CN212777913U - 一种高效的热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效的热交换器，用于解决现有技术热交换效率不高，而且结构复杂，影响生产效率的问题，其结构包括：外壳、盘管、燃烧室，所述盘管位于外壳中，相互盘绕成圆筒状，燃烧室位于盘管围成的圆筒状内部，可燃气体在燃烧时被点燃，在后续进入的气体的推动下，被燃烧加热的气体被推出燃烧室，依次经过盘管内侧‑盘管外侧‑外壳底部‑出气口的过程中，使热流体与盘管充分接触，从而增加了热交换面积，提高了加热效率；另外，所述外壳是由三个部分可拆卸连接而成，在保证密封性的同时，使装配更加简单，提高了工作效率。

Description

一种高效的热交换器

技术领域

本实用新型属于热交换器设备技术领域，具体涉及一种高效的热交换器。

背景技术

热交换器用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用，换热器可以按不同的方式分类，按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热式（或称回热式）三大类；按其表面的紧凑程度可分为紧凑式和非紧凑式两类；而热水器就是一种常见的应用形式，属于混合式热交换器，是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率，由于结构简单且使用效果好，因而成为广泛使用的一种热交换器类型，但是现有的热水器中的热交换器，多是先将燃烧室外壁加热，再将冷流体与外壁接触，从而进行传热，但是相对的，这样的接触面积很小，热量不能得到充分利用，而且燃烧加热的高温气体也没有得到充分利用，而直接排出，部分热量被浪费，热量并没有得到充分的利用，造成资源的浪费。

申请人在2018年11月9日提交了一份申请号为201811333261.X的实用新型专利，该专利创新的采用了气体作为高温热源，燃烧加热的气体流动对螺旋热交换器进行热交换，这就解决了传统的热交换器热交换面积较小的问题，但是申请人在使用一段时间后发现，原申请的热交换器的外壳拆装不方便，而且外壳形状复杂，在进行脱模的时候容易出现缺陷，这也就间接的影响了生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高效的热交换器，能够提高热的利用效率，同时外壳结构更加合理，保证密封性的同时拆装更加方便。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效的热交换器，包括外壳、盘管、燃烧室，所述外壳从上到下依次是：顶盖、侧板、底盖，所述侧板是环形，位于顶盖与底盖之间，顶盖与底盖相对的面上设置有与侧板截面形状相同的凹槽，装配时将侧板插入凹槽中，所述顶盖以及底盖的边缘设置有位置对应的凸块，顶盖以及底盖对应位置的两个凸块之间可拆卸连接有连接杆，通过连接杆将顶盖与底盖连接起来，从而将三者组合起来；所述顶盖上安装有与顶盖连通的预混管，外界的可燃气体通过预混管进入外壳中，所述底盖上设置有出气口，出气口垂直于底盖平面与底盖连通；

所述燃烧室是设置在顶盖内侧的杯状容器，燃烧室中设置有点火装置，燃烧室的边缘设置有向水平面延伸的外缘，所述燃烧室的侧壁上设置有若干通孔；

所述盘管位于外壳内，盘绕成圆筒状，盘管中通有冷流体，盘绕后的盘管层与层之间不是紧密连接，而是留有一定的间隙，所述盘管与外壳的侧面之间留有一定的间隙。

进一步地，所述底盖底面的内侧设置有环形的凸台，凸台的外环面与底盖侧面的内侧连接，凸台的顶面用于放置盘管，凸台靠近出气口的一段上还设置有通孔，将外壳内部空间与出气口连通。

进一步地，所述预混管的一端用于与外界的供气管路连接，另一端与外壳连接，与外壳连接的一端还设置有预混管盘，预混管盘是一个盘状面，预混管盘的边缘与顶盖接触部分通过卡紧配合连接，并通过螺纹孔的螺纹连接进行加固，预混管盘朝向外壳内的一侧设置有卡环，卡环通过螺栓可拆卸连接在预混管盘内侧，将燃烧室的外缘固定在顶盖内侧面与卡环之间。

进一步地，所述盘管的截面是D字形。

本实用新型至少具有以下有益效果：

（1）通过燃烧产生的高温气体作为热流体与待加热的冷流体接触，接触面积更大，因此热交换效率更高。

（2）通过隔热板改变热流体的运动方向，使热流体强制穿过盘管的间隙，因而再次增加了热交换面积，提高了热交换效率。

（3）外壳结构更加合理，外壳各部分可分开浇筑成型，相比于一体式成型加工难度更小，良品率更高，而且直接通过连接杆进行连接并紧固，在装配的时候更加简单，不仅拆装方便，而且还能有效提高生产效率。

附图说明

构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

附图中：

图1示意性示出了本实用新型的结构示意图；

图2示意性示出了本实用新型的爆炸视图；

图3示意性示出了本实用新型的剖面结构示意图；

图4示意性示出了本实用新型的气流流动示意图；

图5示意性示出了本实用新型中支撑杆部分的结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-外壳，11-底盖，12-侧板，13-顶盖，14-凸台，15-预混管，16-出气口，17-排水槽，18-连接杆，19-卡环；

2-盘管，3-燃烧室，4-隔热板，41-支撑杆，5-密封圈。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明；除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系；应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

实施例

如图1所示的是一种高效的热交换器，用于解决现有技术热交换效率不高，而且结构复杂，影响生产效率的问题，其结构包括：外壳1、盘管2、燃烧室3，所述盘管2位于外壳1中，相互盘绕成圆筒状，燃烧室3位于盘管2围成的圆筒状内部，可燃气体在燃烧时被点燃，在后续进入的气体的推动下，被燃烧加热的气体被推出燃烧室3，依次经过盘管2内侧-盘管2外侧-外壳1底部-出气口16的过程中，使热流体与盘管2充分接触，从而增加了热交换面积，提高了加热效率；另外，所述外壳1是由三个部分可拆卸连接而成，在保证密封性的同时，使装配更加简单，提高了工作效率。

如图1所示，外壳1从上到下依次是：顶盖13、侧板12、底盖11，在顶盖13以及底盖11的边缘对应位置设置有向外凸出的凸块，凸块上设置有螺杆通孔，所述连接杆18的两端为水平面，且设置有螺纹孔，将螺栓穿过螺纹孔即可将顶盖13与底盖11进行连接，所述侧板12是圆柱形的侧板12，位于顶盖13与底盖11之间，顶盖13与底盖11相对的面上设置有与侧板12截面形状相同的凹槽，顶盖13与底盖11通过连接杆18紧固时，侧板12也被安装在顶盖13与底盖11之间，且连接位置通过密封圈5进行密封，从而保证了密封性，三个部分通过侧面的连接杆18连接成一个整体，安装过程简单，如图2所示，由于外壳采用了分体式的结构，相比于一体式成型的结构，本实施例的顶盖13、底盖11、侧板12结构均较为简单，能够大大提高浇注成型的良品率，结构越复杂，在浇注成型的过程中就越容易出现次品，而且本实施例中的外壳1组件的装配过程中同样很简单，这就提高了工作效率。

如图2所示，所述顶盖13上安装有预混管15，并与顶盖13连通，可燃气体通过预混管15进入外壳1中，所述底盖11上设置有出气口16，出气口16垂直于底盖11平面与底盖11连通，可燃气体通过预混管15进入外壳1中，在外壳1中燃烧以后，再从出气口16中排出，如图1所示，所述底盖11上在设置有排水槽17，由于燃烧过程中会引入外界的空气，冷却过程中空气中的水蒸气会重新凝结成液态水，液态水会积存在外壳1底部，通过排水槽17排出，排水槽17外设置有水汽分离的装置，避免外壳中的气体从排水槽17中排出，所述水汽分离的装置是现有技术，可以直接购买，因此不做详细说明。

进一步地，所述底盖11底面内侧设置有环形的凸台14，如图3所示，凸台14的外环面与底盖11的侧面连接，凸台14的顶面用于放置盘管2，凸台14靠近出气口16的一段上还设置有通孔，使外壳1内的气体仅能够通过凸台14上的通孔进入出气口16中，从出气口16中排出。

需要说明的是：所述预混管15的一端用于与外界的供气管路连接，另一端与外壳1连接，与外壳1连接的一端还设置有一个盘状的平面称为预混管盘，对应的，在顶盘上也设置有用于安装预混管盘的圆形开口，该开口的半径小于预混管盘的外径，二者重叠的边缘部分通过相匹配的凸部和凹部卡紧配合连接，相配合的部分之间设置有密封圈5，并通过螺纹连接进行加固，如图1所示，卡紧连接保证了气密性，螺纹连接保证了连接稳定性，另外，预混管盘朝向外壳1内的部分设置有卡环19，卡环19通过螺栓活动连接在预混管盘内侧。

所述燃烧室3是杯状的容器，燃烧室3的边缘设置有向水平面延伸的外缘，在安装时，将该外缘放在卡环19与预混管15盘之间，在通过螺栓连接的时候固定在预混管15盘内侧，所述燃烧室3的侧壁上设置有若干通孔，且燃烧室3中设置有点火装置，在可燃气体进入燃烧室3，在燃烧室3中进行燃烧，燃烧过程会将气体以及燃烧室3外壁加热，形成热流体，热流体随后续气体的进入而被推出燃烧室3，保证燃烧的稳定进行。

所述盘管2位于外壳1内，盘绕成圆筒状，盘管2材质的导热性较好，盘管2中通有冷流体，与燃烧产生的高温流体接触，将冷流体进行加热，如图2所示，所述盘管2的截面是D字形，盘绕后的盘管2层与层之间不是紧密连接，而是留有一定的间隙，使得热流体能够穿过盘管2之间的间隙，从而增加接触面积。

需要说明的是：所述盘管2与外壳1的侧面之间留有一定的间隙，盘管2盘绕成的圆管的顶面与顶盖13接触，底面放置在底盖11的凸台14上。

所述外壳1内还设置有隔热板4，隔热板4通过底盖11上的支撑杆41固定在外壳1内，隔热板4将外壳1内的空间分成上下两个部分，隔热板4为一块水平板，其高度高于凸台14的高度，隔热板4的外径与盘管2盘绕成的圆管内径相同，避免燃烧室3的热流体直接从底盖11的出气口16流出，而被迫穿过盘管2的间隙，这就增加了热流体与盘管2的接触面积，提高了热效率；另外，卡环19的材质与隔热板4相同，具有隔热效果，减少热量从预混管15中散失。

如图5所示，所述支撑杆41一端固定在底盖11上，另一端与隔热板4连接，所述底盖11用于固定支撑杆41的位置向内凹，且设置有螺纹孔，所述支撑杆41为空心管，且隔热板4与支撑杆41固定的位置同样设置有垂向的螺纹孔，因此，支撑杆41与底盖11、隔热板4上的螺纹孔会形成一个垂向的通道，将螺栓旋入其中，螺栓上的外螺纹与底盖11以及隔热板4上的螺纹孔相配合，从而能够承受隔热板4垂向的重力，对隔热板4进行支撑，同样的，可以通过旋转改变隔热板4在螺栓上的位置，进而实现对隔热板4高度的调节。

在图4中对气体的流动方向通过箭头进行描述，进一步对本实用新型的工作过程进行说明：

首先，盘管2中的低温流体从下向上运动，可燃气体通过预混管15进入燃烧室3中，在燃烧室3中进行燃烧，燃烧将气体加热形成热流体，热流体在后续进入的气体的推动下向外排出，热流体受到隔热板4的阻挡，穿过盘管2的间隙，进入盘管2与外壳1侧面的空间，并向下运动，从盘管2位于隔热板4下方的部分中流出，热流体从而进入隔热板4下方的部分，并穿过底盖11凸台14而从出气口16中排出，由于热流体的流动轨迹受到隔热板4阻挡后，从盘管2的间隙流过，因此大大增加了与盘管2的接触面积，从而提高了热交换效率。

作为一种优选的实施例，所述隔热板4采用的是高铝陶瓷纤维，由于这种材质本身容易吸水膨胀，而且在隔热板4底部还容易冷凝出液态水，因此，在本实施中隔热板4的底部覆盖有一层隔水垫，避免冷凝的液态水与隔热板4接触，如果不加处理则可能导致隔热板4发胀发泡，进而发生损坏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种高效的热交换器，其特征在于：包括外壳、盘管、燃烧室，所述外壳从上到下依次是：顶盖、侧板、底盖，所述侧板是环形，位于顶盖与底盖之间，顶盖与底盖相对的面上设置有与侧板截面形状相同的凹槽，装配时将侧板插入凹槽中，所述顶盖以及底盖的边缘设置有位置对应的凸块，顶盖以及底盖对应位置的两个凸块之间可拆卸连接有连接杆，通过连接杆将顶盖与底盖连接起来，从而将三者组合起来；所述顶盖上安装有与顶盖连通的预混管，外界的可燃气体通过预混管进入外壳中，所述底盖上设置有出气口，出气口垂直于底盖平面与底盖连通；

所述燃烧室是设置在顶盖内侧的杯状容器，燃烧室中设置有点火装置，燃烧室的边缘设置有向水平面延伸的外缘，所述燃烧室的侧壁上设置有若干通孔；

所述盘管位于外壳内，盘绕成圆筒状，盘管中通有冷流体，盘绕后的盘管层与层之间不是紧密连接，而是留有一定的间隙，所述盘管与外壳的侧面之间留有一定的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种高效的热交换器，其特征在于：所述底盖底面的内侧设置有环形的凸台，凸台的外环面与底盖侧面的内侧连接，凸台的顶面用于放置盘管，凸台靠近出气口的一段上还设置有通孔，将外壳内部空间与出气口连通。

3.根据权利要求1所述的一种高效的热交换器，其特征在于：所述预混管的一端用于与外界的供气管路连接，另一端与外壳连接，与外壳连接的一端还设置有预混管盘，预混管盘是一个盘状面，预混管盘的边缘与顶盖接触部分通过卡紧配合连接，并通过螺纹孔的螺纹连接进行加固，预混管盘朝向外壳内的一侧设置有卡环，卡环通过螺栓可拆卸连接在预混管盘内侧，将燃烧室的外缘固定在顶盖内侧面与卡环之间。

4.根据权利要求1所述的一种高效的热交换器，其特征在于：所述盘管的截面是D字形。

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