CN105042199A - 一种水箱密封组件及采用该组件的热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水箱密封组件及采用该结构的热水器，属于热水器技术领域。该水箱密封组件包括焊接在热水器水箱筒体穿孔外的相同材质管座，所述穿孔具有环状内翻边，所述管座具有通径大于穿孔直径的内螺纹孔，所述管座中装入具有中央通孔的密封塞，所述密封塞具有小端朝外的外锥以及由所述通孔延伸进穿孔的衬圈，所述通孔中插装伸入热水器水箱。采用本发明将通过密封塞的外锥面产生径向和轴向分力，形成密封塞内孔与圆管外圆表面之间以及密封塞内端面与水箱筒体外表面之间的正压力，同时保证可靠的径向和轴向密封，且在杜绝电化学腐蚀的同时，还将圆管的振动与水箱完全隔离，起到理想的避振作用。

Description

一种水箱密封组件及采用该组件的热水器
技术领域
本发明涉及一种水箱密封组件，同时还涉及采用该结构的热水器，属于热水器技术领域。
背景技术
热水器水箱的冷媒等外伸管道伸出内胆时，必须密封，且要求防腐。根据申请人了解，现有技术基本采用外伸管道与内胆上的筒体管座端面直接焊接的结构，这种结构不仅容易因管道受到外力震动产生泄漏缝隙，并且焊缝容易被腐蚀，从而加剧泄漏。
检索发现，申请号为201320622203.5的中国专利公开了一种加热管与法兰的密封连接结构及使用该结构的热水器，该结构在加热管端部设置有连接头，所述连接头通过螺纹紧固的方式安装于所述法兰上并与所述法兰形成密封；该技术方案虽然提供了一种热水器加热管与法兰灵活的连接方式，但将其沿用到承压热泵（又称空气能）热水器时，由于冷媒外管等存在一定的振动，因此依然容易产生泄漏，并且因电极电位存在差异的不同材质构件直接接触而难免电化学腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种在外管振动环境依然可以确保密封且具有理想防腐、隔振效果的水箱密封组件，同时给出采用该结构的热水器。
为了达到以上目的，本发明的水箱密封组件的基本技术方案为：包括焊接在热水器水箱筒体穿孔外的相同材质管座，所述穿孔具有环状内翻边，所述管座具有通径大于穿孔直径的内螺纹孔，所述管座中装入具有中央通孔的密封塞，所述密封塞具有小端朝外的外锥以及由所述通孔延伸进穿孔的衬圈，所述通孔中插装伸入热水器水箱筒体的圆管(俗称冷媒管)，所述内螺纹孔中旋入具有与所述外锥相配内锥的空心螺塞（俗称喇叭口管座）。
这样，拧紧空心螺塞时，将通过密封塞的外锥面产生径向和轴向分力，从而形成密封塞内孔与圆管外圆表面之间以及密封塞内端面与水箱筒体外表面之间的正压力，同时保证可靠的径向和轴向密封；并且由于通常材质为钢材的水箱及管座和螺塞与材质为铜材的圆管完全被密封塞隔开，因此在杜绝电化学腐蚀的同时，还将圆管的振动与水箱完全隔离，起到理想的避振作用。
本发明进一步的优化是，所述外锥的锥度等于径向有效密封面积与轴向有效密封面积之比，所述径向有效密封面积由密封塞内端面与水箱筒体外表的接触面积确定，所述轴向有效密封面积由密封塞自小端至内端面的通孔段与圆管外圆接触面积确定。这样，可以使外锥面产生的径向和轴向分力在径向密封面和轴向密封面形成基本均等的压强，结果不仅产生均衡的密封效果，而且可以使密封塞各向压缩量基本一致，从而各向具有的补偿源自圆管振动位移的能力基本一致，更好地在发挥减振隔振作用的同时，保证密封，防止泄漏。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一的热水器结构示意图。
图2为图1的A处局部放大图。
图3为图1实施例密封件的受力分析示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例采用水箱密封组件的热泵热水器如图1所示，外壳2中安装由筒体1-2、顶盖1-1以及底盖1-3构成的水箱1（俗称内胆），该水箱1内安置螺旋状换热盘管3，顶盖1-1垂向插装用于防蚀的阳极棒4。盘管3的两端分别由连通管3-1从位于筒体1-2的水箱密封组件5中穿出，外接热泵循环系统（图中因剖视，只显示了一处）。
水箱密封组件5的具体结构如图2所示，管座5-1与水箱筒体1-2同为不锈钢材质，邻近热水器水箱筒体1-2的一端制有周圈V形槽5-1a，满焊固定在筒体1-2的穿孔外，因此可以形成牢固可靠的焊接密封结构。穿孔具有环状内翻边1-2a，管座5-1具有通径大于穿孔直径的内螺纹孔。管座5-1中装入具有中央通孔的密封塞5-3，该密封塞5-3具有小端朝外的外锥以及由通孔延伸进穿孔的衬圈5-3a，并且在外锥的内端形成圆柱台阶段5-1b。通孔中插装伸入热水器水箱筒体1-2的铜质热交换介质圆管(又称冷媒管)3-1。管座5-1的内螺纹孔中旋入具有与密封塞5-3外锥相配内锥的空心螺塞5-4（又称喇叭口管座），其内端的外圆压持在圆柱台阶段5-1b的环形端面上，起到强力压持增强密封的作用。管座5-1的外端具有嵌装密封圈5-6的端面凹陷，空心螺塞5-4的外端具有压持密封圈5-6的径向延伸边5-4a，因此与圆柱台阶段5-1b构成两道密封与轴向隔振结构。空心螺塞5-4的内孔外端形成外大内小的喇叭口5-4b，便于连通管3-1的插装以及转弯。
由于热泵热水器的热交换循环管路具有振动，因此本实施例的密封塞实际还起将热交换介质圆管的振动与水箱筒体隔离的作用。而在隔振时，振动位移将使原先静止状态下旋紧空心螺塞压紧产生的密封面正压力发生变化，如预紧不当，有可能导致预紧正压力较小的密封面产生临时泄漏。考虑到振动位移方向具有一定的随机性，因此希望各密封面预紧时处于正压力基本一致的状态，从而具有各向基本相同的克服临时泄漏的补偿能力。
理论分析与实验研究表明，（参见图3，粗线所示处为有限密封面）当图3的密封塞外锥斜度tanθ等于径向有效密封面积与轴向有效密封面积之比时，可以使周向和轴端密封面的单位面积正压力基本一致，从而具有各向基本相同的克服临时泄漏的补偿能力。
径向有效密封面积由密封塞内端面与水箱筒体外表的接触面积确定，即等于图3中(D2-D12)π/4；轴向有效密封面积由密封塞自小端至内端面的通孔段与圆管外圆接触面积确定，即等于πdL。
这样，拧紧空心螺塞时，将通过密封塞的外锥面产生径向分力F1和轴向分力F2，从而形成密封塞内孔与圆管外圆表面之间以及密封塞内端面与水箱筒体外表面之间基本相同的单位面积正压力及压缩量，同时保证在振动状态下可靠的径向和轴向密封；并且由于不锈钢水箱及管座和螺塞与铜圆管完全隔开，因此在杜绝电化学腐蚀的同时，还将圆管的振动与水箱完全隔离，起到理想的避振作用。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种水箱密封组件，包括焊接在热水器水箱筒体穿孔外的相同材质管座，其特征在于：所述穿孔具有环状内翻边，所述管座具有通径大于穿孔直径的内螺纹孔，所述管座中装入具有中央通孔的密封塞，所述密封塞具有小端朝外的外锥以及由所述通孔延伸进穿孔的衬圈，所述通孔中插装伸入热水器水箱筒体的圆管，所述内螺纹孔中旋入具有与所述外锥相配内锥的空心螺塞。
2.根据权利要求1所述的水箱密封组件，其特征在于：所述外锥的锥度等于径向有效密封面积与轴向有效密封面积之比，所述径向有效密封面积由密封塞内端面与水箱筒体外表的接触面积确定，所述轴向有效密封面积由密封塞自小端至内端面的通孔段与圆管外圆接触面积确定。
3.根据权利要求2所述的水箱密封组件，其特征在于：所述密封塞的外锥内端形成圆柱台阶段，所述空心螺塞的内端外圆压持在圆柱台阶段的环形端面上。
4.根据权利要求3所述的水箱密封组件，其特征在于：所述管座的外端具有嵌装密封圈的端面凹陷，所述空心螺塞的外端具有压持密封圈的径向延伸边。
5.根据权利要求4所述的水箱密封组件，其特征在于：所述管座与邻近水箱筒体的一端制有周圈V形槽，满焊固定在所述筒体的穿孔外，所述空心螺塞的内孔外端形成外大内小的喇叭口。
6.一种采用水箱密封组件的热水器，包括安装水箱的外壳，所述水箱由筒体、顶盖以及底盖构成，内部安置螺旋状换热盘管；所述顶盖垂向插装用于防蚀的阳极棒，所述盘管的两端分别由连通管从筒体上的水箱密封组件中穿出；所述水箱密封组件包括焊接在热水器水箱筒体穿孔外的相同材质管座，其特征在于：所述穿孔具有环状内翻边，所述管座具有通径大于穿孔直径的内螺纹孔，所述管座中装入具有中央通孔的密封塞，所述密封塞具有小端朝外的外锥以及由所述通孔延伸进穿孔的衬圈，所述通孔中插装伸入热水器水箱筒体的圆管，所述内螺纹孔中旋入具有与所述外锥相配内锥的空心螺塞。
7.根据权利要求6所述的热水器，其特征在于：所述外锥的锥度等于径向有效密封面积与轴向有效密封面积之比，所述径向有效密封面积由密封塞内端面与水箱筒体外表的接触面积确定，所述轴向有效密封面积由密封塞自小端至内端面的通孔段与圆管外圆接触面积确定。
8.根据权利要求7所述的热水器，其特征在于：所述密封塞的外锥内端形成圆柱台阶段，所述空心螺塞的内端外圆压持在圆柱台阶段的环形端面上。
9.根据权利要求所述的热水器，其特征在于：所述管座的外端具有嵌装密封圈的端面凹陷，所述空心螺塞的外端具有压持密封圈的径向延伸边。
10.根据权利要求9所述的热水器，其特征在于：所述管座与邻近水箱筒体的一端制有周圈V形槽，满焊固定在所述筒体的穿孔外，所述空心螺塞的内孔外端形成外大内小的喇叭口。
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