CN109114812A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器，其包括翅片组件和若干换热管，所述翅片组件包括若干间隔叠装的换热片，相邻的两个所述换热片之间限定成供烟气流通的换热通道，所述换热管穿过各换热片以插设于所述翅片组件中，且各所述换热管依次连通以形成水流通道；所述换热管为腰形扁管，且所述换热管的横截面的长度方向与所述烟气的流入方向平行。本发明的有益效果为：通过将换热管设置为扁管，且换热管的横截面的长度方向平行于烟气的流入方向，能够增大有效换热面积，在保证热效率的同时能够适当缩短及简化水路系统，节约换热器成本。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，特别是涉及一种用于燃气热水器的换热器。

背景技术

现有技术中，普通燃气热水器行业使用的换热器多数为无氧铜材质生产，燃烧腔体的表面布满了盘管，水管长度长，加热慢，管内水阻大，相同水压条件下水流量小，影响用户洗浴舒适型，而且大量使用铜材，造成换热器整体成本高；而目前的不锈钢换热器，因其换热管管型、换热片设计等问题，造成换热器换热效果不理想，换热效率不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种换热器，在保证热效率的同时能够适当缩短水路长度，简化水路系统，以提升洗浴舒适性。

为了实现上述目的，本发明提供一种换热器，其包括翅片组件和若干换热管，所述翅片组件包括若干间隔叠装的换热片，相邻的两个所述换热片之间限定成供烟气流通的换热通道，所述换热管穿过各换热片以插设于所述翅片组件中，且各所述换热管依次连通以形成水流通道；所述换热管为腰形扁管，且所述换热管的横截面的长度方向与所述烟气的流入方向平行。

作为优选方案，所述换热管的横截面由第一曲线段、第一圆弧段、第二曲线段、第二圆弧段依次首尾相切连接而成，所述第一曲线段和所述第二曲线段对称设置，所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的半径相等且对称设置。

作为优选方案，所述换热片上开设有若干与各所述换热管一一相对应的管孔。

作为优选方案，所述换热器的各所述换热管间隔设置成一排；在所述换热片上，相邻两个所述管孔的间隔处沿所述烟气的流动方向依次设置有第一翻边和压槽，所述第一翻边的延伸方向和所述压槽的凸起方向均朝所述换热片的同一侧设置。

作为优选方案，所述第一翻边为圆形，所述压槽从靠近所述第一翻边的一端至另一端其宽度逐渐增加。

作为优选方案，在所述换热片上，位于两端的所述管孔的外侧均设置有第二翻边，且所述第二翻边靠近于所述换热通道的出口端设置。

作为优选方案，沿所述换热片的管孔边缘设置有第三翻边。

作为优选方案，沿所述换热片相对的两侧边均设置有第四翻边。

作为优选方案，所述换热管内插设有扰流片。

作为优选方案，所述翅片组件沿所述换热片的叠装方向的两端分别设置有第一端片和第二端片，所述第一端片套设于各所述换热管的第一端部，所述第二端片套设于各所述换热管的第二端部。

作为优选方案，所述换热器还包括第一封板和第二封板；所述第一封板上开设有若干第一凹槽，所述第一封板与所述第一端片连接，以使各所述第一凹槽与所述第一端片之间限定成若干第一容置腔，相邻的两个所述换热管的第一端部插设于同一个所述第一容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管的第一端部；所述第二封板上开设有若干第二凹槽，所述第二封板与所述第二端片连接，以使各所述第二凹槽与所述第二端片之间限定成若干第二容置腔，相邻的两个所述换热管的第二端部插设于同一个所述第二容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管的第二端部。

作为优选方案，所述换热器中，其中，一个所述换热管的第一端部构成所述水流通道的进水口，一个所述换热管的第一端部构成所述水流通道的出水口；所述第一封板上开设有进水凹槽，所述进水凹槽与所述第一端片之间限定成进水腔，所述水流通道的进水口与所述进水腔连通，且所述第一封板上还插设有与所述进水腔连通的进水接头；所述第一封板上开设有出水凹槽，所述出水凹槽与所述第一端片间限定成出水腔，所述水流通道的出水口与所述出水腔连通，且所述第一封板上还插设有与所述出水腔连通的出水接头。

作为优选方案，所述第一端片和与其相邻的所述换热片之间、所述第二端片和与其相邻的所述换热片之间，位于所述烟气的出口端均密封设置有挡烟板。

本发明提供一种换热器，若干换热片间隔叠装成翅片组件，若干换热管均插设于翅片组件中，换热管为腰形扁管，即将换热管的横截面形状设为扁平状，与传统圆形横截面的换热管相比，在同等水流量的条件下大大增加了与换热通道内的烟气的换热面积，能够提高换热强度和热效率，在保证热效果的前提下可缩短水路长度，以减小水阻，增大水流量，提高用户的洗浴舒适性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种换热器的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是本发明实施例中一种换热器的爆炸结构示意图；

图4是本发明实施例中换热片的结构示意图；

图5是本发明实施例中换热管的横截面示意图；

图6是现有技术中换热管的横截面示意图。

图中，10、换热片；11、管孔；12、第一翻边；13、压槽；14、第二翻边；15、第三翻边；16、第四翻边；20、换热管；21、第一曲线段；22、第一圆弧段；23、第二曲线段；24、第二圆弧段；30、扰流片；40、第一端片；50、第二端片；60、第一封板；61、第一凹槽；62、进水凹槽；63、出水凹槽；70、第二封板；71、第二凹槽；80、进水口；90、出水口；100、进水接头；200、出水接头；300、挡烟板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

参阅附图1-图5所示，本发明优选实施例的一种换热器，其包括翅片组件和若干换热管20，所述翅片组件包括若干间隔叠装的换热片10，相邻的两个所述换热片10之间限定成供烟气流通的换热通道，所述换热管20穿过各换热片10以插设于所述翅片组件中，且各所述换热管20依次连通以形成水流通道；所述换热管20为腰形扁管，即换热管20的横截面形状呈腰形扁平状，且所述换热管20的横截面的长度方向平行于所述烟气的流入方向，参阅附图5可知，烟气从下至上沿竖直方向流动，换热管20的横截面的长度方向也沿竖直方向设置。

基于上述技术方案，换热器的具体换热过程为：高温燃气从翅片组件底部向上流入各相邻两个换热片10之间的换热通道，并从顶部的烟气出口端排出，而与此同时，冷水从水流通道的进水口80流入，依次流经各换热管20后从水流通道的出水口流出；在水流经换热管20内时，与管壁外周的高温烟气进行换热，从而实现水加热，降温后的烟气从顶部排出。

有鉴于此，由于本实施例中的换热管20为腰形扁管，即换热管20的横截面呈扁状，具体参阅图5、图6可知，在烟气的流入方向上，本实施例中的换热管20相对于传统圆形换热管呈扁平设置，其中换热管底部采用圆弧设计能够将烟气分流到左、右两侧面上，烟气沿两侧面的有效换热高度为换热管20的横截面的总长度值，而圆形换热管仅能够与下半部分的左、右两侧壁进行换热，烟气沿两侧面的有效换热高度为圆形的半径，在相同周长下，扁形的换热管20的换热面积更大，从而能够提高热效率。

示例性地，复参阅图5所示，所述换热管20的横截面由第一曲线段21、第一圆弧段22、第二曲线段23、第二圆弧段24依次首尾相切连接而成，所述第一圆弧段21和所述第三圆弧段23的半径相等且对称设置，所述第一圆弧段22和所述第二圆弧段24的半径相等且对称设置，通过各曲线段和各圆弧段连接，能够保证烟气沿换热管20的外壁流动。

作为更优选的方案，本实施例中，所述第一曲线段21和第二曲线段23为半径相等的圆弧段，且第一曲线段21和第二曲线段23的半径大于第一圆弧段22的半径，通过各圆弧段拼接成换热管20的横截面。

作为替换方案，换热管20的横截面还可以设置为椭圆形、腰圆形或者其它形状。

本实施例中提供一种换热器，所述换热片10上开设有若干与各所述换热管20一一相对应的管孔11，换热管20依次穿过各换热片10上的管孔11插设在翅片组件中。

复参阅图4所示，本实施例中，各所述换热管20间隔设置成一排；在所述换热片10上，相邻两个所述管孔11的间隔处沿所述烟气的流动方向依次设置有第一翻边12和压槽13，所述第一翻边12的延伸方向和所述压槽13的凸起方向均朝所述换热片10的同一侧设置。通过设置第一翻边12和压槽13，将相邻两个管孔11之间的间隔分隔成左右两条烟气通道，此烟气通道的宽度优选为2㎜-10㎜，且第一翻边12和压槽13能够将烟气由层流变为紊流，增加烟气的停留时间，使烟气在此烟气通道能更好地与换热管20的左、右两侧壁进行热交换。

进一步地，同样为了增加烟气在烟气通道的停留时间，所述第一翻边12为圆形，所述压槽13从靠近所述第一翻边12的一端至另一端其宽度逐渐增加；示例性地，压槽13为梯形。

具体地，本实施例中，位于左端的管孔11与换热片10的左侧边之间形成有左烟气通道，位于右端的管孔11与换热片10的右侧边之间形成有右烟气通道，为了使左烟气通道和右烟气通道内的烟气更好地与换热管20中的冷水进行换热，在所述换热片10上，位于两端的所述管孔11的外侧均设置有第二翻边14，且所述第二翻边14靠近于所述换热通道的出口端设置，具体复参阅图4可知；第二翻边14能够增加烟气在此通道内的停留时间，引导左、右烟气通道内的烟气更好地与换热管20内的冷水进行热交换，降低左、右两侧高温烟气的排烟温度、减小整个换热器的表面温度。

同时，沿所述换热片10的管孔11边缘设置有第三翻边15，通过第三翻边15增大换热片与换热管20的配合面积，使换热片10本身的热量更好地传递给换热管20中的冷水，同时也便于换热管20穿过换热片10，更有利于换热器的装配与生产。

本实施例中，为了方便装配翅片组件，沿所述换热片10相对的两侧边均设置有第四翻边16，相邻两个换热片10通过所述第四翻边16焊接相连，翅片组件中两侧面密封，上、下两端分别为烟气的出气端和进气端。

复参阅图3所示，本实施例中，所述换热管20内插设有扰流片30，所述扰流片30可以更好地促进换热管20中的水均匀加热，提高热效率；同时也可以减小换热管20中心的水流速度，提高换热管20内壁水流速度，破坏水流在换热管20内壁的边界层，减少气化噪音，并能够防止水垢的产生。

本实施例中，为了便于各部件装配且能够密封气路的两端面，所述翅片组件沿所述换热片10的叠装方向的两端分别设置有第一端片40和第二端片50，所述第一端片40套设于各所述换热管20的第一端部，所述第二端片50套设于各所述换热管20的第二端部，以附图3为参考，第一端片40设置于翅片组件的右端，第二端片50设置于翅片组件的左端。

具体地，为了能够依次连通各换热管以串联组成水流通道，本实施例中，所述换热器还包括第一封板60和第二封板70；所述第一封板60上开设有若干第一凹槽61，所述第一封板60与所述第一端片40连接，示例性地，本实施例中，所述第一端片60呈中空的盒装，第一封板60套设在所述第一端片40内，以使各所述第一凹槽61与所述第一端片40之间限定成若干第一容置腔，相邻的两个所述换热管20的第一端部插设于同一个所述第一容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管20的第一端部；所述第二封板70上开设有若干相互独立的第二凹槽71，所述第二封板71与所述第二端片50连接，示例性地，本实施例中，所述第二端片50呈中空的盒装，第二封板70套设在所述第二端片50内，以使各所述第二凹槽71与所述第二端片50之间限定成若干第二容置腔，相邻的两个所述换热管20的第二端部插设于同一个所述第二容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管20的第二端部。本实施例中，通过设置第一封板60及第二封板70，并在第一封板60与第一端片40连接后形成第一容置腔，第二封板70与第二端片50连接后形成第二容置腔，以分别连接相邻的两个换热管20的第一端部及相邻的两个换热管20的第二端部，进而能够将各换热管20依次连通以形成水流通道。示例性地，也可在相邻的两个换热管20的第一端部及相邻的两个换热管20的第二端部均连接有U形的管接头，以取代第一封板60和第二封板70，依次连通各换热管20。

参阅图1-图3所示，其中，一个所述换热管20的第一端部构成所述水流通道的进水口80，一个所述换热管20的第一端部构成所述水流通道的出水口90，图示，进水口80开设于最外端的换热管20的第一端部，出水口90开设在最内侧的换热管20的第一端部，进水口80和出水口90开设于翅片组件的同一端部，方便冷水接入及热水接出。

具体地，所述第一封板60上开设有进水凹槽62，连接第一封板60和第一端片40后，所述进水凹槽62与所述第一端片60之间限定成进水腔，所述水流通道的进水口80与所述进水腔连通，且所述第一封板60上还插设有与所述进水腔连通的进水接头100；所述第一封板60上开设有出水凹槽63，连接第二封板70和第二端片50后，所述出水凹槽63与所述第一端片40之间限定成出水腔，所述水流通道的出水口90与所述出水腔连通，且所述第一封板60上还插设有与所述出水腔连通的出水接头200。

示例性地，本实施例中，进水接头100及出水接头200均通过铆接分别安装在第一封板60对应于进水凹槽和出水凹槽的位置上。

复参阅图1和图3所示，本实施例中，第一端片40与最右侧的换热片10之间、第二端片50与最左侧的换热片10之间均预留一定空间，在该空间的上侧(即位于烟气的出口端)均密封安装有挡烟板300，防止高温烟气通过此空间泄露，影响换热效率。

示例性地，本实施例中，各部件组装完成后，通过整体钎焊完成装配。

需要说明的是，本实施例中的换热器结构适用于不锈钢换热器，即所述翅片组件、换热管20等部件均采用不锈钢材料制成，不仅成本低廉，且能够实现高效率的热效率。同样地，本实施例的换热器结构也可应用于铜换热器。

综上，本发明实施例提供一种换热器，通过将换热管20设置为腰形扁管，即将换热管的横截面设置为扁平状，能够增加与高温烟气的换热面积，在保证高的热效率的同时能够适当缩短及简化水路系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种换热器，其特征在于，包括翅片组件和若干换热管(20)，所述翅片组件包括若干间隔叠装的换热片(10)，相邻的两个所述换热片(10)之间限定成供烟气流通的换热通道，所述换热管(20)穿过各换热片(10)以插设于所述翅片组件中，且各所述换热管(20)依次连通以形成水流通道；

所述换热管(20)为腰形扁管，且所述换热管(20)的横截面的长度方向与所述烟气的流入方向平行。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管(20)的横截面由第一曲线段(21)、第一圆弧段(22)、第二曲线段(23)、第二圆弧段(24)依次首尾相切连接而成，所述第一曲线段(21)和所述第二曲线段(23)对称设置，所述第一圆弧段(22)和所述第二圆弧段(24)的半径相等且对称设置。

3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热片(10)上开设有若干与各所述换热管(20)一一相对应的管孔(11)。

4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于，各所述换热管(20)间隔设置成一排；

在所述换热片(10)上，相邻两个所述管孔(11)的间隔处沿所述烟气的流动方向依次设置有第一翻边(12)和压槽(13)，所述第一翻边(12)的延伸方向和所述压槽(13)的凸起方向均朝所述换热片(10)的同一侧设置；

在所述换热片(10)上，位于两端的所述管孔(11)的外侧均设置有第二翻边(14)，且所述第二翻边(14)靠近于所述换热通道的出口端设置。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一翻边(12)为圆形，所述压槽(13)从靠近所述第一翻边(12)的一端至另一端其宽度逐渐增加。

6.如权利要求3所述的换热器，其特征在于，沿所述换热片(10)的管孔(11)边缘设置有第三翻边(15)；

沿所述换热片(10)相对的两侧边均设置有第四翻边(16)。

7.如权利要求1-6中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热管(20)内插设有扰流片(30)。

8.如权利要求1-6中任一项所述的换热器，其特征在于，所述翅片组件沿所述换热片(10)的叠装方向的两端分别设置有第一端片(40)和第二端片(50)，所述第一端片(40)套设于各所述换热管(20)的第一端部，所述第二端片(50)套设于各所述换热管(20)的第二端部。

9.如权利要求8所述的换热器，其特征在于，还包括第一封板(60)和第二封板(70)；

所述第一封板(60)上开设有若干第一凹槽(61)，所述第一封板(60)与所述第一端片(40)连接，以使各所述第一凹槽(61)与所述第一端片(40)之间限定成若干第一容置腔，相邻的两个所述换热管(20)的第一端部插设于同一个所述第一容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管(20)的第一端部；

所述第二封板(70)上开设有若干第二凹槽(71)，所述第二封板(71)与所述第二端片(50)连接，以使各所述第二凹槽(71)与所述第二端片(50)之间限定成若干第二容置腔，相邻的两个所述换热管(20)的第二端部插设于同一个所述第二容置腔内，以连通相邻的两个所述换热管(20)的第二端部。

10.如权利要求9所述的换热器，其特征在于，其中，一个所述换热管(20)的第一端部构成所述水流通道的进水口(80)，一个所述换热管(20)的第一端部构成所述水流通道的出水口(90)；

所述第一封板(60)上开设有进水凹槽(62)，所述进水凹槽(62)与所述第一端片(60)之间限定成进水腔，所述水流通道的进水口(80)与所述进水腔连通，且所述第一封板(60)上还插设有与所述进水腔连通的进水接头(100)；

所述第一封板(60)上开设有出水凹槽(63)，所述出水凹槽(63)与所述第一端片(40)之间限定成出水腔，所述水流通道的出水口(90)与所述出水腔连通，且所述第一封板(60)上还插设有与所述出水腔连通的出水接头(200)。

11.如权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述第一端片(40)和与其相邻的所述换热片(10)之间、所述第二端片(50)和与其相邻的所述换热片(10)之间，位于所述烟气的出口端均密封设置有挡烟板(300)。