CN117889556B - 一种节能型电加热换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器技术领域，更具体的公开了一种节能型电加热换热器，包括外壳组件，所述外壳组件的两侧分别开设有第一进口与第二出口，所述外壳组件的顶部与底部分别固定连接有上端盖与下外壳，所述下外壳的底部开设有出水管，出水管的外侧安装有阀门，所述外壳组件的内部安装有内套组件，所述外壳组件内部位于内套组件的外侧从上至下分别安装有分流组件、换热管、辐射架与合流组件；本发明通过设有辐射架，有利于将管路内液体流速进行量化，利用液体流速的变化使辐射架产生向下位移，进而控制内部流体的循环速率实现在不同流速下相同的热交换速率，同时还利用水平刮板的上下移动实现换热管表面的水垢清理，避免水垢堆积影响换热效率。

Description

一种节能型电加热换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，更具体地涉及一种节能型电加热换热器。

背景技术

电加热换热器是指利用电能对换热器内部介质加热，然后利用导热管材的导热使外部液体进行升温的装置，电加热换热器利用热交换的功能实现了流动液体的快速升温。

公开号为CN105758241B的中国发明专利公开了一种电加热蓄热换热器，解决现有的电加热相变蓄热换热装置换热过程中能量分布不均匀，能量利用率低的问题。本装置包括罐状的壳体、电加热管，壳体内装有蓄热介质，其特征在于，所述壳体内还设有换热管道，换热管道在竖直平面上下折返呈蛇形盘绕，换热管道在水平面上环绕圆心螺旋设置布满壳体内部，壳体上端开口并设置可拆卸的盖板，换热管道的进口和出口从盖板穿出壳体，电加热管从盖板上向下伸入壳体内部。本发明对流动性不佳的蓄热介质进行均匀换热，提高热利用效率。

由此可见，现有的热交换器在使用时通常采用固定式的安装方式，这使得在长时间使用后，对于温度变化较大的换热管外壁，通常会形成较厚的水垢层，水垢的存在使得换热管的换热效率明显降低，温度上升速率下降，另外，固定式的安装方式还使得升温效率固定，在增大外部液体流速时，内部的换热管由于升温恒定，通常无法使流速增大后的液体上升至相同问题，同样，在降低液体流速时，恒定的升温效率使得加热后液体温度上升较高且产生不必要的热量流失，无法实现能源的合理利用，不可避免的产生能源浪费。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种节能型电加热换热器，以解决上述背景技术中存在的问题。

本发明提供如下技术方案：一种节能型电加热换热器，包括外壳组件，所述外壳组件的两侧分别开设有第一进口与第二出口，所述外壳组件的顶部与底部分别固定连接有上端盖与下外壳，所述下外壳的底部开设有出水管，出水管的外侧安装有阀门，所述外壳组件的内部安装有内套组件，所述外壳组件内部位于内套组件的外侧从上至下分别安装有分流组件、换热管、辐射架与合流组件，换热管通过螺栓安装在分流组件的内部，辐射架套接在换热管的外侧，合流组件通过螺栓固定连接在辐射架的底部，所述外壳组件内部位于内套组件的底部安装有开合板，开合板的顶部安装有摇杆。

进一步的，所述上端盖的内部安装有控制模块与检测模块，检测模块包括压力检测单元与位置检测单元，压力检测单元包括压力传感器，压力传感器安装在位移检测箱的内部，通过检测复压弹簧的压力形成第一判断信息，位置检测单元包括位置传感器，位置传感器安装在内嵌套槽的内部，通过检测换热管与辐射架的相对移动位置形成第二判断信息，所述控制模块包括速率控制单元与温度控制单元，速率控制单元用于控制风扇组件的旋转速度，旋转速度与辐射架的下降高度成正比关系，温度控制单元用于控制加热棒的通电量，通电量的增大使得温度上升速率加快。

进一步的，所述分流组件包括分流套管，分流套管的内部开设有两个内流槽，分流套管的底部固定连接有下接管，所述换热管安装在下接管的底部，所述分流套管底部位于下接管的外侧固定连接有外支架，分流组件通过外支架安装在第一进口的内部，所述两侧的内流槽并不相通，左侧下接管为进水端，右侧下接管为出水端。

进一步的，所述合流组件包括合流圆管，合流圆管的外侧固定连接有多个上接管，上接管的数量与换热管相同，多个上接管之间在合流圆管的内部连通，所述合流圆管的内侧固定连接有位移环，位移环的顶部固定连接有双弧板，双弧板的内侧一端安装在位移检测箱的内部，双弧板的顶部为弧形板，弧形板安装在下进口上，在合流组件上升或下降时，弧形板通过在下进口内部的上下移动实现下进口大小的控制进而实现流体通量的调整。

进一步的，所述内套组件包括内套筒，内套筒外侧的顶部与底部分别开设有上出口与下进口，所述内套筒内部的上下两端分别固定连接有风扇组件与位移检测箱，所述内套筒外侧位于上出口与下进口之间安装有加热棒，所述位移检测箱的内部安装有压力传感器。

进一步的，所述辐射架包括水平刮板，水平刮板的外侧固定连接有辐射板，辐射板的底部固定连接有位移套，所述位移套的内部开设有内嵌套槽，所述内嵌套槽的内部安装有第二弹簧，所述辐射板安装在换热管的外侧，所述内嵌套槽的内部安装有位置传感器。

进一步的，所述摇杆由把手与螺旋杆组成，螺旋杆与螺旋齿杆的齿轮啮合连接，所述开合板包括斜圆板，斜圆板顶部的两侧的安装有移动扇板，斜圆板位于移动扇板的内侧开设有内槽，内槽用于对移动扇板的固定与安装。

进一步的，所述斜圆板的底部安装有螺旋齿杆，所述螺旋齿杆由齿轮、直杆组成，直杆的两端开设有螺旋槽，螺旋槽与移动扇板的底部啮合，所述斜圆板的顶部开设有斜面，在移动扇板处于内槽时，内部液体上下连通。

进一步的，所述合流圆管与分流套管的材质为导热材料。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过设有辐射架，有利于将管路内液体流速进行量化，利用液体流速的变化使辐射架产生向下位移，进而控制内部流体的循环速率实现在不同流速下相同的热交换速率，同时还利用水平刮板的上下移动实现换热管表面的水垢清理，避免水垢堆积影响换热效率。

本发明通过设有开合板，有利于实现循环液体的分离与连通，在分离时，通过打开底部阀门即可实现堆积水垢的清理，使其排除到外部不影响内部水循环过程，在连通时，清理后的水垢落入底部使其脱离循环过程，避免影响循环时的换热效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构剖面图。

图3为本发明的分流组件结构示意图。

图4为本发明的合流组件结构示意图。

图5为本发明的内套组件结构示意图。

图6为本发明的位移检测箱结构示意图。

图7为本发明的换热管与辐射架装配示意图。

图8为本发明的辐射架结构示意图。

图9为本发明的开合板结构示意图。

附图标记为：1、外壳组件；101、第一进口；102、第二出口；2、上端盖；3、内套组件；301、内套筒；302、上出口；303、风扇组件；304、加热棒；305、下进口；306、位移检测箱；307、复压弹簧；4、分流组件；401、分流套管；402、下接管；403、内流槽；404、外支架；5、换热管；6、辐射架；601、水平刮板；602、辐射板；603、位移套；604、内嵌套槽；605、第二弹簧；7、合流组件；701、合流圆管；702、上接管；703、位移环；704、双弧板；8、摇杆；9、开合板；901、斜圆板；902、移动扇板；903、螺旋齿杆；10、下外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种节能型电加热换热器并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

参照图1和图2，本发明提供了一种节能型电加热换热器，包括外壳组件1，所述外壳组件1的两侧分别开设有第一进口101与第二出口102，所述外壳组件1的顶部与底部分别固定连接有上端盖2与下外壳10，所述下外壳10的底部开设有出水管，出水管的外侧安装有阀门，所述外壳组件1的内部安装有内套组件3，所述外壳组件1内部位于内套组件3的外侧从上至下分别安装有分流组件4、换热管5、辐射架6与合流组件7，换热管5通过螺栓安装在分流组件4的内部，辐射架6套接在换热管5的外侧，合流组件7通过螺栓固定连接在辐射架6的底部，所述外壳组件1内部位于内套组件3的底部安装有开合板9，开合板9的顶部安装有摇杆8。

本实施例中，需要具体说明的是：所述上端盖2的内部安装有控制模块与检测模块，检测模块包括压力检测单元与位置检测单元，压力检测单元包括压力传感器，压力传感器安装在位移检测箱306的内部，通过检测复压弹簧307的压力形成第一判断信息，位置检测单元包括位置传感器，位置传感器安装在内嵌套槽604的内部，通过检测换热管5与辐射架6的相对移动位置形成第二判断信息，所述控制模块包括速率控制单元与温度控制单元，速率控制单元用于控制风扇组件303的旋转速度，旋转速度与辐射架6的下降高度成正比关系，温度控制单元用于控制加热棒304的通电量，通电量的增大使得温度上升速率加快。

所述第一判断信息用于控制风扇组件303的旋转速率，第二判断信息用于检测第一判断信息的准确度，由于管内流速加快与压强的增大使得辐射架6产生位移，复压弹簧307的压力与内部压强成正比关系，因此第一判断信息的准确度较高，然而随着时间的变化，弹簧组件的疲劳应力增加，其在相同压力下的位移值会发生变化，为降低其变化所导致的下进口305通量降低，第二判断信息通过对相同压力下的位移量进行检测判断复压弹簧307是否需要进行更换。

本实施例与现有技术的主要区别在于本实施例中利用不同液体流速下产生的不同压强变化实现管道自适应移动，管道外部污垢的自清洁，同时还利用管路的位移变化实现通路直径调整，控制内循环的速率，实现流速下相同的升温效率，减小低流速下的能量流失，实现节能，具体在于辐射架6。

上述结构为本实施例的主要结构，解决了目前换热器内部液体温度上升速率固定，无法适应各种流速的液体变温问题，同时还解决了无法实现变温后调整流速，液体内循环速率难以调整的问题，而传感器为现有结构，关于传感器的具体结构与连接方式本实施例不做具体叙述。

参照图3，所述分流组件4包括分流套管401，分流套管401的内部开设有两个内流槽403，分流套管401的底部固定连接有下接管402，所述换热管5安装在下接管402的底部，所述分流套管401底部位于下接管402的外侧固定连接有外支架404，分流组件4通过外支架404安装在第一进口101的内部，在液体流速上升时，内部流体的循环速率加快，上出口302处液体在风扇组件303的作用下首先移动到分流套管401处对其内部液体进行升温。

本实施例中，需要具体说明的是：所述两侧的内流槽403并不相通，左侧下接管402为进水端，其与第一进口101连接使液体在进入后向下运动，右侧下接管402为出水端，下接管402液体进入到内流槽403并从第二出口102向外排出。

参照图4，所述合流组件7包括合流圆管701，合流圆管701的外侧固定连接有多个上接管702，上接管702的数量与换热管5相同，多个上接管702之间在合流圆管701的内部连通，所述合流圆管701的内侧固定连接有位移环703，位移环703的顶部固定连接有双弧板704，双弧板704的内侧一端安装在位移检测箱306的内部，双弧板704的顶部为弧形板，弧形板安装在下进口305上，在合流组件7上升或下降时，弧形板通过在下进口305内部的上下移动实现下进口305大小的控制进而实现流体通量的调整。

本实施例中，需要具体说明的是：所述合流圆管701与分流套管401的材质为导热材料。

参照图5-6，所述内套组件3包括内套筒301，内套筒301外侧的顶部与底部分别开设有上出口302与下进口305，所述内套筒301内部的上下两端分别固定连接有风扇组件303与位移检测箱306，所述内套筒301外侧位于上出口302与下进口305之间安装有加热棒304，所述位移检测箱306的内部安装有压力传感器，压力传感器的安装与使用方式属于现有技术，本申请此处不作阐述。

本实施例中，需要具体说明的是：所述加热棒304与上端盖2内部的控制模块通过电缆线路连接，控制模块通过检测模块传输的电信号调节加热棒304的通电量，实现在低速下的节能效果，所述上出口302开设于顶部位置，结合风扇组件303向上推力作用，由伯努利原理可知，在流体从上出口302内部向外高速移动时，紧靠内套筒301外侧加热棒304处的流体被移动流体吸引共同向外侧移动，实现分流组件4各个位置的优先加温，解决了紧靠内部热传递实现升温效率较低的问题。

参照图7-8，所述辐射架6包括水平刮板601，水平刮板601的外侧固定连接有辐射板602，辐射板602的底部固定连接有位移套603，所述位移套603的内部开设有内嵌套槽604，所述内嵌套槽604的内部安装有第二弹簧605，所述辐射板602安装在换热管5的外侧，通过辐射状的安装方式增大换热管5内部液体的温度交换速率，所述水平刮板601在上下运动时会在换热管5的外表面进行滑动，清除其表面由长期温度变化引起水垢沉积，解决因水垢导致的导热效率降低的问题。

本实施例中，需要具体说明的是：所述内嵌套槽604的内部安装有位置传感器，位置传感器用于检测换热管5与辐射架6在运动时所产生的相对位移差，通过检测位移差实现对高度信息与下进口305通路直径信息的收集，进而实现对内部液体流速的检测。

参照图9，所述摇杆8由把手与螺旋杆组成，螺旋杆与螺旋齿杆903的齿轮啮合连接，在摇杆8旋转时，螺旋杆带动螺旋齿杆903旋转进而使得移动扇板902发生运动，所述开合板9包括斜圆板901，斜圆板901顶部的两侧的安装有移动扇板902，斜圆板901位于移动扇板902的内侧开设有内槽，内槽用于对移动扇板902的固定与安装，所述斜圆板901的底部安装有螺旋齿杆903，所述螺旋齿杆903由齿轮、直杆组成，直杆的两端开设有螺旋槽，螺旋槽与移动扇板902的底部啮合，在摇杆8正向旋转时，移动扇板902从内槽的内部向两侧运动，实现上下液体的分离，在摇杆8反向旋转时，移动扇板902反向移动至内槽的内部，实现上下液体的连通，对斜圆板901顶部水垢清理的同时便于两侧后续掉落的水垢下落至底部，另外，开合板9的存在还使得下部液体不参与上部液体较为快速的温度变化，在上部液体进行高速循环使换热管5内部液体升温时，下部液体的孤立使得水分中水垢始终处于底部堆积状态，无法在液体中随意流动影响导热效率。

本实施例中，需要具体说明的是：所述斜圆板901的顶部开设有斜面，在移动扇板902处于内槽时，内部液体上下连通，水垢在清理后利用重力作用下降降落至开合板9的上下表面，开合板9下部的水垢在打开阀门后可以直接排出，而斜面处的水垢无法排出，在阀门关闭且摇杆8反向旋转时，上部液体向下流动则会带动上层水垢向下流动，使得在下次清理时水垢排出到外部。

本发明的工作原理：

本实施例所解决的主要问题是：利用不同液体流速下产生的不同压强变化实现管道自适应移动，管道外部污垢的自清洁，同时还利用管路的位移变化实现通路直径调整，控制内循环的速率，实现流速下相同的升温效率，减小低流速下的能量流失，实现节能，解决了目前换热器内部液体温度上升速率固定，无法适应各种流速的液体变温问题，同时还解决了无法实现变温后调整流速，液体内循环速率难以调整的问题。

具体步骤如下：

将外部冷流体从第一进口101处注入外壳组件1的内部，流体穿过左侧内流槽403与下接管402进入到换热管5中，通过壳体内液体的热传递对换热管5内的流体进行升温，升温后的流体依次在下方穿过上接管702与合流圆管701进入到另一侧的换热管5中进行二次升温，二次升温后的流体向上流动依次穿过下接管402与内流槽403从另一侧的第二出口102流出完成热交换。

在外部流体的流速增加时，内部管路的压力增大且液体流速增快，升温效率降低，此时管内压力增大使得管路具有膨胀趋势，合流组件7与辐射架6向下移动导致内部管路长度增加，在合流组件7与辐射架6的整体下降时，双弧板704在位移检测箱306的内部对复压弹簧307施加压力，此时压力传感器通过检测复压弹簧307的压力信息判断合流组件7的下降高度，进而确定管路中液体的流速增加值，检测单元在完成压力检测形成第一判断信息后，第一判断信息通过电信号传递至控制单元，控制单元根据第一判断信息提升风扇组件303的转速与加热棒304的通电量，在加热棒304的通电量增加时，其增温速率增快，实现恒定的换热效率，与此同时，在双弧板704下降后，双弧板704的两个弧板对下进口305的覆盖范围降低，下进口305的流量增加，内部液体循环速率加快。

在辐射架6下降时，水平刮板601在换热管5的外表面向下滑动，此时换热管5外表面上因换热产生的水垢在水平刮板601的作用下被完全清理，清理的水垢在重力的作用下落到开合板9的底部，在长时间使用导致底部沉淀水垢增多且对换热管5的表面完全清理后，旋转摇杆8，摇杆8的旋转带动螺旋齿杆903上齿轮的旋转，螺旋齿杆903的旋转使得移动扇板902在螺纹的作用下发生位移，此时移动扇板902从斜圆板901的内槽内伸出并逐渐向外移动，直至使开合板9对内部液体上下完全隔离，此时打开下外壳10的底部阀门，水垢与内部液体同时通过阀门排出到外部空间，完成对水垢的清理排放。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种节能型电加热换热器，包括外壳组件（1），其特征在于：所述外壳组件（1）的两侧分别开设有第一进口（101）与第二出口（102），所述外壳组件（1）的顶部与底部分别固定连接有上端盖（2）与下外壳（10），所述下外壳（10）的底部开设有出水管，出水管的外侧安装有阀门，所述外壳组件（1）的内部安装有内套组件（3），所述外壳组件（1）内部位于内套组件（3）的外侧从上至下分别安装有分流组件（4）、换热管（5）、辐射架（6）与合流组件（7），换热管（5）通过螺栓安装在分流组件（4）的内部，辐射架（6）套接在换热管（5）的外侧，合流组件（7）通过螺栓固定连接在辐射架（6）的底部，所述外壳组件（1）内部位于内套组件（3）的底部安装有开合板（9），开合板（9）的顶部安装有摇杆（8）；

所述上端盖（2）的内部安装有控制模块与检测模块，检测模块包括压力检测单元与位置检测单元，压力检测单元包括压力传感器，压力传感器安装在位移检测箱（306）的内部，通过检测复压弹簧（307）的压力形成第一判断信息，位置检测单元包括位置传感器，位置传感器安装在内嵌套槽（604）的内部，通过检测换热管（5）与辐射架（6）的相对移动位置形成第二判断信息，所述控制模块包括速率控制单元与温度控制单元，速率控制单元用于控制风扇组件（303）的旋转速度，旋转速度与辐射架（6）的下降高度成正比关系，温度控制单元用于控制加热棒（304）的通电量，通电量的增大使得温度上升速率加快；

所述分流组件（4）包括分流套管（401），分流套管（401）的内部开设有两个内流槽（403），分流套管（401）的底部固定连接有下接管（402），所述换热管（5）安装在下接管（402）的底部，所述分流套管（401）底部位于下接管（402）的外侧固定连接有外支架（404），分流组件（4）通过外支架（404）安装在第一进口（101）的内部，所述两侧的内流槽（403）并不相通，左侧下接管（402）为进水端，右侧下接管（402）为出水端；

所述合流组件（7）包括合流圆管（701），合流圆管（701）的外侧固定连接有多个上接管（702），上接管（702）的数量与换热管（5）相同，多个上接管（702）之间在合流圆管（701）的内部连通，所述合流圆管（701）的内侧固定连接有位移环（703），位移环（703）的顶部固定连接有双弧板（704），双弧板（704）的内侧一端安装在位移检测箱（306）的内部，双弧板（704）的顶部为弧形板，弧形板安装在下进口（305）上，在合流组件（7）上升或下降时，弧形板通过在下进口（305）内部的上下移动实现下进口（305）大小的控制进而实现流体通量的调整；

所述内套组件（3）包括内套筒（301），内套筒（301）外侧的顶部与底部分别开设有上出口（302）与下进口（305），所述内套筒（301）内部的上下两端分别固定连接有风扇组件（303）与位移检测箱（306），所述内套筒（301）外侧位于上出口（302）与下进口（305）之间安装有加热棒（304），所述位移检测箱（306）的内部安装有压力传感器；

所述辐射架（6）包括水平刮板（601），水平刮板（601）的外侧固定连接有辐射板（602），辐射板（602）的底部固定连接有位移套（603），所述位移套（603）的内部开设有内嵌套槽（604），所述内嵌套槽（604）的内部安装有第二弹簧（605），所述辐射板（602）安装在换热管（5）的外侧，所述内嵌套槽（604）的内部安装有位置传感器。

2.根据权利要求1所述的一种节能型电加热换热器，其特征在于：所述摇杆（8）由把手与螺旋杆组成，螺旋杆与螺旋齿杆（903）的齿轮啮合连接，所述开合板（9）包括斜圆板（901），斜圆板（901）顶部的两侧的安装有移动扇板（902），斜圆板（901）位于移动扇板（902）的内侧开设有内槽，内槽用于对移动扇板（902）的固定与安装。

3.根据权利要求2所述的一种节能型电加热换热器，其特征在于：所述斜圆板（901）的底部安装有螺旋齿杆（903），所述螺旋齿杆（903）由齿轮、直杆组成，直杆的两端开设有螺旋槽，螺旋槽与移动扇板（902）的底部啮合，所述斜圆板（901）的顶部开设有斜面，在移动扇板（902）处于内槽时，内部液体上下连通。

4.根据权利要求1所述的一种节能型电加热换热器，其特征在于：所述合流圆管（701）与分流套管（401）的材质为导热材料。