CN104034019B - 内热式多管套筒燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内热式多管套筒式燃气热水器，内套筒的外壁上焊接有旋流板，内套筒置于外套筒内，由上、下密封端头与外套筒同轴固定连接，内套筒上部侧面开有使内外套筒间隙内水流进内套筒的小孔，内套筒设有热水出口，外套筒设有进水口，位于内套筒与外套筒之间的上、下密封端头上固定连接若干根穿过旋流板的换热管，上密封端头上端设有燃烧室，下密封端头下端设有带有出烟口的集烟腔，且燃烧室通过换热管连通集烟腔。本发明根据烟火管锅炉的结构原理，改变原水箱换热装置的结构，设计成火焰在管子中间燃烧的燃气热水器。一方面简化了热水器换热装置的结构，提高了换热效率；另一方面，也避免了为防止温度过高造成的不能持续供水和供水量不足的问题。

Description

内热式多管套筒燃气热水器

技术领域

本发明涉及一种燃气式热水器的换热装置，尤其涉及一种内热式多管套筒燃气热水器。

背景技术

随着供电的紧张现在全国大力推行燃气热水器，现行燃气热水器主要存在的问题是：热水器换热装置是通过烘烤水箱内带有翅片的水管来将热量传递给水，一方面这种换热方式效率低下，为提高效率换热装置设计和制造非常复杂，而且对材料的要求高造成了成本偏高；另一方面，火焰加热水的同时也加热水箱外壁，因此燃气热水器每工作一段时间就要停一下，而且对热水器的出水量有很大限制，同种型号的热水器其排量越大成本也就越高，相应的价格也越贵。

对此目前市场上热水器的解决方法是增加材料厚度，增加复杂程度来提高换热面积，或使用昂贵的黄铜来制造。这些都增加了生产和制造成本，而且效果都不明显。

发明内容

本发明是要提供一种内热式多管套筒燃气热水器，用于解决普通热水器为了防止温度过高而造成的成本增加和热功率不足的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种内热式多管套筒式燃气热水器，包括燃烧室、上密封端头、下密封端头、内套筒、外套筒、换热管、旋流板、集烟腔，其特点是：内套筒的外壁上焊接有可以穿过换热管的旋流板，内套筒置于外套筒内，并通过上、下密封端头与外套筒同轴固定连接，内套筒上部侧面开有使内外套筒间隙内水流进内套筒的小孔，内套筒下端设有热水出口，外套筒下部侧面设有进水口，位于内套筒与外套筒之间的上、下密封端头上固定连接若干根穿过旋流板的换热管，上密封端头上端设有燃烧室，下密封端头下端设有带有出烟口的集烟腔，且燃烧室通过换热管连通集烟腔。

换热管交错排列在内套筒与外套筒之间的间隙内，每三根换热管构成正三角形布置。旋流板的螺旋角介于15-45度之间。

本发明的有益效果在于：

本发明的密封端头上沿着两套筒间隙的位置密集而均匀的开有5-15mm的圆孔，上、下密封端头对应位置的圆孔和旋流板上孔的圆心连线与套筒轴线平行。然后将多根薄壁圆管插入上下密封端头的对应圆孔内并固定在密封端头上。燃气与空气混合后在燃烧室燃烧后进入换热管进行热交换，冷却后进入集烟腔排出。冷水由进水口进入两套筒的间隙在旋流板的作用下沿着间隙呈螺旋状一边上升一边与换热管换热，最后通过内套筒上端的小孔进入内套筒内部后从出水口排出。其中，换热管交错排列在间隙内，换热管圆心不在同一圆上，这样可以增加换热管排列的密集程度；旋流板的螺旋角介于15-45度之间，这样可以在不使阻力明显增加的情况增加水的受热面积。混合后的燃气在燃烧室内部燃烧，生成的高温烟气进入换热管与水发生换热，最后低温烟气进入集烟腔后排出；同时，冷水进入内外套筒之间在旋流板的作用下呈螺旋状流动，且一边流动一边与换热管发生换热；最后进入内套筒进行混合以避免受热不均而造成出水温度不均。整套装置采用内热式设计，火焰在燃烧室内燃烧后进入换热管，换热管置于水中。该设计的优点在于避免了普通热水器外壁温度过高的问题，同时该设计换热效率更高，结构更简单，对材料的要求也更低，降低了生产成本。

换热部件采用多根换热管换热，用户可根据自己热水器的热功率自行选择合适的换热管直径和根数，理论上换热管越多，直径越小，有效换热表面积越大，换热效率越高。

采用旋流板来增加水在内外套筒之间流动的距离，以此来增加换热的时间。旋流板也起到肋片的作用，增加换热管的导热性能。

换热部件采用套筒式结构，使用两个直径不同的金属套筒之间的空间作为换热空间，该设计的优点是简化了制造工艺，降低制造成本。换热管的排列方式是交错排列，每三根换热管可构成正三角形，该设计的优点是增大了水的紊流程度，提高了换热效率。

该装置可设计成小功率的标准件，不同型号的热水器可通过多个该装置串联或并联达到其设计参数。其优点是换热装置水路串联可提高出水温度，水路并联可提高流量。这样，只生产一种规格的换热器就可以满足不同型号的产品，节约了生产成本。

因此，本发明结构简化，使之制造成本和材料成本都有所下降；新的结构是采用内热式设计，高温元件处于被水包围的状态，解决了普通热水器为了防止温度过高而造成的成本增加和热功率不足的限制。

附图说明

图1是本发明的整体结构剖视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是换热管的布置图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示：本发明的内热式多管套筒燃气热水器，包括增加水流动距离长度的旋流板1、外套筒2、换热管3、内套筒4、上端密封端头5、燃烧室6、下端密封端头7、热水出口8、冷水进口9、集烟腔10、烟气出口11、使内外套筒间隙内水流进内套筒的小孔12。

内套筒4的外壁上焊接有可以穿过换热管的旋流板1，旋流板1的螺旋角介于15-45度之间。内套筒4置于外套筒2内，并通过上、下密封端头5、7与外套筒2同轴固定连接，内套筒4上部侧面开有使内外套筒间隙内水流进内套筒的小孔12，内套筒4下端设有热水出口8，外套筒2下部侧面设有进水口9，位于内套筒4与外套筒2之间的上、下密封端头5、7上固定连接若干根穿过旋流板的换热管3，上密封端头5上端设有燃烧室6，下密封端头7下端设有带有出烟口的集烟腔10，且燃烧室6通过换热管3连通集烟腔10。换热管3交错排列在内套筒4与外套筒2之间的间隙内，每三根换热管3构成正三角形布置（图4）。

在内套筒4的外壁上焊接有可以穿过换热管的旋流板1，然后，内套筒4穿在外套筒2内部由上、下密封端头5、7固定，使两套筒轴线重合。密封端头上沿着两套筒间隙的位置密集而均匀的开有5-15mm的圆孔，上、下密封端头5、7对应位置的圆孔和旋流板1上孔的圆心连线与套筒轴线平行。然后将多根薄壁的换热管3插入上、下密封端头5、7的对应圆孔内并固定在密封端头上。燃气与空气混合后在燃烧室6燃烧后进入换热管3进行热交换，冷却后进入集烟腔10排出。冷水由进水口进入两套筒的间隙在旋流板1的作用下沿着间隙呈螺旋状一边上升一边与换热管3换热，最后通过内套筒4上端的小孔12进入内套筒4内部后从热水出口8排出。其中，换热管3交错排列在间隙内，换热管3圆心不在同一圆上，这样可以增加换热管排列的密集程度；旋流板1的螺旋角介于15-45度之间，这样可以在不使阻力明显增加的情况增加水的受热面积。

本发明的运行过程为混合后的燃气进入燃烧装置6燃烧；产生的高温烟气进入换热管与水进行换热，为保证换热充分，整个装置要有足够的长度；最后，燃烧产物进入集烟腔10，低温烟气从烟气出口11排出；与此同时，冷水从冷水进口9进入内外套筒之间的间隙与换热管发生换热，旋流板1使水流绕着内外套筒呈螺旋状流动以此来增加换热时间；之后经过小孔12沿切向进入内套筒，水流在内套筒发生混合以防止因受热不均而造成的水温波动；最后热水从热水出口8排出。

当需要大排量时只要增加整个装置的长度即可，为了提高换热效率可根据不同要求减小螺旋板旋转角度、缩减换热管直径增加其根数来增大换热效率。

Claims (3)

1.一种内热式多管套筒式燃气热水器，包括燃烧室(6)、上密封端头(5)、下密封端头(7)、内套筒(4)、外套筒(2)、换热管(3)、旋流板(1)、集烟腔10，其特征在于：所述内套筒(4)的外壁上焊接有可以穿过换热管的旋流板(1)，内套筒(4)置于外套筒(2)内，并通过上、下密封端头(5、7)与外套筒(2)同轴固定连接，内套筒(4)上部侧面开有使内外套筒间隙内水流进内套筒的小孔(12)，内套筒(4)下端设有热水出口(8)，外套筒(2)下部侧面设有进水口(9)，位于内套筒(4)与外套筒(2)之间的上、下密封端头(5、7)上固定连接若干根穿过旋流板的换热管(3)，上密封端头(5)上端设有燃烧室(6)，下密封端头(7)下端设有带有出烟口的集烟腔10，且燃烧室(6)通过换热管(3)连通集烟腔(10)。

2.根据权利要求1所述的内热式多管套筒式燃气热水器，其特征在于：所述换热管(3)交错排列在内套筒(4)与外套筒(2)之间的间隙内，每三根换热管(3)构成正三角形布置。

3.根据权利要求1所述的内热式多管套筒式燃气热水器，其特征在于：所述旋流板(1)的螺旋角介于15-45度之间。