專利名稱:水加熱器的制作方法
本發(fā)明涉及水加熱器，特別是用于機(jī)動車的水加熱器。這種水加熱器有一個噴燃裝置和一個燃燒室，由一個熱交換器所包圍。在噴燃裝置和燃燒室與熱交換器之間形成一個環(huán)形外流空間。燃燒過的氣體從燃燒室流出，通過環(huán)形外流空間被迫轉(zhuǎn)向相反的方向，然后流向排氣口。
上述這種水加熱器被用作機(jī)動車加熱器或輔助加熱器。在常規(guī)的水加熱器的導(dǎo)熱系統(tǒng)中，不僅構(gòu)成內(nèi)壁的燃燒室是金屬的，而且外殼也是鋼制的，或是金屬鑄造件。其結(jié)果是，水加熱器整機(jī)變得很重，選擇鋼或鑄造金屬材料也限制了這些部件的成形。這是因?yàn)橐x擇合適的形狀使其能在成本效益高的條件下制造，使用壓鑄方法就是一例。此外，鑄造金屬，例如鋼，因?yàn)樗膶?dǎo)熱性好，輻射熱量導(dǎo)致熱量流失從而降低了整個水加熱器的效率。特別不利的是水加熱器的外殼也是整機(jī)的外殼，它在水加熱器工作時變熱，所以只能將其相應(yīng)地安裝在機(jī)動車合適的部位。在多數(shù)情況下，外殼需要進(jìn)行表面處理以降低導(dǎo)熱性。
德國說明書第2847525號或歐州專利0029859號在用于蒸發(fā)器，特別是用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱交換器的說明中指出，考慮到這種用塑料制成的蒸發(fā)器的熱交換器的特殊要求，要為它制造一個連接盒，通過相應(yīng)的設(shè)計(jì)，選配盡可能一致的冷卻液或制冷劑。
從德國樣品第8009473號中得知，有一種用于機(jī)動車的加熱器，這種加熱器內(nèi)部有一排管道，管道兩端有兩塊端板，這兩塊端板分別與兩個水箱相連接，水箱由一整塊塑料制成。根據(jù)西德DE-OS2013754所述，有一種加熱器，特別是一種用于機(jī)動車的空氣加熱器，其內(nèi)部有一個環(huán)形空間，在空間的一端輸入新鮮空氣，由于另一端是封閉的，空氣被迫反向流入另一個環(huán)形空間中。構(gòu)成第一個環(huán)形空間的殼體是由兩塊塑料制成。由于在這個實(shí)施例中，新鮮空氣是沿著這兩塊塑料殼的內(nèi)壁流動，所以不會產(chǎn)生由于多余熱量導(dǎo)致的問題。特別是這種空氣加熱器不需要象金屬部件與塑料部件連接時所需要的氣密封、抗壓和抗溫差的那種聯(lián)接。因?yàn)檫@種加熱器不使用液體，例如水，所以不會發(fā)生滲漏。如果使用液體，可能會發(fā)生滲漏，而滲漏可能會使加熱器報(bào)廢，甚至可能損壞機(jī)動車。
鑒于上述知識，所以我們假設(shè)在水加熱器的結(jié)構(gòu)中，為了形成能使導(dǎo)熱介質(zhì)流過的環(huán)形空間，與導(dǎo)熱介質(zhì)水相接觸的部件都必須由堅(jiān)硬的不銹鋼或鑄造金屬制成，以此來確保環(huán)形空間能以氣密封和抗壓的方式與外界隔離。為了保證這種水加熱器能長期可靠地工作，上述難題是公認(rèn)的。
此外，如美國專利第3779229所表示，按常規(guī)，在導(dǎo)熱介質(zhì)熱轉(zhuǎn)換后，燃燒過的熱氣體通過排氣管排出，排氣管經(jīng)過導(dǎo)熱介質(zhì)流徑的環(huán)形空間，由于排出氣體溫度的影響，在排氣管周圍出現(xiàn)了一些局部發(fā)熱點(diǎn)。在排氣管附近，導(dǎo)熱介質(zhì)流徑的空間端部也出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，這是由于燃燒過的氣體流徑鑄造件所致，美國專利第4395225號對此已作過說明。只有在彼此相連接的部件材料性質(zhì)相同的情況下，這種管道才能堅(jiān)固耐用，所以人們被迫采用相同的材料或是具有相同熱性能的材料，來制造液體導(dǎo)熱介質(zhì)流徑的環(huán)形空間的殼套件和排氣管。在水加熱器中，要考慮作為導(dǎo)熱介質(zhì)的水必須在一定的工作壓力推動下直接流經(jīng)導(dǎo)熱裝置的環(huán)形空間，因此所有連接處必須是抗壓和氣密封的。
這樣，本發(fā)明提供上文提到的一種水加熱器，其目的是解決上文所說的難題。這種水加熱器設(shè)計(jì)緊湊，減輕了重量，密封性好并適合大批生產(chǎn)。特別是它是氣密封和抗壓的，并能可靠地保持導(dǎo)熱介質(zhì)的流動空間與外界相隔離。
本發(fā)明的關(guān)鍵是熱交換器。這種熱交換器有一個塑料制的外殼和一個金屬制的內(nèi)套。導(dǎo)熱介質(zhì)在外殼與內(nèi)套之間流動。外殼與內(nèi)套的連接是氣密的，抗壓的，而且不受溫度變化的影響。
出人意料，人們發(fā)現(xiàn)外殼不僅構(gòu)成了導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)的環(huán)形空間的界壁，同時又是水加熱器的外殼。這種外殼能用塑料制造，從而大大減輕了加熱器的重量。同時，用塑料制造外殼也為隨意設(shè)計(jì)外殼形狀提供了可能性，因?yàn)椴槐厥顾慕Y(jié)構(gòu)要求去滿足金屬鑄件的條件限制，特別是塑料外殼與金屬內(nèi)套的連接能做到氣密封，抗壓并在溫度變化中保持穩(wěn)定。而且，與帶金屬外殼的加熱器相比，該水加熱器的外殼強(qiáng)度也并不遜色。
這項(xiàng)發(fā)明使得用塑料制造熱交換器外殼成為可能。特別是由于熱廢氣排氣管是位于噴燃裝置附近，而不是流經(jīng)導(dǎo)熱介質(zhì)流動的，由外殼和內(nèi)套所組成的環(huán)形空間，同時氣體也不經(jīng)過封閉環(huán)形空間的端部。塑料外殼和金屬內(nèi)套之間的連接遠(yuǎn)離排氣管，所以，過高的熱度也不會在連接處引起麻煩。連接處的溫度與作為導(dǎo)熱介質(zhì)水的溫度大致相同。做為導(dǎo)熱介質(zhì)，水的溫度比排氣管中廢氣的溫度低得很多。因此，根據(jù)本發(fā)明，在使用水的情況下，連接處是安排在所謂的低溫區(qū)。
本發(fā)明使用塑料制造外殼，與金屬外殼相比，它除了使外殼重量大大減輕外，還使外殼溫度降低。由于散熱所導(dǎo)致的熱流損失減少，水加熱器有著更高的效率。由于本發(fā)明的水加熱器的外殼是用塑料制造的，它的熱度不會象金屬外殼那樣高，所以在安裝水加熱器時不必考慮它變熱的問題。同時，塑料外殼也不需要進(jìn)行表面處理。由于取消了金屬外殼所需的予先額外加工工序，所以這種加熱器很適合成批生產(chǎn)。外殼用料最好選用熱凝塑料。這種外殼即使不進(jìn)行表面處理，仍是耐鹽水和抗腐蝕的。
由于本發(fā)明采用了一種簡便的富有建設(shè)性的方法，改進(jìn)了水加熱器的效率。至于安裝在機(jī)動車上的水加熱器，因其自重大大減輕，則優(yōu)點(diǎn)顯得特別突出。
對于最佳實(shí)施例，塑料外殼與金屬內(nèi)套之間的連接是氣密封、抗壓的，并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定。而在任何情況下，這種連接都能適應(yīng)水加熱器所要求的工作條件，進(jìn)行連接和組裝都是簡便的。從實(shí)施例來看是選用了干性粘合漆實(shí)現(xiàn)粘合連接的。這種粘合劑不腐蝕連接面，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，粘合漆將塑料外殼和金屬內(nèi)套牢固地粘在一起。
為了確保連接處的密封性，也可采取另一些措施，如采用O形密封圈，或是在金屬與塑料之間的連接處涂一種密封劑。
使用塑料外殼極大地簡化了折流板的制造。折流裝置在塑料外殼的內(nèi)壁上采用限流肋片形式，而不必在內(nèi)套上用金屬鑄造成形。與金屬鑄造件相比，塑料部件的特點(diǎn)使設(shè)計(jì)更為靈活。
根據(jù)本發(fā)明，由于外殼是由塑料制成的，入水和排水部件在制造時，可以直接在外殼上模塑，而不會給制造帶來困難。入水部件和排水部件也可以分別制造，例如用金屬在塑料外殼模塑時與外殼連接在一起;或是用上述塑料外殼與金屬內(nèi)套連接的同一方法進(jìn)行連接。
即使入水部件和排水部件連同外殼都是用塑料制成的，它們?nèi)匀荒芘c金屬連接件相連接，然后將連接管再與金屬連接件相連。這種水加熱器的安裝優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)金屬與軟連接管的材料相適應(yīng)時，從軟連接管連接件以致到入、排水部件之間的連接都可以按常規(guī)方法進(jìn)行。
最后，根據(jù)本發(fā)明，使用塑料外殼使得在外殼上塑注附加部件成為可能。它們可以用來裝置如電纜束，也可以塑注成電纜槽或是作為加熱器的固定和支撐裝置。此外還可以不費(fèi)事地在塑料外殼上開些孔，以安裝諸如恒溫器之類的附屬裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，用塑料制造外殼不僅大大減輕了水加熱器的重量，同時也帶來與減輕重量沒有直接關(guān)系的，出人意料的好處。
參見附圖，以及通過以下描述，結(jié)合對幾個實(shí)施例的圖解，本發(fā)明的上述目的和進(jìn)一步的目的，其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)都表現(xiàn)得更為明顯。
附圖簡要描述如下圖1是整個水加熱器的局部剖面圖。
圖2是塑料外殼局部剖視圖。
圖3至圖6是塑料外殼與金屬內(nèi)套進(jìn)行連接的幾種實(shí)施例。水作為導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)塑料外殼與金屬內(nèi)套構(gòu)成的環(huán)形空間。
圖7是塑料外殼的局部剖視圖。
圖8至圖10是塑料外殼與金屬內(nèi)套相連接的其它實(shí)施例。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述如下圖1是根據(jù)本發(fā)明表示水加熱器，所說的水加熱器其整體參考件號為1。水加熱器1有一個噴燃裝置，該裝置伸入燃燒室3中。面對著噴燃裝置2，在燃燒室3的尾端燃燒過的氣體被迫轉(zhuǎn)向流入一個環(huán)形排氣空間4，并在此空間沿著熱交換器5流動。燃燒過的氣體流經(jīng)熱交換器5以后，經(jīng)過噴燃裝置2附近的排氣管6排離水加熱器。圖中的噴燃裝置2，燃燒室3和排氣空間4，僅用圖示方法及在說明書中加以解釋，使人理解本發(fā)明。
熱交換器5有一個環(huán)形空間7，水作為導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)此空間。這個環(huán)形空間位于金屬內(nèi)套10和塑料外殼11之間。在環(huán)形空間7之中有螺旋形限流肋片12組成折流裝置，根據(jù)該發(fā)明的一個實(shí)施例，限流內(nèi)螺旋肋片是整體塑注在塑料外殼11的內(nèi)壁13之上的。因此，作為環(huán)形空間7的界墻之一的內(nèi)套的外壁9，其表面無坡度，這樣就簡化了金屬內(nèi)套10的制造方法。
熱交換器5還有一個入水部件14和一個排水部件15，水作為導(dǎo)熱介質(zhì)經(jīng)其灌入和排出。內(nèi)套10和外殼11在它們的端邊各有一法蘭盤16和17，熱交換器的外殼11和內(nèi)套10由此連接在一起。連接處不但氣密封，抗壓，而且在溫度變化時能保持穩(wěn)定。塑料外殼11和金屬內(nèi)套10的連接方法將在圖3至圖6中作更詳細(xì)的解釋。
如上所示，塑料外殼11不僅是熱交換器的外壁，同時還是水加熱器1的外殼。在外殼11的外壁18上有一個箱體19，可以裝入加熱器的各種控制元件。而制造這樣的箱體，并不會使制造過程更復(fù)雜。同樣，也能制造固定和支撐加熱器1和其它附件，如恒溫器的裝置，因?yàn)橥鈿?1的塑料外壁18的大部分都能隨意成形。箱體19和固定架20只是兩個例子，關(guān)于固定架，它可以用一個未示出的鑄造成形的夾板，穿過固定架20的中空部分，將水加熱器1固定在機(jī)動車的相應(yīng)部位上。
圖2是整個塑料外殼11的詳細(xì)圖。參考件號14和15分別表示入水和排水部件。水通過它們被灌入和排出熱交換器5。塑料外殼呈杯狀，它的內(nèi)壁13構(gòu)成了熱交換器5的環(huán)形空間7的一個界墻。箱體19和固定架20位于外殼11的外壁18之上，也由圖2所表示。
圖3至圖6詳細(xì)說明了塑料外殼11和金屬內(nèi)套10之間的各種連接方式。這些連接是氣密封的，抗壓的，并能在溫度變化時能保持穩(wěn)定。內(nèi)套10是鋁鑄件。很自然，圖3至圖6中所顯示的各種連接方法可以結(jié)合在一起，也可以互換。
圖3表示螺紋連接21。塑料外殼11的法蘭盤17上有一個帶螺紋的孔22;內(nèi)套10的法蘭盤16上有一個埋頭孔23與螺紋孔22配合。用螺釘24將法蘭盤16和17牢固地連接起來。如圖所示，在塑料外殼11的內(nèi)壁和金屬內(nèi)套10的外壁相接觸的部件之間安置一個O形密封圈25，它被兩壁壓緊。當(dāng)螺釘24擰緊后，連接21保證了環(huán)形空間的氣密封性。盡管圖3只示出了法蘭盤在21處的一個螺釘，但根據(jù)需要可在法蘭盤16和17的四周均勻地使用若干個螺釘。
圖4表示了一種粘合連接，其整體編號是26。法蘭盤16的內(nèi)面和法蘭盤17外表面構(gòu)成了使其粘合在一起的粘合面27。粘合面27上涂有一種干性粘合漆，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，這種漆在金屬內(nèi)套10和塑料外殼11之間凝固形成氣密封，抗壓，并能在溫度變化時保持穩(wěn)定的連接，并且這種漆不會腐蝕塑料外殼11和金屬內(nèi)套10之間的連接部分。當(dāng)然，粘合面必須有相當(dāng)大的面積來確保位于粘合面27上的外殼11和內(nèi)套10之間的連接是安全可靠的。另外，為保險起見，如圖1所示，還可選用一個金屬環(huán)形套8將法蘭盤16和17套起來。
圖5中的連接參考號是28。它是用一個銑加工和鑄造成形的注模套29將塑料外殼11的法蘭盤17和金屬內(nèi)套的法蘭盤16包起來。為了保證成形套29的接合力，法蘭盤16和17上各有一個方向相反的凸部30、31。
圖6中鉚合連接32將塑料外殼11和金屬內(nèi)套10連接起來。在內(nèi)套10的法蘭盤16上有若干個孔33，塑料鉚合件通過這些孔，與其相配合之后，加熱形成鉚合接頭35。為了保證密封的可靠性，在法蘭盤16和17相應(yīng)的密封面36和37上涂有一種密封劑。這種密封劑也可以用于上述的其它連接。同樣，為了增加該連接的穩(wěn)定性，還可以使用圖5中所說的成形套來作為附加外套。其它各種具體連接方法也可以混合使用或互相交換。
圖7舉例說明了熱交換器5的入水部件14和排水部件15的結(jié)構(gòu)。在這一實(shí)施例中，部件14和15與塑料外殼11一起成形。盡管未加說明，也可以看出塑料外殼11上有兩個孔，分別制造的部件14和15在最后組裝時再插入塑料外殼11之中，用圖3至圖6所說明的相同或類似的方法將其與外殼連接。在這種情況下，入水和排水部件可以用金屬合金制成。圖7說明可以將金屬連接件45插入與外殼一起成形的入水和排水部件14和15之中，再用圖3至圖6說明的相似方法連接起來。連接件是用來連接水管的，這樣就可以用通常的方法將水管接頭接在金屬部件上。
圖8、圖9和圖10表示了連接塑料外殼11和金屬內(nèi)套10的其它實(shí)施例。與上述實(shí)施例一致或相類似的部分使用同一參考件號。
如圖8所示，金屬內(nèi)套10的法蘭盤16被制成厚環(huán)形。它的外圍區(qū)幾乎處在塑料外殼11內(nèi)壁的同一平面。為了使這樣設(shè)計(jì)的內(nèi)套10的法蘭盤16與外殼11相連接，把相接觸的部分粘合在一起。在這種情況下，粘合面沿與塑料外殼11和金屬內(nèi)套10的縱軸線平行的方向盡量延伸。為了密封起見，在噴燃裝置2和法蘭盤16之間安置了一個O形密封圈25。在這個實(shí)施例中，足夠大的粘合面有可能與外殼11和內(nèi)套10的縱軸線平行存在，同時，還必須考慮沿半徑方向的塑料外殼材料的厚度。
圖9表示一種類似的實(shí)施例。是一種兩件合一的設(shè)計(jì)。環(huán)形部件38被焊接在金屬內(nèi)套10的外壁上然后置于內(nèi)套10的外壁和外殼11的內(nèi)壁之間。環(huán)形部件38幾乎延伸到外殼11的內(nèi)壁，如圖8中的情況一樣，相應(yīng)地形成了平行于內(nèi)套10和外殼11縱軸線的大面積粘合。在圖9中也有一個置于噴燃裝置2的法蘭盤46與環(huán)形部件38之間的O形密封圈25。
根據(jù)圖10中的實(shí)施例，內(nèi)套10的法蘭盤16是這樣制造的，大致在塑料外殼11的內(nèi)壁表面上，與表面9同軸心地安放，環(huán)形件39平行殼體10的縱軸線，沿離開噴燃裝置2的方向向前延伸，在法蘭盤16的環(huán)形部件39上粘合塑料外殼11。由于在環(huán)形部件39和內(nèi)套10之間存在著空間40，或說內(nèi)套10的缸體上有一個凹槽，所以法蘭盤16的環(huán)形部件上的塑料外殼11與金屬內(nèi)套10之間的粘合對表面9散發(fā)的熱量起隔熱作用。這樣粘合連接面就不致于變得過熱。
盡管，根據(jù)本發(fā)明圖示解釋了各種實(shí)施例，但應(yīng)該明白，理解這項(xiàng)發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。對那些精通此項(xiàng)技術(shù)的人作些改動并不困難。因此，對上述圖示和解釋本發(fā)明是非限定性的，因而也將必要的改動附加在權(quán)利要求
之中。
權(quán)利要求
1.特別適用于機(jī)動車輛的水加熱器，有一噴燃裝置和一燃燒室，燒過的氣體從燃燒室排出，然后轉(zhuǎn)向流入燃?xì)饪臻g，沿一熱交換器流向設(shè)置在噴燃裝置上的排氣口，此熱交換器有一環(huán)形空間，此環(huán)形空間是由一外殼和由用金屬制造的內(nèi)套構(gòu)成的。所述的環(huán)形空間有一限流內(nèi)螺旋肋片式折流板，并有一入水口和一排水口，作為熱交換介質(zhì)的水從此入水口和排水口流入和排出，用一法蘭盤連接的內(nèi)套和外殼，其特點(diǎn)在于外殼(11)是用塑料制造的，與其相連接的內(nèi)套(10)是用金屬制造的，這樣，連接是氣密，抗壓的，并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求
1所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于金屬內(nèi)套(10)和塑料外殼(11)的法蘭盤(16、17)所形成的氣密封，抗壓并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定的連接，是螺紋連接(21)，并放入-“O”型密封圈(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于金屬內(nèi)套(10)和塑料外殼(11)的法蘭盤(16、17)所形成的氣密封、抗壓并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定的連接，是一種膠合連接(26)，最好是用粘合劑粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于金屬內(nèi)套(10)和塑料外殼(11)的法蘭盤(16、17)所形成的氣密封、抗壓并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定的連接，是用一注模套(29)形成一外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于金屬內(nèi)套(10)和塑料外殼(11)的法蘭盤(16、17)所形成的氣密封、抗壓并能在溫度變化過程中保持穩(wěn)定的連接，是采用鉚合連接(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2～5中任何一項(xiàng)所述的加熱器，其特點(diǎn)在于金屬內(nèi)套(10)和塑料外套(11)的連接區(qū)域的接觸面(36)，有密封層(37)。
7.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
中所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于以限流內(nèi)螺旋肋片(12)形式存在的折流板是注塑在金屬外殼(11)的內(nèi)表面(13)上的。
8.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
中所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于入水和排水部件(14，15)是模塑在塑料外殼(11)上。
9.如權(quán)利要求
1～7中任一項(xiàng)所述的水加熱器，其特征在于入水和排水部件(14，15)分別制造，用權(quán)利要求
2至6所提及的任何一種連接方法，安裝在金屬塑料外殼(11)上。
10.如權(quán)利要求
8或9中所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于入水和排水部件(14，15)與金屬連接件連接在一起。
11.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的水加熱器，其特征在于為支撐、固定導(dǎo)線，加熱器1及(或者)其它附件如恒溫器一類裝置，有一電纜槽(19)塑模在塑料外殼(11)的外表面(18)上。
12.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的水加熱器，其特征在于在內(nèi)套(10)的法蘭盤(16)上，有一環(huán)形部件(38)或一環(huán)形表面(39)，使塑料外殼(11)能夠平行地沿加熱器1的縱向軸粘合。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于環(huán)形部件(38)是一分開的部件，焊接在內(nèi)套(10)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12或13中所述的水加熱器，其特點(diǎn)在于存在于環(huán)形表面(39)和內(nèi)套(10)外表面之間的空間是為隔熱而設(shè)置的。
專利摘要
帶有噴燃裝置和燃燒室的水加熱器，燃過的氣體從燃燒室流出，折流進(jìn)入環(huán)形空間，然后沿?zé)峤粨Q器流過噴燃裝置上的排氣口。熱交換器的外殼是塑料制的，它與金屬內(nèi)套共同構(gòu)成環(huán)形空間，水作為導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)。塑料外殼與金屬內(nèi)套的連接是氣密、抗壓的，并能在溫度變化時保持穩(wěn)定。結(jié)果，塑料外殼減輕水加熱器自重，外殼熱流損失的減少也提高這種水加熱器的效率。
文檔編號F24H1/22GK85105231SQ85105231
公開日1987年1月7日 申請日期1985年7月8日
發(fā)明者莫西格·厄恩斯特 申請人:韋巴斯托沃克W·貝勒有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan