CN111238040B - 一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，包括锅炉本体和水箱外壳，所述锅炉本体的上方设置有水箱外壳，所述水箱外壳的内部由上至下依次设置有常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱，所述混合温水箱的上下两侧分别设置有烟气换热层和蒸汽换热层，所述高温水箱的顶部开设有蒸汽夹层，所述混合温水箱的中部贯穿设置有活动轴，所述活动轴的中部一体化设置有搅拌桨，且活动轴的上下两端均设置有驱动桨叶。该基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，可通过温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱的多层水箱结构满足较长时间的连续热水供应和多点供暖供水，同时配合同步水流驱动的搅拌桨保持内部水体温度均匀。

Description

一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构

技术领域

本发明涉及热水锅炉相关技术领域，具体为一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构。

背景技术

锅炉是通过电能或是燃料中的化学能进行加热燃烧换能，以水体作为热载体的一种能量转换设备，最早的蒸汽机就是通过锅炉配合蒸汽动力装置转换为机械能，现有的常见锅炉中主要是直接通过锅炉中产生的热水或蒸汽为工业生产和人们的生活提供所需热能。

现有的锅炉结构通常如中国专利号为CN109855290A的一种新型锅炉的类似结构，只有一个锅炉体配合单独水箱的安装结构，加热的热水只能存储在该锅炉水箱内，温度降低时再加热，锅炉本体需要频繁启停，内部水量不足时，补充水同样直接在单个水箱中进行，冷水与热水混合不均匀容易造成局部温差，在进行连续供水时温度不均匀，不便于供暖和温水供应等多点连续取用时的灵活供应，也有如中国专利公开号为CN109724244A的一种带有储水功能的锅炉，通过同轴布置的存水箱，方便和热水箱进行同步取水，互不干扰，但是在使用过程中两者相对独立，不便于不同水箱间的联动配合使用，进行补水等管理颇为不便。

针对上述问题，在原有锅炉水箱结构的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，以解决上述背景技术中提出锅炉水箱不便于进行不同温度需求的供暖供水同步供应，整体式水箱连续供水温度不均匀，容易造成内部温差死区的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，包括锅炉本体和水箱外壳，所述锅炉本体的上方设置有水箱外壳，且水箱外壳的外侧均匀分布有保温层，所述水箱外壳的内部由上至下依次设置有常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱，且常温蓄水箱的侧上方开设有补水口，并且混合温水箱和高温水箱的外侧分别开设有低温出水口和高温出水口，所述混合温水箱的上下两侧分别设置有烟气换热层和蒸汽换热层，且烟气换热层和蒸汽换热层的内部分别贯穿设置有烟气管路和蒸汽管路，所述烟气管路的外端连接有排烟管，且排烟管的侧端安装有轴流风机，所述高温水箱的内部设置有保温内胆，且高温水箱的顶部开设有蒸汽夹层，并且蒸汽夹层的外侧设置有延长管，所述混合温水箱的中部贯穿设置有活动轴，且活动轴的侧端安装有密封轴承，所述活动轴的中部一体化设置有搅拌桨，且活动轴的上下两端均设置有驱动桨叶。

优选的，所述保温层均匀分布在常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱的外侧，且常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱之间通过烟气换热层和蒸汽换热层依次贴合设置。

优选的，所述烟气换热层和蒸汽换热层的内侧均设置有下水口、侧注水口、间隔板和侧固定隔板，且烟气换热层和蒸汽换热层分别位于常温蓄水箱和混合温水箱的下方。

优选的，所述下水口的中轴线和驱动桨叶的中轴线相互重合，且驱动桨叶和活动轴为键连接，并且侧固定隔板均匀分布在驱动桨叶的外侧。

优选的，所述间隔板在侧固定隔板的侧边交错分布，且相邻的间隔板之间构成“S”型通路结构，并且侧注水口位于间隔板的间隔通路末端。

优选的，所述烟气管路均匀分布在烟气换热层的内部，且烟气管路的侧端和排烟管之间安装有轴流风机。

优选的，所述蒸汽管路整体为“U”型结构，且蒸汽管路均匀分布在蒸汽换热层内侧，并且蒸汽管路和蒸汽夹层之间构成气流通路。

优选的，所述蒸汽夹层的高度小于延长管的高度，且高温水箱内水体和蒸汽换热层内水体通路之间通过延长管相互连接。

优选的，所述活动轴的中轴线和常温蓄水箱的中轴线相互重合，且烟气换热层与活动轴之间通过密封轴承相互连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，

1、通过在水箱里自上而下设置的烟气换热层和蒸汽换热层，将水箱内部分割成常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱，方便通过容积式加热保证一定的热水储量，满足较长时间的连续热水供应和多点供暖供水，同时水温分层仓体的设置可以方便直接以不同的热功率进行供暖或温水供应，不会出现不同水温需求时锅炉本体的频繁启停情况，通过烟气换热层和蒸汽换热层对高温蒸汽和余热烟气的导热换热，可以方便直接对混合温水箱进行换热升温，提高装置的热利用率和节能性；

2、设置有配合水流同步驱动的搅拌桨结构，在装置的使用过程中，常温蓄水箱、混合温水箱和高温水箱的分层结构可以使该水箱分层次保持水温均匀，改善整体式水箱水体温度内部分层问题，提高了供暖品质，同时层次间水体流通时，可以通过集中下水口处的涡流带动驱动桨叶和搅拌桨整体同轴同步转动，方便在水体流通的同时进行同步搅拌，有效避免水箱内部水体温度死区，保持水箱内的均匀升温供热。

附图说明

图1为本发明正面剖视结构示意图；

图2为本发明图1中a处放大结构示意图；

图3为本发明下水口结构示意图；

图4为本发明烟气换热层俯剖结构示意图；

图5为本发明蒸汽换热层俯剖结构示意图；

图6为本发明间隔板和侧固定隔板结构示意图；

图7为本发明烟气换热层仰剖结构示意图。

图中：1、锅炉本体；2、水箱外壳；3、保温层；4、常温蓄水箱；5、混合温水箱；6、高温水箱；7、补水口；8、低温出水口；9、高温出水口；10、烟气换热层；101、下水口；102、侧注水口；103、间隔板；104、侧固定隔板；11、蒸汽换热层；12、烟气管路；13、蒸汽管路；14、排烟管；15、轴流风机；16、保温内胆；17、蒸汽夹层；18、延长管；19、活动轴；20、密封轴承；21、搅拌桨；22、驱动桨叶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，包括锅炉本体1、水箱外壳2、保温层3、常温蓄水箱4、混合温水箱5、高温水箱6、补水口7、低温出水口8、高温出水口9、烟气换热层10、下水口101、侧注水口102、间隔板103、侧固定隔板104、蒸汽换热层11、烟气管路12、蒸汽管路13、排烟管14、轴流风机15、保温内胆16、蒸汽夹层17、延长管18、活动轴19、密封轴承20、搅拌桨21和驱动桨叶22，锅炉本体1的上方设置有水箱外壳2，且水箱外壳2的外侧均匀分布有保温层3，水箱外壳2的内部由上至下依次设置有常温蓄水箱4、混合温水箱5和高温水箱6，且常温蓄水箱4的侧上方开设有补水口7，并且混合温水箱5和高温水箱6的外侧分别开设有低温出水口8和高温出水口9，混合温水箱5的上下两侧分别设置有烟气换热层10和蒸汽换热层11，且烟气换热层10和蒸汽换热层11的内部分别贯穿设置有烟气管路12和蒸汽管路13，烟气管路12的外端连接有排烟管14，且排烟管14的侧端安装有轴流风机15，高温水箱6的内部设置有保温内胆16，且高温水箱6的顶部开设有蒸汽夹层17，并且蒸汽夹层17的外侧设置有延长管18，混合温水箱5的中部贯穿设置有活动轴19，且活动轴19的侧端安装有密封轴承20，活动轴19的中部一体化设置有搅拌桨21，且活动轴19的上下两端均设置有驱动桨叶22。

本例的保温层3均匀分布在常温蓄水箱4、混合温水箱5和高温水箱6的外侧，且常温蓄水箱4、混合温水箱5和高温水箱6之间通过烟气换热层10和蒸汽换热层11依次贴合设置，方便常温蓄水箱4、混合温水箱5和高温水箱6的整体保温和内部交替换热。

烟气换热层10和蒸汽换热层11的内侧均设置有下水口101、侧注水口102、间隔板103和侧固定隔板104，且烟气换热层10和蒸汽换热层11分别位于常温蓄水箱4和混合温水箱5的下方，便于通过烟气换热层10和蒸汽换热层11分别对烟气余热和高温蒸汽进行导热换热。

下水口101的中轴线和驱动桨叶22的中轴线相互重合，且驱动桨叶22和活动轴19为键连接，并且侧固定隔板104均匀分布在驱动桨叶22的外侧，便于下水口101处水体向侧固定隔板104侧边流动时带动驱动桨叶22和活动轴19进行驱动旋转。

间隔板103在侧固定隔板104的侧边交错分布，且相邻的间隔板103之间构成“S”型通路结构，并且侧注水口102位于间隔板103的间隔通路末端，方便在烟气换热层10和蒸汽换热层11内部隔出流体均匀流通换热通路，同时方便配合驱动桨叶22进行集中下水，利用水流进行一定的驱动。

烟气管路12均匀分布在烟气换热层10的内部，且烟气管路12的侧端和排烟管14之间安装有轴流风机15，便于对锅炉烟气进行余热换热利用。

蒸汽管路13整体为“U”型结构，且蒸汽管路13均匀分布在蒸汽换热层11内侧，并且蒸汽管路13和蒸汽夹层17之间构成气流通路，可以利用蒸汽夹层17处产生的高温蒸汽对混合温水箱5进行一定的换热预热处理。

蒸汽夹层17的高度小于延长管18的高度，且高温水箱6内水体和蒸汽换热层11内水体通路之间通过延长管18相互连接，方便通过较长的延长管18利用内部压强差空出一片蒸汽夹层17区域，方便在保持多层水箱结构的同时保持产生高温蒸汽，方便高温蒸汽的引流和利用。

活动轴19的中轴线和常温蓄水箱4的中轴线相互重合，且烟气换热层10与活动轴19之间通过密封轴承20相互连接，便于通过活动轴19进行中部驱动，保持装置内部水体流动时的均匀搅拌，保持装置内部的温度均匀，避免局部温差。

工作原理：在使用该基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构时，根据图1所示，可以将低温出水口8和高温出水口9分别于对应的供暖供水管路连接，补水口7与外部给水管路相互连接，锅炉本体1可以进行正常的加热升温直接对高温水箱6内水体进行升温加热；

在装置的使用过程中，根据图1-2和图4-5所示。高温水箱6可以通过锅炉本体1直接进行高温加热，而由于高温水箱6顶部通过较长的延长管18进行注水，因此可以在延长管18区域形成一片中空的蒸汽夹层17，方便产生高温蒸汽通过蒸汽换热层11对混合温水箱5水体进行一定的换热预热或是外接密封高压管路进行蒸汽引流利用，结合图4-5所示，同时锅炉本体1加热燃烧过程中产生的高温烟气也可以通过相应的烟气换热层10进行一定的余热换热利用，高温烟气会在通过排烟管14后进入烟气管路12进行换热利用；

在装置的使用过程中，根据图1和图4-7所示，在进行连续出水供暖时，无需补水口7的供水水压配合，常温蓄水箱4内的水体可以直接通过烟气换热层10的图4中中部下水口101和图7中外侧侧注水口102构成的水流通路向混合温水箱5处进行填充，混合温水箱5内水体也可以通过蒸汽换热层11向高温水箱6内进行填充；

根据图1和图3-7所示，当水体在烟气换热层10和蒸汽换热层11处流动时，流经水体会通过图6中间隔板103和侧固定隔板104隔出的“S”型通路进行均匀流动，并且与通路内贯穿设置的烟气管路12和蒸汽管路13进行均匀换热，流动的水体会集中通过下水口101向外侧的侧固定隔板104方向流动，在进行均匀换热后从外侧的侧注水口102处流出，而在水体流经下水口101处时，结合图3所示，会带动螺旋状驱动桨叶22进行旋转驱动，从而使活动轴19随水体流通进行驱动，带动搅拌桨21在混合温水箱5和高温水箱6内进行混合搅拌，有效避免连续进出水时造成的局部温差，方便装置的连续稳定供暖供水，这就是该基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构的工作原理，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，包括锅炉本体(1)和水箱外壳(2)，其特征在于：所述锅炉本体(1)的上方设置有水箱外壳(2)，且水箱外壳(2)的外侧均匀分布有保温层(3)，所述水箱外壳(2)的内部由上至下依次设置有常温蓄水箱(4)、混合温水箱(5)和高温水箱(6)，且常温蓄水箱(4)的侧上方开设有补水口(7)，并且混合温水箱(5)和高温水箱(6)的外侧分别开设有低温出水口(8)和高温出水口(9)，所述混合温水箱(5)的上下两侧分别设置有烟气换热层(10)和蒸汽换热层(11)，且烟气换热层(10)和蒸汽换热层(11)的内部分别贯穿设置有烟气管路(12)和蒸汽管路(13)，所述烟气管路(12)的外端连接有排烟管(14)，且排烟管(14)的侧端安装有轴流风机(15)，所述高温水箱(6)的内部设置有保温内胆(16)，且高温水箱(6)的顶部开设有蒸汽夹层(17)，并且蒸汽夹层(17)的外侧设置有延长管(18)，所述混合温水箱(5)的中部贯穿设置有活动轴(19)，且活动轴(19)的侧端安装有密封轴承(20)，所述活动轴(19)的中部一体化设置有搅拌桨(21)，且活动轴(19)的上下两端均设置有驱动桨叶(22)。

2.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述保温层(3)均匀分布在常温蓄水箱(4)、混合温水箱(5)和高温水箱(6)的外侧，且常温蓄水箱(4)、混合温水箱(5)和高温水箱(6)之间通过烟气换热层(10)和蒸汽换热层(11)依次贴合设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述烟气换热层(10)和蒸汽换热层(11)的内侧均设置有下水口(101)、侧注水口(102)、间隔板(103)和侧固定隔板(104)，且烟气换热层(10)和蒸汽换热层(11)分别位于常温蓄水箱(4)和混合温水箱(5)的下方。

4.根据权利要求3所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述下水口(101)的中轴线和驱动桨叶(22)的中轴线相互重合，且驱动桨叶(22)和活动轴(19)为键连接，并且侧固定隔板(104)均匀分布在驱动桨叶(22)的外侧。

5.根据权利要求3所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述间隔板(103)在侧固定隔板(104)的侧边交错分布，且相邻的间隔板(103)之间构成“S”型通路结构，并且侧注水口(102)位于间隔板(103)的间隔通路末端。

6.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述烟气管路(12)均匀分布在烟气换热层(10)的内部，且烟气管路(12)的侧端和排烟管(14)之间安装有轴流风机(15)。

7.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述蒸汽管路(13)整体为“U”型结构，且蒸汽管路(13)均匀分布在蒸汽换热层(11)内侧，并且蒸汽管路(13)和蒸汽夹层(17)之间构成气流通路。

8.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述蒸汽夹层(17)的高度小于延长管(18)的高度，且高温水箱(6)内水体和蒸汽换热层(11)内水体通路之间通过延长管(18)相互连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于水汽热能交换的分层式锅炉换热水箱结构，其特征在于：所述活动轴(19)的中轴线和常温蓄水箱(4)的中轴线相互重合，且烟气换热层(10)与活动轴(19)之间通过密封轴承(20)相互连接。

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