專利名稱：家用金屬節(jié)能水壺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為家用金屬節(jié)能水壺，屬傳熱學(xué)領(lǐng)域的熱能轉(zhuǎn)換器具。
當(dāng)前被普遍采用的平底金屬加熱水壺，多以鋁板制造，無論內(nèi)部構(gòu)造、外型設(shè)計(jì)、加工工藝均已延續(xù)多年。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，傳熱面積有限，至使傳熱效率很低，經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，每燒一壺開水大約只能利用所耗熱能的50％左右，除合理耗損外顯然浪費(fèi)了大量寶貴的能源。
此前，CN2111067、CN2140195、CN2174130、CN2173566、CN2204554等專利相繼公開了五種金屬水壺的實(shí)用新型設(shè)計(jì)，分別以增加傳熱面積和改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)等不同手段提高了傳熱效率。但它們卻存在以下不足首先，前三種設(shè)計(jì)雖采取彎曲壺底等方式增加了傳熱面積，但由于傳熱面積增加有限，必將制約了其節(jié)能效果；其次，沒能充分利用壺壁增加傳熱面積，熱焰加熱壺底后，仍帶著未及充分交換的大量熱能即向四周散逸；其三，后兩項(xiàng)設(shè)計(jì)雖增加了較多的傳熱面積，傳熱效率或有較大提高，但由于其根本改變了傳統(tǒng)金屬水壺的基本結(jié)構(gòu)，或壺頂增設(shè)煙囪，或壺內(nèi)增設(shè)三條傳熱扁管，既改變了這種水壺的傳統(tǒng)外形及其結(jié)構(gòu)，又造成一定使用障礙，使人難以接受。
本實(shí)用新型的目的是在不改變金屬水壺傳統(tǒng)外形和基本不影響人們傳統(tǒng)使用習(xí)慣的前提下，按傳熱量與傳熱面積成正比，與耗散熱能成反比的傳熱學(xué)一般原理，從增加傳熱面積和減少耗散熱能兩方面出發(fā)，設(shè)計(jì)出一種效果明顯，快速省時(shí)的家用金屬節(jié)能水壺。
本實(shí)用新型是通過以下各項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)完成的。
(一)以壺底中心為圓心，每隔6.75°由壺底內(nèi)側(cè)向外側(cè)沖壓相當(dāng)于4.5°寬、8mm深的放射狀溝槽，并經(jīng)轉(zhuǎn)角貫通到壺壁、壺肩部，從而使全部壺體形成32對縱向內(nèi)外溝槽，內(nèi)溝容水，外槽通焰，加上壺底中心環(huán)狀水溝，可增加約80％的傳熱面積。壺底外圍溝槽采用放射狀還有利于均勻分配熱焰進(jìn)入熱焰溝槽(圖1、圖2)。
(二)在壺壁水溝外側(cè)兩相對角的熱焰溝槽間裝置縱向整體傳熱肋片，使熱焰溝槽成為閉合的熱焰管道。這不僅可再增加約44％的有效傳熱面積，而且使熱焰放熱的有效時(shí)間和行程增加一倍以上，使未經(jīng)充分放熱的壺底熱焰能順次進(jìn)入壺壁管道繼續(xù)進(jìn)行熱能交換，并有效地控制了熱能的散失(圖1、圖2、圖3)。
(三)采用沖壓工藝制作幾何尺寸與水溝外壁完全吻合的整體型肋罩(圖4-1)，并應(yīng)以熱套合工藝，使其與壺體外壁緊密結(jié)合。這既解決了鋁壺加肋焊接困難、工藝繁瑣問題，又盡可能降低了熱阻，充分發(fā)揮了肋片的傳熱功能，更有利于壺體表面完整、美觀，保持金屬水壺的傳統(tǒng)外形。
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型——家用金屬節(jié)能水壺的具體傳熱過程作進(jìn)一步說明。
點(diǎn)火后熱焰首先加熱壺底水溝外壁(圖2-5)，接著進(jìn)入熱焰溝槽加熱壺底外側(cè)(圖2-6)。隨后，經(jīng)放射狀熱焰溝槽均勻分配成多股的熱焰在溝槽導(dǎo)引下經(jīng)底邊轉(zhuǎn)角處(R＝25mm)迅速升騰，進(jìn)入由壺壁與肋罩構(gòu)成的熱焰管道繼續(xù)放熱。其中，沿壺壁側(cè)的熱焰直接加熱壺壁及兩側(cè)的壺壁水溝，而沿肋罩流動(dòng)的熱焰則通過與水溝外壁緊密結(jié)合的肋罩放熱，間接加熱壺水。最后，已經(jīng)放出大部熱能，溫度明顯降低的熱焰在壺肩部(圖3-7)沿?zé)嵫婀艿老驂乜诜较蚱D(zhuǎn)，并利用其已大大下降的升騰熱壓沖向壺口環(huán)臺(tái)(圖3-10)，完成最后的熱交換后轉(zhuǎn)向壺外，從肋罩上沿與壺口環(huán)臺(tái)構(gòu)成的熱焰出口(圖2、圖3-9)排出。
縱觀熱焰升騰流動(dòng)全程，不僅水壺傳熱接觸面積成倍增加，而且其放熱行程和時(shí)間均大大延長。特別是熱焰從進(jìn)入壺壁熱焰管道后即處于受控流動(dòng)狀態(tài)，由于受壺水水溫的制約，使肋罩溫度始終較低，從而最大限度地控制了熱能的散失，使本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有可能取得較高的節(jié)能效果。
經(jīng)以手工制作的模型進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型——家用金屬節(jié)能水壺已穩(wěn)定地取得節(jié)能、省時(shí)各33％的較好成果，從而把長期處于50％左右的普通燒水熱效率提高到了75％左右。預(yù)計(jì)，制造工藝提高后，熱效率還會(huì)有所提高。
本實(shí)用新型適用多種燃料，尤其適合氣體燃料和液體燃料。金屬水壺是家庭必備用具，人們飲用水大多需要加熱燒開，消耗燃料極其可觀。在這方面節(jié)能無疑是人們普遍的愿望，是全社會(huì)的需要，也是國家能源政策一貫倡導(dǎo)的方向。本實(shí)用新型完全適應(yīng)了這種愿望和需要，僅從已經(jīng)取得的效果推算，以前燒兩壺開水所耗費(fèi)的燃料，使用實(shí)用新型設(shè)計(jì)大約夠燒三壺開水所燃用，顯然蘊(yùn)藏著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它將有條件取代多年一貫制的傳統(tǒng)家用水壺，成為換代產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的

如下圖1是家用金屬節(jié)能水壺外形圖；圖2是圖1的A-A剖視圖及兩幅局部放大圖；圖3是圖1的B-B剖視圖及其C向旋轉(zhuǎn)圖；圖2、圖3中所標(biāo)數(shù)字的內(nèi)容是1-肋罩，2-壺壁，3-壺壁水溝，4-壺壁焰道，5-壺底水溝，6-壺底，7-壺肩水溝，8-壺肩，9-熱焰出口，10-壺口環(huán)臺(tái)，11-肋罩上沿(虛線)，12-壺咀孔，13-壺口。
圖4是總裝配圖，其中1-肋罩，2-壺體，3-壺咀，4-連接圈，5-壺柄，6-壺蓋。
實(shí)施本實(shí)用新型比較容易，凡有傳統(tǒng)水壺生產(chǎn)能力的廠家均有條件批量生產(chǎn)本實(shí)用新型——家用金屬節(jié)能水壺。如以金屬鋁為原料，只要采用稍厚板材，按傳統(tǒng)水壺加工后再增加一個(gè)沖壓溝槽工序即制成壺體，再另外沖壓一個(gè)造型簡單的肋罩和其它傳統(tǒng)另配件(圖4)，即可按圖4所標(biāo)次序順利完成組裝。
權(quán)利要求1.一種家用金屬節(jié)能水壺，由壺體、肋罩、壺咀、連接圈、壺柄、壺蓋等部件構(gòu)成，其特征在于以在壺底、壺壁、壺肩分別沖壓放射狀和條狀縱向連貫溝槽以及在溝槽外側(cè)設(shè)置肋片方式增加金屬水壺的有效傳熱面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用金屬節(jié)能水壺，其特征在于所增設(shè)的肋片是在壺體兩相鄰水溝外側(cè)相對角間設(shè)置整體肋片，使相鄰水溝間的熱焰溝槽成為閉合的矩形熱焰流通管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬節(jié)能水壺，其特征在于在以金屬板，尤其以鋁板加工制造節(jié)能水壺時(shí)，所設(shè)肋片是以一個(gè)酷似傳統(tǒng)水壺外形的整體金屬鋁罩作為肋罩，并以其上口與壺口環(huán)臺(tái)的間隙作為放熱后熱焰的出口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種家用金屬節(jié)能水壺,屬熱能轉(zhuǎn)換器具?，F(xiàn)有水壺因結(jié)構(gòu)簡單,傳熱面積有限,熱效率一般只有50%左右。本實(shí)用新型以在壺底、壺壁、壺肩分別沖壓放射狀和條狀縱向連貫溝槽方式大大增加了有效傳熱面積。同時(shí),在水溝外側(cè)以整體金屬罩形式加肋,并使兩水溝外側(cè)間形成為閉合的熱焰管道,既增加了傳熱面積,又減少了熱能耗散,解決了現(xiàn)有水壺長期效率不高的問題,經(jīng)初步實(shí)驗(yàn),已取得節(jié)能、省時(shí)各33%的效果。
文檔編號(hào)A47J27/21GK2283438SQ9624488
公開日1998年6月10日 申請日期1996年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月29日
發(fā)明者金光正 申請人:金光正