CN213931464U - 一种换热器及燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种换热器及燃气热水器,换热器包括壳体和两个以上换热件,两个以上换热件内部连通以形成第一换热通道,壳体和换热件之间形成供烟气通过的第二换热通道,换热件包括凸起换热部,两个换热件之间的凸起换热部相互分离,换热器还包括第一限位件,第一限位件包括相互连接的第一固定部和第一限位部,第一限位件经第一固定部连接于壳体,换热件经第一限位部连接于第一限位件。如此,由于减少了换热片局部高温区,便于单个换热件的加工检测,更有利于换热器的尺寸结构设计、调整,以及后期产品的拓展,并在简化工艺的同时保证换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及加热技术领域,特别是涉及一种换热器及燃气热水器。
背景技术
现市面上燃气热水器使用的翅片管式换热器,其换热片采用铜板材或不锈钢板材冲压制成。采用多孔设计,即在板材上冲多个孔形成一片式翅片,多根换热管穿过一片式翅片的多个孔进行装配固定。部分采用不锈钢材质制成的翅片管式换热器,换热管与换热片之间焊接一般采用装配后放焊条或涂焊膏再放进焊炉焊接。不锈钢材质换热系数较小,需要把换热片远离换热管壁的大量不锈钢材料冲裁掉,来减少局部高温区域。
采用多孔设计的换热片,用铜板材或不锈钢板材冲压制成,如相邻的换热管之间距离需根据实际情况作调整时,因此需对换热片进行改模或重新开模,需要浪费大量模具费用,不利于产品模块化设计及其标准化。另外,一片式翅片的换热件在焊接后位于中部的换热管被外围的换热管遮挡,无法直接通过简单方法检测到中部换热管与换热片是否存在焊接缺陷等,影响生产效率,影响成品合格率。如何在节约成本、提高生产效率的基础上,保证换热管的装配可靠性是亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种换热器,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
上述技术问题通过以下技术方案进行解决:
一种换热器,包括壳体和两个以上换热件,两个以上换热件内部连通以形成第一换热通道,壳体和换热件之间形成供烟气通过的第二换热通道,换热件包括凸起换热部,两个换热件之间的凸起换热部相互分离,换热器还包括第一限位件,第一限位件包括相互连接的第一固定部和第一限位部,第一限位件经第一固定部连接于壳体,换热件经第一限位部连接于第一限位件。
本实用新型的换热件,与背景技术相比所产生的有益效果:由于两个换热件之间的凸起换热部相互分离,即采用非一片式的翅片设计,可以用于减少模具费用(换热件更容易实现标准化)和避免材料浪费(不必为了避免翅片因局部高温损坏而冲裁掉一些部分),并且由于减少了换热片局部高温区,便于单个换热件的加工检测,更有利于换热器的尺寸结构设计、调整,以及后期产品的拓展。而非一片式翅片难以起到进一步固定换热件的作用,换热件在使用过程中可能会出现变形(如管段在远离与壳体连接端部的地方可能会向下弯曲),导致换热器的装配可靠性受到影响,因此增加第一限位件,可用于将换热件进一步固定于壳体。
在其中一个实施例中,壳体包括端板和侧板,换热件位于端板和侧板所围设的空间内,换热件的两端固定于端板,第一固定部于侧板固定连接于壳体。第一固定部于侧板连接于壳体,即第一限位件可在换热件两端之间的任意位置将换热件进一步与壳体固定连接,增加换热件连接的可靠性。
在其中一个实施例中,壳体形成有烟气入口和烟气出口,在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上若干换热件并列成行,第一限位件包括若干第一限位部,在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上若干第一限位部并列成行。在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上,第一限位件设置与换热件相应的若干第一限位部,一方面可以将并列成行的若干换热件同时固定于壳体,另一方面由于在装配过程中换热器的烟气入口和烟气出口呈敞开状,便于第一限位件的装配。
在其中一个实施例中,两行或两行以上换热件在烟气入口至烟气出口的方向上布置,换热器还包括与第一限位件相对布置的第二限位件,第一限位件和第二限位件配合以固定两行或两行以上换热件,第二限位件包括第二限位部和第二固定部,第二限位部用于限定换热件,第二固定部固定连接于侧板。当换热件的行数大于1行时,可以采用第一限位件和第二限位件配合的方式,将所有换热件固定起来,进一步保证连接可靠性。
在其中一个实施例中,相邻两行换热件错位布置,第一限位部和第二限位部包括与换热件相适配的弧形段,弧形段于相邻两凸起换热部之间卡接于换热件,第一固定部和第二固定部焊接或铆接于侧板。换热件采用圆管或椭圆管,其凸起换热部的边缘距离第一换热通道的距离可以是相等的,在第一限位部和第二限位部设置与换热件适配的弧形段,可以更好地将换热件一一夹持,进而通过第一固定部和第二固定部焊接或铆接于侧板,可以更好地固定换热件。
在其中一个实施例中,换热件在水平方向上并列成行,第一限位件包括多个第一限位部,第一限位部在水平方向上并列成行,壳体还包括烟气挡板,烟气挡板的长度方向平行于换热件的长度方向,在烟气入口至烟气出口的方向上,烟气挡板从烟气的高速流通区域向低速流通区域倾斜,第一固定部固定于烟气挡板。当换热器位于燃烧器上方时,其烟气入口低于烟气出口,且烟气入口至烟气出口的方向与水平方向垂直,在烟气出口处设置烟气挡板,一方面可用于改变烟气的流动方向,使换热件接触到更多的高温烟气,达到提升换热性能的效果,另一方面由于烟气挡板位于换热件的上方,可以便于通过第一限位件将换热件吊挂固定,以抵消重力对换热件中部的作用力,用于保证换热件的可靠连接。
在其中一个实施例中,烟气挡板包括顶部挡板,顶部挡板的两端与壳体固定连接,顶部挡板的横截面的中部朝向烟气入口方向凹陷,顶部挡板开设有供第一固定部固定的固定槽;和/或,烟气挡板包括侧部挡板,侧部挡板的长度方向平行于换热件的长度方向,侧部挡板固定于壳体的一侧,第一固定部位于第一限位件的两端,第一固定部搭接于侧部挡板。由于高速流通区域形成于两换热件之间,将顶部挡板设置在两换热件之间,用以改变高温烟气流动方向,使高温烟气靠近管壁流动,来增大烟气与管壁接触面积,提高换热效率。
在其中一个实施例中,两行或两行以上换热件在垂直方向上排列,第一限位部连接最上方的一行换热件,换热器还包括第三限位件,第三限位件用于连接相邻两行换热件,第三限位件包括承挂部和吊挂部,承挂部连接于相邻两行换热件中的在上一行换热件,吊挂部连接于相邻两行换热件中的在下一行换热件。当换热件的行数超过1行时,通过第三限位件将相邻两行换热件连接起来,配合第一限位件可以将所有换热件与壳体连接起来。
在其中一个实施例中,换热件包括管壁,管壁隔断第一换热通道和第二换热通道,第一换热通道由管壁的内表面合围形成,部分管壁弯曲形成凸起换热部,凸起换热部沿第一换热通道的轴向间隔分布,凸起换热部朝向第一换热通道的另一侧凸起,第一限位部卡接于相邻两凸起换热部之间。由于凸起换热部由管壁弯折形成,即实现了换热片与管体的一体化,避免了换热片与管接触不良等问题,其传热效果更好,且不需要胀管、焊接等,工艺简单、成本低,且因不需换热片与管焊接,大大改善漏水问题,提高产品合格率,同时避免了螺旋翅片管的焊接工艺复杂、对焊接要求更高、易产生晶格变化、热阻较大等问题(由于不锈钢换热系数决定了,螺旋翅片管的翅片离管壁高度不能太高,太高容易被高温烟气烧坏,所以其与烟气接触面积增加有一定难度,效率提升难改善)。此外,凸起换热部由管壁弯折形成,工艺上更容易实现批量化和标准化,也由于标准化生产可以实现换热片与第一换热通道(即内管通道)距离较为均匀,避免了局部高温损坏现象,保证了换热件乃至产品的可靠性。
本实用新型还提供了一种燃气热水器,包括上述的换热器。由于燃气热水器所采用换热器的两个换热件之间的凸起换热部相互分离,即采用非一片式的翅片设计,可以用于减少模具费用和避免材料浪费,并且由于减少了换热片局部高温区,便于单个换热件的加工检测,更有利于换热器的尺寸结构设计、调整,以及后期产品的拓展。而非一片式翅片难以起到进一步固定换热件的作用,换热件在使用过程中可能会出现变形(如管段在远离与壳体连接端部的地方可能会向下弯曲),导致换热器的装配可靠性受到影响,因此增加第一限位件,可用于将换热件进一步固定于壳体。
附图说明
构成本申请的一部分的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。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中的换热器结构示意图;
图2为第一限位件和第二限位件的结构示意图;
图3为另一个实施例的换热器的爆炸图;
图4为换热器的剖视图(立体);
图5为换热器的剖视图(平面);
图6为一种第一限位件的结构示意图;
图7为图6示出第一限位件的安装结构示意图;
图8为另一种第一限位件的结构示意图;
图9为图8示出第一限位件的安装结构示意图;
图10为一种第三限位件的结构示意图;
图11为另一种第三限位件的结构示意图;
图12为换热件的轴线剖视图;
图13为图8的I部放大图。
附图标记:
1、第一换热通道;2、第二换热通道;3、管壁;31、凸起换热部;311、第一弯折区;312、第二弯折区;32、围合部;33、连接部;4、连接弯头;5、水管接头;6、壳体;62、顶部挡板;621、固定槽;63、侧部挡板;64、端板;641、安装孔;65、侧板;7、第一限位件;71、第一固定部;72、第一限位部;8、第二限位件;81、第二固定部;82、第二限位部;9、第三限位件;91、承挂部;92、吊挂部。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
在一个实施例中,请参考图1至图2,一种换热器,包括壳体6和两个以上换热件,两个以上换热件内部连通以形成第一换热通道1,壳体6和换热件之间形成供烟气通过的第二换热通道2,换热件包括凸起换热部31,两个换热件之间的凸起换热部31相互分离,换热器还包括第一限位件7,第一限位件7包括相互连接的第一固定部71和第一限位部72,第一限位件7经第一固定部71连接于壳体6,换热件经第一限位部72连接于第一限位件7。由于两个换热件之间的凸起换热部31相互分离,即采用非一片式的翅片设计,可以用于减少模具费用(换热件更容易实现标准化)和避免材料浪费(不必为了避免翅片因局部高温损坏而冲裁掉一些部分),并且由于减少了换热片局部高温区,便于单个换热件的加工检测,更有利于换热器的尺寸结构设计、调整,以及后期产品的拓展。而非一片式翅片难以起到进一步固定换热件的作用,换热件在使用过程中可能会出现变形(如管段在远离与壳体6连接端部的地方可能会向下弯曲),导致换热器的装配可靠性受到影响,因此增加第一限位件7,可用于将换热件进一步固定于壳体6。
进一步地,壳体6包括端板64和侧板65,换热件位于端板64和侧板65所围设的空间内,换热件的两端固定于端板64,第一固定部71于侧板65固定连接于壳体6。第一固定部71于侧板65连接于壳体6,即第一限位件7可在换热件两端之间的任意位置将换热件进一步与壳体6固定连接,增加换热件连接的可靠性。具体地,第一固定部71可以是在第一限位件7两端部形成的翻边,通过翻边与侧板65的焊接,使得第一限位件7固定连接于壳体6。
进一步地,壳体6形成有烟气入口和烟气出口,在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上若干换热件并列成行,第一限位件7包括若干第一限位部72,在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上若干第一限位部72并列成行,两行或两行以上换热件在烟气入口至烟气出口的方向上布置,换热器还包括与第一限位件7相对布置的第二限位件8,第一限位件7和第二限位件8配合以固定两行或两行以上换热件,第二限位件8包括第二限位部82和第二固定部81,第二限位部82用于限定换热件,第二固定部81固定连接于侧板65(具体连接方式可以如第一固定部71)。在垂直于烟气入口至烟气出口的方向上,第一限位件7设置与换热件相应的若干第一限位部72,一方面可以将并列成行的若干换热件同时固定于壳体6,另一方面由于在装配过程中换热器的烟气入口和烟气出口呈敞开状,便于第一限位件7的装配。当换热件的行数大于1行时,可以采用第一限位件7和第二限位件8配合的方式,将所有换热件固定起来,进一步保证连接可靠性。
具体地,相邻两行换热件错位布置,以增大换热件和高温烟气的接触面积,第一限位部72和第二限位部82包括与换热件相适配的弧形段,弧形段于相邻两凸起换热部31之间卡接于换热件,第一固定部71和第二固定部81焊接或铆接于侧板65。换热件可采用圆管或椭圆管,其凸起换热部31的边缘距离第一换热通道1的距离可以是相等的,其中凸起换热部31可以跟管体是一体成型的,也可以是环状金属片焊接于管体,在第一限位部72和第二限位部82设置与换热件适配的弧形段,可以更好地将换热件一一夹持,进而通过第一固定部71和第二固定部81焊接或铆接于侧板65,可以更好地固定换热件。其中,第一限位件7和第二限位件8可以是两头翻边(以形成第一固定部71、第二固定部81),中间设置若干弧形缺口(以形成第一限位部72、第二限位部82)的不锈钢卡板。
进一步地,如图12和图13所示,图12为换热件的轴线剖视图,图13为图12的I部放大图,换热件包括管壁3,管壁3隔断第一换热通道1和第二换热通道2,第一换热通道1由管壁3的内表面合围形成,部分管壁3弯曲形成凸起换热部31,凸起换热部31沿第一换热通道1的轴向间隔分布凸起换热部31朝向第一换热通道1的另一侧凸起,第一限位部72卡接于相邻两凸起换热部31之间。由于凸起换热部31由管壁3弯折形成,即实现了换热片与管体的一体化,避免了换热片与管接触不良等问题,其传热效果更好,且不需要胀管、焊接等,工艺简单、成本低,且因不需换热片与管焊接,大大改善漏水问题,提高产品合格率,同时避免了螺旋翅片管的焊接工艺复杂、对焊接要求更高、易产生晶格变化、热阻较大等问题(由于不锈钢换热系数决定了,螺旋翅片管的翅片离管壁3高度不能太高,太高容易被高温烟气烧坏,所以其与烟气接触面积增加有一定难度,效率提升难改善)。此外,凸起换热部31由管壁3弯折形成,工艺上更容易实现批量化和标准化,也由于标准化生产可以实现换热片与第一换热通道1(即内管通道)距离较为均匀,避免了局部高温损坏现象,保证了换热件乃至产品的可靠性。
其中,第一换热通道1的径向截面呈圆形或椭圆形,即换热件可以是圆形或椭圆形的管件经加工形成一圈一圈朝外凸起的多个凸起换热部31,该凸起换热部31为管壁3的一部分,可以简单理解为换热件为一根或数根换热管,换热管的管壁3沿换热管的轴线旋转形成内管通道是为第一换热通道1,凸起换热部31在沿换热管的轴向上的横截面呈“n”型,为波峰,其相邻部分呈“U”型,为波谷,多个换热片相连其横截面如“n”型与“U”型相连,具有凸凹波纹状相错排列。图中示出的换热件呈直管状仅为示例,另外换热件也可以根据使用情况设置为弯曲形状,如螺旋型盘管等。进一步地,管壁3采用不锈钢材料一体加工制成。当然,换热件所采用的管材可以是无缝管或有缝管,管材经加工后形成凸起换热部31和围合部32;另外,换热件也可以由轴向上的若干段首尾相接焊接形成,或由周向上的若干段焊接形成(例如换热件由2个半圆焊接而成)。在一体加工制成的实施例中,凸起换热部31和围合部32由管壁弯曲形成,连接部位于换热件两端,实现了换热片与管体的一体化,其中,换热件可以是有缝管(管壁具有沿轴向延伸的接缝),也可以是无缝管。不锈钢的防腐蚀更强,且延展性和换热性能俱佳,采用其加工制成凸起换热部31和管体一体化的管壁3,在保证了换热性能的基础上,易于实现工艺的标准化,既可用于避免局部过热的情况,也易于批量化生产,降低加工成本。由于凸起换热部31由管壁3弯折形成,即实现了换热片与管体的一体化,避免了换热片与管接触不良等问题,其传热效果更好,且不需要胀管、焊接等,工艺简单、成本低,且因不需换热片与管焊接,大大改善漏水问题,提高产品合格率。
进一步地,如图13所示,凸起换热部31包括相互连接的第一弯折区311和第二弯折区312,第一弯折区311平行于第二弯折区312。由于凸起换热部31的第一弯折区311和第二弯折区312相互平行,可以用于在单位距离内增加凸起换热部31的数量,进而增大管壁3和第二换热介质的接触面积。优选地,第一弯折区311和第二弯折区312垂直于第一换热通道1的轴向。将第一弯折区311和第二弯折区312设置为垂直于第一换热通道1的轴向,一方面可以用于进一步增大管壁3和第二换热介质的接触面积,另一方面还可用于减小多个换热件组装时的距离,增加组装稳定性和结构紧凑性,如将凸起换热部31的厚度设置为与凸起换热部31之间的间隙适配,则一换热件的凸起换热部31可以根据需要嵌入相邻换热件的两凸起换热部31之间的间隙中。当然,凸起换热部31的两个弯折区也可以是不垂直于第一换热通道1的轴向,如凸起换热部31相对于第一换热通道1朝向同一方向倾斜,如此,相同的翅片高度可以具有接触第二换热介质更大的换热面积,使得在相同的换热水平上结构更为紧凑。进一步地,同一凸起换热部31的第一弯折区311和第二弯折区312间形成尺寸为L1的间隙,L1的取值范围为0或0.8mm至2.5mm。为实现更好的换热效果,限定凸起换热部31中两个弯折区之间形成间隙的尺寸为0.8-2.5mm。更优地,同一凸起换热部31的第一弯折区311和第二弯折区312完全叠合。将凸起换热部31的两个弯折区设为完全叠合的结构,可用于最大化地增大管壁3和第二换热介质的接触面积。进一步地,相邻两个凸起换热部31之间间距的尺寸为L2,L2的取值范围为1.5mm至3mm。具体地,第二换热介质可以是高温烟气,高温烟气与凸起换热部31换热,热量由凸起换热部31所在的管壁3转至第一换热通道1,即内管通道里的水,使水温度升高,达到换热效果。为了达到较好的换热效果,以及考虑在长期使用过程中不被堵塞,将两个凸起换热部31之间间距的尺寸限制在1.5-3mm的范围内。进一步地,凸起换热部31相对于第一换热通道1凸起的高度为L3,L3的取值范围为2mm至5mm。将凸起换热部31的高度范围取值2-5mm,进一步限定了第二换热通道2的尺寸,用于提升换热效果。
进一步地,如图13所示,管壁3还包括围合部32,围合部32与凸起换热部31相间设置,围合部32朝向第一换热通道1凸起,围合部32的内表面呈圆滑状。设置向第一换热通道1凸起的围合部32,可在第一换热通道1中实现扰流的效果,用于提升换热效果。类似于在管壁3内表面形成有扰流凸环,扰流凸环为环形内凸起,与凸起换热部31相连部位的波谷相对应。相比于普通换热器的换热管采用光管(管内未采用加工变形以实现扰流)和翅片的管翅片式,本实施例的扰流凸环可以实现当水流过时,可对水流状态进行改变、进行扰流,破坏边界层,提高换热效率。连接部33则可用于换热件与其他部件的连接,如连接部33设为光管形状,用于在换热件的两端与弯管或连通凸包等形式的连通器进行连接。其中,管壁3可采用不锈钢材料一体加工制成。不锈钢的延展性和换热性能较佳,采用其加工制成凸起换热部31和管体一体化的管壁3,在保证了换热性能的基础上,易于实现工艺的标准化,既可用于避免局部过热的情况,也易于批量化生产,降低加工成本。
在另一个实施例中,请参阅图3至图11,换热件在水平方向上并列成行,第一限位件7包括多个第一限位部72,第一限位部72在水平方向上并列成行,壳体6还包括烟气挡板,烟气挡板的长度方向平行于换热件的长度方向,在烟气入口至烟气出口的方向上,烟气挡板从烟气的高速流通区域向低速流通区域倾斜,第一固定部71固定于烟气挡板。当换热器位于燃烧器上方时,其烟气入口低于烟气出口,且烟气入口至烟气出口的方向与水平方向垂直,在烟气出口处设置烟气挡板,一方面可用于改变烟气的流动方向,使换热件接触到更多的高温烟气,达到提升换热性能的效果,另一方面由于烟气挡板位于换热件的上方,可以便于通过第一限位件7将换热件吊挂固定,以抵消重力对换热件中部的作用力,用于保证换热件的可靠连接。
进一步地,请参见图6至图7,烟气挡板包括顶部挡板62,顶部挡板62的两端与壳体6固定连接,顶部挡板62的横截面的中部朝向烟气入口方向凹陷,顶部挡板62开设有供第一固定部71固定的固定槽621。具体地,两个以上换热件并排设置,顶部挡板62位于两个相邻设置的换热件之间,由于高速流通区域形成于两换热件之间,以此改变高温烟气流动方向,使高温烟气靠近换热件流动,来增大烟气与换热件的接触面积,提高换热效率。具体地,顶部挡板62的长度方向平行于换热件的长度方向,顶部挡板62的两端与端板64固定连接,顶部挡板62的横截面的中部朝向烟气入口方向凹陷,在烟气入口至烟气出口的方向上,顶部挡板62从烟气的高速流通区域向低速流通区域倾斜,使得烟气进一步流向低速流通区域,可以进一步提高换热效率。具体地,顶部挡板62的截面在烟气入口至烟气出口的方向上呈“V”字形,也可以是满足调控烟气流动效果的其他形状。其中,第一限位件7可以是具备一定弹性的卡簧,其第一固定部71具有与顶部挡板62相适配的弯折部分和直线部分,第一限位部72具有与换热件相适配的卡弧。
作为另一种实施方式,请参阅图8至图9,烟气挡板包括侧部挡板63,侧部挡板63的长度方向平行于换热件的长度方向,侧部挡板63固定于壳体6的一侧,第一固定部71位于第一限位件7的两端,第一固定部71搭接于侧部挡板63。将侧板65挡板固定在壳体6的侧面,并在烟气入口至烟气出口的方向上从烟气的高速流通区域向低速流通区域倾斜,促使烟气从空旷的高速流通区域向设有换热件的低速流通区域流动,利于换热效率的提升。其中,两侧部挡板63可通过焊接等方式分别与壳体6两内侧固定。
进一步地,两行或两行以上换热件在垂直方向上排列,第一限位部72连接最上方的一行换热件,换热器还包括第三限位件9,第三限位件9用于连接相邻两行换热件,第三限位件9包括承挂部91和吊挂部92,承挂部91连接于相邻两行换热件中的在上一行换热件,吊挂部92连接于相邻两行换热件中的在下一行换热件。当换热件的行数超过1行时,通过第三限位件9将相邻两行换热件连接起来,配合第一限位件7可以将所有换热件与壳体6连接起来。第三限位件9亦为一具备弹性的卡簧,具体形式请参阅图10或图11,其承挂部91和吊挂部92都呈与换热件适配的弧形,以更好地与换热件相卡合。根据换热件的行数来调整第二限位件的数量,根据每行的换热件数量的变化来调整承挂部91和吊挂部92的数量。
优选地,第一限位件7和第三限位件9为由钢线制成的卡簧,钢线的直径大小与相邻两翅片的间距L2大小相配,卡簧的卡弧部分卡在波纹换热管凹槽上,卡簧另一部分卡在中间挡条的卡槽上,使得波纹管换热管不会因为承受其本身的重量、或承受其管内水的重量而下偏移变形。卡簧可以根据波纹换热管的长度等因素决定设置一个或多个。另外第一限位件7除了连接在顶部挡板62或侧部挡板63,也可以卡在壳体6两侧板65上。
进一步地,请结合图3,换热器包括壳体6、连接弯头4和水管接头5等,换热件设置在壳体6中,换热件的凸起换热部31由管壁3弯折形成,换热件内部的水路通过连通弯头连接并流通(此处也可以通过凸起来形式的连通器,如在壳体6设置连通凸包等结构,进行连通),壳体6设有安装孔641,换热件穿过安装孔641相互连通,以及与其他管路的水路通过水管接头55连通。换热件可以由多根管体组合形成,可以包括单排或双排管体,即可由多根换热管不小于一层排列组成,也可两层或多层交叉错位排列,具有进水端、出水端,换热管首尾相连形成完整水路,烟气从换热片之间流过与水换热。其中管壁3合围形成的管体内部形成第一换热通道11以供水通过,而管体外部的凸起换热部31之间则形成第二换热通道2以供烟气通过,其中第二换热通道2的流通示例如图5。其中在换热件可以与水管接头5连接以连通其他管路。本实用新型的管体在水结冰膨胀以后,具有一定的膨胀系数,可轴向膨胀,能够在冰溶化后回弹,降低了冻裂风险。在实际应用中可以根据不同需要将换热件做成不同造型,由于其表面由波纹状组成,具有一定的弯曲能力,因此管体可以做成直的,也可以做成盘旋状或其它形状。
在又一个实施例中,一种燃气热水器,包括上述的换热器,还包括燃烧器用于燃烧产生高温烟气提供热量,以及其它必须的配件,在此不一一列举。其中第一换热介质为水,第二换热介质为烟气,烟气为换热件的管壁3内腔流过的水加热。
传统管翅片式结构换热器的加工工艺包括:在每个一片式翅片上冲裁多个孔,换热管穿过翅片上的孔再通过胀管工艺使管与孔壁相贴,最后放焊料进炉焊接。在热水器使用中,通过其翅片与高温烟气接触换热,把热量传递给换热管再传给管内的水。当高温烟气达1200℃时,如果部分翅片与换热管壁3距离过大,会造成局部高温甚至损坏的问题,因此需要将一片式翅片上容易因高温发生损坏的部分冲裁掉。特别是使用不锈钢制造的传统管翅片式结构的换热器,其往往存在制造工艺复杂、焊接成本高、不合格率高等问题。
由于燃气热水器所采用换热器的两个换热件之间的凸起换热部31相互分离,即采用非一片式的翅片设计,可以用于减少模具费用和避免材料浪费,并且由于减少了换热片局部高温区,便于单个换热件的加工检测,更有利于换热器的尺寸结构设计、调整,以及后期产品的拓展。而非一片式翅片难以起到进一步固定换热件的作用,换热件在使用过程中可能会出现变形(如管段在远离与壳体6连接端部的地方可能会向下弯曲),导致换热器的装配可靠性受到影响,因此增加第一限位件7,可用于将换热件进一步固定于壳体6。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种换热器,包括壳体(6)和两个以上换热件,两个以上所述换热件内部连通以形成第一换热通道(1),所述壳体(6)和所述换热件之间形成供烟气通过的第二换热通道(2),其特征在于,所述换热件包括凸起换热部(31),两个所述换热件之间的凸起换热部(31)相互分离,所述换热器还包括第一限位件(7),所述第一限位件(7)包括相互连接的第一固定部(71)和第一限位部(72),所述第一限位件(7)经所述第一固定部(71)连接于所述壳体(6),所述换热件经所述第一限位部(72)连接于所述第一限位件(7)。
2.根据权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述壳体(6)包括端板(64)和侧板(65),所述换热件位于所述端板(64)和所述侧板(65)所围设的空间内,所述换热件的两端固定于所述端板(64),所述第一固定部(71)于所述侧板(65)固定连接于所述壳体(6)。
3.根据权利要求2所述的换热器,其特征在于,所述壳体(6)形成有烟气入口和烟气出口,在垂直于所述烟气入口至烟气出口的方向上若干所述换热件并列成行,所述第一限位件(7)包括若干所述第一限位部(72),在垂直于所述烟气入口至烟气出口的方向上若干所述第一限位部(72)并列成行。
4.根据权利要求3所述的换热器,其特征在于,两行或两行以上所述换热件在所述烟气入口至烟气出口的方向上布置,所述换热器还包括与所述第一限位件(7)相对布置的第二限位件(8),所述第一限位件(7)和所述第二限位件(8)配合以固定两行或两行以上所述换热件,所述第二限位件(8)包括第二限位部(82)和第二固定部(81),所述第二限位部(82)用于限定所述换热件,所述第二固定部(81)固定连接于所述侧板(65)。
5.根据权利要求4所述的换热器,其特征在于,相邻两行所述换热件错位布置,所述第一限位部(72)和所述第二限位部(82)包括与所述换热件相适配的弧形段,所述弧形段于相邻两凸起换热部(31)之间卡接于所述换热件,所述第一固定部(71)和所述第二固定部(81)焊接或铆接于所述侧板(65)。
6.根据权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述换热件在水平方向上并列成行,所述第一限位件(7)包括多个所述第一限位部(72),所述第一限位部(72)在水平方向上并列成行,所述壳体(6)形成有烟气入口和烟气出口,所述壳体(6)还包括烟气挡板,所述烟气挡板的长度方向平行于所述换热件的长度方向,在所述烟气入口至所述烟气出口的方向上,所述烟气挡板从烟气的高速流通区域向低速流通区域倾斜,所述第一固定部(71)固定于所述烟气挡板。
7.根据权利要求6所述的换热器,其特征在于,所述烟气挡板包括顶部挡板(62),所述顶部挡板(62)的两端与所述壳体(6)固定连接,所述顶部挡板(62)的横截面的中部朝向所述烟气入口方向凹陷,所述顶部挡板(62)开设有供所述第一固定部(71)固定的固定槽(621);和/或,
所述烟气挡板包括侧部挡板(63),所述侧部挡板(63)的长度方向平行于所述换热件的长度方向,所述侧部挡板(63)固定于所述壳体(6)的一侧,所述第一固定部(71)位于所述第一限位件(7)的两端,所述第一固定部(71)搭接于所述侧部挡板(63)。
8.根据权利要求7所述的换热器,其特征在于,两行或两行以上所述换热件在垂直方向上排列,所述第一限位部(72)连接最上方的一行所述换热件,所述换热器还包括第三限位件(9),所述第三限位件(9)用于连接相邻两行所述换热件,所述第三限位件(9)包括承挂部(91)和吊挂部(92),所述承挂部(91)连接于相邻两行所述换热件中的在上一行所述换热件,所述吊挂部(92)连接于相邻两行所述换热件中的在下一行所述换热件。
9.根据权利要求1-8任一项所述的换热器,其特征在于,换热件包括管壁(3),管壁(3)隔断第一换热通道(1)和第二换热通道(2),第一换热通道(1)由管壁(3)的内表面合围形成,部分所述管壁(3)弯曲形成所述凸起换热部(31),所述凸起换热部(31)沿所述第一换热通道(1)的轴向间隔分布,凸起换热部(31)朝向第一换热通道(1)的另一侧凸起,所述第一限位部(72)卡接于相邻两凸起换热部(31)之间。
10.一种燃气热水器,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的换热器。
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