CN2194460Y - 家用暖气及多功能炉具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属家用暖气及多功能炉具，它是由多 功能炉具、平板换热器、限压转换阀、保温热水箱和水 处理器组成，其结构特征是：炉芯、炉盖和烟筒换热器 中有流动着的层流状态被不断扰乱的薄水层包围着， 余热被水吸收带走，因而能高效利用余热。薄而轻的 铝质平板换热器，给室内高效供热或供冷。限压转换 阀能保护系统安全，并能任意转换设定系统的工作状 态，自动地供暖、供冷、供热水，保证了室内四季如春， 并随时备有热水和热饭热菜，给生活带来极大方便。

Description

本实用新型属家用暖气及多功能炉具，它是由多功能炉具、平板换热器、限压转换阀、保温热水箱和水处理器五大部分组成的一个家用暖气系统，见图1。

中国专利CN    85    2    04532    U公开了一种“家用多功能炉具”，旨在利用做饭余热产生热水以供洗浴。其结构是在炉口设置一截头圆锥形水套（该专利称之为炉内水箱），与锅之间形成一个夹缝，烟气从中通过，从而利用烟气余热提供热水。其不足之处是换热面积小，不做饭时无法利用余热，一天只能提供少量热水，又无烟筒换热器，烟气的余热未能利用。其次，炉外热水箱中的水又与炉内水箱中的水形成循环，随着水温升高，水与烟气的温差减小，余热利用率也就降低了。再者，这种结构供热水是继续的，只有等炉外水箱整箱水都烧热了，才能供热水。

中国专利CN    85    2    00241    U公开了一种“家用余热取暖器”，旨在利用做饭余热给室内供暖。其结构是在蜂窝煤炉口放置一个平面空心圆环作吸热器，用两根管子与散热器连接，使水在其中循环，给室内供暖。此专利产品的不足之处是：空心圆环状的吸热器换热面积太小，根本达不到给室内供暖的目的，不做饭时更是一点作用都没有。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种能高效利用余热的炉具，一种轻便高效的平板换热器及保温热水箱，通过限压转换阀，将其组成一个系统，使其能自动供暖、供冷、供热水，达到省时省力、节能方便的目的。

本实用新型的核心部分为一多功能炉具（见图2），由炉体、炉盖、烟筒换热器、特制锅组成。炉具可用固体燃料，加相应的喷头，则可使用液体燃料或气体燃料。由于炉体内的炉芯周围有一个水套，炉盖也有一个水套，炉芯外围辐射和传导出的热量，绝大部分被水套内的水阻隔吸收带走，烟气先通过烤箱，再进入烟筒换热器，热量被水吸收带走，而烟气排出室外，使厨房内无燃烧产生的有害气体。

炉芯外围水套由导热性能良好的两层薄铝板制成，两铝板间有很薄的矩形断面水道，水道绕着水套轴线呈螺旋上升状，使整个水套中的水形成一个不断流动着的薄水层，包围着炉芯热源。水道中有一些小丘状突起，水在流动中时常受其阻挡，不断扰乱水的层流状态，使传热能力大为提高。水套下部有一个入水口，用螺纹与限压转换阀连接，上部有一个出水口，用螺纹与烟筒换热器连接，水套上部还有一个烟气出口，水套外围有保温层。出、入水口分支延伸，在炉体上表面形成两个插座状接头，以与炉盖水套连接，插座内有一活塞状活门，盖上炉盖时活门被压下，水路被接通。

炉盖是由两层薄铝板制成的截头圆锥形水套，两铝板间有很薄的矩形断面水道，水道绕炉盖轴线呈螺旋上升状，水道中有一些小丘状突起，以扰乱水的层流状态，提高传热能力。水套中央留有加煤孔，上方有保温层，水套有一入水口和一出水口，延伸成插头状，以与炉芯水套连接而形成两条并联的水支路。当用小锅做饭时，可在加煤孔中进行，拿掉炉盖则可用大锅做饭。

炉盖加煤孔中有一特制的金属锅，平底，锥角为60°，大小与加煤孔配合，具有锅和加煤孔盖子的双重作用，锅体高出炉盖的部分为直筒状，且用导热不良的材料制成，上面的锅盖也为导热不良的材料制成。封火时，这种锅可作为保温箱使用，饭菜放入其中，可供随时取食。

炉体内有一烤箱，烤箱靠炉芯一侧的前部，一上一下开有两个可以随意关闭的烟气入口。顶面的后部有一烟气出口，用螺纹与烟筒换热器连接。当烤箱内需要热量较多时，可让烟气从下口进入，需热较少时，则从上口进入。烤箱内的温度足够高，容积也足够大，一些需要较长时间加热的食物，如炖肉、煮米饭、煮稀饭、烤食物等，可在烤箱内自动完成，无需用人值守。其它熟食也可放入烤箱内“热藏”，以便随时取用。

烟筒换热器由两块薄铝板叠在一起并卷成螺旋状，螺旋之间的空隙形成轴向的烟道，两铝板间留有很薄的矩形断面水道，沿烟筒轴线长度方向将水道分隔成若干段，形成一段一段的螺旋形水道，将各段螺旋水道串联起来，水绕烟筒轴线呈水平螺旋状从烟筒外表流入烟筒中心，而后从中心处上升到第二段，并反方向成螺旋状从中心流到外表，再从外表处上升到第三段，并如上所述从外表流向中心，又从中心流向外表。如此反复流进流出，每次上升一段，直上升到烟筒最高处，水流出烟筒为止。水道中有一些小丘状突起，以在螺旋流动的基础上，进一步扰乱水的层流状态，提高换热效率。烟道中也有小丘状突起，以扰乱烟气的层流状态，提高换热效率。烟筒下端为烟气进口，用螺纹与炉体内的烤箱连接，上端为烟气出口，接一弯管将烟气排出室外。烟筒下端侧面有进水口，用螺纹与炉芯水套连接，上端侧面有出水口，用螺纹与平板换热器连接。烟筒外表有保温层。

限压转换阀（见图3），系用导热不良的材料制成的四通阀，阀体为一圆环，圆环壁上有4个出口均匀分布，左通平板换热器，右通炉芯水套，上通热水箱，下接自来水。圆环空腔内有一旋塞，旋塞中心径向开有一较大的通孔，另有两个较小的通孔，平行等距分布于大孔两边，三通孔的中心线在一平面上，两小孔的四个出口互为90°分布于旋塞圆周上。转动旋塞，使中心大孔连通左右出口，两小孔不通，此时炉芯水套、烟筒换热器、平板换热器形成一个闭合循环水路，炉芯水套内的水受热上升，从烟筒下端入水口进入烟筒换热器，进一步加热后，从烟筒上端出水口流入平板换热器，换热冷却后，经转换阀流回炉芯水套，形成水循环，此时系统处于纯“供暖”状态。若将旋塞再顺时针旋转45°，旋塞上的一个小通孔接通下、左两出口，另一小孔接通右、上两出口，此时自来水先流入平板换热器，带走室内热量，进入烟筒换热器，吸收烟气余热后进入炉芯水套，进一步吸收炉芯余热后，经限压转换阀流入热水箱。此时系统处于“供冷”状态，并同时提供热水。若反时针旋转45°，自来水先进入炉芯水套，据上述原理可推知，此时系统处于“供暖”状态，并同时提供取暖用过的温度较低的热水。若旋转90°，可直接向热水箱送入凉水。

自来水在进入阀体圆环空腔之前，要先通过一个阀体内的“自动限压机构”，如图8A－A线以下部分所示，该机构为一圆筒，筒内有一可左右移动的“H”形活塞，活塞左端与阀体圆环空腔中的水接触，以反映系统中水的压力；活塞右端与一可调整压力的弹簧接触，调整该弹簧压力，可设定系统所允许承受的压力；圆筒下方有一入水小孔，上方有一出水小孔，当系统中的压力低于规定压力时，弹簧推动活塞向左移动，圆筒下方的小孔露出，自来水即可在小孔的节流作用下，通过H形活塞中间的空档，经圆筒上方的出水小孔缓慢流入系统，吸收余热后流入热水箱；当所有的热水箱装满后，热水出口被堵死，系统内的水压升高；当压力高于设定的压力时，活塞被水推向右边，并堵死入水小孔，切断自来水，使系统免受高压自来水的破坏。

平板换热器即平常所说的暖气片，由两块导热性能良好的薄铝板（其导热系数是钢铁的四倍）叠成，两板间留有若干条很薄的矩形断面水流道，在换热器平面上呈曲线或折线状流过，流道中有小丘状突起，两者共同作用，以扰乱水的层流状态，提高换热效率。

将前述自动限压机构与本平板换热器组合在一起，即成一种能用于高压蒸汽采暖的平板换热器，以替代笨重粗大的钢铁暖气片。

保温热水箱内部的水容器由导热不良的材料制成，水容器外部有保温层。水容器制成内外几层，内层的底部与相邻外层的上部有一细管相通，热水先流入最里层，通过细管依次向外注满各层，最里层的水温最高，向外逐层降低，最外层的水温最低，因而向外界散失的热量最小，有利于热水的长时间保温。

水容器底部有一放水阀，也为导热不良的材料制成。阀体为圆筒状，筒壁上沿轴线方向开有一排孔，每个孔与一个热水层相通；阀芯也为一个圆筒，处于原始（即关闭）位置时，阀芯筒壁无孔，转过一位，筒壁有一个孔，与阀体上连通最外层热水的那个孔对齐，则能放出最外层的热水；转过两位，筒壁有两个孔，连通最外两层热水。有几个热水层，阀芯就要能转过几位，每转一位，孔数增加一个，并与阀体上相应的孔对齐，热水由此进入阀芯圆筒而放出。这样，放水时，总是由外及里依次放出各层热水，也可同时放出几层的热水。

水容器最里层有一“浮塞”，待各层都注满后，浮塞上升到最高位置，将热水箱的热水入口堵死。当所有的热水箱都注满后，如前述，自来水被切断，保护了系统的安全。只要一用热水，系统就立即自动启动，缓慢地将热水箱补满。

本系统中的炉芯水套、炉盖水套、烟筒换热器、平板换热器等换热部件，采用了质轻耐蚀、导热性能良好的铝材（其导热系数是钢铁的4倍）；在结构上，采用了一些能改善传热的措施（如薄铝板、薄流道、曲线流动、流道中有小丘状突起、不断排出已加热的水等等），因此，本系统能高效利用余热，有显著的节能效果——做饭燃烧1kg煤，利用余热可提供50℃热水100kg以上，或使5间（总面积60m²）保温良好的住房冬季室温提高20℃以上。夏天，只要在平板换热器中缓慢流过20kg23℃以下的凉水，就能使10m²隔热良好的房间室温由炎热的34℃以上降至不热的27℃以下。用水量越多，室温就越低。本系统使用起来十分方便，只需转动一下转换阀，就能随意转换设定系统的工作状态，自动地供暖、供冷、供热水，保证了室内四季如春，并可随时提供热水，随时提供热饭热菜，给生活带来了极大方便。同时，厨房内也没有燃料燃烧产生的有害气体，热量也不会散失在厨房内，改善了厨房内的环境条件。再者，有地下水的城市也无需铺设庞大的输水管网，也不用建自来水厂，只需按每人每小时2～3kg的用水标准，在各住宅楼旁打一眼小小的深井，用微型水泵将比一般自来水干净得多的地下水送入设于楼顶的水桶，然后用细管送入各家，利用余热变成热水后储存在保温热水箱中，因而可省去巨大的自来水系统建设费用。

本系统最理想的燃料是蜂窝煤，使用起来比煤气还要方便得多，而且更安全，不会有因煤气泄漏造成的失火、爆炸、中毒等伤亡事故发生，也更经济，不但成本低，而且生产煤气过程中所损耗的热量在这里也被充分利用起来了。因而城市无需投巨资兴建煤气系统，也不用建集中供暖系统。全国4亿烧煤人口，日常生活和冬季取暖将消耗巨大数量的煤，若采用本系统，将比采用现有技术手段取得与本系统相同的效果，每年可节省煤炭一亿吨以上，同时还可节省大量的电暖、空调用电。

本实用新型有下列附图

图1为家用暖气系统图

图2为多功能炉具

图3为限压转换阀

图4为平板换热器

图5为保温热水箱

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述

图1    为本实用新型的系统图，由多功能炉具，平板换热器，限压转换阀，保温热水箱和水处理器五大部分组成。

图2    为多功能炉具，由炉体（1），炉盖（2），烟筒换热器（3）特制锅（4）组成。

炉体内的炉芯水套（5）由两层2mm以下的铝板制成，两铝板间有厚度在5mm以下的矩形断面水道，绕水套轴线呈螺旋上升状，水道中有一些小丘状突起，水套下部有一个入水口，上部有一个出水口和一个烟气出口，水套外围有保温层。出、入水口分支延伸，在炉体上表面形成两个插座状接头，以与炉盖水套（2）连接，插座内有一活塞状活门，盖上炉盖时活门被压下，水路被接通。

炉盖（2）为一截头圆锥形水套，由两层2mm以下的铝板制成，两铝板间有5mm以下的矩形断面水道，绕炉盖轴线呈螺旋上升状，水道中有一些小丘状突起，水套中央留有加煤孔，上方有保温层，水套有一入水口和一出水口，延伸成插头状，以与炉芯水套（5）连结，形成两条并联的水支路。

炉盖加煤孔中有一特制的金属锅（4），用铝或不锈钢、黄铜、铸铁等材料制成，平底，锥角为60°，大小与加煤孔配合，具有锅和加煤孔盖子的双重作用。锅体高出炉盖的部分为直筒状，用热固性塑料制成，直筒部分可视高度需要分成几段，以止口联接，其上的盖子也为同种塑料制成。

炉体（1）内有一烤箱（6），烤箱靠炉芯一侧的前部，一上一下开有两个可以随意关闭的烟气入口，顶面的后部有一烟气出口，用螺纹与烟筒换热器（3）连接，烤箱外围有保温层。

烟筒换热器（3）由两块2mm以下的铝板叠在一起并卷成螺旋状，螺旋之间的空隙形成轴向的烟道，烟道中有一些小丘状突起。两铝板间留有厚度在5mm以下的水道，水道中有一些小丘状突起。沿烟筒轴线长度方向将水道分隔成若干段，形成一段一段的螺旋形水道，将各段螺旋水道串联起来，在烟筒下端侧面延伸成进水口，用螺纹与炉芯水套（5）连接；在上端侧面延伸成出水口，用螺纹与平板换热器连接。烟筒下端为烟气进口，用螺纹与烤箱（6）连接，上端为烟气出口，接一弯管（7）将烟气排出室外。烟筒外表有保温层。

图3    为限压转换阀，用热塑性塑料或热固性塑料制成，阀体（1）为一圆环，圆环壁上有四个出口均匀分布，延伸成四个螺纹接头，圆环空腔内有一旋塞（2），旋塞中心径向开有一较大的通孔，另有两个较小的通孔，平行等距分布于大孔两边，三通孔的中心线在一平面上，两小孔的4个出口互为90°分布于旋塞圆周上。

下螺纹接头（即自来水入口）与圆环空腔之间，有一个“自动限压机构”，如图3A－A线以下部分所示，该机构为一圆筒（3），筒内有一可左右移动的“H”形活塞（4），活塞左端与阀体圆环空腔中的水接触，以反应系统中水的压力，活塞右端与一可调整压力的弹簧（5）接触，以调整设定系统允许承受的压力。圆筒下方有一入水小孔，上方有一出水小孔，活塞的移动可堵死入水小孔。

图4为平板换热器，由两块2mm以下的铝板制成，两板间留有若干条厚度在5mm以下的矩形断面水道，水道中有一些小丘状突起，每一条水道由若干个圆环形水道串联而成。

将图3中的自动限压机构，与图4中的平板换热器组合在一起，即成一种能用于高压蒸汽采暖的平板换热器。

图5    为保温热水箱，内部的水容器（1）由热塑性塑料或热固性塑料制成，水容器外部有保温层（2），也可用结构泡沫塑料将水容器和保温层制成一个整体，水容器制成3层，内层的底部与相邻外层的上部有一细管相通。水容器底部有一塑料制成的放水阀（3），阀体为圆筒状，筒壁上沿着轴线方向开有3个孔，每个孔与一个热水层相通，阀芯也为一圆筒，处于原始（即关闭）位置时，阀芯筒壁无孔，转过一位，筒壁有一个孔，与阀体上联通最外层热水的那个孔对齐，每转过一位，孔数就增加一个，有3个热水层，阀芯就要能转过3位，孔数就增加到3个，并分别与阀体上的孔对齐。

水容器最里层中的浮塞（4），为塑料制成的空心圆盘，上平面的中央，有一圆锥状突起，用以堵死热水入口。

按图1方式将各部分连接起来，就成为一个理想的家用暖气系统。按转换阀旋塞所处位置的不同，系统的工作状态分别为：

1.原始位置（左右连通）        单供暖

2.顺时针转45°        供冷，同时提供高温热水

3.反时针转45°        供暖，同时提供取暖用过的低温热水

4.顺（反）转90°        直接供凉水

Claims (8)

1、一种家用暖气系统，其特征是：由多功能炉具，平板换热器，限压转换阀，保温热水箱和水处理器五大部分，组成一个系统。

2、一种多功能炉具，由炉体（1），炉盖（2），烟筒换热器（3）和特制锅（4）组成，其特征是：

①，炉芯水套（5）由两层薄铝板制成，两铝板间有很薄的矩形断面水道，水道绕着水套轴线呈螺旋上升状，流道中有一些小丘状突起，水套下部有一个入水口，用螺纹与限压转换阀连接，上部有一个出水口，用螺纹与烟筒换热器连接，上部还有一个烟气出口，水套外围有保温层，出、入水口分支延伸，在炉体上表面形成两个插座状接头，插座内有一活塞状活门，盖上炉盖（2）时活门被压下，水路被接通；

②，炉盖（2）为两层薄铝板制成的截头圆锥形水套，两铝板间有很薄的矩形断面水道，水道绕炉盖轴线呈螺旋上升状，水道中有一些小丘状突起，水套中央留有加煤孔，上方有保温层，水套有一入水口和一出水口，延伸成插头状，以与炉芯水套（5）连接而形成两条并联的水支路；

③，炉体内有一烤箱（6），烤箱靠炉芯一侧的前部，一上一下开有两个可以随意关闭的烟气入口，顶面的后部有一烟气出口，用螺纹与烟筒换热器（3）连接，烤箱外围有保温层；

④，烟筒换热器（3）由两块薄铝板叠在一起并卷成螺旋状，螺旋之间的空隙形成轴向的烟道，烟道中有一些小丘状突起，两铝板间留有很薄的水道，水道中有一些小丘状突起，沿烟筒轴线长度方向将水道分隔成若干段，形成一段一段的螺旋形水道，将各段螺旋水道串联起来，在烟筒下端侧面延伸成进水口，用螺纹与炉芯水套（5）连接；在上端侧面延伸成出水口，用螺纹与平板换热器连接，烟筒下端为烟气进口，用螺纹与烤箱（6）连接，上端为烟气出口，接一弯管（7）将烟气排出室外，烟筒外表有保温层。

3、一种特制金属锅（4），其特征是：平底，锥角为60°，用铝或不锈钢、黄铜、铸铁等材料制成，上部直筒部分及其盖子均为导热不良材料（如热固性塑料）制成，直筒部分可分成几段，以止口联接。

4、一种限压转换阀，其特征为用导热不良的材料（如热固性或热塑性塑料）制成的四通阀，阀体（1）为一圆环，圆环壁上有4个出口均匀分布，延伸成4个螺纹接头，圆环空腔内有一旋塞（2），旋塞中心径向开有一较大的通孔，另有两个较小的通孔，平行等距分布于大孔两边，三通孔的中心线在一平面上，两小孔的四个出口互为90°分布于旋塞圆周上，下螺纹接头（即自来水入口）与圆环空腔之间，有一个“自动限压机构”，该机构为一圆筒（3），筒内有一可左右移动的“H”形活塞（4），活塞左端与空腔中的水接触，右端与一可调整压力的弹簧（5）接触，圆筒下方有一入水小孔，上方有一出水小孔。

5、一种平板换热器，其特征是：由两块薄（2mm以下）铝板叠成，两板间留有若干条很薄（5mm以下）的矩形断面水流道，在换热器平面上呈曲线或折线状流过，流道中有一些小丘状突起，

将权利要求4所述的自动限压机构与本平板换热器组合在一起，即成一种能用于高压蒸汽采暖的平板换热器。

6、一种保温热水箱，其特征是：水容器（1）由导热不良的材料制成，水容器外部有保温层（2），水容器制成内外几层，内层的底部与相邻外层的上部有一细管相通；

水容器底部有一放水阀（3），为导热不良的材料制成，阀体为圆筒状，筒壁上沿轴线方向开有一排孔，每个孔与一个热水层相通，阀芯也为一个圆筒，处于原始（即关闭）位置时，阀芯筒壁无孔，转过一位，筒壁有一个孔，与阀体上连通最外层热水的那个孔对齐，转过两位，有两个孔，连通最外两层热水，有几个热水层，阀芯就要能转过几位，每转一位，孔数就增加一个，并与阀体上相应的孔对齐；

水容器最里层中的浮塞（4），为导热不良的材料制成的空心圆盘，上平面的中央，有一圆锥状突起。

7、按权利要求2所述的炉芯水套，炉盖水套，烟筒换热器，其特征是：都由2mm以下的铝板制成，水道厚度在5mm以下。

8、按权利要求6所述的保温热水箱，其特征是：其水容器，放水阀，浮塞，由热塑性塑料或热固性塑料制成，水容器制成三层，水容器外部有保温层，也可用结构泡沫塑料将水容器和保温层制成一个整体。

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