CN1125288C - 锅炉的热水供应/加热装置 - Google Patents

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Abstract

锅炉的热水供应/加热装置，包括锅炉外壳、燃烧器、具有许多叠置的热交换器的热交换器、加热水循环管、热水供水管、转换加热水水流相对于加热水循环管的方向的转换器以及位于直接水供水管与热水供水管之间、其上有一旁路控制阀控制其间流路的旁路管，该装置可只进行热水供应方式而不进行供暖方式，供应给用户的热水可保持合适温度而防止用户被高温水烫伤，由于直接使用燃烧器的热能而可减少加热水所需时间和能量。

Description

锅炉的热水供应/加热装置
技术领域
本发明涉及锅炉的热水供应加热装置，特别涉及这样一种锅炉的热水供应和/或加热装置，供应给用户的热水和/或在锅炉中循环、用作加热水的热水可同时分开控制，使用一燃烧器的热能短时便能获得温度适宜的热水而防止用户被温度太高的热水烫伤。
背景技术
一般来说，现有锅炉以燃气或燃油作为燃料，其中，用该锅炉的燃烧热量加热一主热交换器而加热在锅炉中循环的水而进行第一热交换以及加热一副热交换器而加热从外部供应的水而进行第二热交换而向用户供应热水。
因此，现有热交换器必须包括两热交换器；从而用一阀转换管路而用主热交换器的一些经加热的水加热，用副热交换器的一些经加热的水供应热水。
因此，现有锅炉的一个缺点是，由主热交换器和副热交换器构成的双热交换器装置使得管路复杂化。
此外，主热交换器中的某些经加热的水送到副热交换器与向用户供应热水的供水管所供应的直接水交换热量，在热交换后，用一泵把经加热的水经加热水循环管和返回管返回主热交换器。
因此，现有锅炉的另一个缺点是水的加热时间长，燃料消耗大，因为供应给用户的热水由用燃烧器的燃烧热量加热的循环水间接加热。
现有锅炉的另一个缺点是，由于锅炉中的部件的体积较大，因此无法做成紧凑的细长形，从而不便于运输。
此外，现有锅炉的另一个缺点是，由于用同一顺序进行热水和加热水的供应，因此获得所需高温的热水所需的时间长。
例如，在夏天，为了只使用热水而不进行供暖，必须锁定装在加热水循环管上的一集水管。由于加热水热交换室直接连接到加热水循环管而热水热交换室连接在供水管与热水供水管之间，因此同时生成加热水和热水，从而在只需要进行热水供应方式时，供暖方式照样进行。因此，由于不必要的供暖操作、即加热水在加热水循环管中循环而白白冷却，因此把水加热到一定温度所需时间较长。
现有锅炉的另一个缺点是，即使在比方说用一用户手动遥控器或控制板组件4手动选择热水供应方式而停止供暖而只供应热水时也无法确定或实现热水水流，因此无法完全控制热水水流。
现有锅炉的另一个缺点是，由于由主热交换器加热后存留在副热交换器中的热水突然放出，因此在供暖方式下起初供应的高温热水会烫伤用户。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种锅炉，它直接使用燃烧器的燃烧热量而降低能耗，缩短加热热水所需时间。
本发明的另一个目的是提供一种锅炉，由于该锅炉中的热交换装置的结构简化，因此该锅炉呈紧凑的细长形，从而制造成本下降。
本发明的另一个目的是提供一种可防止用户被起初放出的热水烫伤的锅炉。
按照本发明，一锅炉包括其中装有各部件的锅炉外壳；一装在锅炉外壳中、燃烧燃料生成热能的燃烧器；一装在该燃烧器上、包括许多叠置的加热水热交换器和一热水热交换器而通过与该燃烧器的热交换加热加热水和热水的热交换器；一与该热交换器的加热水热交换室连接的加热水循环管；一与热水热交换室进口处的一直接水管连接的热水供水管，该热水热交换室位于加热水热交换室之间而通过与燃烧器直接进行热交换而生成热水；一连接在加热水热交换室之一的进口处、在一控制器的控制下转换加热水水流相对于加热水循环管的方向的转换装置；以及位于直接水供水管与热水供水管之间、其上有一旁路控制阀控制其间流路的一旁路管。
按照本发明，该锅炉可用于供暖方式和供应热水方式，直接使用燃烧器的热能而减少加热水所需时间和能量。
按照本发明，该锅炉可只用于供应热水而不进行供暖，用从一旁路管加入的未经加热的直接水与热水混合后才供应热水，从而防止用户被高温水烫伤。
附图说明
从结合附图对例示性实施例的下述详细说明中可更充分理解本发明，附图中：
图1为本发明锅炉的管路图；
图2为图1锅炉的管路图，示出供暖方式下的加热水水流；
图3为图1锅炉的管路图，示出供应热水方式下的加热水水流；
图4为本发明热交换器的剖面图。
具体实施方式
图1示出一锅炉中加热水循环管6和热水供水管15的管路，图2和3分别示出供暖方式和供应热水方式下图1管路中的加热水水流，图4示出装在本发明锅炉中的一热交换器。
在图4中，一热交换器27包括一顶板273、一底板274、一中板275和许多隔板276，它们用来界定与用来供暖的水(下文称为“加热水”)交换热量的上下室271和一位于上下加热水热交换室271之间、与供应给用户的水(下文称为“热水”)交换热量的室272。此外，排气管27d垂直穿过这些室271和272，一燃烧器5的燃烧热量加热加热水和热水热交换室271和272。
一锅炉外壳1围住装在其中的所有部件，其中有一燃烧器5的一燃烧室21装在锅炉外壳1的下方。由于燃烧器被围住在有一加热水出口21a的燃烧室21中，因此燃烧器5的燃烧热量不会漏出。
锅炉外壳1可呈正方形或圆柱形，其顶部有一排气孔28把燃烧热量排到外部。排气孔28构成排放燃烧器5的燃烧气体的通路。
如图1所示安装在锅炉的热交换器27下方的燃烧器5中，从一燃料箱供应的燃料以一定比例与空气混合后燃烧而产生热能，其中，燃料为石油和煤油之类的燃油或燃气。
在热交换器27中，中板275和许多隔板276在顶板273和底板274之间形成许多热交换单元而用作加热水热交换室271和热水热交换室272，水在流过这些热交换单元时由在排气管27d中排放的燃烧热量加热。
更详细说，水分别引入分别由中板275和隔板276界定的热交换室271和272中后经与燃烧器5的在排气管27d中排放的烟气进行热交换而被加热后分别用作加热水和热水。
因此，在上下加热水热交换室271中被加热的加热水流过一建筑物地板下的加热水循环管6后流回一水箱3中。然后用一装在加热水循环管6上的泵10把水箱中的水抽到下部加热水热交换室271中。
另一方面，从一直接水供水管13把外部的水引入热水热交换室272后加热该水而生成用热水供水管15供应的热水。热水热交换室272不仅直接使用燃烧器5的通过排气管27d的燃烧热量、还间接使用其上下方的加热水热交换室271的热量加热直接水。因此，获得热水所需时间缩短，从而可获得较大量的热水。
有大量排放燃烧器5的烟气的排气管27d从热交换室271和272中垂直穿过。因此，高温燃烧气体流过这些排气管27d而直接与热交换室271和272交换热量而加热其中的热水和加热水。
为提高热交换效率，排气管27d的数量也可按需要改变。
由于排气管27d垂直穿过室271和272从而燃烧器5的烟气的排放速度很高，因此最好在排气管27d中安装阻流器277而降低烟气排放速度。因此，热交换效率由于烟气的排放速度下降、热交换时间加长而得到提高。
最好在燃烧器5的燃烧室21的四周设置水加热管211，以便循环后的加热水在返回热交换室271之前在管211中预热。总之，把循环后的加热水在水加热管211中进行预热后才送到热交换室271中可减少加热重新返回的加热水所需的时间和燃料。
一火花塞24与燃烧器5的一电点火器23连接而对燃烧器5进行点火，燃烧室21的外部装有一向燃烧器5供应空气的鼓风机26和一防止燃烧器5因过热而起火的双金属片22。此外，燃烧室21中装有一检测燃烧器5的点火的传感器25。
燃烧器5包括滤去燃油中的杂质的一燃料过滤器51、一供应燃油的油泵52和预热燃油、便于燃油汽化的装置53。
水箱3包括一检测水面的浮子开关31、一排放溢流水的溢流管32和在返回水箱3中的加热水过多时引导该加热水的旁路引导管7。
加热水循环管6从上部热交换室271的加热水出口27a伸展到燃烧室21的进口21a，其上装有一过滤混合在循环加热水中的杂质以及把混合在水中的空气排放到外部的水汽分离器11。
一辅助供水管12连接在水箱3与水汽分离器11之间，由水汽分离器11分离的空气经该管排出，新加热水经该管补充。直接水供水管13有一支管14伸展到水汽分离器11的进口，其上装有一手动控制器141供用户手动控制该支管14的打开/关闭。
上部热交换室271的加热水出口27a处装有一热敏电阻73检测输出加热水的温度，而在锅炉外壳1中装有一防冻热敏电阻8检测外部温度，从而锅炉外壳1中的一控制器9确定是否要进行防冻操作。
其中有一止回球的转换器16装在热交换器27的出口27a的前方而在控制器9的控制下转换加热水的供应方向。
在供暖时，若止回球如图2所示位于转换器16中下部，则供暖管16a打开而热水供应管16b关闭，从而加热水在加热水循环管6中循环而进行供暖。
相反，在供应热水时，止回球如图3所示在控制器9的控制下位于转换器16中上部，热水管16b打开而加热水管16a关闭，从而加热水不引入加热水循环管6而引入加热水旁路管16c。在流过加热水旁路管16c后，加热水不在加热水循环管6中循环，而是返回热交换器27进一步循环。
另一方面，热水供水管15上装有一开关17电检测是否使用热水而向控制器9输出一电信号。
直接水供水管13连接到该热交换器的热水热交换室272的进水口27b，其上装有一防冻加热器131和一过压保护装置132。热水供水管15连接到热水热交换室272的热水出口27c，从而用户操纵装在热水供水管15端部的一热水阀151即可使用热水。
锅炉外壳1的表面上装有一双金属片19检测外部温度是否低于预定值而向控制器9输出一信号，从而把温度保持在预定值之上。在图1-3中，T表示一变压器。
旁路管18连接在热水供水管15与直接水供水管13之间，其上有一旁路控制阀18a；从而旁路控制阀18a按照控制器9响应开关17“打开”所输出的驱动信号而打开，并经一定时间后又自动关闭，从而直接水供水管13中的直接水加入热水供水管15中而降低供应给用户的热水的温度。因此，在用户操纵热水阀151使用热水时，可防止用户被高温水烫伤。
旁路控制阀18a可为磁性阀、由传动系统操纵的阀或同步电机阀。
用户手动遥控器或控制板组件4包括一操纵-开/关部、一加热水/热水选择部、一机械定时器、一操纵状态显示部和一温度显示部。
下面详述上述结构的本发明的工作情况。
首先，用户用遥控器或控制板组件4上的操纵-开/关部打开一操纵开关，控制器9就向燃料预热装置53输出一信号而把燃料预热到足以汽化的合适温度后送到燃烧器5。
然后，控制器9向点火器23、鼓风机26和燃烧器5输出控制信号，从而由水加热管211围住的燃烧室21中的燃烧器5燃烧燃料从而燃烧热量经排气管27d穿过热交换器27。
此时，加热水和热水相互交换热量并与热交换器27中的燃烧热量交换热量后分别从交替叠置的加热水热交换室和热水热交换室271和272的出口27a和27c排出。
因此，在热交换器27的热交换室271中被加热的加热水按照控制器9的输出信号由泵10从加热水出口27a排出。加热水在加热水循环管6中循环而经燃烧室21的进口21a返回热交换器27。上述循环反复进行而向一建筑物内部供暖。
另一方面，在用户打开阀151使用热水时，在热交换器27的热水热交换室272中被加热的热水经出口27c和热水供水管15供应给用户。
由于燃烧器5上方的热交换器27中有许多排气管27d穿过热交换室271和272，因此，燃烧器5的燃烧热量在流过排气管27d从排气口28排出的同时加热热交换器27中的水。
特别是，由于热水直接由燃烧器5的燃烧热量加热，因此可以很高的加热效率在短时内获得温度合适的热水。还可减少热交换器27的数量或大小，从而使整个锅炉显得紧凑。
同时，装在燃烧室21外部的双金属片22防止由锅炉5的过热造成起火。
在燃烧器5的后部，传感器25检测燃烧器5的点火，从而在点火器23按照控制器9的燃烧信号输出进行点火但检测不到燃烧器5的点火时，显示出一故障信息而表明点火失灵。
燃烧器5后部的燃料过滤器51过滤油箱供应给燃烧器5的燃油中的杂质而防止燃烧器5的喷嘴被杂质堵住。
装在加热水循环管6上燃烧室21的进口21a与辅助供水管12之间的水汽分离器11把混合在加热水中的空气排放到外部而防止水锤现象和加热效率的下降并除去杂质。
辅助供水管12排出由水汽分离器11从加热水中分离出的空气并补充水。
装在直接水供水管13与水汽分离器11之间的手动供水控制器141由用户控制支管14的打开/关闭。因此，当锅炉初装在某一地方时，用户可用手动供水控制器141打开直接水供水管13的支管14而在短时内在加热水循环管6中灌满水。
装在上部热交换室271的出口27a处的热敏电阻73检测加热水的输出温度，而装在锅炉外壳1中的防冻热敏电阻8检测外部温度，从而锅炉外壳1中的控制器9可把加热水的当前温度自动控制在由用户设定的范围内并在外部温度低于结冰点时进行防冻操作。
装在热交换器27的出口27a的前方、其中有一止回球的转换器16在供应热水方式下在控制器9的控制下转换加热水的供应方向。
在装在热水供水管15上的开关17打开时控制器9确定用户在使用热水。然后，在供暖方式下通常打开加热水循环管6的转换器16转换方向而向水汽分离器11打开热水供应管16b，从而停止供暖方式。
即，控制器9按照开关17的输出信号确定是否在使用热水而向转换器16输出控制信号，从而转换器16把水流引向加热水循环管6或加热水旁路管16c，从而把供暖方式转换成供应热水方式并防止在供应热水时供暖。
确切说，在开关17关闭时控制器9按照开关17的输出信号确定锅炉处于供暖方式，转换器16用止回球关闭热水供应管16b而打开供暖方式管16a而在加热水循环管6中不断循环加热水。如图2所示，由在由供暖方式管16a、加热水循环管6、水汽分离器11、泵10、水加热管21和热交换器27的加热水热交换室271构成的闭合路径中流动的加热水进行供暖。
相反，在用户打开装在热水供水管15上的热水阀151而开关17打开时，控制器9按照开关17的输出信号确定锅炉处于供应热水方式，转换器16用止回球打开热水供应管16b同时关闭供暖方式管16a而防止经加热的水流入加热水循环管6。如图3所示，由在由热水供应管16b、旁路管16c、辅助供水管12、水汽分离器11、泵10。水加热管211和热交换器27的加热水热交换室271构成的闭合路径中流动的经加热的水实现热水供应方式。
因此，在只供应热水时不供暖，因此加热水无法在加热水循环管中作无谓的流动而在流动中冷却，而是经燃烧室21的水加热管211直接引导到热交换器27的加热水热交换室271中。
总之，位于上下加热水热交换室271之间的热水热交换室272中的热水因受上下热交换室271和燃烧器5的热量的双重加热而可在较短时间内便被加热到较高温度。
此外，在夏季，在不进行供暖时使用热水无需锁定装在加热水循环管上的集流管。
由于连接在热交换器27的热水供水管15与直接水供水管13之间的旁路管18的旁路控制阀18a按照控制器9响应开关17“打开”所输出的驱动信号打开，并经一定时间后又自动关闭，从而直接水供水管13中的直接水加入热水供水管15中而降低起初供应给用户的热水的温度。
按照遥控器或控制板组件4的输出信号，如控制器9确定用户所设定的是供应热水方式，转换器16就关闭加热水循环管6而转换成供应热水方式。此时，如不使用热水，燃烧器5就不燃烧，从而防止存留在热交换器27中的热水过热。因此，在用户打开热水阀151而使用热水时可防止用户被高温水烫伤。
用户一旦打开热水阀151，即使用户再次打开开关17以便再次使用热水，热水供水管15与直接水供水管13之间的旁路控制阀18a也不再打开，因为如进一步把直接水加入热水中，所使用的热水的温度就会不够高。因此，旁路控制阀18a一旦打开，在供应热水方式下阀18a始终关闭。
此时，旁路控制阀18a保持打开的时间决定于热交换器27的热水热交换室272的容量，该时间并应足够长，以便已经加热的水被排出而新供应的直接水流过热交换室272。
在上述结构中，与热交换器27中的热水热交换室272的进水口27b连接的直接水供水管13上装有防冻加热器131和过压保护装置132，从而可在冬季防止由过低外部温度或过高水压造成的损坏。
此外，在水箱3中，用浮子开关31检测水面、溢流管32排出溢流水、旁路引导管7把过多供应的水排出水箱并把循环后的过多加热水返回水箱3。
如上所述，按照本发明热交换装置，由于用燃烧器的燃烧热量直接加热水从而加热水所需时间和能量减少，整个锅炉的大小由于其部件的体积减小而减小而可呈紧凑的细长形，在起初使用热水时可防止用户突然被热水烫伤。
本领域普通技术人员不难看出，在由后附权利要求限定的本发明精神和范围内可不严格按照所示、所述实施例而对本发明作出种种修正和改动。

Claims (12)

1.锅炉的一种热流水供应/加热装置，其特征在于，包括：
其中装有各部件的锅炉外壳(1)；
一装在所述锅炉外壳(1)中、燃烧燃料生成热能的燃烧器(5)；
一装在所述燃烧器(5)上、包括许多叠置的加热水热交换器(271)和一热水热交换器(272)而通过与该燃烧器的热交换加热加热水和热水的热交换器(27)；
一与所述热交换器(27)的所述加热水热交换室连接的加热水循环管(6)；
一与所述热水热交换室(272)进口处的一直接水管连接的热水供水管(15)，该热水热交换室(272)位于加热水热交换室(271)之间而通过与所述燃烧器(5)的热能直接进行热交换而生成热水；
一连接在所述加热水热交换室(271)之一的出口处、在一控制器部(9)的控制下转换加热水水流相对于加热水循环管(6)的方向的转换器(16)；以及
位于所述直接水供水管(13)与所述热水供水管(15)之间、其上有一旁路控制阀(18a)控制其间加热水水流的一旁路管(18)。
2.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述燃烧室(21)外部装有一双金属片(22)防止由所述燃烧器的过热造成起火，所述燃烧器(5)旁装有一传感器(25)检测所述燃烧器(5)是否已点火。
3.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述燃烧器(51)包括一燃料过滤器(51)和一燃料预热装置(53)。
4.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特在于，加热水循环管(6)上在所述燃烧室(5)的进口(21a)与一辅助供水管(12)之间有一水汽分离器(11)。
5.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述转换器(16)包括一在所述控制部(9)的控制下在所述转换器中上下移动的止回球，从而转换加热水向所述加热水循环管(6)或所述加热水旁路管(16c)的供应方向。
6.按权利要求2所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述热交换室(271)的出口装有第一热敏电阻检测输出加热水的温度，而所述锅炉外壳(1)中装有第二热敏电阻检测外部温度。
7.按权利要求2或6所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述转换器(16)与所述热交换器(27)的所述出口、所述加热水循环管(6)和所述辅助供水管(12)连接，从而在供应热水方式下在所述控制部(9)的控制下防止向所述加热水循环管(6)供水。
8.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，热水供水管(15)上装有一开关(17)电检测是否使用热水而向所述控制器(9)输出一电信号。
9.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述直接水供水管(13)上装有一防冻加热器(131)和一过压保护装置(132)。
10.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述锅炉外壳(1)外部装有一双金属片(19)检测外部温度是否低于预定值，以所述控制器(9)输出一信号。
11.按权利要求1所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述旁路控制阀(18a)为磁性阀。
12.按权利要求4所述的锅炉的热水供应/加热装置，其特征在于，所述直接水供水管(13)包括一伸展到所述水汽分离器(11)的进口的支管(14)，其上有手动供水控制器(141)供用户手动控制所述支管(14)的打开/关闭。
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