一种热交换器的制作方法

本发明涉及供暖技术领域，更具体地涉及一种热交换器。

背景技术：

固体蓄热式供暖系统一般包括电加热炉、循环风机和热交换器。图1示出了现有的固体蓄热式供暖系统的工作原理示意图。其中电加热炉通过对蓄热介质加热的方式储存热量；循环风机通过风力将储存的热量传输给热交换器；热交换器一方面接收来自循环风机的热空气，将包含在热空气中的热量存储并进一步向外部传输；另一方面将经过热交换之后的冷空气返回给循环风机，以供循环风机将冷空气再次输送回电加热炉以获取热量。

现有系统内的水路和电路是相互隔离的，热量交换完全依靠热交换器完成。一方面，受到锅炉房环境的制约，热交换器的尺寸不能太大，但热交换器本身的功率有很高，因此使得现有热交换器的换热效率不高。另一方面，热交换器长期使用后容易出现内漏，水一旦进入电加热炉内会迅速气化，导致炉内压力增加而发生危险。同时当设备停电时水路无法循环，由于炉内高温也会使水箱内水温水压升高，发生危险。

因此，如何提供一种换热效率更高、使用更安全的热交换器，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

考虑到上述问题而提出了本发明。

根据本发明一个方面，提供了一种热交换器，包括上水箱、下水箱、管程进水口、管程出水口和多个翅片管，其特征在于，还包括：

壳体，与所述上水箱和所述下水箱固定连接以形成密闭腔室，所述多个翅片管位于所述密闭腔室内；其中，所述密闭腔室的容积大于所述多个翅片管的体积，以使所述密闭腔室内形成第一空腔；

壳程进口，位于所述壳体的长度方向的一侧，与所述第一空腔的位置相对应；所述壳程进口用于连接循环风机的出风口；

壳程出口，位于所述壳体的远离所述第一空腔的宽度方向的一侧；所述壳程出口用于连接所述循环风机的进风口。

上述设置使得壳程进口和壳程出口之间的通道呈直角，并且壳程进口位于壳体的长度方向的一侧，有利于减小热交换器的体积，并且可以使得来自循环风机的热空气与多个翅片管之间更加充分地接触，从而提高热交换器的换热效率。

示例性地，所述壳程进口和所述壳程出口位于所述壳体的水平中心线上。

这样，可以使来自循环风机的热空气与多个翅片管进行热交换时分布地更加均匀，保证翅片管最高处与最低处接收到的热辐射大致相当，以进一步提高热交换器的换热效率。

示例性地，所述多个翅片管包括呈三角形排列的多个钢铝翅片管。

钢铝翅片管相对于其它类型的翅片管具有更好的换热效果。多个钢铝翅片管呈三角形排列，有利于增大换热面积，从而进一步提高热交换器的换热效率。

示例性地，所述壳体的底部设置有壳程疏水管，所述壳程输水管内设置有水封。

壳程输水管用于将由于翅片管破裂、老化等原因渗漏到壳体内的水分及时排出，避免水分快速蒸发造成壳体内压力过大的危害，提高热交换器的安全性。同时壳程输水管内设置有水封，可以避免外部的冷空气进入壳体内，从而保证热交换器具有较高的换热效率。

示例性地，所述壳程疏水管包括水平延伸的第一水平部、向下垂直延伸的第一竖直部、水平延伸的第二水平部和向上垂直延伸的第二竖直部，所述第二竖直部的端部设置有疏水孔，所述疏水孔与所述第一水平部的高度差超过150mm。

该水封用于防止电加热炉外部的冷空气通过热交换器被吸入电加热炉内。另外，由于循环风机的风压一般低于1500pa，上述150mm以上的高度差可以保证水封内的水份也不会被吸进炉内。

示例性地，还包括泄压装置，位于所述壳体的靠近所述第一空腔的宽度方向的一侧，所述泄压装置的最大承载压力小于所述壳体的最大承载压力。

这样，当压力过大时，可以通过泄压装置及时释放电加热炉内的压力，防止发生爆炸等危险，有利于提高整个供暖系统的安全性。

示例性地，所述泄压装置包括泄压孔、泄压盖板和压力弹簧，所述泄压盖板覆盖在所述泄压孔的外侧，所述泄压盖板的面积大于所述泄压孔的面积；所述压力弹簧设置在所述泄压盖板的外侧，以通过弹力使所述泄压盖板抵靠所述泄压孔。

通过压力弹簧的弹力使泄压盖板抵靠在泄压孔上，结构简单易于实现，有利于在保证热交换器的安全性的基础上降低成本，简化装配难度。

示例性地，所述管程出水口上设置有管程泄压阀。

这样，可以及时释放翅片管中的压力，进一步保证热交换器的安全性。

示例性地，所述第一空腔内设置有至少一个弧形分流板，所述弧形分流板的一端靠近所述壳程进口，另一端靠近所述多个翅片管，用于将来自所述壳程进口的热风引导至所述多个翅片管。

弧形分流板可以减小来自壳程进口的热风在壳体内部的阻力，保证热风更加均匀地与多个翅片管接触，从而提高热交换器的换热效率。

示例性地，所述下水箱的底部还设置有排污孔。

排污孔用于在停暖期间及时排出下水箱中的水份，避免水箱受到腐蚀，从而提高热交换器的使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出了现有的固体蓄热式供暖系统的工作原理示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的热交换器的主视透视图；

图3示出了根据本发明一个实施例的热交换器的左视图；

图4示出了根据本发明一个实施例的热交换器的俯视透视图；

图5示出了根据本发明一个实施例的壳程疏水管的结构示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的泄压装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

请参阅图2-图4，分别示出了根据本发明一个实施例的热交换器100的主视透视图、左视图和俯视透视图。热交换器100包括壳体110、上水箱120、下水箱130、多个翅片管140、管程进水口131、管程出水口121、壳程进口150、壳程出口160、壳程疏水管170、泄压装置180、管程泄压阀122、弧形分流板190、排污孔132和支腿112。

上水箱120、多个翅片管140和下水箱130之间相互连通。下水箱130上设置有管程进水口131，上水箱120上设置有管程出水口121。作为蓄热媒介的水从管程进水口131进入下水箱130，由于压力作用水向上进入多个翅片管140后，通过设置在上水箱120上的管程出水口121排出。从而实现了水的管程循环。

壳体110与上水箱120和下水箱130固定连接以形成密闭腔室，多个翅片管140位于该密闭腔室内。其中，该密闭腔室的容积大于多个翅片管140的体积，以使该密闭腔室内形成第一空腔111。壳体110的横截面形状可以为直角矩形或者圆角矩形，本发明将壳体110的长边所在的方向称为长度方向，将壳体110的短边所在的方向称为宽度方向。

在壳体110的长度方向的一侧设置有壳程进口150，该壳程进口150与第一空腔111的位置相对应，用于连接循环风机的出风口。在壳体110的远离第一空腔111的宽度方向的一侧设置有壳程出口160，该壳程出口160用于连接循环风机的进风口。

如前所述，热交换器100与来自循环风机的热空气交换热量。热空气经由壳程进口150首先进入第一空腔111，继而沿着壳体110的长度方向流经多个翅片管140，最终从宽度方向上的壳程出口160流出。另外由于壳程进口150和壳程出口160分别设置在壳体110的长度方向和宽度方向上，使得壳程进口和壳程出口之间的气流通道呈直角，有利于热空气与多个翅片管140充分接触，提高热交换器的换热效率，并且能够有效减小热交换器的体积。

示例性地，壳程进口150和壳程出口160位于壳体110的水平中心线上。这样，壳程进口150和壳程出口160具有同样的高度，可以使来自循环风机的热空气与多个翅片管进行热交换时分布地更加均匀，保证翅片管最高处与最低处接收到的热辐射大致相当，以进一步提高热交换器的换热效率。

示例性地，多个翅片管140包括呈三角形排列的多个钢铝翅片管。钢铝翅片管相对于其它类型的翅片管具有更好的换热效果。多个钢铝翅片管呈三角形排列，有利于增大换热面积，从而进一步提高热交换器的换热效率。

示例性地，壳体110的底部设置有壳程疏水管170，该壳程输水管170内设置有水封。可以理解，当热交换器长期使用时，翅片管的管壁和焊缝处会由于水中杂质的冲刷及水的腐蚀而强度降低，容易出现内漏。如果内漏的水份流进电加热炉内会损坏蓄热砖，造成电路短路，甚至会由于水迅速汽化而导致爆炸。通过设置壳程疏水管170，可以将渗漏到壳体110内的水分及时排出，避免水分快速蒸发造成壳体内压力过大的危害，提高热交换器的安全性。同时壳程疏水管170内设置有水封，可以避免外部的冷空气进入壳体内，从而保证热交换器具有较高的换热效率。

图5示出了根据本发明一个实施例的壳程疏水管的结构示意图。如图5所示，壳程疏水管170包括水平延伸的第一水平部171、向下垂直延伸的第一竖直部172、水平延伸的第二水平部173和向上垂直延伸的第二竖直部174，所述第二竖直部的端部设置有疏水孔，该疏水孔与第一水平部171的高度差超过150mm。从图5中还可以看到，第一竖直部172的末端、第二水平部173和第二竖直部174内灌注有一定的水份以形成水封。该水封用于防止电加热炉外部的冷空气通过热交换器100被吸入电加热炉内。另外，由于循环风机的风压一般低于1500pa，上述150mm以上的高度差可以保证水封内的水份也不会被吸进炉内。

示例性地，还包括泄压装置180，位于壳体110的靠近第一空腔111的宽度方向的一侧，该泄压装置180的最大承载压力小于壳体110的最大承载压力。

可以理解，如果热交换器内漏严重，渗漏到壳体110内部的水份不能及时从壳程疏水管170排出而进入电加热炉内。渗漏水份会由于炉内高温迅速汽化，导致电加热炉内压力上升，从而造成爆炸的危险。而对于电加热炉本身而言，其为了减少热损失一般将炉墙壁和炉顶设置为全密封结构，因此电加热炉自身并没有泄压功能。考虑到整个热风循环系统是联通的，本发明提出在热交换器100内设置泄压装置180。这样，当压力过大时，可以通过泄压装置180及时释放电加热炉内的压力，防止发生爆炸等危险，有利于提高整个供暖系统的安全性。

图6示出了根据本发明一个实施例的泄压装置的结构示意图。如图6所示，泄压装置180包括泄压孔181、泄压盖板182、支撑杆183和压力弹簧184。其中泄压孔181是从壳体110上开设的通孔，泄压盖板182覆盖在泄压孔181的外侧，泄压盖板182的面积大于泄压孔181的面积。支撑杆183可以包括多个，例如四个，均匀分布在泄压盖板182的周围，用于将泄压盖板182和壳体110固定连接。每个支撑杆183上套设有压力弹簧184，通过压力弹簧184的弹力使泄压盖板182抵靠在泄压孔181外侧。其中，压力弹簧184的弹力小于壳体110的承载压力。这样，当热交换器内部的压力过大时，该压力会首先施加到泄压装置180上，导致压力弹簧184被压缩，泄压盖板182和泄压孔181彼此分离而产生间隙，这样，过大的压力就可以通过泄压盖板182和泄压孔181之间的间隙释放出去，避免造成更大的危害。

通过压力弹簧184的弹力使泄压盖板182抵靠在泄压孔181上，结构简单易于实现，有利于在保证热交换器的安全性的基础上降低成本，简化装配难度。

示例性地，管程出水口121上设置有管程泄压阀122。这样，可以及时释放翅片管140中的压力，进一步保证热交换器的安全性。

示例性地，在第一空腔111内设置有至少一个弧形分流板190，该弧形分流板190的一端靠近壳程进口150，另一端靠近多个翅片管140，用于将来自壳程进口150的热风引导至多个翅片管140。

弧形分流板一方面可以降低来自壳程进口的热风在壳体内部的扰动，减小风阻。另一方面可以保证热风更加均匀地与多个翅片管接触，从而提高热交换器的换热效率。

示例性地，下水箱130的底部还设置有排污孔132。排污孔132用于在停暖期间及时排出下水箱中的水份，避免水箱受到腐蚀，从而提高热交换器的使用寿命。

下面详细描述热交换器100的安装过程。

第一步，根据热交换器的功率，计算出合适的换热面积，确定翅片管140的具体数量，然后根据热交换器的外形尺寸确定翅片管140包含的列数以及每列的具体数量，同时确定上水箱120和下水箱130的尺寸。上水箱120的下底和下水箱130的上底开设与翅片管140排列尺寸相同、且与翅片管140管径匹配的圆孔。将翅片管140与上水箱120、下水箱130焊接在一起，要求焊缝饱满没有沙眼，并且翅片管140伸进上水箱120和下水箱130的部分不大于3mm。为了保证水箱能够承受水压，上水箱120和下水箱130的钢板厚度大于6mm。

第二步，焊接弧形分流板190。按照尺寸将钢板折弯，钢板上下面与上水箱120的底面和下水箱130的顶面焊接在一起，弧形分流板190完成。

第三步，用钢板将热交换器的正面、右侧和后侧封闭起来，如图2所示，该钢板的厚度可适当减薄，但不低于4mm。左侧钢板做成方变圆喇叭口后用圆管接出，壳程出口160完成。将图2后侧的钢板开孔，用钢板焊接矩形接管与热交换器本体焊接在一起，并按图制作接口矩形法兰，壳程进口150完成。

第四步，在上水箱120和下水箱130的同侧对角各开一孔，然后分别焊接短管并焊接相应的法兰。上水箱120上焊接的管为管程出水口121，下水箱130上焊接的管为管程进水口131。最后在管程出水口121上开孔，焊接短丝头后安装管程泄压阀122。

第五步，在第一空腔111的一侧开一个矩形孔，孔的尺寸要根据防爆孔设计的要求达到一定的面积，然后在孔的四角各焊接一支约200mm长的圆钢，圆钢的一端有螺纹。切割出一块比矩形孔的长宽多20mm左右的厚度为4mm的小钢板，在四个角各开一个孔，孔的间距与圆钢焊接间距一致，孔的直径比圆钢大2mm。选四只弹簧，弹簧对小钢板的总压力低于电储能炉的设计承受压力。把钢板盖上矩形孔，之间垫石棉绳做密封，用弹簧压住钢板，最后用螺母将弹簧固定。壳程泄压阀180完成。

第六步，在下水箱130的底部开设排污孔132，焊接短管并在管中段加阀门。在下水箱130的顶面以上约20mm处的侧壁开孔，然后用丝锥攻dn20管螺纹，形成壳程疏水管170。疏水管170的出口高度低于进口高度超过150mm，并在管内加水，液面至出口处。

最后，在上水箱120和下水箱130的外表面用扁钢焊接加强筋板，以保证水箱可以承受足够的水压。

通过以上步骤，热交换器100安装完成。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。