CN208983626U - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换热器，其包括呈筒形的换热组件及分别盖合于换热组件两端部的第一端盖和第二端盖；换热组件包括至少两根换热管及若干换热片，换热管采用一体成型弯折形成水路单元，各水路单元围合形成筒形的水路系统，将换热组件的横截面定义为参考面，水路单元在参考面上的正投影为圆弧形，水路系统在参考面上的正投影为圆环形；各换热片沿水路系统的中心轴间隔套设于水路系统上。本实用新型的有益效果为：能够提高热效率，且避免换热管漏水，增加使用寿命。

Description

一种换热器

技术领域

本实用新型涉及换热设备技术领域，特别是涉及一种换热器。

背景技术

目前，普通燃气热水器和燃气壁挂炉行业使用的换热器多数由无氧铜材质制成，而全预混燃烧的热水器因热效率高，燃烧器对于抗腐蚀性能要求较高，换热器多数采用不锈钢材质制成，如全预混冷凝壁挂炉产品，其换热器主流设计为不锈钢裸管盘型圆筒式设计，其水管路程长，加热慢，且盘管与盘管间的烟气通道间距难于保证，长时间工作烟气通路易被堵塞，进而出现产品工作负荷降低，烟气排放超标等缺陷；另外，目前也有多家厂家在研究不锈钢换热器，采用整体圆形换热片，换热片先穿过直管，再在直管两端采用“U”型管或钣金件压包焊接，因连接口过多，焊接质量难以保证，产品易泄露且承压能力低。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种换热器，不仅能够保证换热管的密封性能，且还能提高加热效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种换热器，其包括呈筒形的换热组件及分别盖合于所述换热组件两端部的第一端盖和第二端盖；所述换热组件包括至少两根换热管及若干换热片，所述换热管采用一体成型弯折形成水路单元，各水路单元围合形成筒形的水路系统，将所述换热组件的横截面定义为参考面，所述水路单元在所述参考面上的正投影为圆弧形，所述水路系统在所述参考面上的正投影为圆环形；各所述换热片沿所述水路系统的中心轴间隔套设于所述水路系统上。

作为优选方案，所述换热器包括两根所述换热管，一个所述换热管弯折形成第一水路单元，另一个所述换热管弯折形成第二水路单元，所述第一水路单元和所述第二水路单元在所述参考面上的投影均为半圆弧形，两个所述半圆弧形对称围合形成圆环形。

作为优选方案，所述第一水路单元包括依次连接的第一外层结构及第一内层结构，所述第一内层结构并行设置于所述第一外层结构的内侧，所述第一水路单元的第一进水口及第一出水口分别开设在第一外层结构的端部和第一内层结构的端部；所述第二水路单元包括依次连接的第二外层结构及第二内层结构，所述第二内层结构并行设置于所述第二外层结构的内侧，所述第二水路单元的第二进水口及第二出水口分别开设在第二外层结构的端部和第二内层结构的端部。

作为优选方案，所述第一外层结构包括若干依次连接的第一外层管单元，所述第一内层结构包括依次连接的第一内层管单元，所述第一外层管单元包括依次连接的第一直管段、第一弯管段、第二直管段、第二弯管段，所述第一直管段连接于相邻的所述第一外层管单元的第二弯管段，所述第一内层管单元包括若干依次连接的第三直管段、第三弯管段、第四直管段、第四弯管段，所述第三直管段连接于相邻的所述第一内层管单元的第四弯管段；所述第二外层结构包括若干依次连接的第二外层管单元，所述第二内层结构包括依次连接的第二内层管单元，所述第二外层管单元包括依次连接的第五直管段、第五弯管段、第六直管段、第六弯管段，所述第五直管段连接于相邻的所述第二外层管单元的第六弯管段，所述第二内层管单元包括若干依次连接的第七直管段、第七弯管段、第八直管段、第八弯管段，所述第七直管段连接于相邻的所述第二内层管单元的第八弯管段。

作为优选方案，所述第一直管段、第二直管段、第三直管段、第四直管段、第五直管段、第六直管段、第七直管段、第八直管段的长度相等且均平行于所述水路系统的中心轴；所述第一弯管段、第二弯管段、第三弯管段、第四弯管段、第五弯管段、第六弯管段、第七弯管段、第八弯管段均为U形且弯曲半径相等。

作为优选方案，所述第一水路单元的第一进水口和第一出水口、所述第二水路单元的第二进水口和第二出水口均设置于所述水路系统的同一端部，且所述第一水路单元的第一进水口和第一出水口、所述第二水路单元的第二进水口和第二出水口均设置于所述第一水路单元和所述第二水路单元的同一接合处。

作为优选方案，所述换热片上开设有若干第一管孔和第二管孔，所述第一管孔开设的位置及形状与所述第一直管段、第二直管段、第三直管段、第四直管段在所述参考面的正投影相匹配，所述第二管孔开设的位置及形状与所述第五直管段、第六直管段、第七直管段、第八直管段在所述参考面的正投影相匹配。

作为优选方案，所述换热片包括对称设置的第一换热片单元和第二换热片单元，所述第一换热片单元套设于所述第一水路单元上，所述第二换热片单元套设于所述第二水路单元上；所述第一换热片单元包括第一换热片及若干第二换热片，所述第一换热片的内侧周向间隔开设有若干第一缺口，所述第一换热片沿所述第一缺口的两侧均开设有第一凹槽，所述第二换热片沿其轴向的两侧均开设有第二凹槽，所述第二换热片插设于所述第一缺口内，以使所述第一凹槽和所述第二凹槽围合构成所述第一管孔；所述第二换热片单元包括第三换热片及若干第四换热片，所述第三换热片的内侧周向间隔开设有若干第二缺口，所述第三换热片沿所述第二缺口的两侧均开设有第三凹槽，所述第四换热片沿其轴向的两侧均开设有第四凹槽，所述第四换热片插设于所述第二缺口内，以使所述第三凹槽和所述第四凹槽围合构成所述第二管孔。

作为优选方案，所述第一端盖包括第一端板及第一盖板，所述第一端板套设在所述水路系统的第一端部，所述第一盖板盖合于所述第一端板的外侧；所述第二端盖包括第二端板及第二盖板，所述第二端板套设在所述水路系统的第二端部，所述第二盖板盖合于所述第二端板的外侧。

作为优选方案，所述换热管和所述换热片均采用不锈钢材料制成。

本实用新型提供一种换热器，包括筒形的换热组件，换热组件包括至少两根换热管及若干换热片，各换热管采用一体成型弯折形成水路单元，各水路单元围合形成水路系统；本实用新型中，由于换热管一体成型为水路单元，能够避免采用多个部件焊接形成水路单元，能有效防止漏水保证密封性，且采用多个水路单元并联成水路系统，可缩短水路长度，提高热效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种换热器的结构示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是本实用新型实施例中水路系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中换热片的结构示意图。

图中，10、换热组件；11、换热管；12、换热片；121、第一管孔；122、第二管孔；123、第一换热片单元；1231、第一换热片；1231a、第一凹槽；1232、第二换热片；1232a、第二凹槽；124、第二换热片单元；1241、第三换热片；1241a、第三凹槽；1242、第四换热片；1242a、第四凹槽；13、第一水路单元；131、第一进水口；132、第一出水口；133、第一外层管单元；1331、第一直管段；1332、第一弯管段；1333、第二直管段；1334、第二弯管段；134、第一内层管单元；1341、第三直管段；1342、第三弯管段；1343、第四直管段；1344、第四弯管段；14、第二水路单元；141、第二进水口；142、第二出水口；143、第二外层管单元；1431、第五直管段；1432、第五弯管段；1433、第六直管段；1434、第六弯管段；144、第二内层管单元；1441、第七直管段；1442、第七弯管段；1443、第八直管段；1444、第八弯管段；20、第一端盖；21、第一端板；22、第一盖板；221、安装孔；30、第二端盖；31、第二端板；32、第二盖板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1-图4所示，本实用新型优选实施例的一种换热器，其呈筒形的换热组件10及分别盖合于所述换热组件10两端部的第一端盖20和第二端盖30，换热组件10、第一端盖20、第二端盖30之间形成燃烧腔；所述换热组件10包括至少两根换热管11及若干换热片12，所述换热管11采用一体成型弯折形成水路单元，各水路单元围合形成筒形的水路系统，将所述换热组件10的横截面定义为参考面，所述水路单元在所述参考面上的正投影为圆弧形，所述水路系统在所述参考面上的正投影为圆环形；各所述换热片12沿所述水路系统的中心轴间隔套设于所述水路系统上，相邻的两个换热片12之间限定有换热通道。

基于上述技术方案，本实施例中提供一种换热器，具体换热过程为：燃烧器设置于燃烧腔内燃烧，以产生高温烟气，高温烟气通过各换热通道从燃烧腔向四周排出，与此同时，冷水分别流经各水路单元与换热管11周围的高温烟气进行换热，最终冷水加热至热水流出，而高温烟气也经过与冷水换热冷却后从换热器的四周排出。

有鉴于此，本实施例中的换热器通过设置两个或者多个换热管11进行并联，将每个换热管11弯折围合形成水路单元，再将各水路单元并联形成水路系统，由于各水路单元围绕燃烧腔的角度相对于传统的360°减小，能够有效地缩短水路长度，保证水流在短时间进行高效加热；另外，由于换热管11采用一体成型，能够减少焊接接口，有效提高密封性能，避免泄露，且也能相应地增加承压能力，增加使用寿命。

具体地，本实施例中，设置有两个换热管11，一个所述换热管11弯折形成第一水路单元13，另一个所述换热管11弯折形成第二水路单元14，所述第一水路单元13和所述第二水路单元14在所述参考面上的投影均为半圆弧形，两个所述半圆弧形对称围合形成圆环形；能够满足快速加热水的要求，且保证结构简化。

本实施例中，所述第一水路单元13包括依次连接的第一外层结构及第一内层结构，所述第一内层结构并行设置于所述第一外层结构的内侧，所述第一水路单元13的第一进水口131及第一出水口132分别开设在第一外层结构的端部和第一内层结构的端部；所述第二水路单元14包括依次连接的第二外层结构及第二内层结构，所述第二内层结构并行设置于所述第二外层结构的内侧，所述第二水路单元14的第二进水口141及第二出水口142分别开设在第二外层结构的端部和第二内层结构的端部。

有鉴于此，本实施例中，将水路系统整体设计为内、外双层结构，第一水路单元13与第二水路单元14呈对称设置，以第一水路单元13为例，第一水路单元13的水流加热过程为：冷水从第一进水口131先流入第一外层结构，再流入第一内层结构中，最终热水从第一出水口132流出，由于第一外层结构外周的烟气相对于第一内层结构外周的烟气温度较低，较低温度的冷水先与温度较低的烟气进行换热，加热至一定温度后，较高温度的热水再与较高温度的烟气进行换热，能够有效提高热效率，且防止烟气在换热管11的外壁发生冷凝。

本实施例中，为了便于换热管11的一体成型，所述第一外层结构包括若干依次连接的第一外层管单元133，所述第一内层结构包括依次连接的第一内层管单元134，所述第一外层管单元133包括依次连接的第一直管段1331、第一弯管段1332、第二直管段1333、第二弯管段1334，所述第一直管段1331连接于相邻的所述第一外层管单元133的第二弯管段1334，所述第一内层管单元134包括若干依次连接的第三直管段1341、第三弯管段1342、第四直管段1343、第四弯管段1344，所述第三直管段1341连接于相邻的所述第一内层管单元134的第四弯管段1344；所述第二外层结构包括若干依次连接的第二外层管单元143，所述第二内层结构包括依次连接的第二内层管单元144，所述第二外层管单元143包括依次连接的第五直管段1431、第五弯管段1432、第六直管段1433、第六弯管段1434，所述第五直管段1431连接于相邻的所述第二外层管单元143的第六弯管段1434，所述第二内层管单元144包括若干依次连接的第七直管段1441、第七弯管段1442、第八直管段1443、第八弯管段1444，所述第七直管段1441连接于相邻的所述第二内层管单元144的第八弯管段1444。

为了进一步优化换热管的加工工艺，本实施例中，所述第一直管段1331、第二直管段1333、第三直管段1341、第四直管段1343、第五直管段1431、第六直管段1433、第七直管段1441、第八直管段1443的长度相等且均平行于所述水路系统的中心轴；所述第一弯管段1332、第二弯管段1334、第三弯管段1342、第四弯管段1344、第五弯管段1432、第六弯管段1434、第七弯管段1442、第八弯管段1444均为U形且弯曲半径相等，因此，弯曲各弯管段仅需采用同一模具即可完成。

复参阅图1-图3可知，为了便于并联两个水路单元，所述第一水路单元13的第一进水口131和第一出水口132、所述第二水路单元14的第二进水口141和第二出水口142均设置于所述水路系统的同一端部；且所述第一水路单元13的第一进水口131和第一出水口132、所述第二水路单元141的第二进水口141和第二出水口142均设置于所述第一水路单元13和所述第二水路单元14的同一接合处。

如图4所示，本实施例中，所述换热片12上开设有若干第一管孔121和第二管孔122，所述第一管孔121开设的位置及形状与所述第一直管段1331、第二直管段1333、第三直管段1341、第四直管段1343在所述参考面的正投影相匹配，所述第二管孔122开设的位置及形状与所述第五直管段1431、第六直管段1433、第七直管段1441、第八直管段1443在所述参考面的正投影相匹配；仅在换热片12对应于各直管段的位置处开设管孔122，供各直管段从换热片12中穿过，能够尽量减小开孔面积，增加换热片12的换热面积，提高热效率。

复参阅图4所示，本实施例中，所述换热片12包括对称设置的第一换热片单元123和第二换热片单元124，所述第一换热片单元123套设于所述第一水路单元13上，所述第二换热片单元124套设于所述第二水路单元14上；所述第一换热片单元123包括第一换热片1231及若干第二换热片1232，所述第一换热片1231的内侧周向间隔开设有若干第一缺口，所述第一换热片1231沿所述第一缺口的两侧均开设有第一凹槽1231a，所述第二换热片1232沿其轴向的两侧均开设有第二凹槽1232a，所述第二换热片1232插设于所述第一缺口内，以使所述第一凹槽1231a和所述第二凹槽1232a围合构成所述第一管孔121；所述第二换热片单元124包括第三换热片1241及若干第四换热片1242，所述第三换热片1241的内侧周向间隔开设有若干第二缺口，所述第三换热片1241沿所述第二缺口的两侧均开设有第三凹槽1241a，所述第四换热片1242沿其轴向的两侧均开设有第四凹槽1242a，所述第四换热片1242插设于所述第二缺口内，以使所述第三凹槽1241a和所述第四凹槽1242a围合构成所述第二管孔122。本实施例中，采用互补拼装的换热片12结构，能够方便装配换热器，在安装过程中，先分别安装第一换热片1231、第二换热片1232、第一水路单元13，以及第三换热片1241、第四换热片1242、第二水路单元14，以安装第一水路单元13为例，先将第一换热片1231安装于第一水路单元13的外侧，再从第一水路单元13的内侧将第二换热片1232与第一换热片1231的第一缺口进行互补配合安装，以将第一水路单元13卡合，即组装完成换热组件10的左半部分，另一半部分同样按照此步骤组装，再将两半结构进行相对对称连接，即装配形成换热器组件10。

本实施例中，为了装配牢固及保证换热器两端的密封性，所述第一端盖20包括第一端板21及第一盖板22，所述第一端板21套设在所述水路系统的第一端部，所述第一盖板22盖合于所述第一端板21的外侧；所述第二端盖30包括第二端板31及第二盖板32，所述第二端板31套设在所述水路系统的第二端部，所述第二盖板32盖合于所述第二端板31的外侧。示例性地，参阅图1所示，本实施例中，设置于同一端的第一进水口131、第一出水口132、第二进水口141、第二出水口142均从上端部的第一端板21及第一盖板22中穿出。示例性地，所述第一端板21和所述第一盖板22采用焊接相连后，再一并焊接于换热组件10上；同样地，第二端板31和第二盖板32采用焊接相连后，再一并焊接于换热组件10上。

为了方便安装燃烧器，本实施例中，在第一盖板22或者第二盖板32上开设有安装燃烧器的安装孔221；具体地，参阅图2所示，在上端部的第一盖板22上开设有所述安装孔221。

示例性地，本实施例中，可在换热管11内插设有扰流片，能够更好地促进换热管中的水均匀加热，提高换热效率，同时可减小换热管11中心的水流速度，提高换热管11内壁水流速度，破坏水流在换热管11内壁的边界层，减少气化噪音，并能够防止水垢的产生。

另外，需要说明的是，本实施例中的所述换热器主要用于不锈钢换热器中，即换热片12和所述换热管11均采用不锈钢材料制成，能够极大地降低生产成本；但是，此结构同样适用于铜换热器。

综上，本实用新型实施例提供一种换热器，换热组件10包括至少两根换热管11，每个换热管11均采用一体成型弯折围合成水路单元，各水路单元围合形成环绕燃烧腔的水路系统，由于水路系统采用多个换热管并联设计，能够缩短各水路单元的水路长度，保证水流在短时间内高效加热；且换热管采用一体成型，能够有效提高密封能力，增加使用寿命。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种换热器，其特征在于，包括呈筒形的换热组件(10)及分别盖合于所述换热组件(10)两端部的第一端盖(20)和第二端盖(30)；

所述换热组件(10)包括至少两根换热管(11)及若干换热片(12)，所述换热管(11)采用一体成型弯折形成水路单元，各水路单元围合形成筒形的水路系统，将所述换热组件(10)的横截面定义为参考面，所述水路单元在所述参考面上的正投影为圆弧形，所述水路系统在所述参考面上的正投影为圆环形；

各所述换热片(12)沿所述水路系统的中心轴间隔套设于所述水路系统上。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，包括两根所述换热管(11)，一根所述换热管(11)弯折形成第一水路单元(13)，另一根所述换热管(11)弯折形成第二水路单元(14)，所述第一水路单元(13)和所述第二水路单元(14)在所述参考面上的投影均为半圆弧形，两个所述半圆弧形对称围合形成圆环形。

3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一水路单元(13)包括依次连接的第一外层结构及第一内层结构，所述第一内层结构并行设置于所述第一外层结构的内侧，所述第一水路单元(13)的第一进水口(131)及第一出水口(132)分别开设在第一外层结构的端部和第一内层结构的端部；

所述第二水路单元(14)包括依次连接的第二外层结构及第二内层结构，所述第二内层结构并行设置于所述第二外层结构的内侧，所述第二水路单元(14)的第二进水口(141)及第二出水口(142)分别开设在第二外层结构的端部和第二内层结构的端部。

4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述第一外层结构包括若干依次连接的第一外层管单元(133)，所述第一内层结构包括依次连接的第一内层管单元(134)，所述第一外层管单元(133)包括依次连接的第一直管段(1331)、第一弯管段(1332)、第二直管段(1333)、第二弯管段(1334)，所述第一直管段(1331)连接于相邻的所述第一外层管单元(133)的第二弯管段(1334)，所述第一内层管单元(134)包括若干依次连接的第三直管段(1341)、第三弯管段(1342)、第四直管段(1343)、第四弯管段(1344)，所述第三直管段(1341)连接于相邻的所述第一内层管单元(134)的第四弯管段(1344)；

所述第二外层结构包括若干依次连接的第二外层管单元(143)，所述第二内层结构包括依次连接的第二内层管单元(144)，所述第二外层管单元(143)包括依次连接的第五直管段(1431)、第五弯管段(1432)、第六直管段(1433)、第六弯管段(1434)，所述第五直管段(1431)连接于相邻的所述第二外层管单元(143)的第六弯管段(1434)，所述第二内层管单元(144)包括若干依次连接的第七直管段(1441)、第七弯管段(1442)、第八直管段(1443)、第八弯管段(1444)，所述第七直管段(1441)连接于相邻的所述第二内层管单元(144)的第八弯管段(1444)。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一直管段(1331)、第二直管段(1333)、第三直管段(1341)、第四直管段(1343)、第五直管段(1431)、第六直管段(1433)、第七直管段(1441)、第八直管段(1443)的长度相等且均平行于所述水路系统的中心轴；

所述第一弯管段(1332)、第二弯管段(1334)、第三弯管段(1342)、第四弯管段(1344)、第五弯管段(1432)、第六弯管段(1434)、第七弯管段(1442)、第八弯管段(1444)均为U形且弯曲半径相等。

6.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述第一水路单元(13)的第一进水口(131)和第一出水口(132)、所述第二水路单元(14)的第二进水口(141)和第二出水口(142)均设置于所述水路系统的同一端部，且所述第一水路单元(13)的第一进水口(131)和第一出水口(132)、所述第二水路单元(14)的第二进水口(141)和第二出水口(142)均设置于所述第一水路单元(13)和所述第二水路单元(14)的同一接合处。

7.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述换热片(12)上开设有若干第一管孔(121)和第二管孔(122)，所述第一管孔(121)开设的位置及形状与所述第一直管段(1331)、第二直管段(1333)、第三直管段(1341)、第四直管段(1343)在所述参考面的正投影相匹配，所述第二管孔(122)开设的位置及形状与所述第五直管段(1431)、第六直管段(1433)、第七直管段(1441)、第八直管段(1443)在所述参考面的正投影相匹配。

8.如权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述换热片(12)包括对称设置的第一换热片单元(123)和第二换热片单元(124)，所述第一换热片单元(123)套设于所述第一水路单元(13)上，所述第二换热片单元(124)套设于所述第二水路单元(14)上；

所述第一换热片单元(123)包括第一换热片(1231)及若干第二换热片(1232)，所述第一换热片(1231)的内侧周向间隔开设有若干第一缺口，所述第一换热片(1231)沿所述第一缺口的两侧均开设有第一凹槽(1231a)，所述第二换热片(1232)沿其轴向的两侧均开设有第二凹槽(1232a)，所述第二换热片(1232)插设于所述第一缺口内，以使所述第一凹槽(1231a)和所述第二凹槽(1232a)围合构成所述第一管孔(121)；

所述第二换热片单元(124)包括第三换热片(1241)及若干第四换热片(1242)，所述第三换热片(1241)的内侧周向间隔开设有若干第二缺口，所述第三换热片(1241)沿所述第二缺口的两侧均开设有第三凹槽(1241a)，所述第四换热片(1242)沿其轴向的两侧均开设有第四凹槽(1242a)，所述第四换热片(1242)插设于所述第二缺口内，以使所述第三凹槽(1241a)和所述第四凹槽(1242a)围合构成所述第二管孔(122)。

9.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述第一端盖(20)包括第一端板(21)及第一盖板(22)，所述第一端板(21)套设在所述水路系统的第一端部，所述第一盖板(22)盖合于所述第一端板(21)的外侧；

所述第二端盖(30)包括第二端板(31)及第二盖板(32)，所述第二端板(31)套设在所述水路系统的第二端部，所述第二盖板(32)盖合于所述第二端板(31)的外侧。

10.如权利要求1-9中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热管(11)和所述换热片(12)均采用不锈钢材料制成。