CN108662767B - 容积式换热装置和具有其的热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种容积式换热装置和具有其的热水器,容积式换热装置包括:燃烧器壳,燃烧器壳内限定有上端敞开的燃烧腔;燃烧器,燃烧器设在燃烧腔内以产生烟气;内胆,内胆设在燃烧器壳的上端,内胆内限定有储水腔,储水腔的上部具有与外界连通的上开口,储水腔的下部具有与燃烧腔连通的下开口;主换热管,主换热管设在储水腔内,主换热管的上端密封设置在上开口内,主换热管的下端密封设置在下开口内;换热支管,换热支管设在储水腔内,换热支管的下端与主换热管的下部连通,换热支管的上端与主换热管的上部连通,换热支管的至少一部分被构造成环绕主换热管的螺旋形。根据本发明实施例的容积式换热装置的换热效率提升,换热效果较好。

Description

容积式换热装置和具有其的热水器
技术领域
本发明涉及热水技术领域,更具体地,涉及一种容积式换热装置和具有其的热水器。
背景技术
容积式燃气热水器因其水温恒定,供热水量大,使用成本低等优点,在商用领域有着不错的发展前景。相关技术中的容积式燃气热水器采用烟气对水进行加热,换热效率低下,并且加热水的温度不够均匀。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种容积式换热装置,所述容积式换热装置的换热效率提升,换热效果较好。
本发明还提出了一种具有上述容积式换热装置的热水器。
根据本发明实施例的容积式换热装置,包括:燃烧器壳,所述燃烧器壳内限定有上端敞开的燃烧腔;燃烧器,所述燃烧器设在所述燃烧腔内以产生烟气;内胆,所述内胆设在所述燃烧器壳的上端,所述内胆内限定有储水腔,所述储水腔的上部具有与外界连通的上开口,所述储水腔的下部具有与所述燃烧腔连通的下开口;主换热管,所述主换热管设在所述储水腔内,所述主换热管的上端密封设置在所述上开口内,所述主换热管的下端密封设置在所述下开口内;换热支管,所述换热支管设在所述储水腔内,所述换热支管的下端与所述主换热管的下部连通,所述换热支管的上端与所述主换热管的上部连通,所述换热支管的至少一部分被构造成环绕所述主换热管的螺旋形。
根据本发明实施例的容积式换热装置的换热效率提升,换热效果较好,对水加热更均匀。
另外,根据本发明上述实施例的容积式换热装置还可以具有如下附加的技术特征:
可选地,所述换热支管整体形成为螺旋形。
根据本发明的一些实施例,所述主换热管包括:中间管段,所述中间管段形成为直管;上管段,所述上管段设在所述中间管段的上端且密封设置在所述上开口内,所述上管段与所述换热支管的上端相连,所述上管段的通流面积大于所述中间管段的通流面积;下管段,所述下管段设在所述中间管段的下端且密封设置在所述下开口内,所述下管段与所述换热支管的下端相连,所述下管段的通流面积大于所述中间管段的通流面积。
可选地,所述主换热管为一体件。
可选地,所述主换热管、所述储水腔与所述换热支管同轴设置。
在本发明的一些实施例中,所述内胆的底壁形成为向上凹陷的弧形,所述下开口设在所述内胆的底壁的中部。
根据本发明一些实施例的容积式换热装置还包括:外壳,所述内胆和所述燃烧器壳设在所述外壳内,所述外壳的上部设有连通所述主换热管与外界的外出口。
进一步地,所述主换热管与所述外壳密封连接且所述主换热管的上端从所述外出口内伸出。
可选地,所述换热支管和所述内胆分别与所述主换热管焊接相连。
根据本发明实施例的容积式换热装置还包括:温控器,所述温控器伸入所述储水腔的下部且与所述燃烧器电连接。
根据本发明实施例的热水器,包括根据本发明实施例的容积式换热装置。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明第一个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图2是根据本发明第一个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图3是根据本发明第二个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图4是根据本发明第二个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图5是根据本发明第三个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图6是根据本发明第三个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图7是根据本发明第四个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图8是根据本发明第四个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图9是根据本发明第五个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图10是根据本发明第五个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图11是图10中圈示A处的放大结构示意图;
图12是根据本发明第六个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图13是根据本发明第六个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图14是根据本发明第七个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图15是根据本发明第七个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图16是图14中圈示B处的放大结构示意图;
图17是图15中圈示C处的放大结构示意图;
图18是根据本发明第八个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图19是根据本发明第八个实施例的容积式换热装置的结构示意图;
图20是根据本发明第九个实施例的容积式换热装置的剖视图;
图21是根据本发明第九个实施例的容积式换热装置的俯视图;
图22是根据本发明第九个实施例的容积式换热装置的换热扰流片与主换热管的装配示意图;
图23是根据本发明第九个实施例的容积式换热装置的烟气流动示意图;
图24是根据本发明实施例的换热扰流片的结构示意图;
图25是图24中圈示D处的放大结构示意图;
图26是装配有根据本发明实施例的换热扰流片的容积式换热装置的剖视图;
图27是装配有根据本发明实施例的换热扰流片的容积式换热装置的俯视图。
附图标记:
容积式换热装置100;
内胆10;
储水腔101;翻边102;换热通道103;通气道104;上开口105;下开口106;
燃烧器壳20;通气口201;燃烧腔202;燃烧器30;
换热支管41;外围支管411;中部支管412;
上换热管42;下换热管43;
主换热管44;中间管段441、上管段442;下管段443;
外围通气通道401;中部通气通道402;
外壳50;外出口501;内壳体51;外壳体52;安装口521;
换热扰流片60;扰流片主体61;换热翅片62;扰流孔601;
主扰流段611;折边6111;减重孔6112;
安装段612;安装部6121;
排水件70;接水部701;排水道702;排水口703;
接水环71;排水支臂72;
分隔件80;温控器110;进水管120;出水管130。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的容积式换热装置100。
参照图1至图27所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括:内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管。
具体而言,内胆10内可限定有储水腔101,换热烟管可设置在储水腔101中。内胆10的上部设有上开口105,上开口105与外界连通,换热烟管的上端可以密封设置在上开口105内。由此,可以实现换热烟管与外界连通,同时内胆10与换热烟管密封连接,可以有效防止漏水。
燃烧器壳20内限定有上端敞开的燃烧腔202,燃烧器30设在燃烧腔202内。内胆10设在燃烧器壳20的上端,以封闭燃烧腔202的上端开口。内胆10的下部设有下开口106,下开口106连通储水腔101和燃烧腔202,换热烟管的下端密封设置在下开口106内,以实现燃烧腔202与换热烟管的连接以及燃烧腔202与储水腔101的隔断。
由此,燃烧器30产生的烟气可以进入到换热烟管内,并与换热烟管交换热量,使换热烟管的温度升高,并与储水腔101中的水发生热交换,以实现对水的加热。烟气经过换热后温度降低,并可以从换热烟管的上端流出外界。
在本发明中,换热烟管可包括换热支管41、上换热管42、下换热管43和主换热管44中的至少一种,通过对换热烟管的结构进行设计可以提高换热能力,下面结合一些具体的实施例对根据本发明实施例的容积式换热装置100进行详细描述。
图1和图2示出了根据本发明第一个实施例的容积式换热装置100。如图1和图2所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括换热支管41和上换热管42。
具体而言,燃烧器壳20内限定有上端敞开的燃烧腔202,燃烧器30设在燃烧腔202内。内胆10设在燃烧器壳20的上端,以封闭燃烧腔202的上端开口。内胆10内限定有储水腔101,储水腔101的上部具有上开口105,上开口105连通储水腔101和外界,储水腔101的下部具有下开口106,下开口106连通储水腔101和燃烧腔202。
上换热管42可密封连接在上开口105内。下开口106和换热支管41分别包括多个,多个换热支管41和多个下开口106一一对应。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上,例如,三个或四个等。多个换热支管41设在储水腔101内,每个换热支管41的下端分别密封设置在对应的下开口106内,每个换热支管41的上端与上换热管42的下端相连。
由此,燃烧器30燃烧燃气等燃料气体形成的烟气首先进入多个换热支管41内,然后再汇聚到与多个换热支管41连通的上换热管42内,经上换热管42后排出容积式换热装置100。多个换热支管41的设置可以使内胆10中不同部位的水实现与换热支管41的直接热交换,能够使内胆10的水更均匀地换热,与此同时,多个换热支管41使得换热面积得以增加,从而增加容积式换热装置100的换热能力,换热效率和换热效果提升。
对于上换热管42与换热支管41的连接方式以及换热支管41与内胆10的连接方式不做特殊限制,例如,可以采用粘接方式或者卡接加密封圈的方式等。在本发明的一些具体示例中,上换热管42和换热支管41焊接相连,换热支管41与内胆10也焊接相连。由此,不仅方便连接,而且连接可靠,密封性好。在本发明的另一些实施例中,上换热管42与换热支管41一体形成。由此,可以提高换热烟管的整体密封性,同时可提升容积式换热装置100的装配效率。
为进一步提高换热的均匀性,多个换热支管41可以均匀地间隔开分布在储水腔101中。例如,如图1和图2所示,多个换热支管41可包括多个外围支管411,多个外围支管411沿内胆10的周向间隔开分布。由此,可以提高换热支管41在内胆10内分布的均匀性,可以进一步提高换热能力。在本发明的一些具体实施方式中,多个外围支管411沿内胆10的周向均匀地间隔布置。
如图1和图2所示,换热支管41可延伸成直管,烟气流动顺畅,换热性好。可选地,每个外围支管411的上部可延伸成弧形,如图1和图2所示。由此,烟气在换热支管41内流动更顺畅。如图1和图2所示,上换热管42和换热支管41的连接处的内壁面可以圆滑过渡。由此,可以进一步提升烟气流动的顺畅性。
继续参照图1和图2所示,多个换热支管41还可包括中部支管412,中部支管412大体位于储水腔101的中部,外围支管411间隔设置在中部支管412的外周。也就是说,多个外围支管411围设在中部支管412的外周,并且与中部支管412间隔开设置,多个外围支管411彼此间隔开。由此,可以进一步提高换热支管41分布的均匀性,进一步提升加热水的效果和效率。
进一步地,中部支管412、上换热管42和储水腔101可同轴设置。也就是说,中部支管412的中心轴线、上换热管42的中心轴线与储水腔101的中心轴线共线设置。由此,可以进一步提升加热水的效率和效果。
如图1和图2所示,下开口106和上开口105处可分别设有翻边102,中部支管412的下端和上换热管42分别与对应的翻边102相连,具体地,中部支管412的下端与下开口106处的翻边102相连,上换热管42与上开口105处的翻边102相连。由此,可以提高中部支管412以及上换热管42与内胆10的连接可靠性和密封性。
可选地,内胆10的底壁可形成为向上凹陷的弧形,如图1和图2所示,下开口106可设在内胆10的底壁上。由此,弧形的底壁可以对烟气起到引导作用,使烟气更易于进入到换热支管41内,提高对水的加热效果。
根据本发明实施例的容积式换热装置100还可以包括外壳50,如图1和图2所示,内胆10和燃烧器壳20可设在外壳50内,以被外壳50保护,避免损坏。外壳50的上部可设有外出口501,外出口501连通上换热管42与外界,使上换热管42中的烟气可以流出外壳50。进一步地,上换热管42可从外出口501内伸出并且与外壳50密封连接。由此,不仅连接方便,上换热管42与外壳50连接可靠且密封性较好,而且出气性好,可以避免烟气进入并滞留在外壳50内。
可选地,外壳50与燃烧器壳20可以为分体件,燃烧器壳20可以与外壳50相连。当然,在本发明的一些实施例中,燃烧器壳20与外壳50也可以为一体件,具体地,外壳50的一部分可作为燃烧器壳20使用,由此,无需单独设置燃烧器壳20,成本更低。
如图2所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可包括温控器110,温控器110伸入储水腔101的下部,以检测储水腔101中的温度。当储水腔101中的水位达到温控器110时,温控器110可以检测水的温度。温控器110与燃烧器30相连,当温控器110检测水的温度超过预定温度时,可以控制燃烧器30停止工作,当温控器110检测水的温度低于预定温度时,燃烧器30可以继续工作,以继续向换热烟管内提供烟气,实现对水的加热,控制性好,安全性较高。
图3和图4示出了根据本发明第二个实施例的容积式换热装置100。如图3和图4所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括换热支管41和下换热管43。
本实施例中的结构与第一个实施例中的结构有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述。下面对主要的不同之处进行详细描述。
参照图3和图4所示,在本实施例中,内胆10的上开口105包括多个,换热支管41包括多个且均设置在储水腔101内,多个换热支管与多个上开口105一一对应,每个换热支管41的上端密封设置在对应的上开口105内。内胆10上的下开口106为一个,下换热管43密封连接在下开口106内,下换热管43的上端与多个换热支管41的下端连接。
由此,燃烧器30燃烧燃气等燃料气体形成的烟气首先进入下换热管43内,然后再分流到多个换热支管41内,经多个换热支管41后排出容积式换热装置100。多个换热支管41的设置可以使内胆10中不同部位的水与换热支管41直接进行热交换,能够使内胆10的水更均匀地换热,与此同时,多个换热支管41使得换热面积得以增加,从而增加容积式换热装置100的换热能力,换热效率和换热效果提升。
可选地,下换热管43与换热支管41可以采用粘接或焊接等连接方式相连。换热支管41与内胆10可以采用粘接或者焊接等连接方式实现密封连接。可选地,下换热管43和换热支管41的连接处的内壁面可以圆滑过渡,以提升烟气流动的顺畅性。
图3和图4所示,本实施例中的换热支管41的结构与第一个实施例中的结构大致类似,多个换热支管41可以包括多个外围支管411和中部支管412,具体可参考前面的相关描述。下开口106处可设有翻边102,下换热管43可以与翻边102相连。进一步地,中部支管412、上换热管42和内胆10可同轴设置,以进一步提高加热水的性能。可选地,每个外围支管411的下部可延伸成弧形,以提高烟气流动的顺畅性,并且方便连接外围换热管和下换热管43。
如图3和图4所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可包括外壳50,外壳50的上部可设有多个外出口501,多个换热支管41与多个外出口501一一对应,每个换热支管41可从对应的外出口501内伸出并且与外壳50密封连接。由此,不仅连接方便,上换热管42与外壳50连接可靠且密封性较好,而且出气性好,可以避免烟气进入并滞留在外壳50内。
图5和图6示出了根据本发明第三个实施例的容积式换热装置100。如图5和图6所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括换热支管41、上换热管42和下换热管43。
本实施例中的结构与第一个实施例以及第二个实施例中的结构均有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述,下面对主要的不同之处进行详细描述。
如图5和图6所示,本实施例的结构可以看成第一个实施例和第二个实施例的结合,换热烟管可包括换热支管41、上换热管42和下换热管43。换热支管41包括多个并且均设置在内胆10的储水腔101内,上换热管42连接在换热支管41的上端,下换热管43连接在换热支管41的下端。具体地,内胆10上的上开口105和下开口106分别为一个,下换热管43密封连接在下开口106内,下换热管43的上端与多个换热支管41的下端连接,上换热管42密封连接在上开口105内,上换热管42的下端与多个换热支管41的上端连接。
由此,燃烧器30燃烧燃气等燃料气体形成的烟气首先进入下换热管43内,然后再分流到多个换热支管41内,经多个换热支管41后再汇集到上换热管42,经过上换热管42排出容积式换热装置100。多个换热支管41的设置可以使内胆10中不同部位的水实现与换热支管41的直接热交换,能够使内胆10的水更均匀地换热,与此同时,多个换热支管41使得换热面积得以增加,从而增加换热能力,换热效率和换热效果提升。
可选地,下换热管43和换热支管41的连接处的内壁面可以圆滑过渡,上换热管42和换热支管41的连接处可以圆滑过渡。可选地,下换热管43与换热支管41可以采用焊接或粘接等方式实现密封连接,上换热管42与换热支管41可以采用焊接或粘接等密封方式。
与前述类似,在本实施例中,多个换热支管41可以包括多个外围支管411和中部支管412,具体可参考前面的相关描述。可选地,中部支管412、上换热管42、下换热管43和储水腔101同轴设置,以进一步提高加热水的性能。可选地,每个换热支管41的上部和下部可分别延伸成弧形,以提高烟气流动的顺畅性,并且方便连接与上换热管42和下换热管43的连接。
如图5和图6所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可包括外壳50,外壳50的上部设有外出口501,外出口501连通上换热管42与外界,使上换热管42中的烟气可以流出外壳50。进一步地,上换热管42可以从外出口501内伸出并且与外壳50密封连接。由此,不仅连接方便,上换热管42与外壳50连接可靠且密封性较好,而且出气性好,可以避免烟气进入并滞留在外壳50内。
图7和图8示出了根据本发明第四个实施例的容积式换热装置100。如图7和图8所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括换热支管41和主换热管44。
本实施例中的结构与第一个实施例以及第二个实施例中的结构均有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述,下面对主要的不同之处进行详细描述。
具体而言,本实施例中的内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30、温控器110以及外壳50等与前面的实施例大致类似,在此不做详细描述。本实施例中的换热支管41前面的实施例有不同,下面主要对换热支管41和主换热管44进行详细描述。
参照图7和与8所示,主换热管44设在内胆10的储水腔101内,主换热管44的上端密封设置在内胆10的上开口105内,主换热管44的下端密封设置在内胆10的下开口106内。换热支管41设在储水腔101内,换热支管41的下端与主换热管44的下部连通,换热支管41的上端与主换热管44的上部连通,换热支管41的至少一部分形成为环绕主换热管44的螺旋形。
由此,换热支管41在内胆10内的长度较长,可以增加烟气与换热支管41的接触面积以及换热支管41与水的接触面积,增加容积式换热装置100的换热能力,加热水的效率和效果提升。
如图7和图8所示,换热支管41可整体形成为螺旋形。由此,换热支管41在内胆10内分布更均匀,可以使内胆10中的水更均匀地被加热,并且换热支管41与水以及烟气的接触面积更大,可以更充分地将烟气的热量传递至水,进一步提高水的加热效果和加热效率。
可选地,如图7和图8所示,主换热管44可包括中间管段441、上管段442和下管段443。中间管段441可形成为直管,可选地,中间管段441可以沿竖直方向延伸设置。上管段442可设在中间管段441的上端并且与换热支管41的上端相连,上管段442密封设置在上开口105内。下管段443设在中间管段441的下端并且与换热支管41的下端相连,下管段443密封设置在下开口106内。
其中,下管段443的通流面积大于中间管段441的通流面积,上管段442的通流面积也大于中间管段441的通流面积。由此,可以使烟气更易进入和流出主换热管44,并且方便换热支管41与主换热管44的连接。
在本发明的一些具体实施方式中,主换热管44为一体件。也就是说,中间管段441、上管段442和下管段443可一体形成。由此,不仅可以提高主换热管44的整体密封性和强度,而且可以提升容积式换热装置100的装配效率。
可选地,主换热管44、储水腔101与换热支管41可同轴设置。也就是说,主换热管44的中心轴线、储水腔101的中心轴线以及换热支管41的旋转轴线共线设置。由此,可以进一步提升加热水的效率和效果。
如图7和图8所示,主换热管44可以与外壳50密封连接且主换热管44的上端可以从外壳50的外出口501内伸出。由此,不仅连接方便,主换热管44与外壳50连接可靠且密封性较好,而且出气性好,可以避免烟气进入并滞留在外壳50内。
对于主换热管44与换热支管41的连接方式以及主换热管44与内胆10的连接方式不做特殊限制,例如,可以采用粘接方式或者卡接加密封圈的方式等。在本发明的一些具体示例中,主换热管44和换热支管41焊接相连,主换热管44与内胆10也焊接相连。由此,不仅方便连接,而且连接可靠,密封性好。在本发明的另一些实施例中,主换热管44与换热支管41一体形成。由此,可以提高换热烟管的整体密封性,同时可提升容积式换热装置100的装配效率。
如图7和图8所示,下开口106和上开口105处可分别设有翻边102,主换热管44的上端和下端分别可以与对应的翻边102相连,以提高连接效果。可选地,主换热管44和换热支管41的连接处的内壁面可圆滑过渡,以提高烟气流动的顺畅性。
以上描述了容积式换热装置100具有换热支管41的一些实施例,在这些实施例中,容积式换热装置100还包括主换热管44或者上换热管42和下换热管43中的至少一个。当然,在本发明的实施例中,容积式换热装置100还可以只包括多个换热支管41,而不包括其他结构的换热管,此时,为方便连接,内胆10的上部可设有多个上开口105,以与多个换热支管41的上端相连,内胆10的下部可设有多个下开口106,以与多个换热支管41的下端相连,换热能力较好。
不仅如此,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可以只包括主换热管44,而不包括换热支管41,下面结合具体实施例对含有主换热管44的容积式换热装置100进行详细描述。需要说明的是,某些实施例的示意图中虽然不含有换热支管41,但是本领域技术人员可以理解,为了进一步提高换热效果,还可以将上述一些实施例中的直管形或螺旋形的换热支管41组合到下面将描述的实施例中。
图9至图11示出了根据本发明第五个实施例的容积式换热装置100。如图9至图11所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括主换热管44。
具体而言,燃烧器壳20内限定上端敞开的有燃烧腔202,燃烧器30设在燃烧腔202内。内胆10设在燃烧器壳20的上端,以封闭所述燃烧腔202的上端开口。内胆10内可限定有储水腔101,内胆10的上部设有上开口105,上开口105连通储水腔101与外界。内胆10的下部设有下开口106,下开口106连通储水腔101和燃烧腔202。
主换热管44可设在储水腔101内,主换热管44的上端密封设置在上开口105内,主换热管44的下端密封设置在下开口106内。由此,燃烧腔202可以与主换热管44的下端开口连通,并且与储水腔101隔断,主换热管44的上端开口可以与外界连通。
由此,燃烧器30可以燃烧燃气等燃料气体,以产生烟气,携带热量的烟气可以经过燃烧腔202进入到主换热管44内,烟气在主换热管44内与主换热管44发生热交换,可将热量传递至主换热管44,主换热管44可以将接收到的热量再传递至储水腔101中的水,实现对水的加热,温度降低的烟气可以从主换热管44流出,并流向外界。
本申请的发明人发现,在烟气与温度较低的主换热管44接触时,在主换热管44的内壁面上会形成冷凝水,特别是在环境温度较低的情况下或者在容积式换热装置100开始工作的初期这种现象比较明显。冷凝水在重力作用下会沿着主换热管44的内壁面向下流动,当燃烧器30处于与主换热管44的内壁面所正对的下方时,冷凝水会滴落到燃烧器30上,造成燃烧状况变差。
为了有效解决此问题,如图9至图11所示,本实施例中的容积式换热装置100还可包括排水件70,排水件70可设在储水腔101内并且可以与主换热管44相连。排水件70上设有接水部701,接水部701可以用于承接从主换热管44的内壁面流下的冷凝水,排水件70的排水口703向外超出燃烧器30。这里,向外可以理解向远离燃烧腔202的方向或者背向燃烧腔202的方向。
由此,当接水部701所承接的水从排水口703流出时,冷凝水不会流到燃烧器30上,从而有效避免冷凝水对燃烧器30的影响,燃烧器30燃烧效果好,可以达到稳定燃烧的目的。
根据本发明实施例的容积式换热装置100,通过设置可以承接主换热管44的内壁面流下的冷凝水的排水件70,并将排水件70的排水口703设置为向外超出燃烧器30,可以有效避免冷凝水下流至燃烧器30,达到稳定燃烧的目的,燃烧更充分,热量释放更多,可以提升加热效果。
需要说明的是,排水件70不仅限于与主换热管44相连,还可以与内胆10相连,例如,主换热管44的下端没有从下开口106内伸出时,排水件70可以连接在下开口106的周沿上,此时,接水部701也可以起到承接下流的冷凝水的效果。
在图9至图12所示的实施例中,接水部701可以形成为接水槽,接水槽形成为环形。由此,从主换热管44的内周壁上流下的水均可以被接水槽接收,可以实现更好的承接水的效果,同时可以避免承接的水到处任意流动。当然,在本发明中,接水部701并不仅限于形成为接水槽,还可以为其它结构,例如,接水部701还可以形成为斜向下且向外倾斜延伸的接水斜面等结构,这对本领域技术人员来说是可以理解的,在此不再详细举例说明。
进一步地,如图9至图11所示,排水件70上还可设置排水道702,排水道702与接水槽连通,以承接接水槽中的冷凝水,排水道702的出口为上述排水口703,接水槽中的水可以经过排水道702从排水口703流动,排水效果更好。可选地,排水道702可以沿燃烧腔202的径向向外延伸。
进一步地,排水道702可包括多个,多个排水道702可以沿接水槽的周向间隔开分布。由此,可以使接水槽中的水更快流出,避免冷凝水在接水槽内堆积过多而溢出,并从接水槽的边沿漫出而滴落到燃烧器30上,可以更有效地避免冷凝水对燃烧器30的影响。
如图9至图12所示,排水件70可包括接水环71和排水支臂72。接水环71与主换热管44相连。在本发明的一些未示出的实施例中,接水环71还可以与内胆10相连。接水槽可以设在接水环71内,排水支臂72可向下向外倾斜延伸,排水支臂72内可限定有排水道702。由此,排水道702可以大致形成为斜向下延伸的结构,冷凝水更易通过排水道702排出,并且该结构的排水件70结构更简单,材料用量更少,占用空间更少,而且对烟气流动的干扰性小。
进一步地,排水支臂72可形成为排水管。由此,排水道702的封闭性较好,可以避免在冷凝水较多时,冷凝水在未流至排水道702的排水口703之前提前从排水道702上流下进而流至燃烧器30,可以进一步有效地避免冷凝水对燃烧器30的影响。
可以理解的是,以上描述的排水件70的结构仅为本发明的一些实施例,本发明中的排水件70的结构不限此,还可以为其它结构,例如,排水件70还可以形成为板状结构等,这对本领域技术人员来说是可以理解的是,在此不再一一列举。
可选地,主换热管44与储水腔101可同轴设置。由此,主换热管44可以将热量优先传至位于储水腔101中部的水中,传递至水中热量可以逐渐向外传递,热量吸收性好。主换热管44可以形成为通流面积不变的直管,也可以形成为通流面积变化的变径管,可以根据具体情况进行灵活设置。另外,当本实施例中的主换热管44与前述实施例中的换热支管41组合使用时,主换热管44可以作为中部支管412使用,或者作为中部支管412与上换热管42和下换热管43中的至少一个的结合体使用。
如图9和图10所示,在本实施例中,容积式换热装置100还可以包括换热扰流片60,换热扰流片60设置在主换热管44内,并且与主换热管44相连,换热扰流片60可以对流入主换热管44内的烟气起到扰流作用,增加烟气与主换热管44的接触时间,换热更充分,同时烟气还可以与换热扰流片60进行热交换,换热扰流片60可以将接收的热量传递至主换热管44,增加主换热管44的热量,提升对水的加热效果和效率,容积式换热装置100的换热能力增强。
本领域技术人员可以理解的是,在主换热管44内设置能够扰流和增强换热能力的换热扰流片60也仅作为示例进行描述,主换热管44内还可以设置其它的能够起到扰流烟气以及增强换热能力的扰流换热结构,例如,换热扰流凸起等。也就是说,根据本发明实施例的容积式换热装置100的主换热管44内可以设置换热扰流件,以增强换热能力。
关于换热扰流件的相关描述将在下文中进行详细叙述,在此不做进一步说明。另外,本实施例中的内胆10、燃烧器壳20和燃烧器30等结构与前述实施例中的结构有相同或相似之处,对于相同或类似的结构在此不再详细描述,具体可参考前述内容。
图12和图13示出了根据本发明第六个实施例的容积式换热装置100。如图12和图13所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括主换热管44。根据换热要求的不同,可以有选择地在主换热管44内设置换热扰流件,例如,换热扰流片60等,以提高换热效果。换热扰流件的相关内容将在下面详述,这里不做进一步说明。
本实施例中的结构与第五个实施例中的结构有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述,下面对主要的不同之处进行详细描述。
如前所述,在某些情况下,主换热管44的内壁面上会形成冷凝水,当冷凝水的量较多时,冷凝水会在重力作用下向下流动;当冷凝水的量较少时,冷凝水所受重力较小,冷凝水会附着在主换热管44的内壁面上,从而使主换热管44的内壁面上形成一层水幕,这层水幕不仅会对主换热管44造成损坏,例如,腐蚀主换热管44,而且还会对烟气与主换热管44的热交换造成阻挡,烟气中的热量不能充分地被主换热管44吸收,使换热效率低下,影响对水的加热效果。
在本实施例中,主换热管44的至少一部分可形成为缩径管,缩径管的通流面积在烟气流动方向上递减。这里,缩径管的通流面积一般可以理解为缩径管的内部的横截面积(或称径向截面积)。当主换热管44安装到储水腔101内时,缩颈管的至少一部分内壁面可以斜向下倾斜,使得冷凝水与主换热管44的内壁面的接触面积较小,冷凝水更易于向下流动,减少在主换热管44的内壁面上的附着,能够减轻冷凝水对主换热管44的腐蚀影响,与此同时,主换热管44的内壁面上形成水幕的几率降低,可以降低冷凝水对热交换的影响,提高换热效率。
同时,缩颈管形成为上大下小的结构,使得处于下部的烟气流速更慢,上部的烟气流速更快,携带热量相对较高的烟气与主换热管44的接触时间更长,更利于吸收热量,同时携带热量相对较低的烟气的流速更易流出外界,进一步有利于换热。
根据本发明实施例的容积式换热装置100,通过将主换热管44的至少一部分形成缩径管,可以削弱主换热管44上水幕的形成,能够提高换热效率,提升对水的加热效率和效果,热量利用率提升,同时还能够减少冷凝水对主换热管44的损坏,容积式换热装置100使用寿命更长,性能更可靠。
在本发明的一些实施例中,缩颈管可以形成在主换热管44的上部。由此,可以减少主换热管44的上部所形成的水幕,同时,冷凝水向下流动时可以与沿途附着在主换热管44的内壁面上的冷凝水合并,能够带动下部的冷凝水向下流动,可以减少主换热管44的下部的内壁面出现的水幕。
如图12和图13所示,主换热管44可整体形成为缩径管。也就是说,在烟气的流动方向上,即由下向上的方向上,主换热管44的通流面积递减。由此,可以增大主换热管44的内壁面的倾斜部分,可以进一步减少水幕的形成,提高换热效率和效果。
可选地,缩径管的内周面可整体形成为向内向上倾斜延伸的斜面。也就是说,在缩径管的周向上,内壁面的每个位置在烟气的流动方向上均形成为向上向内倾斜延伸的斜面。由此,缩颈管的内壁面整体均不易形成水幕,并且使烟气流动更均匀顺畅,可以进一步提升换热效率和效果。
在本发明中,对于主换热管44的径向截面不做特殊限制,可以为多种形状,例如,圆环形、多边环形或者异形等。当主换热管44的径向截面形成为圆环形时,不仅方便制造,外形美观,而且使烟气流动更均匀且顺畅,可以进一步提升换热效率。
图14至图17示出了根据本发明第七个实施例的容积式换热装置100。如图14至图17所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括主换热管44。根据换热要求的不同,可以有选择地在主换热管44内设置换热扰流件,例如,换热扰流片60等,以提高换热效果。换热扰流件的相关内容将在下面详述,这里不做进一步说明。
本实施例中的结构与第五个实施例中的结构有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述,下面对主要的不同之处进行详细描述。
参照图14至图17所示,在本实施例中,内胆10的侧壁上可设有换热通道103,换热通道103的两端分别延伸至内胆10的上部和下部且分别与外界和燃烧腔202连通。换言之,换热通道103的上端延伸至内胆10的上部,并且与外界连通,换热通道103的下部延伸至内胆10的下部,并且与燃烧腔202连通。
由此,燃烧器30产生的烟气不仅可以进入到主换热管44内,而且可以经过燃烧腔202进入到换热通道103内,烟气可以与内胆10发生热交换,内胆10可以进一步与储水腔101中的水发生热交换,使得烟气的热量可以通过内胆10传递至水中,此时,储水腔101中的水可以同时从内侧和外侧被加热,水受热更均匀,加热更快。同时,内胆10的侧壁可以与烟气进行热交换,使得换热面积得到加大,从而增加了容积式换热装置100的换热能力。
根据本发明实施例的容积式换热装置100,通过在储水腔101内设置与燃烧腔202连通的主换热管44以及在内胆10的侧壁上设置与燃烧腔202连通的换热通道103,使得燃烧腔202中携带热量的烟气不仅可以通过主换热管44流出外界,还可以通过换热通道103流出外界,这样,烟气不仅可以通过主换热管44将热量传递至水中,还可以通过内胆10将热量传递至水中,换热面积加大,对水的加热更均匀,加热速度更快且热量利用更充分。
可选地,换热通道103可环绕燃烧腔202设置。由此,内胆10的周壁均可以与烟气直接接触以进行热交换,可以进一步增大换热面积,对水加热更快更均匀。例如,在本发明的一些具体示例中,换热通道103被构造为环绕燃烧腔202设置的螺旋形。再例如,在本发明的另一些具体示例中,换热通道103被构造为环绕燃烧腔202设置的环形。这些结构均可以提升加热水功能,并且换热通道103还可以起到外保温的效果,能够降低热量向外散失。
如图14至图17所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可以包括外壳50,内胆10和燃烧器壳20可设在外壳50内,外壳50的上部可设有外出口501,外出口501可以连通主换热管44与外界,也可以连通换热通道103和外界,使得主换热管44的烟气以及换热通道103内的烟气可以通过外出口501排出外壳50,排气性好。
当容积式换热装置100有外壳50时,作为可选的实施方式,换热通道103可以由外壳50的内壁面与内胆10的外壁面限定出,如图14至图16所示。由此,无需在内胆10的侧壁上专门进行挖通道,可以减少对内胆10的破坏,内胆10强度较高,同时也更便于制造。
当然,换热通道103的形成不限于此,例如,换热通道103还可以设置在内胆10的侧壁的内部,此时,无需将内胆10与外壳50进行配合,灵活性更强。此外,换热通道103不仅限于仅由外壳50的内壁面和内胆10的外壁面限定出,换热通道103的一部分还可以由外壳50和燃烧器壳20限定出。也就是说,在本发明中,换热通道103可以至少由外壳50的内壁面和内胆10的外壁面限定出。
例如,如图14至图16所示,当换热通道103的下部延伸至燃烧器壳20处时,换热通道103的下部可以由燃烧器壳20的外壁面和外壳50的内壁面限定出,此时,燃烧器壳20的侧壁上可以设有连通燃烧腔202和换热通道103的通气口201,以使烟气可以通过通气口201进入到换热通道103内。此时,换热通道103的长度较长,可以增大烟气的换热时间和换热面积,进一步提升容积式换热装置100的换热能力。
对于通气口201的数量不做特殊限制,可以为一个,也可以为多个。当通气口201包括多个时,多个通气口201可以沿燃烧器壳20的周向间隔开设置。由此,可以使燃烧腔202中烟气更快更均匀地进入到换热通道103内,可以进一步提升容积式换热装置100的换热能力,同时烟气的及时流出也能够促进燃烧器30的燃烧。对于通气口201的形状不做特殊限制,可选地,通气口201可以形成为圆形孔、多边形孔或者异形孔等。
在本实施例中,如图14至图17所示,外壳50可包括内壳体51和外壳体52,外壳体52设在内壳体51的外侧,外壳体52上可设有安装口521,如图17所示,内壳体51的上端可密封连接在安装口521内,外出口501可设置在内壳体51的上端,主换热管44的上端的外周面与外开口的内周壁面间隔开。
由此,外出口501不会被主换热管44完全封住,可以形成与换热通道103连通的间隙,使得换热通道103的烟气可以流出外壳50,同时,主换热管44内的烟气可以通过自身的上端开口流出外壳50,烟气外排更顺畅,而且外壳体52与内壳体51密封设置,可以避免烟气进入到内壳体51与外壳体52之间,避免外壳50内积烟。
进一步地,如图17所示,内壳体51的上端可延伸至安装口521内,并且内壳体51的上端的外周面与外壳体52密封连接,密封连接可以为焊接或粘接等连接方式。外出口501可设置在内壳体51的伸入安装口521内的部分上,主换热管44的上端可间隙配合在外出口501内。由此,主换热管44的上端与壳体50的上端可以形成类似套管的结构,连接效果好。
为提高保温效果,内壳体51和外壳体52之间可设置保温层,保温层可以减少内胆10内的热量向外散失,使内胆10中的热水不易降温。对于保温层不做具体限制,可以根据具体情况灵活选择不同的材料进行保温。
图18和图19示出了根据本发明第八个实施例的容积式换热装置100。如图18至图19所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括主换热管44。与前述实施例类似,根据换热要求的不同,本实施例可以有选择地在主换热管44内设置换热扰流件,例如,换热扰流片60,以提高换热效果。换热扰流件的相关内容将在下面详述,这里不做进一步说明。
本实施例中的结构与第七个实施例中的结构有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述。下面对主要的不同之处进行详细描述。
参照图18和图19所示,在本实施例中,内胆10的侧壁上也设置有换热通道103,换热通道103的上端延伸至内胆10的上部,换热通道103的下端延伸至内胆10的下部,换热通道103的结构可参考前面实施例的描述,在此不再赘述。
与第七个实施例不同的是,本实施例的容积式换热装置100还包括通气道104,通气道104设置在内胆10的底部并且延伸至储水腔101内。通气道104的一端与燃烧腔202连通,通气道104的另一端与换热通道103的下部连通,换热通道103的上部与外界连通。
由此,燃烧腔202中的烟气不仅可以进入到主换热管44内,通过主换热管44与内胆10中的水进行热交换,而且还可以通过通气道104进入到换热通道103内,并通过换热通道103流出外界。由于通气道104延伸至储水腔101内,使得进入通气道104内的烟气更好地通过内胆10与储水腔101中的水进行热交换,热交换的面积更大,对水加热效果更好,之后进入换热通道103内的烟气可以继续与内胆10的侧壁进行热交换,并通过内胆10将热量传递至水中。
此时,储水腔101中的水可以同时从内侧、外侧以及底部被加热,水受热更均匀,加热更快。同时,内胆10的侧部和底部均可以与烟气进行热交换,使得换热面积得到加大,从而增加了容积式换热装置100的换热能力。
根据本发明实施例的容积式换热装置100,通过在储水腔101内设置与燃烧腔202连通的主换热管44、在内胆10的侧壁上设置换热通道103以及在内胆10的底部设置连通燃烧腔202和换热通道103且延伸至储水腔101内的通气道104,使得燃烧腔202中携带热量的烟气不仅可以通过主换热管44流出外界,还可以经过通气道104后通过换热通道103流出外界,烟气不仅可以通过主换热管44将热量传递至水中,还可以通过内胆10将热量传递至水中,换热面积加大,对水的加热更均匀,加热速度更快且热量利用更充分。
如图18所示,通气道104可形成为开口向下的U形,也就说,通气道104具有上升烟道和下降烟道。由此,燃烧腔202中的烟气在通气道104内可先上升再下降后流入到换热通道103内,烟气流动更顺畅,并且可以进一步加大烟气与内胆10的接触面积,进一步提升对水的加热效果和效率。
进一步地,通气道104的顶壁面可形成为弧形。由此,由上升烟道到下降烟道的过渡更平缓,上升的烟气更易转换方向进入到通气道104的下降烟道,烟气流动更顺畅,噪音较小。
当然,在本发明中,通气道104的形状不限于U形,还可以为其它曲折的形状,例如,S形,这对本领域技术人员来说是可以理解的,在此不再详述。
如图18和图19所示,内胆10的底壁可向储水腔101内凹陷形成有下开槽,下开槽的开口可朝向燃烧腔202,容积式换热装置100还可包括分隔件80,分隔件80可设在燃烧腔202内,并且分隔件80的上端可以伸入下开槽,以分隔下开槽形成通气道104。由此,不仅方便制造,而且分隔件80还可以将燃烧腔202进行分隔,使得燃烧腔202和下开槽可以在分隔件80的分隔下形成更大尺寸的通气道104,气体流动性更好,有利于换热。
分隔件80可形成为多种,可选地,在图18和图19所示的实施例中,分隔件80为环形板,并且分隔件80可向下延伸超出燃烧器30,也就是说,分隔件80的下端的水平高度不高于燃烧器30的下端的水平高度。由此,分隔件80可以将燃烧器30从外侧围住,不仅可以对燃烧器30起到保护作用,而且还可以更充分地分隔燃烧腔202,进一步延长通气道104的长度,使烟气更易于向上流动,进行后续的热交换,避免烟气在燃烧腔202内集聚。
可选地,换热通道103可环绕燃烧腔202设置。由此,内胆10的周壁均可以与烟气直接接触以进行热交换,可以进一步增大换热面积,对水加热更快更均匀。进一步地,通气道104可包括多个,多个通气道104可以沿内胆10的周向间隔开设置。由此,燃烧腔202中的烟气可以同时通过多个通气道104进入到换热通道103内,烟气流动更均匀且快速,可以进一步提升换热能力,同时,通气道104占用内胆10底部的空间不会太多,对内胆10的容积影响较小。
如图18和图19所示,当通气道104形成为沿内胆10的周向间隔设置的多个时,分隔件80可以形成为环形板,具体地,分隔件80包括环形主体和多个分隔板,环形主体设在燃烧腔202内并且上端与内胆10的底壁相连,多个分隔板间隔设置在环形主体的上端并且一一对应伸入多个下开槽内,以分隔每个下开槽。由此,不仅分隔效果好,而且分隔件80安装可靠。
图20至图23示出了根据本发明第九个实施例的容积式换热装置100。如图20至图23所示,根据本发明实施例的容积式换热装置100可包括内胆10、燃烧器壳20、燃烧器30和换热烟管,换热烟管可包括主换热管44。
本实施例中的结构与第五个实施例中的结构有相同之处,也有不同之处,对于相同或类似的部件采用相同的附图标记,具体可参见前面的描述,在此不再详细描述,下面对主要的不同之处进行详细描述。
如图20至图23所示,在本实施例中,主换热管44内可设有长条形的换热扰流片60,换热扰流片60与主换热管44相连。换热扰流片60可以对流入主换热管44内的烟气起到扰流作用,增加烟气与主换热管44的接触时间,换热更充分,同时烟气还可以与换热扰流片60进行热交换,换热扰流片60可以将接收的热量传递至主换热管44,增加主换热管44的热量,提升对水的加热效果和效率。
可以理解的是,为了实现与烟气换热以及对烟气进行扰流,主换热管44内并不仅限于设置换热扰流片60,例如,还可以设置换热扰流凸起等,这对本领域技术人员来说是可以理解的。也就是说,在本发明中,可以在主换热管44内设置能够与烟气换热以及对烟气进行扰流的换热扰流件,以增强换热能力,提升对水的加热效率和效果。
根据本发明实施例的容积式换热装置100,通过在主换热管44内设置换热扰流件,换热扰流件可以使烟气中的热量更多的传递至储水腔101中水中,提升对水的加热效率和效果,热量利用率提高。
可选地,如图20至图23所示,换热扰流片60可包括多个,多个换热扰流片60可以沿主换热管44的周向间隔开设置,每个换热扰流片60的外端可以与主换热管44相连,多个换热扰流片60的内端彼此间隔开。由此,相邻两个换热扰流片60之间可形成有外围通气通道401,主换热管44内可沿周向被分隔成多个外围通气通道401,并且,主换热管44的中部可以大致形成一个与每个外围通气通道401均连通的中部通气通道402。这样,一部分烟气可以直接经过中部通气通道402自下而上流动,以排出外界,另一部分烟气可以在外围通气通道401内流动,烟气流动更均匀,换热能力提升。
如图22所示,每个换热扰流片60可以沿主换热管40的径向延伸,也就是说,每个换热扰流片60的延伸方向经过主换热管40的中心轴线。由此,换热扰流片60对主换热管44的分隔效果更好,烟气分布更均匀,流动更顺畅。
进一步地,每个换热扰流片60上可设有多个扰流孔601,多个扰流孔601可沿主换热管44的轴向间隔开设置。由此,相邻两个外围通气通道401可以通过多个扰流孔601相连通,相邻两个外围通气通道401内的烟气可以彼此互通,发生混流,换热扰流片60的扰流性更强。如图20和图23所示,烟气在主换热管44内的流动路径更复杂,具有涡流效果,增加了速度场和温度场的协同作用,并且也增加了烟气停留时间,从而增加换热能力,并且也能使烟气更均匀地分布在主换热管44内,使内胆10里的热水受热更均匀,进一步提升换热能力。
如图20至图23所示,每个换热扰流片60分别可以包括扰流片主体61和换热翅片62。扰流片主体61的外端可以与主换热管44相连,扰流孔601可设在扰流片主体61上。换热翅片62可包括多个,多个换热翅片62一一对应连接在多个扰流孔601的上边沿上。也就是说,多个换热翅片62与多个扰流孔601一一对应,每个换热翅片62设置在对应的扰流孔601的上边沿上。
其中,每个换热翅片62与烟气流动方向的夹角θ大于等于90度且小于180度。这里,烟气的流动方向可以理解为烟气整体的流动方向,一般而言,烟气的流动方向为自下而上的方向,如图20所示的上下方向。也就是说,换热翅片62相对于竖直方向可斜向下倾斜。
由此,在相邻两个外围通气通道401之间流动的烟气可以在流经换热翅片62的端部时,在换热翅片62的端部的上背面可形成更大的旋涡,能够增加速度场和温度场的协同作用,并且也可以增加烟气停留时间,从而增强烟气与主换热管44以及扰流换热片的换热能力,同时可进一步提升烟气分布的均匀性,使内胆10的热水受热更均匀,进一步提升换热能力。
进一步地,每个换热翅片62与烟气流动方向的夹角θ的取值范围可以为120度-150度(包括两个端点值)。例如,每个换热翅片62与烟气流动方向的夹角θ可以为135度。
如图20至图23所示,在烟气流动方向上,每个换热扰流片60上的相邻两个换热翅片62分别设在扰流片主体61在主换热管44的周向上的两侧。由此,在烟气流动方向上,每个换热扰流片60可形成位于周向一侧的换热翅片62与位于周向另一侧的换热翅片62相间设置的结构,对烟气的扰流效果更好。
可选地,如图20和图23所示,多个换热扰流片60上的换热翅片62的数量相同且设置高度一一相等,在主换热管44的周向上,相邻两个换热扰流片60上的换热翅片62设在对应的扰流片主体61的同一侧。例如,假设在换热片的周向上相邻布置的两个换热扰流片60分别为扰流片一和扰流片二,扰流片一上的换热翅片62设在扰流片一的扰流片主体61在主换热管44的周向上的背向扰流片二的一侧,扰流片二上的换热翅片62设在扰流片二的扰流片主体61在主换热管44的周向上的朝向扰流片一的一侧。
由此,烟气在主换热管44内可以实现涡流但不会发生乱流,既可以提升烟气与主换热管44以及换热扰流片60的换热,同时还可以保证换热后的烟气能够及时向上流出,避免在主换热管44内长期滞留,烟气流动性好。
以上描述了根据本发明实施例的容积式换热装置100。可以理解的是,以上描述的这些实施例的容积式换热装置100中的结构在不矛盾的情况下是可以任意相互组合的,并非只能单独设在所描述的某一个特定的实施例中。例如,第五个实施例的容积式换热装置100的排水件70还可以结合到第六到第九个实施例的容积式换热装置100中等。
本领域技术人员可以理解的是,根据本发明实施例的容积式换热装置100还可设有与储水腔101连通的进水口和出水口,以方便进水和出水。进一步地,进水口处可以设置与储水腔101连通的进水管120,出水口处可以设置与储水腔101连通的出水管130,以方便以其它外接装置相连。
根据本发明实施例的容积式换热装置100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的,在此不再详细描述。
图24和图25示出了根据本发明一个实施例的换热扰流片60,图26和图27进一步示出了该换热扰流片60在一个容积式换热装置100上的安装情况。可以理解的是,根据本发明实施例的换热扰流片60不仅限于安装到图26所示的容积式换热装置100上,还可以设置在上面一些实施例中所描述的容积式换热装置100内。
不仅如此,根据本发明实施例的换热扰流片60还可以设置在其它结构的容积式换热装置上。例如,在一些具体示例中,换热扰流片60还可安装到不具有燃烧器或者燃烧器并未设置在内胆下方的容积式换热装置上,此时,容积式换热装置中的换热烟管的下端与其它能够供给携带热量的烟气的供烟装置相连,换热扰流片60设置在换热烟管内,此时,容积式换热装置也能够利用烟气实现对水的加热。
下面结合图24至图27对根据本发明实施例的换热扰流片60进行进一步详细描述。
如图24至图27所示,根据本发明一个实施例的换热扰流片60可包括扰流片主体61和多个换热翅片62,扰流片主体61可形成为长条形,扰流片主体61上可设有多个扰流孔601,多个扰流孔601可以沿扰流片主体61的长度方向间隔开设置。扰流片主体61的两端可分别形成为迎烟端和背烟端,当换热扰流片60安装到换热烟管,例如,如图26中所示的主换热管44内时,在烟气的流动方向上,扰流片主体61的上游端为上述迎烟端,扰流片主体61的下游端为上述背烟端。在图26中,烟气的流动方向为自下而上,因此,扰流片主体61的下端为迎烟端,扰流片主体61的上端为背烟端。
由此,当扰流片主体61安装到主换热管44内时,可以对主换热管44的内部进行分隔,使得烟气在主换热管44内分布更均匀,同时,扰流片主体61上的扰流孔601可以连通位于主换热管44两侧的空间,使得烟气在两侧相互流动,增加烟气的停留时间,从而增加换热能力。
进一步地,多个换热翅片62一一对应连接在多个扰流孔601的邻近背烟端的边沿上,也就是说,多个换热翅片62与多个扰流孔601一一对应,每个换热翅片62设在对应的扰流孔601的距离背烟端更近的边沿上。每个换热翅片62可向远离扰流片主体61且向迎烟端的方向倾斜延伸。也就是说,每个换热翅片62相对于扰流片主体61倾斜设置,换热翅片62的自由端(即远离背烟端的一端)远离扰流片主体61,使得换热翅片62可以与扰流片主体61形成一定的夹角。
当扰流片主体61安装到主换热管44内时,换热翅片62斜向下倾斜,当烟气流经换热翅片62的端部时可以在换热翅片62的端部的上背面形成旋涡,能够增加速度场和温度场的协同作用,并且可以进一步增加烟气停留时间,增强烟气与主换热管44以及换热扰流片60的换热能力,同时可进一步提升烟气分布的均匀性,使内胆10里的热水受热更均匀,进一步提升换热能力。
根据本发明实施例的换热扰流片60,通过在扰流片主体61的长度方向上间隔设置多个扰流孔601并在扰流孔601的邻近背烟端的边沿设置倾斜的换热翅片62,可以提升对烟气的扰流效果,烟气在换热烟管内可以发生涡流,并且分布更均匀,能够增强换热烟管和换热扰流片60分别与烟气的换热能力,使换热烟管和换热扰流片60能够更充分地吸收烟气的热量,可以提升容积式换热装置100的对水的加热能力。
对于换热翅片62与扰流片主体61之间形成的夹角α不做特殊限制,可选地,根据本发明的一些实施例,换热翅片62与扰流片主体61的夹角α可为30度-60度(包括两个端点值),扰流和换热效果好。例如,在本发明的一个具体示例中,换热翅片62与扰流片主体61的夹角为30度、45度、50度等。
如图24所示,扰流片主体61可包括主扰流段611和安装段612,主扰流段611上可设有扰流孔601和换热翅片62。安装段612的一端与主扰流段611的一端相连,安装段612的另一端形成为背烟端,安装段612上可设有安装部6121。其中,安装段612的宽度可大于主扰流段611的宽度。由此,当换热扰流片60往主换热管44上安装时,主扰流段611的尺寸相对更小,更易于往主换热管44内放置,并且可以通过安装段612与主换热管44进行连接,连接操作更方便。
可选地,如图24和图25所示,在本实施例中,安装部6121可形成为开口朝向迎烟端的插槽,插槽可包括两个,并且两个插槽分别可以设在安装段612的突出于主扰流段611的两端。由此,安装段612可以通过两个插槽插接到主换热管44的上端,该装配状态可参考图17所示,换热扰流片60可以挂到主换热管44内,安装牢固并且方便进行拆装。
需要说明的是,图24和图25中所示的安装部6121的结构仅作为示例进行描述,在本发明中,对于安装部6121的结构不做特殊要求,只要能够实现将换热扰流片60固定到主换热管44上的要求即可,例如,安装部6121还可以形成为卡接结构等。
继续参照图24和图25所示,在主扰流段611的宽度方向上,主扰流段611的两侧边沿分别可设有折边6111。当换热扰流片60设在主换热管44内时,折边6111可以增强换热扰流片60的强度,避免换热扰流片60弯折,使用更可靠,同时,折边6111还可以起到进一步分隔主换热管44的内部空间的作用,进一步提升换热扰流片60的换热性能。进一步地,主扰流段611的两侧边沿上的折边6111的弯折方向可相反,如图27所示。由此,主扰流段611的两侧均可以有一个折边6111,可以进一步提升换热扰流片60的整体强度和换热能力。
可选地,折边6111相对于扰流片主体61弯折程度可以根据具体情况进行灵活设置,本发明对此不做具体限制。如图27所示,折边6111可以延伸成弧形,弧形的折边6111可以进一步增强烟气的涡流,进一步提升换热扰流片60与烟气的换热能力。
如图24所示,扰流片主体61上可设有多个减重孔6112。由此,不仅可以减少换热扰流片60的材料用量,降低成本,同时还能够避免换热扰流片60的温度过高。对于减重孔6112的形状不做特殊要求,可以形成为圆形、多边形或者异形等。可选地,任意两个相邻的扰流孔601之间可设有两个减重孔6112,两个减重孔6112可以沿扰流片主体61的宽度方向间隔开。由此,减重孔6112的布置更合理,对扰流片主体61的整体强度和稳定性影响较小。
根据本发明实施例的换热扰流片60在实际制造时,可以使换热翅片62与扰流孔601的形状和尺寸均相同。也就是说,换热翅片62可以完全覆盖在扰流孔601上。该种结构的换热扰流片60可以冲压形成,首先冲出扰流孔601,然后将原本处于扰流孔601位置的材料相对于扰流片主体61弯折即可,制造方便。
如图24所示,换热翅片62的与扰流片主体61不相连的边沿形成为弧形。由此,换热翅片62的边沿较为圆滑,换热翅片62可大致形成为半圆形,不仅装配安装性提高,而且可以提升对烟气的扰流效果。当然,在本发明中,换热翅片62的形状不限于此,例如,还可以形成为如图22中所示的方形。
在本发明的一些具体实施方式中,换热扰流片60为一体件。由此,不仅可提高换热扰流片60的整体强度和结构稳定性,并且方便成型、制造简单,可提高容积式换热装置100的装配效率。
根据本发明实施例的换热扰流片60的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的,在此不再详细描述。
根据本发明实施例的热水器可包括根据本发明实施例的容积式换热装置100,也可以包括根据本发明实施例的换热扰流片60。由于根据本发明实施例的容积式换热装置100和换热扰流片60分别具有上述有益的技术效果,因此根据本发明实施例的热水器换热能力提升,加热水的能力较好。
根据本发明实施例的热水器的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的,在此不再详细描述。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例”或“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (8)

1.一种容积式换热装置,其特征在于,包括:
燃烧器壳,所述燃烧器壳内限定有上端敞开的燃烧腔;
燃烧器,所述燃烧器设在所述燃烧腔内以产生烟气;
内胆,所述内胆设在所述燃烧器壳的上端,所述内胆内限定有储水腔,所述储水腔的上部具有与外界连通的上开口,所述储水腔的下部具有与所述燃烧腔连通的下开口;
主换热管,所述主换热管设在所述储水腔内,所述主换热管的上端密封设置在所述上开口内,所述主换热管的下端密封设置在所述下开口内;
换热支管,所述换热支管设在所述储水腔内,所述换热支管的下端与所述主换热管的下部连通,所述换热支管的上端与所述主换热管的上部连通,所述换热支管的至少一部分被构造成环绕所述主换热管的螺旋形;
排水件,所述排水件设在所述燃烧腔内且与所述主换热管相连,所述排水件上设有用于承接从所述主换热管的内壁面流下的冷凝水的接水部,所述排水件的排水口向外超出所述燃烧器;
所述接水部为环形接水槽,所述排水件还包括与所述接水槽连通的排水道,所述排水道的出口为所述排水件的排水口,所述排水道向下向外倾斜延伸;
所述主换热管包括:
中间管段,所述中间管段形成为直管;
上管段,所述上管段设在所述中间管段的上端且密封设置在所述上开口内,所述上管段与所述换热支管的上端相连,所述上管段的通流面积大于所述中间管段的通流面积;
下管段,所述下管段设在所述中间管段的下端且密封设置在所述下开口内,所述下管段与所述换热支管的下端相连,所述下管段的通流面积大于所述中间管段的通流面积;
外壳,所述内胆和所述燃烧器壳设在所述外壳内,所述外壳的上部设有连通所述主换热管与外界的外出口;所述主换热管与所述外壳密封连接且所述主换热管的上端从所述外出口内伸出。
2.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,所述换热支管整体形成为螺旋形。
3.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,所述主换热管为一体件。
4.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,所述主换热管、所述储水腔与所述换热支管同轴设置。
5.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,所述内胆的底壁形成为向上凹陷的弧形,所述下开口设在所述内胆的底壁的中部。
6.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,所述换热支管和所述内胆分别与所述主换热管焊接相连。
7.根据权利要求1所述的容积式换热装置,其特征在于,还包括:温控器,所述温控器伸入所述储水腔的下部且与所述燃烧器电连接。
8.一种热水器,其特征在于,包括根据权利要求1-7中任一项所述的容积式换热装置。
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