承壓流動液體速熱器的製作方法

2023-05-04 21:15:21

專利名稱：承壓流動液體速熱器的製作方法
技術領域：
本發明屬於電加熱器，特別涉及一種將承壓流動液體快速加熱的液體電熱器。
背景技術：
承壓流動液體加熱問題，涉及各行各業、千家萬戶。僅用於水加熱的熱水器，就有包括太陽能的、燃氣的、電熱的等等，結構五花八門，規格型號繁雜紛紜。電熱水器雖有許多獨特性能，但普通電熱水器體積龐大，既佔空間，又不便安裝，使用熱水前得提前幾十分鐘甚至1～2小時預熱；若要使之保持處於隨時供熱水狀態，則需要晝夜通電保溫，一臺功率1500W，容積40L左右的電熱水器，在24小時內間斷使用熱水累計不超過一個小時的情況下，日耗電量在3Kwh以上，使大量寶貴的電能耗費在長時間保溫過程。中國專利CN2266099Y《一種即熱式電熱水器》實用新型，採用PTC熱敏電阻為發熱體，加熱導熱水槽中的水流，使冷水快速致熱，省去預熱和保溫過程，既方便使用，又可減少電能浪費。但該裝置的PTC發熱體與導熱水槽之間的導熱面非常有限，只有在多組PTC發熱體密排，即總功率相當大的情況下，才能獲得「即熱」效果，一般民居的供電線路難以承受，令人望而卻步。

發明內容
本發明目的是直接用市購的PTC液體加熱器為發熱體，製造一種體積小，重量輕、安裝使用方便、安全性好，成本低，而且額定功率只與普通電熱水器相當的承壓流動液體速熱器。
本發明的技術方案是這樣的一種承壓流動液體速熱器，由包括絕熱體外殼、端蓋、內膽、PTC加熱器、冷液進口接頭、熱液出口接頭、絕緣體進出液連接管、帶漏電保護器的電源線插頭、放液閥等組成，其特徵是PTC加熱器被整體包裹緊固在內膽的兩塊導熱體拼合形成的內腔裡；由導熱體、導熱體柵格狀導流換熱溝槽蓋板組裝而成的內膽，與絕熱體外殼、端蓋構成間壁結構式換熱。冷液進口設在絕熱體外殼的端蓋上，經管接頭與絕緣體進液管相接，絕緣體進液管的一另一端與外部輸液管道相連接；熱液出口設在內膽裡液流通道最末端的導熱體柵格狀導流換熱溝槽蓋板上，經穿過絕熱體外殼壁的管接頭，與絕緣體出液管連接，絕緣體出液管的另一端接龍頭開關或放液閥門，以控制放出的熱液流量。
通液通電後，PTC加熱器表面溫度在數秒鐘內升至設定值，緊密包裹固定在PTC液體加熱器上的由導熱體、及緊固在導熱體上的柵格導流換熱溝槽蓋板組成的整個內膽也隨之升溫，使與換熱面薄層接觸的液體迅速致熱。十幾秒鐘後打開龍頭開關或閥門，在放出熱液的同時，等量的冷液在系統壓力作用下，從冷液進口流入殼體內補充。流入的冷液先沿絕熱體外殼內壁與內膽外壁四周的薄間壁流動，在流動的過程中與已經致熱的內膽外壁換熱逐步升溫到達殼體另一端。接著又通過只設在其中一塊導熱體端面的通液孔，流入溫度更高的柵格狀導流換熱溝槽，沿溝槽反覆曲折迂迴流動過程中不斷與溝槽熱表面換熱升溫到達另一端；然後再通過設在該端兩塊導熱體的內對應相接通孔，流入另一塊導熱體的柵格狀導流換熱溝槽，繼續在其中反覆曲折迂迴流動換熱升溫，最後到達設在內膽液流通道最末端溝槽蓋板上的出液口，經熱液出口接頭及緊接在接頭上的絕緣體出液接管，用龍頭開關或閥門控制，就可連續放出已經致熱的液體。
由於PTC液體加熱器制熱快，溫度高，產熱量恆定，而包裹緊固在PTC液體加熱器上的由側面密布有曲折溝槽的導熱體、導熱體溝槽蓋板組成的內膽，將換熱面積擴展了許多倍；從進液口到出液口的換熱路徑長達數米，液流經反覆換向，又呈紊流狀態在層層薄壁中流動換熱，足以將流經的冷液溫度提高30～50℃，達到使承壓流動液體速熱的目的。
對於要求出熱液流量大、溫度高，或者用於除水以外的其他液體加熱，本發明可採用選配額定功率更大、居裡點溫度更高(＞300℃)的PTC液體加熱器，及結構尺寸相應加大的外殼和內膽，或者將兩隻以上PTC液體加熱器並聯安裝在內膽裡使用，就能滿足上述要求。
本發明將外殼與內膽的配合關係設計成薄間壁結構式換熱器的式樣，既充分利用了內膽的所有外表面，使之都成為換熱面，並且可用在間壁內流動換熱的冷液充當保溫隔熱層，不僅可充分利用熱能減少熱量損耗，同時又能簡化結構，降低製造成本。
在流量相等的情況下，提高發熱體的功率和居裡點溫度，加大發熱體與液體的換熱面積，延長換熱路徑和時間，是實現流動液體速熱的基本條件。而在PTC液體加熱器規格尺寸已經選定，流量不變的情況下，換熱面積、換熱延續時間就成了影響速熱效果的關鍵。本發明採用外側密布有導流換熱溝槽的導熱體整體包裹緊固PTC液體加熱器，並在換熱溝槽上加蓋板組合成內膽，內膽與外殼又構成間壁結構，其目的就在於最大限度擴展發熱體的發熱表面，增加換熱面積，用增加液流路徑以延長換熱時間，並以不斷改變內膽裡的液流方向，製造液體在內膽中紊流薄壁換熱的態勢，從而明顯提高了液體的速熱效果。
水及各種水溶液都是導電的。防漏電、觸電是液體電加熱器具必須解決的要害問題。本裝置採用帶漏電保護器的電源插頭電源線，可防止萬一發生漏電時，提供可靠安全保護。同時，為防止外部管道及在管道內傳輸的待加熱液體帶電，造成觸電的潛在危險，本裝置在進出液接頭外還接有一定長度的絕緣體連接管，以確保安全問題萬無一失。
為防止液體加熱溫度過高或發生幹燒，本裝置在外殼的合適部位設有溫控器，探頭設在外殼與內膽的間壁內，當間壁的液體溫度到達設定值後，能夠自動切斷電源。


圖1為承壓流動液體速熱器全剖示結構示意2為市購的PTC液體加熱器立體外型3為內膽結構分解示意4為用兩隻PTC液體加熱器製造的承壓流動液體速熱器全剖示結構示意中各標號說明如下1-塑料絕熱外殼；2-外殼端蓋；3-內膽；4-冷液進口管接頭；5-兩塊導熱體拼合內對接通孔；6-外殼與端蓋緊固連接螺栓；7-間壁式液體通道；8-導熱體導流換熱溝槽蓋板；9-導熱體導流換熱溝槽；10-導熱體熱交換片；11-PTC液體加熱器；12-熱液出口管接頭；13-導熱體；14-PTC加熱器固定接頭；15-電源線進口；16-溫度控制器；17-設在其中一塊導熱體端面的進液孔；18-漏電保護器；19-電源線插頭；20-設在內膽液流末端溝槽蓋板上的出液口螺孔；21-內膽組裝連接孔；22-PTC液體加液器安裝內腔；23-進液口管接頭與外部管道系統連接的絕緣管(圖上未示出)；24-出液口管接頭與放液閥連接的絕緣管(圖上未示出)；25-放液閥門或龍頭(圖上未示出)。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細介紹實施例1一種用本方案製造的速熱電熱水器，如圖1所示。選購功率為1200W，居裡點溫度300℃，發熱面溫度≥280℃，外型尺寸為250mm(長)×70mm(寬)×12mm(厚)，外型如圖2所示的PTC液體加熱器11為發熱體；用鑄鋁並經加工製成如圖3所示，組裝拼合連接時正好整體包裹PTC液體加熱器11的內膽3，保證發熱面與導熱體13的凹槽緊密相貼。布置在兩塊導熱體上的導流換熱溝槽9的寬度為2～3mm，槽深以導熱體加工後的機械強度許可為限；設在內膽3近進水口一端兩塊導熱體內結合部的相對應通液孔5的數量和孔徑，以在系統水壓下能使導流換熱溝槽內的水順暢流入另一塊導熱體的溝槽為度，本例設了3對Φ6的對接孔。用ABS塑料注塑製成絕熱殼體1和端蓋4，殼體1內腔尺寸按與內膽3套裝後，四周間壁7每側有2-3mm間隙確定。進液口接頭4按圖1所示緊固在殼體的端蓋2上。將包裹固定安裝好PTC加熱器的內膽整體裝入殼體1內，PTC液體加熱器的固定螺紋管從殼體1的端面配合孔穿出，以螺帽固定，使密封圈壓緊不漏水；裝配好穿過殼體壁與內膽出熱水口20連接的出水口接頭12，在內間壁和殼體外表面均襯墊耐高溫密封圈，以保證該接頭處不漏水。最後裝上端蓋緊固連接螺栓6，用一根長1.5m的絕緣體水管將進水口4與外部供水系統相連接；也用一段(長度任選)絕緣體出熱水管將出水口12與控制放熱水龍頭或閥門25相連接；將與溫控器16、漏電保護器18正確連接的電源線與PTC液體加熱器11的電源接頭接通，接頭處經可靠絕緣防水保護後，將電源插頭19接入供電線路，速熱器就能正常工作供應熱水。按熱水流量大小，水溫將在60℃左右變化可調。為確保安全防止熱水傷人，本裝置在絕熱殼體合適部位設有溫控器16，該溫控器的感溫觸頭設在間壁7中，一旦間壁的水溫也達到60℃時，溫控器將切斷電源。
實施例2如圖4所示，為一種用於加熱其他承壓流動液體或要求流量大，出熱液溫度高，採用兩隻PTC液體加熱器並聯工作的承壓流動液體速熱器。與實施例1相比，除內膽設有兩個布置PTC液體加熱器的內腔，因此內膽裡液體流向要適當改動，將出液口20布置在溝槽蓋板上方的正中間外(圖上未標出)，其他結構及工作流程與本發明提供的承壓流動液體速熱器，額定功率適中，不需要預熱保溫就能即開即用，使用十分方便，還可大量節電；不僅體積小，重量輕、好安裝，而且結構簡單，製造容易，生產成本低，安全性萬無一失，既可用作普通家庭的熱水器，也可廣泛應用於生產，生活的各種有將承壓流動液體加熱需求場所，一旦推上市場，其社會及經濟效益不可估量。
權利要求
1.一種承壓流動液體速熱器，由包括外殼(1)、端蓋(2)、內膽(3)、PTC加熱器(11)、冷液進口管接頭(4)、熱液出口管接頭(12)、帶漏電保護器(18)的電源插頭(19)、溫度控制器(16)、進出液連接管等所組成，其特徵是所述PTC加熱器(11)被整體包裹布置在內膽(3)的導熱體(13)拼合構成的內腔(22)裡；內膽(3)與外殼(1)、端蓋(2)構成間壁結構式換熱狀態。
2.根據權利要求1所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是所述內膽(3)由兩塊導熱性能良好的導熱體(13)和兩塊導熱體導流換熱溝槽蓋板(8)緊密拼合連接組成。
3.根據權利要求1或2所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是所述導熱體(13)的一面設有布置PTC加熱器(11)的內腔凹槽(22)，內腔凹槽(22)背面密布有柵格狀導流換熱溝槽(9)；兩塊導熱體(13)的其中一塊端部設有進液孔(17)，另一端設有兩塊導熱體(13)拼合內對應通孔(5)。
4.根據權利要求1所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是被整體包裹布置在兩塊導熱體(13)拼合構成的內腔(22)裡的PTC加熱器(11)為PTC液體加熱器，其外形和尺寸可根據不同功率及需要確定；也可以將兩隻以上PTC液體加熱器並聯安裝使用。
5根據權利要求1所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是外殼(1)、端蓋(2)用耐高溫、隔熱性能良好的塑料注塑製成，結合處用耐高溫防漏密封圈襯墊，用螺栓(6)緊固。
6.根據權利要求1所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是進液口設在端蓋(2)上，用進液口管接頭(4)與進液管(23)連通；出液口(20)設在內膽裡液流末端的溝槽蓋板(8)上，用一隻穿過外殼(1)殼壁的出液口管接頭(12)與出液管(24)連通；進液口接頭(4)與外部管道系統連接的進液管(23)、出液口接頭(12)與放液閥(25)之間的出液管(24)均用絕緣材料製成。
7.根據權利要求1～6的任一權利要求所述的承壓流動液體速熱器，其特徵是與供電線路連接的是帶漏電保護器(18)的電源插頭(19)；殼體的合適部位布置有溫度控制器(16)。
全文摘要
一種承壓流動液體速熱器，由外殼、端蓋、內膽、PTC加熱器、進出液接頭、帶漏電保護器電源插頭、溫控器、進出液連接管、放液閥等組成，其特徵是PTC加熱器被整體包裹布置在內膽的兩塊外側密布導流換熱溝槽的導熱體拼合構成的內腔裡；內膽與外殼、端蓋構成間壁結構式換熱。本裝置由於用市購的致熱快、溫度高的PTC液體加熱器為發熱體，並擴展其導熱面積，增長換熱路徑，延長換熱時間，營造紊流薄壁換熱，用間壁結構充分利用熱能，還在進出液接頭連接絕緣體接管以防止外管道及管道內液體萬一帶電產生危險，全面解決了傳統液體電加熱器存在額定功率及體積大、安裝難、需預熱保溫、電能損耗大、存在漏電安全隱患等一系列問題，其推廣應用前景極好。
文檔編號H05B3/22GK1587853SQ20041005361
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月8日 優先權日2004年8月8日
發明者塗志榮, 陳定弟 申請人:塗志榮