒内的分隔板相错位布置；第一水盒的盖板设有进水口并连体连接进水接头，第一水盒或第二水盒的盖板设有出水口并连体连接出水接头；
C．提供带式传热片，所述带式传热片为方波形结构，两侧具有波顶平面，两波顶平面之间的距离与集流体的相邻扁管插孔之间的距离相等。
D．将等长的换热扁管的两端分别插入集流体的第一水盒和第二水盒的扁管插孔内，并在换热扁管和集流体的连接处涂上焊膏，构成主换热器主体；
E．在主换热器主体的换热扁管之间放入带式传热片，使带式传热片的波顶平面与换热扁管相接触，两边与换热扁管平齐，用工装模具将带式传热片整形定位，形成主换热器坯体；在带式传热片与换热扁管的连接处涂上焊膏；
F．将主换热器坯体送入硬纤焊炉进行硬纤焊；
G．冷却后对主换热器坯体清洗、加工；
H．在主换热器坯体的表面涂上抗腐蚀涂料；
I．检测；
得到的管带式主换热器，包括第一水盒（1）、第二水盒（2）、换热扁管（3）和带式传热片（4），第一水盒（1）和第二水盒（2）成对组成集流体；
所述第一水盒（1）具有进水口并外连接进水接头（21）；
所述第二水盒（2）与第一水盒（1）隔开预定距离形成换热体区间，第一水盒（1）或第二水盒（2）具有出水口并外连接出水接头（22）；第一水盒（2）和第二水盒（1）各具有相互对应的换热扁管插孔（30）；第一水盒和第二水盒内空间由分隔板分别隔分为至少2段，第二水盒内的分隔板与第一水盒内的分隔板相错位布置；
所述换热扁管（3）的两端分别插入集流体的换热扁管插孔（30）与所述第一水盒（1）和第二水盒（2）相连并使换热扁管（3）内通道与第一水盒（1）和第二水盒（2）的内空间相连通；换热扁管（3）为单通道铜管，其截面宽度为2～6mm，高度为10～30 mm，壁厚为0.2～1mm，边角处圆弧过渡；换热扁管成排对齐排列，至少有1排换热扁管，每排至少10根换热扁管，同排相邻换热扁管之间的距离为5～15 mm；
所述带式传热片（4）为方波形结构，两侧具有波顶平面，换热扁管（3）之间的间隙填充满带式传热片（4），带式传热片（4）的波顶平面与换热扁管（4）相接触。
2.根据权利要求1所述的制造用于燃气采暖热水炉的管带式主换热器的方法，其特征在于：在步骤E中，还设有与换热扁管平行的外挡板，外挡板的两端分别与第一水盒和第二水盒连接，外挡板与换热扁管之间也放置带式传热片。
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Legal Events
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Address after: 510760, No. two, 3, Cang Lian Road, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong Patentee after: GUANGZHOU DEVOTION HOME ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 510760, No. two, 3, Cang Lian Road, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong Patentee before: GUANGZHOU DEVOTION DOMESTIC BOILERS MFG Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Tube-band-type main heat exchanger for gas heating water heater and manufacturing method thereof Effective date of registration: 20171124 Granted publication date: 20130807 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION HOME ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2017440000144 |
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Denomination of invention: Tube belt type main heat exchanger for gas heating water heater and its manufacturing method Effective date of registration: 20210603 Granted publication date: 20130807 Pledgee: Huangpu sub branch of Guangzhou Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION HOME ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980004351 |
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Date of cancellation: 20220729 Granted publication date: 20130807 Pledgee: Huangpu sub branch of Guangzhou Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION HOME ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980004351 |
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Denomination of invention: Tubular main heat exchanger for gas heating water heaters and its manufacturing method Effective date of registration: 20230922 Granted publication date: 20130807 Pledgee: China Merchants Bank Limited by Share Ltd. Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU DEVOTION HOME ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980058225 |