CN221005495U - 换热器和热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种换热器和热水器,换热器包括换热组件和端板,换热组件包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管;换热组件的两端分别设有一端板,每一端板具有多个连通部和多个通孔,端板的每一所述通孔的外周缘设有朝向另一端板延伸的环形凸部,连通部具有与通孔连通的连通口,每两个换热管通过一连通部的连通口连通;连通两个换热管的连通部定义为第一连通部,第一连通部的连通口沿第一方向的最大开口宽度为W1,与第一连通部连通的两个换热管外侧的两个环形凸部沿第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2。本实用新型能够减小两个换热管之间的管间距,以增加换热管排布的数量,从而提高换热器的换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换技术领域,特别涉及一种换热器和热水器。
背景技术
相关技术中,换热器是燃气热水器的主要部件。现有的换热器结构设计不合理,换热器在尺寸一定的情况下,现有换热器排布的换热管的数量较少,导致换热器的换热效率较低,影响热水器的性能。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种换热器以及包括该换热器的热水器,旨在减小两个换热管之间的管间距,以增加换热管排布的数量,从而提高换热器的换热效率。
为实现上述目的,本实用新型提出一种换热器,换热器包括:
换热组件,包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管;以及
端板,所述换热组件的两端分别设有一所述端板,每一所述端板具有多个连通部和多个通孔,所述端板的每一所述通孔的外周缘设有朝向另一所述端板延伸的环形凸部,每一所述换热管的端部插设于一所述环形凸部内并与所述环形凸部密封连接,所述连通部具有与所述通孔连通的连通口,每两个所述换热管通过一所述连通部的连通口连通,多个所述换热管通过多个所述连通部连通形成换热通道;
连通两个所述换热管的所述连通部定义为第一连通部,所述第一连通部的连通口沿所述第一方向的最大开口宽度为W1,与所述第一连通部连通的两个所述换热管外侧的两个所述环形凸部沿所述第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2。
在一实施例中,所述端板包括第一板体和第二板体,所述第一板体上设有所述通孔,所述第二板体上设有所述连通部,所述第二板体设于所述第一板体背向所述换热管的一侧并与所述第一板体密封连接。
在一实施例中,所述第二板体具有朝向所述第一板体的第一板面以及背向所述第一板体的第二板面,所述第一板面朝所述第二板面的方向凹陷,以形成所述连通部。
在一实施例中,所述第二板面朝远离所述第一板面的方向隆起,以使所述连通部在所述第二板面上形成有凸包。
在一实施例中,所述凸包与所述第二板体为一体结构,所述连通部和所述凸包为冲压成型。
在一实施例中,所述第一板体的周缘设有背向另一所述端板延伸并呈环形设置的第一翻边,所述第一翻边与所述第一板体围合形成有容置槽,所述第二板体设于所述容置槽内,所述第二板体的周缘与所述第一板体和/或所述第一翻边密封连接。
在一实施例中,至少一个所述换热管内设有用于对水流进行扰流的扰流件,所述扰流件包括扰流主体和两个支撑部,两个所述支撑部的顶端均与所述扰流主体连接,两个所述支撑部的底端呈间隔设置并分别支撑于所述换热管的内壁上。
在一实施例中,所述扰流主体上设有多个扰流孔,多个所述扰流孔沿所述换热管的长度方向间隔排布,所述扰流件具有迎水端;每一所述扰流孔远离所述迎水端的边缘设有朝外倾斜的扰流片,相邻两个所述扰流片位于所述扰流主体的两侧;和/或,
至少一个所述扰流孔的孔壁上设有朝向所述迎水端延伸的扰流凸刺。
在一实施例中,所述换热管为椭圆管;
和/或,所述环形凸部呈椭圆环形状设置,所述换热管的端部穿过所述环形凸部伸入至所述通孔内;
和/或,所述通孔呈椭圆形设置。
在一实施例中,所述端板为不锈钢件;
和/或,所述换热管为不锈钢材质的椭圆管,所述换热管的长轴与所述换热管的短轴的比值不小于2,且不大于3。
本实用新型还提出一种热水器,热水器包括如上所述的换热器。
本实用新型的换热器包括换热组件和端板,换热组件包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管,换热组件的两端分别设有一端板,每一端板具有多个连通部和多个通孔,端板的每一通孔的外周缘设有朝向另一端板延伸的环形凸部,每一换热管的端部插设于一环形凸部内并与环形凸部密封连接,每两个换热管通过一连通部的连通口连通,连通两个换热管的连通部定义为第一连通部,第一连通部的连通口沿第一方向的最大开口宽度为W1,与第一连通部连通的两个换热管外侧的两个环形凸部沿第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2。如此设置,即环形凸部与换热管的端部连接,环形凸部未占用第一连通部的连通口的内部空间,从而能够减小第一连通部的连通口沿第一方向的开口宽度,也即能够减小第一连通部沿第一方向的宽度尺寸,从而能够减小与第一连通部连通的两个换热管之间的管间距,两个换热管之间的管间距减小,在换热组件的尺寸一定的情况下,有利于换热组件在第一方向上排布更多的换热管,换热管的数量增加,能够提高换热器的换热效率。由此可见,本申请的技术方案有利于减小两个换热管之间的管间距,从而有利于提高换热器的换热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型的换热器一实施例的结构示意图;
图2为图1中的结构分解后的结构示意图;
图3为图1中的结构的剖视图;
图4为图3中A处的局部放大图;
图5为图1中的部分结构分解后的结构示意图;
图6为图1中的结构的剖视图;
图7为图6中B处的局部放大图;
图8为图1中的结构的剖视图;
图9为图8中C处的局部放大图;
图10为图2中的换热片的结构示意图;
图11为图10中D处的局部放大图;
图12为图2中的扰流件的结构示意图;
图13为图12中E处的局部放大图;
图14为图1中的结构的剖视图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
10 | 换热器 | 320 | 通孔 |
11 | 进水口 | 330 | 环形凸部 |
12 | 出水口 | 340 | 第一板体 |
13 | 进水管段 | 341 | 第一翻边 |
14 | 出水管段 | 350 | 第二板体 |
100 | 换热管 | 360 | 凸包 |
200 | 换热片 | 370 | 容置槽 |
210 | 安装孔 | 400 | 扰流件 |
220 | 挡流条 | 410 | 扰流主体 |
230 | 导流孔 | 411 | 扰流孔 |
240 | 导流边 | 412 | 扰流片 |
250 | 第二翻边 | 413 | 扰流凸刺 |
300 | 端板 | 420 | 支撑部 |
310 | 连通部 | 421 | 第一支撑脚 |
311 | 连通口 | 422 | 第二支撑脚 |
312 | 第一连通部 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明,若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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。另外,若全文中出现的“和/或”或者“及/或”,其含义包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
热水器一般包括换热器、燃烧器和风机。其中,换热器包括换热管、套设于换热管外围的换热片,换热管的进水端连接有冷水进水管,换热管的出水端连接有热水出水管。燃烧器设于换热器的下方。对于强鼓型的燃气热水器,风机设于燃烧器的下方;对于强抽型的燃气热水器,风机设于换热器的上方。当热水器工作时,风机启动,燃气与空气的混合气进入燃烧器进行燃烧,外部供水系统中的冷水可由冷水进水管进入到换热器的换热管内,燃烧器产生的高温烟气向上流动以与换热器进行热交换从而将换热管内的水加热,加热后的热水可由热水出水管输出至用户端,以为用户提供热水。
在换热器的尺寸一定的情况下,相邻换热管之间的管间距较大,会导致安装的换热管的数量减少,从而影响换热器的换热效率以及影响热水器的性能。
基于此,本实用新型提出一种换热器以及包括该换热器的热水器,该换热器的两个换热管之间的管间距较小,从而能够增加换热管的排布数量,进而提高换热器的换热效率。
请参阅图1、图2、图8和图9,本实用新型的换热器10的一实施例中,换热器10包括换热组件和端板300,换热组件包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管100;所述换热组件的两端分别设有一所述端板300,每一所述端板300具有多个连通部310和多个通孔320,所述端板300的每一所述通孔320的外周缘设有朝向另一所述端板300延伸的环形凸部330,每一所述换热管100的端部插设于一所述环形凸部330内并与所述环形凸部330密封连接,所述连通部310具有与所述通孔320连通的连通口311,每两个所述换热管100通过一所述连通部310的连通口311连通,多个所述换热管100通过多个所述连通部310连通形成换热通道;连通两个所述换热管100的所述连通部310定义为第一连通部312,所述第一连通部312的连通口311沿所述第一方向的最大开口宽度为W1,与所述第一连通部312连通的两个所述换热管100外侧的两个所述环形凸部330沿所述第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2(如图9所示)。
可以理解的是,两个端板300沿第二方向相对且间隔设置,换热组件设于两个端板300之间,第二方向与第一方向相交。在本实施例中,第一方向具体可以是换热组件的宽度方向(例如前后方向),第二方向具体可以是换热组件的长度方向(例如左右方向),两个端板300共同配合以对换热组件进行支撑,并且两个端板300上的连通部310还起到水盒的作用,以将多个独立的换热管100串联起来形成迂回曲折的换热通道,如此设置,无需再在两个端板300的外侧设置弯管结构以将相邻的两个换热管100进行连接,可简化装配工艺,提升生产效率。
进一步地,端板300上设有多个通孔320,通孔320的外周缘上设有环形凸部330,环形凸部330设于端板300朝向另一端板300的一侧,也即环形凸部330设于端板300朝向换热组件的一侧,如此不仅方便换热管100的端部插设于环形凸部330内,还便于换热管100与环形凸部330密封连接,密封连接的方式包括但不局限于:焊接密封,或者采用密封件进行填充密封,在本实施例中,换热管100与套设于其端部外侧的环形凸部330焊接密封,不仅能简化装配工艺,还能确保密封的稳定性。
请参阅图6至图9,本方案中的环形凸部330设于端板300朝向换热组件的一侧,端板300背向换热组件的一侧无需设置与连通部310适配的连接部,也即端板300背向换热组件的一侧无需设置与连通部310适配的环形凸部330,每两个换热管100通过一连通部310的连通口311连通,W1小于或者等于W2,即表示本方案中的环形凸部330未占用第一连通部312的连通口311的内部空间,从而有利于缩小第一连通部312的连通口311沿第一方向的宽度尺寸,以使得第一连通部312沿第一方向的宽度尺寸能够减小,也即能够减小第一连通部312的宽度尺寸。第一连通部312的宽度尺寸减小,有利于减小与第一连通部312连通的两个换热管100之间的管间距,如此使得换热组件在一定宽度尺寸范围内能够增加换热管100的数量,进而提高换热组件的换热效率,也即提高换热器10的换热效率。
本实用新型的换热器10包括换热组件和端板300,换热组件包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管100,换热组件的两端分别设有一端板300,每一端板300具有多个连通部310和多个通孔320,端板300的每一通孔320的外周缘设有朝向另一端板300延伸的环形凸部330,每一换热管100的端部插设于一环形凸部330内并与环形凸部330密封连接,每两个换热管100通过一连通部310的连通口311连通,连通两个换热管100的连通部310定义为第一连通部312,第一连通部312的连通口311沿第一方向的最大开口宽度为W1,与第一连通部312连通的两个换热管100外侧的两个环形凸部330沿第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2。如此设置,即环形凸部330与换热管100的端部连接,环形凸部330未占用第一连通部312的连通口311的内部空间,从而能够减小第一连通部312的连通口311沿第一方向的开口宽度,也即能够减小第一连通部312沿第一方向的宽度尺寸,从而能够减小与第一连通部312连通的两个换热管100之间的管间距,两个换热管100之间的管间距减小,在换热组件的尺寸一定的情况下,有利于换热组件在第一方向上排布更多的换热管100,换热管100的数量增加,能够提高换热器10的换热效率。由此可见,本申请的技术方案有利于减小两个换热管100之间的管间距,从而有利于提高换热器10的换热效率。
请参阅图1、图2和图5,在一实施例中,所述端板300包括第一板体340和第二板体350,所述第一板体340上设有所述通孔320,所述第二板体350上设有所述连通部310,所述第二板体350设于所述第一板体340背向所述换热管100的一侧并与所述第一板体340密封连接。
可以理解的是,第二板体350上的连通部310可以通过冲压成凹槽状而形成,第二板体350背向连通口311的一侧可以为平面,当然也可以呈凸起设置,具体在此不作限制,在后文还有详细说明。连通部310的连通口311与第一板体340上的通孔320连通,换热管100与第一板体340上的通孔320连通,从而使得换热管100与连通部310连通。第二板体350设于第一板体340背向换热管100的一侧,便于第二板体350与第一板体340密封连接,第二板体350与换热管100互不干涉,密封连接的方式包括但不局限于:第二板体350整体与第一板体340焊接密封,或者通过密封件进行整体填充密封,如此有利于简化装配工艺,无需为每两个换热管100配置一个弯管结构,通过整个第二板体350进行密封连接,有利于提高组装效率。
在一实施例中,所述第二板体350具有朝向所述第一板体340的第一板面以及背向所述第一板体340的第二板面,所述第一板面朝所述第二板面的方向凹陷,以形成所述连通部310。如此设置,即连通部310为第二板体350朝第二板面的方向凹陷成凹槽状而形成,该凹槽状的形成方式可以通过冲压形成,也就是说,第二本体可以通过冲压形成连通部310,如此使得连通部310易于成型,有利于简化端板300的制造工艺。
请参阅图6和图7,在一实施例中,所述第二板面朝远离所述第一板面的方向隆起,以使所述连通部310在所述第二板面上形成有凸包360。可以理解的是,当第二板体350的厚度较厚时,通过冲压形成凹槽状的连通部310的难度较大,本方案中第二板体350的厚度较薄,使得在对第二板体350进行冲压时,背向第一板体340的第二板面上形成有凸包360,该凸包360结构不仅使得连通部310易于冲压成型,还有利于减少第二板体350的材料用量,从而降低制造成本。
在一实施例中,所述凸包360与所述第二板体350为一体结构,所述连通部310和所述凸包360为冲压成型。可以理解的是,相对于凸包360与第二板体350通过焊接固定而言,本方案中的凸包360和连通部310均为第二板体350冲压成型,如此不仅有利于增强第二板体350的强度,还简化了连通部310的制造工艺,避免了将凸包360与第二板体350密封连接(例如焊接密封)时出现密封不牢固的问题,提高了第二本体的可靠性。
请参阅图1、图2和图5,在一实施例中,所述第一板体340的周缘设有背向另一所述端板300延伸并呈环形设置的第一翻边341,所述第一翻边341与所述第一板体340围合形成有容置槽370,所述第二板体350设于所述容置槽370内,所述第二板体350的周缘与所述第一板体340和/或所述第一翻边341密封连接。
可以理解的是,第一板体340朝向第二板体350的一侧形成有容置槽370,第二板体350设于容置槽370内,以便于对第二板体350进行快速定位安装。第二板体350的周缘可以与第一板体340焊接密封,第二板体350的周缘也可以与第一翻边341焊接密封,当然也可以是第二板体350的周缘与第一板体340和第一翻边341的连接处焊接密封,具体在此不作限制。通过将第二板体350的周缘与第一板体340和/或第一翻边341密封连接,第二板体350上形成有多个连通部310,连通部310无需与换热管100焊接,相对于每两个换热管100需要焊接一个弯管结构而言,本方案能够简化换热器10的装配工艺,提高生产效率。
在一实施例中,多个所述连通部310的其中一个所述连通部310上设有进水口11,另外一个所述连通部310上设有出水口12,换热器10还包括进水管段13和出水管段14,进水管段13与进水口11连通,出水管段14与出水口12连通,所述进水口11与所述出水口12位于所述换热器10的同一侧。如此设置,有利于充分利用换热器10的同侧空间,提高了热水器水路布置的紧凑性,减小了热水器水路布置装置占用的空间,从而有利于减小热水器的体积。
当热水器工作时,冷水进入换热管100内,高温烟气向上流动,换热管100的最下端先与高温烟气接触,换热管100的最下端为迎火端,换热管100的迎火端容易发生局部高温汽化而产生噪音,从而影响热水器的静音性能指标。
为了降低换热管100的汽化噪音,请参阅图2、图4、图12和图13,在一实施例中,至少一个所述换热管100内设有用于对水流进行扰流的扰流件400,所述扰流件400包括扰流主体410和两个支撑部420,两个所述支撑部420的顶端均与所述扰流主体410连接,两个所述支撑部420的底端呈间隔设置并分别支撑于所述换热管100的内壁上。
可以理解的是,每一换热管100内可以设有一个扰流件400,当然,也可以根据需要,仅在一个或者部分换热管100内设置扰流件400,具体在此不作限定。在本实施例中,每一换热管100内可以设有一个扰流件400,扰流件400能够延长水流在换热管100内的流动路径,增强扰流效果,增加高温烟气与水的接触时间,使得高温烟气与水的换热更充分。
进一步地,扰流件400包括扰流主体410和两个支撑部420,扰流主体410与两个支撑部420的顶端连接,使得扰流件400大致呈“人”形设置,两个支撑部420的底端间隔设置并分别支撑于换热管100的迎火端的内壁面的,两个支撑部420增大了与换热管100的迎火端的内壁面的接触面积,破坏了换热管100的迎火端的内壁面的流动边界层,从而增加了高温烟气与水的接触时间,有利于提高换热管100内水流的温度,也即强化了换热管100的迎火端的内侧传热,从而降低了换热管100的迎火端的局部过热汽化所产生的噪音。由此可见,本方案通过设置扰流件400,增加了对水的扰流效果,破坏了换热管100的迎火端的内壁面的流动边界层,使得水流与高温烟气的换热更充分,从而能够降低换热管100的汽化噪音。
进一步地,两个所述支撑部420的其中一个所述支撑部420包括多个第一支撑脚421,另外一个所述支撑部420包括多个第二支撑脚422,多个第一支撑脚421和多个第二支撑脚422沿扰流件400的长度方向依次交替间隔排布,多个第一支撑脚421朝向扰流主体410的一侧倾斜设置,多个第二支撑脚422朝向扰流主体410的另外一侧倾斜设置。如此设置,使得多个第一支撑脚421和多个第二支撑脚422能够稳定的支撑于换热管100的内壁上,并且还能增强扰流效果。
在一实施例中,在所述换热管100的轴向投影面上,第一支撑脚421和第二支撑脚422形成有夹角,所述夹角为锐角。如此设置,使得第一支撑脚421的底端和第二支撑脚422的底端之间的距离较近,且分别与换热管100的迎火端的最底端距离较近,如此有利于破坏换热管100的迎火端的内壁面的流动边界层,从而能够强化换热管100的迎火端的内侧传热,达到降低换热管100的迎火端的局部过热汽化所产生噪音的效果。
当然,在其它实施例中,在所述换热管100的轴向投影面上,第一支撑脚421和第二支撑脚422形成有夹角,所述夹角为直角或者钝角,具体在此不作限定。
请参阅图12和图13,在一实施例中,所述扰流主体410上设有多个扰流孔411,多个所述扰流孔411沿所述换热管100的长度方向间隔排布,所述扰流件400具有迎水端;每一所述扰流孔411远离所述迎水端的边缘设有朝外倾斜的扰流片412,相邻两个所述扰流片412位于所述扰流主体410的两侧;
和/或,至少一个所述扰流孔411的孔壁上设有朝向所述迎水端延伸的扰流凸刺413。
可以理解的是,每一扰流孔411内设有朝外倾斜的扰流片412,每一扰流片412设于扰流孔411远离迎水端的边缘,如此能够增强扰流效果,还能避免水在换热管100内结垢。相邻两个扰流片412位于扰流主体410的两侧,如此能进一步地增强扰流效果。
此外,扰流孔411内设有扰流凸刺413,扰流凸刺413朝向扰流件400的迎水端延伸设置,当水流经过扰流孔411时,扰流凸刺413对水流造成阻挡,以延长水流在换热管100内的流动路径,进一步地增强了扰流效果,从而能够进一步地降低换热管100的汽化噪音。
在一实施例中,扰流孔411的顶壁和/或底壁上设有扰流凸刺413,如此设置,当水经过扰流孔411时,设于扰流孔411顶壁的扰流凸刺413和/或设于扰流孔411底壁的扰流凸刺413增加了扰流件400的扰流效果,使得水流与高温烟气的换热更充分,进一步地降低了换热管100的汽化噪音。
在一实施例中,所述换热管100为椭圆管;
和/或,所述环形凸部330呈椭圆环形状设置,所述换热管100的端部穿过所述环形凸部330伸入至所述通孔320内;
和/或,所述通孔320呈椭圆形设置。
可以理解的是,换热管100为椭圆管,相对于常规呈圆形的换热管100而言,椭圆形的换热管100更利于高温烟气向换热管100的背面流动而进行换热,且椭圆管的单位体积的换热面积大于圆形管,从而能有效提高换热器10的换热效率。
环形凸部330为椭圆环形状,以便于与椭圆形的换热管100适配,当椭圆形的换热管100的端部插设于环形凸部330内时,换热管100的外壁能够与环形凸部330的内壁面贴合紧密,进而便于换热管100与环形凸部330密封连接。此外,换热管100的端部穿过环形凸部330伸入至通孔320内,增加了换热管100与端板300的接触面积,有利于提高换热管100与端板300的连接稳定性。
此外,通孔320呈椭圆形设置,以便于与椭圆形的换热管100适配,也即便于椭圆形的换热管100的端部伸入至通孔320内而与端板300贴合紧密,使得多个通孔320在端板300上排布紧凑,进而有利于缩小两个换热管100之间的管间距。
可以理解的是,停水温升/启停上过冲是指热水器正常工作时,翅片管(也即带有换热片200的换热管100)处于高温状态,当热水器停止工作后,翅片管上的热量会迅速传递到停止流动的水中,导致水温升高。当再起启动热水器时,会有一段高温水流出,严重时会烫伤用户。
基于此,为了提高换热器10的换热性能,降低换热器10中的水出现停水温升过高而烫伤用户的风险,在一实施例中,所述换热器10还包括多个并排设置的换热片200,多个所述换热管100沿每一所述换热片200的长度方向依次间隔排布,以在所述换热片200上呈单排设置;在所述换热管100的轴向投影面上,所述换热片200上任意一点与所述换热管100的外管壁之间的最小距离不大于3mm。
可以理解的是,本方案中的换热器10包括多个换热管100,多个换热管100在换热片200上呈单排设置,也即本方案中的多个换热管100为单层管,单层翅片管(也即带有换热片200的单层换热管100)直接与高温烟气接触,相对于设置双层翅片管(也即具有上下层换热管100)而言,单层翅片管的低温区较少,单层翅片管没有上下两层之间具有温度差的问题,当热水器的燃烧器在小负荷工作时,低温区较少的单层翅片管不易产生冷凝水,从而降低了冷凝水腐蚀热水器的风险。单层翅片管与双层翅片管相比,单层翅片管的停水温升降低了一半。
换热管100的轴向投影面可以理解为:沿换热管100的径向截面。所述换热片200上任意一点与所述换热管100的外管壁之间的最小距离不大于3mm,可以理解为:所述换热片200上任意一点与所述换热管100之间的间距不大于3mm,也即沿换热管100的径向方向,换热片200上任意一点与所述换热管100之间的最小距离不大于3mm。也就是说,在换热管100的径向截面上,换热片200在该截面上的任意一点,与换热管100的外管壁之间的最小距离小于或者等于3mm,如此使得换热片200上任意一点与换热管100之间的距离较近。其中,换热片200上的点与换热管100的外管壁之间的最小距离可以为3mm,或者2.5mm,或者2mm,或者1mm,或者0mm等,具体在此不作限定。
换热片200上任意一点与换热管100之间的距离较近,换热片200上的温度能够快速传递至换热管100,从而提高了换热片200的换热性能;并且,还提高了换热片200的材料利用率,降低了换热片200距离换热管100较近的内侧与距离换热管100较远的外侧之间的温度差,减少了换热片200上的高温区和低温区,使得换热片200上的温度分布更均匀。换热片200上的高温区减少,有利于减少换热片200的储热量,从而能够降低换热器10在停水时其内水的温升,有利于降低用户再次启动热水器时高温的水烫伤用户的风险,也就是说,本方案使得换热片200上的温度分布更均匀,减少了换热片200上的高温区,降低了换热器10的停水温升。
此外,当热水器以小负荷工作时,换热片200上的低温区减少,有利于提高换热片200与高温烟气换热后的温度,以确保整个换热片200的温度较高,减少了换热片200上局部低温而产生冷凝水的情况,从而降低了冷凝水腐蚀热水器的风险,也就是说,本方案使得换热片200上的温度分布更均匀,减少了换热片200上的低温区,降低了换热器10产生冷凝水而腐蚀热水器的风险。由此可见,本方案中的技术方案提高了换热器10的换热性能,降低了换热器10中的水出现停水温升过高而烫伤用户的风险,还降低了换热器10产生冷凝水而腐蚀热水器的风险。
请参阅图3、图4和图14,在一实施例中,所述换热器10还包括并排设置的多个所述换热片200,多个所述换热管100沿每一所述换热片200的长度方向依次间隔排布,以在所述换热片200上呈单排设置;沿所述第一方向,任意相邻两个所述换热管100的中心距为D1,所述换热管100的最大宽度为D2,所述D1与所述D2满足如下关系式:
可以理解的是,多个换热管100在换热片200上呈单排设置,也即本方案中的多个换热管100为单层管,单层翅片管(也即带有换热片200的单层换热管100)直接与高温烟气接触,相对于设置双层翅片管(也即具有上下层换热管100)而言,单层翅片管的低温区较少,单层翅片管没有上下两层之间具有温度差的问题,当热水器的燃烧器在小负荷工作时,低温区较少的单层翅片管不易产生冷凝水,从而降低了冷凝水腐蚀热水器的风险。并且,单层翅片管配合前述换热性能较高的换热片200,进一步提高了换热器10的换热性能。
此外,D1与D2的差值的一半小于或者等于3mm,使得换热片200与换热管100之间的距离较近,有利于提高换热片200的换热能力,并且还有利于减小换热片200的体积,提高换热片200的材料利用率,以使得换热片200上的温度能够均匀分布。其中,D1与D2的差值的一半可以为3mm,或者2.5mm,或者2mm,或者1mm等,具体在此不作限定。
在一实施例中,多个所述换热管100在所述换热片200上的高度相同。如此设置,使得多个换热管100与燃烧器的距离保持一致,如此有利于确保多个换热管100与高温烟气接触时的温度基本相同,避免了呈单排设置的多个换热管100上具有较大温度差而容易产生冷凝水的情况发生,从而有利于提高换热器10的使用寿命。
请参阅图2、图3和图10,在一实施例中,所述换热器10还包括多个并排设置的换热片200,所述换热片200上设有多个安装孔210,多个所述安装孔210呈单排设置并沿所述换热片200的长度方向依次间隔排布,多个所述换热管100对应穿设于每一所述换热片200的多个所述安装孔210内。可以理解的是,换热片200上的多个安装孔210呈单排设置并依次间隔排布,以使得多个换热管100对应穿设于换热片200上的多个安装孔210内后也呈单排设置,单排设置的多个换热管100在与高温烟气接触后的温度差较小,相对于设置双排换热管100时,高温烟气先经过下层的换热管100,再经过上层的换热管100,上层的换热管100与下层的换热管100具有温度差,使得双排换热管100容易产生冷凝水,而本方案的多个安装孔210呈单排设置,使得多个换热管100呈单排设置,确保了多个换热管100上的温度保持一致,降低了多个换热管100产生冷凝水而腐蚀热水器的风险,提高了换热器10的可靠性。
在一实施例中,多个所述安装孔210均为椭圆孔;和/或,多个所述安装孔210在所述换热片200上的大小和高度均相同。
可以理解的是,多个安装孔210均为椭圆孔,以使得穿设于多个安装孔210内对应的换热管100也为椭圆管,椭圆形的换热管100更利于高温烟气向换热管100的背面流动而进行换热,且椭圆管的单位体积的换热面积较大,有利于提高换热器10的换热效率。
此外,多个安装孔210在换热片200上的大小和高度均相同,确保了多个安装孔210的一致性,也有利于多个换热管100的大小和高度保持一致,如此有利于确保多个换热管100与高温烟气接触时的温度基本相同,避免了呈单排设置的多个换热管100上具有较大温度差而容易产生冷凝水的情况发生,从而有利于提高换热器10的使用寿命。
请参阅图10和图11,在一实施例中,安装孔210的外周缘上设有朝外延伸的第二翻边250。第二翻边250的形状可以有多种,例如但不局限于环形。通过设置第二翻边250,增加了换热管100与换热片200的套接面积,还有利于提高换热管100与换热片200连接的稳定性。并且,通过设置第二翻边250,还确保了相邻两个换热片200之间能够具有一定的间距,有利于高温烟气从相邻两个换热片200之间通过,从而提高换热器10的换热效率。
请参阅图11,在一实施例中,所述换热片200的上端边缘设有挡流条220,所述挡流条220的中部向下凹陷以呈弧形设置,所述挡流条220位于任意相邻两个所述安装孔210之间。
可以理解的是,挡流条220位于任意相邻两个安装孔210之间,挡流条220的中部向下凹陷,使得挡流条220与邻近的安装孔210内的换热管100之间形成有导流通道,导流通道可以将高温烟气聚集在换热管100的上半部流动,也即将高温烟气聚集在换热管100的背面流动;并且还能够阻挡高温烟气直接朝上流动,延迟高温烟气与换热管100的分离,增加换热强度的同时减小热量流失,从而有利于提高换热效率。其中,在本实施例中,导流条的弧度与相邻的安装孔210内的换热管100的弧度一致,如此有利于将高温烟气向换热管100的背面导流换热。
在一实施例中,任意相邻两个所述安装孔210之间设有导流孔230,所述导流孔230的外周缘设有呈环形设置的导流边240,所述导流边240位于所述挡流条220的正下方。
可以理解的是,挡流条220的下方位置热量较为集中,通过在挡流条220的正下方设置导流孔230,避免了挡流条220的正下方的位置局部过热,有利于提高换热片200上温度分布的均匀性;并且,导流孔230的外周缘设有呈环形设置的导流边240,导流边240将聚集的高温烟气向换热管100的周边导流,设置导流边240有利于增加换热面积和换热效率。
在一实施例中,所述换热器10具有进水口11和出水口12,所述进水口11与所述出水口12位于所述换热器10的同一侧;和/或,
所述换热管100的数量为6个,6个所述换热管100沿所述换热片200的长度方向依次间隔排布。
可以理解的是,换热器10还包括进水管段13和出水管段14,进水管段13与进水口11连通,出水管段14与出水口12连通。进水口11与出水口12位于换热器10的同一侧,有利于充分利用换热器10的同侧空间,有利于提高热水器水路布置的紧凑性,减小热水器水路布置装置占用的空间,从而有利于减小热水器的体积。
此外,6个换热管100沿换热片200的长度方向依次间隔排布,以使6个换热管100呈单排设置,单排设置的6个换热管100能够确保与高温烟气接触时的温度保持基本一致,降低了换热管100产生冷凝水而腐蚀热水器的风险,提高了换热器10的可靠性。
在一实施例中,所述换热片200为不锈钢件;和/或,所述端板300为不锈钢件。可以理解的是,不锈钢件具有良好的导热性能、耐高温性能和耐腐蚀性能。本申请中的换热片200和/或端板300使用不锈钢材料制成,使得换热片200和/或端板300不易被冷凝水腐蚀,即换热器10具有较好的耐腐蚀性能,如此有利于延长使用寿命。
在一实施例中,所述换热管100为不锈钢材质的椭圆管,所述换热管100的长轴与所述换热管100的短轴的比值不小于2,且不大于3。可以理解的是,换热管100为椭圆管,即换热管100沿其径向的截面为椭圆形,也就是换热管100的外周轮廓为椭圆形,椭圆形具有长轴和短轴,二者的比值大于或者等于2,且小于或者等于3。换热管100沿其长轴方向的一端为迎火端,若换热管100的长轴与换热管100的短轴的比值过大,换热管100的迎火端容易聚集热量而造成局部温度过高,使得换热管100内的水容易因高温汽化而产生造成,从而影响换热管100的使用寿命;若换热管100的长轴与换热管100的短轴的比值过小,即换热管100接近为圆形,相对于呈圆形的换热管100而言,椭圆形的换热管100更利于高温烟气向换热管140的背面流动而进行换热,且椭圆形的换热管100的单位体积的换热面积大于圆形管,从而能有效提高换热器100的换热效率。
由此可见,本方案通过限定换热管100为不锈钢材质的椭圆管,且限定换热管100的长轴与换热管100的短轴的比值范围,不仅使得换热管100具有良好的导热性能、耐高温性能和耐腐蚀性能,而且使得换热管100与高温烟气的接触面积较大,扩大了换热面积,从而能提高换热效率以及材料利用率。其中,换热管100的长轴与换热管100的短轴的比值可以为2.0,或者2.2,或者2.5,或者2.8,或者3.0,具体在此不作限定。
此外,换热器10中的换热片200和换热管100均采用不锈钢材料制成,配合前述的换热片200上任意一点与换热管100的外管壁之间的最小距离不大于3mm,也即换热片200与换热管100之间的距离较近,换热片200上的温度能够快速传递至换热管100,进一步地提高了换热器10的换热效率。
本实用新型还提出一种热水器,该热水器包括前述的换热器10,该换热器10的具体结构参照上述实施例,由于本热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。其中,该热水器包括但不限于风机下置的强鼓型热水器,或者风机上置的强抽型热水器。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的发明构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种换热器,其特征在于,包括:
换热组件,包括沿第一方向依次间隔排布的多个换热管;以及
端板,所述换热组件的两端分别设有一所述端板,每一所述端板具有多个连通部和多个通孔,所述端板的每一所述通孔的外周缘设有朝向另一所述端板延伸的环形凸部,每一所述换热管的端部插设于一所述环形凸部内并与所述环形凸部密封连接,所述连通部具有与所述通孔连通的连通口,每两个所述换热管通过一所述连通部的连通口连通,多个所述换热管通过多个所述连通部连通形成换热通道;
连通两个所述换热管的所述连通部定义为第一连通部,所述第一连通部的连通口沿所述第一方向的最大开口宽度为W1,与所述第一连通部连通的两个所述换热管外侧的两个所述环形凸部沿所述第一方向的最大宽度为W2,W1≤W2。
2.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述端板包括第一板体和第二板体,所述第一板体上设有所述通孔,所述第二板体上设有所述连通部,所述第二板体设于所述第一板体背向所述换热管的一侧并与所述第一板体密封连接。
3.如权利要求2所述的换热器,其特征在于,所述第二板体具有朝向所述第一板体的第一板面以及背向所述第一板体的第二板面,所述第一板面朝所述第二板面的方向凹陷,以形成所述连通部。
4.如权利要求3所述的换热器,其特征在于,所述第二板面朝远离所述第一板面的方向隆起,以使所述连通部在所述第二板面上形成有凸包。
5.如权利要求4所述的换热器,其特征在于,所述凸包与所述第二板体为一体结构,所述连通部和所述凸包为冲压成型。
6.如权利要求2所述的换热器,其特征在于,所述第一板体的周缘设有背向另一所述端板延伸并呈环形设置的第一翻边,所述第一翻边与所述第一板体围合形成有容置槽,所述第二板体设于所述容置槽内,所述第二板体的周缘与所述第一板体和/或所述第一翻边密封连接。
7.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,至少一个所述换热管内设有用于对水流进行扰流的扰流件,所述扰流件包括扰流主体和两个支撑部,两个所述支撑部的顶端均与所述扰流主体连接,两个所述支撑部的底端呈间隔设置并分别支撑于所述换热管的内壁上。
8.如权利要求7所述的换热器,其特征在于,所述扰流主体上设有多个扰流孔,多个所述扰流孔沿所述换热管的长度方向间隔排布,所述扰流件具有迎水端;每一所述扰流孔远离所述迎水端的边缘设有朝外倾斜的扰流片,相邻两个所述扰流片位于所述扰流主体的两侧;
和/或,至少一个所述扰流孔的孔壁上设有朝向所述迎水端延伸的扰流凸刺。
9.如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述换热管为椭圆管;
和/或,所述环形凸部呈椭圆环形状设置,所述换热管的端部穿过所述环形凸部伸入至所述通孔内;
和/或,所述通孔呈椭圆形设置。
10.如权利要求1至9任意一项所述的换热器,其特征在于,所述端板为不锈钢件;
和/或,所述换热管为不锈钢材质的椭圆管,所述换热管的长轴与所述换热管的短轴的比值不小于2,且不大于3。
11.一种热水器,其特征在于,包括如权利要求1至10任意一项所述的换热器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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