專利名稱：一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水冷式熱交換器，尤其涉及壓縮式制冷設(shè)備用的水冷式冷凝器或/和水冷式蒸發(fā)器，在國(guó)際專利分類表中，分類可屬于F28D7/02或F28D7/16。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的壓縮式制冷設(shè)備用的水冷式熱交換器一水冷式冷凝器和水冷式蒸發(fā)器有多種形式，可見(jiàn)于《制冷工程技術(shù)辭典》(上海交通大學(xué)出版社1987年12月第I版)和《換熱器原理·結(jié)構(gòu)·設(shè)計(jì)》(上海交通大學(xué)出版社1990年7月第I版)等教科書(shū)，其面對(duì)日益高漲的節(jié)能節(jié)材的呼聲，需要有性價(jià)比更優(yōu)的設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，其相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以有較佳的性能，而成本較低。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的一個(gè)技術(shù)方案是，一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，包括—封閉殼體，殼體壁開(kāi)有供冷卻水流入的進(jìn)水口和流出的出水口；—金屬盤(pán)管，位于所述殼體內(nèi)，并從殼體壁伸出供制冷劑流入的進(jìn)液口和流出的出液口 ；其特征在于a)所述殼體包括——內(nèi)筒體；——外筒體,套裝于所述內(nèi)圓體的外側(cè),且外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行地構(gòu)成環(huán)形空腔，該二壁面相互平行指的是該二壁面中的任一個(gè)壁面上的所有點(diǎn)到另一壁面的所有點(diǎn)的最短距離都相等；—所述環(huán)形空腔二端封閉，其一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口，另一端開(kāi)設(shè)出水口；b)所述金屬盤(pán)管包括一根外徑等于所述距離的金屬管；該金屬管于所述環(huán)形空腔，以螺旋的形式自環(huán)形空腔的一端盤(pán)繞至環(huán)形空腔的另一端，其流通所述制冷劑的輸入口和輸出口各從所述環(huán)形空腔的一端伸出。該熱交換器的巧妙之處在于利用殼體二個(gè)相互平行的內(nèi)、外筒體夾住盤(pán)繞的螺旋管，從而僅僅依靠殼體而無(wú)需任何附加結(jié)構(gòu)和部件，即形成包圍螺旋管且與螺旋管平行和盤(pán)旋方向相同的螺旋流道，從而構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)更合理的間壁式熱交換器—該熱交換器的工作特點(diǎn)與套管式換熱器相同，但無(wú)需使用結(jié)構(gòu)特殊的雙層管材制品，加工制作比較簡(jiǎn)單且易于維護(hù)清洗。其利用制品導(dǎo)管可承受較高的壓力讓制冷劑通過(guò)，導(dǎo)管外壁與殼體內(nèi)壁貼合而成的螺旋流道承受壓力較低，則讓冷卻水從通過(guò)，相比套管式換熱器使用均可承受較高壓力的內(nèi)外層管，是更物盡其用的結(jié)構(gòu)，因而降低了成本；—該熱交換器具有套管式換熱器水流路徑長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，管路長(zhǎng)度即水流路徑長(zhǎng)度，可達(dá)到比其它水冷式熱交換器高得多的單位流量的流速，因而具有較高的對(duì)流放熱系數(shù)，并且具有較小的體積；—該熱交換器可以在不影響制冷劑側(cè)工作的情況下，通過(guò)調(diào)整盤(pán)管螺旋的螺距，很方便地調(diào)整冷卻水的工況——流量和壓力，這是相比使用結(jié)構(gòu)固定的雙層管材的套管式換熱器的一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)；—所述環(huán)形空腔所環(huán)繞的空間適宜布置如冷卻塔或制冷壓縮機(jī)等結(jié)構(gòu)，以減少制冷設(shè)備所需占據(jù)的空間。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，包括—封閉殼體，殼體壁開(kāi)有供冷卻水流入的進(jìn)水口和流出的出水口；—金屬盤(pán)管，位于所述殼體內(nèi)，并從殼體壁伸出供制冷劑流入的進(jìn)液口和流出的出液口 ；其特征在于a)所述殼體包括——內(nèi)筒體；——外筒體,套裝于所述內(nèi)圓體的外側(cè),且外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行地構(gòu)成環(huán)形空腔，該二壁面相互平行指的是該二壁面中的任一個(gè)壁面上的所有點(diǎn)到另一壁面的所有點(diǎn)的最短距離都相等；—所述環(huán)形空腔二端封閉，其一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口，另一端開(kāi)設(shè)出水口；b)所述金屬盤(pán)管包括二根外徑等于所述距離的金屬管；該二根金屬管于所述環(huán)形空腔，并排地以螺旋的形式自環(huán)形空腔的一端盤(pán)繞至環(huán)形空腔的另一端，該二根金屬管并排的同一端從所述環(huán)形空腔的一端伸出且各一作為流通所述制冷劑的輸入口和輸出口，并排的另一端連通。該技術(shù)方案相比前一技術(shù)方案的特點(diǎn)是盤(pán)管供制冷劑流入的進(jìn)液口和流出的出液口均從環(huán)形空腔的同一端伸出，更適合部分安裝的需要。該技術(shù)方案的比較實(shí)用的設(shè)計(jì)為所述內(nèi)筒體和外筒體均為圓柱形，所述金屬管的外徑等于所述外筒體的內(nèi)圓柱面的半徑和所述內(nèi)筒體的外圓柱面的半徑之差。這是一個(gè)工藝較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案和效果將在具體實(shí)施方式
中結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖I是本發(fā)明第I實(shí)施例水冷式熱交換器的主視示意圖；圖2是本發(fā)明第I實(shí)施例水冷式熱交換器的俯視示意圖；圖3是圖2中A— A剖面的示意圖；圖4是圖I于進(jìn)、出水口之間掀開(kāi)外筒所顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖5是本發(fā)明第2實(shí)施例水冷式熱交換器的主視示意圖；圖6是本發(fā)明第2實(shí)施例水冷式熱交換器的俯視示意圖；圖7是圖6中A— A剖面的示意圖；圖8是圖5于進(jìn)、出水口之間掀開(kāi)外筒所顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體示意圖；[0038]圖9是圖5于進(jìn)水口處掀開(kāi)外筒所顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明第I實(shí)施例水冷式熱交換器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖I 4所示，包括——用金屬薄板卷制或注塑加工而成的圓筒形的內(nèi)筒體I和外筒體2 ；-外筒體2同軸且等高地套于內(nèi)筒體I的外側(cè),在外筒體2的內(nèi)圓柱壁面和內(nèi)
筒體I的外圓柱壁面之間形成圓環(huán)形空腔；—圓環(huán)形空腔二端分別由形狀與圓環(huán)形空腔橫截面形狀相同的圓環(huán)形平面上蓋8和圓環(huán)形平面下蓋9封閉；外筒體2靠近下蓋9的一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口 6，靠近上蓋8的一端開(kāi)設(shè)出水口 7 ；——螺旋管3是以一金屬導(dǎo)管按照柱狀螺旋的形式盤(pán)旋于圓環(huán)形空腔，金屬導(dǎo)管的外徑等于外筒體2的內(nèi)圓柱壁面的半徑和內(nèi)筒體I的外圓柱壁面的半徑之差。該導(dǎo)管自上而下穿越上蓋8，盤(pán)旋至圓環(huán)形空腔的底端，最后穿過(guò)下蓋9向下伸出；其上蓋8之上和下蓋9之下分別為輸入口 4和輸出口 5，供制冷壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷劑流通。——進(jìn)水口 6于螺旋管3底部第I圈首端所在之處沿圓周切線方向與外筒體2的內(nèi)圓柱壁面密封連接?！鏊?7于螺旋管3頂部第I圈首端所在之處沿圓周切線方向與外筒體2的內(nèi)圓柱壁面密封連接?！獠縿?dòng)力驅(qū)動(dòng)的水自進(jìn)水口6沿圓周切線方向進(jìn)入圓環(huán)形空腔，沿著由外筒體2的內(nèi)圓柱壁面和內(nèi)筒體I的外圓柱壁面夾住螺旋管3所形成的與螺旋管3平行和盤(pán)旋方向相同的螺旋流道上行，最后自出水口 7沿圓周切線方向離開(kāi)圓環(huán)形空腔排出。水在該過(guò)程的流動(dòng)中與螺旋管3內(nèi)流動(dòng)的制冷劑于螺旋管3的管壁進(jìn)行間壁式熱交換。在該實(shí)施例中，可通過(guò)調(diào)整外部動(dòng)力或改變螺旋管3的螺距改變水流速度，例如可將圖中螺距由管徑的4倍減少為2倍，同等條件下水流速度可提夠I倍，換熱效率相應(yīng)提聞。該實(shí)施例中的制冷劑輸入口 4和輸出口 5以及進(jìn)水口和水口 7均可根據(jù)需要互換方向，以便構(gòu)成順流或逆流換熱以及更適于換熱器具體的實(shí)際安裝位置。此外，視換熱器所在整機(jī)結(jié)構(gòu)布置的需要，進(jìn)水口和出水口也可以改為分別開(kāi)設(shè)于上蓋和下蓋，制冷劑輸入口和輸出口改為開(kāi)設(shè)于外筒體的壁面和內(nèi)筒體的壁面。該實(shí)施例的總體外形為圓柱體，其實(shí)也可以視換熱器所在整機(jī)結(jié)構(gòu)布置的需要設(shè)計(jì)為橢圓柱體或正方體。此時(shí)，如內(nèi)、外筒體等相關(guān)部件需設(shè)計(jì)為相應(yīng)的橢圓形或矩形，圓環(huán)形空腔也改變?yōu)闄E圓環(huán)形空腔或長(zhǎng)方環(huán)形空腔，圓柱壁面也改變?yōu)闄E圓柱壁面或長(zhǎng)方棱柱壁面；所述柱體、柱壁面也可視換熱器所在整機(jī)結(jié)構(gòu)布置的需要設(shè)計(jì)為適當(dāng)?shù)腻F體、錐壁面。上述設(shè)計(jì)修改，只需外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行且距離與其間所盤(pán)繞金屬導(dǎo)管外徑相等即可。在壓縮式制冷設(shè)備中，該實(shí)例中的螺旋管3可以用作冷凝器的換熱管，也可以用作蒸發(fā)器的換熱管。在壓縮式制冷設(shè)備中，該實(shí)例中的內(nèi)筒體I之內(nèi)的空間可用于布置如冷卻塔或制冷壓縮機(jī)等裝置，是該空間最合理的利用。[0052]對(duì)該實(shí)施例熱交換器，可很方便地整體拉出螺旋管或拉出外筒體，使螺旋管完全暴露，以便進(jìn)行清洗。本發(fā)明第2實(shí)施例水冷式熱交換器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5 9所示(圖中的標(biāo)號(hào)與圖I 4相同者，其意義也相同)，其相比第I實(shí)施例的設(shè)計(jì)修改主要是a)原螺旋管3改為由二根螺旋管31和32，并排地自上而下穿越上蓋8和盤(pán)旋至下蓋9之上方，于二者末端由U形彎頭33連通，其上蓋8之上為輸入口 14和輸出口 15，供制冷壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷劑流通；b)由外筒體2的內(nèi)圓柱壁面和內(nèi)筒體3的外圓柱壁面夾住二根并排的螺旋管31和32形成的二條與螺旋管平行和盤(pán)旋方向相同的螺旋流道34和35 ； c)進(jìn)水口 16彎頭33之內(nèi)穿越外筒體2的內(nèi)圓柱壁面，且覆蓋螺旋管31和32之間和之外二處，沿圓周切線方向分成如圖8和圖9中所示①和②二股水流，分別進(jìn)入螺旋流道34和35 ；d)出水口 17類似進(jìn)水口 16的設(shè)計(jì)，其進(jìn)入外筒體2的內(nèi)圓柱壁面之處覆蓋螺旋管31和32之間和之外二處，來(lái)自螺旋流道34和35如圖8和圖9中所示①和②二股水流沿圓周切線方向匯總自出水口 17流出。
權(quán)利要求1.一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，包括 ——封閉殼體，殼體壁開(kāi)有供冷卻水流入的進(jìn)水口和流出的出水口 ； —金屬盤(pán)管，位于所述殼體內(nèi)，并從殼體壁伸出供制冷劑流入的進(jìn)液口和流出的出液口 ； 其特征在于 a)所述殼體包括 ——內(nèi)筒體； —外筒體，套裝于所述內(nèi)圓體的外側(cè)，且外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行地構(gòu)成環(huán)形空腔，該二壁面相互平行指的是該二壁面中的任一個(gè)壁面上的所有點(diǎn)到另一壁面的所有點(diǎn)的最短距離都相等； —所述環(huán)形空腔二端封閉，其一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口，另一端開(kāi)設(shè)出水口 ； b)所述金屬盤(pán)管包括一根外徑等于所述距離的金屬管；該金屬管于所述環(huán)形空腔，以螺旋的形式自環(huán)形空腔的一端盤(pán)繞至環(huán)形空腔的另一端，其流通所述制冷劑的輸入口和輸出口各從所述環(huán)形空腔的一端伸出。
2.—種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，包括 ——封閉殼體，殼體壁開(kāi)有供冷卻水流入的進(jìn)水口和流出的出水口； ——金屬盤(pán)管，位于所述殼體內(nèi)，并從殼體壁伸出供制冷劑流入的進(jìn)液口和流出的出液口 ； 其特征在于 a)所述殼體包括 ——內(nèi)筒體； —外筒體，套裝于所述內(nèi)圓體的外側(cè)，且外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行地構(gòu)成環(huán)形空腔，該二壁面相互平行指的是該二壁面中的任一個(gè)壁面上的所有點(diǎn)到另一壁面的所有點(diǎn)的最短距離都相等； —所述環(huán)形空腔二端封閉，其一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口，另一端開(kāi)設(shè)出水口 ； b)所述金屬盤(pán)管包括二根外徑等于所述距離的金屬管；該二根金屬管于所述環(huán)形空腔，并排地以螺旋的形式自環(huán)形空腔的一端盤(pán)繞至環(huán)形空腔的另一端，該二根金屬管并排的同一端從所述環(huán)形空腔的一端伸出且各一作為流通所述制冷劑的輸入口和輸出口，并排的另一端連通。
3.按照權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述水冷式熱交換器，其特征在于所述內(nèi)筒體和外筒體均為圓柱形，所述金屬管的外徑等于所述外筒體的內(nèi)圓柱面的半徑和所述內(nèi)筒體的外圓柱面的半徑之差。
專利摘要一種壓縮式制冷設(shè)備用水冷式熱交換器，包括殼體和金屬盤(pán)管。殼體包括:內(nèi)筒體；外筒體，套裝于所述內(nèi)圓體的外側(cè)，且外筒體的內(nèi)壁面和內(nèi)筒體的外壁面相互平行地構(gòu)成環(huán)形空腔，該二壁面相互平行指的是該二壁面中的任一個(gè)壁面上的所有點(diǎn)到另一壁面的所有點(diǎn)的最短距離都相等。所述環(huán)形空腔二端封閉，其一端開(kāi)設(shè)進(jìn)水口，另一端開(kāi)設(shè)出水口。所述金屬盤(pán)管包括一根外徑等于所述距離的金屬管，該金屬管于環(huán)形空腔內(nèi)以螺旋的形式自環(huán)形空腔的一端盤(pán)繞至環(huán)形空腔的另一端，流通制冷劑的輸入口和輸出口各從所述環(huán)形空腔的一端伸出。該熱交換器具有較高的對(duì)流放熱系數(shù)，但體積較小和易于制造。
文檔編號(hào)F28D7/02GK202709814SQ20122040058
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者區(qū)長(zhǎng)釗, 陳元璋, 陳永淮 申請(qǐng)人:江門(mén)市地爾漢宇電器股份有限公司