方便維護(hù)的水加熱單元以及包含其的即熱式熱水器和地暖加熱裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及方便維護(hù)的水加熱單元以及包含其的即熱式熱水器和地暖加熱裝置，水加熱單元包括內(nèi)壁制有螺旋形溝槽的外管、固定在外管內(nèi)的內(nèi)套管、插入該內(nèi)套管的石英碳纖維加熱管，內(nèi)套管的外壁與外管內(nèi)壁的螺旋形溝槽之間形成螺旋形水道，外管的下端和上端分別制有進(jìn)水口和出水口，外管的上端與內(nèi)套管之間密封。水從進(jìn)水口進(jìn)入，沿多螺旋水道流動(dòng)，使水迅速擾動(dòng)充分受熱，使石英碳纖維加熱管產(chǎn)生的熱量得以最大的利用，充分加熱后的水從出水口流出。本實(shí)用新型還提供了一種即熱式熱水器和一種地暖加熱裝置。本實(shí)用新型的石英碳纖維加熱管可直接插入內(nèi)套管進(jìn)行固定，安裝方便快捷，有利于后期維護(hù)和檢修。水加熱單元可單獨(dú)使用或串、并聯(lián)使用，在配以其它設(shè)備（如管道、水泵等）組成更復(fù)雜的裝置產(chǎn)品。
【專利說明】方便維護(hù)的水加熱單元以及包含其的即熱式熱水器和地暖加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水加熱單元以及包含其的即熱式熱水器和地暖加熱裝置，特別是基于碳纖維石英管的水加熱結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活條件的不斷提高，人們對供暖設(shè)備的要求也日益增高，尤其是我國北方以及較寒冷的冬令時(shí)節(jié)，更是對取暖設(shè)備有很大的需求。
[0003]目前，市場上有儲(chǔ)能式和即熱式兩種加熱方式，儲(chǔ)能式多采用金屬作為加熱元件，由于直接與水流接觸加熱，很容易有水垢產(chǎn)生造成熱效率下降，而且水電不分離存在安全隱患。而即熱式采用外來熱源，能夠起到水電分離的安全作用，但是由于使用的是電阻絲加熱，熱功率大，耗電大，且熱輻射波不穩(wěn)定，并且其材質(zhì)的壽命也存在問題。由于即熱式的突出特點(diǎn)，其改進(jìn)就成了供暖設(shè)備首要解決的核心所在。
[0004]碳纖維發(fā)熱體是一種純黑體材料，具有升溫迅速、熱滯后小、發(fā)熱均勻、熱輻射傳遞距離遠(yuǎn)、熱轉(zhuǎn)換速度快等特點(diǎn)。通電發(fā)熱過程中光通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬發(fā)熱體，電熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%以上，在惰性氣體中耐高溫1000°C以上，石英碳纖維加熱管的能量發(fā)射方式是以遠(yuǎn)紅外輻射為主，它所發(fā)射的遠(yuǎn)紅外波長在3μπι?14 μπι之間，這段波長的遠(yuǎn)紅外線譜被稱為“生命之光”，占整體波長的80%以上。能穿透水分子的空隙并吸收產(chǎn)生共振摩擦熱效應(yīng)，可快速加熱水的作用。同時(shí)還對水有殺菌、消毒、抗菌等效果。
[0005]可見利用石英碳纖維加熱管加熱水可以產(chǎn)生良好的效益，但是如何利用石英碳纖維加熱管加熱水使得熱損失最小、熱轉(zhuǎn)換效率最高是當(dāng)前需解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種方便維護(hù)的水加熱單元，使石英碳纖維加熱管加熱水效率達(dá)到最大，最大程度地降低了熱損失，并且易于裝配和維護(hù)。
[0007]上述目的由下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型提供的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于包括:內(nèi)壁制有螺旋形溝槽的外管、固定在外管內(nèi)的內(nèi)套管、插入該內(nèi)套管的石英碳纖維加熱管，所述內(nèi)套管的外壁與外管內(nèi)壁的螺旋形溝槽之間形成螺旋形水道，所述外管的下端和上端分別制有進(jìn)水口和出水口，所述外管的上端與內(nèi)套管之間密封。
[0008]本實(shí)用新型方便維護(hù)的水加熱單元還具有如下改進(jìn)是:
[0009]1、所述外管內(nèi)壁為可反射的拋光鏡面。
[0010]2、所述外管下端設(shè)置有端頭封蓋，所述端頭封蓋上設(shè)置有用于支撐內(nèi)套管下端的墊片。
[0011]3、所述內(nèi)套管的下端內(nèi)部設(shè)有用于支撐石英碳纖維加熱管的簧片支架。
[0012]4、所述外管上端設(shè)置有帶內(nèi)螺紋的固定座，與該固定座配合的帶有外螺紋的壓緊螺帽，所述固定座與壓緊螺帽之間設(shè)有耐高溫密封填料圈，所述內(nèi)套管與外管的上端通過該耐高溫密封填料圈密封。
[0013]5、所述石英碳纖維加熱管上端與內(nèi)套管的內(nèi)壁之間設(shè)有彈性支承部件。
[0014]6、所述外管內(nèi)壁具有數(shù)個(gè)并行的螺旋形溝槽。
[0015]7、所述石英碳纖維加熱管具有石英管、置于石英管內(nèi)的螺旋形碳纖維發(fā)熱絲、與碳纖維發(fā)熱絲兩端導(dǎo)電連接并伸出的電極。
[0016]8、所述外管內(nèi)壁具有數(shù)個(gè)并行的螺旋形溝槽。
[0017]此外，本實(shí)用新型還提供了一種即熱式熱水器，其特征在于:包含有數(shù)個(gè)前述方便維護(hù)的水加熱單元，所述數(shù)個(gè)水加熱單元之間采用并聯(lián)或/和串聯(lián)連接形成水加熱組件。
[0018]一種地暖加熱裝置，其特征在于:包含有數(shù)個(gè)前述方便維護(hù)的水加熱單元，所述數(shù)個(gè)水加熱單元之間采用并聯(lián)或/和串聯(lián)連接形成水加熱組件。
[0019]一種家庭供熱系統(tǒng)，包括熱水器和地暖加熱裝置，其特征在于:熱水器和地暖加熱裝置均包含有數(shù)個(gè)前述方便維護(hù)的方便維護(hù)的水加熱單元，所述數(shù)個(gè)水加熱單元之間采用并聯(lián)或/和串聯(lián)連接形成水加熱組件。
[0020]本實(shí)用新型方便維護(hù)的水加熱單元的原理如下:
[0021]水從進(jìn)水口進(jìn)入，沿多螺旋水道流動(dòng)，使水迅速擾動(dòng)充分受熱；同時(shí)由于螺旋形溝槽采用光亮處理，充分將遠(yuǎn)紅外、可見光、熱輻射等反射回來以達(dá)到充分利用熱能的目的，使石英碳纖維加熱管產(chǎn)生的熱量得以最大的利用，充分加熱后的水從出水口流出。
[0022]本實(shí)用新型的石英碳纖維加熱管可直接插入內(nèi)套管進(jìn)行固定，安裝方便。由于水流通道在內(nèi)套管與外管形成的螺旋形槽溝內(nèi)，水封也位于內(nèi)套管與外管之間，因此石英碳纖維加熱管與內(nèi)套管之間不需要進(jìn)行嚴(yán)格的密封，只需要進(jìn)行固定并且盡量防止熱量從縫隙中散出即可。當(dāng)石英碳纖維加熱管損壞或需要檢修時(shí)，可直接將其拔出進(jìn)行更換或檢修，十分方便快捷，且石英碳纖維加熱管不與水接觸不會(huì)產(chǎn)生水垢。外管可以是一次性壓制成型的帶螺紋不銹鋼管，也可以使內(nèi)部銑出螺紋的不銹鋼管、鋁管或銅管；內(nèi)套管建議使用石英玻璃材料，石英玻璃的軟化點(diǎn)溫度約1730°C，可在高溫下長時(shí)間使用，而且日常生活中比較耐腐濁，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不銹鋼的150倍，尤其是在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性，是其他任何工程材料都無法比擬的。透光性能好，石英玻璃在紫外線到紅外線的整個(gè)光譜波段都有較好的透光性能，可見光透過率在93%以上，特別是在紫外光譜區(qū)，最大透過率可達(dá)80以上。電絕緣性能好，石英玻璃的電阻值相當(dāng)于普通玻璃的一萬倍，是極好的電絕緣材料，即使在高溫下也具有良好的絕緣性能。熱穩(wěn)定性好，石英玻璃的熱膨脹系數(shù)極小，能承受劇烈的溫度變化，將石英玻璃加熱至1100°C左右，放入常溫水中也不會(huì)炸裂。碳纖維材質(zhì)的發(fā)熱絲在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃穩(wěn)定性極佳，并且耐高溫、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)異，并且做成盤旋狀以增加其有限空間內(nèi)的長度，這樣可以使得加熱效率更加提高。
[0023]本實(shí)用新型通過石英管和內(nèi)螺紋外管配合，形成螺旋形水道，即解決了原有的水容積過大造成熱效率不足的問題，在這個(gè)基礎(chǔ)上將其熱效率大大提高的同時(shí)還解決了水電不隔離的安全問題。本實(shí)用新型的石英碳纖維加熱管可直接插入內(nèi)套管進(jìn)行固定，安裝方便快捷，有利于后期維護(hù)和檢修，且石英碳纖維加熱管不與水接觸不會(huì)產(chǎn)生水垢。并且本實(shí)用新型無安裝使用限定，可任意方向角度使用，并可任意串、并連組合使用不受限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是方便維護(hù)的水加熱單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是方便維護(hù)的水加熱單元加熱原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所述，本實(shí)施例方便維護(hù)的水加熱單元，包括:內(nèi)壁制有螺旋形溝槽的不銹鋼材質(zhì)的外管6、固定在外管內(nèi)6的石英玻璃材質(zhì)的內(nèi)套管12、插入內(nèi)套管12內(nèi)的石英碳纖維加熱管I，外管內(nèi)壁為可反射紅外光的拋光鏡面，盡量反射紅外光以及可見光，使碳纖維管發(fā)出的熱量盡量被水吸收。內(nèi)套管12的外壁與外管6內(nèi)壁的螺旋形溝槽之間形成螺旋形水道5，外管6的下端和上端分別制有進(jìn)水口 A和出水口 B，外管6的上端與內(nèi)套管12之間密封。
[0027]如圖1的本實(shí)施例，外管6下端設(shè)置有端頭封蓋8，端頭封蓋8上設(shè)置有用于支撐內(nèi)套管12下端的墊片13。而內(nèi)套管12的上端則通過一密封機(jī)構(gòu)固定，主要包括有設(shè)置在外管6上端且?guī)?nèi)螺紋的固定座4，與該固定座4配合的帶有外螺紋的壓緊螺帽2，固定座4與壓緊螺帽2之間設(shè)有耐高溫密封填料圈3，石英內(nèi)套管12與外管6的上端通過該耐高溫密封填料圈3密封。旋緊壓緊螺帽2之后，耐高溫密封填料圈3被固定座4與壓緊螺帽2在軸向上擠壓，徑向變形從而夾緊內(nèi)套管12外壁，并且由于填料圈3的彈性，實(shí)現(xiàn)該處的水封。
[0028]內(nèi)套管12的下端內(nèi)部設(shè)有用于支撐石英碳纖維加熱管I的簧片支架7。石英碳纖維加熱管I下端為弧形，被簧片支架7所支撐。石英碳纖維加熱管上端與內(nèi)套管的內(nèi)壁之間則設(shè)有彈性支承部件，本例中使用橡膠圈作為彈性支承部件固定，實(shí)現(xiàn)對石英碳纖維加熱管I的固定，一定程度上也能起到熱絕緣作用，防止熱氣外流。
[0029]本實(shí)用新型的石英碳纖維加熱管的電極位于同側(cè)，方便安裝。石英碳纖維加熱管包含有石英管10、置于石英管10內(nèi)的螺旋形碳纖維發(fā)熱絲9、與碳纖維發(fā)熱絲兩端電連接并伸出的電極11。
[0030]為了提高水通量，在外管內(nèi)壁可以設(shè)置數(shù)個(gè)并行的螺旋形溝槽，比如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)等。石英碳纖維加熱管也可以用其他類型的遠(yuǎn)紅外加熱管代替。
[0031]如圖2所示為方便維護(hù)的水加熱單元的水加熱原理圖。圖中6為制有內(nèi)螺紋的不銹鋼外管，該外管為一次性壓制成型，9為石英碳纖維加熱管的加熱絲，10為石英碳纖維加熱管的石英管，12為內(nèi)套管，C表示水流方向。
[0032]被加熱的水沿螺旋形水流道螺旋上升，途中被加熱絲發(fā)出的紅外線均勻加熱，從而達(dá)到高效、均勻加熱目的。
[0033]本實(shí)施例方便維護(hù)的水加熱單元可單獨(dú)使用或串并聯(lián)使用，在配以其它設(shè)備(如管道、水泵等)組成更復(fù)雜的裝置產(chǎn)品。本【具體實(shí)施方式】部分，不進(jìn)行詳細(xì)方案的闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員了解方便維護(hù)的水加熱單元的結(jié)構(gòu)之后，結(jié)合本領(lǐng)域公知技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)這樣的產(chǎn)品。
[0034]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于包括:內(nèi)壁制有螺旋形溝槽的外管、固定在外管內(nèi)的內(nèi)套管、插入該內(nèi)套管的石英碳纖維加熱管，所述內(nèi)套管的外壁與外管內(nèi)壁的螺旋形溝槽之間形成螺旋形水道，所述外管的下端和上端分別制有進(jìn)水口和出水口，所述外管的上端與內(nèi)套管之間密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述外管內(nèi)壁為可反射的拋光鏡面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述外管下端設(shè)置有端頭封蓋，所述端頭封蓋上設(shè)置有用于支撐內(nèi)套管下端的墊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述內(nèi)套管的下端內(nèi)部設(shè)有用于支撐石英碳纖維加熱管的簧片支架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述外管上端設(shè)置有帶內(nèi)螺紋的固定座，與該固定座配合的帶有外螺紋的壓緊螺帽，所述固定座與壓緊螺帽之間設(shè)有耐高溫密封填料圈，所述內(nèi)套管與外管的上端通過該耐高溫密封填料圈密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述石英碳纖維加熱管上端與內(nèi)套管的內(nèi)壁之間設(shè)有彈性支承部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方便維護(hù)的水加熱單元，其特征在于:所述外管內(nèi)壁具有數(shù)個(gè)并行的螺旋形溝槽。
8.一種即熱式熱水器，其特征在于:包含有數(shù)個(gè)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方便維護(hù)的水加熱單元，所述數(shù)個(gè)水加熱單元之間采用并聯(lián)或/和串聯(lián)連接形成水加熱組件。
9.一種地暖加熱裝置，其特征在于:包含有數(shù)個(gè)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方便維護(hù)的水加熱單元，所述數(shù)個(gè)水加熱單元之間采用并聯(lián)或/和串聯(lián)連接形成水加熱組件。
【文檔編號(hào)】F24H9/00GK203980613SQ201420347248
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】宋永江, 陳順龍 申請人:宋永江, 陳順龍