CN105716449B - 一种热交换器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热交换器结构，属于热交换设备领域，包括热交换器本体、第一集流管以及第二集流管，第一集流管上设置有介质流入部、介质流出部以及隔板，介质流入部上设置有进口，介质流出部上设置有出口，热交换器本体上设置有多个第一管道和多个第二管道，第一管道的一端与介质流入部连通，另一端与第二集流管连通，第二管道的一端与第二集流管连通，另一端与介质流出部连通，介质流入部与介质流出部通过隔板分隔开，隔板远离第一集流管的一侧设置开口。这种热交换器结构能够消除介质流入部和介质流出部由于温差过大所产生的热应力，从而避免第一管道和第二管道因热应力导致失效的现象，防止了热交换器泄漏失效。

Description

一种热交换器结构

技术领域

本发明涉及热交换设备领域，具体而言，涉及一种热交换器结构。

背景技术

热交换器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称换热器。热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。现有的热交换器在使用时可能会出现扁管失效现象，导致热交换器泄漏失效。

发明内容

本发明提供了一种热交换器结构，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的：

一种热交换器结构，包括热交换器本体、第一集流管以及第二集流管，所述第一集流管上设置有介质流入部、介质流出部以及隔板，所述介质流入部上设置有进口，所述介质流出部上设置有出口，所述热交换器本体上设置有多个第一管道和多个第二管道，所述第一管道的一端与所述介质流入部连通，另一端与所述第二集流管连通，所述第二管道的一端与所述第二集流管连通，另一端与所述介质流出部连通，所述介质流入部与所述介质流出部通过所述隔板分隔开，所述隔板远离所述第一集流管的一侧设置开口。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述第一集流管设置有隔板槽，所述隔板槽设置于所述介质流入部和所述介质流出部之间，所述隔板嵌入所述隔板槽，所述隔板与所述第一集流管对应所述隔板槽的部分固定连接。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述隔板槽的槽口的宽度大于所述隔板槽的槽底的宽度。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述隔板槽为V形槽。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述隔板包括隔断部、第一连接部以及第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别与所述隔断部固定连接，所述开口由所述第一连接部和所述第二连接部连接形成。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述隔断部穿过所述隔板槽伸入所述第一集流管内并与所述第一集流管的内壁连接，所述第一连接部的外侧与所述介质流入部对应所述隔板槽的部分连接，所述第二连接部的外侧与所述介质流出部对应所述隔板槽的部分连接，所述第一连接部的内侧与所述第二连接部的内侧形成所述开口。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述第一连接部的一端与所述隔断部连接，所述第二连接部的一端与所述隔断部连接，所述第一连接部远离所述隔断部的一端与所述第二连接部远离所述隔断部的一端相背地倾斜设置并形成所述开口。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述第一连接部与所述第二连接部连接形成V形，所述开口为V形。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述第一连接部与所述第二连接部均为弧形板，所述开口为弧形。

进一步地，本发明的较佳实施例中，所述开口沿所述隔板槽的延伸方向贯通。

本发明提供的热交换器结构的有益效果是：这种热交换器结构在工作时，待热交换的介质由进口进入第一集流管的介质流入部，再从介质流入部分流至多个第一管道内，经第一管道流入第二集流管内汇集，再由第二集流管分流至多个第二管道内，然后经第二管道流至介质流出部，最终从出口流出。热交换器本体内设置有工作介质，工作介质可以为空气、水等，在待热交换的介质流动过程中，工作介质能够与管内介质进行热交换。这种热交换器结构由于隔板上设置有开口，介质流入部和介质流出部在设有开口的一侧是存在间隙的，能够消除介质流入部和介质流出部由于温差过大所产生的热应力，从而避免第一管道和第二管道因热应力导致失效的现象，防止了热交换器泄漏失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的热交换器结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热交换器结构的第一集流管处的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的热交换器结构的第一集流管在未装配隔板时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的热交换器结构的隔板的结构示意图。

图中标记分别为：

热交换器结构10；

热交换器本体100；第一管道101；第二管道102；翅片103；

第一集流管200；介质流入部210；进口211；

介质流出部220；出口221；

隔板230；开口231；隔断部232；第一连接部233；第二连接部234；

隔板槽240；

第二集流管300。

具体实施方式

热交换器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称换热器。热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业 应用。现有的热交换器在使用时可能会出现扁管失效现象，导致热交换器泄漏失效。

本发明的设计者研究发现，产生扁管失效现象的因为是，流入热交换器和流出热交换器的介质温差较大，导致该侧集流管会因热胀冷缩而产生热应力，而与该侧集流管相连的扁管壁厚要薄于集流管，会在热交换器使用时因应力疲劳而产生破坏，最终导致热交换器泄漏失效。

鉴于此，本发明的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，设计了一种热交换器结构10，能够消除介质流入部210和介质流出部220由于温差过大所产生的热应力，从而避免第一管道101和第二管道102因热应力导致失效的现象，防止了热交换器泄漏失效。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位 或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

实施例

图1为本发明实施例提供的热交换器结构10的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的热交换器结构10的第一集流管200处的 局部结构示意图；请参阅图1和图2，本实施例提供了一种热交换器结构10，这种热交换器结构10包括热交换器本体100、第一集流管200以及第二集流管300。

第一集流管200上设置有介质流入部210、介质流出部220以及隔板230。介质流入部210上设置有进口211，介质流出部220上设置有出口221。热交换器本体100上设置有多个第一管道101和多个第二管道102。第一管道101的一端与介质流入部210连通，另一端与第二集流管300连通，第二管道102的一端与第二集流管300连通，另一端与介质流出部220连通。

其中，第一管道101和第二管道102优选为扁管，相邻的两个管道之间设置有翅片103，能够进一步起到热交换的作用。

介质流入部210与介质流出部220通过隔板230分隔开，隔板230的作用是将介质流入部210和介质流出部220隔开，待热交换的介质进入进口211进入介质流入部210后，不会直接从介质流入部210流至介质流出部220，而是流入多个第一管道101内进行热交换。隔板230的数量可以是一个，也可以是多个，并不作限制。

图4为本发明实施例提供的热交换器结构10的隔板230的结构示意图；请参阅图4，隔板230包括隔断部232、第一连接部233以及第二连接部234，第一连接部233和第二连接部234分别与隔断部232固定连接，第一连接部233和第二连接部234连接形成开口231。

图3为本发明实施例提供的热交换器结构10的第一集流管200在未装配隔板230时的结构示意图；请参阅图3，第一集流管200设 置有隔板槽240。隔板槽240设置于介质流入部210和介质流出部220之间。隔板槽240为通槽，由第一集流管200的外侧向内侧贯通。隔板槽240优选为长条形，沿着热交换器本体100的厚度方向延伸。

请参阅图1～图4，隔板230的隔断部232嵌入隔板槽240内，并且隔断部232穿过隔板槽240伸入第一集流管200内，再与第一集流管200的内壁连接。作为优选，隔板230与第一集流管200的连接方式采用的是钎焊焊接。隔板230与第一集流管200装配焊接后，隔断部232将介质流入部210和介质流出部220隔开。

第一连接部233的外侧与介质流入部210对应隔板槽240的部分连接，第二连接部234的外侧与介质流出部220对应隔板槽240的部分连接，第一连接部233的内侧与第二连接部234的内侧形成开口231。开口231沿隔板槽240的延伸方向贯通。

本发明的设计者发现，介质流入部210和介质流出部220的介质温差较大，导致第一集流管200会因热胀冷缩而产生热应力，热应力会导致第一管道101和第二管道102变形失效，使热交换器产生泄漏失效。

为了解决这一问题，通过设置开口231，使介质流入部210和介质流出部220在第一集流管200的外侧具有间隙，也就是说介质流入部210和介质流出部220在该侧不是直接相连的，是隔开的，两者中间具有间隙。这个间隙的存在能够消除因介质流入、流出温差过大所产生的热应力，从而解决因热应力导致第一管道101或第二管道102变形泄漏失效的问题。

请参阅图1～图4，本实施例中，开口231是由第一连接部233和第二连接部234连接形成，当然，开口231也可以采用其他结构形式，只要隔板230远离第一集流管200的一侧设置有开口231，能够使介质流入部210和介质流出部220产生间隙即可。

作为优选，第一连接部233的一端与隔断部232连接，第二连接部234的一端与隔断部232连接，第一连接部233远离隔断部232的一端与第二连接部234远离隔断部232的一端相背地倾斜设置并形成开口231。也就是说，第一连接部233和第二连接部234是向外侧张开的，从而形成开口231。另外，隔板槽240的槽口的宽度大于隔板槽240的槽底的宽度，即第一集流管200对应隔板槽240的部分中，位于外侧的部分的间隙大于位于内侧的部分的间隙。这样，外张的隔板230能够与隔板槽240配合更加紧密，提高消除热应力的效果。

优选地，第一连接部233与第二连接部234连接形成V形结构，即形成的开口231为V形。因此，该隔板230可以认为是V形的隔板230。这样能够使第一连接部233和第二连接部234从内向外均匀张开，间隙的距离从内向外均匀增大，这样能够增强消除热应力的效果，进一步防止第一管道101和第二管道102因热应力产生变形泄漏失效的问题。

相应地，隔板槽240为V形槽。V形的隔板槽240能够与V形的隔板230更好地配合，连接更加紧密，有利于提高消除热应力的效果。

当然，开口231的形状也可以是其他形状，只要介质流入部210和介质流出部220存在间隙即可。例如，第一连接部233与第二连接 部234均为弧形板，两者形成的开口231为弧形，同样能达到消除热应力的效果。

另外，隔板230可以采用内堵的结构，也可以采用外包的结构。

隔板230内堵的结构是指，在安装隔板230时，是从第一集流管200的内部进行安装，隔板230与第一集流管200位于隔板槽240的部分的内壁连接。优选地，第一连接部233和第二连接部234分别与第一集流管200位于隔板槽240的部分的上下两侧内壁连接。这样，隔板槽240不必做成外侧宽内侧窄的形状，形状更加多种多样，并且安装也很方便。

隔板230外包的结构是指，在安装隔板230时，是从第一集流管200的外侧进行安装，隔板230与第一集流管200位于隔板槽240的部分连接并包住该部分的外侧壁。优选地，第一连接部233和第二连接部234各连接一个弧形的平板，两个平板连接形成一环形的翼板，安装隔板230时，第一连接部233和第二连接部234分别与第一集流管200位于隔板槽240的部分连接，同时，环形的翼板与第一集流管200靠近隔板槽240的部分连接，环形的翼板在隔板槽240的周围形成一圈外包的结构。这样，安装方便，连接稳固，环形的翼板能够对隔板230的内侧结构起到保护作用，并且，进一步防止了热应力产生的变形。

隔板230既可以采用一体式的结构，即整个隔板230为一个整体结构；也可以采用分体式结构，即多块结构连接形成隔板230，例如，隔板230分成上下对称的两块，在中间部分连接起来形成一个整体的隔板230。只要隔板230上设置有开口231即可。

综上所述，请参阅图1～图4，这种热交换器结构10在工作时，待热交换的介质由进口211进入第一集流管200的介质流入部210，再从介质流入部210分流至多个第一管道101内，经第一管道101流入第二集流管300内汇集，再由第二集流管300分流至多个第二管道102内，然后经第二管道102流至介质流出部220，最终从出口221流出。热交换器本体100内设置有工作介质，工作介质可以为空气、水等，在待热交换的介质流动过程中，工作介质能够与管内介质进行热交换。

这种热交换器结构10由于隔板230上设置有开口231，介质流入部210和介质流出部220在设有开口231的一侧是存在间隙的，能够消除介质流入部210和介质流出部220由于温差过大所产生的热应力，从而避免第一管道101和第二管道102因热应力导致失效的现象，防止了热交换器结构10泄漏失效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热交换器结构，其特征在于，包括热交换器本体、第一集流管以及第二集流管，所述第一集流管上设置有介质流入部、介质流出部以及隔板，所述介质流入部上设置有进口，所述介质流出部上设置有出口，所述热交换器本体上设置有多个第一管道和多个第二管道，所述第一管道的一端与所述介质流入部连通，另一端与所述第二集流管连通，所述第二管道的一端与所述第二集流管连通，另一端与所述介质流出部连通，所述介质流入部与所述介质流出部通过所述隔板分隔开；

所述第一集流管设置有隔板槽，所述隔板槽设置于所述介质流入部和所述介质流出部之间，所述隔板嵌入所述隔板槽；

所述隔板包括隔断部、第一连接部以及第二连接部；所述隔断部穿过所述隔板槽伸入所述第一集流管内并与所述第一集流管的内壁焊接，所述第一连接部的外侧与所述介质流入部对应所述隔板槽的部分焊接，所述第二连接部的外侧与所述介质流出部对应所述隔板槽的部分焊接，所述第一连接部的内侧与所述第二连接部的内侧形成开口。

2.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，所述隔板槽的槽口的宽度大于所述隔板槽的槽底的宽度。

3.根据权利要求2所述的热交换器结构，其特征在于，所述隔板槽为V形槽。

4.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，所述第一连接部的一端与所述隔断部连接，所述第二连接部的一端与所述隔断部连接，所述第一连接部远离所述隔断部的一端与所述第二连接部远离所述隔断部的一端相背地倾斜设置并形成所述开口。

5.根据权利要求4所述的热交换器结构，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部连接形成V形，所述开口为V形。

6.根据权利要求4所述的热交换器结构，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部均为弧形板，所述开口为弧形。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热交换器结构，其特征在于，所述开口沿所述隔板槽的延伸方向贯通。