CN103196222B - 一种热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用柔性内胆的热水器，包括内胆、保温层、加热管、进水管和出水管，保温层设置在内胆外，加热管设置在内胆内，进水管和出水管分别与内胆内部连通，所述内胆为由柔性材料制成的柔性内胆，柔性内胆与保温层之间还设有钢性支架。此款热水器内胆采用柔性材料制成，达到内胆内水容积随着加热管温度升高，加热冷水体积不断膨胀，而内胆外形尺寸相应改变，体积也随之变大，确保内胆压力维持恒定不变，减少对外部钢构外壳的机械力冲击，从而延长内胆使用寿命，确保热水器电气安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，特别是一种采用柔性内胆的热水器。
背景技术
现有热水器储水内胆结构主要分为搪瓷内胆，不锈钢内胆，水晶内胆等，行业现阶段搪瓷内胆热水器占整个储水热水器90％以上份额，但搪瓷内胆在日常使用过程中，易出现爆瓷，开裂，剥脱等缺陷，加之全国各地水质差异大，硬水分布不均且不易监控，从而导致内胆中阳极保护金属消耗不易控制，易发生阳极棒消耗过快而使用内胆得不到及时有效保护，导致内胆腐蚀穿孔而漏水，引发安全事故。尤其对于热水器内胆经过阳极棒保护，水质在热水器中进一步恶化，远远无法达到国家卫生用水标准。从而说明经阳极棒保护内胆水是不能作为饮用水使用。所以现在市面上出现的热水器内胆由于其设计思路以及结构、材料方面的限制，在具体使用的时候使用效果都不能达到最佳效果，而此是为传统技术的主要缺点。另外，由于加热容器由金属材料制成，金属材料韧性较差，加热容器长期膨胀收缩后，金属材料出现疲劳，强度减弱甚至破裂，出现渗漏，导致漏电事故的发生；为了提高加热容器的强度，生产厂家只能通过增加材料厚度，但是，这样会导致产品成本不断提高。
鉴于上述现有热水器的种种不足，本人设计一种全新构造的热水器，以克服现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、合理，成本低、安全可靠、造型多变的热水器，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种热水器，包括内胆、保温层、加热管、进水管和出水管，保温层设置在内胆外，加热管设置在内胆内，进水管和出水管分别与内胆内部连通，其特征在于：所述内胆为由柔性材料制成的柔性内胆，柔性内胆与保温层之间还设有钢性支架。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的一种方案，所述柔性内胆为硅胶套，硅胶套内设有容纳腔；所述钢性支架呈立方体状或圆柱状。
所述硅胶套设有外部接口，所述钢性支架与硅胶套在该外部连接口位置处被固定在一起。
所述外部接口包括加热管放置孔、进水孔和出水孔。
所述加热管设有引线端，引线端与一法兰盘固定连接，加热管连同法兰盘置入硅胶套的容纳腔内，法兰盘与加热管放置孔边缘压紧密封。
所述进水孔和出水孔分别设置在硅胶套的下部和上部，进水管和出水管的一端设有管接头；管接头内端设有凸环，外端设有外螺纹，进水管和出水管的管接头的外端分别经进水孔和出水孔伸出硅胶套外、并与锁紧螺母连接，进水孔和出水孔边缘被所述凸环和锁紧螺母压紧密封。
作为更具体的另一种方案，所述钢性支架对应所述加热管放置孔开设有让位孔，加热管放置孔翻出让位孔外；所述加热管设有引线端，引线端与一法兰盘固定连接，加热管伸入硅胶套的容纳腔内，法兰盘位于硅胶套外侧、并与加热管放置孔边缘压紧密封。
还包括承重外壳和进水阀，承重外壳和保温层对应进水阀设有让位孔，让位孔内侧固定设有高强度绝热垫片，高强度绝热垫片与承重外壳固定连接，进水阀固定连接在高强度绝热垫片上。由于进水阀（或者进水接头、出水接头等）需要安装在硬质且高强度材料上，才能使其稳固，而热水器中只有承重外壳才能符合进水阀安装要求；但是，由于承重外壳为金属材料制成，且金属材料为良好的导热体，一旦直接与进水阀（或者其它进水接头、出水接头等）接触，将会导致内胆热量经这些构件传递到承重外壳，并迅速向外释放，严重影响热水器的能效，所以，在进水阀（或者进水接头、出水接头等）与承重外壳之间设置高强度绝热垫片，可减少内胆热量向外释放。除此以外，承重外壳需要开孔（开孔用于电源线引出、进出水接头安装）的位置都可以采用上述安装方式来防止内胆热量泄漏。
本发明的另一目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、合理，内胆材质采用耐温，抗腐蚀，隔热，良好的疏水性，吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度，电气绝缘性能良好的耐高温硅橡胶材质取代，能够大大提升热水器的使用寿命的热水器用内胆，以克服现有技术的不足。
一种热水器用内胆，其特征在于：内胆为柔性内胆，柔性内胆具有2倍以上的弹性变形量，耐温性达到200摄氏度，耐破裂强度超过1.6MPa，该柔性内胆的壁厚大于等于1毫米。上述电热水器用内胆能够应用在储水式电热水器或者速热式电热水器或者快热式电热水器或者太阳能热水器或者空气能热水器中。
所述柔性内胆由硅胶、硅橡胶或橡胶制成。橡胶材料分为天然橡胶以及合成橡胶，合成橡胶包括通用合成橡胶，通用合成橡胶包括，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶，合成橡胶还包括特种合成橡胶，特种合成橡胶包括，丁睛橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酷橡胶、氯化聚乙烯。，橡胶材料还分为碳链橡胶以及杂链橡胶，其中，碳链橡胶包括不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶，杂链橡胶包括硅橡胶、聚氨酷橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶。
一种柔性内胆加工工艺，其特征在于：在生产该柔性内胆的时候，使用的硫化剂为C-8，硫化剂的添加量为2%，硫化条件为170℃、5min、15MPa。
本发明的有益效果如下：
（1）此款热水器内胆采用柔性材料制成，达到内胆内水容积随着加热管温度升高，加热冷水体积不断膨胀，而内胆外形尺寸相应改变，体积也随之变大，确保内胆压力维持恒定不变，减少对外部钢构外壳的机械力冲击，从而延长内胆使用寿命，确保热水器电气安全性能；
（2）可以将内胆设计成不同外形，满足不同人群对产品差异需求，大大缩短生产制作周期与制作成本，本发明的产品与传统内胆相比，生产加工难度大大降低，能源消耗也相应减少，产品性能却大幅度提升，不失为未来热水器热水储水设施首选结构，从而使生产效率与效益得以提升；
（3）制作柔性内胆主要的材料为硅胶、硅橡胶或橡胶，其材料具有疏水性，因此不易被腐蚀，具有使用寿命长的特点；另外，其具有良好的韧性，最大有两倍的拉伸度，有效降低其破裂爆炸的风险；
（4）此款热水器的结构原理可以应用到储水式电热水器、即热式电热水器、快热式电热水器、空气源热水器、太阳能热水器、热泵热水器、燃气热水器、多能源热水器上，也可以应用于净水器，卫浴产品等等水家电产品。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图。
图2为图1中A处放大结构示意图。
图3为图1中B处放大结构示意图。
图4为图1的右视结构示意图。
图5为本发明另一实施例结构示意图。
图6为图5一纵向截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例一，结合图1至图4所示，一种储水式电热水器，包括承重外壳4、内胆、保温层3、加热管7、进水管8和出水管5，保温层3设置在承重外壳4与内胆之间，加热管7设置在内胆内，进水管8和出水管5分别与内胆内部连通，所述内胆为由柔性材料制成的柔性内胆，柔性内胆与保温层3之间还设有钢性支架2。
所述柔性内胆为硅胶套1，硅胶套1内设有容纳腔11；所述钢性支架2呈立方体状。
所述硅胶套1设有外部接口，所述钢性支架2与硅胶套1在该外部连接口位置处被固定在一起。
所述外部接口包括加热管放置孔12、进水孔13和出水孔14。
所述加热管7设有引线端，引线端与一法兰盘6固定连接，加热管7连同法兰盘6置入硅胶套1的容纳腔11内，法兰盘6与加热管放置孔12边缘压紧密封。
所述进水孔13和出水孔14分别设置在硅胶套1的下部和上部，进水管8和出水管5的一端设有管接头9；管接头9内端设有凸环91，外端设有外螺纹，进水管8和出水管5的管接头9的外端分别经进水孔13和出水孔14伸出硅胶套1外、并与锁紧螺母10连接，进水孔13和出水孔14边缘被所述凸环91和锁紧螺母10压紧密封。
还包括进水阀20，承重外壳4和保温层3对应进水阀20设有让位孔50，让位孔50内侧固定设有高强度绝热垫片30，高强度绝热垫片30与承重外壳4固定连接，进水阀20固定连接在高强度绝热垫片30上。高强度绝热垫片30面积等于或大于让位孔50面积，以防止热量向外扩散。其中，进水阀20与高强度绝热垫片30的具体连接方式为：所述进水阀20的进水接头201上端设有向外凸出的外六角202，进水接头201下段外周设有外螺纹；进水阀20位于保温层3包围的空间内，其进水接头201下段穿过高强度绝热垫片30并伸出至承重外壳4外，进水接头201的外螺纹段与螺母40连接，高强度绝热垫片30夹紧在外六角201与螺母40之间。
上述高强度绝热垫片30可以由电木制成。
实施例二，其与实施例一的不同之处在于：结合图5和图6所示，所述钢性支架2呈圆柱状，其对应所述加热管放置孔12开设有让位孔，加热管放置孔12翻出让位孔外；所述加热管7设有引线端，引线端与一法兰盘6固定连接，加热管7伸入硅胶套1的容纳腔11内，法兰盘6位于硅胶套1外侧、并与加热管放置孔12边缘压紧密封。
一种电热水器用内胆，内胆为柔性内胆，柔性内胆具有2倍以上的弹性变形量，耐温性达到200摄氏度，耐破裂强度超过1.6MPa，该柔性内胆的壁厚大于等于1毫米。
所述柔性内胆由硅胶、硅橡胶或橡胶制成。硅橡胶有热硫化型和室温硫化型两类。热硫化型硅橡胶均采用有机过氧化物硫化。常用的有过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二苯甲酞（BPO）或叔丁基异丙基苯过氧化物等。氧化锌用作硫化活性剂。硫化通常分两段进行，预硫化是在加压或常压下进行，温度为150℃至160℃；后硫化是为了除去过氧化物分解产生的挥发成分，要在常压热空气中（200℃左右）硫化1至4h。为使硫化网络更稳定、物性更好，后硫化的时间可到12h或更长。常温硫化型硅橡胶的硫化剂为二月桂酸二丁基锡和正桂酸乙酷。在常温（23±2）℃下放置24h。
一种柔性内胆加工工艺，其特征在于：在生产该柔性内胆的时候，使用的硫化剂为C-8，硫化剂的添加量为2%，硫化条件为170℃、5min、15MPa。
在具体使用的时候，在该柔性内胆中没有水流的时候，该柔性内胆处于冷缩最小体积，当有水流进入到该柔性内胆中，并且水流的温度逐渐升高的过程中，该柔性内胆由冷缩最小体积逐渐膨胀到热胀最大体积。也就是说在具体生产的时候，需要考虑制作该柔性内胆的柔性材料的膨胀系数，避免该柔性内胆20过度膨胀从而挤裂该硬制外胆情况的发生。
利用硅橡胶超过2倍以上的弹性变形量，该硅橡胶内胆壁厚通常大于1mm以上，这样可以保持在储水时有足够的弹性变形量与承压强度等机械强度，同时有较强的电气绝缘性能，电性能：在受潮遇水或温度升高时，变化较小，即使短路燃烧生成的二氧化硅仍为绝缘体，这就保证电气设备继续工作，确保最大安全性能。
最后值得注意的是，本发明中由于使用硅橡胶做内胆，热水器在工作过程中，其内胆里的水偏碱性或者偏酸性，或者是产生的电解水垢等等，都因硅橡胶可靠稳定密封特性，不与内胆以外物体直接接触，硅橡胶内胆的的特性是，硅橡胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH20。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，硅橡胶是有机硅产品中产量最大、应用最为广泛的一大类产品。硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温、耐候性、憎水、电气绝缘性、生理惰性等特点，完全可在家电行业得到广泛应用。对硅橡胶的主要特点如下说明：
以下是硅橡胶的特点和用途简介：
硅橡胶高聚物分子是由Si-O（硅-氧）键连成的链状结构，其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，使得硅橡胶比其他普通橡胶具有更好的耐热性、电绝缘性、化学稳定性等。典型的硅橡胶即聚二甲醛硅氧烷，具有一种螺旋形分子构型，其分子间力较小，因而具有良好的回弹性，同时指向螺旋外的甲醛基可以自由旋转，因而使硅橡胶具有独特的表面性能，如憎水性及表面防粘性。
耐热性：硅橡胶比普通橡胶具有好得多的耐热性，可在150℃时几乎永远使用而无性能变化；可在200℃时连续使用一万小时；在350℃时亦可使用一段时间。
耐寒性：普通橡胶晚点为-20℃、-30℃，即硅橡胶则在-60℃、-70℃时仍具有较好的弹性，某些特殊配方的硅橡胶还可承受极低温度。
耐侯性：普通橡胶在电晕放电产生的臭氧作用下迅速降解，而硅橡胶则不受臭氧影响。且长时间在紫外线和其他气候条件下，其物性也仅有微小变化。
电性能：硅橡胶具有很高的电阻率且在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定。同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。
导电性：当加入导电填料（如碳黑）时，硅橡胶便具有导电性。
导热性：当加入某些导热填料时，硅橡胶便具有导热性。
辐射性：含有苯基的硅橡胶的耐辐射大大提高电绝缘电缆核电厂用连接器等阻燃性：硅橡胶本身可燃，但添加少量抗燃剂时，它便具有阻燃性和自熄性；且因硅橡胶不含有机卤化物，因而燃烧时不冒烟或放出毒气。
透气性：硅橡胶薄膜比普通橡胶及塑料打腊膜具有更好的透气性。其另一特征就是对不同的透气率具有很强的选择性。
生理惰性：聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。
低表面张力和低表面能：有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。
硅橡胶按其硫化温度，可分为高温（加热）硫化型及和室温硫化型两大类，高温胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。从而达到了寿命长，耐用。传统的内胆，由于水质里的氧气、碱或者酸，或电解水垢很易和内胆的内壁金属材质产生化学反应，即化学腐蚀，从而寿命短。
Claims (4)
1.一种热水器，包括内胆、保温层、加热管、进水管和出水管，保温层设置在内胆外，加热管设置在内胆内，进水管和出水管分别与内胆内部连通，其特征在于：所述内胆为由柔性材料制成的柔性内胆，柔性内胆与保温层之间还设有钢性支架；
所述柔性内胆为硅胶套，硅胶套内设有容纳腔；所述钢性支架呈立方体状或圆柱状；
所述硅胶套设有外部接口，所述钢性支架与硅胶套在该外部连接口位置处被固定在一起；
还包括承重外壳和进水阀，承重外壳和保温层对应进水阀设有让位孔，让位孔内侧固定设有高强度绝热垫片，高强度绝热垫片与承重外壳固定连接，进水阀固定连接在高强度绝热垫片上。
2.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：所述外部接口包括加热管放置孔、进水孔和出水孔。
3.根据权利要求2所述的热水器，其特征在于：所述加热管设有引线端，引线端与一法兰盘固定连接，加热管连同法兰盘置入硅胶套的容纳腔内，法兰盘与加热管放置孔边缘压紧密封；
所述进水孔和出水孔分别设置在硅胶套的下部和上部，进水管和出水管的一端设有管接头；管接头内端设有凸环，外端设有外螺纹，进水管和出水管的管接头的外端分别经进水孔和出水孔伸出硅胶套外、并与锁紧螺母连接，进水孔和出水孔边缘被所述凸环和锁紧螺母压紧密封。
4.根据权利要求3所述的热水器，其特征在于：所述钢性支架对应所述加热管放置孔开设有让位孔，加热管放置孔翻出让位孔外；
所述加热管设有引线端，引线端与一法兰盘固定连接，加热管伸入硅胶套的容纳腔内，法兰盘位于硅胶套外侧、并与加热管放置孔边缘压紧密封。
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