隋里 朱禮省 葛昭洋 郝曉鵬 肖娜 劉東

（青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司，山東青島 266101）

熱水器是日常生活中必不可少的家用電器，隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求的提高，對(duì)熱水器外觀的需求也日趨多樣化，厚度較小的熱水器的需求量正在上升，雙膽熱水器作為厚度最小的產(chǎn)品，成為眾多廠家爭(zhēng)相研發(fā)的結(jié)構(gòu)。內(nèi)膽是熱水器的核心部件，內(nèi)膽結(jié)構(gòu)的研發(fā)是節(jié)約成本、提高產(chǎn)能的重中之重，本文將對(duì)比雙膽熱水器與其他種類熱水器內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)差異，綜述幾種常見(jiàn)的雙膽結(jié)構(gòu)及加工流程，并探討幾種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)。

1 熱水器內(nèi)膽的分類和區(qū)別

電熱水器主要分為三類：即熱式熱水器、貯水式熱水器和封閉式熱水器[1]。即熱式熱水器不含水箱，貯水式熱水器水箱為開(kāi)口式，封閉式熱水器含可耐壓內(nèi)膽。內(nèi)膽是封閉式電熱水器的核心部件[2]，常規(guī)熱水器中的內(nèi)膽從幾何形狀上區(qū)分主要有三種結(jié)構(gòu)，一是單個(gè)球頭圓柱體內(nèi)膽，二是8 字形內(nèi)膽，三是雙球頭圓柱體內(nèi)膽。三種內(nèi)膽截面如圖1 所示（圖中三種截面面積大致相等）。這幾種結(jié)構(gòu)承壓能力都沒(méi)有問(wèn)題，均可達(dá)到脈沖打壓8 萬(wàn)次以上的國(guó)標(biāo)[3]要求。

圖1 三種內(nèi)膽橫截面示意圖

結(jié)構(gòu)一單個(gè)球頭圓柱體內(nèi)膽是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，也是最理想的內(nèi)膽形狀，其優(yōu)勢(shì)是容易制造，成本最低，且熱水利用率高；其缺點(diǎn)是直徑較大，在使用場(chǎng)所會(huì)占用較大安裝空間。結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)三兩種內(nèi)膽在相同水容積下可使機(jī)身變薄，占用小安裝空間。但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易加工，比如結(jié)構(gòu)二內(nèi)膽，其制造過(guò)程中的沖壓、焊接要比圓形內(nèi)膽復(fù)雜得多。結(jié)構(gòu)三雙球頭圓柱體內(nèi)膽雖然每個(gè)內(nèi)膽都是球頭圓柱體結(jié)構(gòu)，但是由于雙膽分上下兩個(gè)小直徑的內(nèi)膽，這就需要做雙膽的連通，使其本質(zhì)上還是一個(gè)內(nèi)膽。通常情況下，兩個(gè)內(nèi)膽之間要焊接至少兩根連通管，以滿足兩個(gè)內(nèi)膽連通以及進(jìn)出水管的安裝要求，如果連通做的不好，比如只設(shè)一根連通管，或連通管直徑較小，就會(huì)出現(xiàn)死水區(qū)，使部分熱水無(wú)法順暢流出，降低熱水利用率，甚至在死水區(qū)形成電點(diǎn)腐蝕而降低使用壽命，因而連通應(yīng)盡量做多，但成本也是制造企業(yè)需要考慮的方面，所以連通管數(shù)量應(yīng)在合理的范圍之內(nèi)。

2 雙膽熱水器常見(jiàn)的幾種連通方式綜述

2.1 臥置雙膽

2.1.1 獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)

將獨(dú)立的連通管與兩膽組對(duì)到一起，并通過(guò)焊接的方式焊接到一起，此種結(jié)構(gòu)為本文所說(shuō)的獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)，如圖2 所示，一般情況下連通管的數(shù)量為2 個(gè)或3 個(gè)，其加工流程大致可按圖3 方式進(jìn)行。

圖2 臥置獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)

圖3 臥置連通管焊接連接結(jié)構(gòu)加工流程

2.1.2 無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)一

如圖4 所示，為本文所介紹的無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)一，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是沒(méi)有獨(dú)立的連通管，通過(guò)在上膽沖壓出一個(gè)向膽外的翻邊，同時(shí)在下膽上沖壓出與上膽翻邊同軸的向膽內(nèi)的翻邊，上膽翻邊的外徑等于下膽翻邊的內(nèi)徑，上膽插入下膽后，兩翻邊端部平齊，然后將兩翻邊焊接連接（圖4中環(huán)焊縫c），該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是兩膽可以做到幾乎緊貼在一起，沒(méi)有間隙，尺寸做到最小，并較圖2 結(jié)構(gòu)每處聯(lián)通位置減少1條焊縫。

圖4 臥置無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)一

2.1.3 無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)二

如圖5 所示，為本文所介紹的無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)二，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)也是沒(méi)有獨(dú)立的連通管，通過(guò)在上膽沖壓出一個(gè)向膽外的翻邊，同時(shí)在下膽上沖壓出與上膽翻邊同軸且尺寸相同的向膽外的翻邊，通過(guò)兩膽翻遍對(duì)接組對(duì)后，焊接環(huán)焊縫d，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是兩膽間距需預(yù)留相對(duì)較大距離，以便焊接時(shí)不與焊槍干涉。

圖5 臥置無(wú)獨(dú)立連通管焊接連接結(jié)構(gòu)二

2.2 立置雙膽

根據(jù)不同的用戶及使用場(chǎng)所需求，除臥置雙膽之外，立置的雙膽也是常見(jiàn)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，目前常規(guī)的立置雙膽如圖6 所示。

立置雙膽一般不設(shè)置焊接連通結(jié)構(gòu)，而是設(shè)置柔性機(jī)械連接管，圖6 所示常規(guī)的立置雙膽只在下端外部設(shè)置一個(gè)連接管，從外觀上看并不滿足熱水流通要求及熱效率。本文分析一下這種結(jié)構(gòu)的原理：冷水從進(jìn)水口流入，經(jīng)進(jìn)水內(nèi)管流入左側(cè)內(nèi)膽，經(jīng)左側(cè)加熱管加熱后，熱水由于自身密度較小會(huì)聚集在左膽的上端，熱水經(jīng)連接管內(nèi)管、連接管外管可流入右膽，而冷水處于左膽下部不能流入右膽。左膽熱水進(jìn)入右膽的底部，再經(jīng)右加熱管進(jìn)一步加熱后，溫度更高的水會(huì)聚集在右膽的頂端，這里的熱水流入出水內(nèi)管，最后在出水口流出，完成冷熱水加熱及循環(huán)，這是一種比較巧妙的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的管路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了想要的功能。

3 探討創(chuàng)新

3.1 臥置雙膽結(jié)構(gòu)的探討創(chuàng)新

2.1節(jié)介紹了三種臥置雙膽結(jié)構(gòu)，其共同點(diǎn)是均至少含有2 個(gè)連通位置，其適合的沖孔方式是一次性沖壓各連通孔，以免相對(duì)位置不好，導(dǎo)致上下膽無(wú)法組對(duì)，因而適合三段式熱水器內(nèi)膽（即左封頭+中筒+右封頭）結(jié)構(gòu)。如采用兩段式熱水器內(nèi)膽（左封頭+右封頭）結(jié)構(gòu)，兩個(gè)孔需要分別沖壓的時(shí)候，則很難保證左、右封頭焊接成膽后，孔相對(duì)位置的一致性，給制造帶來(lái)困難。因而本文提出了如圖7 所示的一種單焊接連通管+柔性連接管的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)非常適合兩段式內(nèi)膽的制造，對(duì)孔的位置要求很低，偏差均可以通過(guò)柔性管消除，其柔性管可設(shè)置1 個(gè)或多個(gè)，以滿足熱水順暢流出，不影響熱效率。其焊接連通采用2.1 節(jié)中所述的三種方式均可，柔性連接管則采用機(jī)械連接的方式連接。

圖7 臥置單連通管+柔性連接管結(jié)構(gòu)

3.2 立置雙膽結(jié)構(gòu)的探討創(chuàng)新

2.2節(jié)介紹的立置雙膽結(jié)構(gòu)外部雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是內(nèi)部需要設(shè)置一條不銹鋼連接管內(nèi)管，必然會(huì)產(chǎn)生一定的成本，本文探討一種取消這根內(nèi)管的方法，如圖8 所示，可以看出與常規(guī)立置雙膽相比，取消了內(nèi)部的連接管內(nèi)管，這就產(chǎn)生熱水流通的問(wèn)題，本結(jié)構(gòu)為了解決這個(gè)問(wèn)題，在左、右膽的頂端設(shè)置了柔性連接管，這樣就解決了熱水流通的問(wèn)題，其原理如下：冷水經(jīng)進(jìn)水管流入左膽，冷水密度大，聚集在其底部，底部外置了左、右膽連接管，使冷水可流入右膽，這樣左右均將冷水在底部聚集，冷水經(jīng)左、右加熱管加熱后會(huì)分別聚集在左、右膽頂部，因在頂部設(shè)置了聯(lián)通，熱水可以交互流通，最后熱水流入右膽內(nèi)的出水內(nèi)管，經(jīng)出水口導(dǎo)出，不會(huì)影響熱水的流通和熱效率，滿是使用需求。

圖8 立置雙柔性連接管結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

在雙膽熱水器成為新寵的背景下，企業(yè)選擇簡(jiǎn)單合理的結(jié)構(gòu)和焊接方法對(duì)節(jié)約制造成本起著重要的作用，不斷開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、成本更低的新結(jié)構(gòu)成也是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力，雙膽新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)不斷向前發(fā)展，必將逐步增加其科技含量、提高制造水平。本文探討的兩種新的雙膽熱水器連通方法，或可使制造難度降低，或可節(jié)約一定成本，為雙膽新結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)提供了新思路。