CN112066570A - 一种承压式太阳能热水器系统及其安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种承压式太阳能热水器系统及其安装工艺，包括集热联箱、支架以及置于集热联箱与支架之间的多根集热真空管，还包括储水箱以及置于储水箱内的换热胆，换热胆置于储水箱底部，集热真空管的一端密封设有集热铜芯，且集热铜芯伸入集热联箱内，集热联箱内设有U型管，U型管的两端伸出集热联箱并对应连接有第一循环管、第二循环管，第一循环管与第二循环管与储水箱连接并与换热胆连通；本发明具有如下优点：保证储水箱内对流换热效率的同时，提高换热胆的结构强度。

Description

一种承压式太阳能热水器系统及其安装工艺

技术领域：

本发明属于承压式太阳能集热器领域，具体涉及一种承压式太阳能热水器系统及其安装工艺。

背景技术：

承压式太阳能热水器具有安装位置不受限和出水压力高的优点，承压式太阳能热水器的换热胆通过换热结构与太阳能集热真空管循环吸热耦合连接，由于内胆不与太阳能集热真空管直接连通，因此内胆内部具有内压，便于输出冲击力强劲的水流，实现出水压力高的优点。

为保证承压式太阳能热水器换热胆的使用寿命，需要换热胆承压强，传统的换热胆为圆柱状结构，为保证其承压强，内胆的壁较厚，而且内胆内部对流换热效率低。专利号200810196064.8承压式太阳能热水器中提出，将内胆的底面（即换热胆的上表面）设计为上凸球罐状，而换热胆通过焊接固定在储水箱的内胆底部，这种结构虽然提高了内胆内部对流换热效率，提高内胆内部平均水温；但是却存在如下缺陷：1、换热胆（该对比专利中的换热腔）的上表面为上凸球罐状，其下端延伸有圆柱段，换热腔与集热联箱内U型管连通实现循环，集热联箱内的水温通过集热真空管的导热而升高从而提高U型管内部水温，冷水下降，热水上浮，从而实现换热腔与U型管内的对流换热循环，然而换热胆内的热水较冷水比重小，密度小，被挤压至换热胆内壁，而由于换热胆上表面、侧面以及底面型状不一致，受力不均，从而影响换热胆内部温度的均匀度；2、换热胆与储水箱的连接处通过焊接固定，这种固定方式安装极为不便，最主要的是，焊接时使换热胆内部热应力集中，而换热胆内部不断冷热水循环，换热胆外部的储水箱内的冷水下降与换热胆表面接触，换热胆内外温差较大，进一步使热应力集中，故采用这种结构的换热胆产生应力腐蚀裂纹，严重的会发生损坏，其次，焊接固定的方式存在安装拆卸不便的缺陷，尤其对于换热胆这种结构，长时间使用极易内部结垢，影响加热效率以及使用健康。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种承压式太阳能热水器系统及其安装工艺，保证储水箱内对流换热效率的同时，提高换热胆的结构强度。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种承压式太阳能热水器系统，包括集热联箱、支架以及置于集热联箱与支架之间的多根集热真空管，还包括储水箱以及置于储水箱内的换热胆，换热胆置于储水箱底部，集热真空管的一端密封设有集热铜芯，且集热铜芯伸入集热联箱内，集热联箱内设有U型管， U型管的两端伸出集热联箱并对应连接有第一循环管、第二循环管，第一循环管与第二循环管与储水箱连接并与换热胆连通；

储水箱包括水平底板以及置于水平底板上方的箱体，换热胆包括球形换热胆体以及套设在球形换热胆体外部的支撑件，支撑件的下端抵在水平底板的底面上，所述球形换热胆体的底部两侧位置向对应的第一循环管、第二循环管延伸有连接部，连接部与球形换热胆体连通，连接部的外壁与水平底板卡接，第一循环管、第二循环管的一端螺纹贯穿对应的连接部内壁，且第一循环管伸入球形换热胆体的高度高于第二循环管伸入球形换热胆体的高度。

本发明的进一步改进在于：连接部的外壁上设有圆弧状凸环，水平底板上具有容连接部贯穿的通孔，通孔内壁具有与圆弧状凸环相配合的凹槽，连接部远离球形换热胆体的一端贯穿水平底板且凸出水平底板设置，且连接部凸出水平底板的外圆周上依次套设有密封圈a以及锁紧螺母。

本发明的进一步改进在于：连接部内具有容对应的第一循环管、第二循环管伸入的螺纹槽，第一循环管与第二循环管上具有与螺纹槽相配合的外螺纹，螺纹槽的底部具有对外螺纹进行限位的限位台阶，限位台阶与对应的外螺纹顶部之间具有密封圈b。

本发明的进一步改进在于：支撑件包括套设在球形换热胆体外圆周上的圆环部，圆环部的外边缘向下设有扇形支撑部，圆环部位于球形换热胆体球心的下方位置。

本发明的进一步改进在于：储水箱上方设有可翻转的盖板，盖板与储水箱密封连接。

本发明的进一步改进在于：储水箱内壁具有保温层。

本发明的进一步改进在于：储水箱上还设有进水管与出水管，进水管与第二循环管通过分管连通，分管上设有阀门。

本发明的进一步改进在于：支撑件的材质为铝。

一种利用承压式太阳能热水器系统的安装工艺，具体步骤包括：

S1、将球形换热胆体放置在支撑件的圆环部上，将储水箱的水平底板与球形换热胆体的连接部连接，使水平底板的凹槽与连接部上的圆弧状凸环配合，将密封圈a套设在连接部上并通过锁紧螺母固定；

S2、在第一循环管与第二循环管的外螺纹的顶部套设密封圈b，再将第一循环管、第二循环管与对应的连接部内的螺纹槽螺纹配合；

S3、将箱体盖合在水平底板上，并对箱体与水平底板之间位置进行焊接固定；

S4、将第一循环管、第二循环管远离储水箱的一端与集热联箱进行连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、在储水箱内设置球形状的换热胆，换热胆内部与U型管连通换热，由于冷水较热水密度大，比重大，热水集中在换热胆内部的上部，换热胆外部的下部冷水集中，球形状的换热胆使其承压强，内部受力均匀，能够承受换热胆内部以及换热胆外部的压力，提高换热胆的结构强度，同时也对换热胆内的水流起到循环导流作用，其次换热胆外部的冷水经换热胆内顶部热水的传热作用，提高传热面积，可快速升温，使储水箱内的冷热水自然循环更换，提高储水箱内部的对流换热效率。

2、U型管内的水受到集热联箱内的水温传递，与换热胆内的水通过第一循环管、第二循环管形成循环流动，集热联箱内的冷水受重力作用由上至下向集热联箱底部流动，经集热联箱传热后的热水由下至上经过第一循环管向换热胆内流动，第一循环管伸入换热胆的高度大于第二循环管伸入换热胆的高度，热水置于换热胆的上方位置，冷水位于换热胆的下方位置，由于第一循环与第二循环管存在高度温差，从而形成热虹吸对流，进而提高了换热胆内的对流换热效率。

3、改变传统换热胆与储水箱通过焊接的连接方式，避免焊接热应力集中而影响换热胆的结构强度，安装便捷，同时可实现换热胆的更换清洗，避免长时间使用内部结垢，提高热水器加热效率以及人体使用健康。

附图说明：

图1为本发明一种承压式太阳能热水器系统的结构示意图。

图2为本发明一种承压式太阳能热水器系统的换热胆的结构示意图。

图3为图2中结构A的放大示意图。

图4为图2中结构A的拆分示意图。

图中标号：

1-集热联箱、2-支架、3-集热真空管、4-储水箱、5-换热胆、6-集热铜芯、7-U型管、8-第一循环管、9-第二循环管、10-盖板、11-进水管、12-出水管、13-分管、14-阀门；

41-水平底板、42-箱体；

51-球形换热胆体、52-支撑件、53-连接部、54-圆弧状凸环、55-通孔、56-凹槽、57-密封圈a、58-锁紧螺母、59-螺纹槽、510-外螺母、511-限位台阶、512-密封圈b、521-圆环部、522-扇形支撑部。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语指示方位或位置关系，如为基于附图所示的方位或位置关系，仅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结构或单元必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有 “连接”“设有”“具有”等术语应作广义去理解，例如可以是固定连接，可以是拆卸式连接，或一体式连接，可以说机械连接，也可以是直接相连，可以通过中间媒介相连，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的基本含义。

如图1、图2示出了本发明一种承压式太阳能热水器系统的一种实施方式，包括集热联箱1、支架2以及置于集热联箱1与支架2之间的多根集热真空管3，还包括储水箱4以及置于储水箱4内的换热胆5，换热胆5置于储水箱4底部，集热真空管3的一端密封设有集热铜芯6，且集热铜芯6伸入集热联箱1内，集热联箱1内设有U型管7，U型管7的两端伸出集热联箱1并对应连接有第一循环管8、第二循环管9，第一循环管8与第二循环管9与储水箱4连接并与换热胆5连通；

储水箱4包括水平底板41以及置于水平底板41上方的箱体42，换热胆5包括球形换热胆体51以及套设在球形换热胆体51外部的支撑件52，支撑件52的下端抵在水平底板41的底面上，球形换热胆体51的底部两侧位置向对应的第一循环管8、第二循环管9延伸有连接部53，连接部53与球形换热胆体51连通，连接部53的外壁与水平底板41卡接，第一循环管8、第二循环管9的一端螺纹贯穿对应的连接部53内壁，且第一循环管8伸入球形换热胆体51的高度高于第二循环管9伸入球形换热胆体51的高度。

本申请中，在储水箱4内设置球形状的换热胆5，换热胆5内部与U型管7连通换热，由于冷水较热水密度大，比重大，热水集中在换热胆5内部的上部，换热胆5外部的下部冷水集中，球形状的换热胆5使其承压强，内部受力均匀，能够承受换热胆5内部以及换热胆5外部的压力，提高换热胆5的结构强度，同时也对换热胆5内的水流起到循环导流作用，其次换热胆5外部的冷水经换热胆内顶部热水的传热作用，提高传热面积，可快速升温，使储水箱4内的冷热水自然循环更换，提高储水箱4内部的对流换热效率。

工作原理：集热真空管3吸收太阳能热量使集热中空管3内的温度升高，通过集热铜芯6将集热真空管3内的温度传递给集热联箱1内的水，U型管7内的水受到集热联箱1内的水温传递，与换热胆5内的水通过第一循环管8、第二循环管9形成循环流动，集热联箱1内的冷水受重力作用由上至下向集热联箱1底部流动，经集热联箱1传热后的热水由下至上经过第一循环管8向换热胆5内流动，第一循环管8伸入换热胆5的高度大于第二循环管9伸入换热胆5的高度，热水置于换热胆5的上方位置，冷水位于换热胆5的下方位置，由于第一循环8与第二循环管9存在高度温差，从而形成热虹吸对流，进而提高了换热胆5内的对流换热效率。

进一步的，如图3、图4所示，连接部53的外壁上设有圆弧状凸环54，水平底板41上具有容连接部53贯穿的通孔55，通孔55内壁具有与圆弧状凸环54相配合的凹槽56，连接部53远离球形换热胆体51的一端贯穿水平底板41且凸出水平底板41设置，且连接部53凸出水平底板41的外圆周上依次套设有密封圈a57以及锁紧螺母58。

连接部53通过圆弧状凸环54与凹槽56的相互配合从而与储水箱4的水平底板41连接，圆弧状凸环54与凹槽56的配合既实现了连接稳固的作用，又起到初步防水的作用，再通过密封圈a57与锁紧螺母58固定，进一步提高了连接密封性以及连接稳定性。

进一步的，连接部53内具有容对应的第一循环管8、第二循环管9伸入的螺纹槽59，第一循环管8与第二循环管9上具有与螺纹槽59相配合的外螺纹510，螺纹槽59的底部具有对外螺纹510进行限位的限位台阶511，限位台阶511与对应的外螺纹510顶部之间具有密封圈b512。

第一循环管8与第二循环管9嵌入对应的连接部53的螺纹槽59内并螺纹配合连接，连接时通过密封圈b512实现密封，提高了储水箱4的密封效果。

进一步的，支撑件52包括套设在球形换热胆体51外圆周上的圆环部521，圆环部521的外边缘向下设有扇形支撑部522，圆环部521位于球形换热胆体51球心的下方位置。

支撑件52对换热胆5起到支撑的作用，避免换热胆5将重力集中在连接部53处，增加与水平底板41的受力面积，减少压力，其次，支撑件52对储水箱4内的水起到一定阻挡支撑作用，储水箱4内位于下端的水集中在换热胆5的中部上方位置，由于换热胆5内的热水集中在中部上方位置，进而提高了储水箱4下部冷水的换热效率，加速储水箱4内的循环流动性，避免储水箱4下端的水成为死水而使储水箱4内部产生结垢现象。

使用时，为保证换热胆5的结构强度，支撑件52与换热胆5不进行焊接固定，换热胆5直接卡设在支撑件52的圆环部521内，支撑件52由于受到换热胆5的重力作用，其下端与储水箱4底部紧贴，再经过圆弧状凸环54与凹槽56的配合，以及锁紧螺母58的作用，实现支撑件52在储水箱4内的稳定性。

进一步的，储水箱4上方设有可翻转的盖板10，盖板10与储水箱4密封连接，盖板10的设置便于换热胆5的拆卸，拆卸时，将第一循环管8、第二循环9拆下后，卸下锁紧螺母58与密封圈a57，并将第一循环管8与第二循环管9取下，通过外力将换热胆5取出。

进一步的，储水箱4内壁具有保温层，对储水箱4内的水进行保温。

进一步的，储水箱4上还设有进水管11与出水管12，进水管11与第二循环管9通过分管13连通，分管13上设有阀门14。

进一步的，支撑件52的材质为铝，铝材质的支撑件52具有较高的传热效率，保证储水箱4底部的传热效果。

一种利用承压式太阳能热水器系统的安装工艺，具体步骤包括：

S1、将球形换热胆体51放置在支撑件52的圆环部521上，将储水箱4的水平底板41与球形换热胆体51的连接部53连接，使水平底板41的凹槽56与连接部53上的圆弧状凸环54配合，将密封圈a57套设在连接部53上并通过锁紧螺母58固定；

S2、在第一循环管8与第二循环管9的外螺纹510的顶部套设密封圈b512，再将第一循环管8、第二循环管9与对应的连接部53内的螺纹槽59螺纹配合；

S3、将箱体42盖合在水平底板41上，并对箱体42与水平底板41之间位置进行焊接固定；

S4、将第一循环管8、第二循环管9远离储水箱4的一端与集热联箱1进行连接。

本发明中未全部公开的内容为本领域技术人员公知的现有常识，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：包括集热联箱（1）、支架（2）以及置于集热联箱（1）与支架（2）之间的多根集热真空管（3），还包括储水箱（4）以及置于储水箱（4）内的换热胆（5），所述换热胆（5）置于储水箱（4）底部，所述集热真空管（3）的一端密封设有集热铜芯（6），且所述集热铜芯（6）伸入集热联箱（1）内，所述集热联箱（1）内设有U型管（7），所述U型管（7）的两端伸出集热联箱（1）并对应连接有第一循环管（8）、第二循环管（9），所述第一循环管（8）与第二循环管（9）与储水箱（4）连接并与换热胆（5）连通；

所述储水箱（4）包括水平底板（41）以及置于水平底板（41）上方的箱体（42），所述换热胆（5）包括球形换热胆体（51）以及套设在球形换热胆体（51）外部的支撑件（52），所述支撑件（52）的下端抵在水平底板（41）的底面上，所述球形换热胆体（51）的底部两侧位置向对应的第一循环管（8）、第二循环管（9）延伸有连接部（53），所述连接部（53）与球形换热胆体（51）连通，所述连接部（53）的外壁与水平底板（41）卡接，所述第一循环管（8）、第二循环管（9）的一端螺纹贯穿对应的连接部（53）内壁，且所述第一循环管（8）伸入球、形换热胆体（51）的高度高于第二循环管（9）伸入球形换热胆体（51）的高度。

2.根据权利要求1所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述连接部（53）的外壁上设有圆弧状凸环（54），所述水平底板（41）上具有容连接部（53）贯穿的通孔（55），所述通孔（55）内壁具有与圆弧状凸环（54）相配合的凹槽（56），所述连接部（53）远离球形换热胆体（51）的一端贯穿水平底板（41）且凸出水平底板（41）设置，且所述连接部（53）凸出水平底板（41）的外圆周上依次套设有密封圈a（57）以及锁紧螺母（58）。

3.根据权利要求2所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述连接部（53）内具有容对应的第一循环管（8）、第二循环管（9）伸入的螺纹槽（59），所述第一循环管（8）与第二循环管（9）上具有与螺纹槽（59）相配合的外螺纹（510），所述螺纹槽（59）的底部具有对外螺纹（510）进行限位的限位台阶（511），所述限位台阶（511）与对应的外螺纹（510）顶部之间具有密封圈b（512）。

4.根据权利要求3所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述支撑件（52）包括套设在球形换热胆体（51）外圆周上的圆环部（521），所述圆环部（521）的外边缘向下设有扇形支撑部（522），所述圆环部（521）位于球形换热胆体（51）球心的下方位置。

5.根据权利要求4所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述储水箱（4）上方设有可翻转的盖板（10），所述盖板（10）与储水箱（4）密封连接。

6.根据权利要求5所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述储水箱（4）内壁具有保温层。

7.根据权利要求6所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述储水箱（4）上还设有进水管（11）与出水管（12），所述进水管（11）与第二循环管（9）通过分管（13）连通，所述分管（13）上设有阀门（14）。

8.根据权利要求7所述一种承压式太阳能热水器系统，其特征在于：所述支撑件（52）的材质为铝。

9.一种利用权利要求8所述承压式太阳能热水器系统的安装工艺，其特征在于：具体步骤包括：

S1、将球形换热胆体（51）放置在支撑件（52）的圆环部（521）上，将储水箱（4）的水平底板（41）与球形换热胆体（51）的连接部（53）连接，使水平底板（41）的凹槽（56）与连接部（53）上的圆弧状凸环（54）配合，将密封圈a（57）套设在连接部（53）上并通过锁紧螺母（58）固定；

S2、在第一循环管（8）与第二循环管（9）的外螺纹（510）的顶部套设密封圈b（512），再将第一循环管（8）、第二循环管（9）与对应的连接部（53）内的螺纹槽（59）螺纹配合；

S3、将箱体（42）盖合在水平底板（41）上，并对箱体（42）与水平底板（41）之间位置进行焊接固定；

S4、将第一循环管（8）、第二循环管（9）远离储水箱（4）的一端与集热联箱（1）进行连接。

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