本发明涉及一种高效率单端口水平单管自然循环复合加热电热水装置，属于电热水装置技术领域。
背景技术：
现有的电热水装置主要有电热水器、电热水锅炉等，电热水装置的关键部件是电加热器，电加热器根据其安装位置分为内置式和外置式两种。电加热器的加热元件主要是加热管，加热管的加热方式有电阻式加热和电磁式加热。此外，电加热器根据其功能还分为直热式和间接加热式。内置式加热均为直热式，一种是把加热管直接安装在水箱中进行加热，加热管表面很容易结垢，结垢后，加热管很容易损坏或效率大大降低；另一种是设置一个加热腔体，加热腔体内安装一个或多个加热管，加热腔体不很大，采用强制循环（泵循环）只要启动加热就要开启泵循环，加热腔体工作一段时间后，一般为数月，就要进行清理，加热腔体内和加热管上的水垢较多，不清理很难正常运行。外置式加热一般是管道式加热，有电阻式加热，也有电磁式加热，管道加热器的两端分别设有进出水口，加热时通过水泵的运行进行循环，带走热量，加热管道腔体内，也需定期清除水垢，否则就会被产生的水垢逐渐增多而堵死，造成停用，或损坏电器元件，带来了损失，增加了使用成本。此外，现有的电加热器很难实现大型化，这就使得大型的电热水锅炉、电热水塔等设备的电加热器布置非常复杂，不仅热效率低，而且维修困难，维护成本非常高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能量转换率高、加热速度快、维护成本低，并能够巧妙解决电热水装置中的加热管件受水垢影响发热效率低及损坏电器元件问题、能够实现大型化且无需设置动力泵的高效率单端口水平单管自然循环复合加热电热水装置。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
本发明包括储水箱、电加热装置，其特征是：电加热装置由联集管道、电加热器单元构成，电加热器单元由加热管和发热元件构成，加热管为仅一端开口另一端封闭的盲管，发热元件套装在加热管外侧壁上；联集管道为仅一端开口另一端封闭的盲管，在联集管道的一侧或相对的两侧沿联集管道的长度方向均匀间隔的设有电加热器单元连接孔，所有电加热器单元连接孔的轴线相互平行，每个电加热器单元连接孔上连接一个电加热器单元，连接方式是：电加热器单元的加热管端口与联集管道上对应的电加热器单元连接孔密闭连接，当联集管道的轴线与水平面平行时所有电加热器单元加热管的轴线均与水平面平行；储水箱的侧壁上设有电加热装置连接口，电加热装置连接口的轴线与水平面平行，电加热装置的联集管道的开口端与储水箱上的电加热装置连接口密封连接。
所述发热元件能够相对于加热管进行滑移；
所述联集管道的开口端通过法兰盘与储水箱上的电加热装置连接口连接；
所述联集管道的尾端设置法兰盘，并且用盲板封堵；
在所述储水箱的电加热装置连接口上能够串联连接一个以上的电加热装置；
所述串联连接的电加热装置的连接方式是：第一电加热装置联集管道的开口端通过法兰盘与储水箱上的电加热装置连接口连接，卸掉第一电加热装置联集管道联集管道的尾端盲板，将第二电加热装置联集管道的开口端通过法兰盘与第一电加热装置的联集管道尾端连接，依此类推，卸掉第n电加热装置联集管道联集管道的尾端盲板，将第n+1电加热装置联集管道的开口端通过法兰盘与第n电加热装置的联集管道尾端连接，其中：n是对于1的整数，串联连接后所有电加热器单元加热管的轴线均与水平面平行；
所述联集管道上设有保温层；
所述发热元件是电磁加热线圈、电阻丝类加热线圈、碳膜发热套管、炭晶发热套管、红外发射石英套管中的一种；
在发热元件与加热管外侧壁间设有绝缘层；
在加热管外壁上或发热元件的外层设有保温层；
电加热器单元的加热管端口与联集管道上的电加热器单元连接孔采用法兰连接或插接。
本发明的优点是：本发明水平安装于电热水装置的外部，联集管道的开口端与电热水装置的储水箱联通，联集管道和所有电加热器单元的加热管的轴线均与水平面平行，利用温差动力循环机制，加热过程省去了泵循环，提高了系统效率，通过单端口水平单管自然循环完成换热，联集管道的内管壁和电加热器单元的加热管管壁永不结垢，解决了水垢在加热管管壁沉积的大问题；本发明能量转换率高、加热速度快、工作稳定、维护成本低、使用寿命增长；本发明的电加热器很容易实现大型化，而且多个电加热器可以串联使用，非常适合为大型的电热水锅炉、电热水塔等设备配套使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是在联集管道的一侧连接电加热器单元的电加热装置的结构示意图；
图3是在联集管道相对的两侧连接电加热器单元的电加热装置的结构示意图；
图4是发热元件采用电磁加热线圈连接端口采用法兰盘的电加热器单元的结构示意图；
图5是发热元件采用电磁加热线圈连接端口采用插接式连接的电加热器单元的结构示意图；
图6是发热元件采用电阻丝类加热线圈的电加热器单元的结构示意图。
图中：1、加热管，2、发热元件，3、加热管的保温层，4、加热管开口端的法兰盘，5、发热元件的接线端子，6、保护罩，7、联集管道，8、电加热器单元，9、联集管道开口端的法兰盘，10、联集管道的保温层，11、盲板，12、储水箱，13、电加热装置，14、通气口，15、人孔，16、仪表安装口，17、溢流口，18、上水口，19、热水出水口，20、回水口，21、排污口，22、储水箱的保温层。
具体实施方式
参照附图，本发明包括储水箱12、电加热装置13，储水箱的箱体为保温箱体，即：储水箱箱体由内胆、外壳和夹在内胆与外壳之间的保温层22构成，在储水箱的顶部设有人孔15、通气口14、仪表安装口16，在储水箱一侧从上到下依次设有溢流口17、上水口18、热水出水口19、回水口20、排污口21。电加热装置由联集管道7、电加热器单元8构成，电加热器单元由加热管1和发热元件2构成，加热管为仅一端开口另一端封闭的盲管，发热元件套装在加热管外侧壁上，且能够相对于加热管进行滑移，电加热器单元的加热管端口与联集管道上的电加热器单元连接孔采用法兰连接或插接；联集管道为仅一端开口另一端封闭的盲管，在联集管道的一侧或相对的两侧沿联集管道的长度方向均匀间隔的设有电加热器单元连接孔，所有电加热器单元连接孔的轴线相互平行，每个电加热器单元连接孔上连接一个电加热器单元，连接方式是：电加热器单元的加热管端口与联集管道上对应的电加热器单元连接孔密闭连接，当联集管道的轴线与水平面平行时所有电加热器单元加热管的轴线均与水平面平行；储水箱的侧壁上设有电加热装置连接口，电加热装置连接口的轴线与水平面平行，电加热装置的联集管道的开口端与储水箱上的电加热装置连接口通过法兰盘9密封连接。
参照附图2，电加热装置由包联集管道7、电加热器单元8，构成，联集管道为仅一端开口另一端封闭的盲管，联集管道的开口端安装有法兰盘9，联集管道的尾端也安装有法兰盘，并通过法兰盘安装盲板11将联集管道的尾端封堵，联集管道上设有保温层10。在联集管道的一侧沿联集管道的长度方向均匀间隔的设有电加热器单元连接孔，所有电加热器单元连接孔的轴线相互平行，每个电加热器单元连接孔上连接一个电加热器单元。参照附图4、5或6，电加热器单元由加热管1、发热元件2组成，加热管为仅一端开口另一端封闭的盲管，发热元件套装在加热管外侧壁上，且能够相对于加热管进行滑移，以便维修或更换发热元件。在图4或图5中发热元件采用电磁加热线圈，在加热管外壁上设置保温层3，保温层外涂刷绝缘涂料形成绝缘层。在附图6中发热元件采用电阻丝类加热线圈，所以保温层3设置在发热元件外层，将发热元件包裹在保温层中，在加热管外壁上涂刷绝缘涂料形成绝缘层，并且在发热元件外部设置有保护罩6，将发热元件完全罩住，从而起到保护发热元件的作用；附图6中所示的发热元件也可以是碳膜发热套管、炭晶发热套管、红外发射石英套管中的一种。所述电加热器单元与联集管道上对应的电加热器单元连接孔的连接有两种方式，一种方式是通过法兰盘连接，如附图4和附图6所示，在加热管的端口上设置有法兰盘4；另一种方式是插接，如附图5所示，加热管端口上不设置法兰盘，而是留出一段插接段，在插接段上套密封套后与电加热器单元连接孔密封插接配合。
参照附图3，本发明的电加热装置由包联集管道7、电加热器单元8，构成，联集管道为仅一端开口另一端封闭的盲管，联集管道的开口端安装有法兰盘9，联集管道的尾端也安装有法兰盘，并通过法兰盘安装盲板11将联集管道的尾端封堵，联集管道上设有保温层10。在联集管道相对的两侧沿联集管道的长度方向均匀间隔的设有电加热器单元连接孔，所有电加热器单元连接孔的轴线相互平行，每个电加热器单元连接孔上连接一个电加热器单元。
在实际应用时，针对具体的发热元件，应配套相应的控制器，发热元件的接线端子5与控制器连接。目前，本发明中所述的发热元件及其配套的控制器，市场上均有出售，如：用于电加热锅炉的电阻丝类加热线圈及其控制器，控制器为电脑版的智能控制器，具有全中文带背光液晶显示屏，具有丰富的显示功能，将锅炉的运行状态和采集到的循环泵工作状态、加热器工作状态、炉水温度、水位状态、当前时间、报警信息等准确直观的显示出来。利用控制器键盘进行操作设置，并可查核、设定和修改各种调节参数，实现人机对话，易懂、易学、易记，操作简单、方便。控制器带内藏式数字时钟，系统可按用户要求，在一天内4个时间段任意设定开、关机时间，节省电损耗，降低锅炉使用费用。并且具有锅炉缺水、超温、短路、漏电、缺相、过流等多项保护功能，使得锅炉运行更加稳定、安全。
本发明在使用时，储水箱中的水位必须高于本发明的电加热装置的安装位置，即：加热管必须全部充满水，不得干烧。其工作原理是：在储水箱加水到位后，电加热装置的联集管道和加热管管腔中都充满了水，加热管管腔中的水与联集管道的水是相互融合的、联集管道中的水与储水箱的水也是相互融合的，当发热元件通电发热或通过电磁涡流使加热管管腔中的水升温时，由于有热能，加热管管腔中的水开始运动，温度高的水从加热管的开口端流出，温度低的水从加热管的开口端流入，与联集管道的水形成自然对流循环，同时联集管道的水与储水箱的水也形成自然对流循环。随着发热元件的持续发热，水温不断升高，加热管管腔与联集管道、联集管道与储水箱的水的对流循环速度会越来越快，并伴有沸腾，在这种沸腾加高速自然循环的状态下，加热管管腔内壁及联集管道内壁不会结垢，在加热过程中虽然也有水垢从水中析出，但无法在管壁上凝结，作为浮垢会因循环被带到储水箱内而沉积底部，同时水中的杂质也会沉积到储水箱底部，定期通过储水箱下部的排污口排出即可。
当本发明中的电加热装置可以根据需要将多个电加热装置串联使用，串联方式是：将位于前端的第一电加热装置联集管道尾端盲板11卸掉，将第二电加热装置联集管道的开口端通过法兰盘与第一电加热装置的联集管道尾端连接，依次可以串联连接多个电加热装置。串联连接中需要保证所有电加热器单元加热管的轴线均与水平面平行。