CN1142598A - 燃气锅炉的叠置式热交换器 - Google Patents
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Abstract
一种热水储存式燃气锅炉的热交换器,所提供的叠置式热交换器组装简便,而且不需要安装单独的热水管,使热交换器的传热效率提高,并可减小其尺寸。该叠层式热交换器包括一块底板,底板有一条或多条运送燃烧器中生成的燃气的燃气烟道,一个汇集和排送加热水的加热水回水出口和一个排送冷水的冷水入口;一块安装在底板上方的第一板;一块安装在第一板上方的第四板;以及一块安装在第四板上方的顶板。
Description
本发明涉及一种燃气锅炉热交换器,具体地说,本发明涉及的是燃气锅炉的叠置式热交换器,其中若干块板叠置后构成运送废气的燃气烟道、用以供应冷水并加热冷水的热/冷水管、以及用以供应热水的热水回水入口。
在传统的热水储存式燃气锅炉中,热交换器包括:里面装有若干管道以便将新鲜水从下部运送到上部的圆柱筒,一个加热水出口和一个加热水回水入口分别设置在圆柱筒的上部和下部,以及位于下方的加热水的燃烧器。美国专利第4,432,307和4,644,904号揭示了用于这种热水储存式燃气锅炉中的热交换器。
图1为正视图,它表示上述热水储存式锅炉中的传统热交换器的一个实施例。
根据图1,热交换器1包括用于加热水和储存加热水的热水加热部分3以及热水管4。若干垂直地通过加热水的加热部分3的烟道2设置在加热水的加热部分3内,烟道用以运送高温废气。在加热水的加热部分3的外壁上部装有一个用于排送高温热水的热水出口31,在其外壁下部装有一个热水的回水入口30。
绕加热水的加热部分3的内周装有制成固定螺线管式的热水管4,从而使热/冷水和加热水之间进行热交换。热水管4还包括分别处于热交换器1下部和上部的冷水入口40和热水出口41,使热/冷水可以进入和排出加热水的加热部分3。在冷水入口40处装有一个辅助水阀9,用以向加热水补充供应水。
在热交换器1的下部,有一根燃气供应管7和一根把所供应的燃料从燃气供应管7喷射到燃烧位置处的岐管8。此外,在烟道2内装有一块挡板(图中未示),它用来延缓废气的流动,以便将更多的热传递给加热水。热交换器1上装有一个废气烟罩6,用以抽吸通过烟道2上升的废气。
根据上述结构的锅炉热交换器,借助于由岐管8吹出的燃气燃烧产生高温废气。废气通过热交换器1的底面进入烟道2。此时,通过烟道2上升的废气经烟道2的壁与热水进行热交换。这样,加热水的温度升高,位于加热水中的热水管4也受到热的影响。
通过冷水入口40进入热交换器1的冷水在通过热水管4的同时也受加热影响,此后从热水出口41排出热交换器1的是高温水。通过烟道2的废气被集中的废气烟罩6中,并被排出锅炉。
但是,根据上述结构的热水储存式燃气锅炉的传统热交换器,由于烟道2和单独的热水管4均是装在热交换器1中,所以在制造热交换器时的焊接过程相当困难,因而也就延长了制造时间。此外,为了增加这种交换器的传热效率,需要加大热交换器的尺寸,这样就不可避免地使制造成本增高,生产效率下降。
为了克服上述困难,本发明的一个目的在于提供一种可以免去单独焊接的热水管的燃气锅炉的叠置式热交换器。
本发明的另一个目的在于提供一种燃气锅炉的叠置式热交换器,该热交换器的传热效率得以改善,所制得的热交换器尺寸小于传统热交换器。
本发明的第三个目的在于提供一种燃气锅炉的叠置式热交换器,其中将若干块板以简便的方式重迭叠置,使得制造成本效率均有所改观。
本发明的目的通过提供一种燃气锅炉的叠置式热交换器来完成,该热交换器包括一块底板,一块第一板、一块第四板以及一块顶板,其中:
底板包括一条或多条用以把燃烧器中燃烧过的废气携带走的燃气烟道,一个用以汇集加热水并将该加热水排放出去的加热水回水出口,以及一个供应冷水的冷水入口;第一板包括一个与底板燃气烟道连通的燃气烟道,一个或多个用于供应加热水的加热水入口,具有不同直径的向下凸起的收缩部,该收缩部与下面将要介绍的第四板配合在一起形成环形管,该板还有一根冷水供应管,冷水供应管的一端与冷水入口相连,冷水供应管的另一端与收缩部所形成的弯曲部的下部相连;第四板包括一个与第一板的燃气烟道连通的燃气烟道,一个或多个用于运送加热水的加热水入口,向上凸起的收缩部,该收缩部与第一板的收缩部配合在一起形成环形管,环形管以板的中心为圆心具有确定的半径,一根装在收缩部所形成的弯曲部的上部的热水运送管,该管与彼此配合在一起的收缩部所形成的热/冷水流动管道相连;顶板包括一个与第四板的燃气烟道相通的燃气烟道,一个用以将返回加热水运送到热交换器中的加热水回水入口,以及一个与热水供应管相连的热水出口。
同时,在第一板和第四板之间可以相反地叠装一块第二板,该板包括一个与第一板的燃气烟道相通的燃气烟道,一个或多个运送加热水的加热水入口,向上凸起的收缩部,该收缩部与第一板的收缩部配合在一起形成环形管,环形管以板的中心为圆心具有确定的半径,以及一个安装在收缩部所形成的弯曲部上部用以把热/冷水供应到热/冷水流管道中的热水排送管,在第一和第四板之间还可以相反地叠装一块与第一板结构相同的第三板。
在底板和顶板之间,也可以叠置两组或两组以上的第一、第二、第三和第四板的混合板组。
最好在每个燃气烟道的端部装有延缓废气流动的挡板。
也可以让底板的加热水回水出口用作加热水回水入口,让顶板的加热水回水入口用作加热水回水出口。同样,底板的冷水入口和顶板的热水出口也可以变作它用。
根据上述结构的燃气锅炉的叠层式热交换器,高温废气通过燃气烟道运送,通过热/冷水流动管道输入冷水和供应热水,用以加热房间的加热水通过加热水回水入口进入热交换器,进行热交换以后加热水经加热水回水出口排出。
废气通过底板的燃气烟道进入,当废气通过中间每块板的燃气烟道时进行热交换,最后通过顶板的燃气烟道排出。
热/冷水按照如下方式流动来提供热水。将经底板冷水入口提供的冷水通过冷水供应管送入热/冷水流动管道,使冷水沿着环形管流动。热/冷水通过另一个冷水供应管排入下一个热/冷水流动管道时作热交换。用这样的方法使已经通过若干热/冷水流动管道的热/冷水达到形成热水的高温。再将热水通过热水排送管排到热水出口。
通过顶板的热水回水入口将返回的热水送入热交换器中,当它绕流过燃气烟道时进行热交换。顶板和第四板之间的加热水经加热水入口排入由第四板和第三板构成的空间内。即,当加热水向下流动时进行热交换,已经到达底板的加热水经加热水回水出口从热交换器中排出。
所以根据上述的本发明,不需要通过艰难的焊接方法把独立的热水管安装到热交换器中,取而代之的是通过简单地焊接叠置好的板来完成此项工作。本发明的燃气锅炉的叠置式热交换器还具有比传统热交换器更佳的传热效率。所以可减少热交换器的尺寸,降低其制造成本。
下面通过附图所示出的实施例对本发明进行描述,其中:
图1为传统热水储存式燃气锅炉的热交换器的剖视图;
图2为一个中心剖视图,它表示本发明燃气锅炉的热交换器的一个实施例;
图3为表示本发明的另一个燃气锅炉热交换器的实施例的剖视图;其中除了第一实施例的之外,可相对地叠置有第二和第三板;
图4为图2所示的第一板的顶视平面图;
图5为图3所示的第二板的顶视平面图;
图6为图2所示的底板的顶视平面图;
图7为图2所示的顶板的顶视平面图。
图2为沿本发明燃气锅炉热交换器的中线作的横截面图。如图2所示,本发明燃气锅炉热交换器由叠置在另一块上的若干板构成。下面将从底部到顶部详细介绍每一块板。
底板600有若干从底部穿过顶部的燃气烟道602。在每条燃气烟道602的端部装有一块挡板607,它部分地挡住燃气烟道602的开口孔。在底板600上开有一个冷水入口604,该入口形成一个通孔。底板600的周边上设有与燃气烟道602高度相同的周边弯曲夹板。通过在周边夹板的一个部位上打一个通孔就提供了加热水回水出口606。
第一板100有一个形式与底板600的燃气烟道602相同的燃气烟道102,该燃气烟道所处部位与底板600的燃气烟道602的位置相应。在冷水入口604所处的部位有一根从第一板100向着底板600延伸的冷水供应管108。冷水供应管108与第一板100所形成的弯曲部106的下部相连。弯曲部106的形状为绕燃气烟道102的环形,该环以热交换器的轴为轴心。在第一板100的中部,燃气烟道102和弯曲部之间的底面上及弯曲部106和周边夹板之间的底面上开有从底贯穿过顶的若干加热水入口104。
第四板400的基本结构与第一板100相类似,但需将第一板的上表面和下表面反转180°,燃气烟道402的延伸方向与第一板100相反。
顶板500包括一条形状和底板600,第一板100和第四板400的燃气烟道102、402和602相同的燃气烟道502。在第四板400的热水输送管408的相应位置处有一个热水出口504。顶板500的一个部位上开有加热水回水入口506。
图3为根据本发明另一实施例的热交换器的剖视图,其中可相反地叠装有第二板和第三板。
如图3所示,底板600、第一板100、第四板400和顶板500的结构均与图2所示的相同。
第二板200有一个形状与第一板100的燃气烟道102相同的燃气烟道202,第二板200的烟道设置在与第一板100的燃气烟道102相应的地方。在与第一板100的弯曲部106相对应的部位设有形状与第一板100的弯曲部106相反的弯曲部206。第一板100的弯曲部106与第二板200的弯曲部206配合在一起形成热/冷水流动管道702。在热/冷水流动管道上离开第一板100的冷水供应管108最远的地方开有冷水排出口208,它与第二板200的弯曲部206的下部相连。在第二板200的底面与加热水入口104相应之处,开有与加热水入口104形状相同的加热水入口204。
第三板的基本形状与第一板100类似,差别在于冷水供应管308位于与第一板100的冷水供应管108成108°的相反侧。
图4为图2中的第一板的顶视平面图。
如图4所示,第一板100为圆形,它包括燃气烟道102,加热水入口104和冷水供应管108。所有8条燃气烟道102均绕着板的中心对称设置。每个燃气烟道102中均装有挡板207。13个加热水入口104全部设置在燃气烟道102之间的外部。在燃气烟道102的周围设有最终构成热/冷水流动管道702的弯曲部106。冷水供应管108设置在热/冷水流动管道702的下部。在弯曲部106的一个部位开有一个穿过弯曲部106的流动孔A。
图5为图3中的第二板的顶视平面图。
如图5所示,第二板200为圆形,它包括燃气烟道202,加热水入口204和冷水供应管208。所有8条燃气烟道202均绕着板的中心对称设置。每条燃气烟道202中均装有挡板207。13个加热水入口204全部设置在燃气烟道202之间的外部。在燃气烟道202的周围设有最终构成热/冷水流动管道702的弯曲部206。在热/冷水流动管道702的下部,将冷水供应管208装在与第一板100的冷水供应管108相反的一侧。在弯曲部206的一个部位开有一个穿过弯曲部206的流动孔A。
图6为图2的底板的顶视平面图。
如图6所示,底板600为圆形,它包括燃气烟道602和冷水入口604。8个燃气烟道602均绕着板的中心对称设置。
每条燃气烟道602中均装有挡板607。在底板600的相应于冷水供应管108的位置处设置有冷水入口604。
图7为图2顶板的顶视平面图。
如图7所示,顶板500为圆形,它包括燃气烟道502,热水出口504和加热水回水入口506。8条燃气烟道502全部绕着板的中心对称设置。每条燃气烟道502中均装有挡板507。热水出口504设置在与热水供应管408相应的部位。加热水回水入口506位于顶板500的某一部位。
利用压模轧制和弯曲金属板可方便地制得上述这些板。在将这些板中的一块叠置在另一块上以后,利用铜焊把它们组装在一起。
在本发明的具有上述结构的燃气锅炉的热交换器中,通过与废气进行热交换后分别得到热水和加热水。同时,热/冷水,加热水和废气流过它们各自的通道,使它们既不混合,彼此间也不直接接触。
如图3所示,废气的流动路径如下:由燃气燃烧后生成的高温废气向上流过底板600的燃气烟道602。废气碰到处在燃气烟道602端部的挡板607其上升速度下降。此后废气进入第一板100的燃气烟道102中。第一板100的燃气烟道102中的废气以与底板600相同的方式流入第二板200的燃气烟道202中。通过这种方式,废气通过每块板的燃气烟道,到达顶部,最终从热交换器中排出。
将热水供应给用户的热/冷水流动方式如下:经底板600的冷水入口604提供的冷水通过冷水供应管108进入第一板100和第二板200之间形成的热/冷水流动管道702。已经流入的冷水充满环形热/冷水流动管道702并通过冷水排放出口208向上流过第三板300的冷水供应管308。此时,冷水与它周围的加热水进行热交换而被加热。已经进入热/冷水流动管道704中的冷水以与热/冷水流动管道702中类似的方法被排送到相反侧的热水排放管408中。流过热水排送管408的水最终变热,由热水出口504从热交换器中排出。
此时热水出口504与热水管(未示出)相连通,使热水可以供应到需要的场所。
加热水的流动的方式如下:已经由室内加热管供应到热交换器中的冷的加热水通过一根与加热水回水入口506相连通的加热管(未示出)进入热交换器中。进入的热水流入顶板500和第四板400之间的空间,随后通过若干加热水入口404进入第四板400和第三板300之间形成的空间内。加热水分别通过各块板上的加热水入口304、204和104到达底板600。由于底板600的底上没有设置加热水的入口,所以流到底板600上的加热水升高到某一高度以前,已经到达底板600的加热水并不排出。流过板的加热水与流动孔A四周的其它加热水混合,流动孔A设置在弯曲部上。用这种方法也可使加热水在每块板中进行混合。
如果要求锅炉的热容量较大,可以把由第一板100和第二板200或由第三板300和第四板400组成的板对附加地***底板和顶板之间。在这种情况下,***板的安装最好使冷水供应管在相反地安装的同时,保持相对于热交换器的轴成180°。***板使热交换面积增加,因而使热/冷水和加热水易于流动。
根据需要,通过使底板600的加热水回水出口606和顶板500的加热回水入口506彼此互换,则可使加热水的流动方向反向。同样,也可以通过把底板600的冷水入口604和顶板500的热水出口互换后使热/冷水的流动方向反向,但这要根据它们的用途而定。
所以,根据上述结构的热水储存式燃气锅炉的叠置式热交换器,通过把各板叠置后经简单的焊接就可得到热水管,而不需经过繁重的焊接安装单独的管子。因此,使组装简单,传热效率也得到提高。从而可以减小热交换器的尺寸,制造成本大大降低。
对于本领域的普通技术人员来讲,显然可以在不超出本发明构思或范围的条件下,对本发明作出各种改型。
Claims (7)
1、一种燃气锅炉的叠置式热交换器,它包括一块底板,一块第一板,一块第四板和一块顶板,其中:
底板包括一条或多条用以把燃烧器中燃烧过的废气携带的燃气烟道,一个用以汇集加热水并将该加热水排放出去的加热水回水出口,以及一个输入冷水的冷水入口;
第一板包括一条与底板燃气烟道连通的燃气烟道,一个或多个用以排送加热水的加热水入口,具有不同直径的向下凸起的收缩部,该收缩部与下面将要描述的第四板配合在一起形成环形管,该板还有一根冷水供应管,冷水供应管的一端与冷水入口相连,冷水供应管的另一端与收缩部所形成的弯曲部的下部相连;
第四板包括一条与第一板的燃气烟道连通的燃气烟道,一个或多个用于运送加热水的加热水入口,向上凸起的收缩部,该收缩部与第一板的收缩部配合在一起形成一以板的中心为圆心具有确定的半径的环形管,一根装在收缩部所形成的弯曲部的上部的热水运送管,该管与彼此配合在一起的收缩部所形成的热/冷水流动管道相连;
顶板包括一条与第四板的燃气烟道相连通的燃气烟道,一个用以将返回加热水排送到热交换器中的加热水回水入口,以及一个与热水运送管相连的热水出口。
2、如权利要求1所述的热交换器,其中,在第一板和第四板之间装有一块第二板,第二板包括一个与第一板的燃气烟道相连通的燃气烟道,一个或多个运送加热水的加热水入口,向上凸起的收缩部,该收缩部与第一板的收缩部配合在一起形成一以板的中心为圆心且具有确定的半径的环形管,以及一个安装在由收缩部所形成的弯曲部的上部并与热/冷水流动管道相连通的冷水出口;以及
可相反地叠装有一块结构与第一板相同的第三板。
3、如权利要求1或2的热交换器,其中,在底板和顶板之间混合叠置两组或两组以上的包括第一、第二、第三和第四板的板组。
4、如权利要求1或2的热交换器,其中,在每条燃气烟道的一端装有延缓废气流动的挡板。
5、如权利要求3所述的热交换器,其中,在每条燃气烟道的一端装有延缓废气流动的挡板。
6、如权利要求1所述的热交换器,其中,底板的加热水回水出口用作加热水回水入口,顶板的加热水回水入口用作加热水回水出口。
7、如权利要求1所述的热交换器,其中,将底板的冷水入口用作热水出口,将顶板的热水出口可以改成它用。
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