CN1425120A - 包括一板式热交换器和一用于已加热水的储存容器的热水器 - Google Patents

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Abstract

一种用于避免所输送水的峰值温度的热水器，包括一板式热交换器(1)，该板式热交换器(1)与一储存容器(2)联接，该储存容器(2)设有联接容器(2)的外壁(2)的相对部分的内部加强装置(9－11，图1；13－13，图5－18)。即使设置薄储存容器壁，也能够使用箱形热水器，而没有由于水压变化导致变形的危险。该加强装置可包括叠层的互相联接板(13－13)，如具有与联接到容器(2)上的板式热交换器中所使用的板(12－12)相同的形式。

Description

包括一板式热交换器和一用于 已加热水的储存容器的热水器
本发明涉及一种热水器。
热水，特别是清洁水，通常是通过使冷水经过一热交换器而获得的，处于一第二管路中的热流体供应到该热交换器。对于家用用途，龙头处的温度应在55至60℃之间保持恒定。在许多应用中，需要直接根据避免不必要的储存所需的水流来加热水。但一些储存，即热交换器和通向龙头的管道中的水量是不可避免的。为了获得高效的热交换，能并够在储存量最小的情况下供应大量的加热水流，通常的作法是用板式热交换器来进行热交换。这种***中固有的一个问题是，如果在一段时间内热水流出而后在一短时间内不流动，新的热水流会使第一股水的温度远大于所需的温度。在高于60℃的温度下供应的热水如果用来冲洗婴儿则是危险的。高水温是由于热交换器中加热水的流体的温度必须比流出的水的温度高10-20℃。当经过热交换器的水流停止时，交换器中存在的清洁水将被加热到交换器中加热流体的温度。为安全起见，可在热交换器与龙头之间设置一热水储存容器。交换器与龙头之间的长管可构成这种容器。但设置这种管路可能不实际，并且不是所需要的，因为在长时间不用热水后输送到龙头的第一股水将会更冷。
因此，需要提供一种热水器，该热水器容积小，但仍能在较长时间流出而后短时间停止之后重新流出时，防止热水到达峰值温度。热水器除了容积小之外，还应当具有小的外部尺寸。在多数情况下，使用球形容器是不可能的，而其它形状会由于可能产生的相对较高的水压而变形。由于成本原因，使用重壁的容器是禁止的。
根据本发明的热水器包括一板式热交换器，该板式热交换器与一储存容器联接，该储存容器具有一外部限定壁和一用于排放已加热水的出口孔，其特征在于，该储存容器的内部设有可将上述壁的相对部分相互联接起来的加强装置，上述加强装置能够在相互垂直的三个方向上传递力。
这种加强装置使得容器可设计成几乎任何所需形状和尺寸，还能够使用非常薄的容器壁。
优选地，容器可设计成在相互垂直的两个方向上具有与热交换器相同的外部形状和尺寸-能够将其作为板式热交换器的延伸来安装。
加强装置可有利地设计成叠层板，该叠层板上设有***和凹陷，并通过钎焊、低温焊或胶粘而相互联接在一起，上述板设有已加热水可流过的孔。这将使容器中经过的水流完全混合。用于避免温度峰值所需的容积将会很小，结构刚性很大，且即使发生显著的内部压力变化也能抵抗变形。
根据本发明的另一方面，容器中的板可具有与热水从中流出的热交换器相同的尺寸和形状。这会降低加工和制造成本。
容器可设计成常规的双管路液体至液体板式热交换器，其中仅使用一个管路。如果其中至少一个板成形为两管路之间的联接件，则可有利地使用两个管路通道。
最优选地，容器可设计成供应将储存在容器中的热水的板式热交换器的一个整体部分。
本发明将结合附图得到更详细的描述，其中
图1表示本发明的基本原理，是一穿过本发明的热水器的垂直剖面，该剖面沿图3中的I-I线剖开。
图2是从图1中箭头II-II方向观察的，图1中所示热水器中板式热交换器部分的右手侧端面视图。
图3是从图1中箭头III-III方向观察的，图1的左手侧端面视图。
图4是沿图3中IV-IV线剖开的垂直剖面图。
图5是沿图7中V-V线的剖面，示出本发明热水器的一个实施例，其中用于热水的容器已经与板式热交换器成一体。
图6是沿图7中VI-VI线的剖面图。
图7是从图5中箭头VII-VII方向观察的，图5中装置的左手侧端面视图。
图8是从图5中箭头VIII-VIII方向观察的，图5中所示装置的右手侧端面视图。
图9和10示出沿图7中IX-IX和X-X线剖开的剖面图。
图11是图5至10中所示热水器的分解透视图，表示装置的工作原理。
图12是本发明另一实施例的垂直剖面图，该剖面跟随图14中的XII-XII线。
图13是沿图14中线XIII-XIII剖开相同装置的剖面图。
图14是从图12中箭头XIV-XIV方向观察的，图12中所示装置的左手侧端面视图。
图15是从图12中箭头XV-XV方向观察的，图12中装置的右手侧端面视图。
图16是沿图14中线XVI-XVI的剖面图。
图17是沿图14中线XVI-XVI的剖面图。
图18是图12至17中所示的热水器的分解透视图，表示装置的工作原理。
图1-4表示本发明的基本原理。图1中，一热交换器用箭头1表示，并通过一管3联接到一储存容器2上。热交换器1是公知的双管路板型，具有一用于将加热的流体-在实际情况下是一清洁的水流-的入口4。加热后的水经管3离开热交换器1。加热是通过与一具有图3和4中所示的入口5和出口6的热水管路进行热交换而完成的。储存容器2具有一外部限制壁2，其上设有一由一阀8控制的出口管7。板式热交换器1中通向清洁水管路的入口4例如联接到城市水厂***。热水管路包括一与热交换器1的入口5和出口6联接的锅炉-未图示。
在***操作过程中-即通过打开阀8而放出清洁水的过程中-冷清洁水通过入口4进入热交换器1并在例如从10℃加热到55℃后输送到容器2中。同时加热热水流可在80℃的温度下进入热交换器1的入口5而在65℃的温度下离开出口6。在停止放出热清洁水一段时间如几分钟，而后很快重新开始的情况下，在没有清洁水流的时间段内盛放在热交换器1中的清洁水将在一可能高达70℃的温度下离开热交换器。如果直接用来冲洗人类-特别是小孩，这将是有害的。因此，在热交换器1和阀8之间设置容器2。容器2的容积应足够大，以容纳避免温度峰值所必须数量的清洁水。通过将容器2成形为具有与热交换器1相同宽度和高度的箱体，现有的空间可得到最经济的利用。由于内部压力的巨大变化，箱形容器将不利地变形，除非有一非常厚的壁。从经济的观点来看，这是不可能的。根据本发明，容器2的壁2可以非常薄，因为根据本发明的箱形容器2的相对的壁部已经用多个拉杆9、10和11相互联接的。上述杆能够沿相互垂直的三个方向传递力。
加强容器壁2的一种有利的替换方法是以与制造板式热交换器的传统方式相似的方式为容器2设置内部叠层板，该内部叠层板上设有***和凹陷的压印图案，并钎焊、低温焊或粘结在一起。容器2最好在两个方向上具有与热交换器1相同的外部尺寸，因而可制造成热交换器1的延伸。
图5至10中示出这种类型热水器的一实施例，图11中示出流动原理。图5至10中所示的热水器是一整体的热交换器1和容器2。图5是沿图7中线V-V的剖面，还是沿图5中箭头VII-VII方向观察的图5的左手端视图。图5的剖面示出通过入口4进入热交换器部分1中并在成对的热交换板12之间向下流到一总管空间3中的清洁水流，该总管空间3在容器部件2的底部与一对应的总管空间3联接。清洁水现在在成对的板13之间穿过并通过设有阀8的出口7离开容器部件2。一分隔板14防止清洁水流直接从入口4流到出口7。
图6是穿过用于热交换器1加热介质的入口5和出口6的剖面，上述剖面沿图7中的VI-VI线剖开，显示了加热介质的管路，加热介质通过入口5进入，在成对的板12之间向上流动，并通过出口6离开交换器1。板14通过防止加热介质进入容器2中的中空空间15中而将热交换器1与容器2隔开。
作为沿图7中线IX-IX和X-X的剖面，图9和10示出用于加热介质的出口6，用于清洁水的入口4和出口7，以及用于加热介质的入口5。还示出了中空空间15。
图11示出如何用一端板17、一些板12、12、12和分隔板14制成根据图5-10的热交换器1的部件，以及如何用分隔板14、一些板13、13、13和一端板18制成容器部件2。端板17设有一用于冷清洁水的入口4、用于加热介质的入口5和用于加热介质的出口6。端板17和第一热交换板12之间的空间没有使用，一环19用作清洁水流动的通道。第一热交换板12与叠层中后面的板12之间的空间阻止清洁水通过，但允许通过入口5进入交换器1的加热介质通过。清洁水在板12与相邻板12之间向下流动，通过出口总管部件3离开交换器，通过一总管部件3进入容器。板12与12之间以及板12与14之间的空间开放，使通过出口6离开热交换器的加热介质向上流动。图11中，所示热交换器设有在板式热交换器中很传统的鱼骨形图案。
图5-11中所示的热水器容器部件2的板同样设有这种图案，但它们不具备热交换功能。但是，即使在容器2内部的板上设置相同的鱼骨图案也是有利的-部分是因为数量较少的不同类型的板更经济，部分是因为当设有图案的板钎焊在一起时在容器2中容易获得在相互垂直的三个方向上的加强效果。
离开交换器部件1并在3处进入容器2中的热清洁水的第一部分21现在在一位于分隔板14与容器2的第一板13之间的通道中向上流动，而热清洁水的第二部分22在板13与13之间-即容器部件2的板之间的每个通道中向上流动。清洁水的上述第二部分22在通过出口7离开容器部件2之前与水流21会合。容器部件2中的其余通道-即板13与13之间的通道以及板13与18之间的通道阻止任何介质进入。因此热水器的热交换部件1作为普通的双水流板式热交换器工作，而容器部件2用作已加热清洁水流的分配器，在通过出口7离开容器2之前将其分割并重新会合。这将确保避免温度峰值，并以这样一种方式操作，使得永久不流动的清洁水没有聚积的危险。
热水器的容器部件2的另一个改进由图12至18中的实施例表示。这里，目标是用容器2的整个容积分割离开热交换器1的清洁水流。
热交换器1与上面描述并在图5至11中图示的相同，但容器部件2中的一端板30被设计成与相邻板13一起形成通道31和32，如下面将说明的，通道31和32联接在其底部和顶部穿过容器的成对的总管通道。在3处进入容器部件2的清洁水在由容器部件2中的板形成的每个通道之间向上移动。但如图16和18中所示，通道31同样允许一清洁水流通过容器部件2中的其余通道向上流动。穿过容器部件2的向上的清洁水流在平行的总管3和3  中会合-见图17-并最终在通过出口7离开容器2之前借助于通道32重新会合。
从图18中可以看到，在总管部件3处进入容器部件2的热清洁水流将被分割成一第一流33和一第二流34。如图17中所示，第一流33在容器部件2中的分隔板14与第一板13之间向上流动。它直接通过总管3穿过容器2继续前进到出口7。第二流34继续穿过总管3，但一水流部分35分支出来并在板13与13之间向上流动。这里它将到达总管3并会合第一流33。第二流34中的其余部分穿过通道31并通过总管3朝热交换器1方向返回-见图16-并通过其余通道即板13-13以及13-13之间的通道穿过容器部件2向上流动到达总管3。从总管3  流出的清洁水通过通道32离开容器2到达出口7。
可以理解，为清楚起见，图11和18中没有用相应的图5-10和图11-17中所示的板的数字表示。
还可以理解，虽然是最昂贵的一种，图11-18中的热水器可能是最优选的，因为相对于其制造成本来讲具有最佳的性能。

Claims (6)

1.一种热水器(1，2)，包括一板式热交换器(1)，该板式热交换器(1)与一储存容器(2)联接，该储存容器(2)设有一外部限定壁(2)和一用于排放已加热水的出口孔(7)，其特征在于，该容器(2)的内部设有可将该壁(2)的相对部分相互联接起来的加强装置(9-11，图1；13-13，图5-18)，该加强装置能够在相互垂直的三个方向上传递力。
2.根据权利要求1的热水器，其特征在于，该储存容器在两个垂直方向上的外部形状和尺寸基本与联接到容器(2)上的热交换器(1)的对应的形状和尺寸相等。
3.根据权利要求1或2的热水器，其特征在于，储存容器(2)中的上述加强装置是一些叠层板(13-13，图11和18)，这些叠层板上设有***和凹陷，并通过钎焊、低温焊或胶粘而相互联接在一起，上述板设有形成已加热水可流过的通道(3，3，3，3)孔。
4.根据权利要求3的热水器，其特征在于，储存容器(2)设计成其中仅使用一个管路的常规双管路液体至液体板式热交换器(图5-11)。
5.根据权利要求3的热水器，其特征在于，它设计成一常规的双管路液体至液体板式热交换器，只是一端板(30，图16-18)成形为在两管路之间提供联接。
6.根据权利要求4-6中的一项的热水器，其特征在于，储存容器(2)与供应热水的板式热交换器(1)成一整体(图5-18)。
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