换热翅片与热交换装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃气热水器技术领域，特别是涉及一种换热翅片与热交换装置。


背景技术：

2.随着燃气热水器市场的发展，行业内提升燃气热水器能效的手段主要还是从燃气热水器的换热入手。为了增加换热效率，通常在热交换器的换热翅片上增加单侧凸台或者通过撕裂、冲裁材料的方式制造单侧翻边来增强换热，然而这些方式对热交换器换热性能的提升并不是特别明显，合格的热效率余量也并不是很大，常介于合格效率的
±
0.5之间徘徊。传统地，为了增大热效率的余量，减少批次生产中热效率不合格现象的产生，通常会通过增多热交换器的换热翅片的数量或者增大换热翅片的换热面积来提升合格率，这样就造成了产品成本的提升，而且现有换热翅片的结构组装后换热翅片间的风阻会很大，进而会影响燃气的燃烧工况，导致产品烟气排放有害气体浓度偏高，甚至会在翅片表面积碳时间久了导致热交换器被烧烂从而影响整机寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型所解决的第一个技术问题是要提供一种换热翅片，其能有效地提高换热效率。
4.本实用新型所解决的第二个技术问题是要提供一种热交换装置，其能保证换热效率，同时风阻小，成本较低。
5.上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：
6.一种换热翅片，包括：主板，所述主板上间隔地设有两个以上管孔，所述管孔用于装设换热管，所述主板上位于相邻两个所述管孔之间的部位设有窗口，所述窗口内间隔地设有两个以上导向板，所述导向板与所述窗口的口壁相连，所述导向板相对于所述主板的板面倾斜设置。
7.本实用新型所述的换热翅片，与背景技术相比所产生的有益效果：将两个以上换热翅片堆叠并组装形成热交换器后，相邻两个换热翅片之间形成烟气通道，高温烟气流经烟气通道过程中与换热管进行接触导热。由于位于相邻两个管孔之间有窗口，窗口内设有间隔的并相对于主板板面倾斜设置的两个以上导向板，形成的结构相当于百叶窗，百叶窗对高温烟气起到扰流作用，高温烟气在烟气通道的走向经百叶窗时发生改变，能实现高温烟气从其中一个烟气通道进入到相邻的另一个烟气通道并向外流出，而并不是直接从同一个烟气通道向外排出，从而延长了高温烟气在热交换器内的行走时间，大大提高了换热效率。
8.在其中一个实施例中，所述导向板的两个侧部分别与所述窗口的两个相对口壁对应相连；所述导向板的其中一个端部凸出到所述主板的其中一表面外，所述导向板的另一个端部凸出到所述主板的另一表面外。如此，高温烟气流经烟气通道时，高温烟气经导向板导向进入到另一个烟气通道中，便能增加高温烟气在热交换器内部的行走路程，提高换热
效率。
9.在其中一个实施例中，所述导向板为矩形板；所述导向板的长度为l，l为9mm
‑
11mm；所述导向板的宽度为w，w为1.5mm
‑
2.5mm；相邻所述导向板之间的间距为s，s为0.6mm
‑
0.8mm；所述导向板相对于所述主板的倾斜角度为θ，θ为25
°‑
30
°
。
10.在其中一个实施例中，所述主板的前端用于围成烟气通道的进气端并位于所述管孔的前侧，所述主板的后端用于围成所述烟气通道的出气端并位于所述管孔的后侧；所述主板的后端上间隔地设有若干个第一扰流件，每两个所述第一扰流件与一个所述管孔相对应，且两个所述第一扰流件位于所述管孔的后侧。如此，与管孔相对应并位于管孔后侧的两个第一扰流件对高温烟气的流动起到扰动作用，当高温烟气冲击第一扰流件时，高温烟气会被第一扰流件分割为两部分，一部分直接流出换热翅片，另一部分随第一扰流件流向第一扰流件后方的绕流区，从而强化了换热管后部的换热强度，提高烟气利用率。
11.在其中一个实施例中，将沿着所述主板的前端至后端的方向并经过所述管孔中心的中心线定义为第一中心线，与所述管孔相对应的两个所述第一扰流件关于所述第一中心线对称设置；和/或，所述第一扰流件为绕设于所述主板上的环形扰流板；所述主板上对应于所述第一扰流件所围成的区域设有第一减重孔。如此，第一减重孔能减小主板的材料以及重量，降低成本。
12.在其中一个实施例中，所述主板的两个侧部均设有翻边，所述翻边相对于所述主板板面倾斜设置。如此，由于翻边相对于主板板面倾斜设置，当两个以上换热翅片依次叠设组装在一起时，相邻两个换热翅片即可通过翻边形成一个两侧封闭前后流通的烟气通道。
13.在其中一个实施例中，所述主板的前端用于围成烟气通道的进气端并位于所述管孔的前侧，所述主板的后端用于围成所述烟气通道的出气端并位于所述管孔的后侧；与所述翻边距离最近的所述管孔和所述翻边设有第一间隔，所述主板的前端设有与所述第一间隔位置相对的第二扰流件。
14.在其中一个实施例中，所述主板的前端用于围成烟气通道的进气端并位于所述管孔的前侧，所述主板的后端用于围成所述烟气通道的出气端并位于所述管孔的后侧；所述主板的前端上间隔地设有若干个凸包；所述主板的后端边沿上对应于相邻两个所述管孔之间的部位设有凸缘。
15.在其中一个实施例中，所述主板的板面上绕所述管孔周向设置有凸沿，所述凸沿用于套设并抵触所述换热管的外壁；所述凸沿上间隔地设置有若干个缓冲块。如此，两个以上换热翅片组装堆叠时缓冲块对换热翅片间的挤压起到一定程度的缓冲作用，防止换热翅片组装时挤压变形。
16.上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：
17.一种热交换装置，包括两个以上所述的换热翅片，两个以上所述的换热翅片依次叠设组装在一起。
18.本实用新型所述的热交换装置，与背景技术相比所产生的有益效果：
19.将两个以上换热翅片堆叠并组装形成热交换器后，相邻两个换热翅片之间形成烟气通道，高温烟气流经烟气通道过程中与换热管进行接触导热。由于位于相邻两个管孔之间有窗口，窗口内设有间隔的并相对于主板板面倾斜设置的两个以上导向板，形成的结构相当于百叶窗，百叶窗对高温烟气起到扰流作用，高温烟气在烟气通道的走向经百叶窗时
发生改变，能实现高温烟气从其中一个烟气通道进入到相邻的另一个烟气通道并向外流出，而并不是直接从同一个烟气通道向外排出，从而延长了高温烟气在热交换器内的行走时间，大大提高了换热效率。
20.此外，热交换器内每一处的百叶窗都会对进入的高温烟气做出扰动，高温烟气由传统的纵向竖直换热(纵向指的是烟气通道的方向)变为斜向与纵向并存的换热，一方面它增大了换热面积，另一方面百叶窗的两个以上间隔的导向板表面限制了流体边界层的增长，增强了对高温烟气的扰动从而实现了强化传热，故它能高效地将高温烟气释放出来的热量传导给换热管进行换热。
21.另外，适配相同功率、相同换热面积的热交换器它可以将热效率提高1.5
‑
2个百分点，同比相同功率相同换热效率的热交换器，换热翅片可减少3片至5片，从而降低生产成本；换热翅片对高温烟气的阻力同比常规换热翅片仿真分析结果显示下降一半多。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
24.图1为本实用新型一实施例所述的换热翅片的其中一视角结构图；
25.图2为图1在a
‑
a处的剖视图；
26.图3为本实用新型一实施例所述的换热翅片的另一视角结构图；
27.图4为本实用新型一实施例所述的换热翅片的又一视角结构图；
28.图5为图4在p处的放大结构示意图；
29.图6为本实用新型一实施例两个所述换热翅片堆叠组装在一起时的一视角结构图；
30.图7为图6在q处的放大结构示意图；
31.图8为本实用新型另一实施例所述的换热翅片的其中一视角结构图。
32.附图标记：
33.10、换热翅片；11、主板；111、管孔；112、窗口；113、前端；114、后端；115、第一中心线；116、第一减重孔；117、翻边；118、凸沿；119、缓冲块；12、导向板；13、第一扰流件；14、第一间隔；15、第二扰流件；16、第二减重孔；17、凸包；18、凸缘；20、烟气通道。
具体实施方式
34.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
35.参阅图1至图3，图1示意出了本实用新型一实施例换热翅片10的其中一视角结构图，图2示意出了图1在a
‑
a处的剖视图，图3示意出了本实用新型一实施例换热翅片10的另一视角结构图。本实用新型一实施例提供的一种换热翅片10，包括主板11。主板11上间隔地设有两个以上管孔111，管孔111用于装设换热管。主板11上位于相邻两个管孔111之间的部位设有窗口112，窗口112内间隔地设有两个以上导向板12。导向板12与窗口112的口壁相连，导向板12相对于主板11的板面倾斜设置。
36.请再参阅图1、图6及图7，图6示意出了本实用新型一实施例两个换热翅片10堆叠组装在一起时的一视角结构图，图7示意出了图6在q处的放大结构示意图。上述的换热翅片10，将两个以上换热翅片10堆叠并组装形成热交换器后，相邻两个换热翅片10之间形成烟气通道20，高温烟气流经烟气通道20过程中与换热管进行接触导热。由于位于相邻两个管孔111之间有窗口112，窗口112内设有间隔的并相对于主板11板面倾斜设置的两个以上导向板12，形成的结构相当于百叶窗，百叶窗对高温烟气起到扰流作用，高温烟气在烟气通道20的走向经百叶窗时发生改变，能实现高温烟气从其中一个烟气通道20进入到相邻的另一个烟气通道20并向外流出，而并不是直接从同一个烟气通道20向外排出，从而延长了高温烟气在热交换器内的行走时间，大大提高了换热效率。
37.此外，热交换器内每一处的百叶窗都会对进入的高温烟气做出扰动，高温烟气由传统的纵向竖直换热(纵向指的是烟气通道20的方向)变为斜向与纵向并存的换热，一方面它增大了换热面积，另一方面百叶窗的两个以上间隔的导向板12表面限制了流体边界层的增长，增强了对高温烟气的扰动从而实现了强化传热，故它能高效地将高温烟气释放出来的热量传导给换热管进行换热。
38.另外，适配相同功率、相同换热面积的热交换器它可以将热效率提高1.5
‑
2个百分点，同比相同功率相同换热效率的热交换器，换热翅片10可减少3片至5片，从而降低生产成本；换热翅片10对高温烟气的阻力同比常规换热翅片10仿真分析结果显示下降一半多。
39.需要说明的是，作为一个具体的实施方式，在主板11上位于任意相邻的两个管孔111之间的部位均设有一个窗口112，窗口112内均设有间隔的并相对于主板11板面倾斜设置的两个以上导向板12，例如如图1所示，当管孔111的数量为四个时，主板11上相应设有三个窗口112；再例如，当管孔111的数量为五个时，主板11上相应设有四个窗口112。
40.作为一个可选的方案，也可以只是在主板11上其中某一处或某两处位于相邻的两个管孔111之间的部位设置窗口112，并不需要在在主板11上位于任意相邻的两个管孔111之间的部位均设有一个窗口112。
41.进一步地，导向板12的两个侧部分别与窗口112的两个相对口壁对应相连。此外，导向板12的其中一个端部凸出到主板11的其中一表面外，导向板12的另一个端部凸出到主板11的另一表面外。如此，高温烟气流经烟气通道20时，高温烟气经导向板12导向进入到另一个烟气通道20中，便能增加高温烟气在热交换器内部的行走路程，提高换热效率。
42.作为一个可选的方案，导向板12也可以只是其中一个侧部与窗口112的其中一个口壁相连，另一个侧部与窗口112的另一个口壁设有间隔无需连接，也是可行的方案，在此不进行限定。
43.请再参阅图1至图3，进一步地，导向板12为矩形板。导向板12的长度为l，l为9mm
‑
11mm；导向板12的宽度为w，w为1.5mm
‑
2.5mm；相邻导向板12之间的间距为s，s为0.6mm
‑
0.8mm；导向板12相对于主板11的倾斜角度为θ，θ为25
°‑
30
°
。具体而言，l为10mm，w为2mm，s为0.7mm，θ为27
°
。
44.需要说明的是，导向板12也可以是其它形状的板件，只要对高温烟气起到扰流作用即可，对导向板12的具体形状不进行限定。
45.请再参阅图1至图3，进一步地，主板11的前端113用于围成烟气通道20的进气端并位于管孔111的前侧，主板11的后端114用于围成烟气通道20的出气端并位于管孔111的后侧。主板11的后端114上间隔地设有若干个第一扰流件13。每两个第一扰流件13与一个管孔111相对应，且两个第一扰流件13位于管孔111的后侧。如此，与管孔111相对应并位于管孔111后侧的两个第一扰流件13对高温烟气的流动起到扰动作用，当高温烟气冲击第一扰流件13时，高温烟气会被第一扰流件13分割为两部分，一部分直接流出换热翅片10，另一部分随第一扰流件13流向第一扰流件13后方的绕流区，从而强化了换热管后部的换热强度，提高烟气利用率。
46.请再参阅图1至图3，进一步地，将沿着主板11的前端113至后端114的方向并经过管孔111中心的中心线定义为第一中心线115，与管孔111相对应的两个第一扰流件13关于第一中心线115对称设置。如此，能提高换热管后部的换热效果，强化换热管后部的换热强度，提高烟气利用率。
47.在一个实施例中，第一扰流件13为绕设于主板11上的环形扰流板。此外，主板11上对应于第一扰流件13所围成的区域设有第一减重孔116。如此，第一减重孔116能减小主板11的材料以及重量，降低成本。此外，具体而言，第一扰流件13远离于主板11的一端端面到主板11表面的距离为h，h为1.5mm
‑
2.5mm。
48.请再参阅图1、图4及图5，图4示意出了本实用新型一实施例换热翅片10的又一视角结构图，图5示意出了图4在p处的放大结构示意图。在一个实施例中，主板11的两个侧部均设有翻边117，翻边117相对于主板11板面倾斜设置。具体而言，翻边117与主板11板面的夹角为a，a例如为60
°‑
90
°
，具体例如为85
°
。此外，翻边117远离于主板11板面的一端端面到主板11板面的距离为h，h为2.5mm
‑
3mm。如此，由于翻边117相对于主板11板面倾斜设置，当两个以上换热翅片10依次叠设组装在一起时，相邻两个换热翅片10即可通过翻边117形成一个两侧封闭前后流通的烟气通道20。
49.请再参阅图1至图3，在一个实施例中，主板11的板面上绕管孔111周向设置有凸沿118，凸沿118用于套设并抵触换热管的外壁。进一步地，凸沿118上间隔地设置有若干个缓冲块119。如此，两个以上换热翅片10组装堆叠时缓冲块119对换热翅片10间的挤压起到一定程度的缓冲作用，防止换热翅片10组装时挤压变形。具体而言，缓冲块119例如为四个，四个缓冲块119等间隔地布设于凸沿118上，在组装过程中对换热翅片10间的挤压起到较好的缓冲作用，防止换热翅片10组装时挤压变形。可以理解的是，缓冲块119不限于是四个，也可以是其它数量，例如两个、三个、五个等等。此外，缓冲块119的一端与凸沿118相连，缓冲块119的另一端朝向远离于管孔111中心的方向延伸设置，且缓冲块119相对于主板11的板面倾斜设置，这样在组装过程中换热翅片10间挤压时使得缓冲块119相对于凸沿118发生转动弯折，改变缓冲块119的倾斜角度，同时起到缓冲作用。
50.需要说明的是，在侵权对比中，该“导向板12”可以为“主板11的一部分”，即“导向板12”与“主板11的其他部分”一体成型制造；也可以与“主板11的其他部分”可分离的一个
独立的构件，即“导向板12”可以独立制造，再与“主板11的其他部分”组合成一个整体。
51.需要说明的是，在侵权对比中，该“第一扰流件13”可以为“主板11的一部分”，即“第一扰流件13”与“主板11的其他部分”一体成型制造；也可以与“主板11的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“第一扰流件13”可以独立制造，再与“主板11的其他部分”组合成一个整体。
52.需要说明的是，在侵权对比中，该“缓冲块119”可以为“凸沿118的一部分”，即“缓冲块119”与“凸沿118的其他部分”一体成型制造；也可以与“凸沿118的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“缓冲块119”可以独立制造，再与“凸沿118的其他部分”组合成一个整体。
53.参阅图8，图8示意出了本实用新型另一实施例所述的换热翅片的其中一视角结构图。在一个实施例中，与翻边117距离最近的管孔111和翻边117设有第一间隔14，主板11的前端113设有与第一间隔14位置相对的第二扰流件15。如此，由于翻边117有两个，两个翻边117与其距离最近的管孔111所形成的第一间隔14相应为两处，该两处第一间隔14中的其中一处对应设有第二扰流件15或两处均对应设有第二扰流件15。本实施例中，该两处第一间隔14均对应设有第二扰流件15，第二扰流件15能起到扰动高温烟气的作用，能减少进入到第一间隔14的高温烟气的量，从而能减小两个翻边117的温度，基于翻边117与水箱的外壁是贴合在一起的，从而能降低水箱外壁的表面温升，如果水箱表面温升过高会导致水箱表面变色或烧毁水箱的现象出现。
54.参阅图8，进一步地，第二扰流件15为绕设于主板11上的环形扰流板。主板11上对应于第二扰流件15所围成的区域设有第二减重孔16。类似于第一减重孔116，第二减重孔16同样能减小主板11的材料以及重量，降低成本。
55.参阅图8，在一个实施例中，主板11的前端113上间隔地设有若干个凸包17。需要说明的是，凸包17可以是圆形凸包，方形凸包，椭圆形凸包，长条形凸包等等，在此不对其形状进行限定。主板11的前端113是换热翅片10的主要换热部位，该处换热部位的温度较高，凸包17能增大换热面积，使得能强化换热翅片10的换热效果。此外，凸包17对高温烟气的流动也会产生扰动作用。
56.参阅图8，在一个实施例中，主板11的后端114边沿上对应于相邻两个管孔111之间的部位设有凸缘18。具体而言，凸缘18为v形凸缘，v形凸缘的中部部位相对靠近于窗口112。如此，凸缘18能降低整个烟气通道20内的高温烟气的流速，延长高温烟气在换热翅片10间的换热时间，对高温烟气的利用更加充分。
57.在一个实施例中，一种热交换装置，包括两个以上换热翅片10，两个以上换热翅片10依次叠设组装在一起。其中，热交换装置具体可以是热交换器或燃气热水器。
58.本实用新型热交换装置，与背景技术相比所产生的有益效果：
59.将两个以上换热翅片10堆叠并组装形成热交换器后，相邻两个换热翅片10之间形成烟气通道20，高温烟气流经烟气通道20过程中与换热管进行接触导热。由于位于相邻两个管孔111之间有窗口112，窗口112内设有间隔的并相对于主板11板面倾斜设置的两个以上导向板12，形成的结构相当于百叶窗，百叶窗对高温烟气起到扰流作用，高温烟气在烟气通道20的走向经百叶窗时发生改变，能实现高温烟气从其中一个烟气通道20进入到相邻的另一个烟气通道20并向外流出，而并不是直接从同一个烟气通道20向外排出，从而延长了
高温烟气在热交换器内的行走时间，大大提高了换热效率。
60.此外，热交换器内每一处的百叶窗都会对进入的高温烟气做出扰动，高温烟气由传统的纵向竖直换热(纵向指的是烟气通道20的方向)变为斜向与纵向并存的换热，一方面它增大了换热面积，另一方面百叶窗的两个以上间隔的导向板12表面限制了流体边界层的增长，增强了对高温烟气的扰动从而实现了强化传热，故它能高效地将高温烟气释放出来的热量传导给换热管进行换热。
61.另外，适配相同功率、相同换热面积的热交换器它可以将热效率提高1.5
‑
2个百分点，同比相同功率相同换热效率的热交换器，换热翅片10可减少3片至5片，从而降低生产成本；换热翅片10对高温烟气的阻力同比常规换热翅片10仿真分析结果显示下降一半多。
62.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
64.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
65.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
66.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
67.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
68.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。