CN110057230B - 用于燃气设备的热交换片和热交换片组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于燃气设备的热交换片和热交换片组，所述热交换片上沿左右方向间隔布置有多个沿前后贯通所述热交换片的管孔，所述管孔与所述热交换片的上边沿的最小间距以及所述管孔与所述热交换片的下边沿的最小间距均在3毫米到5毫米的范围内，且相邻的两个管孔之间的上侧设有凸包。根据本发明实施例的用于燃气设备的热交换片，将热交换片的宽度和换热效率进行了合理的布置，在提高了热交换片的换热效率的同时，减少了材料的使用，节约了生产成本。

Description

用于燃气设备的热交换片和热交换片组

技术领域

本发明设计加热设备技术领域，特别涉及一种用于燃气设备的热交换片和具有该热交换片的热交换片组。

背景技术

相关技术中，6L热水器采用口琴式火排，对应水箱换热处尺寸226x 91毫米，厚度91毫米处穿插着4根直管，而这种热水器的热交换器部装采用4根直管换热。4根直管在换热器上均布，2管之间距离比较大，两边的管离壳比较远，容易烧水箱壳。

相关技术中，为了提高换热能力，中间两根管之间做各种翻边、翻孔、压包工艺，直接把烟气堵在热交换器内部，增加停留时间，加强换热效果，但这样影响燃烧性能，同时翻边、翻孔上容易集灰，影响整机寿命，严重影响燃烧性能。为了提高换热能力，把片在高度上做大，增加成本，热交换片边缘离直管远了后，容易烧热交换片，影响热水器的寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种用于燃气设备的热交换片，该热交换片的换热效率高，用料较少。

本发明还提出一种具有上述用于燃气设备的热交换片的热交换片组，该热交换片组的热换效率高。

根据本发明第一方面实施例的用于燃气设备的热交换片，所述热交换片上沿左右方向间隔布置有多个沿前后贯通所述热交换片的管孔，所述管孔与所述热交换片的上边沿的最小间距以及所述管孔与所述热交换片的下边沿的最小间距均在3毫米到5毫米的范围内，且相邻的两个管孔之间的上侧设有凸包。

根据本发明实施例的用于燃气设备的热交换片，提高了热交换片的换热效率，节约了生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的用于燃气设备的热交换片，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述热交换片上各处沿上下方向的宽度尺寸与所述管孔的差值均在6毫米到10毫米的范围内。

根据本发明的一些实施例，所述凸包与相邻两个所述管孔之间的间距均在3毫米到5毫米的范围内。

根据本发明的一些实施例，所述凸包的表面为截取球面的一部分形成的形状。

根据本发明的一些实施例，所述热交换片的一部分凹陷形成所述凸包。

根据本发明的一些实施例，所述热交换片的左右边沿均具有向前延伸的折边，所述管孔的周沿连接有向前延伸的直管，且所述凸包相对于所述热交换片的前表面向前凸起。

根据本发明的一些实施例，所述凸包的高度低于所述直管的高度，所述直管的高度低于所述折边的高度。

根据本发明的一些实施例，所述热交换片上设有沿左右间隔布置的五个所述管孔。

根据本发明的一些实施例，相邻的两个管孔之间的间距在9毫米到11毫米的范围内，所述管孔的直径在8毫米到10毫米的范围内，所述凸包的水平投影是直径为5毫米到7毫米范围内的圆形，所述热交换片沿左右方向的长度尺寸为90毫米左右。

根据本发明的一些实施例，所述管孔与所述热交换片的下边沿的最小间距大于所述管孔与所述热交换片的上边沿的最小间距。

根据本发明第二方面实施例的热交换片组，换热效率高，使用材料少，成本较低。

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

图1是根据本发明一个实施例的热交换片组的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的热交换片的尺寸图；

图3是根据本发明一个实施例的热交换片的工作过程图。

附图标记：

热交换片组100,，

热交换片10，管孔11，凸包12，

烟气通道20，

直管30，

折边40。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。

相关技术中，6L热水器采用口琴式火排，对应水箱换热处尺寸226x 91毫米，厚度91毫米处穿插着4根直管，而这种热水器的热交换器部装采用4根直管换热。4根直管在换热器上均布，2管之间距离比较大，两边的管离壳比较远，容易烧水箱壳。

相关技术中，为了提高换热能力，中间两根管之间做各种翻边、翻孔、压包工艺，直接把烟气堵在热交换器内部，增加停留时间，加强换热效果，但这样影响燃烧性能，同时翻边、翻孔上容易集灰，影响整机寿命，严重影响燃烧性能。为了提高换热能力，把片在高度上做大，增加成本，热交换片边缘离直管远了后，容易烧热交换片，影响热水器的寿命。

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于燃气设备的热交换片10，下面参照图1至图3描述根据本发明实施例的用于燃气设备的热交换片10。

如图1和图2所示，热交换片10上沿左右方向间隔布置有多个管孔11，换句话说，热交换片10上存在沿左右间隔布置的多个管孔11，不仅包括热交换片10上的全部管孔11均沿左右间隔布置，也包括热交换片10上的有一部分管孔11是沿左右方向延伸的。管孔11沿前后(例如图2中垂直纸面的方向)贯通热交换片10，管孔11与热交换片10的下边沿的最小间距在3毫米到5毫米的范围内，管孔11与热交换片10的上边沿的最小间距也在3毫米到5毫米的范围内，且相邻的两个管孔11之间的上侧设有凸包12。

其中，热交换片10可以为竖向设置的片状。

由此，根据本发明实施例的用于燃气设备的热交换片10，将热交换片的宽度和换热效率进行了合理的布置，在提高了热交换片10的换热效率的同时，减少了材料的使用，节约了生产成本。

其中，多个管孔11可以用于安装直管30，直管30内流通有需要进行热交换的水。

具体而言，如图3，高温烟气被围在燃气设备的壳体内，热气腾升。高温烟气经过热交换片10，把热量传递到热交换片10，使热交换片10形成高温。热交换片10与直管30可以是焊接成一体的，直管30内的低温水和高温热交换片10在直管30接触面进行换热。

发明人意外地发现，热交换片10传热最经济的位置是离直管30的3～5毫米距离的地方，根据这个参数可以减短热交换片10的宽度，也即减少热交换片10材料的使用，并提高热交换效率。

在本实施例中，如图2所示，热交换片10的上边沿与直管30的最小间距在3～5毫米范围内，管孔11与热交换片10的下边沿的最小间距在3毫米到5毫米的范围内，这样，提高了热交换效率，也不易发生烧片现象。

另外，热交换片10中间两直管30距离太远，明显超过5毫米，可以将圆弧形移到前边，并进行压包设计，增加烟气在换交热能力强的地方流动并进行换热，但又不过多增加阻力。也就是说，气流在经过凸包12时，气流的方向会发生改变，朝着邻近的管孔11流动，从而进一步地提高换热效率。

另外，如图1，在本发明中，因为热交换片10无翻边，主要阻力就是直管30，直管30是换热能力最强的地方，凸包12只增加小的阻力，大大提升了换热效果。热交换片10的凸包12只是改变高温烟气的流动方向和时间，阻力不大，内部散热温度也不高，整机寿命不会降低。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，热交换片10上各处沿上下方向的宽度尺寸与管孔11的差值均在6毫米到10毫米的范围内。这样，可以缩小热交换片10的宽度，节省材料，降低成本。例如，管孔11设置为9毫米的圆形，热交换片10的最大宽度和最小宽度分别为15毫米和19毫米，均小于现有技术中的21毫米。又例如，将管孔11与下边沿最小间距设为4毫米、与上边沿最小间距设为3毫米，热交换片10宽度为16毫米，与现有技术中的21毫米相比，可以节省31.3％的材料。

优选地，由于热交换片10上相邻的两个管孔11之间的上侧设置了凸包12，热交换片10上增加凸包12的地方可能会向上凸(方便容纳凸包12)，为此可以将热交换片10的下边沿上相对的位置向上凹陷。

进一步优选地，热交换片10的上边沿为波浪形、下边沿为波浪形，且热交换片10的上边沿的波峰与下边沿的波峰上下相对、上边沿的波谷与下边沿的波谷上下相对。从而节省材料。

当然，热交换片10上各处的宽度(沿上下方向)可以相同或者不相同，例如，在热交换片10的角部位置，可以设置成圆角的形式，以满足与管孔11之间的间距，此时，热交换片10的此处沿上下方向的宽度尺寸可能会小于6毫米。而在另一些地方，也可以将热交换片10的上边沿与下边沿之间的间距设置为大于10毫米。

一些实施例中，参照图2，凸包12与相邻两个管孔11之间的间距均在3毫米到5毫米的范围内。由于热交换片10传热最经济的位置是离直管30的3～5毫米距离的地方，因此将凸包12与相邻两个管孔11之间的间距均设在3毫米到5毫米的范围内，凸包12改变高温烟气的流动方向，保证烟气在换热能力强的地方流动，可以进一步提高热交换效率。

例如，本发明中，凸包12与相邻的两个管孔11之间的间距可以设置为3毫米、3.2毫米、4毫米、5毫米等等，当然，本发明中凸包12与相邻的两个管孔11之间的间距并非一定在3毫米到5毫米的范围内，凸包12与相邻的管孔11之间的间距可以小于3毫米或大于5毫米，例如，将凸包12与相邻的管孔11之间的间距设置为2毫米、2.5毫米、5.5毫米、7毫米等等。

一些可选实施例中，如图1所示，凸包12的表面为截取球面的一部分形成的形状。因此，在烟气通过凸包12的过程中，球面形状的表面可以更加方便气流的流通，从而减小凸包12对烟气的阻力，提高烟气通过的效率，从而提高热交换的效率。

优选地，凸包12内部中空，形状为圆弧面，也就是说，热交换片10的一部分凹陷形成所述的凸包12，例如，通过冲压形成凸包12等。这种形状的凸包12阻力较小，方便了烟气在热交换片10内的流动，更进一步提高了热交换效率。

当然，凸包12也可以为实心的，换言之，在热交换片10的表面上设置凸块以形成凸包12。

一些具体实施例中，如图1所示，热交换片10的一部分凹陷形成凸包12。

优选地，凸包12一体形成于热交换片10，方便了成型，降低了生产成本，也无需额外将凸包12与热交换片10进行装配，减少了组装步骤，提高了生产效率。

如前所述，凸包12也可以为单独形成后固定安装到热交换片10的表面上。

一个具体实施例中，如图1所示，热交换片10的左右边沿均具有向前延伸的折边40，管孔11的周沿连接有向前延伸的直管30，且凸包12相对于热交换片10的前表面向前凸起。特别地，折边40为平板状，左右两侧的折边40将多个热交换片10连接在一起，也阻止烟气跑出两相邻热交换片10之间形成的烟气通道20，提高了换热效率。

此外，直管30焊接于管孔内，凸包12相对于热交换片10的前表面向前凸起。

在多个热交换片10的堆叠过程中，在第一个热交换片10的前面堆叠放置第二个热交换片10时，第二个热交换片10可以放置于第一个热交换片10左右两侧的这边内侧，从而方便多个热交换片10的堆叠，而在装配完成后，直管30会限制相邻的两个热交换片10之间的间距，而凸包12可以用来对烟气导流。

进一步地，凸包12的高度低于直管30的高度，直管30的高度低于折边40的高度。热交换片10厚度一般较薄，碰撞易变形影响换热效果，而高的折边40保护热交换片10不会磕碰燃气设备，方便了安装，而低的凸包12方便了烟气流通，提高了换热效率。

由于折边40比较高，方便多个热交换片10的堆叠，而通过直管30来对相邻的两个热交换片10之间的间距进行限制，从而有效地控制相邻热交换片10之间的间距，提高热交换效率，另外，由于凸包12低于直管30，一个热交换片10上的凸包12与另一个热交换片10之间具有间隙，从而可以方便烟气通过凸包12，降低对烟气的阻挡，方便烟气流通。

有利地，如图1、图2和图3所示，热交换片10上设有沿左右间隔布置的五个管孔11。现有技术中，采用四个管孔11的设计，这样，没有充分利用烟气。本实施例的热交换片10在现有宽度尺寸不变的情况下，由四根直管30改五根直管30。把两根直管30距离做到现有弯管技术的最小尺寸，同时把两边缘的尺寸减少，均匀排布五根直管30。直管30表面是水和高温烟气直接换热的地方，加多一根直管30，直接换热的面积增加25％，提高了能量的利用率。

一些具体实施例中，如图2所示，相邻的两个管孔11之间的间距在9毫米到11毫米的范围内，管孔11的直径在8毫米到10毫米的范围内，凸包12的水平投影是直径为5毫米到7毫米范围内的圆形，热交换片10沿左右方向的长度尺寸为90毫米左右。

例如，相邻的两个管孔11之间的间距为10毫米，管孔11的直径为9毫米，凸包12的水平投影是直径为6毫米范围内的圆形，热交换片10沿左右方向的长度尺寸为90.2毫米。当然，上述实施例仅是示意性的，并不能理解为对本发明保护范围的限制，也就是说，只要本发明中的两相邻管孔11、管孔11直径、凸包12的水平投影以及热交换片10的长度尺寸的尺寸落入各自尺寸范围内即可。

可选地，管孔11与热交换片10的下边沿的最小间距大于管孔11与热交换片10的上边沿的最小间距。可以理解的是，烟气气流方向为从下向上送，下面的烟气热量最大，在经过换热片的过程中，换热片吸收热量，烟气中的热量逐渐减小，因此，管孔11与热交换片10的下边沿的最小间距设置成大于管孔11与热交换片10的上边沿的最小间距，可以进一步提高能效。

根据本发明实施例的热交换片组100包括多个上述实施例的热交换片10，由于根据本发明实施例的热交换片10通过将管孔11与热交换片10的下边沿的最小间距以及管孔11与热交换片10的上边沿的最小间距均设在3毫米到5毫米的范围内，且在相邻的两个管孔11之间的后侧设有凸包12，提高了热交换片10的换热效率，在不改变材料厚度的条件下减少了材料的使用，节约了生产成本。因此，根据本发明实施例的热交换片组100换热效率高，使用材料少，成本较低。

对于热交换片组100的其他构成以及操作属于本领域普通技术人员所理解并容易获得的，在此不再进行赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“底”“内”、“外”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述热交换片上沿左右方向间隔布置有多个沿前后贯通所述热交换片的管孔，所述管孔与所述热交换片的下边沿的最小间距以及所述管孔与所述热交换片的上边沿的最小间距均在3毫米到5毫米的范围内，且相邻的两个管孔之间的上侧设有凸包；

所述热交换片上各处沿上下方向的宽度尺寸与所述管孔直径的差值均在6毫米到10毫米的范围内；

所述凸包与相邻两个所述管孔之间的间距均在3毫米到5毫米的范围内。

2.根据权利要求1所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述凸包的表面为截取球面的一部分形成的形状。

3.根据权利要求1所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述热交换片的一部分凹陷形成所述凸包。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述热交换片的左右边沿均具有向前延伸的折边，所述管孔的周沿连接有向前延伸的直管，且所述凸包相对于所述热交换片的前表面向前凸起。

5.根据权利要求4所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述凸包的高度低于所述直管的高度，所述直管的高度低于所述折边的高度。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述热交换片上设有沿左右间隔布置的五个所述管孔。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，相邻的两个管孔之间的间距在9毫米到11毫米的范围内，所述管孔的直径在8毫米到10毫米的范围内，所述凸包的水平投影是直径为5毫米到7毫米范围内的圆形，所述热交换片沿左右方向的长度尺寸为90毫米左右。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于燃气设备的热交换片，其特征在于，所述管孔与所述热交换片的下边沿的最小间距大于所述管孔与所述热交换片的上边沿的最小间距。

9.一种热交换片组，其特征在于，包括沿前后方向层叠的多个根据权利要求1-7中任一项所述的所述热交换片。