专利名称：水火相容式热水机的制作方法
技术领域：
本发明种热水装置，特别是涉及一种无锅、管、炉，不依靠锅、管传热面烧水的水火相容式热水机。
背景技术：
在现有技术中，大水量的火力热水一般采用锅炉。这种锅炉通常是火隔着锅和管传热面，以热传导方式进行热交换。这种传统的热水方法，因为锅、管、炉的传热效率、热水速度取决于传热面积的大小、传热材料导热系数的高低、传热面内外的温差及传热面内、外火、水的流动速度等因素。专业人员为了获得较高的热效率，在结构设计中，通常是加大传热面积，强制提高水与火的流速，采用导热系数好的贵重金属，提高炉温与排气温度等，在提高热效率的同时，导致热水设备越来越笨重，构造越来越复杂，制造成本越来越高。而且，锅炉的排放污染严重，为环境造成危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种使水与火直接相互混容、直接进行热交换的热水设备，克服现有技术存在的缺陷，使热水设备的结构更加紧凑，传热效率更高。
本发明的技术解决方案是一种水火相容式热水机，主要包含机壳、风机、燃烧器、雾化喷水装置、热交换室、底座蓄水池和排气筒。机壳垂直装于底座上，为内、外壳相间隔的双层筒形，外壳上端有热风反射顶盖，顶盖与内壳上端空间隔开，内壳与外壳之间为水火相容式热交换室，雾化喷水装置设置在内壳上端的热交换室中，底座左端有进风口与内壳下端连通，底座右端为热水蓄水池，蓄水池连通热交换室与底座右端上方安装的余热回收及水气分离装置；二级离心升压轴向出风式风机置于燃烧器下方，同轴垂直安装于内壳中，风机风道与燃烧器风道相串联，风机向上鼓风，燃烧的热风上升转向进入热交换室与雾化水相混相容，再转向下行，充分交换热量后，被加热的水雾凝落入底座右端蓄水池中，含余热的热风再进入余热回收及水气分离装置，热风与水再次进一步交换热量后排出，热水下落流入蓄水池。
机壳为内、外壳相间隔开的同心圆筒，外壳为夹层圆筒，夹层圆筒之间下部填充保温材料，夹层圆筒之间上部为环形水道，其内层壁上分布有若干径向喷水孔和与环形水道连通的外端封闭的径向喷水管，喷水管上分布有喷水孔；内壳圆筒内下部设置直径比它小的短圆筒，供安装风机。
二级离心升压轴向出风式风机，为电动机两端轴上各装一个离心叶轮构成。
燃烧器是由火焰筒和旋流器构成，火焰筒为若干个不同直径的圆筒在不同高度上互相套叠组成，用联接片联接，相邻圆筒之间留有0.5-26mm的间隙作为助燃风道，火焰筒的多个圆筒上分布有径向喷孔和径向喷管，火焰筒中部装有多个产生旋流风的旋流器。
热风反射顶盖为一个倒置的盆形体，中心有锥孔，孔中有锥塞，锥塞联接杠杆，杠杆支点在顶盖上，杠杆另一端有拉绳；或者顶盖有夹层内空水道，进水管与夹层内空水道连通，顶盖下部的内壁圆周分布有喷水孔及带有喷孔的喷水管。
底座进风口处设有百叶窗片，百叶窗片上表面及机座内底板上贴有吸音海棉板；底座中部热风出口处装有一组档片，档片为类似百叶窗片的斜置片。档片外的底座内有垂直设立的横隔板，靠近横隔板的底座壁上有热水流出口。
余热回收及水气分离装置，是装于底座上的排气筒，上端敞口，排气筒内壁上端错开分布有2-5层隔板，隔板下方筒壁上有环形水包形成锥口，水包锥口斜面上分布有若干喷水孔，排气筒下方的底座内装有盘形水包，盘形水包上表面密布有喷水孔，盘形水包一侧有进水管穿过底座外壁与水源连接。
图1是水火相容热水机结构纵剖示图；图2是机壳圆筒体结构纵剖示图；图3-1风机离心叶轮结构纵剖示图；图3-2风机离心叶轮结构横剖示图；图4是旋流器结构示意图；图5是顶盖的另一种结构示意具体实施例方式本发明结合具体实施例参见附图进一步说明如下一种水火相容式热水机，主要包含机壳、风机、燃烧器、雾化喷水装置、热交换室、底座蓄水池和排气筒，参见附图1，机壳1为垂直安装于底座9上的内、外壳相间隔的双层筒形壳体，外壳1上端有热风反射顶盖5，顶盖与内壳上端空间隔开，内壳与外壳及顶盖之间为水火相容式热交换室6，雾化喷水装置4设置在内壳上端外的热交换室中，机座9左端有进风口9-02与内壳下端连通，机座9右端为热水蓄水池8，蓄水池8连通热交换室6与余热回收及水气分离装置7；二级离心升压轴向出风式风机2置于燃烧器3下方，同轴垂直安装于机壳1的内壳中，风机2风道与燃烧器3的风道相串联，风机2向上鼓风，燃烧的热风转向上升转向进入热交换室6与雾化水相混相容，再转向下行，充分交换热量后，被加热的水雾凝结落入底座9右端蓄水池8中，含余热的热风再进入余热回收及水气分离装置7，热风与水再次进一步交换热量后排出，热水回收落入蓄水池8，经底座9上的热水出口9-08向外供热水。
机壳1为筒形壳体，它由四个不同直径的同心圆筒组成，用不锈钢板与普通铁板制成，参见附图2，最内风机座筒1-04装固鼓风机及其驱动电机，其外的内筒1-03上端内固装燃烧器3，它与其外的外筒1-02共构成的环形空间，为水火相容的热交换室6，最外层的圆筒1-01为外包装筒，它与外筒1-02构成的环形空间中填充保温材料1-05(如珍珠岩粉)。
外筒1-02内的上方内壁装有雾化喷水装置4，参见附图2，它包含环形水包4-03，其上钻有1至10排Φ0.5-Φ8mm的孔4-04，从进水管4-01进入的水经过滤器4-02过滤后，籍低压水泵或自来水的压力，使水从喷孔4-04径向喷入换热室6中，此水包内壁上设有6-32根径向管4-05与水包相通；管壁上密布有Φ0.5-Φ5mm的孔，管的另端堵塞，使水包中的水从这些管上的孔中喷向换热室6的各处。
鼓风机2为二级离心升压轴向出风式风机，固装在机壳1的风机座筒1-04内，参见附图1，它由电机2-03用2-3条横铁条2-02装固在座筒1-04内，并保持与座筒同心，此电机两轴伸端上各装一个离心叶轮2-01，及2-04，风机2叶轮2-01进口处设置有弧片2-06及长短幅向叶片2-07及2-08，参见附图3-2。助燃空气从底座9左侧的窗门9-02进入，参见附图1、2，转向后上升，被风机叶轮的进风口孤片2-06吸入叶轮，参见附图3-2，籍叶轮中的长、短辐射向叶片2-07，2-08高速旋转所产生的离心力，将风甩向外周，并从轴向出口2-05流出，升压风流入燃烧器3的火焰筒与机壳内筒1-03之间的环形空间，构成二级升压、轴向出风的风流。
燃料燃烧的燃烧器3含火焰筒和旋流器，参见附图1，火焰筒由5-30个不同直径的互相套叠的圆筒3-02组成，用不锈钢制成。相邻二筒之间留有0.5～26毫米间隙3-03，且联接用片3-04焊连，这些圆周间隙构成助燃风沿壁面轴向吹射入火焰筒内，这些轴向风在火焰筒的中部都向火焰筒底部吹射，在底部及上部都向火焰筒出口方向吹射；火焰筒中部还设有1至多个产生旋流风的旋流器3-01，参见附图4，它由6～40片薄片3-11切线方向焊成，相邻二切向片之间留有间隙3-12，其大小为1～20毫米；火焰筒的出口几环上钻有Φ2～Φ40mm的孔3-05，参见附图1，并装有6-30根Φ10～Φ50mm直径的不锈钢喷管3-06，长度为20～80毫米，这些孔与管都产生径向风吹射入火焰筒内，火焰筒在不同位置所设的不同吹射风向、吹射风量，构成了火焰筒所具有的各种燃烧特性，图1中，3-07为燃烧器燃油进油管，3-08为燃烧器燃气进气管，3-09和3-10分别是光控元件及光控管。
机壳顶盖5用耐热铸铁制成或用不锈钢板制成，为倒置的盆形，参见附图1，中央有一锥形孔5-02，孔中有锥塞5-01，在其上的杠杆5-03的经支点5-05铰接于盖5-04上，杠杆5-03的一端的拉绳5-06向下方拉动时可将锥形塞5-01打开，使点火与停机一瞬间所形成的难免的烟气、油雾气排向机外，工作中锥塞则盖在顶盖上。顶盖的另一结构如图5所示，需加热的水从5-10的管中进入，经过滤网5-11，流向顶盖的夹层水包5-08中，再从内筒壁上的密布的孔径Φ0.5～Φ5mm的孔5-09喷向热交换室6中，同时，从火焰筒喷出的火焰遇此顶盖后转向分配到外周，进入换热室6，参见附图1，与从简壁面上孔5-09中横向喷出及径向管5-07中各自喷出的水珠、水雾与火及热气相混相容。在此空间中进行水火相容直接热交换，因鼓风机鼓出的风具有的压力，迫使火、热气与水雾的混合物都向机筒的下方流动，在经这一段流动过程中，热气、热量与水雾充分热交换后，火的热量绝大部分已传递给水雾、水珠，凝集后，落入底座中。由于顶盖上及外壳夹层内填有保温材料，其热量很少散失外传。
底座9由一腰圆形盆体9-01组成，参见附图1，与机壳1相焊接。左端侧面开有门窗9-02，其上装有百叶窗片9-03，此片的上面及底板上面均贴有吸音海棉板9-04，从热交换室6向下流入底座9中的混合气、汽、水珠进入底座中部后，横向从排气口9-05流向余热回收及水气分离装置7，在底座中这些混合气、汽当碰撞到档片9-06后，水雾、水珠及汽凝集下落到底座蓄水池8中，再从侧面的出水口9-07输送至需热水的地方；轻的干气流向底座的排气口，再从用螺钉与底座连接的排气筒7-06中排放到室外。
余热回收及水气分离装置7由排气筒7-06直立装于底座之上，它伸向室外，排气筒上方内有一水包7-04，此中之水从进水管7-05送入，包的斜面上钻有1-3圈Φ0.5-Φ3mm的孔7-03，水从孔中向下稍倾斜的径向孔喷入筒内并向下落，与从底座中上升来的、尚有较高温度的余热尾气相混，并将其余热吸收，同时，在底座6中设有盘形水包7-09，从进水管7-08流入的水，从盘形水包上面密布的孔7-07中朝上喷出，排温在降至不大于60℃的温度后向排气筒的顶部上升，在流经其间的2～5层隔板7-01，7-02时，气中含有的水雾碰撞这些隔板后凝集下落，从简上方下落的水已升温40℃～50℃，这些水集于底座9内的横隔板9-07右端之内，由出水孔9-08流出。喷入的水如用自来水，则可供洗浴用。
这种结构的机顶盖板用耐热铸铁材料，风机部分、外包装筒用普通铁板之外，其余凡与水火接触之处都用厚1.5至5毫米的不锈钢板制成，确保经久耐用与所加热的水的水质清洁，并尽量降低造价。
本发明工作过程如下助燃风从机壳1下方的底座9的左侧下方的门窗9-02中进入，经门窗上的斜置片9-03片上方及底座底板上所贴吸音海棉9-04消除了一部分鼓风的噪音。助燃风在上升进入鼓风机叶轮的吸气孤形片2-06、进入叶轮中的叶片2-07，2-08间后，因驱动风机的电机的高速运转所产生的离心力，将风升压，并从出口2-05流出，再进入第二级叶轮经第次升压，升压风进入上部机壳1的内筒1-03与火焰筒3之间的夹层环形室内，将风分配到火焰筒各部分的进风间隙中。沿轴向吹射入火焰筒中。这些轴向风在火焰筒中部朝下方吹射，在底部及火焰简上部部位，轴向风朝向上方出口方向吹射，此外，火焰筒还产生有旋流风，径向风，它们是通过旋流器3-01、及孔3-05、管3-06来实现的。
燃油从进油管3-07进入喷油嘴雾化，燃气从进气管道3-08进入火焰筒内喷散，与助燃风混合燃烧，3-10，3-11是光控原件及光控管，电点火管与进油管在同一截面上，烧成的火焰向上从简口喷出，与机顶盖4相遇后，反射向圆周并向下流。
需加热的水从机壳1外筒1-101上方的水包4-03上的孔4-04及径向横管4-05壁上密布的小孔中喷出，因进水具有的压力，所以水喷出成细珠，与燃烧火焰在机壳上方的环形热交换室6相混、相容，并借助风机的风压将这些混合物水珠、火气、水汽推向流动。其后进入底座9中，并再横向朝排气筒7-06方向流动，在流动中与底座9中的横斜档片9-06相碰撞，使水汽与水珠疑集下落，气体上升至排气筒7-06中排至室外。
在底座机9上排气筒7-06下方，盘形水包7-09，面板上的孔7-07，使从进水管7-08中进入的具有一定压力的水从孔中向上喷射。
排气管7-06的上方的水包7-04从进水管7-05将自来水送入，从包上的喷水孔7-03中喷出水珠，把余热尾气中的排气余热吸收后，水升温下落入底座9中，经档板9-07档流，使水从出口9-08流出供洗浴。用不完的作补充采暖时水的漏损与蒸发的水量。
降温后的尾气约为40℃——60℃的温度，以排气筒7-06排放至筒外大气中。
通常采暖用水因流经采暖散热器后受到污染，因而不能直接用于洗浴，但排气筒7-06中喷入的是自来水，在吸收排气余热时未受污染，因此可直接用于洗浴。这样一机可采暖、洗浴二用。
如本机专为洗浴供热水，则进水应为自来水或干净的地下水，经本机加热后，烧成热水能保持进机水的原色、原质，因此可直接用于洗浴。本机不会结水垢，水不需软化处理，因此水质很净。现有的锅炉烧洗浴水还要用换热器，将锅炉烧成的不干净的热水在换热器中将冷水换热成热水才能供洗浴。
本机因无锅、管，在机内不会结垢，因此不会因锅管结垢堵塞而发生爆炉危险，使用很安全。
本机排放的尾气在经水淋洗后的水尚且干净可供洗浴，则排放尾气当然就更无任何污染物了，不污染环境。
本机经多次检测，证明排气温度在70℃以下，排气热损失仅为4％以下，比锅炉排温170℃以上，热损失12％以上要低很多，本机的燃料充分燃烧后，不完全燃烧损失在0.1％以下，本机各高温处都有隔热保温措施，加之结构紧凑，表面积小，散热损失在2％以下，因此本机各项热损失之和不大于7％，所以它的热效率高于93％，最好工况下尚可达到97％。
通常现有的锅炉因排气温度常在170℃-250℃之间，水蒸汽不能冷凝利用汽化热。而本机因排气温度在70℃以下，最好工况时在50℃以下，本机在烧含氢量多的天然气、液化气等燃料时，因燃气中的氢在燃烧后成水蒸汽，因此水蒸汽可冷凝回收汽化潜热，可利用燃料的高热值，只此回收汽化潜热一项就比锅炉高出10％左右的热效，因此本机在烧天然气时，热效率可高达103％，最好工况可高达105％。
制成的样机经检测它与热效高于85％的国家标准的同规格锅炉相比，其重量、体积、造价仅其1/8-1/2，热效提高十个到十五个百分点。
本机制成的样机在运转中平稳，噪音在机旁2米处不高于85-90分贝，安装在密闭门窗的房中则室外噪音不大于70分贝，远离100米处，不大于68分贝。
本机因体积小，重量轻，移动、运输、安装、维护都很方便。可放置在屋顶平台上使用。
本机在配电脑自控后，可做到无人管理而能安全运行。本机最小规格每小时发热量为200KW(17万仟卡)，最大规格每小时发热量为1万KW(合15汽吨，860万仟卡)，最大可供采暖面积100万M2。本机烧天然气每KW消耗约0.1NM3。
综上所述，本发明优点是热效率高、烧柴油时为93％以上，燃烧气时可更高。
它运行平稳、安全、可靠，移动、运输、安装、维护都十分方便，它噪音低、污染少，烧成热水可保持进机水的原质、原色。可为采暖、洗浴、制冷及工农业生产提供大量50℃-85℃的热水，且热水快速，点火30秒后即有热水源源流供。
权利要求
1.一种水火相容式热水机，主要包含机壳、风机、燃烧器、雾化喷水装置、热交换室、底座蓄水池和排气筒，其特征在于机壳垂直装于底座上，为内、外壳相间隔的双层筒形，外壳上端有热风反射顶盖，顶盖与内壳上端空间隔开，内壳与外壳之间为水火相容式热交换室，雾化喷水装置设置在内壳上端的热交换室中，底座左端有进风口与内壳下端连通，底座右端为热水蓄水池，蓄水池连通热交换室与底座右端上方安装的余热回收及水气分离装置；二级离心升压轴向出风式风机置于燃烧器下方，同轴垂直安装于机壳的内壳中，风机风道与燃烧器风道相串联，风机向上鼓风，燃烧的热风上升转向进入热交换室与雾化水相混相容，再转向下行，充分交换热量后，被加热的水雾凝落入底座右端蓄水池中，含余热的热风再进入余热回收及水气分离装置，热风与水再次进一步交换热量后排出，热水下落流入蓄水池。
2.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于其机壳为内、外壳相间隔开的同心圆筒，外壳为夹层圆筒，夹层圆筒之间下部填充保温材料，夹层圆筒之间上部为环形水道，其内层壁上分布有若干径向喷水孔和与环形水道连通的外端封闭的径向喷水管，喷水管上分布有喷水孔；内壳圆筒内下部设置直径比它小的短圆筒，供安装风机。
3.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于二级离心升压轴向出风式风机为电动机两端轴上各装一个离心叶轮构成。
4.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于燃烧器是由火焰筒和旋流器构成，火焰筒为若干个不同直径的圆筒在不同高度上互相套叠组成，用联接片联接，相邻圆筒之间留有0.5-26mm的间隙作为助燃风道，火焰筒的多个圆筒上分布有径向喷孔和径向喷管，火焰筒中部装有多个产生旋流风的旋流器。
5.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于热风反射顶盖为一个倒置的盆形体，中心有锥孔，孔中有锥塞，锥塞联接杠杆，杠杆支点在顶盖上，杠杆另一端有拉绳；或者顶盖有夹层内空水道，进水管与夹层内空水道连通，顶盖下部的内壁圆周分布有喷水孔及带有喷孔的喷水管。
6.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于底座进风口处设有百叶窗片，百叶窗片上表面及机座内底板上贴有吸音海棉板；底座中部热风出口处装有一组档片，档片为类似百叶窗片的斜置片，档片外的底座内有垂直设立的横隔板，靠近隔板的底座壁上有热水流出口。
7.根据权利要求1所述的水火相容式热水机，其特征在于余热回收及水气分离装置，是装于底座上由排气筒，上端敞口，排气筒内壁上端错开分布有2-5层隔板，隔板下方筒壁上有环形水包形成锥口，水包锥口斜面上分布有若干喷水孔，排气筒下方的底座内装有盘形水包，盘形水包上表面密布有喷水孔，盘形水包一侧有进水管穿过底座外壁与水源连接。
全文摘要
一种水火相容式热水机，主要包含机壳、风机、燃烧器、雾化喷水装置、热交换室、底座蓄水池和排气筒，它的机壳垂直置于底座上，为内、外壳相间隔的双层筒形，外壳上端有热风反射顶盖，顶盖与内壳上端空间隔开，内壳与外壳之间为水火相容式热交换室，雾化喷水装置设置在内壳上端外的热交换室中，风机置于燃烧器下方，同轴安装在内壳中，向上鼓风；底座左端有进风口与内壳下端连通，底座右端为热水蓄水池，蓄水池连通热交换室与余热回收及水气分离装置。本发明优点是热效率高、烧柴油时为93％以上，烧燃气时可更高。污染少，烧成热水可保持进机水的原质、原色。可为采暖、洗浴、制冷及工农业生产提供大量50℃－85℃的热水，且热水快速，点火30秒后即有热水源源流供。
文档编号F24H1/00GK1664462SQ20051003129
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月3日 优先权日2005年3月3日
发明者颜孟秋 申请人:颜孟秋