CN102538513B - 管连通双间壁传热换热器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种管连通双间壁传热换热器及其制作工艺，包括：二支及二支以上的自来水吸热外管，自来水吸热外管的端头固定连接有自来水吸热外管封头，自来水吸热外管内设置有供热管，自来水吸热外管之间通过自来水连通管连通，供热管之间通过供热管连通管连通；暖气进口和暖气出口分别与供热管的进端和出端固定连通，自来水进口和自来水出口分别与自来水吸热外管的进端和出端固定连通；其特征是：部分或全部供热管内设置有自来水吸热内管，自来水吸热内管与自来水吸热外管的腔体连通。本发明结构简单、捏边好焊接、承压强、不漏水、换热效率高。

Description

管连通双间壁传热换热器及其制作工艺

技术领域

本专利涉及一种安装使用在供热管网上即可采暖又可换取热水洗浴的暖气换热器，尤其涉及一种不锈钢管连通双间壁传热换热水器及其制作工艺。

背景技术

本申请人2007年3月10日申请的专利号为200720019175.2、授权公告号为CN20102875Y、实用新型名称为“防垢型逆流式换热器”的专利产品，上市后经过4个取暖期的实用，原专利技术多为储水式换热结构，壳体空腔大，管径较粗，目的用内存的热水蓄量来缓解冷水进度，延长交换加热时间。实践证明效果差，洗澡开始需兑点凉水，中途不用兑水变凉，却不令人满意，出现用一轮等待加热再用一轮。一人洗澡时间内不能连续输出38°以上的热水，效果差等缺陷。

家用暖气转换热水器，有近15年的历史，现有技术及原专利技术“冷包热”存在重大技术难题，未能得到解决。圆形或矩形管供热通道，圆管截面或矩形管截面圆R中心的水温度一直处于高温度状态，中心水柱得不到吸收热量的技术难题。如将圆形管道应分成若干面积相等的同心圆环内半径为R，然后沿一条或两条、多条互相垂直的直径测量的水温度，距R半径最远的接触冷流体壁面的外圆环水温度最低，圆R中心水温度最高，导致热传导不平衡，热损失大，换热效率低。

发明内容

本发明的目的克服现有及专利技术的缺陷，提供一种结构简单、捏边好焊接、承压强、不漏水、换热效率高的不锈钢管连通双间传热壁换热器及其制作工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种管连通双间壁传热换热器，包括：二支及二支以上的自来水吸热外管，自来水吸热外管的端头固定连接有自来水吸热外管封头，自来水吸热外管内设置有供热管，自来水吸热外管之间通过自来水连通管连通，供热管之间通过供热管连通管连通；暖气进口和暖气出口分别与供热管的进端和出端固定连通，自来水进口和自来水出口分别与自来水吸热外管的进端和出端固定连通；其特征是：部分或全部供热管内设置有自来水吸热内管，自来水吸热内管与自来水吸热外管的腔体连通；所述的自来水连通管内对应地设置有所述的供热管连通管；所述的自来水连通管为直管；所述的供热管连通管为直管；所述的自来水吸热内管为直管；所述的自来水吸热外管管壁冲有孔并内翻边，自来水连通管插入自来水吸热外管冲孔内，自来水连通管端口边与自来水吸热外管冲孔的内翻边并接、双边对齐捏边焊接连接。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管封头向外或向内翻边，镶嵌在自来水吸热外管端口内，自来水吸热外管封头的翻边与自来水吸热外管端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管封头为外凸弧形封头，边向外或向内翻边；或者为内凹弧形封头，边向外或向内翻边；或者平板形向外或向内翻边；或者向外、向内凸台形向外或向内翻边。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的供热管的端口内镶嵌有供热管封堵板，供热管封堵板外翻边或内翻边，供热管封堵板的翻边与供热管端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；或者供热管与自来水吸热内管之间的端口镶嵌有封堵板，封堵板的中心冲有孔，封堵板外翻边或内翻边，冲孔内翻边或外翻边；封堵板的外翻边与供热管端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；冲孔的内翻边或外翻边与自来水吸热内管的端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征在于：所述的自来水连通管设计在两相邻自来水吸热外管的一端，并且相邻的下一个自来水连通管设计在两相邻自来水吸热外管的另一端；所述的两相邻自来水吸热外管之间与自来水连通管相对应的另一端固定连接有支撑件；所述的暖气进口和自来水出口设置在换热器同一侧顶部的自来水吸热外管的同一端；所述的暖气出口和自来水进口设置在换热器同一侧底部的自来水吸热外管的同一端。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：两相邻的自来水吸热外管端头之间通过与其成90°角的自来水吸热连通管连通；两相邻的供热管端头之间通过与其成90°角的供热管连通管连通。

根据所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管、自来水吸热内管、自来水连通管、供热管、供热管连通管、自来水吸热外管封头、供热管封堵板、供热管与自来水吸热内管之间的封堵板为不锈钢材料制作而成。

一种制作所述管连通双间壁传热换热器的工艺，其特征是：顶部和底部的自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处，单面冲孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，另端头对应面下方冲小孔向内拉伸边高度为1.5～2mm，安装自来水进、出口管螺纹丝接头；其它自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，自来水连通管根据吸热外管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，自来水连通管无间隙嵌入自来水吸热外管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在管口内捏边自熔平焊法连接；顶部和底部的供热管一段头留头7～10mm处，单面冲孔向内拉伸边高度为1.0～1.5mm，另一端头与管螺纹丝头连接，其它供热管两端留头7～10 mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.0～1.5mm，供热管连通管根据供热管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，供热连通直管无间隙嵌入供热管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在供热管管口内捏边自熔平焊法连接，供热管两端口封头堵板根据供热管管口内径向外翻边3～5mm高，镶嵌在供热管端口，管壁面双边对齐吻合一致，绕管口捏边自熔平焊法连接；供热管封头堵板冲有中心孔向上翻边3～5mm高的边，自来水吸热内管插入供热管内，自来水吸热内管端头边与供热管封堵板冲出的中心孔向上翻的边并接、双边对齐捏边焊接连接；形成冷流体双间壁双行通道逆流式对流传热，增大传热面积；伸出供热管封头堵板外3～5mm；自来水吸热外管两端封头向外翻边3～5mm高，无间隙镶嵌在自来水吸热外管端口内，两焊件壁面吻合双边对齐环缝一枪自动捏边自熔平焊法焊接。

本发明的有益效果： 

1、为了解决这一重大技术难题，经反复试验，为了提高换热器结构的紧凑性，采取在热流体供热管内安装不锈钢冷流体吸热内管，不锈钢是热的良导体，不锈钢的传热速率＞水，大大增加了单位体积内冷热两种流体热交换所需要的传热面积，增大传热面积，缩小吸热半径，冷流体在热流体圆柱管束中逆流穿过，吸收的热量应等于热流体所放出的热量，热流体呈圆环形通道流动，更增加湍流程度，加快传热速率。单位体积内的传热面积约为原专利换热器的2倍，热效率高。

本发明解决了暖气换热水器热流体在一定压力温度下，一定流速的情况下，湍流程度影响不到被传热体中心圆柱状的高温流动状态，在热流体供热管内安装不锈钢吸热内管，促使冷流体能被吸收到升至最高温度，而冷流体至多能被加热到热流体的进口水温度。本发明达到了最实用性目的，长时间连续输出洗澡热水、不断流。

2、本发明自来水吸热外管和供热管等全部采用不锈钢材料，不锈钢管抗腐蚀性能好耐用延年，管壁较薄传热好，铜材成本高，不锈钢优于其它材料。又能交换纯清自来热水能洗澡、生活实用等。不锈钢管管壁光滑流体流动阻力小，水垢很难吸附，延长水垢吸附时间，即便产生微量水垢，也能灌酸清洗，产品体积小。不锈钢管管壁较薄，便于冲孔、拉伸、翻边、镶嵌捏边好焊接，制造成本低。冷水加热空腔窄小，冷流体加热静压力小捏边焊法不漏水。

3、由结构的改变产生带来新的技术效果，在单位体积内增大传热面积，改进传热面结构供热管可采用螺纹压花管、波纹管等更增加了传热的tt表面积。在供热管空腔中增加冷水管通道形成双间壁对流传热，构成冷流体双行通道纯逆流增大平均温度差，提高热传导。自来水在流经过程中被加热，高效换热无温差，长时间连续输出热水不断流。解决了现有技术供热通道圆中心温度过高状态，热流体得不到放出热量或热传导慢的缺陷。热传导不平衡，热损失大的技术难题。本发明热流体管中心圆的高温度层经冷流体流经导热穿透热流层完全充分放出热量得到吸收，加快导热速率，提升了两倍的换热效果。

4、本发明缩小壳体管径，增大传热面积，减少冷水的储量，降低热膨胀静压力，解决原专利产品传热面积小，传热效果差的技术缺陷，是一种管连通双间壁传热捏边好焊接换热器。

5、供热连通直管比弯管省料，制作工艺简单，能缩小产品横向管与管之间距离或管间距离大小自由设计。用握回弯的弯管作连通管，管横向间管间距离受管直径和R弧度限定了，管间距离和尺寸，管与管之间距离大，产品体积大。

附图说明

图1为本发明的外形示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为图2的放大的示意图。

图4为图2或图3中I的局部放大图。

图5为另一种实施例结构示意图。

附图中：1、暖气进口； 2、自来水吸热外管封头； 3、自来水出口；4、自来水吸热外管；5、自来水连通管；6、支撑件；7、自来水进口；8、暖气出口；9、供热管；10、供热管连通管；11、供热管封堵板；12、自来水吸热内管；13、封堵板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明管连通双间壁传热换热器如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括：二支及二支以上的自来水吸热外管4，自来水吸热外管4的端头固定连接有自来水吸热外管封头2，自来水吸热外管4内设置有供热管9，自来水吸热外管4之间通过自来水连通管5连通，供热管9之间通过供热管连通管10连通；暖气进口1和暖气出口8分别与供热管9的进端和出端固定连通，自来水进口7和自来水出口3分别与自来水吸热外管4的进端和出端固定连通；其特征是：部分或全部供热管9内设置有自来水吸热内管12，自来水吸热内管12与自来水吸热外管4的腔体连通。

自来水连通管5内对应地设置有供热管连通管10；自来水连通管5为直管；所述的供热管连通管10为直管；自来水吸热内管12为直管。

自来水吸热外管封头2向外或向内翻边，镶嵌在自来水吸热外管4端口内，自来水吸热外管封头2的翻边与自来水吸热外管4端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

自来水吸热外管封头2为外凸弧形封头，边向外或向内翻边；或者为内凹弧形封头，边向外或向内翻边；或者平板形向外或向内翻边；或者向外、向内凸台形向外或向内翻边。

自来水吸热外管4管壁冲有孔并内翻边，自来水连通管5插入自来水吸热外管4冲孔内，自来水连通管5端口边与自来水吸热外管4冲孔的内翻边并接、双边对齐捏边焊接连接。

供热管9的端口内镶嵌有供热管封堵板11，供热管封堵板11外翻边或内翻边，供热管封堵板11的翻边与供热管9端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；或者供热管9与自来水吸热内管12之间的端口镶嵌有封堵板13，封堵板13的中心冲有孔，封堵板13外翻边或内翻边，冲孔内翻边或外翻边；封堵板13的外翻边与供热管9端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；冲孔的内翻边或外翻边与自来水吸热内管12的端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

自来水连通管5设计在两相邻自来水吸热外管4的一端，并且相邻的下一个自来水连通管5设计在两相邻自来水吸热外管4的另一端；两相邻自来水吸热外管4之间与自来水连通管5相对应的另一端固定连接有支撑件6；暖气进口1和自来水出口3设置在换热器同一侧顶部的自来水吸热外管的同一端；暖气出口8和自来水进口7设置在换热器同一侧底部的自来水吸热外管的同一端。

如图5所示，两相邻的自来水吸热外管端头之间通过与其成90°角的自来水吸热连通管连通。两相邻的供热管端头之间通过与其成90°角的供热管连通管连通。

本发明自来水吸热外管、自来水吸热内管、自来水连通管、供热管、供热管连通管、自来水吸热外管封头、供热管封堵板、供热管与自来水吸热内管之间的封堵板为不锈钢材料制作而成。

本发明中，自来水吸热外管4内通自来水，自来水吸热内管12内通自来水，供热管9内通暖气水。

具体制作工艺：

本发明管联通双间壁传热捏边焊换热器。包括，二支及二支以上的自来水吸热外管，自来水吸热外管内穿有供热管，供热管内设置有自来水吸热内管，构成自来水吸热内管、外管双行通道双间壁对流传热，自来水吸热外管之间通过自来水连通直管连通，供热管之间通过供热管连通管连通，暖气进口和暖气出口分别与供热管的始端和末端固定连通，自来水进口和自来水出口分别与自来水吸热外管的进端和出端固定连通。

制作工艺：

1、顶部和底部的自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处，单面冲孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，另端头对应面下方冲小孔向内拉伸边高度为1.5～2mm，安装自来水进出口管螺纹丝接头。其它自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，自来水连通管根据自来水吸热外管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，自来水连通管无间隙嵌入自来水吸热外管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在外管管口内捏边自熔平焊法连接。

如图5所示，自来水吸热外管两边边管一端头留头长12～15mm处，单面冲小孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，安装自来水进出口管螺纹丝接头，另端头对应面根据管直径向内切割成45度角。其它相邻的自来水吸热外管向内切割45°角，另一端头对应面向相反方向切割成45度角，自来水吸热连通直管两端头内口径为小角切割成45°角，与自来水吸热外管对接连通构成自来水吸热外管通道。

2、顶部和底部的供热管一段头留头7～10mm处，单面冲孔向内拉伸高度为1.0～1.5mm，另一端头与管螺纹丝头连接，其它供热管两端留头7～10 mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.0～1.5mm，供热管连通管根据供热管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，供热连通直管无间隙嵌入供热管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在供热管管口内捏边自熔平焊法连接。供热管两端口封头堵板根据供热管管口内径向外翻边3～5mm高，镶嵌在供热管端口，管壁面双边对齐吻合一致，绕管口捏边自熔平焊法连接。

供热管封头堵板冲有中心孔向上翻边3～5mm高的边，自来水吸热内管插入供热管内，自来水吸热内管端头边与供热管封堵板冲出的中心孔向上翻的边并接、双边对齐捏边焊接连接；形成冷流体双间壁双行通道逆流式对流传热增大传热面积。伸出供热管封头堵板外3～5mm。自来水吸热内管与封头堵板密封连接，经压力测验，供热管通道无渗漏为合格。供热管整体连通是活动的，热膨胀能自由伸缩。增强流体湍动程度，加大流速，减小传热边界层 中滞流内层厚度，提高对流传热系数，减少对流传热的阻力。

自来水吸热外管两端封头向外翻边3～5mm高，无间隙镶嵌在自来水吸热外管端口内，两焊件壁面吻合双边对齐环缝一枪自动捏边自熔平焊法焊接，再次经压力测验无渗漏为合格。

在供热连通管内插入自来水吸热内管密封连通构成自来水吸热内管、外管双行通道、双间壁逆流式对流传热通道。

3、如图5所示，供热管两边边管一端头与自来水进、出口管螺纹丝头连接，另一端头对应面根据管直径向内面切割成45°角。其它供热管向内面切割成45°角，另一端头对应面向相反方向切割成45°角。供热连通直管两端头内口径为小角切割成45°角，与供热管对接连通成供热管通道。

在供热连通直管外角冲孔向外翻边1.5～2.0mm，插入自来水吸热内管密封连通构成自来水吸热内管、外管双行通道、双间壁逆流式对流传热通道。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种管连通双间壁传热换热器，包括：二支及二支以上的自来水吸热外管（4），自来水吸热外管（4）的端头固定连接有自来水吸热外管封头（2），自来水吸热外管（4）内设置有供热管（9），自来水吸热外管（4）之间通过自来水连通管（5）连通，供热管（9）之间通过供热管连通管（10）连通；暖气进口（1）和暖气出口（8）分别与供热管（9）的进端和出端固定连通，自来水进口（7）和自来水出口（3）分别与自来水吸热外管（4）的进端和出端固定连通；其特征是：部分或全部供热管（9）内设置有自来水吸热内管（12），自来水吸热内管（12）与自来水吸热外管（4）的腔体连通；所述的自来水连通管（5）内对应地设置有所述的供热管连通管（10）；所述的自来水连通管（5）为直管；所述的供热管连通管（10）为直管；所述的自来水吸热内管（12）为直管；所述的自来水吸热外管（4）管壁冲有孔并内翻边，自来水连通管（5）插入自来水吸热外管（4）冲孔内，自来水连通管（5）端口边与自来水吸热外管（4）冲孔的内翻边并接、双边对齐捏边焊接连接。

2.根据权利要求1所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管封头（2）向外或向内翻边，镶嵌在自来水吸热外管（4）端口内，自来水吸热外管封头（2）的翻边与自来水吸热外管（4）端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

3.根据权利要求2所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管封头（2）为外凸弧形封头，边向外或向内翻边；或者为内凹弧形封头，边向外或向内翻边；或者平板形向外或向内翻边；或者向外、向内凸台形向外或向内翻边。

4.根据权利要求1所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的供热管（9）的端口内镶嵌有供热管封堵板（11），供热管封堵板（11）外翻边或内翻边，供热管封堵板（11）的翻边与供热管（9）端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；或者供热管（9）与自来水吸热内管（12）之间的端口镶嵌有封堵板（13），封堵板（13）的中心冲有孔，封堵板（13）外翻边或内翻边，冲孔内翻边或外翻边；封堵板（13）的外翻边与供热管（9）端口边并接、双边对齐捏边焊接连接；冲孔的内翻边或外翻边与自来水吸热内管（12）的端口边并接、双边对齐捏边焊接连接。

5.根据权利要求1所述的管连通双间壁传热换热器，其特征在于：所述的自来水连通管（5）设计在两相邻自来水吸热外管（4）的一端，并且相邻的下一个自来水连通管（5）设计在两相邻自来水吸热外管（4）的另一端；所述的两相邻自来水吸热外管（4）之间与自来水连通管（5）相对应的另一端固定连接有支撑件（6）；所述的暖气进口（1）和自来水出口（3）设置在换热器同一侧顶部的自来水吸热外管的同一端；所述的暖气出口（8）和自来水进口（7）设置在换热器同一侧底部的自来水吸热外管的同一端。

6.根据权利要求1所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：两相邻的自来水吸热外管端头之间通过与其成90°角的自来水吸热连通管连通；两相邻的供热管端头之间通过与其成90°角的供热管连通管连通。

7.根据权利要求1所述的管连通双间壁传热换热器，其特征是：所述的自来水吸热外管、自来水吸热内管、自来水连通管、供热管、供热管连通管、自来水吸热外管封头、供热管封堵板、供热管与自来水吸热内管之间的封堵板为不锈钢材料制作而成。

8.一种制作权利要求1、2、3、4、5、6或7所述管连通双间壁传热换热器的工艺，其特征是：顶部和底部的自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处，单面冲孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，另端头对应面下方冲小孔向内拉伸边高度为1.5～2mm，安装自来水进、出口管螺纹丝接头；其它自来水吸热外管两端头留头长12～15mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.5～2.5mm，自来水连通管根据吸热外管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，自来水连通管无间隙嵌入自来水吸热外管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在管口内捏边自熔平焊法连接；顶部和底部的供热管一段头留头7～10mm处，单面冲孔向内拉伸边高度为1.0～1.5mm，另一端头与管螺纹丝头连接，其它供热管两端留头7～10 mm处单面冲孔，另端头对应面下方冲孔，两对应孔向内拉伸边高度为1.0～1.5mm，供热管连通管根据供热管拉伸孔径及拉伸边高度，两端头端面R弧角切头，供热连通直管无间隙嵌入供热管拉伸孔内，管壁面R弧角吻合双边对齐一致，在供热管管口内捏边自熔平焊法连接，供热管两端口封头堵板根据供热管管口内径向外翻边3～5mm高，镶嵌在供热管端口，管壁面双边对齐吻合一致，绕管口捏边自熔平焊法连接；供热管封头堵板冲有中心孔向上翻边3～5mm高的边，自来水吸热内管插入供热管内，自来水吸热内管端头边与供热管封堵板冲出的中心孔向上翻的边并接、双边对齐捏边焊接连接；形成冷流体双间壁双行通道逆流式对流传热，增大传热面积；伸出供热管封头堵板外3～5mm；自来水吸热外管两端封头向外翻边3～5mm高，无间隙镶嵌在自来水吸热外管端口内，两焊件壁面吻合双边对齐环缝一枪自动捏边自熔平焊法焊接。

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