CN113108628B - 一种节能换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能换热器，包括内管和外管，所述外管的外侧设有冷进口管和冷出口管；所述内管内转动连接有动力轴，所述动力轴的一端伸入内管内且固定设有动力扇叶，热流体流经内管时通过动力扇叶驱动动力轴转动，所述动力轴在位于外管和内管之间的端部固定设有动力齿轮，所述外管的内侧壁在冷进口管处设有泵气组件，所述冷进口管内设有进气单向阀组件，所述内管的侧壁在动力齿轮和泵气组件之间设有传动组件；该节能换热器不仅结构简单，而且能够根据温度高低控制泵气组件启动或停止。

Description

一种节能换热器
技术领域
本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种节能换热器。
背景技术
换热器其基本构造是两个不同直径的管子，直径大的一般称为外管套在直径小的一般称为内管外面，两种温度不同的流体一般称为冷流体和热流体，分别在内管里面以及内外管之间的夹缝中流动，通过内管的管壁进行热量的交换；现有的换热器冷流体通常通过外置离心泵对冷流体进行置换，外置离心泵通常为一直开启状态，在热流体不需要冷却时外置离心泵也一直工作，从而造成能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能换热器，其不仅结构简单，而且能够根据温度高低控制泵气组件启动或停止。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能换热器，包括内管和外管，所述外管包括水平外管，所述水平外管的左端设有左竖直外管、右端设有右竖直外管，所述左竖直外管的开口端固定设有左端盖，所述右竖直外管的开口端固定设有右端盖；所述内管包括固定设置在左端盖上且位于左竖直外管内的左竖直内管，以及固定设置在右端盖上且位于右竖直外管内的右竖直内管；所述水平外管内在左竖直内管和右竖直内管之间设有水平内管；所述左端盖内设有与左竖直内管连通的热进口，所述右端盖内设有与右竖直内管连通的热出口，热流体从热进口流入且从热出口流出，热流体处于一直流动状态；所述水平外管的侧壁设有冷进口管，所述右竖直外管在靠近右端的侧壁设有冷出口管；所述水平内管内沿左竖直内管的轴向转动连接有动力轴，所述动力轴的一端伸入左竖直内管内且固定设有动力扇叶，热流体流经左竖直内管时通过动力扇叶驱动动力轴转动，所述动力轴在位于水平外管和水平内管之间的端部固定设有动力齿轮，所述水平外管的内侧壁在冷进口管处设有泵气组件，所述冷进口管内设有进气单向阀组件，所述水平内管的侧壁在动力齿轮和泵气组件之间设有传动组件；当热流体温度高于设定值时，传动组件控制动力齿轮与泵气组件连接，所述泵气组件将冷流体由冷进口管吸入且由冷出口管排出；当热流体温度低于设定值时，传动组件控制动力齿轮与泵气组件脱离连接，所述泵气组件停止工作。
进一步的，所述泵气组件包括叶轮，所述水平外管的内侧壁在冷进口管处设有泵壳，所述泵壳的侧面设有出口，所述泵壳的进口与冷进口管连通；所述水平内管的外侧壁沿冷进口管的轴向设有轴杆，所述轴杆在靠近泵壳的一端转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的端面设有伸入泵壳内的凸轴，所述叶轮固定安装在凸轴上且位于泵壳内，所述第一齿轮转动时驱动叶轮转动。
进一步的，所述传动组件包括双金属片，所述水平内管的侧壁沿轴杆的轴向滑动连接有传动框，所述传动框的一端位于水平内管内、另一端伸出水平内管且转动连接有中间齿轮；所述水平内管的内侧壁在传动框处设有支撑架，所述双金属片设置在支撑架和传动框之间；当热流体温度高于设定值时，双金属片受热伸出通过传动框带动中间齿轮与动力齿轮和第一齿轮啮合；当热流体温度低于设定值时，双金属片遇冷收缩通过传动框带动中间齿轮与动力齿轮和第一齿轮脱离啮合。
进一步的，所述水平外管的内侧壁设有与中间齿轮同轴的凸杆，所述凸杆的端部延伸设有滑杆，所述传动框伸出水平内管的一端和中间齿轮滑动连接在滑杆上。
进一步的，所述进气单向阀组件包括阀杆，所述冷进口管内设有堵板，所述堵板上设有气孔，所述阀杆滑动连接堵板上且处于与堵板垂直的位置；所述阀杆在靠近泵气组件的一端设有阀板、在远离泵气组件的一端设有凸边，所述阀杆上套接有第一弹簧，所述第一弹簧处于堵板和凸边之间用于迫使阀板压紧在堵板上将气孔关闭。
有益效果
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
1.通过内管设置双金属片控制中间齿轮与第一齿轮和动力齿轮啮合或脱离啮合，使得热流体在温度低于设定值时泵气组件不工作，热流体在温度高于设定值时，泵气组件工作，省去了外置泵气组件，节省了成本和能量消耗；
2.通过热流体流动产生的动能带动叶轮转动，将冷流体吸入对热流体进行冷却，从而达到节能的目的。
附图说明
图1为本发明管内液体低温状态正面剖视图；
图2为本发明图1中I区域局部视图；
图3为本发明管内液体高温状态正面剖视图；
图4为本发明图3中II区域局部视图。
具体实施方式
请参阅图1-4所示，一种节能换热器，包括内管和外管，所述外管包括水平外管21，所述水平外管21的左端设有左竖直外管22、右端设有右竖直外管23，所述左竖直外管22的开口端固定设有左端盖3，所述右竖直外管23的开口端固定设有右端盖5；所述内管包括固定设置在左端盖3上且位于左竖直外管22内的左竖直内管12，以及固定设置在右端盖5上且位于右竖直外管23内的右竖直内管13；所述水平外管21内在左竖直内管12和右竖直内管13之间设有水平内管11；所述左端盖3内设有与左竖直内管12连通的热进口31，所述右端盖5内设有与右竖直内管13连通的热出口51，热流体从热进口31流入且从热出口51流出，热流体处于一直流动状态；所述水平外管21的侧壁设有冷进口管211，所述右竖直外管23在靠近右端的侧壁设有冷出口管231；所述水平内管11内沿左竖直内管12的轴向转动连接有动力轴41，所述动力轴41的一端伸入左竖直内管12内且固定设有动力扇叶42，热流体流经左竖直内管12时通过动力扇叶42驱动动力轴41转动，所述动力轴41在位于水平外管21和水平内管11之间的端部固定设有动力齿轮43，所述水平外管21的内侧壁在冷进口管211处设有泵气组件，所述冷进口管211内设有进气单向阀组件，所述水平内管11的侧壁在动力齿轮43和泵气组件之间设有传动组件；当热流体温度高于设定值时，传动组件控制动力齿轮43与泵气组件连接，所述泵气组件将冷流体由冷进口管211吸入且由冷出口管231排出；当热流体温度低于设定值时，传动组件控制动力齿轮43与泵气组件脱离连接，所述泵气组件停止工作。
所述泵气组件包括叶轮48，所述水平外管21的内侧壁在冷进口管211处设有泵壳212，所述泵壳212的侧面设有出口，所述泵壳212的进口与冷进口管211连通；所述水平内管11的外侧壁沿冷进口管的轴向设有轴杆18，所述轴杆18在靠近泵壳212的一端转动连接有第一齿轮47，所述第一齿轮47的端面设有伸入泵壳212内的凸轴471，所述叶轮48固定安装在凸轴471上且位于泵壳212内，所述第一齿轮47转动时驱动叶轮48转动。
所述传动组件包括双金属片45，所述水平内管11的侧壁沿轴杆18的轴向滑动连接有传动框44，所述传动框44的一端位于水平内管11内、另一端伸出水平内管11且转动连接有中间齿轮46；所述水平内管11的内侧壁在传动框44处设有支撑架19，所述双金属片45设置在支撑架19和传动框44之间；当热流体温度高于设定值时，双金属片45受热伸出通过传动框44带动中间齿轮46与动力齿轮43和第一齿轮47啮合；当热流体温度低于设定值时，双金属片45遇冷收缩通过传动框44带动中间齿轮46与动力齿轮43和第一齿轮47脱离啮合。所述水平外管21的内侧壁设有与中间齿轮46同轴的凸杆2a，所述凸杆2a的端部延伸设有滑杆2b，所述传动框44伸出水平内管11的一端和中间齿轮滑动连接在滑杆2b上。
所述进气单向阀组件包括阀杆492，所述冷进口管211内设有堵板4b，所述堵板4b上设有气孔4c，所述阀杆492滑动连接堵板4b上且处于与堵板4b垂直的位置；所述阀杆492在靠近泵气组件的一端设有阀板49、在远离泵气组件的一端设有凸边4a，所述阀杆492上套接有第一弹簧491，所述第一弹簧491处于堵板4b和凸边4a之间用于迫使阀板49压紧在堵板4b上将气孔4c关闭。
本发明的工作原理如下：
当热流体温度高于设定值时，双金属片45受热伸出，由于双金属片45固定在支撑架19和传动框44之间，传动框44和水平内管11的侧壁滑动连接，中间齿轮46和传动框44转动连接，传动框44和滑杆2b滑动连接，使得双金属片45伸出时带动中间齿轮46向下运动，由于第一齿轮47和轴杆18转动连接，第一齿轮47通过凸轴471和叶轮48固定连接，使得中间齿轮46向下运动，在动力齿轮43、中间齿轮46、第一齿轮47处于啮合位置时，中间齿轮46与动力齿轮43和第一齿轮47啮合，带动叶轮48旋转，进气单向阀组件中的阀板49在叶轮48旋转产生的真空吸力下开启气孔4c，从而将冷流体吸入内外管之间进行替换；
当热流体温度低于设定值时，双金属片45遇冷收缩，由于双金属片45固定在支撑架19和传动框44之间，传动框44和水平内管11的侧壁滑动连接，中间齿轮46和传动框44转动连接，传动框44和滑杆2b滑动连接，使得双金属片45收缩时带动中间齿轮46向上运动，由于第一齿轮47和轴杆18转动连接，第一齿轮47和叶轮48固定连接，使得中间齿轮46向上运动不再和第一齿轮47、动力齿轮43啮合，叶轮48停止旋转，进气单向阀组件中的阀板49在第一弹簧491的作用下关闭气孔4c防止流体倒流。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种节能换热器，包括内管和外管，所述外管包括水平外管，其特征在于，所述水平外管的左端设有左竖直外管、右端设有右竖直外管，所述左竖直外管的开口端固定设有左端盖，所述右竖直外管的开口端固定设有右端盖；所述内管包括固定设置在左端盖上且位于左竖直外管内的左竖直内管，以及固定设置在右端盖上且位于右竖直外管内的右竖直内管；所述水平外管内在左竖直内管和右竖直内管之间设有水平内管；所述左端盖内设有与左竖直内管连通的热进口，所述右端盖内设有与右竖直内管连通的热出口，热流体从热进口流入且从热出口流出，热流体处于一直流动状态；所述水平外管的侧壁设有冷进口管，所述右竖直外管在靠近右端的侧壁设有冷出口管；所述水平内管内沿左竖直内管的轴向转动连接有动力轴，所述动力轴的一端伸入左竖直内管内且固定设有动力扇叶，热流体流经左竖直内管时通过动力扇叶驱动动力轴转动，所述动力轴在位于水平外管和水平内管之间的端部固定设有动力齿轮，所述水平外管的内侧壁在冷进口管处设有泵气组件，所述冷进口管内设有进气单向阀组件，所述水平内管的侧壁在动力齿轮和泵气组件之间设有传动组件；当热流体温度高于设定值时，传动组件控制动力齿轮与泵气组件连接，所述泵气组件将冷流体由冷进口管吸入且由冷出口管排出；当热流体温度低于设定值时，传动组件控制动力齿轮与泵气组件脱离连接，所述泵气组件停止工作；
所述泵气组件包括叶轮，所述水平外管的内侧壁在冷进口管处设有泵壳，所述泵壳的侧面设有出口，所述泵壳的进口与冷进口管连通；所述水平内管的外侧壁沿冷进口管的轴向设有轴杆，所述轴杆在靠近泵壳的一端转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的端面设有伸入泵壳内的凸轴，所述叶轮固定安装在凸轴上且位于泵壳内，所述第一齿轮转动时驱动叶轮转动；
所述传动组件包括双金属片，所述水平内管的侧壁沿轴杆的轴向滑动连接有传动框，所述传动框的一端位于水平内管内、另一端伸出水平内管且转动连接有中间齿轮；所述水平内管的内侧壁在传动框处设有支撑架，所述双金属片设置在支撑架和传动框之间；当热流体温度高于设定值时，双金属片受热伸出通过传动框带动中间齿轮与动力齿轮和第一齿轮啮合；当热流体温度低于设定值时，双金属片遇冷收缩通过传动框带动中间齿轮与动力齿轮和第一齿轮脱离啮合。
2.根据权利要求1所述的节能换热器，其特征在于，所述水平外管的内侧壁设有与中间齿轮同轴的凸杆，所述凸杆的端部延伸设有滑杆，所述传动框伸出水平内管的一端和中间齿轮滑动连接在滑杆上。
3.根据权利要求1所述的节能换热器，其特征在于，所述进气单向阀组件包括阀杆，所述冷进口管内设有堵板，所述堵板上设有气孔，所述阀杆滑动连接堵板上且处于与堵板垂直的位置；所述阀杆在靠近泵气组件的一端设有阀板、在远离泵气组件的一端设有凸边，所述阀杆上套接有第一弹簧，所述第一弹簧处于堵板和凸边之间用于迫使阀板压紧在堵板上将气孔关闭。
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