双胆热水器双胆连通方式技术综述及新结构探讨

隋里 朱礼省 葛昭洋 郝晓鹏 肖娜 刘东

（青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，山东青岛 266101）

热水器是日常生活中必不可少的家用电器，随着人们对生活品质要求的提高，对热水器外观的需求也日趋多样化，厚度较小的热水器的需求量正在上升，双胆热水器作为厚度最小的产品，成为众多厂家争相研发的结构。内胆是热水器的核心部件，内胆结构的研发是节约成本、提高产能的重中之重，本文将对比双胆热水器与其他种类热水器内胆的结构差异，综述几种常见的双胆结构及加工流程，并探讨几种创新的结构。

1 热水器内胆的分类和区别

电热水器主要分为三类：即热式热水器、贮水式热水器和封闭式热水器[1]。即热式热水器不含水箱，贮水式热水器水箱为开口式，封闭式热水器含可耐压内胆。内胆是封闭式电热水器的核心部件[2]，常规热水器中的内胆从几何形状上区分主要有三种结构，一是单个球头圆柱体内胆，二是8 字形内胆，三是双球头圆柱体内胆。三种内胆截面如图1 所示（图中三种截面面积大致相等）。这几种结构承压能力都没有问题，均可达到脉冲打压8 万次以上的国标[3]要求。

图1 三种内胆横截面示意图

结构一单个球头圆柱体内胆是最常见的结构，也是最理想的内胆形状，其优势是容易制造，成本最低，且热水利用率高；其缺点是直径较大，在使用场所会占用较大安装空间。结构二、结构三两种内胆在相同水容积下可使机身变薄，占用小安装空间。但缺点是结构复杂，不易加工，比如结构二内胆，其制造过程中的冲压、焊接要比圆形内胆复杂得多。结构三双球头圆柱体内胆虽然每个内胆都是球头圆柱体结构，但是由于双胆分上下两个小直径的内胆，这就需要做双胆的连通，使其本质上还是一个内胆。通常情况下，两个内胆之间要焊接至少两根连通管，以满足两个内胆连通以及进出水管的安装要求，如果连通做的不好，比如只设一根连通管，或连通管直径较小，就会出现死水区，使部分热水无法顺畅流出，降低热水利用率，甚至在死水区形成电点腐蚀而降低使用寿命，因而连通应尽量做多，但成本也是制造企业需要考虑的方面，所以连通管数量应在合理的范围之内。

2 双胆热水器常见的几种连通方式综述

2.1 卧置双胆

2.1.1 独立连通管焊接连接结构

将独立的连通管与两胆组对到一起，并通过焊接的方式焊接到一起，此种结构为本文所说的独立连通管焊接连接结构，如图2 所示，一般情况下连通管的数量为2 个或3 个，其加工流程大致可按图3 方式进行。

图2 卧置独立连通管焊接连接结构

图3 卧置连通管焊接连接结构加工流程

2.1.2 无独立连通管焊接连接结构一

如图4 所示，为本文所介绍的无独立连通管焊接连接结构一，该结构的特点是没有独立的连通管，通过在上胆冲压出一个向胆外的翻边，同时在下胆上冲压出与上胆翻边同轴的向胆内的翻边，上胆翻边的外径等于下胆翻边的内径，上胆插入下胆后，两翻边端部平齐，然后将两翻边焊接连接（图4中环焊缝c），该结构的特点是两胆可以做到几乎紧贴在一起，没有间隙，尺寸做到最小，并较图2 结构每处联通位置减少1条焊缝。

图4 卧置无独立连通管焊接连接结构一

2.1.3 无独立连通管焊接连接结构二

如图5 所示，为本文所介绍的无独立连通管焊接连接结构二，该结构的特点也是没有独立的连通管，通过在上胆冲压出一个向胆外的翻边，同时在下胆上冲压出与上胆翻边同轴且尺寸相同的向胆外的翻边，通过两胆翻遍对接组对后，焊接环焊缝d，该结构的特点是两胆间距需预留相对较大距离，以便焊接时不与焊枪干涉。

图5 卧置无独立连通管焊接连接结构二

2.2 立置双胆

根据不同的用户及使用场所需求，除卧置双胆之外，立置的双胆也是常见的设计结构，目前常规的立置双胆如图6 所示。

立置双胆一般不设置焊接连通结构，而是设置柔性机械连接管，图6 所示常规的立置双胆只在下端外部设置一个连接管，从外观上看并不满足热水流通要求及热效率。本文分析一下这种结构的原理：冷水从进水口流入，经进水内管流入左侧内胆，经左侧加热管加热后，热水由于自身密度较小会聚集在左胆的上端，热水经连接管内管、连接管外管可流入右胆，而冷水处于左胆下部不能流入右胆。左胆热水进入右胆的底部，再经右加热管进一步加热后，温度更高的水会聚集在右胆的顶端，这里的热水流入出水内管，最后在出水口流出，完成冷热水加热及循环，这是一种比较巧妙的设计，经过内部的管路设计实现了想要的功能。

3 探讨创新

3.1 卧置双胆结构的探讨创新

2.1节介绍了三种卧置双胆结构，其共同点是均至少含有2 个连通位置，其适合的冲孔方式是一次性冲压各连通孔，以免相对位置不好，导致上下胆无法组对，因而适合三段式热水器内胆（即左封头+中筒+右封头）结构。如采用两段式热水器内胆（左封头+右封头）结构，两个孔需要分别冲压的时候，则很难保证左、右封头焊接成胆后，孔相对位置的一致性，给制造带来困难。因而本文提出了如图7 所示的一种单焊接连通管+柔性连接管的结构，这种结构会非常适合两段式内胆的制造，对孔的位置要求很低，偏差均可以通过柔性管消除，其柔性管可设置1 个或多个，以满足热水顺畅流出，不影响热效率。其焊接连通采用2.1 节中所述的三种方式均可，柔性连接管则采用机械连接的方式连接。

图7 卧置单连通管+柔性连接管结构

3.2 立置双胆结构的探讨创新

2.2节介绍的立置双胆结构外部虽然看起来简单，但是内部需要设置一条不锈钢连接管内管，必然会产生一定的成本，本文探讨一种取消这根内管的方法，如图8 所示，可以看出与常规立置双胆相比，取消了内部的连接管内管，这就产生热水流通的问题，本结构为了解决这个问题，在左、右胆的顶端设置了柔性连接管，这样就解决了热水流通的问题，其原理如下：冷水经进水管流入左胆，冷水密度大，聚集在其底部，底部外置了左、右胆连接管，使冷水可流入右胆，这样左右均将冷水在底部聚集，冷水经左、右加热管加热后会分别聚集在左、右胆顶部，因在顶部设置了联通，热水可以交互流通，最后热水流入右胆内的出水内管，经出水口导出，不会影响热水的流通和热效率，满是使用需求。

图8 立置双柔性连接管结构

4 结束语

在双胆热水器成为新宠的背景下，企业选择简单合理的结构和焊接方法对节约制造成本起着重要的作用，不断开发结构更简单、成本更低的新结构成也是企业持续发展的竞争力，双胆新结构设计和改进不断向前发展，必将逐步增加其科技含量、提高制造水平。本文探讨的两种新的双胆热水器连通方法，或可使制造难度降低，或可节约一定成本，为双胆新结构的开发提供了新思路。