翅片结构、换热器及热水器的制作方法

1.本发明涉及换热器领域，具体而言，涉及一种翅片结构、一种换热器及一种热水器。


背景技术：

2.现有燃气采暖热水炉的主换热器为达到国家要求的换热标准，为增大烟气的换热面积多采用多层排布的换热管，每层换热管设有多个翅片，这样的结构形成导致换热器宽度较宽、体积大，并且生产组装配合误差较大，较大的间隙易造成换热器焊接不足，导致换热效果差，使用寿命降低。
3.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种翅片结构、一种换热器及一种热水器，通过本发明的翅片结构的吸热部和挡风板有效提高翅片结构的换热效率。
5.为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
6.本发明提供一种换热器用翅片结构，包括：
7.翅片本体，所述翅片本体上设有多个用于供换热管穿过的安装孔，所述翅片本体在相邻安装孔之间的区域凸起形成吸热部，所述吸热部具有相对于气体流通方向的迎风面和背风面，所述翅片本体在所述背风面的一侧设有挡风板。
8.上述技术方案中，所述挡风板相对于所述翅片本体的高度不低于所述吸热部相对于所述翅片本体的高度；和/或
9.所述挡风板位于所述翅片本体的端部。
10.上述任一技术方案中，所述挡风板与所述吸热部间隔分布，使得所述挡风板与所述吸热部之间形成第一风道。
11.上述任一技术方案中，每个所述挡风板对应遮挡多个所述吸热部，且多个所述吸热部间隔分布，使得相邻所述吸热部之间形成与所述第一风道相通的第二风道；
12.优选地，多个所述吸热部形成多个第二风道，所述挡风板对应遮挡多个所述第二风道；
13.优选地，相邻所述吸热部之间的间距均匀；和/或多个所述吸热部呈弯折或弯曲分布；
14.更优选地，多个所述吸热部沿风向呈逐渐向外扩张的趋势；
15.更优选地，所述挡风板为与多个所述吸热部相适的弯折板或弧形板。
16.上述任一技术方案中，所述挡风板和与之对应的吸热部形成吸热组，相邻所述安装孔之间设有一个所述吸热组，所述翅片本体在相邻所述吸热组之间形成贯通的第三风道。
17.上述任一技术方案中，所述翅片本体在相邻所述吸热组之间设有通风孔。
18.上述任一技术方案中，所述翅片本体在所述安装孔的位置处设有固定壁，所述固定壁适于与换热管接触，其中，所述固定壁相对于所述翅片本体的高度高于所述挡风板相对于所述翅片本体的高度；
19.优选地，所述固定壁的端部设有至少一个固定底脚，所述固定底脚相对于所述翅片本体的高度高于所述挡风板相对于所述翅片本体的高度。
20.上述任一技术方案中，所述翅片结构的外表面为金属材质；
21.优选地，所述翅片结构的外表面为铜材质。
22.本发明还提供一种换热器，包括：
23.多个换热管；
24.沿所述换热管延伸方向层叠排布的多个如权利要求1至8任意一项所述的翅片结构；多个所述换热管与每层所述翅片结构的安装孔一一对应并穿过与之对应的所述安装孔。
25.本发明还提供一种热水器，包括：如上述任意一项技术方案所述的换热器。
26.本发明的翅片结构在相邻安装孔之间的区域凸起形成吸热部。一方面，通过凸起增加了翅片本体的表面积，提升翅片本体的换热效率，并且凸起的吸热部相较于翅片本体的其他区域具有更良好的传热性，传热速度更快。另一方面，凸起的吸热部具有扰流的作用，扰乱高温烟气的流向、减缓烟气的流速，从而延长烟气与吸热部乃至翅片本体的接触时间，使得烟气能够与吸热部乃至翅片本体更充分地、彻底地换热，避免热量损失。
27.且为了提高背风面的传热效率，设置翅片本体在背风面的一侧设有挡风板。这样吸热部背风面与挡风板位置相对排布，烟气经过挡风板时被阻挡，使得被阻挡的烟气能够与背风面充分地接触传热，减少传热死角，提升了背风面的传热效率。同时，挡风板同样具有扰流的作用，进一步扰乱高温烟气的流向、减缓烟气的流速，烟气在挡风板和吸热部的作用下反复在翅片本体表面流动，从而更充分地、彻底地换热，避免热量损失。
28.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
29.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
30.图1是本发明一个实施例中翅片结构的立体结构示意图；
31.图2是本发明一个实施例中翅片结构的主视结构示意图；
32.图3是本发明一个实施例中翅片结构的后视结构示意图；
33.图4是本发明一个实施例中翅片结构的俯视结构示意图；
34.图5是本发明一个实施例中翅片结构的仰视结构示意图；
35.图6是本发明一个实施例中翅片结构的侧视结构示意图；
36.图7是本发明一个实施例中换热器的立体结构示意图；
37.图中，
38.100、翅片结构；110、翅片本体；120、安装孔；130、吸热组；131、吸热部；1311、迎风
面；1312、背风面；132、挡风板；140、第一风道；150、第二风道；160、第三风道；170、通风孔；180、固定壁；181、固定底脚；
39.200、换热管；
40.10、换热器。
41.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.下面参照图示描述本发明一些实施例所述翅片结构100、换热器10及热水器。
46.本发明第一方面的实施例提供了一种换热器用翅片结构100。需要说明的是，本实施例提供的翅片结构100可以应用于任意需要热交换的设备中，举例地，换热器用翅片结构100应用于热水器，更进一步地，换热器用翅片结构100应用于燃气热水器。为方便解释说明，下面以翅片结构100应用于燃气热水器为例进行描述。
47.在本实施例中，翅片结构100为铜质，铜质翅片结构100具有更优良的导热效率，有利于提升换热器10的换热速率及换热效果。
48.如图1图2和图3所示，换热器用翅片结构100包括翅片本体110，翅片本体110上设有多个用于供换热管200穿过的安装孔120。
49.较佳地，翅片本体110呈板状，更进一步地，翅片本体110呈长条形的板状。沿翅片本体110的长度延伸方向，多个安装孔120并排且间隔地分布于翅片本体110上。为了进一步减薄换热器10，实现换热器10小型化，设计多个安装孔120呈单排设置，相较于对应多排换热管200而言，避免了除底层换热管200外上层换热管200的利用不足问题，同时可以有利减小翅片的高度，减少材料和换热空间的浪费，实现了采用一层换热管200即可达到更高能效的要求。其中，为了方便加工、降低安装难度，可以设置翅片本体110为轴对称结构，详细地，设置翅片本体110沿高度方向轴对称。
50.如图1、图4和图5所示，换热管200沿安装孔120的轴向穿设于翅片本体110上。换热管200和翅片本体110连接形成吸热主体，高温烟气与换热管200和翅片本体110的外表面接触将热量传递给换热管200，换热管200中的水吸收热量从而实现加热水。
51.较佳地，考虑到圆形换热管200相对于扁形、椭圆形、异形换热管200更容易安装，
设置安装孔120为圆形孔，这样圆形换热管200更容易伸入圆形孔中，且二者的装配精度更高，传热效果更好。
52.为了进一步提升翅片本体110与换热管200之间的连接稳定性，可以通过焊接、卡接、铆接等方式连接固定翅片本体110和换热管200。
53.翅片本体110在相邻安装孔120之间的区域凸起形成吸热部131。一方面，通过凸起增加了翅片本体110的表面积，提升翅片本体110的换热效率，并且凸起的吸热部131相较于翅片本体110的其他区域具有更良好的传热性，传热速度更快。另一方面，凸起的吸热部131具有扰流的作用，扰乱高温烟气的流向、减缓烟气的流速，从而延长烟气与吸热部131乃至翅片本体110的接触时间，使得烟气能够与吸热部131乃至翅片本体110更充分地、彻底地换热，避免热量损失。
54.更佳地，设置吸热部131的外表面为弧形结构，例如球形、半球形、圆弧形，弧形结构的外表面相对更圆滑，从而具有一定的导流作用，在实现扰流的同时，使得烟气能够沿弧形的外表面流动，从而增加吸热部131的外表面与烟气接触的几率，避免吸热部131存在传热死角，保证传热效率。
55.进一步地，翅片本体110具有吸热部131为内侧，另一侧为外侧，设置吸热部131为外凹内凸结构，例如，翅片本体110的部分区域通过冲压形成凸包，这样，一方面使得翅片本体110内外两侧都增加了表面积，从而增加了翅片本体110内外两侧与烟气的接触面，进一步提升翅片结构100的传热效率，另一方面，有利于实现翅片结构100没有吸热部131的一侧相对的平整，从而有利于多个翅片结构100相堆叠，安装更方便。
56.吸热部131具有相对于气体流通方向的迎风面1311和背风面1312。如图3示意出的风向f，吸热部131中面对风向f的一面为迎风面1311，吸热部131中与风向f的方向相同的一面为背风面1312。迎风面1311大概率地能够在烟气自然流动时与烟气接触，而背风面1312相对不容易在烟气自然流动时与烟气接触。这就导致吸热部131背风面1312的传热效率低于背风面1312。
57.如图1和图3所示，为了提高背风面1312的传热效率，设置翅片本体110在背风面1312的一侧设有挡风板132。举例地，挡风板132焊接于翅片本体110上，或者挡风板132是由翅片本体110的局部区域翻边形成。这样吸热部131背风面1312与挡风板132位置相对排布，烟气经过挡风板132时被阻挡，使得被阻挡的烟气能够与背风面1312充分地接触传热，减少传热死角，提升了背风面1312的传热效率。同时，挡风板132同样具有扰流的作用，进一步扰乱高温烟气的流向、减缓烟气的流速，烟气在挡风板132和吸热部131的作用下反复在翅片本体110表面流动，从而更充分地、彻底地换热，避免热量损失。
58.此外，换热器10通常是多个翅片结构100叠放在一起，如图7所示，翅片结构100a和翅片结构100b并排且间隔排布，翅片结构100a的内侧对应翅片结构100b的外侧，翅片结构100a的挡风板132对应遮挡翅片结构100a和翅片结构100b之间的缝隙，使得烟气在挡风板132的作用下与翅片结构100a和翅片结构100b充分的接触换热，提高相邻翅片结构100的换热效率。
59.且本实施例提供的翅片结构100，吸热部131和挡风板132均位于翅片本体110的内侧，而外侧相对的平整，从而有利于多个翅片结构100相堆叠，安装更方便。
60.在某些实施例中，挡风板132相对于翅片本体110的高度h1不低于吸热部131相对
于翅片本体110的高度h2。也即挡风板132相对于翅片本体110的高度与吸热部131相对于翅片本体110的高度持平或挡风板132相对于翅片本体110的高度高于吸热部131相对于翅片本体110的高度。这样烟气撞击挡风板132后反向流向吸热部131，且背风面1312的各个区域都能够与烟气接触，进一步减少传热死角，提升了吸热部131的传热效率，同时由于挡风板132突出于吸热部131，避免了吸热部131接触与之相邻的翅片结构100，使得吸热部131和与之相邻的翅片结构100具有过烟空隙，进一步减少吸热部131的换热死区，实现烟气与吸热部131的各个区域换热。
61.多个翅片结构100叠放在一起，其中一个翅片结构100的挡风板132和与之相邻的翅片结构100的挡风板132持平。
62.为了避免高温烟气在挡风板132所在位置处相聚集，导致局部集中受热，设置一个翅片结构100的挡风板132和与之相邻的翅片结构100之间具有缝隙，部分烟气可以通过缝隙排出，避免了局部高温、融化损坏的情形，提高产品的使用安全性以及延长产品的使用寿命。
63.挡风板132相对于翅片本体110的高度决定了一个翅片结构100的挡风板132和与之相邻的翅片结构100之间缝隙的大小。这样的高度差保证了缝隙的合理性，既保证安全的要求，又实现了换热效率最大化。
64.在某些实施例中，挡风板132位于翅片本体110的端部。更详细地，翅片本体110具有近风端和远风端(请分别参考图1中翅片结构100的下端和上端)，挡风板132设置于翅片本体110的远风端(也即图1中翅片结构100的上端)，一方面是使挡风板132在翅片结构100的出口位置挡烟，实现挡烟的同时，避免增加换热死区，提高换热效率，另一方面是进一步减薄翅片结构100，实现换热器10的小型化。
65.在某些实施例中，挡风板132与吸热部131间隔分布，使得挡风板132与吸热部131之间形成第一风道140。一方面通过第一风道140形成缓冲区域，两股相反方向的烟气在第一风道140相互冲撞打散，降低流速，延长与吸热部131、翅片本体110的换热时间，另一方面，可以理解的，翅片本体110具有多个间隔分布的吸热部131，每个吸热部131具有与之相对的挡风板132，这样多个挡风板132之间也是间隔分布，从而使得挡风板132还具有将烟气导流相挡风板132两侧的做作用，也即第一风道140能够将烟气反向导流至吸热部131的背风面1312，还能够将烟气导流向两侧，使得挡风板132和吸热部131周围的区域的换热效率进一步提升。
66.在某些实施例中，每个挡风板132对应遮挡多个吸热部131，多个吸热部131间隔分布，使得相邻吸热部131之间形成与第一风道140相通的第二风道150。
67.更详细地，翅片本体110上设有多个并排且间隔分布的安装孔120，相邻安装孔120的区域设有一个挡风板132和多个吸热部131，该一个挡风板132和多个吸热部131组成一个吸热组130，每个相邻安装孔120之间均设有一个吸热组130。
68.本实施例设置相邻吸热部131之间形成第二风道150，这样烟气经过第二风道150与吸热部131的侧部接触换热，吸热部131的各个方向均能够与烟气充分接触换热，提高换热效率。
69.进一步地，多个吸热部131形成多个第二风道150，挡风板132对应遮挡多个第二风道150。也即挡风板132延伸至多个吸热部131的端部，使得经过第二风道150的烟气均能够
流向第一风道140并经过第一风道140的止挡反射。
70.更佳地，相邻吸热部131之间的间距均匀。
71.更佳地，多个吸热部131呈弯折或弯曲分布。这样多个吸热部131共同起到导流的作用，将部分烟气导流向多个吸热部131的两侧，从而使得其他区域的换热效率也进一步提升。
72.更佳地，多个吸热部131沿风向呈逐渐向外扩张的趋势。
73.进一步地，挡风板132为与多个吸热部131相适的弯折板或弧形板。
74.在某些实施例中，挡风板132和与之对应的吸热部131形成吸热组130，相邻安装孔120之间设有一个吸热组130。翅片本体110在相邻吸热组130之间形成贯通的第三风道160。第三风道160与第一风道140和第二风道150相通。第一风道140、第二风道150、第三风道160的烟气相互冲撞打散，使得三个风道的烟气均降速以充分地换热，同时烟气可以经过第三风道160流出翅片结构100，实现烟气循环。
75.进一步地，翅片本体110在相邻吸热组130之间设有通风孔170。利用通风孔170实现相邻翅片结构100之间的烟气流通，实现烟气的均匀性。
76.在一些实施例中，翅片本体110在安装孔120的位置处设有固定壁180，固定壁180适于与换热管200接触。通过固定壁180增加翅片本体110与换热管200的接触面积，提升换热管200的安装牢固性。
77.其中，固定壁180相对于翅片本体110的高度高于挡风板132相对于翅片本体110的高度。这样在多个翅片结构100堆叠放置时，一个翅片结构100的固定壁180接触与之相邻的翅片结构100，进一步增加相邻翅片结构100之间的安装稳定性，并且由于固定壁180突出于挡风板132，从而实现挡风板132和与之相邻的翅片结构100之间具有缝隙，安装更简单，缝隙的大小更可控。
78.进一步地，固定壁180的端部设有至少一个固定底脚181，固定底脚181相对于翅片本体110的高度高于挡风板132相对于翅片本体110的高度。通过固定底脚181进一步增加相邻翅片结构100之间的安装稳定性。
79.在某些实施例中，翅片结构100的外表面为金属材质。金属翅片结构100具有更优良的导热效率，有利于提升换热器10的换热速率及换热效果。
80.举例地，翅片结构100的外表面为铜材质。铜质翅片结构100具有更优良的导热效率，有利于提升换热器10的换热速率及换热效果。
81.更佳地，本实施例提供的翅片结构100外表面无涂层，这样避免了涂层的阻热效应，进一步提升翅片结构100的传热效率。
82.在某些实施例中，如图6所示，翅片结构的侧方也设有挡风板。
83.本发明第二方面实施例提供一种换热器10，包括：
84.多个换热管200；
85.沿换热管200延伸方向层叠排布的多个上述任意一项实施例的翅片结构100；多个换热管200与每层翅片结构100的安装孔一一对应并穿过与之对应的安装。
86.本发明第三方面实施例提供一种热水器，包括：如上述任意一项实施例的换热器10。
87.以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本
发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。