CN110345797A - 换热管、热交换器以及燃气热水器 - Google Patents

换热管、热交换器以及燃气热水器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换热管、热交换器以及燃气热水器，所述换热管包括：一管体，所述管体的内部具有连通的内部空腔；至少两个扰流元件，所述扰流元件设置于所述管体的内部空腔内；记忆合金元件，所述记忆合金元件在温度变化中改变自身的长度以带动所述扰流元件往复移动；预紧元件；所述预紧元件用于提供预紧力，并与所述扰流元件或者所述记忆合金元件连接。本发明的扰流元件会在记忆合金元件的驱动下可以运动，实现扰流。同时采用了两侧的预紧元件的布置避免产生噪音。

Description

换热管、热交换器以及燃气热水器
技术领域
本发明涉及一种换热管及包括其的热交换器。
背景技术
现有的燃气热水器的热交换器通常具有换热管。换热管内通过流动的换热介质，例如水进行换热。然而，在长期的使用过程中，换热管内容易结垢。现有的一些产品中增加了换热管扰流片进行扰流，然而这些现有的换热管扰流片为静态结构，边界层干扰能力较低，扰流效率差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中换热管内部容易结垢，静态的扰流片扰流效率低，干扰能力低的缺陷，提供一种换热管、热交换器以及燃气热水器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种换热管，其特点在于，所述换热管包括：
一管体，所述管体的内部具有连通的内部空腔；
至少两个扰流元件，所述扰流元件设置于所述管体的内部空腔内；
记忆合金元件，所述记忆合金元件在温度变化中改变自身的长度以带动所述扰流元件往复移动；
预紧元件；所述预紧元件用于提供预紧力，并与所述扰流元件或者所述记忆合金元件连接。
记忆合金元件即由记忆合金制成，在温度变化的情况下，记忆合金本身会产生形变。其中，记忆合金元件可以通过结构和形状的设置使得其形变可以按照预定方向进行。
预紧元件起到预紧的作用，预紧元件通过自身的形变产生反作用力，从另外一侧对扰流元件或者记忆合金元件进行限制，最终配合记忆合金元件使得扰流元件不会随意运动导致噪音的产生。预紧元件的材料为常规的塑性材料。
本方案中采用多个扰流元件的形式。其中，相比与单个扰流元件，记忆合金元件的长度有了减少，同时对应的在记忆合金元件总长度使用减少的情况下，采用了更多更短的扰流元件可以减少驱动阻力，在减少成本的情况下同时保证记忆合金元件的驱动效果。
使用中，随着水温变换，换热管内的扰流元件会在记忆合金元件的驱动下可以运动，实现扰流。同时采用了预紧元件的布置，可以保证所有状态下记忆合金元件和扰流元件都处于预紧状态，不会因为运动而产生噪音。在热水器停止工作后，扰流元件在记忆合金元件驱动下对水垢进行清扫脱落，降低了结垢概率，延长了热交换器使用寿命。
较佳地，所述扰流元件、所述记忆合金元件以及所述预紧元件分别设置为整体结构或者并列的多个分段结构。
较佳地，所述扰流元件沿着所述管体的内部空腔的延伸方向间隔排列。
较佳地，所述记忆合金元件的一端或者两端连接有所述扰流元件，其中，所述记忆合金元件在温度变化中改变自身的长度以带动位于一端或者位于两端的所述扰流元件往复移动。
较佳地，所述预紧元件位于所述管体的一末端，且所述预紧元件用于朝所述管体的另外一末端施加预紧力。
较佳地，所述预紧元件位于所述管体的两侧末端，且两个所述预紧元件用于从两侧朝所述管体的中部施加预紧力。
较佳地，所述记忆合金元件为记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧在温度变化中改变自身的长度以带动所述扰流元件往复移动。
较佳地，所述预紧元件为预紧弹簧，所述预紧元件随着所述扰流元件的移动产生变形从而产生弹性变形力。
较佳地，所述扰流元件的两端均设置有挡板，所述挡板与所述记忆合金元件或者所述预紧元件抵接。记忆合金元件或者预紧元件通过对挡板的施力带动扰流元件进行移动。
较佳地，所述挡板上具有若干孔洞，所述孔洞用于连通所述挡板的两侧。孔洞产生连通效果从而使得换热管内的水能够从挡板流通，以避免挡板对换热管内的流通造成阻塞。
较佳地，所述扰流元件为圆筒形状，所述扰流元件的周侧包括环设的扰流片。圆筒形状的扰流元件与换热管的内壁很好的贴合。同时流体在扰流片处由于速度的不同产生了扰流，增加了清扫效率。
较佳地，所述扰流片沿着所述扰流元件的轴向方向延伸，所述扰流元件还包括两个挡板，所述挡板设置于所述扰流元件的轴向两端，且所述扰流片环接于两个所述挡板。
较佳地，所述记忆合金元件的材料为镍钛合金材料。
较佳地，所述扰流元件的数量为三个，所述记忆合金元件的数量为两个，所述扰流元件分别设置于相邻的两个所述扰流元件之间。
较佳地，所述记忆合金元件为记忆合金弹簧，所述预紧元件为预紧弹簧，所述扰流元件的两端均设置有挡板，所述挡板与所述记忆合金弹簧或者所述预紧弹簧抵接，其中，所述挡板上均设置有轴向延伸的定位柱，所述定位柱穿过并进入所述预紧弹簧和所述记忆合金弹簧的内部。定位柱可以对预紧弹簧以及记忆合金弹簧起到限位和导向的作用，可以保证预紧弹簧以及记忆合金弹簧沿着预定方向工作。
较佳地，所述换热管具有直管以及弯管，所述扰流元件、所述预紧元件以及所述记忆合金元件设置于所述直管的内部空腔内，所述预紧元件的一端被所述弯管限位。弯管处的曲率变化可以对预紧元件的一端进行限位。
一种热交换器，其特点在于，其包括所述换热管。
一种燃气热水器，其特点在于，其包括所述热交换器。
本发明的积极进步效果在于：本发明随着水温变换，换热管内的扰流元件会在记忆合金元件的驱动下可以运动，实现扰流。同时采用了预紧元件的布置，可以保证所有状态下弹簧都处于预紧状态，不会因为运动而产生噪音。在热水器停止工作后，扰流元件在记忆合金元件驱动下对水垢进行清扫脱落，降低了结垢概率，延长了热交换器使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1的换热管的内部结构示意图。
图2为本发明实施例1的扰流元件的结构示意图。
图3为本发明实施例1的扰流元件与记忆合金元件的连接示意图。
图4为本发明实施例1的换热管的延伸结构示意图。
图5为本发明实施例2的换热管的内部结构示意图。
图6为本发明实施例3的换热管的内部结构示意图。
图7为本发明实施例4的换热管的内部结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1-图4所示，本实施例公开了一种换热管，其中，换热管包括管体1、扰流元件2、记忆合金元件3以及预紧元件4。
如图1所示，本实施例包括一管体1，管体1的内部具有连通的内部空腔。管体1的内壁内通常由于水流的杂质堆积会形成有积附在内壁上的水垢，由此长久不清除会阻塞管道1的内壁。
如图1所示，本实施例还包括一若干扰流元件2，扰流元件2设置于管体1的内部空腔内，并沿着管体1的内部空腔的延伸方向间隔排列，其中，扰流元件2的外壁贴近于管体1的内壁。
如图1所示，本实施例还包括至少一记忆合金元件3，记忆合金元件3设置于相邻的扰流元件2之间，且记忆合金元件3的两端与两侧的扰流元件2连接，其中，记忆合金元件3在温度变化中改变自身的长度以带动扰流元件2往复移动。
如图1所示，本实施例还包括两个预紧元件4，预紧元件4分别位于各扰流元件2的最外两侧，预紧元件4的一端分别相对于管体1限位，预紧元件4的另一端分别与最外侧的两个扰流元件2连接，其中，预紧元件4提供相反于邻接的扰流元件2的移动方向的弹性变形力。
记忆合金元件3即由记忆合金制成，在温度变化的情况下，记忆合金本身会产生形变。其中，记忆合金元件3可以通过结构和形状的设置使得其形变可以按照预定方向进行。
预紧元件4起到预紧的作用，预紧元件4通过自身的形变产生反作用力，从另外一侧对扰流元件2进行限制，最终配合记忆合金元件3使得扰流元件2不会随意运动导致噪音的产生。预紧元件4的材料为常规的塑性材料。
本方案中采用多个记忆合金元件3以及多个扰流元件2的形式。其中，相比与单个的记忆合金元件3以及扰流元件2，记忆合金元件3的整体使用上有了减少，同时对应的在记忆合金元件3使用减少的情况下，采用了更多更短的扰流元件2可以减少驱动阻力，在减少成本的情况下同时保证记忆合金元件3的驱动效果。
使用中，随着水温变换，换热管内的扰流元件2会在记忆合金元件3的驱动下可以运动，实现扰流。同时采用了两侧的预紧元件4的布置，可以保证所有状态下弹簧都处于预紧状态，不会因为运动而产生噪音。在热水器停止工作后，扰流元件2在记忆合金元件3驱动下对水垢进行清扫脱落，降低了结垢概率，延长了热交换器使用寿命。
本实施例中，记忆合金元件3为记忆合金弹簧，记忆合金弹簧在温度变化中改变自身的长度以带动扰流元件2往复移动。
本实施例中，记忆合金元件3的材料为镍钛合金材料。
本实施例中，预紧元件4为预紧弹簧，预紧元件4随着扰流元件2的移动产生变形从而产生弹性变形力。
如图2和图3所示，本实施例的换热管的扰流元件2的两端均设置有挡板21，挡板21与记忆合金元件3或者预紧元件4抵接。记忆合金元件3或者预紧元件4通过对挡板21的施力带动扰流元件2进行移动。
如图2和图3所示，本实施例的挡板21上具有若干孔洞211，孔洞211用于连通挡板21的两侧。孔洞211产生连通效果从而使得换热管内的水能够从挡板21流通，以避免挡板21对换热管内的流通造成阻塞。
如图2和图3所示，本实施例的扰流元件2为圆筒形状，扰流元件2的周侧进一步包括有环设的扰流片22。圆筒形状的扰流元件2与换热管的内壁很好的贴合。同时流体在扰流片22处由于速度的不同产生了扰流，增加了清扫效率。
如图2所示，本实施例的扰流片22沿着扰流元件2的轴向方向延伸，扰流元件2还包括两个挡板21，挡板21设置于扰流元件2的轴向两端，且扰流片22环接于两个挡板21。
如图1所示，本实施例的扰流元件2的数量为三个，记忆合金元件3的数量为两个，扰流元件2分别设置于相邻的两个扰流元件2之间。在其他实施例中，也可以设置不同数量的扰流元件2以及记忆合金元件3。例如，可以进一步设置四个扰流元件2，三个记忆合金元件3。例如，可以进一步设置两个扰流元件2，一个记忆合金元件3。
如图3所示，记忆合金元件3为记忆合金弹簧，预紧元件4为预紧弹簧，扰流元件2的两端均设置有挡板21，挡板21与记忆合金弹簧或者预紧弹簧抵接，其中，挡板21上均设置有轴向延伸的定位柱23，定位柱23穿过并进入预紧弹簧和记忆合金弹簧的内部。定位柱23可以对预紧弹簧以及记忆合金弹簧起到限位和导向的作用，可以保证预紧弹簧以及记忆合金弹簧沿着预定方向工作。
如图4所示，本实施例的换热管进一步具有直管11以及弯管12，扰流元件2、预紧元件4以及记忆合金元件3设置于直管11的内部空腔内，预紧元件4的一端被弯管12限位。弯管12处的曲率变化可以对预紧元件4的一端进行限位。
本实施例中，换热管可以运用于热交换器。热交换器可以进一步运用于燃气热水器之中。
实施例2
如图5所示，本实施例公开了一种换热管，其中，换热管包括管体1、扰流元件2、记忆合金元件3以及预紧元件4。
如图5所示，本实施例包括一管体1，管体1的内部具有连通的内部空腔。管体1的内壁内通常由于水流的杂质堆积会形成有积附在内壁上的水垢，由此长久不清除会阻塞管道1的内壁。
如图5所示，本实施例还包括两个扰流元件2，两个扰流元件2设置于管体1的内部空腔内，并沿着管体1的内部空腔的延伸方向间隔排列，其中，扰流元件2的外壁贴近于管体1的内壁。
如图5所示，本实施例还包括两个记忆合金元件3，记忆合金元件3分别位于各扰流元件2的最外两侧，两个记忆合金元件3的一端分别相对于管体1限位，且记忆合金元件3的另一端与扰流元件2连接，其中，记忆合金元件3在温度变化中改变自身的长度以带动扰流元件2往复移动。
如图5所示，本实施例还包括一个预紧元件4，其中，预紧元件4设置于相邻的扰流元件2之间，其中，预紧元件4提供相反于邻接的扰流元件2的移动方向的弹性变形力。
记忆合金元件3即由记忆合金制成，在温度变化的情况下，记忆合金本身会产生形变。其中，记忆合金元件3可以通过结构和形状的设置使得其形变可以按照预定方向进行。
预紧元件4起到预紧的作用，预紧元件4通过自身的形变产生反作用力，从另外两侧对扰流元件2进行限制，最终配合记忆合金元件3使得扰流元件2不会随意运动导致噪音的产生。预紧元件4的材料为常规的塑性材料。
实施例3
如图6所示，本实施例公开了一种换热管，其中，换热管包括管体1、扰流元件2、记忆合金元件3以及预紧元件4。
如图6所示，本实施例包括一管体1，管体1的内部具有连通的内部空腔。管体1的内壁内通常由于水流的杂质堆积会形成有积附在内壁上的水垢，由此长久不清除会阻塞管道1的内壁。
如图6所示，本实施例还包括两个扰流元件2，两个扰流元件2设置于管体1的内部空腔内，并沿着管体1的内部空腔的延伸方向间隔排列，其中，扰流元件2的外壁贴近于管体1的内壁。
如图6所示，本实施例还包括两个记忆合金元件3，记忆合金元件3分别位于扰流元件2的两侧，两个记忆合金元件3的一端与最外侧的预紧元件4连接，且记忆合金元件3的另一端与扰流元件2连接，其中，记忆合金元件3在温度变化中改变自身的长度以带动扰流元件2往复移动。
如图6所示，本实施例还包括三个预紧元件4，其中，其中一预紧元件4设置于相邻的扰流元件2之间。另外两个预紧元件4分别位于管体1的两个末端，其中，预紧元件4提供相反于邻接的扰流元件2的移动方向的弹性变形力。
记忆合金元件3即由记忆合金制成，在温度变化的情况下，记忆合金本身会产生形变。其中，记忆合金元件3可以通过结构和形状的设置使得其形变可以按照预定方向进行。
预紧元件4起到预紧的作用，预紧元件4通过自身的形变产生反作用力，从另外两侧对扰流元件2进行限制，最终配合记忆合金元件3使得扰流元件2不会随意运动导致噪音的产生。预紧元件4的材料为常规的塑性材料。
实施例4
如图7所示，本实施例公开了一种换热管，其中，换热管包括管体1、扰流元件2、记忆合金元件3以及预紧元件4。
如图7所示，本实施例包括一管体1，管体1的内部具有连通的内部空腔。管体1的内壁内通常由于水流的杂质堆积会形成有积附在内壁上的水垢，由此长久不清除会阻塞管道1的内壁。
如图7所示，本实施例还包括两个扰流元件2，两个扰流元件2设置于管体1的内部空腔内，并沿着管体1的内部空腔的延伸方向间隔排列，其中，扰流元件2的外壁贴近于管体1的内壁。本实施例中，扰流元件2为并列的分段结构，包括两个分段21。在实施中，也可以根据情况设置不同数量的分段21。此外，记忆合金元件3以及预紧元件4均可以按照需要设置为多个并列的分段的形式。
如图7所示，本实施例还包括一个记忆合金元件3，记忆合金元件3位于管体1的其中一末端，记忆合金元件3的一端分别相对于管体1限位，且记忆合金元件3的另一端与扰流元件2连接，其中，记忆合金元件3在温度变化中改变自身的长度以带动扰流元件2往复移动。
如图7所示，本实施例还包括两个个预紧元件4，其中一个预紧元件4设置于相邻的扰流元件2之间。另外一个预紧元件4设置于管体1的另一个末端。末端的预紧元件4的一端分别相对于管体1限位，且另一端与扰流元件2连接。其中，预紧元件4提供相反于邻接的扰流元件2的移动方向的弹性变形力。
记忆合金元件3即由记忆合金制成，在温度变化的情况下，记忆合金本身会产生形变。其中，记忆合金元件3可以通过结构和形状的设置使得其形变可以按照预定方向进行。
预紧元件4起到预紧的作用，预紧元件4通过自身的形变产生反作用力，从另外两侧对扰流元件2进行限制，最终配合记忆合金元件3使得扰流元件2不会随意运动导致噪音的产生。预紧元件4的材料为常规的塑性材料。
本发明随着水温变换，换热管内的扰流元件会在记忆合金元件的驱动下可以运动，实现扰流。同时采用了预紧元件的布置，可以保证所有状态下弹簧都处于预紧状态，不会因为运动而产生噪音。在热水器停止工作后，扰流元件在记忆合金元件驱动下对水垢进行清扫脱落，降低了结垢概率，延长了热交换器使用寿命。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种换热管，其特征在于，所述换热管包括：
一管体，所述管体的内部具有连通的内部空腔；
至少两个扰流元件，所述扰流元件设置于所述管体的内部空腔内；
记忆合金元件，所述记忆合金元件在温度变化中改变自身的长度以带动所述扰流元件往复移动；
预紧元件；所述预紧元件用于提供预紧力，并与所述扰流元件或者所述记忆合金元件连接。
2.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流元件、所述记忆合金元件以及所述预紧元件分别设置为整体结构或者并列的多个分段结构。
3.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流元件沿着所述管体的内部空腔的延伸方向间隔排列。
4.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述记忆合金元件的一端或者两端连接有所述扰流元件，其中，所述记忆合金元件在温度变化中改变自身的长度以带动位于一端或者位于两端的所述扰流元件往复移动。
5.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述预紧元件位于所述管体的一末端，且所述预紧元件用于朝所述管体的另外一末端施加预紧力。
6.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述预紧元件位于所述管体的两侧末端，且两个所述预紧元件用于从两侧朝所述管体的中部施加预紧力。
7.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述记忆合金元件为记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧在温度变化中改变自身的长度以带动所述扰流元件往复移动。
8.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述预紧元件为预紧弹簧，所述预紧元件随着所述扰流元件的移动产生变形从而产生弹性变形力。
9.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流元件的两端均设置有挡板，所述挡板与所述记忆合金元件或者所述预紧元件抵接。
10.如权利要求9所述的换热管，其特征在于，所述挡板上具有若干孔洞，所述孔洞用于连通所述挡板的两侧。
11.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流元件为圆筒形状，所述扰流元件的周侧包括环设的扰流片。
12.如权利要求11所述的换热管，其特征在于，所述扰流片沿着所述扰流元件的轴向方向延伸，所述扰流元件还包括两个挡板，所述挡板设置于所述扰流元件的轴向两端，且所述扰流片环接于两个所述挡板。
13.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述记忆合金元件的材料为镍钛合金材料。
14.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述扰流元件的数量为三个，所述记忆合金元件的数量为两个，所述扰流元件分别设置于相邻的两个所述扰流元件之间。
15.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述记忆合金元件为记忆合金弹簧，所述预紧元件为预紧弹簧，所述扰流元件的两端均设置有挡板，所述挡板与所述记忆合金弹簧或者所述预紧弹簧抵接，其中，所述挡板上均设置有轴向延伸的定位柱，所述定位柱穿过并进入所述预紧弹簧和所述记忆合金弹簧的内部。
16.如权利要求1-15任意一项所述的换热管，其特征在于，所述换热管具有直管以及弯管，所述扰流元件、所述预紧元件以及所述记忆合金元件设置于所述直管的内部空腔内，所述预紧元件的一端被所述弯管限位。
17.一种热交换器，其特征在于，其包括如权利要求1-16任意一项所述的换热管。
18.一种燃气热水器，其特征在于，其包括如权利要求17所述的热交换器。
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