CN105928399A - 一种吹胀式板式换热器及其制造方法 - Google Patents

一种吹胀式板式换热器及其制造方法 Download PDF

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朱庆国
蒋兴军
李�杰
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Abstract

本发明涉及一种吹胀式板式换热器及其制造方法，属于换热器技术领域。该换热器由内外两层金属板结合而成，外层金属板具有形成迂回流道的凸筋；迂回流道包括与进口管连通的进口汇流通道和与出口管连通的出口汇流通道，进口汇流通道远离进口管的一端引出并联的中间流道，并联的中间流道经过至少一次转折后经出口汇流通道接出口管。本发明充分利用了换热器的换热面积，可以显著提高能效利用率。其制造工艺便捷，切实可行。使用时，只要将其贴合固定在热水器内胆表面即可，这样可以实现内层金属板整体与热水器内胆表面紧密贴合，充分利用内胆的换热面积，使高温高压的换热介质在凸筋内流动过程中快速高效地将热量通过内层金属板传递给内胆。

Description

一种吹胀式板式换热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种热水器用换热器，尤其是一种吹胀式板式换热器，同时还涉及其制造方法，属于换热器技术领域。
背景技术
据申请人了解，热泵热水器水箱换热有内置和外置两种结构形式。典型的内置换热将圆铜管之类的换热器置于承压水箱内胆中。由于直接浸泡于水箱内胆，因此换热效率较高，但长时间在水中浸泡不仅容易引起管外表面结垢、锈蚀，还影响水质。外置换热常见的一类是“D”形截面铜管或铝管外置于内胆外表面，其换热铜管或铝管与水箱的接触面积较小，理论上热量仅能通过管与水箱内胆的有限的接触面传导，因此热阻较大，势必加大压缩机的功率；另一类为扁平微通道铝带，虽然微通道铝带较盘管的换热面积有所提高，但仍有30%的传热面积不能利用，且冷凝***流程长、压降大，容易导致***运行性能差。虽然外置换热是热泵水箱的发展趋势，但其换热面积的利用率有限，因此换热性能很难提升。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种在保证出水水质和出水温度满足要求前提下，能充分利用换热面积、提高能效的吹胀式板式换热器，同时给出其制造方法。
为了达到以上目的，本发明的吹胀式板式换热器的基本技术方案为：由内外两层金属板结合而成，所述外层金属板具有形成迂回流道的凸筋；所述迂回流道包括与进口管连通的进口汇流通道和与出口管连通的出口汇流通道，所述进口汇流通道远离进口管的一端引出并联的中间流道，所述并联的中间流道经过至少一次转折后经出口汇流通道接出口管。
本发明吹胀式板式换热器的制造方法包括以下步骤：
第一步、在吹胀模上加工出与迂回流道凸筋相配的迂回成形凹槽，并制出位置对应进口管和出口管的吹胀口；
第二步、将外层金属板坯料定位在吹胀模上，依托吹胀口分别压制出进口管凹和出口管凹；
第三步、分别在进口管凹和出口管凹内焊接固定进口管和出口管；
第四步、在内、外层金属板之间均布焊粉后，合上吹胀压模，使吹胀模周边密闭，加热使内、外层金属板逐渐软化，并分别从进口管和出口管充压力气体，使外层金属板坯料逐渐依托迂回成形凹槽形成迂回流道凸筋，直至加热到焊接温度，使内、外层金属板焊接融合；
第五步、冷却后开模取出具有迂回流道凸筋的换热器。
尤其是，所述金属为铝，所述焊接温度为550±10℃。
本发明进一步的完善是，所述并联的中间流道每次转折后缩合。对于热泵***而言，由于热交换后，原先气态的换热介质（又常被称为制冷剂）逐渐变为气液两相流，而液态换热介质的密度是气态换热介质密度的10-20倍，比体积明显减少，因此缩合流道可以基本保持内压稳定，流阻平衡，从而强化换热介质的换热效果。
本发明更进一步的完善是，所述进口汇流通道和出口汇流通道呈纵横交错的网格状。这种流道结构有助于使源自压缩机的高温高压换热介质气体均匀平稳地进入换热器，起到平衡进入换热器进口支流的气态换热介质量的作用，使得进入进口汇流通道后的每个并联支道中的换热介质量基本一致，换热介质所释放的热量基本一致，从而均匀加热与之热交换的热水器内胆，提升整机能效，避免因换热介质分流不均所造成的加热不均现象。
本发明又进一步的完善是，所述并联的中间流道展开长度一致。这样可以进一步使各流道流阻平衡，有助于提高换热效率。
本发明再进一步的完善是，所述进口汇流通道的通道数量按自然级数由进口管朝两侧扩增。这样可以使气态换热介质进入换热器后逐渐扩流，有利于换热介质稳定流动，均匀换热。
本发明还进一步的完善是，所述出口汇流通道的数量按自然级数朝位于最低处的出口管缩减。这种低出式结构具有储液效果，从而分离出杂质气体，提升工况变动过程中***的稳定性。
本发明充分利用了换热器的换热面积，可以显著提高能效利用率。其制造工艺便捷，切实可行。使用时，只要将其贴合固定在热水器内胆表面即可，这样可以实现内层金属板整体与热水器内胆表面紧密贴合，充分利用内胆的换热面积，使高温高压的换热介质在凸筋内流动过程中快速高效地将热量通过内层金属板传递给内胆。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为图1实施例中的凸筋截面结构示意图。
图3为图1实施例的使用状态示意图。
图4为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的吹胀式板式换热器如图1、图2所示，由内、外两层铝板1、1’结合而成，外层铝板1’具有形成迂回流道6的凸筋。迂回流道包括与进口管3连通的进口汇流通道6-1和与出口管2连通的出口汇流通道6-3，进口汇流通道6-1远离进口管3的一端引出并联的中间流道6-2，并联的中间流道6-2经过多次直角转折后，形成迂回流道，最后经出口汇流通道6-3接出口管2。并联的中间流道6-2每次转折后缩合，从而使每次转折后的数量逐渐减少，因此原先气态的换热介质逐渐变为气液两相流后，流道可以基本保持内压稳定，流阻平衡，并逐渐提高换热介质的流速，有助于实现介质过冷，始终保持较高的换热效率和较小的换热压损。
此外，本实施例因合理设计中间流道的间距、转折路径等参数，使各条中间流道6-2的展开长度保持一致，因此进一步使保证了各流道的流阻平衡、提高了换热效率。进口汇流通道6-1和出口汇流通道6-3除各具有一组并联的顺流支道外，还具有间隔分布连通各顺流支道的短接通道，从而呈多重十字交叉的纵横交错网格状。这种多重十字交叉的流道结构使源自压缩机的高温高压换热介质气体均匀平稳地进入换热器，使得进入进口汇流通道后的每个并联的顺流支道中的换热介质量基本一致，换热介质所释放的热量基本一致，从而均匀加热，提升整机能效。
本实施例的吹胀式板式换热器制造方法具体步骤如下：
第一步、在吹胀模上加工出与迂回流道凸筋相配的迂回成形凹槽，并制出位置对应进口管和出口管的吹胀口；
第二步、将外层铝板坯料定位在吹胀模上，依托吹胀口分别压制出进口管凹和出口管凹；
第三步、分别在进口管凹和出口管凹内焊接固定进口管和出口管；
第四步、在内、外层铝板之间均布一层石墨型焊粉，合上吹胀压模，使吹胀模周边密闭，加热使内、外层铝板逐渐软化，并分别从进口管和出口管充氮气，使外层铝板坯料逐渐依托迂回成形凹槽形成迂回流道凸筋，直至加热到550±10℃使内、外层铝板焊接融合；
第五步、冷却后开模取出具有迂回流道凸筋的换热器，表面防腐处理。
之后，如图3所示，将内层铝板1弯曲成与热水器内胆表面贴合的圆弧形，两边缘分别弯出两片具有间隔螺栓孔的相对折边，安装时两折边借助螺栓拉紧固连，使内层金属板紧贴热水器内胆，从而获得理想的热传导效果。试验表明，采用本实施例后，换热器被紧密固定在内胆表面（可按需在换热器和内胆之间涂导热硅脂），依靠金属板与内胆表面接触部位实现热传导，换热面积大，重量轻，换热效果好。
实施例二
本实施例的吹胀式板式换热器基本结构参见实施例一，其主要的区别如图4所示，进口汇流通道6-1的通道数量按自然级数由进口管3朝两侧扩增；出口汇流通道6-3的数量按自然级数朝位于最低处的出口管2缩减。此外，各并联中间流道6-2也呈网状结构。因此，气态换热介质进入换热器后逐渐扩流，有利于换热介质平稳进入换热器；而换热介质输出时的低出式结构具有储液效果，从而易于分离出杂质气体，提升工况变动过程中***的稳定性；中间流道的网状结构起到更好地平衡进入换热器气态换热介质量的作用，使得进入进口汇流通道后的每个并联流道中的换热介质量基本一致，从而均匀加热与之热交换的热水器内胆，有效提升整机能效，避免因换热介质分流不均所造成的加热不均现象。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如金属材质也可以选择铜或不锈钢；转折流道既可以垂向设置，也可以呈曲线状。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种吹胀式板式换热器，由内外两层金属板结合而成，所述外层金属板具有形成迂回流道的凸筋；所述迂回流道包括与进口管连通的进口汇流通道和与出口管连通的出口汇流通道，所述进口汇流通道远离进口管的一端引出并联的中间流道，所述并联的中间流道经过至少一次转折后经出口汇流通道接出口管。
2.根据权利要求1所述的吹胀式板式换热器，其特征在于：所述并联的中间流道每次转折后缩合。
3.根据权利要求2所述的吹胀式板式换热器，其特征在于：所述并联的中间流道展开长度一致。
4.根据权利要求3所述的吹胀式板式换热器，其特征在于：所述进口汇流通道和出口汇流通道呈纵横交错的网格状。
5.根据权利要求4所述的吹胀式板式换热器，其特征在于：所述进口汇流通道的通道数量按自然级数由进口管朝两侧扩增。
6.根据权利要求5所述的吹胀式板式换热器，其特征在于：所述出口汇流通道的数量按自然级数朝位于最低处的出口管缩减。
7.根据权利要求1至6任一所述的吹胀式板式换热器制造方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、在吹胀模上加工出与迂回流道凸筋相配的迂回成形凹槽，并制出位置对应进口管和出口管的吹胀口；
第二步、将外层金属板坯料定位在吹胀模上，依托吹胀口分别压制出进口管凹和出口管凹；
第三步、分别在进口管凹和出口管凹内焊接固定进口管和出口管；
第四步、在内、外层金属板之间均布焊粉后，合上吹胀压模，使吹胀模周边密闭，加热使内、外层金属板逐渐软化，并分别从进口管和出口管充压力气体，使外层金属板坯料逐渐依托迂回成形凹槽形成迂回流道凸筋，直至加热到焊接温度，使内、外层金属板焊接融合；
第五步、冷却后开模取出具有迂回流道凸筋的换热器。
8.根据权利要求7所述的吹胀式板式换热器制造方法，其特征在于：所述金属为铝，所述焊接温度为550±10℃。
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