用于地热系统的热交换设备

技术领域

本发明属于热交换设备技术领域，具体涉及用于地热系统的热交换设备。

背景技术

地热系统热交换设备是用于地热供暖和供热水的设备，它通过将地热能转换为热能，将热能传递给供暖系统或生活热水系统，实现供暖和供热水的目的。地热系统热交换设备的工作原理是利用地热能的热量，通过换热器将热量传递给供暖系统或生活热水系统，换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，热交换设备在化工、石油、航空航天和能源等工业领域中的应用极为普遍。

中国，公开号为CN116538839A的发明专利公开了一种用于增强热交换效率的管壳式热交换设备，包括换热壳，设置在换热壳内部的换热组件，转动连接在换热壳端部且与换热组件连通的管板，以及设置在管板两侧的封头；换热组件包括与管板的中心孔槽连通且沿壳体轴心设置的第一换热管，滑动设置在第一换热管上的导流组件，多个与第一换热管平行的第二换热管；第二换热管穿过导流组件，且第二换热管的两端分别与管板上设有的外围孔槽一一对应连通；该发明通过设置导流组件、流速控制组件、扰流组件有效增强了管壳式热交换设置的热交换效率，同时装置具备制造成本低、易于维修更换的优势，但是该热交换设备在实际使用时，由于地热水中含有矿物质，从而在高温影响下，容易导致换热管的内壁上沉淀水垢，但是这种设备无法自动清理水垢，且水垢不方便清理出设备。

发明内容

本发明的目的是提供地热系统热交换设备，解决了现有地热系统热交换设备水垢不能自动清理的问题，且水垢不方便清理出设备的问题。

本发明的技术方案是：地热系统热交换设备，包括外壳、端板、进热口、排冷口、供水口、供暖口，外壳两端安装有端板，外壳一端底部设置有排冷口，排冷口一侧设置有供水口，外壳另一端顶部设置有进热口，进热口一侧设置有供暖口，外壳内部对称安装有固定板，两个固定板之间安装有多个换热管，中部的换热管内连接配合有驱动机构，外部的换热管内配合设置有随动组件，各随动组件均与驱动机构啮合连接，驱动机构一端和各个随动组件一端外侧设置有传动箱，驱动机构另一端安装有清洁组件，清洁组件底部的外壳底部安装有集渣箱，集渣箱顶端配合设置有开闭组件，集渣箱底端安装有旋帽，两个固定板支撑的多个换热管上均匀套接有多个第一隔板和第二隔板。

本发明的特点还在于：

两个固定板之间与多个换热管以及外壳之间形成有换热腔，换热腔由多个第一隔板和第二隔板一侧隔离形成S型输送腔。

驱动机构包括电机，电机安装在传动箱外部。

驱动轴，驱动轴一端与电机输出端连接。

驱动齿轮，驱动齿轮同轴安装在驱动轴上，且驱动齿轮处于传动箱内。

驱动杆，驱动杆一端与驱动轴另一端连接，且驱动杆插接在中部的换热管内。

第一螺旋输送叶，第一螺旋输送叶安装在驱动杆上。

随动组件包括随动轴，随动轴转动安装在传动箱内。

随动齿轮，随动齿轮同轴安装在随动轴上，且随动齿轮与驱动齿轮一侧啮合连接。

随动杆，随动杆一端与随动轴连接，且随动杆同轴插接在外部对应的换热管内。

第二螺旋输送叶，第二螺旋输送叶安装在随动杆上。

多个换热管以一个中部换热管为转轴，其余换热管呈环形均匀排列在中部换热管外侧，同步的，驱动齿轮外侧呈环形排列有多个随动齿轮，且每个随动齿轮均与驱动齿轮啮合连接。

外壳内部由一个固定板隔离形成一个供热腔，且集渣箱安支行在供热腔底部，清洁组件两端与供热腔内壁滑动配合。

清洁组件包括套管，套管安装在驱动杆一端。

两个连板，各连板对称焊接在套管两侧。

两个刮板，各刮板分别焊接在对应的连板端部。

连板中部开设有通槽，且每个刮板外部呈圆弧状，且圆弧中心与外壳中心重合。

集渣箱内部与供热腔连通，且集渣箱外部一侧设置有收纳箱，且收纳箱内配合安装有开闭组件。

开闭组件包括液压泵，液压泵安装在收纳箱外部。

液压杆一端与液压泵连接。

封堵板滑动插接在收纳箱内，且封堵板一侧与液压杆另一端连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过第一隔板、第二隔板、驱动机构和随动组件的设置，与现有技术相比，通过多个第一隔板和第二隔板对换热腔进行隔离形成S型输送腔，延长了冷水流经路径长度，从而延长冷水与地热水的换热时间，从而提高换热效果，同步的各个螺旋输送叶对各个换热管进行清洁的过程中，对地热水的进入具有一定的阻力，从而延缓地热水的流经速度，从而使得地热水能够与冷水之间充分换热，提高换热效果，同时，通过对水垢的清理，提高了换热效率；

本发明通过驱动机构、随动组件、清洁组件、集渣箱、开闭组件以及旋帽的设置，与现有技术相比，各个转动的螺旋输送叶对相应的换热管内壁进行清洁，避免水垢贴附在换热管内壁上，同时将清理掉的水垢集中输送到供热腔内，配合清洁组件对供热腔内壁水垢的清理，使得所有水垢沉底到集渣箱内，工作人员能够通过启动开闭组件对集渣箱内部顶端进行关闭，阻断集渣箱与供热腔的连通，从而可以打开旋帽，将水垢进行清理出设备外，可以体现，对水垢排出设备以外的过程中，不会影响热交换设备的运行，从而使得热交换设备能够持续运行，保障持续供热。

附图说明

图1为本发明用于地热系统的热交换设备的结构示意图；

图2为本发明用于地热系统的热交换设备中外壳内部结构示意图；

图3为本发明用于地热系统的热交换设备中驱动机构、随动组件以及换热管配合结构示意图；

图4为本发明用于地热系统的热交换设备中驱动机构与清洁组件连接结构示意图；

图5为本发明用于地热系统的热交换设备中清洁组件结构示意图；

图6为本发明用于地热系统的热交换设备中随动组件结构示意图；

图7为本发明用于地热系统的热交换设备中开闭组件结构示意图。

图中：1、外壳；2、端板；3、传动箱；4、驱动机构；401、电机；402、驱动轴；403、驱动齿轮；404、驱动杆；405、第一螺旋输送叶；5、进热口；6、排冷口；7、供水口；8、供暖口；9、集渣箱；10、开闭组件；1001、液压泵；1002、液压杆；1003、封堵板；11、旋帽；12、固定板；13、换热管；14、第一隔板；15、第二隔板；16、随动组件；1601、随动轴；1602、随动齿轮；1603、随动杆；1604、第二螺旋输送叶；17、清洁组件；1701、套管；1702、连板；1703、刮板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明用于地热系统的热交换设备，如图1和图2所示，包括外壳1、端板2、进热口5、排冷口6、供水口7、供暖口8，外壳1两端安装有端板2，外壳1一端底部设置有排冷口6，排冷口6一侧设置有供水口7，外壳1另一端顶部设置有进热口5，进热口5一侧设置有供暖口8，外壳1内部对称安装有固定板12，两个固定板12之间安装有多个换热管13，中部的换热管13内连接配合有驱动机构4，外部的换热管13内配合设置有随动组件16，各随动组件16均与驱动机构4啮合连接，驱动机构4一端和各个随动组件16一端外侧设置有传动箱3，驱动机构4另一端安装有清洁组件17，清洁组件17底部的外壳1底部安装有集渣箱9，集渣箱9顶端配合设置有开闭组件10，集渣箱9底端安装有旋帽11，两个固定板12支撑的多个换热管13上均匀套接有多个第一隔板14和第二隔板15。

本发明用于地热系统的热交换设备，如图2所示，两个固定板12之间与多个换热管13以及外壳1之间形成有换热腔，换热腔由多个第一隔板14和第二隔板15一侧隔离形成S型输送腔。

本发明用于地热系统的热交换设备，如图1和图4所示，驱动机构4包括电机401，电机401安装在传动箱3外部；

驱动轴402，驱动轴402一端与电机401输出端连接；

驱动齿轮403，驱动齿轮403同轴安装在驱动轴402上，且驱动齿轮403处于传动箱3内；

驱动杆404，驱动杆404一端与驱动轴402另一端连接，且驱动杆404插接在中部的换热管13内；

第一螺旋输送叶405，第一螺旋输送叶405安装在驱动杆404上。

本发明用于地热系统的热交换设备如图1、图2和图7所示，集渣箱9内部与供热腔连通，且集渣箱9外部一侧设置有收纳箱，且收纳箱内配合安装有开闭组件10。

开闭组件10包括液压泵1001，液压泵1001安装在收纳箱外部；

液压杆1002，液压杆1002一端与液压泵1001连接；

封堵板1003，封堵板1003滑动插接在收纳箱内，且封堵板1003一侧与液压杆1002另一端连接。

本发明用于地热系统的热交换设备如图3和图6所示，随动组件16包括随动轴1601，随动轴1601转动安装在传动箱3内；

随动齿轮1602，随动齿轮1602同轴安装在随动轴1601上，且随动齿轮1602与驱动齿轮403一侧啮合连接；

随动杆1603，随动杆1603一端与随动轴1601连接，且随动杆1603同轴插接在外部对应的换热管13内；

第二螺旋输送叶1604，第二螺旋输送叶1604安装在随动杆1603上。

多个换热管13以一个中部换热管13为转轴，其余换热管13呈环形均匀排列在中部换热管13外侧，同步的，驱动齿轮403外侧呈环形排列有多个随动齿轮1602，且每个随动齿轮1602均与驱动齿轮403啮合连接。

本发明用于地热系统的热交换设备如图2、图4和图5所示，外壳1内部由一个固定板12隔离形成一个供热腔，且集渣箱9安支行在供热腔底部，清洁组件17两端与供热腔内壁滑动配合。

清洁组件17包括套管1701，套管1701安装在驱动杆404一端；

两个连板1702，各连板1702对称焊接在套管1701两侧；

两个刮板1703，各刮板1703分别焊接在对应的连板1702端部。

连板1702中部开设有通槽，且每个刮板1703外部呈圆弧状，且圆弧中心与外壳1中心重合。

工作原理：通过将地热水从进热口5通入进入供热腔，然后分流进入各个换热管13，同步的，将冷水从供水口7输入进入换热腔内，流经第一隔板14和第二隔板15形成的S型输送腔内，对各个换热管13进行覆盖，与地热水进行热交换，然后从供暖口8排出进行使用，而热交换后的地热水从排冷口6进行排出；

在热交换的过程中，启动驱动机构4，使得随动组件16和清洁组件17随着缓慢进行转动，从而使得各个转动的螺旋输送叶对相应的换热管13内壁进行清洁，避免水垢贴附在换热管13内壁上，同时将清理掉的水垢集中输送到供热腔内，配合清洁组件17对供热腔内壁水垢的清理，使得所有水垢沉底到集渣箱9内，工作人员能够通过启动开闭组件10对集渣箱9内部顶端进行关闭，阻断集渣箱9与供热腔的连通，从而可以打开旋帽11，将水垢进行清理出设备外；

综上，在换热的过程中，通过多个第一隔板14和第二隔板15对换热腔进行隔离形成S型输送腔，延长了冷水流经路径长度，从而延长冷水与地热水的换热时间，从而提高换热效果，同步的各个螺旋输送叶对各个换热管13进行清洁的过程中，对地热水的进入具有一定的阻力，从而延缓地热水的流经速度，从而使得地热水能够与冷水之间充分换热，提高换热效果，同时，通过对水垢的清理，提高了换热效率。

通过电机401运行，使得驱动轴402带动驱动杆404进行转动，从而使得驱动杆404上安装的第一螺旋输送叶405进行转动，在第一螺旋输送叶405转动的过程中，能够与换热管13内壁之间产生滑动，从而能够对换热管13内壁上沾附的水垢进行清理，并通过对水垢的输送方向与地热水流动的方向相反，从而使得能够对地热水的输送速度进行一定的延缓。

在具体实施过程中，换热初期，换热管13内壁上沾附的水垢较少，通过第一螺旋输送叶405将换热管13内壁的水垢刮掉后，水垢落入第一螺旋输送叶405的叶片中，此时，由于水垢较少，地热水的压力足以将水垢沿着水流方向冲出；在换热中后期，换热管13内壁的水垢较多，落入第一螺旋输送叶405叶片中的水垢也增多，此时，水垢集中在一起，但是并未完全堵塞第一螺旋输送叶405叶片，地热水仍然沿着第一螺旋输送叶405叶片未堵塞处继续流动，此处的地热水已经无法将水垢沿着水流方向带出，水垢集中在第一螺旋输送叶405叶片间，通过第一螺旋输送叶405的内壁旋转带动将水垢沿着地热水水流的反方向输送至供热腔内并落入集渣箱9。

在驱动机构4运行过程中，使得驱动齿轮403啮合各个随动齿轮1602进行转动，从而使得各个随动轴1601同步对应随动杆1603进行转动，从而使得各个随动杆1603上的第二螺旋输送叶1604在对应的换热管13内进行转动，从而对换热管13内壁沾附的水垢进行清理，并通过对水垢的输送方向与地热水流动的方向相反，从而使得能够对地热水的输送速度进行一定的延缓。

通过各个螺旋输送叶的转动将换热管13内的水垢输送到供热枪管内，同步的，驱动杆404带动套管1701进行转动，使得连板1702两端的刮板1703对供热腔内壁沾附的水垢进行清理，避免水垢堆积，从而使得集中的水垢被刮板1703进行下推，使得水垢集中进入集渣箱9内。

通过液压泵1001的运行，能够使得液压杆1002对封堵板1003进行推动，从而使得封堵板1003从收纳箱滑入集渣箱9内，使得集渣箱9与供热腔的连通被阻断，并使得集渣箱9内收集的水垢处于封堵板1003底部，从而打开旋帽11，即可将水垢进行排出，可以体现，对水垢排出设备以外的过程中，不会影响热交换设备的运行，从而使得热交换设备能够持续运行。