燃气热水器及其烟管和扰流机构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及热水器技术领域，特别涉及一种燃气热水器及其烟管和扰流机构。


背景技术：

[0002]
现有燃气容积式热水器主要包括：四周设置有保温材料的水箱、设置在水箱底部的燃烧器，设置在水箱中心的烟管。工作时，燃烧器燃烧形成高温的烟气，烟气通过烟管时利用烟管的传热作用将水箱内水加热，水被加热到设定温度时，温度控制器控制燃烧器停止燃烧。
[0003]
燃气容积式热水器在使用过程中，为了进一步提高热传递效率，使得烟气的热量被充分换出，一种可行的方式是在烟管内放置一扰流装置。通过增加该扰流装置，可以降低烟气的流速，从而增加烟气与烟管进行热传递的时间，进而提高热传递效率。
[0004]
然而，经过设置该扰流装置后，在提高热传递效率的同时又带来了新的问题。发明人发现：通过设置扰流装置提高热传递效率后，容易导致水箱顶部的水温过热。
[0005]
对于水箱中的水而言，在被加热过程中，水温沿着高度方向自上而下分层降低，即在加热过程中，水箱顶部水温最高，水箱底部水温最低。目前，设置扰流装置时，并没有考虑水箱内水温分层的层积效应，从而导致水箱顶部的水温出现过热。当水箱顶部出现过热后，会导致一系列问题：例如会对水箱上靠近顶部的安装的电子元器件(例如测温元件)、与该水箱顶部的出水口直接连通的出水管路等都造成较大的影响，缩短其使用寿命、降低其使用的可靠性。特别是对于搪瓷水箱，还会对水箱本身的寿命造成不良影响。此外，很多系统都不具备恒温功能，对于不具有恒温调节功能的用水端，假如顶部出水水温过热，很有可能会烫伤用户。
[0006]
综上而言，非常有必要对现有的扰流装置作出进一步改进，使其在保证具有较高换热效率的前提下，能够克服水箱顶部水温过热的问题，从而提高燃气热水器的综合性能。
[0007]
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的目的是提供一种燃气热水器及其烟管和扰流机构，能够在保证具有较高换热效率的前提下，克服水箱顶部水温过热的问题，从而提高燃气热水器的综合性能。
[0009]
本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0010]
一种扰流机构，所述扰流机构用于安装在烟管中，所述扰流机构包括：
[0011]
沿着所述烟管的延伸方向间隔设置的多个扰流件，所述多个扰流件在所述烟管的延伸方向上形成扰流段，所述烟管具有相对的烟气入口端和烟气出口端，最靠近所述烟气出口端的扰流件至所述烟气出口端间隔一段距离，形成非扰流段；
[0012]
所述非扰流段占所述扰流段与所述非扰流段之和的比例在5％-50％之间。
[0013]
进一步的，所述烟管自所述烟气入口端至所述烟气出口端的延伸方向为第一方向，所述扰流件包括与所述第一方向形成第一夹角的第一扰流部和设置在所述第一扰流部边缘的第二扰流部，所述第二扰流部与所述第一扰流部之间形成第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角为锐角。
[0014]
进一步的，所述的扰流机构还包括：通过间隙配合的方式设置在所述烟管中的支撑件，所述扰流件设置在所述支撑件上，且所述扰流件具有靠近所述支撑件的第一侧和背离所述支撑件的第二侧，所述第二侧与所述烟管的内壁之间具有间隙。
[0015]
进一步的，所述第一扰流部与所述支撑件之间形成有连接边，所述连接边的延伸方向与所述支撑件横截面之间形成第三夹角，所述第三夹角为锐角。
[0016]
进一步的，所述第一夹角、第二夹角、第三夹角的角度范围在30
°
至60
°
之间。
[0017]
进一步的，所述支撑件包括至少一个具有一定厚度的板体，所述板体上对应所述扰流件的位置设置有开孔。
[0018]
进一步的，所述扰流件为在所述板体上切割扰流主体并对所述扰流主体二次翻折后形成，所述开孔为切割并二次翻折所述扰流主体后形成。
[0019]
进一步的，所述支撑件位于所述烟管的中部，所述扰流件包括第一扰流件和第二扰流件，所述第一扰流件和所述第二扰流件分布在所述支撑件的两侧，且沿着所述第一方向相间排布。
[0020]
进一步的，所述支撑件包括一个板体，所述板体包括相对的第一表面和第二表面，所述第一扰流件凸设于所述第一表面，所述第二扰流件凸设于所述第二表面。
[0021]
进一步的，所述支撑件包括相对接的第一板体和第二板体，所述第一板体具有背离所述第二板体的第一表面，所述第二板体具有背离所述第一板体的第二表面，所述第一扰流件凸设于所述第一表面，所述第二扰流件凸设于所述第二表面。
[0022]
进一步的，所述支撑件具有靠近所述烟气出口端的顶端和背离所述烟气出口端的底端，所述顶端设置有用于和所述烟管卡合的挂架。
[0023]
进一步的，所述非扰流段占所述扰流段与所述非扰流段之和的比例在25％-35％之间。
[0024]
进一步的，所述第二扰流部的边缘还设置有至少一个第三扰流部，所述第三扰流部与所述第二扰流部之间形成有第四夹角，所述第四夹角为锐角。
[0025]
一种燃气热水器的烟管，包括：管体，和设置在所述管体中的扰流机构，所述扰流机构包括：沿着所述烟管的延伸方向间隔设置的多个扰流件，多个扰流件在所述烟管的延伸方向上形成扰流段，所述烟管具有相对的烟气入口端和烟气出口端，最靠近所述烟气出口端的扰流件至所述烟气出口端间隔一段距离，形成非扰流段；
[0026]
所述非扰流段占所述扰流段与所述非扰流段之和的比例在5％-50％之间。
[0027]
进一步的，所述烟管自所述烟气入口端至所述烟气出口端的延伸方向为第一方向，所述扰流件包括与所述第一方向形成第一夹角的第一扰流部和设置在所述第一扰流部边缘的第二扰流部，所述第二扰流部与所述第一扰流部之间形成第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角为锐角。
[0028]
进一步的，所述的烟管还包括支撑件，所述扰流件为在所述支撑件上切割扰流主
体并对所述扰流主体二次翻折后形成，切割并二次翻折所述扰流主体后，所述支撑件上形成有开孔。
[0029]
进一步的，所述第一扰流部与所述支撑件之间形成有连接边，所述连接边的延伸方向与所述支撑件横截面之间形成第三夹角，所述第三夹角为锐角。
[0030]
一种燃气热水器包括：上述任一所述的烟管。
[0031]
由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，本申请提供燃气热水器及其烟管和扰流机构，通过充分结合该扰流机构所需安装的环境，综合考虑到水箱内水温的层积效应，在靠近水箱顶部，即烟管的烟气出口端，预留出一段非扰流段，经过下部扰流段充分换热后的烟气，能够快速地通过该非扰流段，从而可以避免水箱顶部本来温度较高的水温出现过热，进而对热水器的使用寿命、用户使用体验以及安全性能等方面都有综合提高。
[0032]
进一步的，对扰流件的结构也作了改进，相对于现有的一次翻边的结构，本申请所提供的扰流件具有二次折边结构，该结构能够有效提高换热效率的同时还能够减少扰流件个数，降低成本。
[0033]
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0034]
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0035]
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
[0036]
图1是本申请一个实施方式中提供的一种扰流机构安装在烟管中的主视图；
[0037]
图2是本申请一个实施方式中提供的一种扰流机构安装在烟管中的侧视图；
[0038]
图3是本申请一个实施方式中提供的一种扰流机构安装在烟管中的俯视图；
[0039]
图4是本申请一个实施方式中提供的一种扰流机构的结构示意图；
[0040]
图5是本申请一个实施方式中提供的一种烟气流经扰流机构的原理示意图；
[0041]
图6是本申请一个实施方式中提供的一种扰流机构的局部放大图。
[0042]
附图标记说明：
[0043]
10、扰流机构；h1、扰流段；h2、非扰流段；
[0044]
1、扰流件；11、第一扰流部；12、第二扰流部；13、第一扰流件；14、第二扰流件；
[0045]
2、烟管；21、烟气入口端；22、烟气出口端；
[0046]
3、支撑件；30、开孔；31、连接边；32、挂架；
[0047]
a、第一夹角；b、第二夹角；c、第三夹角。
具体实施方式
[0048]
下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求
所限定的范围内。
[0049]
需要说明的是，当元件被称为“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。
[0050]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0051]
本申请实施方式中提供的一种燃气热水器及其烟管和扰流机构，能够在保证具有较高换热效率的前提下，克服水箱顶部水温过热的问题，从而提高燃气热水器的综合性能。
[0052]
请结合参阅图1至图6，本申请实施方式中所提供的扰流机构10用于安装在烟管2中，该扰流机构10可以包括：沿着所述烟管2的延伸方向间隔设置的多个扰流件1。所述多个扰流件1在所述烟管2的延伸方向上形成扰流段h1。所述烟管2具有相对的烟气入口端21和烟气出口端22，最靠近所述烟气出口端22的扰流件1至所述烟气出口端22间隔一段距离，形成非扰流段h2。所述非扰流段h2占所述扰流段h1与所述非扰流段h2之和的比例在5％-50％之间。
[0053]
如图1和图2所示，在本实施方式中，烟管2可以为中空的管体，其具有相对的烟气入口端21和烟气出口端22。高温烟气自所述烟气入口端21进入该烟管2中，流经烟管2，与烟管2换热后，从烟气出口端22向外排出。
[0054]
在本实施方式中，该扰流机构10用于设置在烟管2中，该扰流机构10能够改变高温烟气的流动方向，从而降低高温烟气的流动速度、延长高温烟气的流动路径，提高热传递效率。
[0055]
该扰流机构10可以包括沿着该烟管2的延伸方向间隔设置的多个扰流件1。其中，该烟管2的延伸方向可以为水箱的高度方向。当然，该烟管2的延伸方向并不限于高度方向，其可以根据水箱的具体设置、具体安装环境等的不同而作出适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。在本申请说明书的实施方式中，主要以该扰流件1沿着高度方向间隔设置为例，进行说明。
[0056]
在本实施方式中，多个扰流件1在所述烟管2的延伸方向上形成扰流段h1。该扰流段h1主要是指在烟管2的延伸方向上设置有扰流件1的预定管段。具体的，在烟管2的延伸方向上，距离烟气入口端21最近的扰流件1与距离烟气出口端22最近的扰流件1之间形成的扰流段h1。最靠近所述烟气出口端22的扰流件1至所述烟气出口端22间隔一段距离，形成非扰流段h2。
[0057]
发明人发现：现有技术中，为了提高换热效率，扰流装置几乎布置在了整个烟气的流动方向上。在一些技术方案中，扰流装置的顶端可能考虑安装的需求，会留出一段安装距离。但是，整体上，现有技术并没有考虑扰流机构10位置设置地合理性，导致热水器在使用过程中容易出现过热问题。
[0058]
本申请所提供的扰流机构10，充分结合了该扰流机构10所需安装的环境，综合考虑到水箱内水温的层积效应，在靠近水箱顶部，即烟管2的烟气出口端22，预留出一段非扰
流段h2，经过下部扰流段h1充分换热后的烟气，能够快速地通过该非扰流段h2，从而可以避免水箱顶部本来温度较高的水温出现过热，进而对热水器的使用寿命、用户使用体验以及安全性能等方面都有综合提高。
[0059]
其中，所述非扰流段h2占所述扰流段h1与所述非扰流段h2之和的比例在5％-50％之间。在靠近烟气出口端22位置，考虑到需要预留一定的安装距离之外，至少还需要留出一定的距离形成非扰流段h2，因此，该非扰流段h2占所述扰流段h1与所述非扰流段h2之和的比例至少为5％。此外，随着该非扰流段h2占比的逐渐增大，该扰流机构10对烟气的扰动效果会逐渐减小。为了保证该扰流机构10形成足够的换热效率，该非扰流段h2占所述扰流段h1与所述非扰流段h2之和的比例不大于50％。
[0060]
进一步的，为了保证燃气热水器具有较好的综合性能，即一方面能够可靠地保证水箱顶部的水温不会出现过热问题，另一方面保证把烟气的热量尽可能多地置换出，保证较高的换热效率，该非扰流段h2占扰流段h1与非扰流段h2之和的比例可以在25％-35％之间。
[0061]
需要说明的是，该扰流段h1的具体位置可以参照热水器中水箱的高度、容积、燃烧器等的综合性能进行设置，其可以对应设置在水箱的中部，也可以设置在水箱的中下部，或者是水箱的中上部等，具体的，本申请在此并不作具体的数值限定。
[0062]
基于上述的扰流机构10，为了进一步提高换热效率，同时降低成本，本申请对扰流件1的结构进行了优化。
[0063]
如图1和图6所示，在一些实施方式中，所述烟管2自所述烟气入口端21至所述烟气出口端22的延伸方向为第一方向f，所述扰流件1包括与所述第一方向f形成第一夹角a的第一扰流部11和设置在所述第一扰流部11边缘的第二扰流部12，所述第二扰流部12与所述第一扰流部11之间形成第二夹角b，所述第一夹角a和所述第二夹角b为锐角。
[0064]
在本实施方式中，该扰流件1可以整体为具有一定厚度的板体，该板体可以形成有至少两个扰流部。具体的，该板体可以经过二次翻折后形成第一扰流部11和设置在该第一扰流部11边缘的第二扰流部12。所述第二扰流部12与所述第一扰流部11之间形成第二夹角b，该第二夹角b为锐角。即第二扰流部12与第一扰流部11之间非0
°
或180
°
的板状共面结构。
[0065]
根据传热计算公式：q＝k
×
s
×
δt，其中，q为传热量、k为传热系数、s为传热面积、δt为传热温差。在本实施方式中，相对于现有技术中具有相同板体面积(即传热面积s)的板状扰流件1而言，由于扰流件1形成了2次折边，也就增加了高温烟气与扰流件1之间的扰流，即相应的增大了传热系数k，在传热面积s以及传热温差δt均保持不变的条件下，能够增加传热量q，即提高传热效率。经过试验验证表明：相对与现有的扰流件1结构，本申请所提供的2次折边结构传热量能够至少提高26％。
[0066]
此外，由于本申请所提供的扰流件1能够增加传热量，提高传热效率，因此，在需要保证相同传热量q时，可以降低该扰流件1的分布密度，减少该扰流件1的个数，从而能够降低生产制作成本。
[0067]
为了进一步提高传热效率，所述第二扰流部12的边缘还可以设置有至少一个第三扰流部，所述第三扰流部与所述第二扰流部12之间形成有第四夹角，所述第四夹角为锐角。上述第三扰流提高热传递效率的原理请参照上述具体描述，本申请在此不再赘述。整体上，在同一个扰流件1上，随着扰流部的增多，其能够提高对热传递效率并非成正比例增加趋
势。一般扰流部增加到一定的数量后，对热传递效率的影响会减弱，同时考虑到加工制作成本等因素，该扰流部的个数也不宜过多，即同一扰流件1上翻转的次数不宜过多。
[0068]
在本实施方式中，该扰流件1可以设置在烟管2的内壁上，此外，该扰流件1设置在支撑件3上，再整体放置在烟管2中。以下实施方式中，主要以扰流件1设置在支撑件3上的实施方式为例，进行详细说明。
[0069]
如图3所示，在一些实施方式中，该扰流机构10还可以包括：通过间隙配合的方式设置在所述烟管2中的支撑件3，且所述扰流件1具有靠近所述支撑件3的第一侧和背离所述支撑件3的第二侧，所述第二侧与所述烟管2的内壁之间具有间隙。
[0070]
在本实施方式中，该扰流件1可以通过支撑件3设置在烟管2中，该扰流件1设置在该支撑件3上后，其靠近烟管2的一侧与烟管2的内壁之间具有一定的间隙，从而便于烟气流通。
[0071]
如图6所示，所述第一扰流部11与所述支撑件3之间形成有连接边31，所述连接边31的延伸方向与所述支撑件3横截面之间形成第三夹角c，所述第三夹角c为锐角。当烟气流动通过该连接边31流向第一扰流部11时，由于该连接边31的延伸方向与所述支撑件3横截面之间形成锐角夹角，能够对烟气流动起到良好的引导作用，防止烟气在此区域流动阻力过大而产生涡流死区。
[0072]
具体的，上述呈锐角的第一夹角a、第二夹角b、第三夹角c的角度范围在30
°
至60
°
之间。当上述各个夹角在45
°
左右时，一方面能够合理地改变烟气的流动方向，延长烟气换热时间，提高换热效率，另一方面能够对烟气流动起到良好的引导作用，防止烟气在过渡区域产生涡流死区，而损耗烟气的热能和动能。
[0073]
如图4和图5所示，在一些实施方式中，所述支撑件3包括至少一个具有一定厚度的板体，所述板体上对应所述扰流件1的位置设置有开孔30。
[0074]
在本实施方式中，该支撑件3可以包括一个具有一定厚度的板体。具体的，该板体可以为耐高温的金属板材，例如不锈钢板或者铝板等。该板体的材料可以根据实际应用的热水器的性能(例如，经过换热器后的高温烟气的温度)而作适应性选取，本申请在此并不作具体的限定。
[0075]
在该板体上对应扰流件1的位置可以设置有开孔30。当设置该开孔30后，烟气的流动如图5所示，呈“s”型方式向上流动，结合第一扰流部11与第二扰流部12形成的第一夹角a和第二夹角b的锐角特征，能有效避免在变向位置产生涡流死区，使得高温烟气能充分换热，同时降低烟气流动阻力。
[0076]
在一个实施方式中，所述扰流件1可以为在所述板体上切割扰流主体并对所述扰流主体二次翻折后形成，所述开孔30为切割并二次翻折所述扰流主体后形成。
[0077]
在本实施方式中，该扰流件1可以为在板体上切割后翻折形成。具体的，先在板体上按照第三夹角c进行切割扰流主体，保留该扰流主体与板体之间的连接边31，其他部分切割透；然后在对切割出的扰流主体安装第一夹角a进行一次翻折；一次翻折结束后，再按照第二夹角b进行二次翻折，形成扰流件1。
[0078]
该扰流件1通过切割翻折的形式与支撑件3一体成型，无需再额外设置连接结构和连接操作，即可实现扰流件1和支撑件3之间可靠的连接。此外，通过切割翻折形成扰流件1的同时，还在支撑件3上形成了开孔30，该开孔30与扰流件1的配合，能够对烟气起到良好的
导向作用，不仅能够避免在变向位置产生涡流死区，使得高温烟气能充分换热，同时还能降低烟气流动阻力。
[0079]
如图3和图5所示，在一个实施方式中，所述支撑件3位于所述烟管2的中部，所述扰流件1包括第一扰流件13和第二扰流件14，所述第一扰流件13和所述第二扰流件14分布在所述支撑件3的两侧，且沿着所述第一方向f相间排布。
[0080]
在本实施方式中，该支撑件3可以呈具有一定厚度的板状，其具有相对的两个侧表面，当该两个侧表面分别设置有扰流件1，即第一侧表面设置有第一扰流件13，第二侧表面设置有第二扰流件14，该第一扰流件13和第二扰流件14在高度方向相间排布时，引导烟气呈s型流动，s型流动的具体效果请见上述描述，本申请在此不再赘述。
[0081]
其中，如图5所示，所述支撑件3可以包括一个板体，所述板体包括相对的第一表面和第二表面，所述第一扰流件13凸设于所述第一表面，所述第二扰流件14凸设于所述第二表面。
[0082]
或者，所述支撑件3可以包括相对接的第一板体和第二板体，所述第一板体具有背离所述第二板体的第一表面，所述第二板体具有背离所述第一板体的第二表面，所述第一扰流件13凸设于所述第一表面，所述第二扰流件14凸设于所述第二表面。
[0083]
当然，该支撑件3的具体构造并不限于上述举例，其还可以为其他形状构造，例如，该支撑件3可以为中空的柱状结构，其上端可以为封闭端。在柱状结构的每个表面上可以间隔预定距离设置有扰流件1。
[0084]
如图2和图4所示，在一个实施方式中，所述支撑件3具有靠近所述烟气出口端22的顶端和背离所述烟气出口端22的底端，所述顶端设置有用于和所述烟管2卡合的挂架32。
[0085]
在本实施方式中，该支撑件3可以通过在靠近烟气出口端22的位置设置挂架32，通过挂架32与烟管2壁相卡合，实现整个扰流机构10的定位安装。该挂架32的具体结构可以为在该支撑件3的顶端形成的两个凸耳，该凸耳能卡合在烟管2壁上。此外，该支撑件3的固定方式还可以为其他方式，例如，焊接、铆接、螺纹连接等等。
[0086]
基于上述实施方式所提供的扰流机构10，本申请还提供一种燃气热水器的烟管2，该烟管2包括管体和设置在所述管体中的扰流机构10。该扰流机构10的具体形状、构造以及其能够实现的技术效果等请参照上述实施方式的具体描述，本申请在此不再展开赘述。
[0087]
基于上述实施方式中所提供的烟管2，本申请还提供一种设置有上述烟管2的燃气热水器。
[0088]
需要说明的是，该燃气热水器中的烟管2的具体组成、结构、与其他部件的配合关系、能够实现的技术效果等也可以参照上述扰流机构10实施方式的具体描述，本申请在此不再赘述。
[0089]
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
[0090]
以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

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