管道扰流结构、换热组件和热水器的制作方法

1.本实用新型涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种管道扰流结构、换热组件和热水器。


背景技术：

2.相关技术中指出，燃气热水器相较电加热储水式热水器可以做到更高负荷，即热出水且水量大，已经成为市场上主要的供热水器具之一。然而，由于负荷较高，热流密度较大，换热器容易发生过程冷沸腾现象，产生类似“烧水壶烧水”的汽化噪音，轻者影响用户使用体验，严重者产生柱塞流引起干烧，最终导致管子出现裂纹漏水。过冷沸腾指的是液体主体温度低于相应压力下饱和温度，壁面温度大于该饱和温度，当两者温差达到一定数值时，管内壁开始产生汽泡，发生汽化，汽泡与欠热水接触时冷凝消失的现象。由于汽泡的生成、长大、脱离、溃灭等运动因素引起水流扰动，进而导致换热器振动并产生噪音。汽化较严重时，管内产生大段汽泡，液相水被汽泡阻塞，形成柱塞流，从而在汽泡位置形成干烧，经久裂开失效。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种管道扰流结构，所述管道扰流结构通过在扰流片的长度方向上，设置沿螺旋线延伸的扰流片，使得通过扰流片的水产生旋流，使迎火面高温水和其他位置低温水充分扰动混和，从而降低局部高温，减缓汽化程度，通过在扰流片的宽度方向朝向管道内壁的一侧设置锯齿，来破坏换热管内壁面边界层，刺破一部分汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管干烧开裂风险。
4.本实用新型还提出一种具有上述管道扰流结构的换热组件。
5.本实用新型还提出一种具有上述换热组件的热水器。
6.根据本实用新型第一方面的管道扰流结构，包括：扰流片，所述扰流片呈片状，所述扰流片在长度方向上沿螺旋线延伸，所述扰流片在宽度方向的至少一侧边沿形成有多个锯齿，所述锯齿朝向管道的内壁凸起，多个所述锯齿在所述扰流片的长度方向上间隔布置。
7.根据本实用新型的管道扰流结构，通过在扰流片的长度方向上，设置沿螺旋线延伸的扰流片，使得通过扰流片的水产生旋流，使迎火面高温水和其他位置低温水充分扰动混和，从而降低局部高温，减缓汽化程度，通过在扰流片的宽度方向朝向管道内壁的一侧设置锯齿，来破坏换热管内壁面边界层，刺破一部分汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管干烧开裂风险。
8.在一些实施例中，所述扰流片在任一位置的宽度方向均垂直于所述扰流片螺旋延伸的中心线。
9.在一些实施例中，所述扰流片宽度方向的两侧边沿形成有多个向内凹陷的凹槽，相邻的两个所述凹槽之间形成为所述锯齿。
10.在一些实施例中，所述锯齿的形状为矩形、梯形、三角形或弓形。
11.在一些实施例中，所述锯齿的高度为0.1mm-3mm，所述锯齿的宽度为0.1mm-3mm，和/或，相邻两个所述锯齿之间的间距为1mm-3mm。
12.在一些实施例中，所述扰流片的扭曲比为1-10。
13.在一些实施例中，所述扰流片上形成有扰流部，所述扰流部为凸出于所述扰流片表面的扰流凸起、扰流凸筋和/或扰流翻边，和/或，所述扰流部为沿厚度方向贯通所述扰流片的扰流孔。
14.在一些实施例中，还包括：扰流件，所述扰流件为螺旋线圈形状且套设在所述扰流片的外侧，所述扰流片固定于所述扰流件上。
15.根据本实用新型第二方面的换热组件，包括换热管和根据本实用新型第一方面的管道扰流结构，所述管道扰流结构设于所述换热管内，所述锯齿的自由端延伸至所述换热管的内壁。
16.根据本实用新型的换热组件，通过设置上述第一方面的管道扰流结构，从而提高了换热组件的整体性能。
17.在一些实施例中，所述换热管的内表面形成有凸起的凸筋，在所述换热管的长度方向上，所述凸筋沿螺旋线延伸。
18.根据本实用新型第三方面的热水器，包括根据本实用新型第二方面的换热组件。
19.根据本实用新型的热水器，通过设置上述第二方面的换热组件，从而提高了热水器的整体性能。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.图1是根据本实用新型实施例的换热组件的示意图；
22.图2是图1中所示的换热组件的截面图；
23.图3是图2中所示的a处的放大图；
24.图4是图3中所示的扰流片的示意图；
25.图5是图4中所示的b处的发大图；
26.图6是图3中所示的扰流件的俯视图；
27.图7是图3中所示的扰流件的右视图。
28.附图标记：
29.1000、换热组件；
30.100、换热管；
31.200、管道扰流结构；
32.210、扰流片；211、锯齿；211a、扰流部；212、凹槽；
33.220、扰流件；
34.300、换热器。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.首先，参考图1-图2对根据本实用新型第二方面实施例的换热组件1000进行简单描述，所述换热组件1000包括换热管100和根据本实用新型第一方面实施例的管道扰流结构200，管道扰流结构200设于换热管100内。
37.下面参考图1和图7描述根据本实用新型第一方面实施例的管道扰流结构200。
38.如图2所示，根据本实用新型第一方面实施例的管道扰流结构200，包括扰流片210。
39.具体地，扰流片210呈片状，在扰流片210的长度方向上，扰流片210沿螺旋线延伸，这样，在换热管100中的水流经扰流片210时，水流会产生旋流，使得迎火面(指换热管100靠近热源的一侧)高温水和其他位置低温水充分搅动混合，避免局部高温，同时减缓汽化程度，在扰流片210的宽度方向上，至少一侧边沿形成有多个锯齿211，锯齿211朝向管道的内壁凸起，多个锯齿211在扰流片210的长度方向上间隔布置，这样，通过设置朝向管道的内壁凸起的锯齿来破坏换热管100内壁面边界层，刺破一部分汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂。
40.需要说明的是，换热管100靠近热源的部分为迎火面，管壁温度较高，其它位置温度较低，当两者的温差达到一定的数值时，迎火面的换热管100内壁开始产生汽泡，发生汽化，由于汽泡的生成、长大、脱离、溃灭等引起水流的扰动，进而导致热水器振动并产生噪音。汽化较严重时，管内产生大汽泡，液相水被汽泡阻塞，从而在汽泡位置形成干烧，经久裂开失效。
41.例如，如图4所示，在扰流片210的宽度方向上，两个侧边沿均形成有多个锯齿211，多个锯齿211在扰流片210的长度方向间隔布置，锯齿211均朝向管道的内壁，这样，在水流流经扰流片210时，水流会产生旋流，进而使得不同位置的水流混合，避免局部高温的出现，同时锯齿211的存在，可以进一步地破坏在换热管100内壁上形成的气泡，抑制大气泡的产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂。
42.根据本实用新型的管道扰流结构200，通过在扰流片210的长度方向上，设置沿螺旋线延伸的扰流片210，使得通过扰流片210的水产生旋流，使迎火面高温水和其他位置低温水充分扰动混和，从而降低局部高温，减缓汽化程度，通过在扰流片210的宽度方向朝向管道内壁的一侧设置锯齿211，来破坏换热管100内壁面边界层，刺破一部分汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂风险。
43.在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，扰流片210在任一位置的宽度方向均垂直于扰流片210螺旋延伸的中心线，这样，可以保证扰流片210上的多个锯齿211均朝向换热管100的内壁凸起，有利于破坏在换热管100内壁上形成的汽泡，进而可以降低汽化噪音。
44.在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，扰流片210宽度方向的两侧边沿形成有多个向内凹陷的凹槽212，相邻的两个凹槽212之间形成为锯齿211，这样，在扰流片210的宽度方向形成锯齿211，有利于破坏在换热管100内壁上形成的气泡。
45.在本实用新型的一个实施例中，参照图1，锯齿211的形状为矩形、梯形、三角形或弓形，这样，均可以达到破坏在换热管100内壁上形成的汽泡，进而降低汽化的噪音。
46.例如，如图5所示，扰流片210锯齿211的形状形成为矩形，这样，在水流经过扰流片210形成旋流，靠近换热管100内壁的水流汽化形成的气泡会被矩形的锯齿211破坏，抑制大气泡产生，降低汽化噪音。
47.在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，锯齿211的高度为0.1mm-3mm，也就是说，如果锯齿211的高度为a(例如图5中所示的a)的话，那么a的取值范围为0.1mm-3mm，在具体的实施过程中，可以将锯齿211的高度设置为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm；锯齿211的宽度为0.1mm-3mm，也就是说，锯齿211的宽度为b(例如图5中所示的b)的话，那么b的取值范围为0.1mm-3mm，在具体的实施过程中，可以将锯齿211的宽度设置为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm；和/或，相邻两个锯齿211之间的间距为1mm-3mm，也就是说，相邻两个锯齿211之间的间距为c(例如图5中所示的c)的话，那么c的取值范围为1mm-3mm，在具体的实施过程中，可以将两个锯齿211之间的间距设置为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm和3mm。
48.在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，扰流片210的扭曲比为1-10，需要说明的是，扭曲比过大，扰流效果较弱，降低汽化噪音效果不明显；扭曲比过小，阻力过大，水压一定时，水流量减小，影响用户使用体验。
49.其中，扰流片210的扭曲比指的是，扰流片210节距(例如图4中所示的d)与扰流片210宽度(例如图4中所示的e)的比值。
50.在具体的实施过程中，可以将扰流片210的扭曲比设置为1、2、3、4、5、6、7、8、9和10，这样，均可以保证一定的扰流效果，降低汽化噪音的情况下，又可以避免阻力过大，影响用户的使用体验。
51.例如，如图4所示，将扰流片210的扭曲比设置为5，这样可以保证一定的扰流效果，降低汽化噪音的情况下，又可以避免阻力过大，影响用户的使用体验。
52.进一步地，参照图4，扰流片210的厚度为0.5mm-2mm，需要说明的是，扰流片210的厚度小于0.5mm的话，会因为过薄，导致扰流片210容易变形，影响扰流片210的使用寿命；扰流片210的厚度大于2mm的话，会导致导流片过厚浪费材料增加成本。
53.在具体的实施过程中，可以将扰流片210的厚度设置为0.5mm、1mm、1.5mm和2mm，例如，在一个具体的实施过程中，将扰流片210的厚度设置为1.5mm，这样，扰流片210可以保证足够的强度，避免使用过程中的变形，延长扰流片210的使用寿命。
54.在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，扰流片210上形成有扰流部211a，扰流部211a为凸出于扰流片210表面的扰流凸起、扰流凸筋和/或扰流翻边，和/或，扰流部211a为沿厚度方向贯通扰流片210的扰流孔，也就是说，扰流部211a可以形成为凸起和凸筋，同时也可以形成为翻边，还可以同时形成有贯穿扰流片210的扰流孔，这样，扰流部211a均可以达到破坏换热管100内壁汽泡的效果。
55.其中，扰流片210为耐高温件，扰流件220为不锈钢件、铜件或铝件。
56.例如，参照图4，扰流件220为不锈钢件，扰流部211a形成为扰流翻边，这样，在水流经过扰流片210形成旋流时，靠近换热管100内壁的水流汽化形成的气泡会被扰流翻边破坏，抑制大气泡产生，降低汽化噪音。
57.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，管道扰流结构200还可以包括扰流件220，扰流件220为螺旋线圈形状且套设在扰流片210的外侧，扰流片210固定于扰流件220上，这样，扰流件220进一步提高了管道扰流结构200对换热管100内壁上气泡的破坏，提高会换热管100内水流换热的均匀性。
58.例如，如图4所示，扰流件220设置为弹簧，弹簧套设在扰流片210的外侧，弹簧分别与扰流片210和换热管100的内壁通过焊接连接，一方面，将扰流件220固定，能够有效防止扰流片210或扰流件220在受到水流的冲击时相对活动，避免由于活动而产生噪音，或者避免由于活动而导致扰流不稳定出现水流直接冲击换热管100的内壁而产生噪音，或者避免由于扰流不稳定而在换热管100内局部区域形成湍流而产生噪音，另一方面，可以增加管道扰流结构200与换热管100内壁的接触面积，进一步地增加扰流效果，实现降噪的目的，提高用户的使用体验。
59.根据本实用新型第二方面实施例的换热组件1000，包括换热管100和根据本实用新型上述第一方面实施例的管道扰流结构200，管道扰流结构200设于换热管100内，锯齿211的自由端延伸至换热管100的内壁，用于破坏换热管100内壁上形成的汽泡。
60.根据本实用新型实施例的换热组件1000，通过设置上述第一方面实施例的管道扰流结构200，从而提高了换热组件1000的整体性能。
61.在本实用新型的一个实施例中，参照图2，换热管100的内表面形成有凸起的凸筋，在换热管100的长度方向上，凸筋沿螺旋线延伸，这样，在水流通过换热管100时，水流经过扰流片210发生旋流，旋流中的水与换热管100内表面上的凸筋发生碰撞，可以破坏换热管100的内表面上形成的汽泡，进而减少了换热管100的内表面形成的汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂风险。
62.在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，根据本实用新型实施例的换热组件1000还可以包括换热器300，将燃气燃烧的热量传递到换热管100中，用于加热换热管100中的水流。
63.根据本实用新型第三方面实施例的热水器，包括根据本实用新型上述第二方面实施例的换热组件1000。
64.根据本实用新型实施例的热水器的其他构成例如壳体和电源线等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
65.根据本实用新型实施例的热水器，通过设置上述第二方面实施例的换热组件1000，从而提高了热水器的整体性能。
66.下面将参考图1-图7描述根据本实用新型一个具体实施例的换热组件1000。
67.参照图1，根据本实用新型具体实施例的换热组件1000可以包括：换热管100和根据本实用新型第一方面实施例的管道扰流结构200，管道扰流结构200设于换热管100内。
68.换热管100的内表面形成有凸起的凸筋，在换热管100的长度方向上，凸筋沿螺旋线延伸。
69.管道扰流结构200可以包括扰流片210和扰流件220，扰流片210呈片状，扰流片210在长度方向沿螺旋线延伸，扰流片210在宽度方向的两侧边沿均形成有多个锯齿211，锯齿211朝向管道的内壁凸起，多个锯齿211在扰流片210的长度方向上间隔布置。
70.锯齿211的形状形成为矩形，锯齿211的高度为2mm，锯齿211的宽度为2mm，相邻两
个锯齿211之间的间距为2mm，扰流片210的扭曲比为5。
71.扰流件220为弹簧。
72.具体地，如图2所示，扰流件220设置在换热管100中，扰流件220分别与扰流片210和换热管100的内壁通过焊接连接，扰流片210设置在换热管100中，在水流流经扰流片210的时，会产生旋流，使得不同位置的水流混合，避免局部高温的出现，同时锯齿211和扰流件220的存在，可以进一步地破坏在换热管100内壁上上形成的气泡，抑制大气泡的产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂。
73.根据本实用新型的管道扰流结构200，通过在扰流片210的长度方向上，设置沿螺旋线延伸的扰流片210，使得通过扰流片210的水产生旋流，使迎火面高温水和其他位置低温水充分扰动混和，从而降低局部高温，减缓汽化程度，通过在扰流片210的宽度方向朝向管道内壁的一侧设置锯齿211，来破坏换热管100内壁面边界层，刺破一部分汽泡，抑制大汽泡产生，降低汽化噪音，避免换热管100干烧开裂风险。
74.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。
75.限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
76.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
78.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。