CN101738104A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器，包括至少两个管部分，它们螺旋缠绕以形成螺线(1，2，3)并且以交错方式一个布置在另一个内部，用于引导换热流体。

Description

热交换器
本申请是申请日为2006年3月29日、国际申请号为PCT/EP2006/061143、国家申请号为200680015483.6、发明名称为“热交换器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种热交换器，包括螺旋缠绕以形成螺线的管形部分。这种热交换器可以从US5502829中得知。在这种已知的热交换器中，螺线用于引导作为第一换热流体的冷却剂，并且布置在被一细长壳体环绕的流体管中，借助风扇，空气作为第二换热流体通过流体管被传输。
背景技术
这种已知的热交换器的一个问题在于，螺线仅仅在流体管的横截面的一部分上阻碍空气流动。螺线的自由内部以及有可能还有螺线的外部和壳体之间产生比螺线中间附近高的流速，使得大量的空气经过热交换器，而没有同螺线紧密的热接触。气流的其他部分沿着螺线的很多线圈连续经过，并且这样的时候急剧加热，因此热交换器的效率向着流体管的下游端急剧降低。
在US3524329中描述了一种比前面提到更紧凑的热交换器。在这种热交换器中，引导冷却剂的管形成螺线，在垂至于通过热交换器的气流方向定位的多个平面上，螺线串联地彼此相连并且交替展示出左旋和右旋的旋转方向。然而，这种热交换器的制造实质上比开头提到的热交换器更加昂贵，因为其不可能连续地将管缠绕在一个线圈芯上。
在DE-OS2136369中描述了一种具有螺线形管部分的紧凑热交换器，冷却剂通过该热交换器连续流动。这种已知的热交换器通过将带缠绕成同冷却剂管适配的螺线而形成。
发明内容
本发明的目的是提出一种紧凑的容易实现的热交换器以及制造所述热交换器的方法。
所述目的是首先通过一种热交换器实现的，所述热交换器包括第一管部分，所述第一管部分螺旋缠绕以形成用于引导第一换热流体的第一螺线，其中所述第一螺线和由螺旋缠绕的第二管部分缠绕形成的第二螺线以交错方式一个布置在另一个内部，用流体工程术语讲是彼此连接。
所述目的其次是通过制造上面限定的所述热交换器的方法来实现的，其包括以下步骤：将一个管缠绕在第一线圈芯周围，以便于形成所述第一螺线；将一个带狭槽的第二线圈芯置于所述第一螺线周围，所述螺线的进口和出口能够穿过所述带狭槽的第二线圈芯的至少一个狭槽；以及，用同一管在所述第二线圈芯上缠绕出围绕着所述第一螺线的第二螺线。
所述两个螺线的所述管部分优选地彼此连接成一件，用流体工程术语来讲是形成一连续螺线。
为了避免在从所述第一螺线到第二螺线的过渡处的管上具有尖锐扭结，所述两个螺线优选地以相反旋向缠绕。这种情况下，所述两个螺线的所述管部分还在所述两个螺线的相同端分别彼此相连。
作为选择，所述两个螺线的所述管部分也可以通过在所述两个螺线的相反端之间延伸的管部分来连接。这种情况下，所述两个螺线的旋向可以相同。
而且，可以提供一第三或者更进一步的螺线，其与所述第一和第二螺线分别交错。
如果沿彼此延伸的所述螺线在纵向方向上具有恒定的横截面使得所述螺线形成例如圆柱体或直角棱镜形式的形状，那么所述热交换器的制造是特别简单的。
为了改善所述热交换器的效率，可以期望的是以交错方式一个在另一个内部布置的所述螺线具有在纵向方向上锥变的横截面，例如像截头圆锥。
最内部的螺线内部的自由空间可以通过布置一蒸发托盘或干燥器而被利用。
附图说明
本发明的进一步的特征和优势将通过下面参考附图的解释性实施例的描述而清楚，图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的热交换器的透视图；
图2示出了图1的热交换器在轴向方向上的平面视图；
图3示出了图1的热交换器的修改例的透视图；
图4示出了热交换器的第三实施例的透视图；
图5示出了热交换器的第四实施例的轴向截面；
图6到图11示出了根据本发明的热交换器的制造步骤；
图12示出了一个按照图10所示制造步骤来制造如图4所示的热交换器的过程。
具体实施方式
图1所示的热交换器包括三个螺线1、2、3，它们由以螺旋弹簧方式形成的金属管连续制成为单一件，它们在本发明实例性实施例中相对于纵向中心轴线M同轴地沿彼此延伸，并且以交织且因此节约空间的方式非常紧凑地布置。为保持附图清晰，所示螺线1、2、3被示出每个都具有五圈。实际上，圈的数量通常更多，使得热交换器沿着其纵向中心轴线M的尺寸大于与轴线相垂直的尺寸。
螺线1、2、3被图中以切开方式示出的壳体4环绕，所述壳体用于使沿螺线1、2、3穿过的气流对中。通过四个支架5锚固于壳体的是风扇，其中只有两个支架可以在图中看到，风扇用于驱动气流通过壳体4。风扇的一个叶轮(图中未示出)设置在壳体4的开口后侧，背离观察者。风扇的马达6布置在最内部螺线1的内腔中并且因此表现出流动障碍，这迫使通过壳体的气流紧密地沿着螺线1、2、3经过。
冷却剂的进口终端标号为7。从这个进口终端7，冷却剂首先到达具有右旋旋转方向的内螺线1。一个管部分8形成到中央左旋螺线2的过渡。从螺线2到外面的再次为左旋螺线3的相应过渡布置在远离观察者的热交换器的一侧上，并且图中看不出。冷却剂通过出口终端9排出热交换器。
为了解释热交换器的结构，图2示出了平行于纵向中心轴线M的三个螺线1、2、3的平面视图。在背离观察者的结构的端部将螺线2和3彼此连接的管部分10在这个平面视图中也可以看到。
图3示出了热交换器的第二实施例，与第一实施例的壳体没有不同的这个实施例的壳体在图中省略了。这里，平的托盘11设置在最内部螺线1的内部。如果热交换器与冷却装置制成一体，托盘11用作蒸发托盘，也就是其收集从冷却装置的蒸发器流出的冷凝水，并且借助通过热交换器流动的气流蒸发该冷凝水。在这个实施例中，因此不必用风扇马达或者类似物阻塞内螺线1的内部。然而，在螺线足够长的情况下，内螺线的空腔中都有充足的用于风扇马达和托盘11的空间。
代替托盘11的是或者除这个托盘外还有的是，串联地连接于螺线1、2、3的用于冷却剂的干燥器可以容纳在螺线1内部。
在图3中，一个气隙设置在托盘11的基底下方，位于托盘11的基底和在下方延伸的内螺线的直线下部12之间，使得空气能够在下部12周围流过其整个外周。作为选择，托盘11也可以直接紧固到这些下部12上，使得这些下部可以通过直接紧固到托盘11而将流过它们的冷却剂的热散出。
图4示出了根据本发明的热交换器的第三实施例的交织的螺线1、2、3。在这个实施例中，所有螺线1、2、3都具有相同的旋转方向，并且螺线通过几乎轴向延伸的管部分13或14分别彼此相连，管部分在两个螺线1、2和2、3之间的内部空间中在大体轴向方向上从热交换器的一端延伸到另一端。冷却剂相对于纵向中心轴线M的流动方向这里在所有三个螺线1、2、3中是相同的。也就是说，当空气在箭头P的方向上流过热交换器的时候，并且终端7、9如第一实施例那样分别作为进口和出口终端，那么所有三个螺线1、2、3以逆流原理操作。
在这个实施例中的管部分13、14也可以通过被紧固而完成用于螺线结构的稳定功能，优选地是通过绝热中间层紧固到所述管部分延伸于其间的两个螺线之一的线圈上，或者甚至紧固于两个螺线上。
图5示出了通过根据本发明的第四实施例的热交换器的螺线的轴向截面，螺线的位于剖面上方的螺线部分分别示出为点线轮廓。螺线1、2此处为连续锥形面，也就是它们的线圈的直径从热交换器的一个纵向端向另一端减少。这种布置的优势在于，当空气平行于纵向中心轴线通过螺线流动的时候，还没有在不同线圈上被预热的空气逆着所有线圈流动，包括那些在热交换器下游端的线圈。
根据本发明的热交换器的制造方法参考图6到图11解释。
图6示出了例如由铜制薄壁金属管形成的圆柱线圈芯15和传输辊16。金属管的自由端暂时固定到线圈芯15的表面上。同时旋转线圈芯15并沿着线圈芯15移动传输辊16，从传输辊16展开金属管并且将其均匀间隔地缠绕到线圈芯15上，如图7所示。这是螺线1获得的方式。
一旦螺线1已经完全产生，纵向带狭槽套筒形式的第二线圈芯17在轴向方向上被推到第一线圈芯15和螺线1上，管的自由端通过狭槽18突出，如图8所示。
当处于图9所示的阶段的时候，第二线圈芯17被完全推到第一线圈芯15上，将螺线1连接于传输辊16的管部分8也延伸穿过狭槽17。
线圈芯15、17现在都一起旋转，并且同时传输辊16沿着线圈芯15、17移回到其起始位置。第二螺线2通过这种方式获得，如图10所示。
现在，如图11所示，同样，同样带狭槽的第三线圈芯19被推到线圈芯15、17和螺线1、2上，并且管的自由端和管部分10延伸穿过线圈芯19的狭槽20。于是线圈芯的旋转和传输辊16的移动现在在线圈芯19上产生了螺线3。由于这个过程以如螺线1和2的线圈相同的方式进行，不再在图中示出。显然，线圈芯的数量以及其上所产生的螺线的数量原理上可以按照需要增加到任意数量。
当已经产生了预期数量的螺线，管与内螺线15的暂时紧固被拆开，并且线圈芯被抽出。
图4所示类型的热交换器的制造进行到如图9所示的阶段的过程已如上所述进行了详细描述。然而，取代如图10所示的立即开始以相反旋向缠绕螺线2的是，如图12所示，管在线圈芯17的狭槽18中往回走一段等于螺线1的整个长度的距离，以形成参考图4描述的部分13，并且螺线2然后以与螺线1相同的旋向缠绕。同样的过程产生所有进一步的螺线。

Claims (9)

1.一种热交换器，包括第一管部分，所述第一管部分螺旋缠绕以形成用于引导第一换热流体的第一螺线(1)，其中，所述第一螺线(1)和由螺旋缠绕的第二管部分缠绕形成的第二螺线(2、3)以交错方式一个布置在另一个内部，并且彼此连接，其特征在于，在最内部的螺线(1)内部布置有蒸发托盘(11)或干燥器。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述两个螺线(1，2)以相反旋向缠绕。
3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述管部分在所述两个螺线(1，2，3)的相同端彼此相连。
4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述管部分通过在所述两个螺线(1，2，3)的相反端之间延伸的一个管部分(13，14)相连。
5.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器包括至少一个第三螺线，所述第三螺线与所述第一和第二螺线交错。
6.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述螺线(1，2，3)同心地交错。
7.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述螺线(1，2，3)在纵向方向上具有恒定的横截面。
8.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述螺线(1，2)具有在纵向方向上锥变的横截面。
9.一种制造如权利要求1所述的热交换器的方法，其包括以下步骤，将一个管缠绕在第一线圈芯(15)周围，以便于形成所述第一螺线(1)，将一个带狭槽的第二线圈芯(17)置于所述第一螺线(1)周围，以及在所述第二线圈芯(17)上用同一管缠绕出围绕所述第一螺线(1)的第二螺线(2)，其特征在于，所述管部分通过在所述两个螺线(1，2，3)的相反端之间延伸的一个管部分(13，14)相连，或者在最内部的螺线(1)内部布置有蒸发托盘(11)或干燥器。
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