CN103776184B - 一种储水式热水器内胆 - Google Patents
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Abstract
储水式热水器水箱内胆，其特征是用热塑性树脂经挤出吹塑或注射成型得到时管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，然后置于对开的模具中，并将模具闭合后，立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到中空的热水器塑料水箱，并在其外部全部或局部包裹一层金属薄板11。
Description
技术领域
本发明涉及储水式热水器内胆，包括太阳能、空气能、电能中央热水器内胆，主要涉及封闭承压内胆或非承压、出口敞开式和开口式内胆的结构及采用热塑性塑料材料制造内胆后，并在其外部，全部或局部包裹一层金属薄板的结构和制作方法。
背景技术
现有储水式电热水器所使用的内胆，都是按标准QB/T4101-2010储水电热水器内胆的结构形式制作，叫搪瓷内衬金属内胆，即以钢为基材，搪瓷材料作为抗腐保护涂层的内胆；还有塑料内衬金属内胆，俗称水晶内胆，即以钢为基材，塑料或类似材料为抗腐保护涂层的内胆(以下简称“水箱内胆”)。
还有一种制造工艺是将塑料内胆制成一个非常柔软、可折叠得很小的容器，然后放进按QB/T4101-2010制作，以钢为基材的内胆中，再扩大替代搪瓷或塑料涂层；以上都是先做好以钢为基材的密封式内胆，再进行内部防腐处理；按QB/T4101-2010制造水箱内胆的制造工艺复杂，首先由钣金冲压成型，然后焊接，测试压力，再在内部涂搪瓷或涂塑料，要用大量技术熟练的工人；同时，由于热胀冷缩工作条件下反复循环，焊缝会裂纹，造成漏水；如果限温开关失灵，电热管长期加热，水箱内压力越来越大，会使水箱爆炸，是130多年的世界难题。
发明内容
本发明对储水式热水器水箱内胆，包括太阳能水箱、空气能水箱和电能中央热水器的水箱内胆进行改进，首先直接采用挤出吹塑工艺制造中空塑料水箱内胆，然后视内胆所承受压力不同，在塑料水箱内胆外表全部或局部包裹一层金属薄板；根据GB4706.12-2006和QB/T4101-2010储水热水器的内胆有二种，一种是密闭式承压内胆，其额定工作压力不小于0.6Mpa，另一种是非承压出口敞开式，试验压力为0.15Mpa；目前，家用储水式内胆，只有用钢材制作承压式一种；而采用热塑性塑料材料制造内胆，既可制造密闭式承压内胆，也可制造非承压出口敞开式内胆；对于封闭承压式，工作压力>0.6Mpa的内胆一般要全部用金属层包裹为好，而非承压出口敞开式工作压力为0Mpa的内胆只需要局部用金属层包裹就可以；若采用高强度工程塑料，制品可承受国家标准规定的压力，则可以不包裹金属层；同时，对于用密闭承压式塑料内胆制作热水器时，应在热水出水系统的水咀处，除有热水出水通道外，还设有超过工作压力能够自动泄压装置，确保密闭式热水器内受热膨胀的水，可从压力释放装置的排水孔流出，并保持与大气相通，并同时在水箱内再安装一个功能相同的泄压装置，直接将热水器内受热膨胀的水排出；若采用塑料水箱内胆制成非承压出口敞开式热水器时，在水箱上部应装负压开关及使用非承压式水咀。
储水式热水器内胆为中空结构，圆周或两端局部有若干处可形成为通孔；制造水箱内胆的材料，采用热塑性塑料材料，也就是用热塑性树脂经挤出或注射成型得到的中空管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，然后置于对开的模具中，并将模具闭合后，立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品，本发明为中空的热水器水箱内胆。
塑料水箱内胆中需要安装各种零部件，故内胆一端应开有孔，孔12是有法兰边向外扩的喇叭型结构；对喇叭型的孔口12处的密封方法是用盖14及对开的两个半圆形夹紧片15，通过多个镙钉17将密封件16和法兰盖13夹紧，保证承受设定压力不泄漏。
对于太阳能、空气能、电能中央热水器容积较大的储水式水箱内胆，除采用上述方法制造外，还可用圆桶形管材和盖或底部9加热软化后套接或焊接，或同时采用焊接和胶接的方法来制造，为增加强度，在外部再包一层有孔或无孔的金属薄板11。
综上所述，水箱内胆制备方法是，首先采用挤出吹塑工艺，由5步组成：1.挤出中空塑料管形的塑料型坯；2.在型坯上将开合模具闭合，夹紧模具并切断型坯；3.向模腔的冷壁吹胀型坯，调整开口并在冷却期间保持一定压力；4.打开模具卸下被吹胀的零件；5.修整飞边得到成品，然后在其外表全部或局部包裹一层金属薄板；同时，若塑料水箱内胆是制成密闭承压式热水器时，则应在热水出水管道系统及水箱内安装泄压装置，若塑料水箱内胆是非承压式热水器时，则在水箱上部要安装负压开关。
本发明的优点是以塑料替代钢，可降低制造成本；同时不需要技术熟练的工人，而且强度高，承受压力大，不会漏水，提高了产品质量。
附图说明
图1挤出吹塑机挤出中空形管材示意图；
图2模具合拢后向模具内吹入压缩空气示意图；
图3储水式热水器塑料内胆结构图；
图4是塑料水箱内胆的外部全部包裹一层金属薄板的半剖视图；
图5是塑料双水箱内胆外表局部包裹金属薄板的示意图；
图6是图5A-A截面示意图；
图7是另一种局部包裹方法的截面示意图；
图8是用塑料水箱制作的承压式热水器，内胆中装有泄压装置的结构示意图，实施例之一；
图9是水咀的外形图；
图10至图15是图10的几种视图；
图16、图17是泄压装置的结构示意图；
图18是用塑料水箱制作的非承压式热水器，内胆装有负压开关的结构示意图，实施例之二；
图19、图20是非承压塑料水箱内胆用的负压开关结构示意图；
图21、图22对有法兰边向外扩有喇叭形口进行密封的结构示意图；
图23半圆形夹紧件结构示意图；
图24太阳能、空气能、电能中央热水器挤出吹塑或注塑的水箱结构；
图25太阳能、空气能、电能中央热水器底部焊接制造的水箱结构图；
图26是图9中的陶瓷密封水咀；
具体实施方式
下面结合附图进行说明，附图中吹塑机的机头1、被挤出的型坯2、对合模具3、模腔4、吹压缩空气管5、箭头表示压缩空气6、中空储水式热水器塑料水箱内胆7、中空立式大容量塑料水箱内胆8、盖或底部9、盖和底部为焊接或胶接的水箱10、无孔或有孔的金属薄板11、有法兰边向外扩的喇叭口12、法兰件13、盖14、两个半圆形夹紧件15、密封件16、镙钉17、负压开关18、塑料水箱壁19、泄压装置或称泄压开关20、承压水咀21、非承压水咀22、水箱外壳23。
图1、图2为挤出吹塑成型法示意图，图1中从吹塑机机头1挤出塑料中空形管型坯2，同时已在对合的模腔内，中空塑料管形坯2与模腔4之间两边放置金属薄板11；图2中对合模具3合拢，将型坯2夹在模腔4中，吹入压缩空气6，使管形塑料型坯材料2，紧贴模腔4，冷却后开模，就得到中空的外表面包有金属薄板11的塑料制品，图2制出了中空储水式热水器塑料水箱内胆7，图2为向上吹气，有的设备为向下吹气，效果相同。
如果图1、图2吹塑过程中，不放置金属薄板11，就直接吹出了中空的储水式热水器塑料水箱内胆7，然后再在塑料水箱内胆7外表包裹金属薄板11；先将塑料水箱内胆吹制好，再在外部包裹金属薄板11的制造方法，质量好，生产效率高。
图3是塑料水箱内胆7的外部圆周直线部位包裹一层金属薄板11；而两端没有包裹，适用于非承压式塑料内胆，工作压力为0pa，试验压力为0.15Mpa的制品。
图4是塑料水箱内胆的外部全部包裹了一层金属薄板，一般适用于承压式热水器，工作压力在0.6Mpa的塑料水箱内胆。
图5是塑料双水箱内胆，外部包裹了金属薄板11，这种双水箱是用二个塑料单水箱组合而成，再用金属薄板11包裹起来。
图7是另一种局部包裹方法的截面示意图，在塑料水箱内胆7的圆周上，吹塑时形成了若干向水箱内凸起的长槽7-1；然后在每个长槽中，放置形状类似，用金属薄板冲制成形的加强件或类似的空心制件7-2，再用多条包箍7-3，用螺钉锁紧，其基本原理和作用与图3、图4、图5相同。
无论是承压式或非承压式塑料内胆，无论是全部包裹或局部包裹，对于包裹的金属薄板材质没有很高的要求，只要能承受塑料外壳所传递的压力即可；对于非承压，试验压力为0.15Mpa的塑料内胆，只需要局部包裹就可以了；对于承受工作压力为0.6Mpa以上的塑料水箱内胆，一般采用全部用金属薄板包裹，才能承受塑料外壳所传递的压力；此时，用于两端的金属薄板11应制成形状符合塑料内胆两端的外形，才能贴合；用于包裹塑料内胆的金属薄板11，应相互接合，并在接合部位焊接，焊接处应与塑料壁分离；所述焊接，只需要在接合部位，局部焊接即可，不必形成连续焊缝，包裹层也不必密封；金属包裹层与塑料水箱内胆，也可采用机械方式连接，如图6、图7；包裹塑料水箱的金属层与塑料水箱壁19之间，允许有多处间隙，并尽可能当水箱内有压力后与包裹层贴合；塑料水箱内胆与外壳相连接的吊挂点，可焊接在金属板11上或做成抱箍，将内胆包起来，承受重量处可用两层金属板确保满负荷时不变形。
图8是用塑料水箱内胆7制作的承压式热水器，内胆中装有泄压装置20，还装有承压水咀21，所述承压水咀是指当水咀关闭时，塑料水箱内胆7是一个密封式容器；图中在热水出水系统的承压式水咀21内，除有热水出水通道外(即图11、图14中孔5)还设有超过工作压力，能够自动泄压装置20，确保密闭式热水器内膨胀的水，可从压力释放装置的排水孔6中流出，并通过花洒与大气相通，本图装有两个泄压开关20，至少需要装一个，装在水箱内部，直接将受热膨胀超过设定压力的水排出。
图9是承压式水咀21的外形图，由主体21-1、陶瓷片密封水咀21-2、手柄21-3(图中未示出)组成，主体21-1上有安装陶瓷片密封水咀21-2的主腔21-4，还有3个接口，冷水进水口21-1/1、热水出水口21-1/2和混合出水口(即花洒接口)21-1/3；在热水出水口21-1/2中，除有与水箱内胆直接相通的热水通道外，还在21-1/2接口中，安装有超过设定工作压力能够自动泄压的装置20。
图10至图15是承压水咀主体21-1的几个视图。图10是三维立体图，图11是图12的A-A剖视图，图12是图11的B-B剖视图，图13是图11的俯视图，图14是图13 21-1/1C向图，图15是图13 21-1/1D向图；其特征是主体21-1中有孔1、孔2、孔3、孔4、孔5、孔6、孔7共7个孔，孔1与孔4相通，孔2与孔7相通，孔3与孔5相通，孔6与孔4相通，其中，热水出水口21-1/2中有二个孔，一个是直接与水箱内胆连通的孔5，另一个是安装泄压装置20的孔6；当水咀21打开时(即21-2在打开位置)，水箱内的水，通过孔5进入陶瓷片密封水咀21-2混合后，经孔1→孔4从混合水出水口21-1/3流出；若水咀21关闭时，塑料水箱内胆7就是一个密封的容器；如果塑料水箱内胆7中限温开关失灵，电热管长期加热，使塑料水箱内胆的压力不断增加，当达到设定的压力时，热水就会从安装在21-1/2中的泄压装置20的出水孔6流出，泄放压力。
图16是泄压装置20的结构图，由外壳20-1、密封垫20-2、调节芯轴20-3、弹簧20-4、螺母20-5等组成，转动调节芯轴20-3能使螺母20-5产生位移，并改变弹簧20-4对密封垫20-2的压力，使之达到设定压力，当水箱内胆7中的压力超过设定压力时，推动密封垫20-2打开泄放压力；图17是结构相似，功能相同，安装方式不同的另一种泄压装置20，一般装在水箱内部，当超过设定压力时，直接泄压；现有热水器冷水进水管道中也装了一个泄压装置，但当限温开关失灵，产生高温和高压时，由于安装位置在水箱下部，位置低，往往不发生作用；在一个热水器中安装一个以上泄压装置，为的是提高安全性。
图18是用塑料水箱内胆7制作的非承压式热水器，内胆中装有负压开关18的结构示意图，并同时装有非承压水咀22；所述非承压水咀22是无论水咀22关闭或打开，能够确保塑料水箱内胆7的压力为“0”。
图19、图20是非承压热水器用的负压开关，塑料水箱内胆中装有高温水时，会膨胀，当放水时可能产生负压，可在水箱内胆内部上端装负压开关18，负压开关由主体18-1、弹性胶圈18-2、柱塞开关18-3、压紧盖18-4、通空气孔18-5、镙帽18-6构成；19为水箱外壁，当水箱内胆装满水时，弹性胶圈18-2在≥0的压力作用下，将柱塞开关18-3往上顶，把通空气孔18-5堵死；当放水而进水阀门又关闭时，水箱内胆内部会产生负压，弹性胶圈18-2会带动柱塞开关18-3下移，打开通空气孔18-5使内胆内外压力平衡；图19负压开关是装在水箱内部，图20负压开关是装在水箱外部。
图21、图22是对有法兰边向外扩有喇叭形口进行密封的示意图，内胆一端开有孔12，在孔口安装法兰件13(法兰件13上可装电热管、测温管或限温温控器)，用盖14及对开的两个半圆形夹紧片15，用多个镙钉将密封件16和法兰件13夹紧；图21用于承压水箱，盖14，夹紧片15要与包裹金属层11产生联系(图示为机械方式也可用焊接方式)，将压力传递到金属层上，图22用于非承压水箱，若塑料壁能承受0.6Mpa，承压式结构也可以用。
图23为半圆形夹紧件15，图中仅示出一个半圆，结构中可用两个以上，可用金属或非金属材料制作。
所述太阳能、空气能、电能中央热水器的水箱内胆本质上与储水林热水器属同一类产品，功能相同，使用条件相同，制造工艺相同，只是容量更大一些，因此包含在本专利之内。
水箱内胆的外表面可用高强度、耐高温、伸长率低的非金属纤维织物包裹。
图24是采用挤出吹塑或注塑的方法制成的水箱内胆；而图25所示水箱内胆是将盖和底部9用注塑的方法制成，桶身用挤注方法制成，然后二者用加热方式软化后进行套接，或用焊接加胶接的方法进行套接，确保不漏水即可；为增加强度在外部可包一层有孔或无孔的金属薄板11。
Claims (1)
1.储水式热水器，其特征在于，采用挤出吹塑工艺制备的内胆（7），首先是从吹塑机头(1) 挤出塑料中空形管坯(2)，对合模具(3)合拢，将型坯(2)夹在模腔(4)中，吹入压缩空气(6)， 使管形塑料型坯材料(2)紧贴模腔(4)，冷却后开模，得到中空塑料水箱的内胆（7）；然后视内胆（7）所承受的工作压力不同，在已成形塑料水箱的内胆外部，全部或局部包裹金属薄板(11)；内胆的外部包一层有孔金属薄板(11)；内胆一端开有孔，孔(12)是有法 兰边向外扩的喇叭形结构；喇叭形的孔口(12)处，用盖(14) 和对开的两个半圆形夹紧片(15)、通过多个镙钉(17)、将密封件(16)和法兰件(13)夹紧；盖(14)，夹紧片(15)要与包裹金属薄板(11)产生联系，将压力传递到金属薄板(11)上；
用塑料水箱的内胆(7)制成承压式热水器时，还包括有承压水咀(21)，并在热水出水系统的承压水咀(21)内，除有热水出水通道外，还 设有超过工作压力，能够自动泄压装置(20)，确保密闭式热水器内膨胀的水，可从压力释放装置 的排水管中流出，并与大气相通；同时在水箱内胆内，还安装一个功能相同的泄压装置(20)，超 过设定压力时，自动直接排水；
承压式水咀(21)由主体(21-1)、 陶瓷片密封水咀(21-2)、手柄(21-3)构成；主体(21-1)中有第一孔(1)、第二孔（2）、第三孔（3)、第四孔（4）、第五孔（5)、第六孔(6)、第七孔（7)，第一孔(1)与第四孔（4）相通，第二孔（2）与第七孔（7)相通，第三孔（3)与第五孔（5) 相通，第六孔(6)与第四孔（4）相通；热水出水口(21-1/2)中有二个孔，一个是第五孔（5)，其直接与水箱内胆(7)连通，另一个是第六孔(6)，第六孔(6)内安装泄压装置(20)；泄压时泄压装置(20)与第四孔（4）相通，通过第四孔（4）经花洒与大气相通；
所述泄压装置(20)由外壳(20 -1)、密封垫(20-2)、调节芯轴(20-3)、弹簧(20-4)、螺母(20-5)组成，转动调节芯轴 (20-3)能使螺母(20-5)产生位移，并改变弹簧(20-4)对密封垫(20-2)的压力，当水 箱内胆(7)中的压力超过设定压力时，推动密封垫(20-2)打开泄放压力；
水箱内胆外面可用高强度、耐 高温、伸长率低的非金属纤维织物包裹。
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