CN1039478A - 热水产生装置的改进 - Google Patents

Abstract

本发明系关于单管或双管线路的热水发生装置，它包括一或两组平行的、垂直的共轴水管(1)，它们与两个用轴圆环连接在一起，一个导入助燃空气的有双层壁的外套(7)，一个供燃气用的环状中间套筒(9)与中央排放烟囱(10、11)，带压力的燃气(在16处)供入燃烧器(14)，它呈环形地安置在上环(3)与烟囱(11)的顶部之间以使其产生向下导向的火焰，有一倾斜的底部(29)收集冷凝物。

Description

本发明系关于诸如热水器、浴盆加热器和供暖锅炉等产生热水装置的改进。

本发明特别是关于那些装置，它们包括压力燃气和助燃空气供入的燃烧器，及由待加热水入口直到热水出口的全部导管延伸而成的热交换器和一个包括空气吸入部分和燃气导入部分的“燃气”管路，其中燃气被引导到水管部分，以便向其放出热量，在被排出之前变冷。

本发明的目的是专门改进讨论中的那种装置，特别是关于热交换效率，这能使给出一定热力的装置的尺寸与重量减小，制造简单、寿命长久。

为此，按照本发明讨论中的那种热水发生装置的基本特征在于其水管线路是由一组直管组成，它们是在具有垂直轴线的环形体上间隔分布的平行的相同的直管，並且每个都在两个同轴园环间延伸，助燃空气吸入部分包括一个中间环状套筒，上述管组则在其中通过，燃气引导部分包括中间环状套筒，水管组在其中通过，套筒底部连接到位于顶部的中央排烟口的底上，而燃烧器则在环状套筒的上部入口处绕烟囱上部伸展成环形，以使产生的火焰在那里被向下导向。

最佳实施例中，进一步还使用一个和/或别的下列装置：

装置的热交换器包括两个独立的分别用做清洁水与供热水的水管线，每个管线都有直管部分和环状部分，所给出管线的环状部分都各 自密封地连接到相应于此管路的上述各直管部分之上，而且将各环状部分在内部分隔以将n个上述每一管线的管段部分的组合体分成p个相连的管组，每一连接组包含n/p个管段部分，p取偶数，最好等于6或8，故通过连接管组的水流交替地向上与向下。

按照上节中所述的装置，该直管系双管，包含椭园形截面的第一管，其椭园长轴相对于装置的轴线径向延伸，而具有园形截面的第二管则位于第一管的中心区域内，每一个双管部分就此形成，内管中的体积供清洁水用而第一管体内的其余部分则分配给供暖水用。

-装置还在各管的“下游”表面附近，即这些管路位于热燃气出口侧的各面上，提供成型的反射板，以增强这些气体与下游面间的热交换。

-装置还有横隔在中间套筒上的挡板，用以改善热的燃气与管路间的热交换。

-有形成环形燃烧室的上面宽阔部分的中间环形套筒。

-通过环形的外套的助燃空气由燃烧器的各孔全部导入中间环形套中，燃气则由其中心导入。

-上面有环形燃烧器孔的炉栅，位于构成水管的一部分的上环顶部的水平面上。

-中间环形套筒的底部与烟囱底部之间的连接区在底部被用来收集冷凝物的並接在下部排放接管上的倾斜壁所确定。

除了这些主要的装置外，本发明还包括某些其它装置，最好同时使用，並拟在以后清晰论述之。

继而，将参照附图对本发明的两个实施例予以描述，当然本发明绝不局限于此。

附图1和2分别表示按照本发明而制成的热水发生装置的沿图2 中的Ⅰ-Ⅰ线的轴向垂直截面图，以及沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的水平截面图。

图3是与图1类似的垂直截面图，示意地表示出本发明装置的一种变型。

图4和图5是相应于图3中装置的水流示意图。

在图1和图2中所示的装置，具有绕垂直轴线X旋转园柱体的总体形状。

它包括待加热水的管道，供给压力燃气的燃烧器及燃气通路，它在上游处由助燃空气通路形成，而在下游处，或者更确切地说是从燃烧器的位置开始，由燃烧气通路形成。在燃烧器，助燃空气与燃气混合，由可燃混合气而生成火焰。

水管则包括：

一个“园筒”或一组在以X为轴线的环状体内的下环2与上环3之间延伸的平行的相同的直管1。

连接于下环2A点处的冷水导入管4，

连接在上环3B点处的热水排出管5，

连接点A与B在环2与环3上的位置应使得每一滴待加热的水不仅仅都被强制流过“园筒”中的一个管1，而且流过至少是半个园环2或3。

为此而在每个环上设置径向隔板6以防止水流路径过短是有利的：最好，两个这样的隔板6分别位于同一垂直平面的两个安装区域中的环2与环3上，下面的导入点A位此平面的一侧，而B点则位于另一侧。

管1的截面最好为椭园形，其长轴相对于轴线X径向延伸，采用这种形状有两个优点，既能赋予管路良好的抗变形能力，又能提供管道与在管道间流过的燃气之间的良好的热交换系数。

燃气通路的上游部分包含一个有两层壁的包围着管道组1的园柱形外套7，此外套的外面部分被装置的保护罩8的侧向周边部分8₁所限定。

护罩8还有两个平的，在侧面部分8₁的底部和顶端延伸的水平部分8₂和8₃，它们构成了装置的底部和顶部。

底部8₂上有孔25，以与外部空气联通，该孔构成了外套7上的助燃空气吸入口。

燃气通路的下游部分包括：

中间套筒9，它位于外套7之内，管1在其中通过，

中央烟囱10，其底与套筒9的底部相连而其上部呈园柱形並有狭窄的颈部11，它通向顶部並与外排烟管相连，

套筒9与烟囱10之间的共同连接底部被定为由倾斜壁12朝向底端的漏斗形状，用来收集冷凝物並将它们排入下面的中央排出接管13。

燃烧器14绕颈部11成环状，用以产生向下导向的火焰15，

更确切地说，它有一个供应压力燃气的供给器16並带有许多分配针17，该分配针在板19上的孔18的中心开口。

这一带孔板19一般为横向连接颈部11与环3的扁平的水平垫圈形状。

由此，每个孔18自其中心供入燃气，而其截面的剩余部分则供入来自外套7的助燃空气。

选择针17与孔18的不同尺寸与形状以使助燃空气与燃气的混合气喷射向下而通过每一孔18时具有可产生良好的燃烧的组成（空气略多些）。

这种类型的燃烧器已在申请人的法国专利申请8803618中予以描述了。

在其中形成向下的火焰15的环形燃烧室20，就是环绕着烟囱11颈部底部的套筒19上部的较宽区域。

故，为了避免燃烧室中产生的热过多地向颈部传导，将隔开颈部与燃烧室的壁镶衬耐火材料或加绝热套21，套筒壁有园柱形的上部及向下张开的截锥形的下部。

在附图中还可见：

-点火电极22，

-火焰探测器23，它与点火器22相对于轴线X径向相对。

一个插在漏斗12和下环2之间的密封环24。

构成本装置水管和燃气管的各种元件最好由冲压成型的不锈钢薄板压（边）口或焊接而成。

上述装置的工作过程如下：

假设在燃烧器点燃以后，工作是在正常条件下进行的：点火是由一种其自身为已知的方式或由通过管道1～5的水流，或由超过某一温度限而控制的，控制的结果使燃气供应器16的供气阀门开启。由受探测器控制的点火器提供的火花，点燃空气-燃气的混合气，燃后送达孔18。

被加热的水按箭头E方向流动。

它被导入下环2的管道4。

由此，通过管1上升至环3，然后加热，最后由管5离开该装置。

考虑到水在全部平行管路中所经受的压头损失相同，水流在全部管道1中被等分分割，而在循环中这些水上升並且同时通过所有这些管道。

空气则沿箭头G方向流动。

周围的空气首先在装置底部25处导入，並在上升通过外套7时被加温提高几度，然后到达上环3，改换方向下降至燃烧器的位置。

然后再喷射通过孔18，在那里与中心燃气喷咀配合而离开针17。

这样喷射出的空气一燃气的混合气燃烧，在燃烧室20中产生火焰15。

而后，来自燃烧室20的极热的燃烧气体沿着並围绕管1向下流动。

在这些管道的底部，冷却了的燃气，在另一次改换方向之前沿下环2流过，然后向上通过中央烟囱10-11逸出。

图3到图5中所示的热水发生装置中，我们可以见到许多已在图1和图2中的装置描述过的特征，而且在图中相应的元件亦采用与以前相同的符号。

这一新的装置与前述装置的不同点如下：

助燃空气不是在园柱形外套7的底部吸入，而是从其顶部通过环绕中央烟囱顶部11的颈部26的间隙而引入，该颈部是由护罩的盖8₃向上延伸而成的。

然后，讨论中的空气通过上述外套7从顶部向底部流动，在外套的底部，通过在底部8₂中心形成的孔被一个位于该孔下面的风扇吹向上方，然后被驱入在环形燃烧器14上的管路28中。

这里，用于收集冷凝物的底部29也是园锥形的，但这次是其顶点向上而不是向下，所收集的冷凝物则从偏离中心的开口30排出。

所有的水与燃气连接管不再配置在装置的顶部与底部，而是全部设置在适于安装与拆卸的装置的底部。

代替水暖式的单一水管装置的，此处所谈的装置是一种综合式锅炉，它能使热水流过散热器而提供暖气的同时对清洁水加温。

为此，其交换器包含两个独立的水管系统，每一个都包括各自的水管1部分和环2、3部分。

更确切地说，每个管1在此都由双管构成，即上述的椭园形截面的第一管1₁与位于管1₁中心区内的园截面的第二管1₂。

这样确定的每个双管的内容积可认为是由两部分组成的，在中心园管1₂之内的部分S用作卫生用水管，而另一部分C则是供采暖水流通用，它由在椭园形管1₁之内而位于中心管1₂的每一侧的其余两部分体积构成。

进而，此处每一环2、3也是由两单体环组成的双环或两半垂直地上下叠合而成的双环，每一管路构成双环的一半，並单独地封接在上述管的S部或C部上。

以后，标号S系指卫生用水管路而标号C则指取暖用水管路。

这样，在所描述的实施例中，下环2的下半部2_S与上环3的上半部3_S供卫生用水之用，而其它两个半环2_C和3_C则是供取暖用水之用。

进一步，由n个管段部分S或C构成的每一园柱形环体被分成P个连接组，此连接组被确定如下：

-P为偶数，最好为6或8，

-水流以同一方向，向上或向下流过同一连接组中的所有管段部分。

-水流在两两各自相连的连接组中以相反的方向流过。

为了得到这种安排，每个单体环都在园周上被类似于隔板6那样的径向隔板31、32分割成P/2个连续的相同区段，下环隔板31的相应位置绕装置的轴线相对于上环隔板32的位置偏过360°/P的角度。

以图4中所示的卫生用水的这种布局，进入上游连接组底端33_S的冷水或相对来说冷的水首先流过下环2_S的一个区段的全部，然后通过第一连接组的n/P个平行管段部分S直至对应的上环3_S处，在向下流过第二连接组的平行管段部分之前，流过此上环区段。如此等等，被加热了的水到达路程的终点，最后在P个连接组中的最后连接组的下游底端34_S处被排出。

水的这种连续地向上向下变化波浪起伏的流动，对于图1中所示的流动形式来说具有的优点是有较大的流速，此被乘以系数P的流速可以防止在管路上形成界限层，从而就改进了在热燃气与这些管路间的传热系数。

在一个各方面均令人满意的实施例中，所采用的参数n和P的值分别为58和8，每一连接组有7个管段。

卫生用水和取暖用水均按上述起伏的安排而流动。

由于这两股水流是各自独立的，它们的各自方向，以及冷水或相对来说冷的水的吸入与热水排出的角度位置，甚至每一连接组中的管道数量均可任意选择。

例如，对于图5中的情况，可以选择如下：

-两个管路有相同的数P。

-水按相反方向流过这些管路，这样水就以逆流状态通过上述管路。

-在园柱环形上，对应于两管路中用做导入与排出的不同的管道形成径向相对的角度位置，

-在两者中，隔板诸如31_S与31_C或32_S与32_C有相等的角度位置，它们分别对应于卫生用水和取暖用水管路，並属于同一双环2或3，当然端部隔板除外。

在一种其自身为已知的方式中，为了提高热交换效率，装置中有每当卫生用水排出时就使热水流入相应管路的设备。

为了增强热燃气与管道间的热交换，进一步使用挡板和/或折流板以适当地折射上述燃气气流是可取的。

挡板是两个装在内套筒9上的金属园盘35、36，园盘有孔以使管子穿入其中，其中一个上部园盘35系安装在限定中央烟囱10的分隔壁之上，用以驱使燃气径向向外。而另一下部园盘36则装在限定外套7内向分隔壁之上，用以驱使燃气径向向内，这些燃气在套管9的底部被再次驱使沿径向向外，以使其绕过下环2。

折流板由位于各管道的“下游”表面附近的成型板37构成（图2），即在那些在上述管道间径向穿过的热燃气出口的同一侧的管道表面附近。

这些折流板的外形应使上述燃气面对上述各下游表面並增加其流动速度。

此外，在上述折流板上制出孔37，以构成燃气的通路。

折流板37可安装在挡板36上，並横向靠在管道上。

它们也可以被限定为在管道间的单独的弯曲部分。这些部分可以至少在其轴向的两端附近被连续带条连接在一起。

自图3中可见，装置的底部装有：

-相应于卫生用水和取暖用水入口与卫生用水和取暖用水出口的连接管33_S，33_C与34_S，34_C。

-自冷凝物排出孔30向下延伸的导管38。

-引入燃气，使通过一调节元件40而进入供给器16的导管39。

于是，无论采用何种实施例，最终都可得到一个其结构与工作过程已足够清晰的热水发生装置。

此装置相对于迄今已知的装置具有许多优点，特别是下述各点：

-极高的热交换效率，

-装置制造特别简单。

-有较高的强度与长寿命，而且体积小。

显然地，当其又是从前面所述中得出时，本发明绝不只限于申请中的方案和已予详述的各实施例，相反地，它包括了由此而得出的全部变型方案。

Claims (9)

1、一种产生热水的装置，它包括：以压力燃气与助燃空气供入的燃烧器；一个从待加热水入口处一直延伸到已加热水的出口处的由水管构成的热交换器；及一个“气体”管路，它包括助燃空气吸入部分和燃气的引导部分，这些气体在其中被导至水管处，在变冷被排出前向其释放出热量，其特征在于：其水管是由一组平行的相同直管(1)构成的，它们间隔地配置在一个有垂直轴线的园环体上，各在两个同轴的园环(2、3)之间延伸；助燃空气吸入部分包括包绕水管组的环形外套(7)；燃气引导部分包括中间环状套筒(9)，水管组在其中通过，该套筒的底部连接在顶部开口的中央排放烟囱(10、11)的底部上；燃烧器(14)在环状套筒的上部入口处绕烟囱上部(11)成环形延伸，並适于使所产生的火焰(15)被向下导向。

2、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于：它的热交换器包括两个独立的水管系统，分别用于卫生用水与取暖用水，每一管路都有直管部分（S、C）与环状部分（2_S、3_S;2_C、3_C），给出的管路的每一环状部分被全部密封连接到与此管路相对应的直管部分上;而且，各环在其内部（31_S，31_C;32_S，32_C）被分隔，以将每一管路的n个管段组合体分成p个含有n/p个管段的连接组，p为偶数，以使水流过连接组时向上向下地交替运动。

3、一种按照权利要求2中所述的装置，其特征在于：直管（1）为双管，它包括椭园形截面的、其椭园长轴相对于装置的轴线（X）径向延伸的第一管（1₁）与园形截面的、位于第一管中心区上的第二管（1₂），如此形成的每个双管部分使其内管中的体积（S）供卫生用水之用，而第一管内体积的其余部分（C）则系供取暖热水之用。

4、按照权利要求2中所述的装置，其特征在于：在管道的“下游”表面附近，即在位于热燃气出口一侧的管道表面处有成型的折流板（37），用以增强在这些气体与这些下游表面之间的热交换。

5、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于：它包括有横跨安置在中间套筒（9）中的挡板（35、36），以增强在热燃气与管道之间的热交换。

6、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于：中间环套筒（9）有构成环形燃烧室（20）的上面宽阔部分。

7、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于：通过环形外套（7）吸入的助燃空气全部通过燃烧器的孔（18）而供入中间环状套筒中，在孔的中心燃气被导入。

8、按照权利要求7中所述的装置，其特征在于：在其上制出环形燃烧器（14）的许多孔（18）的炉栅（19），位于构成部分水管的上环（3）的顶部平面上。

9、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于：中间环状套筒（9）的底部与烟囱（10）底部之间的连接区被由倾斜壁（12、29）构成的底部所确定，用以收集冷凝物並连接下面的排放管（13，30）。

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