半容积式换热器的制作方法

专利名称：半容积式换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种半容积式换热器。
背景技术：
现有的换热器主要包括热式、半容积式和容积式三种类型，并且换热器多采用加 热盘管分浮动盘管和U型管结构。 中国专利CN2372650公开了一个立式半容积式换热器。该技术方案包括立式的换 热器壳体和位于该壳体下方的支架。换热器壳体内有一个水平安装的换热筒壳体，换热筒 壳体靠近内侧端盖部的最低位竖直焊接有热水溢出管。该溢出管的上端位于换热筒壳体内 接近最高位、其下端伸出换热筒壳体到换热器壳体内底部。热媒管道系统位于换热筒壳体 内，并且热媒管道系统包括一根水平的热媒总进管和一根水平的热媒总出管，二者之间有 多组并联的盘管将两者连通。 此外，中国专利CN2372651公开一种容积式或半容积式热交换设备，它由立式或 卧式罐体和换热器组成。其中换热器由导流筒、换热管束、折流板、管箱构成。换热管束为 多根U型管，它们一同安置在导流筒内，导流筒位于罐体内，其上设有进水口和出水口，管 箱位于罐体外，其上设有热媒进口和热媒出口 ，罐体上设有出水口 。对应管箱热媒出口附近 位置的冷却段换热管束，其各U型管的管口以单路或多路依次首尾连通连接，形成冷却段 整体的单路或多路冷凝水流通通道。 同时，中国专利CN2161890公开了一种半容积式换热器，由罐体、换热部分组成。 罐体有立式或卧式，在罐体上有出水管，换热部分有管箱、管束、出水口和进水口 。独立的换 热部分水平地伸入罐体，出水口朝下接近罐底；在管箱内设置使换热管束成多次往返流程 的分程隔板，在管束外设置多块折流板。这种半容积式换热器，将容积式换热器和快速换热 器有机地组合在一起，吸收两者的优点，换热系数高、供水安全、平稳，使用范围广，适用于 公共建筑热水供应系统。 纵观以上各种现有的换热器，其具有各种缺点，比如传热系数低、供热速度慢、容 积利用率低，换热器不容易更换及清洗等。

发明内容
本发明提供一种半容积式换热器，其传热系数高、供热速度快、容积利用率也高， 换热器更换及清洗非常简单容易。 为此，本发明提供一种半容积式换热器，包括具有导流管的罐体；安装在所述罐体 上的激光钎焊圆形换热器壳体，所述换热器壳体内安装有圆形钎焊式换热器，所述换热器 包括靠近所述罐体的后挡板、远离所述罐体的前挡板、叠压在后挡板与前挡板之间的多个 人字形并且具有隆起和凹陷的散热片及穿过所述散热片的入水口及出水口 ；及将导流管与 所述换热器连通的循环水泵。 本发明的优点在于传热系数高、供热速度快、容积利用率也高，换热器更换及清洗非常简单容易。 以下将结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。


图1示意性地展示了本发明半容积式换热器一个实施例的立式罐体。 图2示意性地展示了本发明半容积式换热器另一个实施例的卧式罐体。 图3示意性地展示了图1中半容积式换热器在无热水需求时的换热状态，并且在
图1的基础上增加了换热组件，图中箭头展示了罐体内水的流动方向。 图4示意性地展示了图1中半容积式换热器在低热水需求时的换热状态，并且在 图1的基础上增加了换热组件，箭头展示了罐体内水的流动方向。 图5示意性地展示了图1中半容积式换热器在高热水需求时的换热状态，并且在 图1的基础上增加了换热组件，箭头展示了罐体内水的流动方向。 图6示意性地展示了图2中半容积式换热器卧式罐体的结构，其中在图2基础上 增加了换热组件。 图7示意性地展示了图3中激光钎焊圆形换热器和换热器圆形后挡板的沿着换热
器壳体竖向剖切的剖示图。 图7A展示了图7中的部分结构。 图8示意性地展示了激光钎焊圆形换热器的圆形前挡板的结构。
图9示意性地展示了本发明半容积式换热器芯体激光钎焊圆形换热器。
图10示意性地展示了图9所示激光钎焊圆形换热器的板片。
具体实施例方式
现在参考附图详细描述本发明。 图1示意性地展示了本发明半容积式换热器的一部分一立式罐体16。其中吊耳20 焊接在立式罐体16的顶部，方便运输时吊装立式罐体16。圆形罐体底座21焊接在罐体16 底部的封头23上，使整个罐体16能平稳竖立在地面上，从而达到占地面积小的有益效果。
图2示意性地展示了本发明半容积式换热器的另一种罐体_卧式罐体32。吊耳 20焊接在罐体32的上方，方便运输时吊装罐体32。方形罐体底座22焊接在罐体32底部 上的加强板24上，加强板24紧贴并且焊接在罐体32上，达到承受压力大的效果。此罐体 32适合使用在容积大的半容积式换热器中。 图3示意性地展示了图1中的半容积式换热器在无热水需求时的工作原理。参考 图3、图7和图7A，一次侧热介质由接口 1进入，从接口 2出来。此时换热器里面的热介质 (一次侧)和换热器外面的冷水(二次侧冷水)进行了热交换，一次侧出口 2所出介质温 度下降；二次侧由水泵14将罐底部冷水注入二次侧接口 3并进入激光钎焊圆形换热器壳 体9，经过圆柱型换热器四周螺纹，此时冷水和换热器内热介质进行热交换，冷水换热成热 水后由二次侧出口 4流向罐体上部。当罐体16内水温达到要求温度，一次侧进口 1进入换 热器的热介质将关闭，二次循环泵14将停止。(罐体外右边箭头指明了一次侧热介质和二 次侧水的流向；罐体内部箭头指明了罐内水由上向下移动。) 图中换热器壳体9紧贴的焊接在罐体16的外边上，使圆形换热器壳体和罐体未连通，即一次侧介质和二次侧水隔离未混合。 图中14为循环水泵，将二次侧冷水(罐体底部的水)注入换热器壳体，加速了二 次侧水流量，达到换热快的效果；18， 19为水泵14前后法兰，方便水泵14的拆卸和维修。
图中15为人孔；8为排污口，人孔15在罐体中间位置，排污口 8在罐体底部封头 23正中心接出，可以确保罐体32内的水完全排出。在半容积换热器运行时，人孔15和排污 口 8封闭，当罐体32内有污垢需要清洗时，可以先打开排污口 8将罐体32内的水排出，再 打开人孔15，清洁人员进入罐体32内部进行清洗作业，从而使罐体32达到不会结垢的效 果。 圆形钎焊式换热器31安装在换热器壳体9内。 图中34为罐体内导流管，其作用为①可使循环泵14抽到罐体16更底层冷水② 可将二次侧热水导入罐体16顶部，达到二次侧进水为冷水供用户水为热水效果。
图4示意性地展示了本发明半容积式换热器在低热水需求时的工作原理。当有少 量热水由供水口 6供给用户使用，冷水补水口 5会有少量水补入罐体16，由二次侧循环水 泵14注入换热器壳体9，进行一次侧热介质和二次侧冷水热交换(具体交换方式在图3中 叙述)，热水回水口 7会有少量热水回到罐体内，当罐体16内水温达到要求温度，一次侧进 口 l进入换热器的热介质将关闭，二次循环泵停止。罐体外右边箭头指明了一次侧热介质 和二次侧水的流向；罐体外左边箭头指明了热供水口、冷水补水口、热水回水口水的流向， 罐体内箭头指明了罐内水由上向下移动。 图5示意性地展示了本发明半容积式换热器在高热水需求时的工作原理，当有大 量热水从供水口 6供给用户时，也有大量冷水从冷水补水口 5进入罐体16，部分冷水由罐体 底部由下向上移动。部分冷水由二次侧循环水泵14注入换热器壳体9，进行一次侧热介质 和二次侧冷水热交换(具体交换方式在图3中有叙述)，热水回水口 7会有少量热水回到罐 内。罐体外右边箭头指明了一次侧热介质和二次侧水的流向；罐体外左边箭头指明了热供 水口、冷水补水口、热水回水口水的流向，罐体内箭头指明了罐内水由下向上移动。
图6是在图2的基础上增加了换热组件的半容积式换热器，此罐体17为卧式罐 体，换热器壳体32焊接在罐体17的上方，即安装时圆形钎焊换热器31竖向安装在罐体17 外边。 图中l为一次侧热介质进口 ；2为一次侧热介质出口 ；25为二次冷水进口 ；26为二 次热水出口 ；27为冷水补水口 ；28为热水供水口 ；29为热水回水口 ；30为排污口 ；33为人 孔；34为导流管。导流管34比立式罐体导流管长，由于二次侧冷水进水口 25与罐底的冷水 之间的距离较远，为使循环泵14抽到罐体17更底层的冷水，使整罐体尽快达到要求温度。
当无热水需求时一次侧热介质由接口 1进，接口 2出，此时换热器里面热介质 (一次侧)和换热器外面的冷水(二次侧冷水)进行了热交换，一次侧出口 2所出介质温度 下降；二次侧由水泵14将罐底部冷水注入二次侧接口 25并进入换热器壳体32，经过激光 钎焊圆形换热器进行换热，此时冷水和换热器内热介质进行热交换，冷水换热成热水后由 二次侧出口 26流向罐体上部。当罐体17内水温达到要求温度时，一次侧进口 1进入热换 热器的热介质将关闭，二次侧循环泵14将停止。 当低热水需求时、高热水需求时的工作原理和立式罐体的半容积换热器工作原理 相同。
图7、7A示意性地展示了圆形激光钎焊式换热器和后挡板在图3的竖向剖示图。其 中10为圆形后挡板，11为焊接在圆形后挡板10上的螺杆，每块圆形后挡板10上有四根螺 杆11 (如图7A所示)。圆形后挡板10安装在换热器壳体9底部，在安装时螺杆11和罐体 接触，后挡板10和换热器接触。后挡板10可以顶住换热器，减小换热器向下的重力，可在 运输时保护换热器不会因为自身重力使钎焊焊接部位裂开，且当换热器一次侧进口热源压 力过大时，可避免换热器因压力过大使钎焊焊接部位裂开。后挡板上螺杆在安装时接触罐 体部位要磨一定弧度，使螺杆和罐体接触面积增大，即受力面积增大。当功率改变时，可根 据功率需求调整板片数量及螺杆长短。 图8示意性地展示了圆形钎焊式换热器的前挡板。前挡板焊接在换热器的进水口 1和出水口 2上，且紧贴在换热器的正面。35为螺栓孔，螺栓经过螺栓孔35可将换热器和 换热器壳体连接起来，螺栓孔35的大小和数量由换热器大小而定。 图9示意性地展示了圆形钎焊式换热器。l为换热器进水口，2为出水口，为方便 安装，在换热器焊上前挡板后，会在换热器进水口 1和出水口 2上焊接法兰，在图3、图4、图 5、图6中均可见。并且两个接口的位置可互换，但在安装时靠近循环水泵的接口为2 —一 次侧冷进，图7展示了圆形钎焊式换热器31以换热器壳体9为基准的竖向剖示图。
图IO示意性地展示了圆形钎焊式换热器的板片。圆形钎焊式换热器板片为人字 形，由隆起和凹陷组成，从而更易形成湍流，提高换热效率。 概括地讲，本发明的半容积式换热器由罐体、安装在罐体上的激光钎焊圆形换热 器及换热组件构成。罐体上有出水管和进水管，换热组件有换热器壳体、设置在换热器壳体 上的出水口 、进水口 、循环水泵以及阀门。
本发明原理为 将一次热源(蒸汽、高温热水90度或低温热水70度)的热能传递给二次侧，即提 高热介质与被加热水流速，变层流换热为湍流换热，大幅度提高换热效果的作用。
工作程序如下 1 :当无热水需求时(参考图3)，在罐体内的水经过水泵循环进入激光钎焊圆形换 热器进行换热，直至罐体内的水温达到要求， 一次侧热源关闭，二次侧循环水泵停止运行。
2 :当低热水需求时(参考图4)，进入罐体内的冷水直接经过水泵循环进入激光钎 焊圆形换热器进行换热，直至罐体内的水温达到要求，一次侧热源关闭，二次侧循环水泵停 止运行。 3 :当高热水需求时(参考图5)，进入罐体内的冷水只有部分会经过水泵循环进入 激光钎焊圆形换热器进行换热，其余的冷水会累积在罐体底部，而罐体内的热水会由下部 向上移动供客户使用，从而达到热水高峰需求。
概括地讲，本发明提供一种半容积式换热器，包括具有导流管的罐体； 安装在所述罐体上的激光钎焊圆形换热器壳体，所述换热器壳体内安装有圆形钎
焊式换热器，所述换热器包括靠近所述罐体的后挡板、远离所述罐体的前挡板、叠压在后挡
板与前挡板之间的多个人字形并且具有隆起和凹陷的散热片及穿过所述散热片的入水口
及出水口 ；及将导流管与所述换热器连通的循环水泵。 优选地，后挡板通过多个螺杆焊接在所述罐体上。所述罐体为立式罐体，并且罐体 中央位置开始有人孔。所述罐体底部开设有排污口。
本发明相对于现有的半容积式换热器的优点包括但不限于以下几点 [OO52] (1)传热系数高 本发明的换热部件采用高效激光钎焊圆形换热器，换热器的板片流道由多个流
线引导槽以并排模式组成，可制造低速动荡水流，这种流道的形状设计使得换热系数达到 7000W/m2. °C， U型和螺旋线圈的其他换热器的最大传热系数一般为1000-2000W/m2. 。C，充 分保证了在用水高峰期间，依然能够提供稳定的供水。 [OO54] (2)供热速度快 由于本发明的特殊结构以及控制方式， 一次侧热水出水口靠近二次侧供水口 ，使
产生出的热水迅速到达二次侧供水口处，无须将罐体内的冷水全部加热即可向外供应热
水。现有半容积式换热器由于采用U形管、盘管等加热器进行加热，需把大部分冷水加热
才可向外供应热水，当有热水需求时，等待时间比较长。
(3)容积利用率高，换热器容易更换、清洗、提高功率 由于换热器外置于罐体外，有如下优点 不占用罐体空间，提高了罐体利用率可达到100% ; 方便预留换热器外壳的设计尺寸，以备增加板片数量，提高功率； 由于激光钎焊式圆型换热器体积小，拆装方便、清洗容易。 换热器重量轻，达到相同功率的换热效果，换热器的重量是U型管和盘管的重量 的1/5。 而现有的半容积式换热器的U形管、盘管等加热器插入罐体内部，有如下缺点占 用罐体的内部空间，特别是需求功率大时，加热器体积较大，降低了罐体容积利用率，容积 利用率只能达到70-85X;U型管、盘管等加热器由于长期使用而产生水垢，增加了清洗维修
次数及费用。 (4)无冷水区 本发明始终加热罐体底部的冷水，在用水量低于额定供水能力时，逐步将罐内冷 水全部加热，此时无冷水区，以维持热水的最大储备量。当用水量大于额定供水能力时，罐 内储存的热水和即时加热的热水同时向外供以度过用水高峰。当因事故或其他原因停供热 媒时，能最大限度地供应所贮存的热水。
(5)控制灵活 由于系统的动作是由测温点控制水泵来进行热交换的，当测量温度低于设定温度 时，水泵运行。系统如图(a)分别设有A、B、C三个测温点，当用户热水需求量比较低时，可 以选择A点；当用户热水需求量很大，而蒸汽量或者热水流量又不大时(这里指换热器一次 侧)，就必须保证水罐内储有足够的热水，这个时候就选择C点；相对A、C两点，B点就是一 个相对安全的位置，水罐内会储有一半热水，这样客户就可以根据自身的要求来进行选择。
(6)节能 由于换热器板片独特的设计，使流体在经过换热器时更易形成湍流，提高了换热
效率，两侧流体温差可低达rc ，并且罐体内部水温恒定，换热效果更好，节约能源。
(7)承受高压及高温 本发明中的激光钎焊圆形换热器的独立于罐体外部，其本身可以承受高压70Bar 及高温35(TC的热源。
(8)卫生 罐体和换热器采用不锈钢316L材料，具有较强耐腐蚀作用，符合生活用水卫生标 准。
(9)不易结垢 换热器板片独特的设计使流体在经过换热器时更易形成湍流，产生较强的自我冲 刷能力，冲刷掉污垢。
(10)占地面积小、维修方便、易更换 由于本发明独特的结构设计，使半容积式换热器比其他形式的换热器尺寸更加紧
凑，不用占用大量的炉房面积，维修时关闭二次侧进出口阀门即可，不需排放罐体内的水。
另外，换热器体积小，维修时不需要预留像U型管的长度空间作为维修使用。 这种半容积式换热器，将缸体和激光钎焊式圆形换热器有机地组合在一起，换热
器在缸体的外部，完全不占用罐体内部的空间，完全利用罐体的容积和激光钎焊式圆型换
热器体积小、换热效率高的优点。由于换热部分为独立结构，因此，当热水需求量增大时，只
需更换交换器的型号及水泵型号即可，完全不用改动原有的罐体，罐内贮水全部为恒温热
水，不存在冷水区，容积利用率达到100% ;足够的储水量，供水安全、平稳，使用范围广，广
泛应用于区域划分热水系统、中央热水系统、蒸汽或低压热水炉系统、热水加热泵系统、太
阳能热水系统、余热回收再循环系统等公共建筑热水供应系统当中。 所述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不代表仅仅受所述实施例的限制，其 它的任何未背离本发明的精神实质与原理的情况下所作出的任何改变、修饰、替代、组合、 简化，均应视为与本发明等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种半容积式换热器，其特征在于包括具有导流管的罐体；安装在所述罐体上的激光钎焊圆形换热器壳体，所述换热器壳体内安装有圆形钎焊式换热器，所述换热器包括靠近所述罐体的后挡板、远离所述罐体的前挡板、叠压在后挡板与前挡板之间的多个人字形并且具有隆起和凹陷的散热片及穿过所述散热片的入水口及出水口；及将导流管与所述换热器连通的循环水泵。
2. 根据权利要求1所述的半容积式换热器，其特征在于后挡板通过多个螺杆焊接在 所述罐体上。
3. 根据权利要求l所述的半容积式换热器，其特征在于所述罐体为立式罐体，并且罐 体中央位置开始有人孔。
4. 根据权利要求3所述的半容积式换热器，其特征在于所述罐体底部开设有排污口。
全文摘要
一种半容积式换热器，包括具有导流管的罐体；安装在所述罐体上的激光钎焊圆形换热器壳体，所述换热器壳体内安装有圆形钎焊式换热器，所述换热器包括靠近所述罐体的后挡板、远离所述罐体的前挡板、叠压在后挡板与前挡板之间的多个人字形并且具有隆起和凹陷的散热片及穿过所述散热片的入水口及出水口；及将导流管与所述换热器连通的循环水泵。本发明的半容积式换热器的传热系数高、供热速度快、容积利用率也高，换热器更换及清洗非常简单容易。
文档编号F28D1/03GK101709925SQ200910192788
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者俞伟德, 俞伟明 申请人:东莞市恒丰换热器有限公司