CN103090543B - 燃气具紧凑型热交换器 - Google Patents
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Abstract
一种燃气具紧凑型热交换器，包括水箱壳、进水管、出水管、直管、换热翅片、分水盒和集水盒，换热翅片依次叠置穿在直管上，分水盒和集水盒均位于水箱壳外侧，直管的两端分别连通分水盒和集水盒，进水管与分水盒连通，出水管与集水盒连通，直管的直径为5~10mm且直管的直径小于进水管或出水管的直径，直管的数量为9~17根，换热翅片的高度为20~35mm。由于本发明采用缩小直管直径，增加直管数量并使直管并联设置的结构，从而在保证热交换器换热效果和出水量的前提下，有效缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于燃气具领域，尤其涉及一种燃气具紧凑型热交换器，主要适用于燃气热水器、燃气采暖热水炉等燃气具。
背景技术
现有技术中，家用燃气热水器的主流热交换器，根据不同的升数，一般采用Φ10~Φ19的水管串联形成双层结构的换热水路，如图1所示，冷水进入进水管2，然后流经盘绕在水箱壳1上的盘管，冷水从盘管流出在热交换器A端经过直管穿过换热段流到换热器B端，在换热器B端用一根U型管将水流再折回换热段经过第二根直管流回换热器A端，再用U型管将水经直管折流回换热段，如此反复多次（通常有4~8根直管），最后将水经出水盘管，经出水管3流出。受结构限制，这种热交换器必须选用管径较大的直管方能保证出水量，然而随着直管的管径增大，换热翅片的体积也相应增大（目前换热翅片的高度一般为49~60mm），导致热交换器整体体积增大，热交换器体积的增大并未提高换热效率，却消耗了更多材料，增加了成本。为克服上述技术问题，特对燃气具的热交换器进行了改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种燃气具紧凑型热交换器，它能在保证热交换器换热效果和出水量的前提下，有效缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗，降低成本。
热交换器的直管管径直接影响换热翅片的高度及热交换器的体积，只要缩小直管的管径，即可缩小换热翅片和热交换器的体积，减少材料消耗，降低成本。然而，大管径能保证出水量，直管管径的缩小，必然直接影响出水量，而且换热翅片体积缩小，也导致换热面积的减少。唯有改变现有的热交换器结构，方能保证热交换器换热效果和出水量，并缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗。
由于现有的直管均通过U型管串联在一起，单根直管的过水量即热交换器的出水量，出水量的大小取决于最小管径的直管，若将直管改成并联在一起，则热交换器的出水量等于各根直管过水量的总和，故直管并联设置可有效实现管径缩小而出水量不减的效果。然而，直管串联设置能使水流获得足够的换热行程，相当于延长了换热时间，直管改成并联设置则缩短了水流的换热行程，使换热时间缩短，这不利于水流换热。此问题可通过增加换热面积解决，由于换热翅片的尺寸必须缩小，唯有增大直管的总换热面积方能增加整体换热面积。由于直管管径的缩小，使相邻直管之间的间隔缩小，可使换热翅片在长度不变的情况下，容纳更多的直管，从而可增大直管的总换热面积，弥补水流换热行程和换热时间缩短的问题。
因此，本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它包括水箱壳、进水管、出水管、直管和换热翅片，水箱壳围成烟气通道，直管阵列式设置并横穿烟气通道，换热翅片设于烟气通道内并依次叠置穿在直管上，此外，它还包括分水盒和集水盒，分水盒和集水盒均位于水箱壳外侧，直管的两端分别连通分水盒和集水盒，进水管与分水盒连通，出水管与集水盒连通，直管的直径为5~10mm且直管的直径小于进水管或出水管的直径，直管的数量为9~17根，换热翅片的高度为20~35mm。
优选的是，直管的直径为6~9mm，换热翅片高度为22~26mm且长度为85~140mm。更进一步的是，换热翅片的高度为24mm，长度为94.2mm或109.2mm或124.2mm，直管的直径为7mm或8mm，直管的数量为13根或15根或17根。在升数相同的前提下，本换热翅片的长度维持不变，高度仅为原来的1/3~1/2左右，有效缩小了换热翅片的体积，而且由于换热翅片的换热区域集中在换热翅片的中下部，过高的高度使换热翅片参与换热时上下两端的温差大，换热翅片上部对换热的贡献度不如换热翅片下部，故矮小的结构能整个换热翅片充分参与换热，还能避免材料浪费。直管数量的增加直管的总换热面积，弥补水流换热行程和换热时间缩短、换热翅片换热面积缩小对换热效果的影响。
所述进水管和出水管的直径为11~19mm，以保证分水盒和集水盒获得足够的水流输入，且热交换能能提供足够的出水量。
对于普通机型的热交换器，水箱壳的外表面设有盘管，盘管连通进水管与分水盒或出水管与集水盒，水箱壳底部与换热翅片底部的距离为150~190mm。对于全预混机型和浓淡燃烧机型的热交换器，水箱壳没有盘管，水箱壳底部与换热翅片底部的距离为18~35mm，此时，由于无需盘管，进一步降低了热交换器的成本。
所述换热翅片的顶部设置有翻边小孔，以进一步强化换热翅片的换热效果。
所述换热翅片设有供直管穿过的翅片翻边孔，翅片翻边孔的翻边使相邻换热翅片间隔设置，形成烟气间隙。
所述换热翅片的底部在相邻翅片翻边孔之间设有凹槽，凹槽的深度大于直管的直径，凹槽的宽度为2~4mm。凹槽的设置有助于节省多余的材料，减少材料浪费，而且由于直管的直径较小，翅片翻边孔的孔径相应较小，在保证换热翅片机械强度的前提下，凹槽的尺寸能更大，可节约更多的材料。
所述分水盒和集水盒为对称结构，以减少生产所需的模具数量。两者均由面盖和底壳密封围蔽而成，面盖上设有供进水管或出水管插入的面盖通孔，底壳上设有供直管插入的底壳通孔，进水管或出水管插入面盖通孔并与之焊接固定，直管插入底壳通孔并与之焊接固定。
本发明同背景技术相比所产生的有益效果：
1、由于本发明采用缩小直管直径，增加直管数量并使直管并联设置的结构，从而在保证热交换器换热效果和出水量的前提下，有效缩小换热翅片的高度，减少热交换器的材料消耗，降低成本。
附图说明：图1为现有的燃气具热交换器结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的结构分解示意图；
图4为本发明中水箱壳的结构示意图；
图5为本发明中分水盒的结构示意图；
图6为本发明中换热翅片的结构示意图。
具体实施方式：
如图2和图3所示，本实施例包括水箱壳1、进水管2、出水管3、直管4、换热翅片5、分水盒6和集水盒7，水箱壳1围成烟气通道且直管4阵列式设置并横穿烟气通道，换热翅片5设于烟气通道内并依次叠置穿在直管4上，分水盒6和集水盒7为对称结构且分别位于水箱壳1左右两侧，直管4的两端分别连通分水盒6和集水盒7，进水管2与分水盒6连通，出水管3与集水盒7连通，直管4的直径为5~10mm且直管4的直径小于进水管2或出水管3的直径，直管4的数量为11~17根，换热翅片5的高度为20~35mm。优选的是，直管4的直径为6~9mm，换热翅片高度为22~26mm且长度为85~140mm。
如图4所示，水箱壳1两侧分别设有供直管4穿过的水箱壳通孔11。如图5所示，分水盒6由面盖和底壳密封围蔽而成，面盖上设有供进水管2插入的面盖通孔61，底壳上设有供直管4插入的底壳通孔62，进水管2插入面盖通孔61并与之焊接固定，直管4插入底壳通孔62并与之焊接固定。分水盒6与集水盒7为对称结构，故同样地，集水盒7也由面盖和底壳密封围蔽而成，面盖上设有供出水管3插入的面盖通孔，底壳上设有供直管4插入的底壳通孔，出水管3插入面盖通孔并与之焊接固定，直管4插入底壳通孔并与之焊接固定。
如图6所示，换热翅片5上设有供直管4穿过的翅片翻边孔51，且翅片翻边孔51呈三角形分布，翅片翻边孔51的翻边使相邻换热翅片5间隔设置，形成烟气间隙。换热翅片5的顶部还设有用于加强换热效果的翻边小孔52。换热翅片5的底部在相邻翅片翻边孔51之间设有凹槽8，凹槽8的深度大于直管4的直径，凹槽8的宽度为2~4mm。
本实施例中具体的尺寸和数量是：换热翅片5的高度为24mm，长度为94.2mm或109.2mm或124.2mm；直管4的直径为7mm或8mm，数量为13根或15根或17根。此外，进水管2和出水管3的直径为11~19mm；并且水箱壳1没有盘管，水箱壳1底部与换热翅片5底部的距离为18~35mm。
本实施例的装配过程，参看附图3所示：
第一步：将换热翅片5依次叠置在一起，并置于水箱壳1内部，使换热翅片5上的直管翻边通孔51与水箱壳1上的水箱壳通孔11对应；
第二步：将直管4从水箱壳通孔11、翅片翻边孔51穿过，焊接固定直管4与水箱壳1两端的接触面；
第三步：将分水盒6、集水盒7的底壳通孔插入直管4中，焊接固定直管4与分水盒6、集水盒7的接触面；
第四步：将进水管2、出水管3分别插入分水盒6、集水盒7的面盖通孔内并焊接固定。
Claims (8)
1.一种燃气具紧凑型热交换器，包括水箱壳（1）、进水管（2）、出水管（3）、直管（4）和换热翅片（5），水箱壳（1）围成烟气通道，直管（4）阵列式设置并横穿烟气通道，换热翅片（5）设于烟气通道内并依次叠置穿在直管（4）上，其特征在于：它还包括分水盒（6）和集水盒（7），分水盒（6）和集水盒（7）均位于水箱壳（1）外侧，直管（4）的两端分别连通分水盒（6）和集水盒（7），进水管（2）与分水盒（6）连通，出水管（3）与集水盒（7）连通，直管（4）的直径为5~10mm且直管（4）的直径小于进水管（2）或出水管（3）的直径，直管（4）的数量为9~17根，换热翅片（5）的高度为20~35mm，所述换热翅片（5）设有供直管穿过的翅片翻边孔（51），翅片翻边孔（51）的翻边使相邻换热翅片（5）间隔设置，形成烟气间隙，所述换热翅片（5）的顶部设置有翻边小孔（52），所述的翻边小孔（52）包括两端为弧形的条形孔。
2.根据权利要求1所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述直管（4）的直径为6~9mm，换热翅片（5）高度为22~26mm且长度为85~140mm。
3.根据权利要求2所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述换热翅片（5）的高度为24mm，换热翅片（5）的长度为94.2mm或109.2mm或124.2mm，直管（4）的直径为7mm或8mm，直管（4）的数量为13根或15根或17根。
4.根据权利要求1或2或3所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述进水管（2）和出水管（3）的直径为11~19mm。
5.根据权利要求1或2或3所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述的水箱壳（1）无盘管，水箱壳（1）底部与换热翅片（5）底部的距离为18~35mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述水箱壳（1）的外表面设有盘管，盘管连通进水管（2）与分水盒（6）或出水管（3）与集水盒（7），水箱壳（1）底部与换热翅片（5）底部的距离为150~190mm。
7.根据权利要求1所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述换热翅片（5）的底部在相邻翅片翻边孔（51）之间设有凹槽（8），凹槽（8）的深度大于直管（4）的直径，凹槽（8）的宽度为2~4mm。
8.根据权利要求1、2、3、7所述的燃气具紧凑型热交换器，其特征在于：所述分水盒（6）和集水盒（7）为对称结构，且均由面盖和底壳密封围蔽而成，面盖上设有供进水管（2）或出水管（3）插入的面盖通孔，底壳上设有供直管（4）插入的底壳通孔，进水管（2）或出水管（3）插入面盖通孔并与之焊接固定，直管（4）插入底壳通孔并与之焊接固定。
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