CN207247567U - 一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器，包括散热盖、换热管、燃烧器、外壳和底座组件，散热盖盖合于外壳顶部，底座组件设置于外壳底部，换热管和燃烧器分别设置于外壳内腔，换热管盘旋于燃烧器外侧，底座组件上设置有烟管，该烟管和外壳内腔分别连通底座组件内腔；燃烧器上设有相互连通的燃烧槽和混气腔，燃烧槽连通外壳内腔，底座组件上设置有连通混气腔的进气口。本实用新型具有设计简单、结构合理、能效高、故障率低、使用寿命长、噪音小、受热均匀、热效率高的特点。

Description

一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器

技术领域

本实用新型涉及一种壁挂炉用的热交换器，具体是一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器。

背景技术

燃气壁挂炉在中国已有二十多年的发展历史，其已经慢慢被消费者认知和接受，并逐渐成为舒适家居的一部分。但现有市场上95%的壁挂炉是大气式燃烧的普通壁挂炉，配置的是单速风机，由于过剩空气系数大，导致能效低、污染排放大，尤其在部分负荷条件下工作时，能效只能达到85%左右；另外，运行噪音大、故障率高、环境适应性和安全性差，使其停留于中低端档次的产品，离舒适节能环保的要求还差很大的一段距离；而在欧美等发达国家，普通大气式燃烧的壁挂炉早已经被市场淘，中国壁挂炉行业急需技术突破和升级，带来产业更高层次的发展，因此，需要对现有的壁挂炉做进一步改进。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种设计简单、结构合理、能效高、故障率低、使用寿命长、噪音小、受热均匀、热效率高的高效安全节能的全预混冷凝热交换器。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：包括散热盖、换热管、燃烧器、外壳和底座组件，散热盖盖合于外壳顶部，底座组件设置于外壳底部，换热管和燃烧器分别设置于外壳内腔，换热管盘旋于燃烧器外侧，底座组件上设置有烟管，该烟管和外壳内腔分别连通底座组件内腔；燃烧器上设有相互连通的燃烧槽和混气腔，燃烧槽连通外壳内腔，底座组件上设置有连通混气腔的进气口。

所述混气腔内设置有阀门组件，该阀门组件包括由一块以上薄隔板与一块以上预混板构成的混气组件，及由第二阀门板与第一阀门板构成的气阀机构；第一阀门板将混气腔分隔有上下布局的上腔室和下腔室；预混板与薄隔板上下间隔式配合的设置于下腔室内，且预混板上设有预混通气部，薄隔板上设有薄隔通气部，预混通气部与薄隔通气部上下错位配合；气阀机构设置于混气组件上方，第一阀门板上设有混气通气部，下腔室通过该混气通气部与上腔室连通，第二阀门板自动启闭混气通气部。

所述气阀机构上方设置有厚隔板，厚隔板边缘与混气腔内壁之间有间隙；所述第二阀门板上设置有隔热块。

所述混气组件和气阀机构共同贯穿有紧固部件，预混板与薄隔板之间、和/或混气组件与气阀机构之间有间隙，以使预混板与薄隔板之间、和/或混气组件与阀门组件之间形成隔腔。

所述外壳内腔设置有导流筒，导流筒设置于外壳内壁与换热管之间；导流筒外壁与外壳内壁之间有间隙并形成导烟通道，导流筒内腔分隔有第一换热室和第二换热室，导流筒对应第一换热室设有若干连通导烟通道的第一排烟孔，导流筒对应第二换热室设有若干连通导烟通道的第二排烟孔，第二换热室与烟管连通。

所述第一排烟孔和/或第二排烟孔沿螺旋线排布于导流筒的侧壁上；所述第一换热室与第二换热室通过隔片隔开。

所述底座组件包括相互配合装配的底盖和底盘，外壳和/或烟管设置于底盖上，燃烧器设置于底盘上，进气口设置于底盘上，底盘上设置有连通外壳内腔的排水口。

所述散热盖上一体成型有一道以上环形的散热筋，该环形的散热筋内外分布，且相邻两散热筋之间有散热间隙。

所述燃烧器包括燃烧筒、衡流筒和底罩，衡流筒和燃烧筒分别设置于底罩顶部，衡流筒设置于燃烧筒内侧；所述燃烧筒上设有若干连通其内腔的出火孔；所述衡流筒上设有若干排气孔，衡流筒内腔通过所述排气孔连通燃烧筒内腔；所述底罩内腔为混气腔，衡流筒内腔连通所述混气腔。

所述换热管呈螺旋状盘旋，且其表面设置有若干翅片，本换热管由一整条不锈钢管加工而成，中间无接头，所以大大降低漏水的风险，更加安全，使用寿命更长。

本实用新型的有益效果如下：

1、本结构有效克服过剩空气量大的问题，从而提高能效，另外，运行噪音降低，而且故障降低，使用寿命延长，此外，环境适应性强，产品档次得到提升；本结构是将所有零部件整体封装在一个圆筒状的密闭空间内,将空气和燃气按最佳比例输入燃烧器并均匀混合后燃烧，燃烧器设置于换热管中部，受热更均匀，热量流失更少；本结构的换热器的冷凝炉热效率可以达到107%以上的高效换热效果；

2、通过设置阀门组件一方面可使空气和燃气的流动路径延长，并进行多次扰动，使两者混合更均匀，进而使燃烧更充分，减少二氧化碳的排放，达到绿色环保要求，且有效的提高燃烧率，降低燃气的用量；另一方便有效防止燃烧后产生的有害气体（如：一氧化碳）倒流，避免发生事故，使用起来更安全可靠；

3、通过设置导烟通道引导烟气从第一换热室传送至第二换热室，从而实现二次换热，使燃气燃烧产生的热量最大限度被导流筒里面的换热盘管吸收，提高热效率；此外，本导流组件为一封闭的整体，所有高温部件都封闭在本导流组件内，有利于产品工作时的安全性及减少热量流失；

4、底盘由铝合金一体压铸成型，有效的确保其具有足够的强度固定支撑整个热交换器，使结构稳固可靠，延长其使用寿命，此外，底盘的加工方便，生产效率高，且该金属材质的底盘具有耐腐蚀和耐高温的特性；底盘内通过设置凸台将其内腔分隔成用于收集冷凝水的储水槽和用于供空气和燃气混合输送的燃烧槽，储水槽和燃烧槽的气密性得到有效保证，不会漏气和漏水，确保底盘的使用安全；

5、散热盖由铝合金一体压铸成型，有效的保温隔热，能将燃烧器产生的热量封锁在交换器内，而且其顶面一体成型有多道散热筋，有效的增加了散热面积，大大提高了其散热效果，有效避免零件表面温度过高影响整机寿命；此外，本金属材质的盖板具有耐腐蚀和耐高温的特性；

6、通过将衡流筒设置于燃烧筒内，且衡流筒和燃烧筒上分别设有通孔，有效的引导混合气体（空气与燃气混合）从衡流筒内腔喷出燃烧筒，使本燃烧器的出火更均匀，避免了复杂的调效，而且生产工艺更简单；此外，各零部件之间通过焊接技术连接成一整体，燃烧筒上的出火孔形状和位置为固定不变的，所以故障率较低,使用寿命更长；本燃烧器除了可满足主流天然气的燃烧工况之外，还可以满足液化气、沼气等工作需求，有效提高适应性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例工作状态的剖视图。

图2为本实用新型一实施例的剖视图。

图3为本实用新型一实施例的分解图。

图4为本实用新型一实施例的局部结构示意图。

图5为本实用新型一实施例中阀门组件的分解图。

图6为本实用新型一实施例中底盘的俯视图。

图7为图6中A-A方向的剖视图。

图8为本实用新型一实施例中燃烧器的分解图。

图9为本实用新型一实施例中散热盖的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图9，本高效安全节能的全预混冷凝热交换器包括散热盖1、换热管3、燃烧器4、外壳8和底座组件，散热盖1盖合于外壳8顶部，底座组件设置于外壳8底部，换热管3和燃烧器4分别设置于外壳8内腔，换热管3盘旋于燃烧器4外侧，燃烧器4与散热盖1之间设置有隔热棉2；底座组件上设置有烟管11，该烟管11和外壳8内腔分别连通底座组件内腔；燃烧器4上设有相互连通的燃烧腔401和混气腔402，燃烧腔401连通外壳8内腔，底座组件上设置有连通混气腔402的进气口1001。本结构有效克服过剩空气量大的问题，从而提高能效，另外，运行噪音降低，而且故障降低，使用寿命延长，此外，环境适应性强，产品档次得到提升；本结构是将所有零部件整体封装在一个圆筒状的密闭空间内,将空气和燃气按最佳比例输入燃烧器并均匀混合后燃烧，燃烧器4设置于换热管5中部，受热更均匀，热量流失更少；本结构的冷凝炉热效率可以达到107%以上的高效换热效果。

进一步地，参见图4和图5，混气腔402内设置有阀门组件5，该阀门组件5包括由一薄隔板501与一预混板502构成的混气组件，及由第二阀门板503与第一阀门板504构成的气阀机构；第一阀门板504将混气腔402分隔有上下布局的上腔室和下腔室；薄隔板501与预混板502上下配合的设置于下腔室内，且预混板502上设有预混通气部5021，薄隔板501上设有薄隔通气部5011，预混通气部5021与薄隔通气部5011上下错位配合；气阀机构设置于混气组件上方，第一阀门板504上设有混气通气部5041，下腔室通过该混气通气部5041与上腔室连通，第二阀门板503自动启闭混气通气部5041。本阀门组件5使空气和燃气在下腔室内向上迂回流动，有效延长混合气体的流动路径，并多次扰动混合气体，使其混合更均匀，燃烧更充分；此外，第二阀门板503可自动启闭混气通气部5041，有效防止燃烧后产生的有害气体倒流，确保使用安全。

预混通气部5021为预混板502中部的通孔，薄隔板501边缘与下腔室内壁之间有环形的间隙并形成所述的薄隔通气部5011，混合气体从预混通气部5021进入预混板502与薄隔板501之间的隔腔，再从薄隔通气部5011向上流动，从而延长其流动路径。

混气通气部5041为第一阀门板504中部的通孔，第一阀门板504上通过设置环形的阀门密封圈508与混气腔402内壁密封配合，第二阀门板503盖合于该阀门密封圈508上，以密封封闭混气通气部5041。

气阀机构上方设置有厚隔板505，厚隔板505边缘与混气腔402内壁之间有间隙；第二阀门板503上设置有隔热块506。

混气组件和气阀机构共同贯穿有紧固部件507，预混板502与薄隔板501之间、及混气组件与气阀机构之间有套筒509，以使预混板502与薄隔板501之间、和混气组件与阀门组件5之间形成隔腔，为气体流动提供足够的空间，确保供气充足。

第二阀门板503沿紧固部件507做自由落体运动，以启闭混气通气部5041，第二阀门板503边缘与上腔室内壁之间有环形的间隙，以保证气体向上流动；壁挂炉内的风机工作时，混合气体向上冲开第二阀门板503，使混气通气部5041打开，此时混合气体进入燃烧腔401；风机停转时，第二阀门板503在重力的作用下自动封闭混气通气部5041，避免有害气体泄漏。

进一步地，参见图2，外壳8内腔设置有导流筒6，导流筒6设置于外壳8内壁与换热管3之间；导流筒6外壁与外壳8内壁之间有间隙并形成导烟通道a，导流筒6内腔分隔有第一换热室601和第二换热室602，导流筒6对应第一换热室601设有若干连通导烟通道a的第一排烟孔603，导流筒6对应第二换热室602设有若干连通导烟通道a的第二排烟孔604，第二换热室602与烟管11的进烟口连通，烟管11的排烟口连通大气。通过设置导烟通道a使烟气从第一换热室601进入第二换热室602，实现二次换热，有效的回收烟气的余温，提高热效率；此外，外壳8为一封闭的整体，所有高温部件均封闭在内部，有利于产品工作时的安全性和减少热量流失。

第一排烟孔603和第二排烟孔604分别沿螺旋线排布于导流筒6的侧壁上；导流筒6内设置有隔片7，第一换热室601与第二换热室602通过隔片7隔开，隔片7为螺旋状的环形片。

进一步地，参见图6和图7，底座组件包括相互配合装配的底盖9和底盘10，外壳8和烟管11分别设置于底盖9上，燃烧器4设置于底盘10上，进气口1001设置于底盘10上，底盘10上设置有连通外壳8内腔的排水口1002。

底盘10一体压铸成型，底盘10内有顶部开口的腔室，腔室内一体成型有用于装配燃烧器4的环形的凸台1003，该凸台1003将所述腔室分隔成外侧的储水槽和内侧的燃烧槽；进气口1001连通燃烧槽，排水口1002连通储水槽。燃烧槽内设有一用于连接紧固部件507的连接柱1004。

进一步地，参见图9，散热盖1上一体成型有一道以上环形的散热筋101，该环形的散热筋101内外分布，且相邻两散热筋101之间有散热间隙，本散热盖1能将燃烧器4产生的热量封锁起来；另外，散热筋101可有效的提高散热效果，而且散热盖1是由金属一体压铸成型的，其强度大，而且耐腐蚀和耐高温。

散热盖1由A380铝合金材料一体压铸成型，各散热筋101同轴配合，且分别竖直向上延伸；散热筋101之间贯穿有加强筋102，有效的增加散热筋101的强度，避免其容易变形。散热盖1顶面设有安装平台103，便于安装相关零部件。

进一步地，参见图8，燃烧器4包括燃烧筒404、衡流筒406和底罩407，衡流筒406和燃烧筒404分别设置于底罩407顶部，衡流筒406设置于燃烧筒404内侧；所述燃烧筒404上设有若干连通其内腔的出火孔4041；衡流筒406侧壁设有若干排气孔4061，衡流筒406内腔通过所述排气孔4061连通燃烧筒404内腔；底罩407内腔为混气腔402，衡流筒406内腔连通混气腔402。混气腔402为空气与燃气的混合提供必要场所，混合气体随后进入衡流筒406，并通过排气孔4061进入燃烧筒404内腔，最后通过出火孔4041往外喷出，确保出火均匀，燃烧效提高，能效提高。

若干出火孔4041分别呈圆形孔和条形设置，若干圆形的出火孔4041成排设置，若干条形的出火孔4041成排设置，圆形的出火孔排与条形的出火孔排间隔式配合设置；衡流筒406的截面和燃烧筒404的截面分别呈圆形，衡流筒406外壁与燃烧筒404内壁之间间隙配合，形成套筒形的腔室，出火孔4041和排气孔4061分别连通所述的腔室。

衡流筒406顶部封闭焊接有衡流盖405，燃烧筒404顶部封闭焊接有燃烧盖403，有效避免混合气体泄漏，确保使用安全；衡流盖405中部设有定位孔，燃烧盖403底部向下延伸有定位柱，定位柱对应插设于定位孔内，便于衡流筒406装配到位。

进一步地，换热管3呈螺旋状盘旋，且其表面设置有若干翅片301，本换热管3由一整条不锈钢管加工而成，中间无接头，所以大大降低漏水的风险，更加安全，使用寿命更长。

工作原理

空气经风机自动控制吹入量穿过进气口1001进入混气腔402内的下腔室，燃气经燃气阀自动调节流量穿过进气口1001进入混气腔402内的下腔室，空气与燃气在下腔室内均匀混合后进入燃烧腔401，燃气从燃烧器4四周的通孔喷出（依次经过排气孔4061和出火孔4041），点燃后加热换热管3，水流从总长达6米的换热管3内流过受热，燃烧产生的烟气穿过第一排烟孔603进入导烟通道a，并经过第二排烟孔604进入第二换热室602进行二次换热，将刚进入换热管3的水初步加热，更充分的吸收燃气燃烧所产生的热量，烟气最后进入烟管11内往外排出；同时烟气温度被进一步降低下来，达到露点温度以下，产生冷凝水，冷凝水最终落入储水槽再经排水口1002排出。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：包括散热盖（1）、换热管（3）、燃烧器（4）、外壳（8）和底座组件，散热盖（1）盖合于外壳（8）顶部，底座组件设置于外壳（8）底部，换热管（3）和燃烧器（4）分别设置于外壳（8）内腔，换热管（3）盘旋于燃烧器（4）外侧，底座组件上设置有烟管（11），该烟管（11）和外壳（8）内腔分别连通底座组件内腔；燃烧器（4）上设有相互连通的燃烧腔（401）和混气腔（402），燃烧腔（401）连通外壳（8）内腔，底座组件上设置有连通混气腔（402）的进气口（1001）。

2.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述混气腔（402）内设置有阀门组件（5），该阀门组件（5）包括由一块以上薄隔板（501）与一块以上预混板（502）构成的混气组件，及由第二阀门板（503）与第一阀门板（504）构成的气阀机构；第一阀门板（504）将混气腔（402）分隔有上下布局的上腔室和下腔室；预混板（502）与薄隔板（501）上下间隔式配合的设置于下腔室内，且预混板（502）上设有预混通气部（5021），薄隔板（501）上设有薄隔通气部（5011），预混通气部（5021）与薄隔通气部（5011）上下错位配合；气阀机构设置于混气组件上方，第一阀门板（504）上设有混气通气部（5041），下腔室通过该混气通气部（5041）与上腔室连通，第二阀门板（503）自动启闭混气通气部（5041）。

3.根据权利要求2所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述气阀机构上方设置有厚隔板（505），厚隔板（505）边缘与混气腔（402）内壁之间有间隙；所述第二阀门板（503）上设置有隔热块（506）。

4.根据权利要求2所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述混气组件和气阀机构共同贯穿有紧固部件（507），预混板（502）与薄隔板（501）之间、和/或混气组件与气阀机构之间有间隙，以使预混板（502）与薄隔板（501）之间、和/或混气组件与阀门组件（5）之间形成隔腔。

5.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述外壳（8）内腔设置有导流筒（6），导流筒（6）设置于外壳（8）内壁与换热管（3）之间；导流筒（6）外壁与外壳（8）内壁之间有间隙并形成导烟通道（a），导流筒（6）内腔分隔有第一换热室（601）和第二换热室（602），导流筒（6）对应第一换热室（601）设有若干连通导烟通道（a）的第一排烟孔（603），导流筒（6）对应第二换热室（602）设有若干连通导烟通道（a）的第二排烟孔（604），第二换热室（602）与烟管（11）连通。

6.根据权利要求5所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述第一排烟孔（603）和/或第二排烟孔（604）沿螺旋线排布于导流筒（6）的侧壁上；所述第一换热室（601）与第二换热室（602）通过隔片（7）隔开。

7.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述底座组件包括相互配合装配的底盖（9）和底盘（10），外壳（8）和/或烟管（11）设置于底盖（9）上，燃烧器（4）设置于底盘（10）上，进气口（1001）设置于底盘（10）上，底盘（10）上设置有连通外壳（8）内腔的排水口（1002）。

8.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述散热盖（1）上一体成型有一道以上环形的散热筋（101），该环形的散热筋（101）内外分布，且相邻两散热筋（101）之间有散热间隙。

9.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述燃烧器（4）包括燃烧筒（404）、衡流筒（406）和底罩（407），衡流筒（406）和燃烧筒（404）分别设置于底罩（407）顶部，衡流筒（406）设置于燃烧筒（404）内侧；所述燃烧筒（404）上设有若干连通其内腔的出火孔（4041）；所述衡流筒（406）上设有若干排气孔（4061），衡流筒（406）内腔通过所述排气孔（4061）连通燃烧筒（404）内腔；所述底罩（407）内腔为混气腔（402），衡流筒（406）内腔连通所述混气腔（402）。

10.根据权利要求1所述高效安全节能的全预混冷凝热交换器，其特征在于：所述换热管（3）呈螺旋状盘旋，且其表面设置有若干翅片（301）。