CN111721001A - 一种壁挂炉用整体式换热器及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壁挂炉用整体式换热器及其应用方法，包括：贯通式结构的换热壳，其外侧壁上螺旋嵌入式布置有第一换热水管，换热壳顶部布置有蛇形结构的第二换热水管；其中，所述第一换热水管一端与采暖进水管连通，另一端与第二换热水管连通；第二换热水管的自由端与采暖出水管连通；所述换热壳的内侧壁上设置有多个第一换热翅片，所述第二换热水管通过多个相配合的第二换热翅片连接成一体，以在换热壳底部形成格栅状的烟气出口。本发明提供一种壁挂炉用整体式换热器及其应用方法，其通过对换热器的结构进行改进，使得换热面增加，热量损失较小，能有效提高热交换器的热交换效率，更符合节能环保的要求，同时对其它部件能起到有效的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量转换的设备。更具体地说，本发明涉及一种用在壁挂炉换热情况下使用的整体式换热器及其应用方法。
背景技术
现在的燃气壁挂炉热交换器是采用紫铜为原材料，燃烧方式是天然气在大气中燃烧，然后热交换器在用吸热片和主水路去吸收热量，在将热转换在主水路的换热介质(目前国内大部分都采用自来水为换热介质)中，提高换热介质的温度，换热介质将热能带出热交换器，送去需要提供热能的地方(比如：散热器)，散热后的换热器介质温度下降，在循环泵的作用下，换热介质又送到热交换器，然后重复上述过程。
而目前的铜制热交换器通常采用板式结构，其制作工艺主要是用冲压成型技术做出热交换器吸热片，采用轧管技术做出热交换器主水路，然后通过机械配合连接的方式将吸热片组装在主水路上，最后使用钎焊技术，将二者焊接成整体得到板式结构的热交换器，在通过表面处理后得到成品的热交换器，具体的如，专利申请号为：CN201920165070.0，专利名称为一种壁挂炉的主换热器及带有其的壁挂炉；专利申请号为：CN201910095807.0，专利名称为一种壁挂炉耦合换热器的室内供暖系统，均采用板式结构的换热器，其缺点在于，燃烧室内的热量只能通过一面设置的换热器进行热量吸收，热量损失较大，换热速率较低，同时使得排放烟气中的温度较高，不符合节能环保的要求，另外需要额外增加部件对其它设备进行防护，防止燃烧中产生的高温对其它部件使用寿命造成的影响。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种壁挂炉用整体式换热器，包括：
贯通式结构的换热壳，其外侧壁上螺旋嵌入式布置有第一换热水管，换热壳顶部布置有蛇形结构的第二换热水管；
其中，所述第一换热水管一端与采暖进水管连通，另一端与第二换热水管连通；
第二换热水管的自由端与采暖出水管连通；
所述换热壳的内侧壁上设置有多个第一换热翅片，所述第二换热水管通过多个相配合的第二换热翅片连接成一体，以在换热壳底部形成格栅状的烟气出口。
优选的是，还包括设置在换热壳下方以构成壁挂炉燃烧室的燃烧器，其被设置为包括：
与换热壳相配合以使燃烧室对外处于密封状态的固定板，其上设置有可供混合气体进入的进气管；
通过限定板设置在固定板上的导气板，所述限定板上设置有引导燃气的槽口；
罩设在导气板上的炉头；
设置在炉头外侧的点火机构；
其中，所述炉头被配置为呈罩壳式结构，其各侧面上设置有多个可供燃气穿出的燃烧孔。
优选的是，所述导气板被配置为包括与限定板相配合的底板；
其中，所述底板的中心处设置进气孔；
在进气孔的外围，通过冲压成型布置有多个呈放射状的第二导气板；
在第二导气板外侧两端，通过冲压成型布置有多个第三导气板。
优选的是，各导气板在空间上与底板具有30-75度的倾斜角。
优选的是，还包括设置在烟气出口上方的集气组件，其被配置为包括：
与换热壳上端相配合以供烟气穿出的格栅状集气板；
设置在集气板上方的锥形结构集气罩；
其中，所述集气罩上方设置有与外部管道连通的排气管。
优选的是，所述集气板在与烟气出口相配合的位置上，设置有多个与第二换热翅片错开设置有第三换热翅片；
其中，各第三换热翅片朝向换热壳的一侧被配置为高出集气板表面；
各第三换热翅片在朝向换热壳的一侧，设置有多个与第二换热水管相配合的弧形限定槽。
优选的是，所述集气罩内部设置有对烟气进行处理的过滤组件。
优选的是，所述过滤组件被配置为包括：
以可拆卸方式设置在集气罩内部，呈曲面结构的第一钢网层；
以可拆卸方式设置在钢网层上方的通过相对设置第二钢网层进行夹持的玻璃纤维过滤棉。
优选的是，所述集气罩内部设置有多段呈螺旋布置的导流板。
一种应用所述整体式换热器的方法，通过进气管进入至燃烧器的混合燃气，通过导气板进入至炉头内部进行二次混合；
经二次混合后的燃气通过燃烧孔向燃烧室外溢出以构成多个燃烧面，进而在点火机构的配合下充分燃烧；
换热壳与燃烧器相配合构成相对密闭的空间，以将经燃烧室产生的热量通过围合式的第一换热翅片以及顶部第二换热翅片的配合，分别传递给第一换热水管、第二换热水管，完成壁炉内能量的转换；
燃烧室中产生的烟气通过烟气出口溢出，进而通过相配合的集气板进行热量二次吸收传递给第二换热水管后，通过集气罩向外排出。
本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明通过对换热器的结构进行改进，相对于现有的板式换热器来说，罩式的结构设计，使得换热面增加，热量损失较小，能有效提高热交换器的热交换效率，更符合节能环保的要求，同时对其它部件能起到有效的保护作用。
其二，本发明通过对燃烧器的结构改进，配合换热壳的结构设计，使得燃烧过程中的产生的氮氧化合物更小，有效减少烟气中氮氧化合物的排放，更符合节能环保的要求。
其三，本发明通过集气组件的结构进行改进，使得其与换热壳进行配合，能在排放烟气的同时，对烟气中的热量进行二次收集，使得换热器的热量吸收效果更好，同时减小烟气温度，更符合符合节能环保的要求。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中壁挂炉用整体式换热器的结构示意图；
图2为本发明的另一个实施例中壁挂炉用整体式换热器的爆炸结构示意图；
图3为本发明的另一个实施例中壁挂炉用整体式换热器的截面结构示意图；
图4为本发明的另一个实施例中换热壳的截面结构示意图；
图5为本发明的另一个实施例中限定板的结构示意图；
图6为本发明的另一个实施例中炉头与导气板配合的结构示意图；
图7为本发明的另一个实施例中炉头与导气板配合的截面结构示意图；
图8为本发明的另一个实施例中固定板的结构示意图；
图9为本发明的另一个实施例中集气板的结构示意图；
图10为本发明的另一个实施例中集气板的截面结构示意图；
图11为本发明的另一个实施例中集气组件与过滤组件配合的截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语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，并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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，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，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1-4示出了根据本发明的一种壁挂炉用整体式换热器的实现形式，其中包括：
贯通式结构的换热壳1，其外部根据需要设置有多个连接耳2，以与壁挂炉的外部设备相配合，完成结构件之间的连接，其外侧壁上螺旋嵌入式布置有第一换热水管3，换热壳顶部布置有蛇形结构的第二换热水管4，在这种结构中，贯通式结构的换热壳，其作用在提供四面围合的吸热面，同时对燃烧室产生的热进行限定，防止其热量流失，热转换效果不好，同时通过围合式结构加顶面相配合的结构设计，使得其相对于现有的单块板式换热结构设计来说，换热面更大，换热效果更好，而且通过结构设计使得换热管的布置范围更宽，换热速率更快，同时通过螺旋上升的第一换热水管以及蛇形布置的第二换热水管，使得其与换热壳的配合度更好，热交换效果更好；
其中，所述第一换热水管一端与采暖进水管5连通，另一端与第二换热水管连通，通过采暖进水管与外部的供水设备管道连通，以向换热壳内源源不断的输出待加温的冷水；
第二换热水管的自由端与采暖出水管6连通，而根据需要换热壳上还设置有冷凝水出口管7，通过采暖出水管与外部供暖设备连通，进而实现供暖；
所述换热壳的内侧壁上设置有多个第一换热翅片8，所述第二换热水管通过多个相配合的第二换热翅片9连接成一体，以在换热壳底部形成格栅状的烟气出口10，在这种结构中，通过在不同位置设置相配合的换热翅片，增加热交换的面积，进而将燃烧室燃烧产生的热量进行收集转换，达到供暖的效果，在实际运用中，可以根据需要将各换热管设置成单管，实现单供暖，也可以在里面设置星形管，进而实现供暖和生活供热水的需要，而各换热翅片的布置可以根据需要进行设计，例如将第一换热翅片纵向设置或环形设置在换热壳内，而第二换热翅片可垂直于第二换热管道设计，也可以倾斜预定角度进行设计，在保证烟气正常溢出的同时对燃烧室的热量进行部分阻挡，进而保证其热量转换效果，换热壳以及其上各换热水管、各换热翅片都采用铸造一体成型，形成一体式的结构，在这种方案中，通过对换热壳体的结构设计，能在燃烧室内形成较为封闭的燃烧空间，使得热量散失较少，通过壳体内部设置有翅片，以及水管，使得热量吸收更加充分，进而使得烟气更少、热交换效果更好，供暖时温度上升更快，而在实际操作中将换热器的全身采用铝制，以使其散热效果满足使用要求，而换热壳的铸造和成型技术，可以根据需要选择相配合的铸造模具，如消失模等，以得到本方案的一体式结构，具有更好的物理结构稳定性以及水路密封性。
如图1-3，5-8，在另一种实例中，还包括设置在换热壳下方以构成壁挂炉燃烧室的燃烧器11，换热壳的内部空间与燃烧器之间构成燃烧室，其被设置为包括：
与换热壳相配合以使燃烧室对外处于密封状态的固定板12，其上设置有可供混合气体进入的进气管13，将固定板与换热壳的底部用螺钉进行连接，使得燃烧器与换热壳结构之间的连接性更好，而固定板上设置的进气管，使得其能与外部设备相配合，参考涡轮增压发动机的设计原理，在热交换器燃烧之前，将燃气和空气预先混合在一起，再通过进气管将混合气体一起送入燃烧器中，进行燃烧，实现节能减排的设计需要；
通过限定板14设置在固定板上的导气板15，所述限定板上设置有引导燃气的槽口16，限定板的作用在于通过其上的槽口对从固定板进入的混合气体进行导向，以使其能全部通过导气板进入至炉头中去；
罩设在导气板上的炉头17，其用于将混合气体进行充分燃烧；
设置在炉头外侧的点火机构18；
其中，所述炉头被配置为呈罩壳式结构，其各侧面上设置有多个可供燃气穿出的燃烧孔19，在这种结构中，通过将炉头的结构设置成类似盖火板的结构，使得进入至炉头内的混合气体，能通过罩壳式的结构进行限定，进一步通过其上的燃烧孔向外溢出，而多面布置燃烧孔的结构设计，使得燃烧面相对于现有技术来说，充分扩大，故而燃烧效果更加充分，烟气中未被充分燃烧部分的含量更少，燃烧效果更好，热量更大，以便于热量的快速吸收。
如图6-7，在另一种实例中，所述导气板被配置为包括与限定板相配合的底板20；
其中，所述底板的中心处设置进气孔21；
在进气孔的外围，通过冲压成型布置有多个呈放射状的第二导气板22；
在第二导气板外侧两端，通过冲压成型布置有多个第三导气板23，在这种结构中，通过底板进行密封，同时与限定板进行连接，而底板上设置的进气孔和导气板，使得其进气率可以控制，而进气孔是通过冲压直接得到的孔，而各导气板是通过精密的冲压技术，使导气板的三面与底板脱离，而只有一面与底板连接，进而保证进气的同时对进气方式进行引导，同时可以限定进气量，燃烧器的结构制备可以通过焊接和精密的冲压技术相结合，以得到方案中各部件的结构，同时具有更好的物料结构稳定性。
如图7，在另一种实例中，各导气板在空间上与底板具有30-75度的倾斜角，在这种结构中通过各导气板的倾斜角度结构设计，进而使得进入的气体可以在炉头内呈螺旋上升，进而保证进气效果满足使用要求，同时保证进气流量满足使用需要。
如图1-3，9-10，在另一种实例中，还包括设置在烟气出口上方的集气组件24，其被配置为包括：
与换热壳上端相配合以供烟气穿出的格栅状集气板25，其用于实现集气罩与换热壳体之间的连接，通过其上设置的贯通格栅通槽实现烟气的向外释出，同时控制释出量；
设置在集气板上方的锥形结构集气罩26，其用于对烟气进行收集并汇聚，进而通过其上的排气管与外部设备上的管道连通，实现对烟气的排放；
其中，所述集气罩上方设置有与外部管道连通的排气管27，在这种方案中集气装置通过螺钉与换热壳体的部连接，进而形成一体式结构，相对于现有技术的集气组件与换热器没有办法进行连接，需要重新分装，结构件之间的配合度更好。
如图9-10，在另一种实例中，所述集气板在与烟气出口相配合的位置上，设置有多个与第二换热翅片错开设置有第三换热翅片28；
其中，各第三换热翅片朝向换热壳的一侧被配置为高出集气板表面；
各第三换热翅片在朝向换热壳的一侧，设置有多个与第二换热水管相配合的弧形限定槽29，在这种结构中，通过进一步对集气板的结构进行限定，进而使得其与换热壳的配合度更好，具体的是通过第三换热翅片对上升烟气进行二次热量收集，而因第二换热翅片是通过弧形限定槽卡设在第二换热水管上的，故而能够与第二换热水管进行充分的热交换，同时第二换翅片本身是可以看作被第二换热水管贯穿，故而为了使弧形限定槽能卡设在第二换热水管上，故从空间上第三换热翅片与第二换热翅片应该错开设计，且二者之间在结合后具有可拱烟气突出的小缝隙，进而保证燃烧室的燃烧效果以及烟气输出率、热量收集效果，同时使得排放出的烟气中温度较低，符合节能环保的要求。
如图11，在另一种实例中，所述集气罩内部设置有对烟气进行处理的过滤组件30，其作用在于通过过滤组件对烟气中存在的有害物质进行去除，进而保证其排放更小，符合节能环保的要求。
在另一种实例中，所述过滤组件被配置为包括：
以可拆卸方式设置在集气罩内部，呈曲面结构的第一钢网层31；
以可拆卸方式设置在钢网层上方的通过相对设置第二钢网层32进行夹持的玻璃纤维过滤棉33，在这种结构中，通过第一钢网的结构设计，使得其将烟气中的颗粒物进行过滤，同时通过其结构设计，使得其过滤面积增加，同时对烟气具有部分阻挡，进而使得烟气排放的流量可以控制，以使得其热量能被大幅度吸收，排放出的烟气温度可控，而第二钢网的作用是对过滤棉进行夹持固定，进而保证其在空间上与其它结构配合的稳定性，而过滤棉的作用在于过滤烟气中的小微颗粒部分，进而保证其排放满足节能环保的要求，而在这种结构中，因为设备内的燃烧充分，故而其烟气中的燃气含量和副产物(氮氧混合物)较小，故而只需要对其烟尘颗粒物进行去除，就能满足排放高于标准要求，结构简单，易于操作，而为了保证过滤组件与集气罩的连接性，可以在集气罩内部设置用于安装的台阶状安装部。
在另一种实例中，所述集气罩内部设置有多段呈螺旋布置的导流板(未示出)，在这种结构中，通过导流板对集气罩内部的空气进行导流，进而保证其过滤效果和速率，同时保证其排烟效果满足使用要求，根据需要在排气管内设置相配合的导流板，以增加排放烟气的流速。
一种应用所述整体式换热器的方法，通过进气管进入至燃烧器的混合燃气，通过导气板进入至炉头内部进行二次混合；
经二次混合后的燃气通过燃烧孔向燃烧室外溢出以构成多个燃烧面，进而在点火机构的配合下充分燃烧；
换热壳与燃烧器相配合构成相对密闭的空间，以将经燃烧室产生的热量通过围合式的第一换热翅片以及顶部第二换热翅片的配合，分别传递给第一换热水管、第二换热水管，完成壁炉内能量的转换；
燃烧室中产生的烟气通过烟气出口溢出，进而通过相配合的集气板进行热量二次吸收传递给第二换热水管后，通过集气罩向外排出，在这种方案中，通过换热壳将燃烧室进行半封闭，配合燃烧器与集热器的作用，使得空间内的热吸收效果相对于现有技术来说，换热效果更好，对其它设备的损伤更小，而燃烧器的结构设计，使得设备在使用过程中，燃烧室中燃烧介质输出更加广泛，燃烧产生的热量以及分散面积更大，同时因燃烧面的增加燃烧效果更好，燃烧充分副产较少，而集气部件的设计，使得多其在满足排放烟气的过程中，还能进一步对烟气中的热量进行二次收集传递，保证热收集效果，同时减少烟气排放的温度，起到节能减排的作用。
以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，包括：
贯通式结构的换热壳，其外侧壁上螺旋嵌入式布置有第一换热水管，换热壳顶部布置有蛇形结构的第二换热水管；
其中，所述第一换热水管一端与采暖进水管连通，另一端与第二换热水管连通；
第二换热水管的自由端与采暖出水管连通；
所述换热壳的内侧壁上设置有多个第一换热翅片，所述第二换热水管通过多个相配合的第二换热翅片连接成一体，以在换热壳底部形成格栅状的烟气出口。
2.如权利要求1所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，还包括设置在换热壳下方以构成壁挂炉燃烧室的燃烧器，其被设置为包括：
与换热壳相配合以使燃烧室对外处于密封状态的固定板，其上设置有可供混合气体进入的进气管；
通过限定板设置在固定板上的导气板，所述限定板上设置有引导燃气的槽口；
罩设在导气板上的炉头；
设置在炉头外侧的点火机构；
其中，所述炉头被配置为呈罩壳式结构，其各侧面上设置有多个可供燃气穿出的燃烧孔。
3.如权利要求2所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，所述导气板被配置为包括与限定板相配合的底板；
其中，所述底板的中心处设置进气孔；
在进气孔的外围，通过冲压成型布置有多个呈放射状的第二导气板；
在第二导气板外侧两端，通过冲压成型布置有多个第三导气板。
4.如权利要求3所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，各导气板在空间上与底板具有30-75度的倾斜角。
5.如权利要求1所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，还包括设置在烟气出口上方的集气组件，其被配置为包括：
与换热壳上端相配合以供烟气穿出的格栅状集气板；
设置在集气板上方的锥形结构集气罩；
其中，所述集气罩上方设置有与外部管道连通的排气管。
6.如权利要求5所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，所述集气板在与烟气出口相配合的位置上，设置有多个与第二换热翅片错开设置有第三换热翅片；
其中，各第三换热翅片朝向换热壳的一侧被配置为高出集气板表面；
各第三换热翅片在朝向换热壳的一侧，设置有多个与第二换热水管相配合的弧形限定槽。
7.如权利要求5所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，所述集气罩内部设置有对烟气进行处理的过滤组件。
8.如权利要求7所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，所述过滤组件被配置为包括：
以可拆卸方式设置在集气罩内部，呈曲面结构的第一钢网层；
以可拆卸方式设置在钢网层上方的通过相对设置第二钢网层进行夹持的玻璃纤维过滤棉。
9.如权利要求8所述的壁挂炉用整体式换热器，其特征在于，所述集气罩内部设置有多段呈螺旋布置的导流板。
10.一种应用如权利要求1-9任一项所述整体式换热器的方法，其特征在于，通过进气管进入至燃烧器的混合燃气，通过导气板进入至炉头内部进行二次混合；
经二次混合后的燃气通过燃烧孔向燃烧室外溢出以构成多个燃烧面，进而在点火机构的配合下充分燃烧；
换热壳与燃烧器相配合构成相对密闭的空间，以将经燃烧室产生的热量通过围合式的第一换热翅片以及顶部第二换热翅片的配合，分别传递给第一换热水管、第二换热水管，完成壁炉内能量的转换；
燃烧室中产生的烟气通过烟气出口溢出，进而通过相配合的集气板进行热量二次吸收传递给第二换热水管后，通过集气罩向外排出。
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