实施例
本发明联箱壳管储水内多管加热交换器如图1~图21所示。
1、一种联箱壳管储水内多管加热交换器,包括多支管排列的冷水圆管2,联箱内侧孔板10、联箱外侧板8,联箱端头盖板4,冷水出口管接头3和冷水进口管接头12,暖气进口管接头5和暖气出口管接头11;联箱为两个;其特征是:所述多支管排列的冷水圆管2两端管口分别穿有联箱内侧孔板10,冷水圆管2与联箱内侧孔板10在冷流体空腔13内焊接固连;联箱内侧孔板10与联箱外侧板8之间密闭焊接连接有暖气管连接板9;联箱内侧孔板10、暖气管连接板9和联箱外侧板8两端共同密闭连接有端头盖板4;联箱内侧孔板10、暖气管连接板9和端头盖板4围成的内空间为冷流体空腔13组成循环吸热流体通道;联箱外侧板8、暖气管连接板9和端头盖板4围成的外空间为热流体空腔14组成分流循环传热流体通道;所述的每支冷水圆管2管腔内至少穿有一支暖气圆管1,暖气圆管1两端管口与联箱内的暖气管连接板9焊接连接与热流体空腔14相通形成循环传热流体通道;或多支管排列的冷水圆管2部分管腔内穿有一支暖气圆管1部分冷水圆管管腔内穿有多支细暖气圆管1,多支细暖气圆管1管口与暖气管连接板9焊接与热流体空腔14相通循环,冷水圆管2管腔穿有小直径多管形成湍流量增强传热。
本发明在冷水圆管腔内横向增加多支小直径12mm暖气圆管加大传热面积、提高传热速率,多支细暖气圆管多通道合理的布满部分冷水管管腔全覆盖加热冷流体,并形成湍流量增强传热。解决暖气换热器低温热源交换不能连续流出热水的技术问题。并采用不锈钢圆管与联箱内侧孔板槽型孔板焊接连接,槽型孔板与暖气管连接板连接组成的空腔形成流体流动通道,联箱内侧孔板槽底平面板开有孔或向槽口方向拉伸翻口有边方便安装,槽型孔板开口翻边口与冷水圆管管口板边吻合捏边自熔合焊接,焊接速度快质量强度高。联箱体中间设置的暖气管连接板长条槽型板或长条平板连接板,将联箱体空腔进行分割为热流体外空腔、冷流体内空腔。热流体空腔是机械压力不存在热胀冷缩力,暖气管连接板9起到减少了联箱体荷载减轻50%承压力,又降低了冷水加热膨胀应力的变形,又增加了传热面积,又能灵活的设置暖气圆管的安装数量。暖气管连接板设置在两端联箱体中间,暖气圆管穿过冷水圆管管腔与暖气管连接板的联通起到增强联箱体抗耐压的能力起到减少变形的作用,使联箱体自身的承载能力增强,有效的提高抵抗热膨胀及冷缩应力变形的能力,联箱体内侧孔板转角棱角增强了抵抗变形的能力,有效的防止联箱孔板与冷水圆管连接焊缝漏水的问题。提升了产品的质量、延长了产品的使用寿命。
2、如图1、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图19所示,联箱体的截面形状为D字管形状,联箱内侧孔板10为长条槽型孔板,联箱内侧孔板10槽型孔板槽口向外;联箱外侧板8为C字形板;所述暖气管连接板9为长条小槽型板槽口向外或长条平板连接板,暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板在平面上依次开有暖气管连接口18和/或冷水进出管接头内连接口16,暖气管连接口18冷水进出管接头内连接口16是圆平口或向槽口方向拉伸翻口有边;所述联箱内侧孔板10槽型孔板在槽底平面上均匀分布开有冷水圆管安装孔17,其冷水圆管安装孔17是圆柱形平口或向槽口方向拉伸翻口是直壁圆平口;联箱外侧板8为C字形板,在一侧C字形板开有暖气进出连接口15,另一侧C字形板开有冷水进出管接头外连接口19;所述冷水圆管2两端圆柱形管口插入联箱内侧孔板10槽型孔板上的冷水圆管安装孔17直壁圆平口内焊接固连;组成多管排列整体片状结构形成循环吸热储水流体通道。
3、如图2、图7、图8、图17、图18所示,多支暖气圆管1一端管口插入暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板上的暖气管连接口18内焊接固连;多支暖气圆管1的另一端管口与固连管定位板20稳固定位后穿过冷水圆管2管腔及冷流体内腔13,另一暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板暖气管连接口18穿入多支暖气圆管1管口焊接固连;所述暖气管连接板9长条小槽型板槽口向外嵌入联箱内侧孔板10槽型孔板内,两槽口立板22板边壁合为一捏两壁边焊接固连;或所述暖气管连接板9长条平板连接板覆盖联箱内侧孔板10槽型孔板槽口,长条平板连接板板边与槽口立板22板边成平面吻合焊接固连;联箱内侧孔板10槽型孔板与暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板端头共同与端头盖板4焊接连接;形成长方形状联箱体冷流体空腔13平行循环吸热流动通道;所述联箱外侧板8卡上联箱内侧孔板10槽型孔板、暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板,所述的联箱外侧板8的板边与联箱内侧孔板10槽型孔板的棱角21焊接固连;所述的端头盖板4封堵联箱体冷流体空腔13热流体空腔14两端口密闭焊接固连,形成D字管形状联箱体外热流体空腔14和内冷流体空腔13平行循环传热流体通道。
本发明为了实现多支小直径12mm管6支暖气圆管1一端与暖气管连接板9焊接后,而另一端管口穿过冷水圆管2管腔、联箱冷流体空腔13怎么能插入暖气管连接板9上的暖气管连接口18内焊接固连这一技术难题。为了提高生产效率,降低用工成本。本发明经过反复多次试验发明了固连管定位板20,固连管定位孔板准确的把多支6支小直径12mm暖气圆管1管口紧固为一与另一端联箱腔内的暖气管连接板9上的暖气管连接口18口与口精准定位顺畅穿入,致使暖气管连接板9安装非常方便直接地插入暖气管连接口18内焊接有效率提高,降低了多支暖气圆管一端头多管口长距离快速精准对口插入安装孔内焊接的难易程度、降低了劳动强度及生产制造成本。并且固连管定位孔板在冷水圆管管腔内还起到扰动流动层改变流动状态的作用,形成湍流量增强传热能收到较显著的效果。本发明科学合理的在冷水圆管腔内灵活增加暖气圆管的支数,增设固连管定位孔板20及部分冷水圆管管腔内加大传热面积,提高了换热效果。解决现有技术的技术方案暖气储水式换热器不能连续流热水的技术问题。
所述的多支暖气圆管两端与暖气管连接板焊接固连后。暖气管连接板9嵌入或覆盖联箱内侧槽型孔板10内板边复合焊接固连,联箱冷流体内空腔两端与端头盖板4密闭焊接封堵后,经气密压力试验冷流体通道、暖气圆管及暖气圆管连接口焊接处不漏水合格后。联箱外侧板卡上联箱热流体外空腔,共用的端头盖板4密闭封堵联箱热流体外空腔,形成热流体循环传热流体通道。再次做气密压力试验热流体通道不漏水合格后,经抛光处理、检验、包装方可出厂。
4、如图12、图13、图14、图15、图18所示,所述暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板一侧板对应冷水圆管2边管管口处开有冷水进出管接头内连接口16;安装所述冷水出口管接头3、冷水进口管接头12;冷水出口管接头3、冷水进口管接头12内端管壁与冷水进出管接头内连接口16焊接固连与冷水圆管2边管管腔相通循环;冷水出口管接头3、冷水进口管接头12外端管壁与同一侧联箱外侧板8上的冷水进出管接头外连接口19焊接固连。
5、如图6、图13、图15、图16所示,每支冷水圆管2管腔内设置的所述暖气圆管1数量为一支、两支或多支;每支冷水圆管2管腔内设置的暖气圆管1数量,从暖气出口管接头11端依次向暖气进口管接头5端相邻的每支冷水圆管2管腔内设置暖气圆管1的数量相同;或暖气出口管接头11端相邻的每支冷水圆管2管腔内设置有暖气圆管1的数量多于暖气进口管接头5端的冷水圆管2管腔内暖气圆管1的数量为不相同。
6、多支管排列的冷水圆管2管腔内灵活设置有所述暖气圆管1的数量为一支、两支或多支;所述多支管排列的冷水圆管2管腔内穿有暖气圆管1的数量,从所述热流体暖气出口管接头11端向所述热流体暖气进口管接头5端排列的冷水圆管2管腔内的数量逐支递减;或所述每支冷水圆管2管腔内穿有所述暖气圆管1的数量,从热流体暖气进口管接头5端每支冷水圆管2管腔穿有一支暖气圆管1起;依次向热流体暖气出口管接头11端相邻多支管排列冷水圆管2管腔内依次逐支递增或数倍增加,至热流体暖气出口管接头11端冷水圆管2管腔的暖气圆管1数量为多支;多支暖气圆管1多管多间壁传热覆盖冷水圆管2管腔加快传热速率。
所述的暖气储水式换热器现有技术,在静态下冷水圆管管腔的冷流体与暖气圆管管腔的热流体是同等温度,在使用交换器流出热水时、同步进入换热器的冷水开始与热流体暖气出口管接头11端的暖气圆管进行第一时间热交换,这时中部冷水管腔及暖气进口管接头5端冷水管腔内的冷流体与暖气管腔的流体还是同等的温度不发生热交换,使用换热器流出的内存热水新进入的冷水推动热水流经交换至中部,因现有技术传热面积小及热源管面积布局不合理热源温度又低流体的热交换速度跟不上流至热流体暖气进口管接头5端冷水出口管接头3出口处流出热水中断变凉效果差。
本发明暖气换热器采取多支冷水圆管之间焊接连接成整体暖气片形状即散热又换取热水洗浴,形成冷流体直管独立平行流动循环吸热流体通道。一是:合理的科学连接多支冷水圆管增加储存水的量来延长交换加热的时间,进入的冷水滞留传热流程时间长。二是:热流体暖气出口管接头11端相邻的部分多支冷水圆管管腔内设置多支(6支)小直径12mm暖气圆管增加传热面积,并增强流体的湍流量改变流动层,加强传热。三是:为了减少新进入换热器的冷水与内储存的热水产生混合降低效果,本发明冷流体空腔设置冷流体分流板7,通过冷流体分流板7分流形成直管平行流动吸热通道,增加冷流体的加热滞留交换时间长及流程的长度,提高换热有效率,实现储水式换热器流出热水不中断达到实用性的换热效果。本发明与现有技术相比具有预期不到的技术效果。
在本领域实际安装实用中换热器热流体暖气出口管接头11和冷水进口管接头12绝大部分均设置在换热器的下部与地面较接近是冷水进口及热流体出口。因此,换热器五分之四部分的冷水圆管腔内设置多支较细的暖气圆管为小直径12mm管,细暖气圆管形成梯级塔式设计逐级加热,其目地让第一时间进入换热器下部的冷水与暖气出口管接头11端第一支冷水圆管内的多支暖气圆管金属面接触开始交换吸热,多支冷水圆管管腔储存的热水延长新进入的冷水在第一支冷水圆管管腔交换加热时间长,通过冷流体分流板分流经第二支、第三支以此类推交换时间延长、流程加热时间长,冷水圆管管腔储存热水的量延长新进入的冷水在管腔滞留加热时间长,提高了换热效果。以达到充分交换吸热流动过程至热流体暖气进口管接头5管段冷流体出口温度与热流体管壁温度已基本相同停止交换。因此,本发明技术方案合理的提高换热器单位体积的换热面积增加55%~100%传热面积。该发明设计结构紧凑、热水流出连续不中断用户满意、经济实用、科学合理、延年、耐用,节约资源。是现有技术的替代产品
本发明中也可根据产品规格灵活的设计暖气圆管的支数,规格小的产品每一支冷水圆管腔内全部设置6支或以上支小直径12mm细暖气圆管,可实现小规格产品也能流出热水不间断,规格大一点的产品,热流体出口端大部分相邻冷水圆管腔内设置细小暖气管圆多支,热流体进口端对应的冷水圆管腔内设置独一支暖气圆管是输出通道用,这样即节约原材料,又保证换热效果。
本发明中多支细暖气圆管导热不仅增加了换热器的换热面积,多支细暖气圆管的进口处和出口形成多次湍流量,有效的改变流体的流动层,加快传热速率,冷流体水温度呈梯度增加,促使先进入换热器管腔的冷水在第一交换区域与热流体多间壁接触交换传热时间长得到充分交换吸热,换热器流出的热水排掉的热量和同时进入换热器的冷水在滞留状态或流经过程中吸收多支细暖气圆管放出的热量成正比,致使第一时间进入换热器冷流体的温度沿金属传热面不断提高,热流体的温度沿金属传热面断下降,冷流体流经过程中吸收热量循环至热流体暖气进口热平衡管段流体温度已基本相同传热停止。因此,本发明在换热器热流体暖气出口管段冷水圆管内设置增加多支细小暖气圆管加强导热弥补现有技术的技术方案独一支暖气管因供热温度的降低造成冷水所需面积和温度的缺失而效果差,有效的解决换热器传热面积小储存热水流出补进的冷水交换跟不上的技术问题。解决独一支暖气管在冷水管腔内布局不合理、热源有效的利用率低等技术问题。
综合上述,本发明上述技术方案达到充分有效利用热量,节约材料能源、其强度足够、传热性能可靠、经济上合理、结构紧凑,保证满足洗澡过程中所需要的热水流量。这种技术方案有效的解决了现有技术的技术方案换热面积小,换热效率低、流出热水中断效果差等技术问题。
7、如图2、图4所示,联箱冷流体内腔13内对应管间联箱内侧孔板10长条槽型孔板上设置安装有多个冷流体分流板7;所述暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板上与冷流体分流板7对应处设置安装有热流体分流板6,热流体通过分流板分流组成逆流式循环传热流体通道;或所述的联箱冷流体内腔13和热流体外腔14腔内不设置有冷流体分流板7、热流体分流板6,组成混流式循环流体传热通道;冷流体分流板7 、热流体分流板6为长方形平板或长方形平板周边外翻有边方便连接安装。
本发明在联箱内侧孔板冷水圆管管间槽型板上冷流体空腔内设置有冷流体分流板和暖气管连接板9上设置有热流体分流板,其目地是通过分流板的分流作用,促使冷热流体从下部第一支冷水圆管低端进出口循环逐级加热分流经高端出口与暖气进口管管壁温度相同。冷热流体空腔增设冷热流体分流板,分流板可改变流动状态,可增加扰动破坏流动边界层而使传热增加。形成冷热两种流体逆流交换效率高。冷热流体空腔内不设置分流板形成混流式换热结构。
8、如图、图1、图7、图8、图19端部、图20、图21所示,本发明中的端头盖板4为D字形平板盖板或平板盖板外翻有凸边;端头盖板4密闭封堵冷流体空腔13和热流体空腔14端口部;端头盖板4与联箱内侧孔板10端头板边、暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板端头板边、联箱外侧板8板边的端头板边分别焊接固连;或者端头盖板4分割为长方形盖板或半圆弧盖板,一半与联箱内侧孔板10端头板边和暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板的端头板边密闭焊接封堵冷流体空腔13端口部;端头盖板4的另一半半圆弧盖板与联箱外侧板8端头板边、暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板的端头板边密闭焊接封堵热流体空腔14端口部。
本发明中的端头盖板4为D字形堵板或外翻有凸边堵板盖板,实现一块堵板封堵13、14两个空腔,并保证外观美,D字形堵盖板的直线边与联箱内侧槽型孔板槽口底板直边对应镶嵌在联箱内侧槽型孔板的槽口内紧密配合,在堵盖板外部密闭焊接固连;D字形堵盖板与暖气管连接板9板边的焊接,在D字形堵盖板内壁与顶头的暖气管连接板9形成直角处密闭焊接固连,联箱外侧板8板边封堵热流体空腔14的焊接,联箱外侧C形板的板边卡上端头盖板的板边和联箱内侧槽型孔板的板边璧合唯一与板边和联箱内侧槽型孔板的棱角21密闭焊接固连,形成端头盖板封堵冷热流体两个空腔通道端口部的技术特征。
9、本发明中的冷水圆管2设计数量偶数支,所述冷水出口管接头3和冷水进口管接头12焊接连接在冷水进出管接头外连接口19一侧联箱外侧板8上;暖气出口管接头11和暖气进口管接头5焊接连接在暖气进出连接口15另一侧联箱外侧板8上;联箱体处于竖向摆放冷水出口管接头3与暖气进口管接头5交联箱体两端与冷水圆管2上方边管呈水平方向设置;冷水进口管接头12与 暖气出口管接头11交联箱体两端与冷水圆管2下方边管呈水平方向设置;联箱体处于横向摆放冷水出口管接头3和冷水进口管接头12焊接在上方联箱体上部,暖气进口管接头5和暖气出口管接头11焊接在下方联箱体上;冷水出口管接头3和暖气进口管接头5与冷水圆管2边管呈垂直方向;或冷水圆管2设计数量奇数支,暖气进口管接头5与冷水出口管接头3设置在同一侧联箱外侧板8上部、端头盖板4上端部;暖气出口管接头11与冷水进口管接头12设置在另一侧联箱外侧板8下部、端头盖板4下端部;或者冷热流体进出口管接头形成对角线位置设置在两个联箱体上下部;或联箱体呈竖向摆放冷水进口管接头12和暖气出口管接头11设置在两个联箱体下端部,有效利用于促使循环加热;管接头进出口设置安装的位置与冷水圆管的设计支数相关;管接头进出口安装的位置利于循环加热及联箱体灵活竖向或横向安装与分户供暖双路管网或单路管网匹配灵活、安装方便、节约安装材料。
换热器管接头设计位置是根据冷水圆管支数及有利于热交换循环加热的需要而定。合理的设置管接头的安装位置,其目的是方便目前分户供暖单路或双路暖气管网灵活安装的需要,节约安装材料,并占用空间面积小,换热器管接头与供暖管网安装协调美观。解决现有技术的技术方案联箱体储水式换热器,联箱体只能呈竖向安装,联箱体不能呈横向安装的技术缺陷。
10、一种联箱壳管储水内多管加热交换器的制作工艺,包括如下制作步骤:
A、D 字管形联箱制作:
所述联箱外侧板采用薄壁不锈钢板材制作,将不锈钢薄板剪切成长方形长条平板用压力机压制成槽钢型板,联箱内侧孔板10为长条槽型孔板,联箱内侧孔板10槽型孔板槽口向外;联箱外侧板8为C字形板;在联箱内侧孔板10槽型平面中心分均匀分布开有冷水管安装孔圆平口17,依据冷水圆管2的管径尺寸数量设置冲压冷水圆管安装孔圆平口17连接口,圆平口连接口向槽内拉伸翻口是直壁圆平口;
所述冷水圆管2两端圆平口插入联箱内侧孔板10上的冷水圆管安装孔圆平口17直壁平口内焊接固连;
所述的暖气圆管1的支数根据冷水圆管2的支数平均设置或按需梯级不平均设置,所述的暖气管连接板9压制成小槽钢形板或长条平板连接板;依据暖气圆管1的支数和管径与冷水圆管2管口相对应处冲压暖气管连接口18或在一端暖气管连接板9两端头冲压有冷水进出口管接头内连接口16或向外拉伸翻有边方便安装好焊接其焊接强度高;
B、所述暖气管连接板9为长条小槽型板或长条平板连接板,在暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板上开有暖气管连接口18和/或冷水进出管接头内连接口16;暖气管连接口18冷水进出管接头内连接口16是圆平口或向槽口方向拉伸翻口有边;多支暖气圆管1一端管口插入暖气管连接口18内焊接固连;多支暖气圆管1的另一端管口与固连管定位板20稳固定位后穿过冷水圆管2管腔及冷流体内腔13,另一块暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板上的暖气管连接口18穿入多支暖气圆管1焊接固连;所述暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板嵌入或覆盖联箱内侧孔板10槽型孔板槽口内板边吻合焊接固连;联箱内侧孔板10槽型孔板与暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板端头共同与端头盖板4焊接连接;形成长方形状联箱体冷流体空腔13平行循环吸热流动通道;所述联箱外侧板8卡上联箱内侧孔板10槽型孔板、暖气管连接板9长条小槽型板或长条平板连接板,所述的联箱外侧板8的板边与联箱内侧孔板10槽型孔板的棱角21焊接固连;所述的端头盖板4封堵联箱体冷流体空腔13热流体外腔14两端口密闭焊接固连,形成D字管形状联箱体热流体外腔14和冷流体空腔13平行循环传热流体通道。