專利名稱：快速煤氣熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速煤氣熱水器，特別是涉及一種使用反向流動(dòng)法的快速煤氣熱水器，在這種方法中，熱流的方向與被加熱的水流方向相反，而且間接加熱熱交換器。
如

圖1所示，一般的快速煤氣熱水器以燃燒器3直接加熱交換管2，而由供水管1流入的冷水流過該熱交換管2，這樣冷水即被加熱。加熱了的水通過熱水管4供出。
然而，在這種快速煤氣熱水器中，燃燒器3的火焰是直接作用在熱交換管2上的，由于高溫的作用，熱交換管2被腐蝕，使快速煤氣熱水器的壽命縮短。另外，加熱器無法使在煤氣燃燒過程中產(chǎn)生的有害氣體，諸如一氧化碳和氧化氮完全燃燒，因此，降低了燃燒效率，并造成環(huán)境污染。由于有害氣體的存在，有造成中毒的危險(xiǎn)。而且，在這種熱水器中，燃燒器3的熱量集中在長(zhǎng)度很短的熱交換管2的散熱片上，并通過熱交換管2將散熱片的熱傳遞給水，因此增加了熱量損失。
另外，從熱水管4流出的熱水不可能多種溫度，然而，淋浴時(shí)熱水的溫度和洗碗碟時(shí)熱水的溫度是不同的。因此，在同時(shí)淋浴和洗碗碟時(shí)，希望由熱交換管2排出的熱水應(yīng)該可以有兩個(gè)不同的溫度。因?yàn)橥ǔ５目焖倜簹鉄崴鞴?yīng)的熱水僅為一個(gè)溫度。因此，在洗碗碟時(shí)供應(yīng)高溫的熱水是不經(jīng)濟(jì)的。然而，較低溫度的熱水可用于洗碗碟。
美國(guó)專利5365887公開了一種快速煤氣熱水器，其中，熱交換器是用反向流動(dòng)方法間接加熱的，冷水可以較高的熱效率被加熱，并從而提高了熱交換器的壽命。但是，這種加熱器并沒有克服其他的問題，而且熱效率和熱交換器的壽命也沒有得到顯著的改善。
因此，為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要提供一種熱效率大大改善的快速煤氣熱水器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種快速煤氣熱水器，它能完全防止熱交換器被高溫腐蝕，顯著提高熱交換器的壽命。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是要提供一種快速煤氣熱水器，它通過使用催化劑能使未完全燃燒的氣體完全燃燒，從而提高燃燒效率，并同時(shí)防止環(huán)境污染。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一種快速煤氣熱水器，它能根據(jù)所用的熱水流量和所確定的熱水溫度，成比例地控制排風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度和煤氣供應(yīng)量，從而以最佳的效率加熱冷水。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是要提供一種快速煤氣熱水器，它能供應(yīng)多種溫度的熱水。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種快速煤氣熱水器，它包括一個(gè)殼體，它被隔板劃分為第一空間和第二空間；一個(gè)熱交換器，它安裝在第二空間中，并具有帶冷水入口的環(huán)狀下導(dǎo)管，帶熱水出口的環(huán)狀上導(dǎo)管，多個(gè)連接在導(dǎo)管之間的螺管形的熱交換管和安裝在熱交換管中心并用于延緩受熱空氣流動(dòng)的擋板；一個(gè)內(nèi)部襯套，它用于緊密包裹熱交換器的熱交換管的內(nèi)表面；一個(gè)外部襯套，它放置的位置比內(nèi)部襯套高并用于緊密包裹熱交換管的外表面；一塊下平板，它用于封閉內(nèi)部襯套和外部襯套之間的下端部分，并在其中心具有空氣入口；一塊渦流平板，它安裝在內(nèi)部襯套的中間，在其周邊上有多個(gè)空氣入口，并在中心部分有一煤氣孔；一個(gè)燃燒桶，它安裝在渦流平板上，離開內(nèi)部襯套一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離，并在其輪廓表面上有多個(gè)空氣入口；一個(gè)燃燒器，它安裝在燃燒桶內(nèi)；一個(gè)絕熱件，它離開外部襯套的外側(cè)表面和頂部一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離，并且其頂部表面是封閉的，而其下表面是敞開的，以形成環(huán)狀的空氣入口；一個(gè)排風(fēng)扇，它安裝在第一空間內(nèi)，并用于將燃燒過的氣體通過外部襯套的開口和隔板的排出口排出。
在本發(fā)明中，在燃燒桶的上部配置有用于加速未完全燃燒氣體燃燒的催化劑。
另外，在冷水供應(yīng)管上安裝有流量檢測(cè)器，以便根據(jù)由流量檢測(cè)器檢測(cè)出的熱水流量，成比例地控制排風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度和煤氣供應(yīng)的量，這樣就可以最佳的效率來加熱冷水。
在本發(fā)明中安裝有一混合閥，它可以簡(jiǎn)單地只供應(yīng)熱水，或是混有冷水的熱水，從而可供應(yīng)不同溫度的兩種熱水。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1為一般的快速煤氣熱水器的示意圖；圖2為本發(fā)明的快速煤氣熱水器的示意圖；圖3為沿著圖2的A-A線所取的本發(fā)明的橫截面圖；圖4A為燃燒器的橫截面圖，它是本發(fā)明的重要部件；圖4B為燃燒器的縱截面圖。
下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的快速煤氣熱水器的優(yōu)選實(shí)施方案。
如圖2所示，在本發(fā)明的快速煤氣熱水器中，殼體101由隔板102劃分為第一空間103和第二空間104。第一空間包括流量檢測(cè)器80，用于檢測(cè)進(jìn)入的冷水的量；排風(fēng)扇70，用于強(qiáng)制排出燃燒過的氣體；混合閥90，用于供應(yīng)兩種溫度的熱水；和熱敏電阻106，用于檢測(cè)從混合閥90排出的熱水的溫度。
第二空間104包括燃燒器/熱交換器，它將通過供氣管11供應(yīng)的煤氣燃燒，并在燃燒過的煤氣和冷水之間進(jìn)行熱交換。
安裝在第二空間104內(nèi)部的熱交換器60包括一個(gè)帶有熱水出口61a的環(huán)狀上導(dǎo)管61，一個(gè)帶有冷水入口62a的環(huán)狀下導(dǎo)管62，和多個(gè)連接在上導(dǎo)管61和下導(dǎo)管62之間的螺管形的熱交換管63。冷水供應(yīng)管81的冷水通過冷水入口62a進(jìn)入下導(dǎo)管62，并通過多個(gè)熱交換管63流入上導(dǎo)管61中。然后，熱水通過熱水出口61a排出至混合閥90中。
在多個(gè)熱交換管63的中心相應(yīng)地安裝有擋板64，在檔板64中，多個(gè)以帶狀金屬板式的翅片64a向著兩個(gè)側(cè)面彎曲。擋板64延緩經(jīng)由熱交換管63的中心流動(dòng)的燃燒過的氣體的流動(dòng)速度。
如圖2和圖3所示，在熱交換器60的外側(cè)安裝著一個(gè)打褶的圓柱形外襯套50，該外襯套作成使它能緊密包裹眾多的環(huán)狀配置的熱交換器63的外表面，并且在該襯套的下端一側(cè)有一可與排風(fēng)扇70連通的開口50a。
在熱交換器60的內(nèi)側(cè)安裝著一個(gè)打褶的圓柱形內(nèi)襯套40，該內(nèi)襯套作成使眾多熱交換管63的內(nèi)表面能被緊密包裹。內(nèi)襯套40的高度設(shè)計(jì)成比外襯套50的高度低一些。燃燒器20和燃燒桶30安裝在內(nèi)襯套40的里面。
在內(nèi)襯套40和外襯套50的下端固定著一塊下平板35，它使內(nèi)襯套40和外襯套50之間的下部表面封閉，并在其中心有一空氣入口35a。
在內(nèi)襯套40的中間安裝有渦流平板33，在該平板的周邊上有多個(gè)空氣入口33a，并在其中心部分有一煤氣孔33b。
燃燒桶30安裝在渦流平板33上，與燃燒器20同心，并且離開內(nèi)襯套40的內(nèi)表面一段預(yù)先設(shè)定的間隙。在整個(gè)燃燒桶30上形成有多個(gè)空氣入口30a。
在渦流平板33的空氣入口33a和燃燒桶30的空氣入口30a上設(shè)有向一個(gè)方向彎曲的導(dǎo)板，它以渦流形式使進(jìn)入燃燒桶30的空氣旋轉(zhuǎn)。
在第一空間103的隔板102上安裝有排氣扇70，這樣，燃燒過的氣體可通過外襯套50的開口50a和形成在隔板102上的排出口102a排放到外面去。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，排氣扇70使空氣通過下平板35的入口35a進(jìn)入內(nèi)襯套40中，并通過渦流平板33的空氣入口33a和燃燒桶30的空氣入口30a進(jìn)入燃燒桶30被加熱和升高。然后，這樣被升高的空氣在經(jīng)過設(shè)置在內(nèi)襯套40和外襯套50之間的空氣時(shí)下降，并通過外襯套50的開口50a和隔板102的排出口102a排放到外面去。
在熱交換器60的側(cè)面和頂部設(shè)有絕熱件105，它與外襯套50的外側(cè)面和頂部離開一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離。絕熱件105的下部是敞開的，這樣在絕熱件下部與外襯套50之間形成一個(gè)環(huán)狀的空氣入口105a。一部分空氣通過空氣入口105a和外襯套50與絕熱件105之間的空氣進(jìn)入熱交換器60的上部，并從而與加熱的空氣混合。
如圖4A和4B所示，燃燒器20包括一個(gè)煤氣腔22，用于存貯通過煤氣供應(yīng)管11供應(yīng)的煤氣；多個(gè)噴嘴21，它們安裝在煤氣腔22的上壁；一個(gè)火陷保持器23，它被隔板24分隔開并形成有多個(gè)火焰孔23a；一個(gè)煤氣-空氣混合管25，它安裝在渦流平板33上，渦流平板33則安置在火陷保持器23的分隔空間的內(nèi)部底面上，該混合管25與渦流平板33的煤氣孔33b相重合，該混合管25還在其上部有一個(gè)向外彎曲的導(dǎo)向板26；此外還包括一個(gè)隔套27，用于將煤氣腔22和渦流平板33隔開一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離。點(diǎn)火桿(未示出)安裝在火焰保持器23周圍。
如圖2所示，在燃燒桶30的上部，利用催化劑安裝板32安裝著催化劑31，用于加速不完全燃燒氣體的燃燒。
在本發(fā)明中，排氣扇70的旋轉(zhuǎn)速度和煤氣供應(yīng)量是按所用的熱水流量和所確定的熱水的溫度成比例控制的。為了檢測(cè)所用熱水的流量，在冷水供應(yīng)管81上安裝有流量檢測(cè)器80，用于檢測(cè)流入的冷水流量。為了檢測(cè)熱水溫度，在兩根熱水供應(yīng)管上安裝有熱敏電阻106。排氣扇70是這樣使用的其旋轉(zhuǎn)速度與流量檢測(cè)器80檢測(cè)的熱水流量，即流入的冷水流量，和所確定的熱水溫度成比例地變化。在煤氣供應(yīng)管11上安裝有煤氣閥10，它用于根據(jù)排氣扇70的入口壓力，成反比例地自動(dòng)控制煤氣供應(yīng)量。排氣扇70的入口壓力可用壓力傳感器(未示出)檢測(cè)，壓力傳感器，例如，可安裝在隔板102的排出口102a與外襯套50的開口50a之間。
入口壓力較低(在排出口102a與開口50a之間的空間的壓力)表示排氣扇70的旋轉(zhuǎn)速度加快，以使通過熱交換器60的空氣流量增加。同時(shí)，與空氣流量相適應(yīng)，煤氣供應(yīng)量也增加。
相反地，排氣扇70入口壓力較高表示排風(fēng)扇70的旋轉(zhuǎn)速度變慢，以使通過熱交換器60的空氣流量減少。同時(shí)，與空氣流量相適應(yīng)，煤氣供應(yīng)量減小。
對(duì)于技術(shù)熟練的人員，要制造一個(gè)根據(jù)流量檢測(cè)器80的所檢測(cè)的流入的冷水流量成比例地改變排風(fēng)扇70的旋轉(zhuǎn)速度，和根據(jù)排風(fēng)扇70的入口壓力按反比例地自動(dòng)控制煤氣閥10的煤氣供應(yīng)量的控制器是很容易的。因此詳細(xì)的說明就省略了。
另外，商業(yè)上已有幾種用于檢測(cè)所流入的冷水流量的流量檢測(cè)器80，根據(jù)所流入的冷水量和所確定的熱水溫度成比例地改變旋轉(zhuǎn)速度的排風(fēng)扇70和用于自動(dòng)控制煤氣供應(yīng)量的煤氣閥10，因此，詳細(xì)的說明也省略了。
在第一空間103中安裝的混合閥90，可以簡(jiǎn)單地供應(yīng)熱水或供應(yīng)混有冷水的熱水，并與熱交換器60的上導(dǎo)管61連接。這種混合閥90是眾所周知的，其詳細(xì)說明也省略了。
下面介紹本發(fā)明的快速煤氣熱水器的操作。
煤氣通過煤氣供應(yīng)管11供應(yīng)，冷水通過冷水供應(yīng)管81供應(yīng)。當(dāng)燃燒器20和排氣閥70工作時(shí)，快速熱水器100開始工作。
冷水通過冷水入口62a輸送至下導(dǎo)管62，并通過多個(gè)螺管狀的熱交換管63升高至上導(dǎo)管61。利用排氣扇70的運(yùn)行，空氣通過下平板35的入口35a進(jìn)入內(nèi)襯套40，并通過渦流平板33的空氣入口33a和燃燒桶30的空氣入口30a產(chǎn)生渦流。然后，空氣進(jìn)入燃燒桶30。燃燒桶30的空氣與燃燒過的煤氣混合并燃燒，因而空氣被加熱和升高。上升的空氣在經(jīng)過內(nèi)襯套40和外襯套50之間的空間時(shí)下降，并通過外襯套50的開口50a和隔板102的排出口102a排出。
熱交換是在熱交換器63中上升的冷水和在內(nèi)襯套40與外襯套50之間的空間中下降的熱空氣之間進(jìn)行的，這樣冷水即被加熱。由于熱交換管63為螺管形，因此水的流動(dòng)速度緩慢。當(dāng)熱空氣在內(nèi)襯套40和外襯套50之間流動(dòng)時(shí)，它被安裝在熱交換管63中心的擋板64延緩。這可增加熱傳遞效率，因?yàn)闊峤粨Q在水和熱空氣之間充分地進(jìn)行。
利用排氣扇70的運(yùn)行，外界空氣通過空氣入口105a和外襯套50與絕熱件105之間的空氣進(jìn)入熱交換器60的上部。通過空氣入口105a進(jìn)入的外界空氣量相對(duì)來說是較小的，并且進(jìn)入熱交換器60上部的外界空氣使得被燃燒器20加熱的高溫空氣的溫度降低，從而可防止由于高溫引起的上導(dǎo)管61和熱交換管63的損壞。
暫時(shí)存貯在燃燒器20的煤氣腔22中的煤氣通過噴嘴21噴出，并與混入的空氣一起進(jìn)入混合管25?；旌系臍怏w開始在火焰保持器23中燃燒，并通過火焰孔23a進(jìn)入燃燒桶30。由于安裝在混合管25中的導(dǎo)向板26的作用，使一部分混合氣體向外偏轉(zhuǎn)。這樣，燃燒氣體可通過火焰保持器23的所有火焰孔23a均勻地噴出。煤氣是在與以渦流形式進(jìn)入燃燒桶30的空氣完全混合的情況下燃燒的，因此大大提高了燃燒效率。
由于燃燒桶30的氣體通過用于加速燃燒過程的催化劑31，燃燒不完全的氣體可以完全地燃燒。因此，燃燒效率可進(jìn)一步改善，以得到較高的熱效率，并且沒有有害氣體排出。
排氣扇70的旋轉(zhuǎn)速度和送至燃燒器20的煤氣供應(yīng)量與所用熱水流量，即流入的冷水流量，和所確定的熱水的溫度成比例。排風(fēng)扇70的旋轉(zhuǎn)速度是與由安裝在冷水供應(yīng)管81上的流量檢測(cè)器80所檢測(cè)的冷水流量，即熱水流量，和已確定的所用熱水溫度成比例變化的。煤氣閥10的煤氣供應(yīng)量根據(jù)排氣扇70的排出量進(jìn)行控制。
由于受熱空氣的溫度和流動(dòng)速度是與所用熱水流量成比例地增加的。因此，不論所用熱水流量如何，都可得到確定溫度的熱水。
所供應(yīng)的熱水通過混合閥90被分為兩種溫度，這樣。溫度較高的熱水可用于淋浴，同時(shí)，溫度較低的熱水可用于洗碗碟。
在內(nèi)襯套40和燃燒桶30之間，外襯套50與絕熱件105之間，以及熱交換器60的上部有溫度相對(duì)較低的空氣流動(dòng)，而進(jìn)入熱交換器60上部的外界空氣使被燃燒器20加熱的高溫空氣的溫度降低，這樣，熱交換器60不與高溫?zé)崃恐苯咏佑|。結(jié)果，熱交換器60不會(huì)由于高溫而被腐蝕，并可顯著延長(zhǎng)其壽命。
權(quán)利要求
1.一種快速煤氣熱水器，它包括一個(gè)殼體，它被隔板劃分為第一空間和第二空間；一個(gè)熱交換器，它安裝在所述第二空間內(nèi)，并具有一根帶冷水入口的環(huán)狀下導(dǎo)管，一根帶熱水出口的環(huán)狀上導(dǎo)管，多個(gè)連接在所述導(dǎo)管之間的螺管狀的熱交換管，和安裝在所述熱交換管中心并用于延緩被加熱空氣流動(dòng)的擋板；一個(gè)內(nèi)襯套，用于緊密地包裹所述熱交換器的所述熱交換管的內(nèi)表面；一個(gè)外襯套，它的高度高于所述內(nèi)襯套的高度，并用于緊密包裹所述熱交換管的外表面；一塊下平板，它用于封閉所述內(nèi)襯套和外襯套之間的下部，并在其中心有一空氣入口；一塊渦流平板，它安裝在所述內(nèi)襯套的中間，并在其周邊上有多個(gè)空氣入口，在其中心部分有一煤氣孔；一個(gè)燃燒桶，它安裝在所述渦流平板上，離開所述內(nèi)襯套一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離，并在其輪廓表面上有多個(gè)空氣入口；一個(gè)燃燒器，它安裝在所述燃燒桶內(nèi)；一個(gè)絕熱件，它離開所述外襯套的外側(cè)表面和頂部一段預(yù)先設(shè)定的距離，該絕熱件的頂面是封閉的，而其下表面是敞開的，以形成一個(gè)環(huán)狀的空氣入口；以及一個(gè)排氣扇，它安裝在所述第一空間內(nèi)，并用于通過所述外襯套的開口和所述隔板的排出口將燃燒過的氣體排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，在所述燃燒桶的上部設(shè)有用于加速不完全燃燒氣體燃燒的催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，所述擋板是這樣制造的；帶狀的平板被壓制而在其兩側(cè)面形成多個(gè)翅片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，所述渦流平板和燃燒桶的空氣入口具有向單一方向彎曲的導(dǎo)向板，使得空氣以渦流形式進(jìn)入所述燃燒桶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，所述燃燒器包括一個(gè)煤氣腔，它用于存貯通過煤氣供應(yīng)管供應(yīng)的煤氣，多個(gè)安裝在所述煤氣腔上壁的噴嘴，一個(gè)被隔板分隔開并具有多個(gè)火焰孔的火焰保持器，一個(gè)安裝在所述渦流平板上的混合管，所述渦流平板是放置在所述火焰保持器的分隔空間的內(nèi)底面上的，所述混合管與所述渦流平板的所述煤氣孔重合，并在其上部具有向外彎曲的導(dǎo)向板；此外還包括一個(gè)隔套，用于將所述煤氣腔和渦流平板隔開一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，在與所述下導(dǎo)管連接的冷水供應(yīng)管上安裝有用于檢測(cè)流入的冷水流量的流量檢測(cè)器，所述排氣扇是這樣使用的其旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)由所述流量檢測(cè)器檢出的冷水流量(即熱水流量)和所確定熱水的溫度成比例地變化，并且在所述煤氣供應(yīng)管上安裝著一個(gè)用于根據(jù)所述排氣扇的入口壓力，成反比例地自動(dòng)控制煤氣供應(yīng)量的煤氣閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的快速煤氣熱水器，其特征在于，在所述熱交換器的所述上導(dǎo)管上安裝有混合閥，它可以簡(jiǎn)單地供應(yīng)熱水或供應(yīng)混有冷水的熱水。
全文摘要
一種快速煤氣熱水器，它包括具有帶冷水入口的環(huán)狀下導(dǎo)管，帶熱水出口的環(huán)狀上導(dǎo)管，連接這些導(dǎo)管的螺管狀熱交換管，和一塊安裝在熱交換管的中心并延緩加熱空氣流動(dòng)的擋板的熱交換器；內(nèi)襯套；外襯套；其中心有一空氣入口的下平板；周邊具有空氣入口且中心有一煤氣孔的渦流板；輪廓表面上有空氣入口的燃燒桶；頂面封閉，而下端表面敞開，以形成環(huán)狀空氣入口的絕熱件；以及一臺(tái)排氣扇。
文檔編號(hào)F24H1/22GK1140826SQ95108910
公開日1997年1月22日 申請(qǐng)日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月14日
發(fā)明者戈登·W·芬恩, 柳榮文, 吳敏煥, 金洪集 申請(qǐng)人:海泰電子株式會(huì)社