CN111426060B - 一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，包括燃烧器风机，等压风道，换热器对，水道，承露盘和烟囱；换热器对采用高效成熟的挤压铝工艺，烟气侧采用渗硅工艺强化抗冷凝水腐蚀性能，优良的结构设计使其兼具稳定的连接、定位和密封结构和卓越的换热性能；采用水冷翅片与内置式燃烧室降低污染物排放，对称梳齿状翅片结构与表面波纹优化温度场分布并扩大有效换热面积；多样化设计的水道提供灵活供热方案；模块化组建，任意配置满足各种供热功率需求，灵活多样；全螺栓连接，密封可靠同时方便拆卸维护；挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉采用挤压工艺，性能优越的同时价格优势得天独厚。
Description
技术领域
本发明属于提高能量利用效率、节能环保的家用供暖设备领域，具体涉及一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉。
背景技术
燃气采暖壁挂炉是将天然气的化学能转变成热能实现采暖的供应终端，再配合地板采暖是目前使人体最具舒适感的分布式供热形式。其技术核心是通过热源、环境、建筑系统节能理念将天然气进行超低氧、超低氮、超高效率燃烧后的烟气进行超高效紧凑换热并将排烟温度降低到水露点温度以下，实现系统深度动态节能减排。
近年来，目前市场上推出的新兴铸铝硅镁燃气采暖壁挂炉效率较高，结构紧凑但模具、材料价格昂贵，国内生产能力有限，核心技术受国外掌控；不锈钢盘管式燃气采暖壁挂炉价格低廉，设备投资成本低，市场占有量大，但换热效率较低，管壁较薄使其抗冷凝液腐蚀的综合性能降低，同时采用焊接工艺之后易发生应力腐蚀开裂(SCC)。
我国挤压铝工艺成熟，可根据换热器的长度进行任意的裁剪形成同系列多功率型号产品，结构简单生产效率高，铝硅镁系挤压铝材料导热系数高，强度高，价格低廉同时在进行阳极氧化处理工艺后耐酸蚀性能优越，是制造生产商用燃气采暖壁挂炉换热器的理想工艺。模具费低廉使挤压成型燃气采暖壁挂炉市场快速响应赋予其强劲生命力，标示着挤压成型商用燃气采暖壁挂炉极大的市场需求与发展前景。
发明内容
为了打破国外铸铝硅镁燃气采暖壁挂技术垄断，不锈钢盘管式抗冷凝液腐蚀的综合性能较差，冷凝效果差等问题，本发明提供一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，包括送入均匀混合天然气与空气的燃烧器风机1，连通燃烧器风机1与换热器对3的使混合燃气等压送入换热器对3的等压风道2，设置在换热器对3中的燃烧室32，设置在换热器对3外侧的水道4，设置在换热器对3底部的承露盘5，与承露盘5连通的烟囱6；所述换热器对3为能够严丝合缝密封对接的一对换热器组成；燃气经换热器对3之间的燃烧室32点燃后形成的高温烟气与换热器对3外侧的水道4中的水工质充分换热，之后低温烟气及冷凝水在承露盘5分离，最终低温烟气经烟囱6排出；
所述燃烧器风机1根据空间最有效利用方式布置在换热器对3上侧、前后侧或左右侧；
所述换热器对3中每个换热器包括换热器对3顶端的水冷整流翅片31，水冷整流翅片31下方依次设置的燃烧室32和换热翅片33以及燃烧室32中安置的一个格栅38，每个换热器两侧具有换热器密封板34及水道密封板35，换热器密封板34及水道密封板35上分别开有换热器螺丝孔36和水道连接孔37；
所述水道4包括位于水道4底部的进水口41和顶部的出水口42，水道4内侧具有规律分布的筋板43，水道4上侧具有等压风道连接孔44，左右两侧具有水道螺丝孔45，下侧具有承露盘连接孔46；
所述换热器对3中每个换热器及水道4为采用铝合金或复合材料的挤压型材。
所述换热器对3中每个换热器烟气侧表面采用渗硅处理或采用阳极氧化并镀塑处理，强化抗冷凝水腐蚀性能，所述格栅38采用耐高温抗干烧变形的不锈钢材质，所述等压风道2，承露盘5和烟囱6采用铸铝、铸铁、碳钢、不锈钢、塑料或复合材质。
所述换热器对3整体壁厚为2～8mm，每个换热器烟气侧所对应的制造模具具有不超过6的舌比且换热器对3的水冷整流翅片31和换热翅片33等间距规律排布，在换热器对3中两个换热器严丝合缝装配后水冷整流翅片31及换热翅片33能相互对插，与垂直方向呈0～60°夹角，水冷整流翅片31高度为5～25cm，当燃烧室32在换热器对3挤压成型后再切削加工而成时，其高度为4～20cm，为防止燃气未燃尽，在换热器对3表面喷涂隔热材料或固定隔热板，换热翅片33经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域。
所述换热器对3中两个换热器的水冷整流翅片31和换热翅片33在换热器对3对接后能相互均匀对插，形成中心对称梳齿状翅片结构，有效地优化改善换热器对3中心惰性换热区以强化换热效果，翅片间隙为0.5～3mm，根据燃烧器风机1压头和换热效果综合确定，同时水冷整流翅片31和换热翅片33壁面上具有挤压波纹，波纹形式为锯齿形、矩形或正弦函数波形，增大有效换热面积且增强烟气扰动，进一步提高传热效果。
所述换热器对3中一个换热器的换热器密封板34一侧挤压有2～6mm凸脊，另一个换热器的换热器密封板34则具有与之相对应同尺寸的凹槽，装配时起到定位和密封的作用，水道密封板35上开有1～3道2～5mm宽的方形密封槽或直径为2～5mm的半圆形密封槽，换热器对3中两个换热器同侧的水道密封板35上下端切削去预设高度以匹配进水口41和出水口42。
所述格栅38充当钝体能够有效稳定火焰并缩短火焰长度，格栅38中钝体柱截面为圆形，半圆形，矩形或三角形，钝体柱位于换热器对3中两个换热器对插后水冷整流翅片31和换热翅片33的翅片间隙中央下方，钝体柱间隔与翅片间隙一致，两端经弯折，整体尺寸与燃烧室32一致呈“工”字形结构，能稳定的安置于燃烧室32中。
所述水道4整体长度与水道密封板35一致，高度及宽度与换热器对3一致，当水道4整体为半“Y”字形结构时，上部内外侧封闭，一对水道4对接后上部内侧所形成的空腔构成燃烧室32，燃烧室32垂直处高5～40mm，收颈处与垂直方向呈5～60°，下部竖直且与垂直方向呈0～20°且内侧开放，以与换热器对3装配实现换热功能，水道密封板35单独制造以密封半“Y”字形结构的水道4，半“Y”字形结构的水道4下部竖直段的高度与换热器对3高度一致，进水口41和出水口42尺寸根据水流量流速设计，进水口41水流速控制在0.2～0.5m/s，出水口42水流速控制在0.9～1.8m/s，筋板43割据水道4形成“S”形水路通道，筋板43排布使水流速控制在0.2～1.8m/s，并且能够避免局部过冷沸腾现象。
所述进水口41与出水口42内侧或外侧具有高度为6～18mm的左右贯通的挤压肋，为等压风道连接孔44和左右两侧具有水道螺丝孔45钻孔加工留下空间，同时不会影响进水口41与出水口42的密封结构。
所述换热器螺丝孔36、水道连接孔37、等压风道连接孔44、水道螺丝孔45和承露盘连接孔46的孔径为2～10mm，换热器对3与等压风道2和承露盘5之间采用密封垫片连接密封，换热器密封板34上的凸脊与凹槽间涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶以密封烟气防漏气，根据水道密封板35的密封槽尺寸安装配套的密封条或涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶，防止换热器对3与水道4间水工质泄露。
根据所需换热功率选取换热器对3裁切高度，同时采用多对换热器对3与水道4构成联排供热机组，从而形成任意所需功率供热机型。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、本发明采用成熟的挤压铝工艺，是挤压截面一维方向上的延展，根据换热器的长度进行任意的裁剪，结构简单生产效率高，模块化组建适配各种功率大小的供热机组。
2、挤压模具寿命短，更新快，价格低，可轻松实现挤压铝换热单元件的更新换代速度快，换热功率规格齐全，市场适应性强，生产成本极低，铝硅镁系挤压铝材料导热系数高，强度高。
3、本发明结构、后加工和装配简单，烟气侧表面渗硅，强化抗冷凝水腐蚀性能。
4、本发明中模块化烟道式挤压铝换热器内可采用全模块化螺栓连接，无焊接工艺，连接密封可靠并方便拆卸维护，满足各种换热容量需求，市场适应能力强。
附图说明
图1为本发明一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉的整体示意图。
图2为换热器对与水道装配立体示意图。
图3为一侧单个换热器对的立体示意图。
图4为格栅立体示意图。
图5为水道立体示意图。
图6为与垂直方向呈一定角度且下端换热翅片对插的换热器对主视剖面图。
图7(a)为半“Y”字形结构设计的水道立体示意图。
图7(b)为半“Y”字形结构设计的水道与换热器对一侧单个换热器装配的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细描述：
实施例一
如图1所示，一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，包括送入均匀混合天然气与空气的燃烧器风机1，连通燃烧器风机1与换热器对3的使混合燃气等压送入换热器3的等压风道2，设置在换热器对3中的燃烧室32，设置在换热器对3外侧的水道4，设置在换热器对3底部的承露盘5，与承露盘5连通的烟囱6；所述换热器对3为能够严丝合缝密封对接的一对换热器组成；燃气经换热器对3之间的燃烧室32点燃形成高温烟气与换热器对3外侧的水道4中的水工质充分换热，之后低温烟气及冷凝水在承露盘5分离，最终低温烟气经烟囱6排出。
所述燃烧器风机1根据空间最有效利用方式布置在换热器对3上侧、前后侧或左右侧。
如图3所示，所述换热器对3中每个换热器包括顶端的水冷整流翅片31，水冷整流翅片(31)下方依次为燃烧室32和换热翅片33以及燃烧室32中安置的一个格栅38，每个换热器两侧具有换热器密封板34及水道密封板35，换热器密封板34及水道密封板35上分别开有换热器螺丝孔36和水道连接孔37。
如图2和图5所示，所述水道4包括位于水道4底部的进水口41和顶部的出水口42，水道4内侧具有规律分布的筋板43，水道4上侧具有等压风道连接孔44，左右两侧具有水道螺丝孔45，下侧具有承露盘连接孔46。
所述换热器对3中每个换热器及水道4为采用铝合金或复合材料的挤压型材，换热器对3烟气侧表面采用渗硅处理或采用阳极氧化并镀塑处理，强化抗冷凝水腐蚀性能，所述格栅38采用耐高温抗干烧变形的不锈钢材质，所述等压风道2，承露盘5和烟囱6采用铸铝、铸铁、碳钢、不锈钢、塑料或复合材质。
如图3所示，所述换热器对3整体壁厚为2～8mm，烟气侧具有合适舌比且等间距规律排布的水冷整流翅片31和换热翅片33，在一对换热器对3中两个换热器严丝合缝装配后水冷整流翅片31及换热翅片33能相互对插，水冷整流翅片31高度为5～25cm，燃烧室32在换热器对3挤压成型后再切削加工而成，其高度为4～20cm，为防止燃气未燃尽，在换热器对3表面喷涂适当厚度的隔热材料或固定隔热板，换热翅片33经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域。
所述换热器对3中两个换热器可严丝合缝密封对接，所述换热器对3的水冷整流翅片31和换热翅片33在换热器对3对接后能相互均匀对插，形成中心对称梳齿状翅片结构，有效地优化改善换热器对3中心惰性换热区以强化换热效果，翅片间隙为0.5～3mm，根据燃烧器风机1压头和换热效果综合确定，同时水冷整流翅片31和换热翅片33壁面上具有挤压波纹，波纹形式为锯齿形、矩形或正弦函数波形，增大有效换热面积且增强烟气扰动，进一步提高传热效果，根据挤压模具制作成本，换热效率和水冷整流翅片31及换热翅片33结构强度情况选择波纹形状。
所述换热器对3中一个换热器的换热器密封板34一侧挤压有2～6mm凸脊，另一个换热器的换热器密封板34则具有与之相对应同尺寸的凹槽，装配时起到定位和密封的作用，水道密封板35上开有1～3道2～5mm宽的方形密封槽或直径为2～5mm的半圆形密封槽，换热器对3中两个换热器同侧的水道密封板35上下端切削去特定高度以匹配进水口41和出水口42。
如图4所示，所述格栅38充当钝体能够有效稳定火焰并缩短火焰长度，格栅38中钝体柱截面为圆形，半圆形，矩形或三角形，钝体柱位于换热器对3中两个换热器对插后水冷整流翅片31和换热翅片33的翅片间隙中央下方，钝体柱间隔与翅片间隙一致，整体尺寸与燃烧室32一致呈“工”字形结构，两端经弯折能稳定的安置于燃烧室32中。
如图5所示，所述水道4整体长度与水道密封板35一致，高度及宽度与换热器对3一致，进水口41和出水口42尺寸根据水流量流速设计，进水口41水流速控制在0.2～0.5m/s，出水口42水流速控制在0.9～1.8m/s，筋板43割据水道4形成“S”形水路通道，筋板43排布使水流速控制在0.2～1.8m/s，并且能够避免局部过冷沸腾现象。
所述进水口41与出水口42内侧或外侧具有高度为6～18mm的左右贯通的挤压肋，为等压风道连接孔44和左右两侧具有水道螺丝孔45钻孔加工留下空间，同时不会影响进水口41与出水口42的密封结构。
所述换热器螺丝孔36、水道连接孔37、等压风道连接孔44、水道螺丝孔45和承露盘连接孔46的孔径为2～10mm，换热器对3与等压风道2和承露盘5之间采用密封垫片连接密封，换热器密封板34上的凸脊与凹槽间涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶以密封烟气防漏气，根据水道密封板35的密封槽尺寸安装配套的密封条或涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶，防止换热器对3与水道4间水工质泄露。
实施案例二
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
如图6所示，所述换热器对3与垂直方向呈1～60°，上部空间大下部空间小且下部局部翅片对插，较大的燃烧室能够使燃气更稳定的燃烧，提高燃烧功率，渐小的烟气通道匹配烟温逐渐降低体积减小使烟气流速恒定，强化换热，换热器3端侧需要密封盖板紧固密封。
实施案例三
在本实施例中，对于与实施案例一相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。
如图7(a)所示，所述水道4采用半“Y”字形结构，上部内外侧封闭，一对水道4对接后上部内侧所形成的空腔构成燃烧室32，燃烧室(32)垂直处高5～40mm收颈处与垂直方向呈5～60°，下部竖直且与垂直方向呈0～20°且内侧开放，如图7(b)所示，水道4下部内侧开放用以连接换热器对3，使水工质直接接触换热器对充分换热，换热器对3与水道4端侧需要密封盖板紧固密封。
本发明换热器对采用高效成熟的挤压铝工艺，烟气侧采用渗硅工艺强化抗冷凝水腐蚀性能，优良的结构设计使其兼具稳定的连接、定位和密封结构和卓越的换热性能；采用水冷翅片与内置式燃烧室降低污染物排放，对称梳齿状翅片结构与表面波纹优化温度场分布并扩大有效换热面积；多样化设计的水道提供灵活供热方案；模块化组建，任意配置满足各种供热功率需求，灵活多样；全螺栓连接，密封可靠同时方便拆卸维护；挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉采用挤压工艺，性能优越的同时价格优势得天独厚。
Claims (10)
1.一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：包括送入均匀混合天然气与空气的燃烧器风机（1），连通燃烧器风机（1）与换热器对（3）的使混合燃气等压送入换热器对（3）的等压风道（2），设置在换热器对（3）中的燃烧室（32），设置在换热器对（3）外侧的水道（4），设置在换热器对（3）底部的承露盘（5），与承露盘（5）连通的烟囱（6）；所述换热器对（3）为能够严丝合缝密封对接的一对换热器组成；燃气经换热器对（3）之间的燃烧室（32）点燃后形成的高温烟气与换热器对（3）外侧的水道（4）中的水工质充分换热，之后低温烟气及冷凝水在承露盘（5）分离，最终低温烟气经烟囱（6）排出；
所述燃烧器风机（1）根据空间最有效利用方式布置在换热器对（3）上侧、前后侧或左右侧；
所述换热器对（3）中每个换热器包括换热器对（3）顶端的水冷整流翅片（31），水冷整流翅片（31）下方依次设置的燃烧室（32）和换热翅片（33）以及燃烧室（32）中安置的一个格栅（38），每个换热器两侧具有换热器密封板（34）及水道密封板（35），换热器密封板（34）及水道密封板（35）上分别开有换热器螺丝孔（36）和水道连接孔（37）；
所述换热器对（3）中两个换热器的水冷整流翅片（31）和换热翅片（33）在换热器对（3）对接后能相互均匀对插，形成中心对称梳齿状翅片结构，有效地优化改善换热器对（3）中心惰性换热区以强化换热效果；
所述水道（4）包括位于水道（4）底部的进水口（41）和顶部的出水口（42），水道（4）内侧具有规律分布的筋板（43），水道（4）上侧具有等压风道连接孔（44），左右两侧具有水道螺丝孔（45），下侧具有承露盘连接孔（46）；
所述换热器对（3）中每个换热器及水道（4）为采用铝合金或复合材料的挤压型材；
所述换热器对（3）中每个换热器烟气侧表面采用渗硅处理或采用阳极氧化并镀塑处理，强化抗冷凝水腐蚀性能。
2.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述格栅（38）采用耐高温抗干烧变形的不锈钢材质，所述等压风道（2），承露盘（5）和烟囱（6）采用铸铝、铸铁、碳钢、不锈钢、塑料或复合材质。
3.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述换热器对（3）整体壁厚为2~8mm，每个换热器烟气侧所对应的制造模具具有不超过6的舌比且换热器对（3）的水冷整流翅片（31）和换热翅片（33）等间距规律排布，在换热器对（3）中两个换热器严丝合缝装配后水冷整流翅片（31）及换热翅片（33）能相互对插，与垂直方向呈0~60°夹角，水冷整流翅片（31）高度为5~25cm，当燃烧室（32）在换热器对（3）挤压成型后再切削加工而成时，其高度为4~20cm，为防止燃气未燃尽，在换热器对（3）表面喷涂隔热材料或固定隔热板，换热翅片（33）经热工计算顶部温度后切削去局部超温区域。
4.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述翅片间隙为0.5~3mm，根据燃烧器风机（1）压头和换热效果综合确定，同时水冷整流翅片（31）和换热翅片（33）壁面上具有挤压波纹，波纹形式为锯齿形、矩形或正弦函数波形，增大有效换热面积且增强烟气扰动，进一步提高传热效果。
5.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述换热器对（3）中一个换热器的换热器密封板（34）一侧挤压有2~6mm凸脊，另一个换热器的换热器密封板（34）则具有与之相对应同尺寸的凹槽，装配时起到定位和密封的作用，水道密封板（35）上开有1~3道2~5mm宽的方形密封槽或直径为2~5mm的半圆形密封槽，换热器对（3）中两个换热器同侧的水道密封板（35）上下端切削去预设高度以匹配进水口（41）和出水口（42）。
6.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述格栅（38）充当钝体能够有效稳定火焰并缩短火焰长度，格栅（38）中钝体柱截面为圆形，半圆形，矩形或三角形，钝体柱位于换热器对（3）中两个换热器对插后水冷整流翅片（31）和换热翅片（33）的翅片间隙中央下方，钝体柱间隔与翅片间隙一致，两端经弯折，整体尺寸与燃烧室（32）一致呈“工”字形结构，能稳定的安置于燃烧室（32）中。
7.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述水道（4）整体长度与水道密封板（35）一致，高度及宽度与换热器对（3）一致，当水道（4）整体为半“Y”字形结构时，上部内外侧封闭，一对水道（4）对接后上部内侧所形成的空腔构成燃烧室（32），燃烧室（32）垂直处高5~40mm，收颈处与垂直方向呈5~60°，下部竖直且与垂直方向呈0~20°且内侧开放，以与换热器对（3）装配实现换热功能，水道密封板（35）单独制造以密封半“Y”字形结构的水道（4），半“Y”字形结构的水道（4）下部竖直段的高度与换热器对（3）高度一致，进水口（41）和出水口（42）尺寸根据水流量流速设计，进水口（41）水流速控制在0.2~0.5m/s，出水口（42）水流速控制在0.9~1.8m/s，筋板（43）割据水道（4）形成“S”形水路通道，筋板（43）排布使水流速控制在0.2~1.8m/s，并且能够避免局部过冷沸腾现象。
8.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述进水口（41）与出水口（42）内侧或外侧具有高度为6~18mm的左右贯通的挤压肋，为等压风道连接孔（44）和左右两侧具有水道螺丝孔（45）钻孔加工留下空间，同时不会影响进水口（41）与出水口（42）的密封结构。
9.根据权利要求5所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：所述换热器螺丝孔（36）、水道连接孔（37）、等压风道连接孔（44）、水道螺丝孔（45）和承露盘连接孔（46）的孔径为2~10mm，换热器对（3）与等压风道（2）和承露盘（5）之间采用密封垫片连接密封，换热器密封板（34）上的凸脊与凹槽间涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶以密封烟气防漏气，根据水道密封板（35）的密封槽尺寸安装配套的密封条或涂塞具弹性、耐高温特性的密封胶，防止换热器对（3）与水道（4）间水工质泄露。
10.根据权利要求1所述的一种采用挤压成型工艺的燃气采暖壁挂炉，其特征在于：根据所需换热功率选取换热器对（3）裁切高度，同时采用多对换热器对（3）与水道（4）构成联排供热机组，从而形成任意所需功率供热机型。
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