專利名稱：自然對流加速器的新結構及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自然對流換熱裝置，特點是自然對流換熱裝置中使用自然對流加速器、除渣器。
本發(fā)明是在實用新型專利號98243789·7“不結垢的熱水裝置及水對流加速器”基礎上研制出自然對流加速器的新結構及其應用。
本發(fā)明的目的是研制自然對流加速器的新結構，擴大使用范圍，簡化結構，提高工藝性。
本發(fā)明的原理是通過熱交換，使自然對流加速器熱交換通道內的流體溫度升高，產生浮力，流體進入對流加速通道后，在其浮力作用下加速了對流速度。由于換熱面多種多樣，容器形狀多種多樣，因而自然對流加速器結構型式也多種多樣，其定位方式也千變萬化。歸納起來，自然對流加速器按功能有四部分組成熱交換通道、對流加速通道、敞開式通道、勢能轉換通道。熱交換通道是使通道內的流體溫度升高；對流加速通道是使通道內的高溫流體在浮力作用下提高流動速度；敞開式通道是使流體在對流加速通道獲得的動能，通過容器壁的作用，部份地轉化為壓力勢能而速度變低；勢能轉換通道是通過此通道的由大變小的變截面作用，使部份勢能轉換為動能而流體速度升高。自然對流加速器也可由熱交換通道、對流加速通道、敞開式通道組成，也可由兼有對流加速通道功能的熱交換通道，敞開式通道組成，但加速效果略差。對流加速器的定位方式繁多，不再贅述。
除渣器置于敞開式通道中，有主件過濾網與輔件組合而成，過濾網上可放置多層過濾網或絮狀體，定位方式隨容器、自然對流加速器的形狀、尺寸而改變。工作原理是流體進入除渣器后，流速降低，水渣沉降，經過濾網過濾后，流出除渣器而完成除渣功能。
自然對流加速器也是由主件和輔件組合而成。主件是完成功能的必要零件，而輔件是促進完成功能、定位、固定等輔助作用的零件。
下面結合實施例


圖1熱水壺結構示意圖；圖2直角(水平)式電熱管熱水器；圖3環(huán)狀電熱元件熱水器；圖4立柱式發(fā)熱體電熱水器；
圖5懸柱式發(fā)熱體熱水器；圖中1蓋 2過濾網 3支點 4加速通道壁 5柱狀定位體 6水平定位漏盤 7變截面壁 8換熱通道壁 9定位支點 10錐狀凸起換熱面 11容器壁12直角(水平)式電熱管 13環(huán)狀電熱元件 14立柱式發(fā)熱體 15支點 16懸柱式發(fā)熱體 17導流板。
圖1熱水壺結構示意圖。
由主件加速通道壁4、換熱通道壁8，輔件變截面壁7、定位支點9、水平定位漏盤6組成自然對流加速器；主件過濾網2及輔件支點3、導流板17等組成除渣器；錐狀凸起換熱面10、容器壁11及蓋1組成。支點3的形式較多，圖1中的支點3是懸掛式；也可如圖3過濾網2置放于加速通道4的上口，加速通道4的上口就是支點，此時不設導流板17。過濾網2平面高于自然對流加速器上口或不使用自然對流加速器時，最好設導流板17。流線方向如圖所示。
自然對流加速器的工作原理是錐狀凸起換熱面10、換熱通道壁8組成換熱通道，在此通道內流體通過錐狀凸起換熱面10加熱升溫，進入加速通道壁4形成的加速通道內，在浮力作用下使流體獲得加速度而提高速度，獲得一定動能而進入由蓋1內壁和容器壁11組成的敞開式通道，在蓋1內壁和容器壁11的作用下，部份流體動能轉化為壓力勢能而速度降低。再按流線方向進入變截面壁7與容器壁11組成的由大變小的變截面勢能轉換通道，在此變截面的作用下，使部份勢能轉換為動能而流速加快，再進入換熱通道。此時流體，還受到由加速通道傳來的吸力。至此而完成一個循環(huán)流動周期。流體做循環(huán)流動，流速逐步加快，若通道流動阻力損失很小，流速會很快地增加，直到流體在一個循環(huán)中的阻力損失與在加速通道中在浮力作用下動能的增加相等時，流速才為定值。
除渣器的工作原理是具有一定動能的流體夾帶水渣流出加速通道后，通過過濾網2的中孔流向蓋1的導流板內壁，而進入除渣器內，速度變慢，水渣沉積，經過濾網2過濾變?yōu)榧儍羲鞒龀?。熱水經過循環(huán)過濾沉積，而使熱水中水渣含量很少。
錐狀凸起換熱面10，是對壺、鍋換熱平面的重要改進，它不但增加了換熱面積，改善了對流條件，而對自然對流加速器來說，大大減少換熱通道的阻力損失，改進定位方式，簡化加速器結構，提高了工藝性。
圖2直角(水平)式電熱管熱水器。
直角式電熱管可由水平段和垂直段組成，當垂直段高度變小到零時，就成為水平式電熱管。垂直段可在電熱管固定端，也可在電熱管末端，加速通道在垂直端。這種型式的電熱管適用于電熱水壺，儲存式電熱水器……等。熱水器由主件加速通道壁4、換熱通道壁8，輔件變截面壁7、定位支點9等組成自然對流加速器；主件過濾網2，懸掛式支點3等組成除渣器；直角(水平)式電熱管12及容器壁11、蓋1組成。容器上口直徑可增大到等于容器內徑。流線方向如圖所示。
自然對流加速器工作原理同圖1。換熱通道壁8與容器11、直角式電熱管12組成換熱通道；加速通道壁4與容器壁11組成加速通道；蓋1內壁與容器壁11組成敞開式通道；變截面壁7與容器壁11組成勢能轉換通道，這種通道斷面是圖中的一種，也可采用另一種。
除渣器的工作原理同圖1，只是流線方向不同。流體是從相應于自然對流加速器加速通道上口的除渣器一側進入，再按流線方向流出除渣器。在結構上過濾網2無中孔。當容器口徑等于容器內徑時，可采用如圖4的支點15。
圖3、環(huán)狀電熱元件熱水器。
主要適用于電熱開水瓶、電熱開水器。由主件加速通道壁4、換熱通道壁8，輔件變截面壁7、定位支點9、水平定位漏盤6組成自然對流加速器；過濾網2放于加速通道壁4上組成除渣器，環(huán)狀電熱元件13及容器壁11、蓋1組成；也可把過濾網2放于如圖4所示固定式的支點15上，結構上略加改變而組成除渣器。流線方向如圖所示。
自然對流加速器工作原理同圖1。換熱通道壁8與容器壁11組成換熱通道；加速通道壁4與容器壁11組成加速通道；蓋1內壁與容器壁11組成敞開式通道；變截面壁7與容器壁11組成勢能轉換通道。蓋1內壁及容器壁11的形狀符合流線型設計。
除渣器工作原理同圖1，只是流線方向不同，流體從加速器上口沿除渣器側面進入除渣器，再從中部經過過濾、沉淀流出。流線方向如圖所示。
圖4、立柱式發(fā)熱體電熱水器。
主要適用于貯水式電熱水器。由主件換熱通道壁8，輔件加速通道4、變截面壁7、水平定位漏盤6、定位支點9組成自然對流加速器；主件過濾網2、輔件支點15、導流板17組成除渣器，立柱式發(fā)熱體14及容器壁11、蓋1組成。此圖是固定式支點15，也可同圖1，采用懸掛式的支點3，也可把過濾網2放置在加速通道上口上如同圖3。流線方向如圖所示。
自然對流加速器工作原理同圖1。換熱通道壁8與立柱式發(fā)熱體14組成換熱通道，同時又具有加速通道功能，所以又是加速通道；加速通道壁4組成加速通道的一段；蓋1內壁與容器壁11組成敞開式通道；變截面7與容器11組成勢能轉換通道。蓋1內壁與容器11的形狀符合流線型設計。
除渣器工作原理同圖1。
圖5、懸柱式發(fā)熱體熱水器。
主要適用于速熱器(熱得快、電熱棒)與保溫瓶，杯、碗等容器配合使用。由主件換熱通道壁8、輔件變截面7組成自然對流加速器，懸柱式發(fā)熱體16及容器壁11、蓋1組成。流線方向如圖所示。
自然對流加速器工作原理同圖1。換熱通道壁8與懸柱式發(fā)熱體16組成換熱通道，同時又具備加速通道功能，因此可稱為雙作用通道；與發(fā)熱體16組合為一體的蓋1內表面與容器壁11組成敞開式通道；變截面7組成勢能轉換通道。自然對流加速器定位如圖所示，也可與蓋1組合為一體。
本發(fā)明可使自然對流換熱裝置除具備實用新型(專利號98243789·7)“不結垢的熱水裝置及水對流加速器”不生水垢，熱效率高，使用壽命長，沸騰不溢水外，還具有開水中水渣含量少，水渣清除更方便，本發(fā)明還簡化了自然對流加速器的結構，提高了工藝性，改善了自然對流加速器的使用效果，開拓自然對流加速器的使用范圍。
權利要求
1.一種自然對流換熱裝置，包括容器器體、器體蓋、發(fā)熱體(或換熱面)，其特征是不同型式的發(fā)熱體，增設相應的自然對流加速器、除渣器。
2.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于錐狀凸起換熱面10的自然對流加速器，包括主件加速通道壁4、換熱通道壁8及輔件變截面壁7、定位支點9。
3.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于錐狀凸起換熱面10的除渣器，包括主件過濾網2，輔件支點3、導流板17。
4.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于直角(水平)式電熱管12的自然對流加速器，包括主件加速通道壁4、換熱通道壁8及輔件變截面壁7、定位支點9。
5.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于直角(水平)式電熱管12的除渣器，包括主件過濾網2，輔件支點3。
6.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于環(huán)狀電熱元件13的自然對流加速器，包括主件加速通道壁4，換熱通道壁8，輔件變截面壁7、水平定位漏盤6、定位支點9等。
7.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于環(huán)狀電熱元件13的除渣器，包括主件過濾網2等。
8.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于立柱式發(fā)熱體14的自然對流加速器包括主件換熱通道壁8，輔件加速通道壁4、變截面壁7、水平定位漏盤6、定位支點9。
9.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于立柱式發(fā)熱體14的除渣器，包括主件過濾網2，輔件支點15、導流板17。
10.根據權力要求1所述的裝置，特征是相應于懸柱式發(fā)熱體16的自然對流加速器，包括主件換熱通道壁8，輔件變截面壁7。
11.一種自然對流換熱裝置，其特征是錐狀凸起換熱面10。
全文摘要
自然對流加速器的新結構及其應用是一種自然對流換熱裝置,包括流體容器體、器體蓋及發(fā)熱體。其主要技術特征是根據不同型式的發(fā)熱體增設相應型式的自然對流加速器、除渣器。在裝置中增加換熱面積,特別平面換熱改為錐狀凸起換熱面,增大換熱面積,改善對流條件,簡化對流加速器的結構。本發(fā)明使對流換熱裝置不僅不生水垢、熱效率高、壽命長、不溢水,而且水中雜質少,水渣更易排除,對流加速器結構簡單,制造容易,使用面廣。
文檔編號F24H9/12GK1338599SQ0112275
公開日2002年3月6日 申請日期2001年7月16日 優(yōu)先權日2001年7月16日
發(fā)明者翟淑祥 申請人:翟淑祥