专利名称：具有高效率挡板的热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热水器，该热水器包括水箱和用于热气体的导管， 该热气体与水箱中的水具有热交换关系。
发明内容
一方面，本发明提供一种在热水器内部在热气体和水之间交换热 的热水器。该热水器包括水箱和用于允许气体经其流过的导管。该导 管延伸通过水箱并促进气体与该水箱中的水之间的热交换。该热水器 还包括在导管内部延伸以用于影响气体流动的挡板。该挡板包括以Z 字形方式弯折的片并具有多个板部分。每个板部分具有允许气体经其 流过的通流部。上述片还具有多个第一弯折和多个第二弯折。第一弯 折与第二弯折交替，从而将每个板部分限定在一个第一弯折和一个第 二弯折之间。
另一方面，本发明提供了一种热水器，该热水器包括水箱、用于 产生已加热气体的装置、以及已加热气体在气流方向上流动通过的导 管。该导管延伸通过水箱并促进气体和该水箱中的水之间的热传递。 该热水器还包括在导管内部延伸用于增加气体和水之间的热传递的挡
板。该挡板包括以z字形方式弯折而形成多个片部分的片材。各部分
在不同方向上从相邻部分延伸，且各部分中具有流动开口，该流动开 口并未在气流方向上与相邻部分中的流动开口对齐，从而使得经过某 部分中的流动开口的气体必须改变方向以通过相邻部分中的流动开□。
另一方面，本发明提供了一种制造热水器的方法。该方法包括提 供一种热水器，该热水器具有水箱、用于产生已加热气体的装置、以及导管，已加热气体在气流方向上通过该导管，该导管延伸通过水箱。 该方法还包括提供基本上平坦的片材，以Z字形方式弯折该片材以形 成多个基本上平坦的片部分，各部分在不同方向上从相邻部分延伸，
并对各部分形成流动开口。该方法还包括在导管内将挡板安置成各流 动开口不在气流方向上与相邻部分中的流动开口对齐，从而使得经过 某部分中的流动开口的气体必须改变方向以通过相邻部分中的流动开m。
在另一方面，本发明提供一种在热水器内部在热气体和水之间交 换热的热水器。该热水器包括水箱和用于允许气体经其流过的导管。 该导管竖直延伸通过水箱并促进气体和该水箱中的水之间的热交换。 该热水器还包括挡板，该档板在导管内部延伸用于影响气体的流动。
该挡板可操作地产生通过挡板的漩涡式气流并包括以z字形方式弯折
的片。该片具有多个板部分，每个板部分具有允许气体经其流过的通 流部。该片还具有多个第一弯折和多个第二弯折，第一弯折与第二弯
折交替，从而将每个板部分限定在一个第一弯折和一个第二弯折之间。 所有第一弯折和第二弯折限定相邻板部分之间基本相等的角，这些角
在大约50°到大约80°之间。 一个板部分的通流部邻近第一弯折和第二
弯折中的一个，而相邻板部分的通流部邻近第一弯折和第二弯折中的 另一个。
通过对详细描述和附图的理解，本发明的其它方面将显而易见。
图1是根据本发明实施例的包含挡板的示例性热水器的透视图。
图2是图1中所示挡板的透视图。
图2A是图2中所示挡板的详细图。
图3是用于形成图1中所示挡板的板的视图。
图4是根据本发明另一实施例的挡板的透视图。
图5是用于形成图4中所示挡板的板的视图。图6是图1中所示挡板的正视图。
具体实施例方式
在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解的是本发明并不 限于其在以下描述中所阐述的或附图中所示的构造细节和部件配置中 的应用。本发明能具有其它实施例，并能以多种方式进行实践和实施。 另外，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语旨在描述目的，而不
应将其看作是限制。本文所使用的"包括(including")、"包含(comprising)" 或"具有(having)"及它们的变型意味着囊括其后所列举的项、这些项的
等同物以及附加项。除非指定或限定，否则术语"安装(mounted)"、"连 接(connected)"、"支撑(supported)","联接(coupled)"及它们的变型被广 义使用，且这些术语囊括直接和间接安装、直接和间接连接、直接和 间接支撑以及直接和间接联接。此外，"连接(connected)"和"联接 (co叩led)"并不局限于物理或机械连接或联接。
图1、图2和图6示出了根据本发明一个实施例的用于热水器的 挡板10。图1示出了包含挡板10的示例性热水器15。更具体而言， 热水器15包括底盘20、由底盘20支撑并含有水的水箱25、围绕水箱 25的隔热夹套30、控制系统35、布置在水箱25下面的燃烧室45中的 燃烧器40、进水管50、出水管55、烟道系统60，该烟道系统包含烟 道管65和烟道管65内的挡板10。烟道管65具有纵向轴线68。在热 水器15的运行期间，气体燃料通过导管70被供应至燃烧器40。燃烧 产物或热气体通过烟道管65向上流动并通过烟道管65的壁对水进行 加热。热水器的其它构造也落入发明的范围。尽管热水器15为存储式 热水器或箱式热水器，但在其它构造中，该热水器可以是快热式热水 器或无箱式热水器。
具体参照图1中所示的烟道系统60，挂钩或横杆85在烟道管65 内支撑挡板10。但是，用以支撑挡板10的其它适用装置也落入本发明 的范围。挡板10在烟道管65内纵向延伸以影响热气体的流动(下面将做进一步说明)。在所示出的构造中，挡板IO在烟道管65中定位成在 挡板10的下端和烟道管65的下端之间留出一空间90。例如，空间90 能便于将烟道管65和挡板10安装在玻璃涂布机上，该玻璃涂布机利 用保护玻璃涂层对烟道管65和挡板10的内部和外部进行涂布，从而 使它们能预防烟道管65和挡板10老化。由于挡板10相对于烟道管65 的下端凹进，因此挡板10被燃烧室45中的极端温度过度加热的可能 性很小。空间90的长度可以为例如3英寸，但该长度可根据制造参数 变化。
根据本发明的一个构造，挡板10由相对较平的板材或片材制成。 例如，挡板10的制造工艺可包括冲压或切割材料以形成如图3所示的 片95。在所示出的构造中，片95具有多个板部分100，每个板部分100 形成卵形或椭圆形状，并具有切口或流动开口 10,如下文所述。片 95可由软钢(即低碳)、不锈钢、铬镍铁合金、镍合金或其它适当材料制 成。应该理解，对材料进行加工以形成片95的其它工艺和/或方法落入 本发明的范围。
参照图3，片95沿着基准轴102纵向延伸而形成连续的基本上平 坦的板部分100。片95还包含多个弯曲部105,各弯曲部105形成在 两个相邻板部分100之间并由片95的相对较窄部沿着轴线102而得以 限定。在挡板IO(参见图2)的制造过程中，片95优选为弯曲、或以折 叠状或Z字形方式在弯曲部105处变形。更具体而言，挡板10包含交 替的第一弯折125和第二弯折130。第一弯折125和第二弯折130形成 在片95的弯曲部105处。仅出于描述目的，术语"第一弯折(firstbend)" 和"第二弯折(secondbend)"涉及到两个方向，其中，片95在弯曲部I05 处弯曲。但是，可与图l-图3和图6所示不同地使片95弯曲或变形也 落入本发明的范围。
限定第一弯折125和第二弯折130的板部分100根据热交换要求 (例如热水器的种类)限定它们之间的夹角。形成于第一弯折125处的角的大小相对于形成于第二弯折130处的角的大小基本上相同。对于存
储式热水器(例如热水器15)，相邻板部分100之间的角在大约62°和75° 之间。更优选地，相邻板部分100之间的角为大约70°。对于快热式热 水器，相邻板部分100之间的角在大约52°和65°之间。更优选地，相 邻板部分100之间的角大约为60°。应当理解，由相邻板部分100限定 的其它角度落入本发明的范围并而取决于设计特征，例如热交换要求。 例如，挡板IO可替换的构造可包含板部分100，从而在挡板10的不同 部分处形成板部分100之间的不同角度，以允许气体更快(或更慢)地流 过导管65，由此调整导管65不同部分处的热交换率。
每个板部分100包含主要由外缘108限定的大约卵形或椭圆形状。 每个板部分100的椭圆形状使得挡板10在通常具有圆形截面的烟道管 65内适合地安装。每个板部分100包含如上所述由第一边115和第二 边120限定的通流部(也被称为流动开口)110。通流部110设计用来允 许热气体在热水器15的运行期间从其经过。如图1和图2中所示，每 个板部分IOO使其通流部IIO不相对于相邻板部分IOO中的通流部IIO 在气流方向(途中为向上)上对齐，从而经过板部分100中的通流部110 的气体必须改变方向以通过相邻板部分100中的通流部110。
第一边115和第二边120各自被形成为相对笔直的切口或线。更 具体而言，第一边115和第二边120形成夹角为大约90。的扇区。另外， 一个板部分100的第一边115基本上平行于相邻板部分100的第一边 115。另外， 一个板部分100的第二边120基本上平行于轴线102以及 相邻板部分100的第二边120。片95的其它构造可包含具有不同形状 的通流部。
在图2和图6中所示的构造中，挡板10被设计用以在烟道管65 内安装，从而板部分100的外缘108与弯曲部105(形成第一弯折125 和第二弯折130)接触或非常靠近烟道管65的内壁。由此，挡板10调 节和/或影响在燃烧室45中产生的热气体的流动。例如，相邻板部分100的通流部110彼此偏置(例如偏置180°)，由此允许挡板10产生旋 涡图案135的热气体流。另外，由通流部110和烟道管65限定的孔对 经过该孔的热气体的流速产生积极影响。
关于于图2和图2A，也可将每个板部分100描述为具有前部和后 部、右部和左部、以及，从而限定通流部110的位置。在所示出的构 造中，可看到任意两个相邻板部分100由第一弯折125或者第二弯折 130相连。如果一个板部分100的通流部IIO邻近第一弯折125而形成， 则相邻板部分100的通流部IIO邻近第二弯折130而形成，反之亦然。
仍参照图2和图2A，所有板部分IOO在上部和下部的同一个内具 有它们的通流部110。在所示出的构造中，各通流部在板部分100的下 部，但它们也可在上部。挡板10的另一特征在于如果一个板部分100 的通流部110处于前部，则相邻板部分100的通流部110处于后部， 反之亦然。挡板10的又一特征在于如果一个板部分100的通流部110 处于右部，则相邻板部分100的通流部IIO处于左部，反之亦然。
可以另一方式观察挡板10。每个第一弯折125限定出线，而每个 第二弯折130限定与第一弯折的线平行并与其它第二弯折的线平行的 线。第一弯折125的线限定第一平面150(图6)，而第二弯折130的线 限定第二平面155。第一平面150基本上平行于第二平面155并平行于 烟道管65的轴线68。图6还示出了由每隔一个板部分100限定的平面 基本上平行。
图4和图5示出了本发明另一实施例的挡板200。挡板200具有 许多与挡板IO相同的特征，且共有元件己给定了相同的参考标记。
挡板200的每个板部分100包含主要由弓形外缘225限定的半卵 形或半椭圆形部分223以及细长部分230。部分223的外缘225被设计 为接触烟道管65的内表面。每个板部分100还包含第一通流部233和
12第二通流部235，从而将细长部分230限定于第一通流部和第二通流部 之间。第一通流部233通常由垂直的第一边240和垂直的第二边245 限定。相类似，第二通流部235通常由垂直的第三边250和垂直的第 四边255限定。在所示出的构造中，第二边245和第四边255基本上 互相平行，而第一边240和第三边250共线并基本垂直于轴线68。
与图2和图2A中所示出的实施例类似，可将每个板部分100描述 为具有上部和下部。在所示出的构造中，通流部233、 235位于每个板 部分100的下部。通流部233、 235可替代地位于每个板部分IOO的上 部。
在其它可替代的构造(未示出)中，板部分可具有其它许多流通部， 且这些流通部可具有其它形状。
在所附权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。
权利要求
1.一种热水器，所述热水器用于在所述热水器内在热气体和水之间交换热，所述热水器包括水箱；用于允许气体流过的导管，所述导管延伸通过所述水箱，并促进气体与所述水箱中的水之间的热交换；以及挡板，所述档板在所述导管内延伸，用于影响所述气体的流动，所述挡板包括以Z字形方式弯折的片并具有多个板部分，每个板部分具有允许气体流过的通流部，所述片还具有多个第一弯折和多个第二弯折，所述第一弯折与所述第二弯折交替，从而将每个板部分限定在一个第一弯折和一个第二弯折之间。
2. 根据权利要求l所述的热水器，其中所述挡板可操作产生通过 所述导管的漩涡式气流。
3. 根据权利要求1所述的热水器，其中一个板部分的所述通流部 邻近所述第一弯折和所述第二弯折中的一个弯折，而相邻板部分的所 述通流部邻近所述第一弯折和所述第二弯折中的另一个弯折。
4. 根据权利要求l所述的热水器，其中，每个板部分包括上部和 下部，所有板部分的所述通流部邻近所述上部和所述下部中的同一个。
5. 根据权利要求1所述的热水器，其中，每个板部分包括前部和 后部， 一个板部分的所述通流部邻近所述前部和所述后部中的一个， 而另一板部分的所述通流部邻近所述前部和所述后部中的另一个。
6. 根据权利要求1所述的热水器，其中，每个板部分包括右部和 左部， 一个板部分的通流部位于所述右部和所述左部中的一个中，而 相邻板部分的所述通流部位于所述右部和所述左部中的另一个中。
7. 根据权利要求1所述的热水器，其中所述挡板被取向为使得 所述第一弯折被排列在第一平面上，并且所述第二弯折被排列在第二 平面上，所述第一平面基本上平行于所述第二平面。
8. 根据权利要求l所述的热水器，其中，每个所述第一弯折限定 形成所述弯折所沿着的线，由一个第一弯折限定的所述线基本上平行 于由另一第一弯折限定的所述线。
9. 根据权利要求l所述的热水器，其中，每个所述第一弯折限定 形成所述第一弯折所沿着的线，而每个所述第二弯折限定形成所述第 二弯折所沿着的线，由所述第一弯折限定的线基本上平行于由所述第 二弯折限定的线。
10. 根据权利要求l所述的热水器，其中，每个板部分限定平面， 每隔一个板部分所限定的所述平面基本上互相平行。
11. 根据权利要求1所述的热水器，其中，每个板部分的所述通 流部由所述板部分的基本上垂直的第一边和第二边限定，且所有板部 分的第一边基本上平行，并且所有板部分的第二边基本上平行。
12. 根据权利要求l所述的热水器，其中所述导管被竖直取向。
13. 根据权利要求1所述的热水器，其中，所有所述第一弯折和 所述第二弯折限定相邻板部分之间基本相等的角。
14. 根据权利要求13所述的热水器，其中所述角在大约50°和大 约80°之间。
15. 根据权利要求14所述的热水器，其中所述角为大约70。。
16. 根据权利要求13所述的热水器，其中所述热水器为存储式热水器，且其中所述角在大约62°和大约75°之间。
17. 根据权利要求13所述的热水器，其中所述热水器为快热式热 水器，且其中所述角在大约52°和大约65°之间。
18. 根据权利要求1所述的热水器，其中，每个板部分具有第二 通流部。
19. 一种热水器，包括 水箱；用于产生已加热气体的装置；导管，所述已加热气体在气流方向上流动通过所述导管，所述导 管延伸通过所述水箱并促进在所述气体与所述水箱中的水之间的热传递；以及挡板，所述挡板在所述导管内延伸，用于增加所述气体和所述水 之间的热传递，所述挡板包括片材，所述片材以Z字形方式弯折而形 成多个片部分，每个部分从相邻部分在不同方向上延伸，且每个部分 中具有流动开口，所述流动开口不在气流方向上与相邻部分中的所述 流动开口对齐，从而使得通过一个部分中的流动开口的气体必须改变 方向以通过所述相邻部分中的所述流动开口。
20. 根据权利要求19所述的热水器，其中所述导管的横截面为大 致圆形，且其中每个部分被限定为大致椭圆形形状。
21. 根据权利要求20所述的热水器，其中所述导管具有纵向轴线， 并且其中相邻部分的所述流动开口绕所述轴线偏置大约180°,从而产 生通过所述导管的漩涡气流。
22. 根据权利要求21所述的热水器，其中所述导管大致竖直延伸 并具有下端，且其中所述用于产生已加热气体的装置包括位于所述导 管的下端的下方的燃烧器。
23. 根据权利要求22所述的热水器，其中，每个部分相对于水平 面以大约27°至38。之间的角度延伸。
24. 根据权利要求20的热水器，其中，每个流动开口限定具有大 约90。夹角的扇形。
25. 根据权利要求19所述的热水器，其中，每个部分包括第二流 动开口 ，从而经过一个部分中的所述流动开口和所述第二流动开口的 气体必须在Z字形方向上流动，以通过所述相邻部分中的所述流动开 口和所述第二流动开口。
26. —种制造热水器的方法，包括提供热水器，所述热水器具有水箱、用于产生已加热气体的装置、 以及导管，所述已加热气体在气流方向上流动经过所述导管，所述导 管延伸通过所述水箱；提供基本上平坦的片材；使所述片材以Z字形方式弯折而形成多个基本上平坦的片部分，每个部分从相邻部分在不同方向上延伸； 形成具有流动开口的每个部分；以及将所述挡板安置在所述导管内，从而每个流动开口不在气流方向 上与相邻部分中的流动开口对齐，使得经过一个部分中的流动开口的 气体必须改变方向以通过所述相邻部分中的流动开口。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，在弯折所述片之前形成 所述流动开口。
28. —种热水器，所述热水器用于在所述热水器内在热气体和水之间交换热，所述热水器包括水箱；用于允许气体流过的导管，所述导管竖直延伸通过所述水箱，并促进气体与所述水箱中的水之间的热交换；以及挡板，所述档板在所述导管内延伸，用于影响所述气体的流动， 所述挡板可操作产生通过所述导管的漩涡式气流，并包括以Z字形方 式弯折的片，所述片具有多个板部分，每个板部分具有允许气体流过 的通流部，所述片还具有多个第一弯折和多个第二弯折，所述第一弯 折与所述第二弯折交替，从而将每个板部分限定于一个第一弯折和一 个第二弯折之间，其中所有所述第一弯折和所述第二弯折限定相邻板 部分之间基本相等的角，所述角在大约50°和大约80°之间，并且其中 一个板部分的所述通流部邻近所述第一弯折和所述第二弯折中的一个 弯折，而相邻板部分的所述通流部邻近所述第一弯折和所述第二弯折 中的另一个弯折。
全文摘要
具有高效率挡板的热水器，包括水箱、允许气体流过的导管和挡板，导管延伸通过水箱并促进热气体与水之间的热交换，挡板在导管内延伸影响气体的流动。挡板包括以Z字形方式弯折的片并具有板部分。每个板部分具有气体通流部。片还具有交替的多个第一和第二弯折，每个板部分限定于一个第一弯折和一个第二弯折之间。制造热水器的方法包括提供该热水器和基本平坦的片材；使片材以Z字形方式弯折而形成多个基本平坦的片部分，每个部分从相邻部分沿不同方向延伸；形成具有流动开口的每个部分；将挡板安置在导管内，每个流动开口不在气流方向上与相邻部分中的流动开口对齐，使经过一个部分中的流动开口的气体必须改变方向以通过相邻部分中的流动开口。
文档编号F24H7/00GK101551161SQ20091013302
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年4月1日
发明者本杰明·J·博尔顿, 李亨植, 罗伯特·F·小珀尔曼, 贾森·R·阿贝勒 申请人:Aos控股公司