CN209910459U - 热交换双层套管 - Google Patents

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Abstract

本文披露了一种热交换双层套管。该热交换双层套管包括：螺旋管，该螺旋管具有在其圆周表面上、沿其螺旋轨道交替形成的脊部和凹谷部，并且引导第一流体穿其而过流动；外管，该外管接纳轴向地***该外管中的该螺旋管，并且引导第二流体沿该螺旋管的圆周表面、在轴向方向上流动，使得该第二流体与该第一流体交换热量；以及阻力构件，该阻力构件从该螺旋管或这些凹谷部突出以提高该第二流体在这些凹谷部中、在该螺旋管的圆周表面上的滞留时间并且支撑与之相邻的这些脊部。与典型双层套管不同，该热交换双层套管能够提高在外管内侧流动的第二流体与在螺旋管内侧流动的流体之间的热交换效率，该螺旋管轴向地***到外管内来凭借螺旋管的螺旋形状提高第二流体在外管内侧的滞留时间；能够通过在该螺旋管的凹谷部中沿这些凹谷部的螺旋轨道形成凹槽来改进该第二流体的流动方向性；能够通过限定在该外管的末端接头与该内管之间的空间的膨胀来减少该第二流体的压力从而减小由流动引起的噪音；并且通过从这些凹谷部突出的阻力构件来增加该第二流体的滞留时间从而进一步提高热交换效率。

Description

热交换双层套管
技术领域
本发明总体上涉及一种热交换双层套管。更加具体地，本发明涉及一种热交换双层套管，该双层套管可以提高第二流体与第一流体之间的热交换效率，该第一流体流动穿过轴向地***到外管内的螺旋管，以提高螺旋管的外表面同在外管与螺旋管之间流动的第二流体之间的接触面积；可以通过在螺旋管凹谷部中沿凹谷部的螺旋轨道形成凹槽来改进第二流体的流动方向性；可以通过外管末端接头与内管之间的空间的膨胀来减少第二流体的压力从而减小由流动引起的噪音；并且可以通过从凹谷部突出的阻力构件来增加第二流体的滞留时间从而进一步提高热交换效率。
背景技术
总体上，双层套管包括内管和包围内管外圆周表面的外管，以形成外管与内管之间的流动路径。这样的双层套管允许第一流体与第二流体之间的热交换，该第一流体流动穿过内管，该第二流体流动穿过内管与外管之间的流动路径。
因此，该双层套管可以用于液体过冷却***，该液体过冷却***允许自动空调器的蒸发器出口处的低温低压制冷剂与空调器的冷凝器出口处的高温高压制冷剂交换热量，从而提高进入蒸发器的制冷剂的过冷度，从而由此提高空调器的冷却性能。在这样的液体过冷却***中，制冷剂以压缩机→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→压缩机的次序循环，并且采用双层套管以允许蒸发器出口处的制冷剂与冷凝器出口处(或者蒸发器入口处)的制冷剂交换热量。
作为这种双层套管的一个实例，韩国专利公开号10-2012-0007799A披露了一种双层套管连接结构。
发明内容
技术问题
一种典型的热交换双层套管具有的问题是在第二流体流动过程中该双层套管无法确保充分的热量传递面积，并且因此表现出低热交换效率。为了克服这个问题，已经提出了一种方法，在该方法中，内管被形成为螺旋形状以增加热量传递面积从而提高热交换效率。然而，通过这种方法在改进热交换效率是有限的。
因此，需要一种改进的双层套管。
已经设想了本发明的实施例来解决本领域的这种问题，并且本发明的一个方面是提供一种热交换双层套管，该热交换双层套管包括轴向地***到外管内的螺旋管以凭借螺旋管的螺旋形状来增大第二流体在外管内侧的滞留时间，从而由此提高热交换效率。
本发明的另一个方面是提供一种热交换双层套管，该热交换双层套管包括至少三个凹槽，优选地是至少四个凹槽，这些凹槽沿凹谷部的螺旋轨道形成在螺旋管的圆周表面上以改进第二流体的流动方向性从而允许第二流体更加稳定地流动，由此进一步提高热交换效率。
本发明的进一步方面是提供一种热交换双层套管，该热交换双层套管在外管的两个末端处的接头具有增加的直径以使得外管与内管之间的空间膨大从而在流体流入和流出过程中减小流体的压力，由此减少由流动引起的噪音。
本发明的又一个方面是提供一种热交换双层套管，该热交换双层套管包括从螺旋管的凹谷部突出的阻力构件以便增大第二流体的滞留时间，由此进一步改进热交换效率。
本发明的又另一个方面是提供一种热交换双层套管，该热交换双层套管包括邻近螺旋管脊部的阻力构件以防止螺旋管脊部的弯曲，由此改进螺旋管的持久性。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，一种热交换双层套管包括：螺旋管，该螺旋管具有在其圆周表面上、沿其螺旋轨道交替形成的脊部和凹谷部，并且引导第一流体穿其而过流动；外管，该外管接纳轴向地***该外管中的该螺旋管，并且引导第二流体沿该螺旋管的圆周表面、在轴向方向上流动，使得该第二流体与该第一流体交换热量；以及阻力构件，该阻力构件从该螺旋管或这些凹谷部突出以提高该第二流体在这些凹谷部中、在该螺旋管的圆周表面上的滞留时间并且支撑与之相邻的这些脊部。
该热交换双层套管可以进一步包括：内管，这些内管连接至该螺旋管的相反两侧，以允许该第一流体穿其而过流动；以及管件膨胀接头，这些管件膨胀接头被提供为：在该外管相反两侧处、具有比该外管更大的直径、有待被放置在该螺旋管与该内管的连结部；这些管件膨胀接头抵靠这些内管的相应的管件而密封并且相应地配备有用于引入和排出该第二流体的端口。
每个凹谷部可以具有沿其螺旋轨道形成的至少三个凹槽，优选地是至少四个凹槽以改进第二流体的流动方向性，并且提高第二流体与螺旋管之间的接触面积。
在该至少三个凹槽(优选至少四个凹槽)中，除了两个位于外侧的凹槽外，这些阻力构件可以至少部分地形成在剩下的凹槽上。
这些管件膨胀接头中的每一者可以包括管件膨胀部分，这些管件膨胀部分具有比外管更大的直径并且一体地连接至外管。这些管件膨胀部分可以包括第一管件膨胀部分和从该第一管件膨胀部分突出并且具有整平的上表面的第二管件膨胀部分。整平的上表面可以通过整平管件膨胀部分的弯曲的圆周表面而形成，以便在整平的上表面的内侧产生空间膨胀部分，并且改进端口的可焊接性。
本发明的有利效果
根据本发明，一种热交换双层套管包括轴向地***到外管内的螺旋管以增大第二流体在外管内侧的滞留时间，由此提高在外管与螺旋管之间流动的第二流体与流动穿过螺旋管的第一流体之间的热交换效率。
此外，根据本发明，该热交换双层套管包括沿凹谷部的螺旋轨道在螺旋管圆周表面上形成的至少三个凹槽，优选地是至少四个凹槽以便改进第二流体的流动方向性从而允许第二流体更加稳定地流动，由此进一步提高热交换效率。
进一步，根据本发明，该热交换双层套管的将外管彼此连接的管件膨胀接头具有增大的直径以使得外管与内管之间的空间膨大从而在流体流入和流出过程中减小流体的压力，由此减少流动引起的噪音。
此外，根据本发明，该热交换双层套管可以通过邻近脊部的阻力构件防止螺旋管的脊部弯曲来提高螺旋管的持久性。
附图说明
本发明的以上和其他方面、特征和优点将从以下结合附图所给出的实施例的说明中变得明显，图中：
图1是根据本发明一个实施例的热交换双层套管的透视图；
图2是根据本发明一个实施例的热交换双层套管的分解透视图；
图3是沿图1的线A-A截取的截面视图；
图4是图3的主截面的放大视图；
图5是沿图1的线B-B截取的截面视图；
图6是根据本发明一个实施例的平整的上表面的平面图；
图7是图6的平整的上表面的透视图；并且
图8是图3披露的阻力构件的放大视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。应该注意到的是，附图不是精确按比例的，并且仅为描述方便且清楚而可以夸大线的粗细或部件的尺寸。此外，这里使用的术语是通过考虑本发明的功能来限定的，并且能够根据使用者或操作者的习惯或意图而改变。因此，应该根据本文提出的全部公开内容做出术语的限定。
图1是根据本发明一个实施例的热交换双层套管的透视图，并且图2是根据本发明一个实施例的热交换双层套管的分解透视图。
图3是沿图1的线A-A截取的截面视图，图4是图3的主截面的放大视图，并且图5是沿图1的线B-B截取的截面视图。
图6是根据本发明一个实施例的平整的上表面的平面图。
图7是图6的平整的上表面的透视图，并且图8是图3披露的阻力构件的放大视图。
参照图1至图8，根据本发明的一个实施例的热交换双层套管100包括内管112、114，螺旋管120，管件膨胀接头132、134，以及外管140。
根据本发明的热交换双层套管100允许自动空调器的蒸发器出口处的制冷剂(第一流体)与空调器的冷凝器出口处的制冷剂(第二流体的)之间进行热交换以便通过提高引入到压缩机内的第一流体的温度减少压缩机的负荷，同时通过降低引入到膨胀阀内的第二流体的温度提高蒸发效率。
尤其是，外管140具有管状的形状并且允许冷凝器出口处的高温高压流体(第二流体)穿其而过流动。
内管112、114具有管状的形状，该内管允许蒸发器出口处的低温低压流体(第一流体)穿其而过流动，并且该内管***到外管140内。
因此，冷凝器出口处的、高温高压第二流体流动穿过内管112、114与外管140之间的空间。
也就是说，根据本发明的热交换双层套管100允许蒸发器出口处的穿过内管112、114的低温低压第一流体与冷凝器出口处的高温高压第二流体之间进行热交换。
此外，螺旋管120将内管112、114彼此连接，并且在其圆周表面上以交替的方式沿其螺旋轨道形成脊部122和凹谷部124。
进一步，螺旋管120以其相反两侧连接至内管112、114。换言之，将第一内管112连接至螺旋管120的一侧并且第二内管114连接至螺旋管120的另一侧。应当理解的是，可以在第一内管112的部分或第二内管114的部分处形成螺旋管120。因此，第一流体流动穿过第一内管112、螺旋管120以及第二内管114。
特别地，螺旋管120以交替的方式形成有脊部122和凹谷部124。由于第二流体沿螺旋管120的圆周表面的凹谷部124流动，所以第二流体在外管140和螺旋管120上的滞留时间得以提高，从而由此提高第二流体与第一流体之间的热交换效率。
此外，螺旋管120的脊部122可以相继地邻接外管140的内表面。因此，允许第二流体沿螺旋管120的凹谷部124流动。
此处，脊部122相继地邻接外管140的内表面使得第二流体的可以以特定的方向稳定地流动。
管件膨胀接头132、134被对应地放置于内管112、114与螺旋管120之间的连结部。管件膨胀接头132、134抵靠内管112、114中相应的管件的圆周表面而密封并且相应地提供用于第二流体流入/流出的端口133、135。
换言之，第一管件膨胀接头132覆盖第一内管112与螺旋管120之间的连结部，并且第二管件膨胀接头134覆盖第二内管114与螺旋管120之间的连结部。
第一管件膨胀接头132沿第一内管112的圆周表面通过焊接等密封。第二管件膨胀接头134沿第二内管114的圆周表面通过焊接等密封。
第一管件膨胀接头132和第二管件膨胀接头134连接至外管140。此处，外管140可以是与在其一侧的第一管件膨胀接头132一体形成、并且与在其另一侧的第二管件膨胀接头134一体形成。
应当理解的是，也可以通过焊接等来将第一管件膨胀接头132和第二管件膨胀接头134连接至外管140。
这样，外管140被配置成用于包围整个螺旋管120。
此外，第一管件膨胀接头132具有用于接纳来自冷凝器出口的高温高压第二流体的第一端口133；并且第二管件膨胀接头134具有用于将经热交换的第二流体排出至膨胀阀的第二端口135。
因此，通过第一端口133引入的第二流体沿凹谷部124在外管140与螺旋管120之间的空间中流动，并且然后通过第二端口135排出。
此处，第二流体与沿第一内管112、螺旋管120以及第二内管114流动的第一流体交换热量。也就是说，第一流体通过与第二流体的热交换而被加热，并且第二流体通过与第一流体的热交换而被冷却。
因此，内管112、114，螺旋管120，以及外管140可以由具有高导热性的材料形成。
第一管件膨胀接头132和第二管件膨胀接头134具有相同的形状，以便是彼此可互换的。此处，第一管件膨胀接头132和第二管件膨胀接头134中的每一个膨胀接头包括管件膨胀部分137、收紧构件138、以及连接构件139。
管件膨胀部分137具有比外管140更大的直径，以便减少第二流体的流动噪音。此处，管件膨胀部分137相应地被配置成用于包围第一内管112与螺旋管120之间的连结部和第二内管114与螺旋管120之间的连结部。应当理解的是，管件膨胀部分137也可以放置在螺旋管120在轴向方向上的两侧。
此外，管件膨胀部分137具有比外管140更大的直径。
也就是说，管件膨胀部分137与螺旋管120之间的空间膨大，因而当通过管件膨胀部分137的第一端口133引入第二流体时，可以减小第二流体传输压力以及传输速率，从而减少由流动引起的噪音。
此外，因为管件膨胀部分137与螺旋管120之间的空间膨大，所以提高了就在第二流体通过管件膨胀部分137的第二端口135排出之前对于第二流体的瞬时存储能力，从而稳定地保证了足够的排出量。
管件膨胀部分137可以包括第一管件膨胀部分137a和从第一管件膨胀部分137a突出的第二管件膨胀部分137b。
进一步，收紧构件138从第一管件膨胀部分137a的一侧逐渐变小，并且连接至与第一内管112和第二内管114的相应管件的圆周表面，以收紧在该表面上。特别是，因为收紧构件138是从第一管件膨胀部分137a向下逐渐变小的，所以可以减少第二流体的流动阻力，从而减小流动引起的噪音。
此外，连接构件139是从第一管件膨胀部分137a的另一侧逐渐变小的，并且连接至外管140。此处，连接构件139以其边缘通过焊接等抵靠相应的外管140边缘密封。因为连接构件139是从第一管件膨胀部分137a向下逐渐变小的，所以可以减少第二流体的流动阻力，从而减小流动引起的噪音。
如以上所描述的，第二流体沿凹谷部124以特定的方向稳定地流动。为了允许第二流体更加稳定地流动，每个凹谷部124提供有至少三个凹槽，优选地是沿凹谷部124的螺旋轨道的至少四个凹槽126。
特别是，多个凹槽126被形成为相互平行，以便在改进第二流体的流动方向性同时增大第二流体与螺旋管120之间的接触面积。
此处，并不在形状、数量和高度方面具体限制凹槽126。
通过整平工艺，每个管件膨胀接头132、134的第二膨胀部分137b可以在其弯曲的圆周表面的、在其处形成了第一端口133和第二端口135的相应管件的部分形成有整平的上表面150。
通过沿第一端口133和第二端口135的外周整平管件膨胀接头132、134的圆周表面而形成整平的上表面150，使得第一端口133和第二端口135可以相应地通过焊接等容易地联接至管件膨胀接头132、134。
换言之，第一端口133和第二端口135可以部分地***到管件膨胀接头132、134的相应管件内，并且然后在整平的上表面150上通过二维移动焊接治具(未示出)来焊接，从而由此允许简单的焊接同时防止焊接缺陷。
通过提供整平的上表面150，可以在第二管件膨胀部分137b的内侧自然地产生空间膨胀部分152。应当理解的是，空间膨胀部分152也可以是分别地在管件膨胀接头132、134中的每一个接头的内表面中形成的。
空间膨胀部分152可以进一步减少第二流体的流动阻力，因而减少由流动引起的噪音。应当理解的是，整平的上表面150可以使用不同的治具来机械加工。
也就是说，第二管件膨胀部分137b可以通过整平管件膨胀接头132、134的圆周表面来产生在第二管件膨胀部分137b内侧的空间膨胀部分152，并且可以沿第一端口133和第二端口135外周将第一端口133和第二端口135焊接在整平的上表面150上，从而由此允许简单的焊接同时防止焊接缺陷。可以通过增加/减少螺旋管120的相邻凹谷部124之间或相邻脊部122之间的间距来控制热交换的性能。
特别地，随着凹谷部124的凹槽126数量的增加，脊部122与外管140之间的距离会减小或在外管140的圆周方向上脊部122的宽度会增加，从而由此减小由流动引起的噪音。
由于增加了脊部122与外管140之间的距离或脊部122的宽度，进一步改进了降噪。然而，增大脊部122的宽度与增加脊部122与外管140之间的距离可能当高温高压第二流体流动穿过凹谷部124时导致第二流体在流动路径中增大的压力损失或再膨胀。因此，有必要适当地调整用于第二流体的流动路径的截面面积与脊部122和外管之间距离的比。
此外，阻力构件160可以从凹谷部124突出。阻力构件160在相邻的脊部122间突出并且就形状和数量而言不受限制。
阻力构件160用于提高第二流体在凹谷部124的滞留时间同时支撑与其相邻的脊部122。
应当理解的是不具体限制相邻阻力构件160的距离。
此处，螺旋管120以不连续的方式形成有凹谷部124和沿凹谷部的螺旋轨道的凹槽126，使得阻力构件160可以自然地形成。特别是，阻力构件160需要具有比脊部122更小的高度，以允许第二流体的流动。
因此，阻力构件160可以部分地是在其上部部分挖槽的。应当理解的是阻力构件160可以以多种不同的形状形成。
虽然本文已经描述了一些实施例，但是应该理解的是，这些实施例仅是为了说明而提供的，并且不应被解释为以任何方式对本发明加以限制，并且本技术领域的技术人员可以做出各种变形、变化、以及变更而不脱离本发明的精神与范围。
因此，本发明的范围应该通过所附权利要求书及其等同物来限定。
参考标记清单
100：双层套管112、114：第一内管和第二内管
120：螺旋管122：脊部
124：凹谷部126：凹槽
132、134：第一管件膨胀接头和第二管件膨胀接头
133、135：第一端口和第二端口137：管件膨胀部分
137a、137b：第一管件膨胀部分和第二管件膨胀部分
138：收紧构件139:连接构件
140：外管150：整平的上表面
152：空间膨胀部分160：阻力构件

Claims (8)

1.一种热交换双层套管，包括：
螺旋管，该螺旋管具有在其圆周表面上、沿其螺旋轨道交替形成的脊部和凹谷部，并且引导第一流体穿其而过流动；
外管，该外管接纳轴向地***该外管中的该螺旋管，并且引导第二流体沿该螺旋管的圆周表面、在轴向方向上流动，使得该第二流体与该第一流体交换热量；
内管，这些内管连接至该螺旋管的相反两侧，以允许该第一流体穿其而过流动；以及
管件膨胀接头，这些管件膨胀接头被提供为：在该外管相反两侧处、具有比该外管更大的直径、有待被放置在该螺旋管与该内管的连结部；管件膨胀接头抵靠这些内管的相应的管件而密封并且相应地配备有用于引入和排出该第二流体的端口，其中，这些管件膨胀接头包括具有比该外管更大的直径的管件膨胀部分，并且一体地连接至该外管，
其中，这些管件膨胀部分包括第一管件膨胀部分和从该第一管件膨胀部分突出并且具有整平的上表面的第二管件膨胀部分，并且其中，这些端口被沿这些端口的外周焊接在该第二管件膨胀部分的整平的上表面上。
2.根据权利要求1所述的热交换双层套管，其中，这些管件膨胀接头进一步包括：
收紧构件，该收紧构件从该第一管件膨胀部分的一侧逐渐变小，并且连接至这些内管的相应的管件的圆周表面，以收紧在该表面上，并且
连接构件，该连接构件从该第一管件膨胀部分的另一侧逐渐变小，并且一体地连接至该外管。
3.根据权利要求1所述的热交换双层套管，进一步包括：
阻力构件，该阻力构件从这些凹谷部突出以提高该第二流体在这些凹谷部中、在该螺旋管的圆周表面上的滞留时间。
4.根据权利要求3所述的热交换双层套管，其中，这些凹谷部中的每一个凹谷部具有沿该螺旋轨道形成的至少三个凹槽，并且
其中，在该至少三个凹槽中，除了两个位于外侧的凹槽外，在剩下的凹槽上至少部分地形成该阻力构件。
5.根据权利要求4所述的热交换双层套管，其中，这些凹谷部中的每一个凹谷部具有沿该螺旋轨道形成的至少四个凹槽，并且
其中，在该至少四个凹槽中，除了两个位于外侧的凹槽外，在剩下的凹槽上至少部分地形成该阻力构件。
6.一种热交换双层套管，包括：
螺旋管，该螺旋管具有在其圆周表面上、沿其螺旋轨道交替形成的脊部和凹谷部，并且引导第一流体穿其而过流动；
外管，该外管接纳轴向地***该外管中的该螺旋管，并且引导第二流体沿该螺旋管的圆周表面、在轴向方向上流动，使得该第二流体与该第一流体交换热量；
内管，这些内管连接至该螺旋管的相反两侧，以允许该第一流体穿其而过流动；以及
管件膨胀接头，这些管件膨胀接头被提供为：在该外管相反两侧处、具有比该外管更大的直径、有待被放置在该螺旋管与该内管的连结部；管件膨胀接头抵靠这些内管的相应的管件而密封并且相应地配备有用于引入和排出该第二流体的端口，其中，这些管件膨胀接头包括具有比该外管更大的直径的管件膨胀部分，并且一体地连接至该外管，
所述热交换双层套管还包括阻力构件，
其中，这些凹谷部中的每一个凹谷部具有沿该螺旋轨道形成的至少三个凹槽，并且
其中，在该至少三个凹槽中，除了两个位于外侧的凹槽外，该阻力构件至少部分地在剩下的凹槽上突出。
7.根据权利要求6所述的热交换双层套管，其中，这些凹谷部中的每一个凹谷部具有沿该螺旋轨道形成的至少四个凹槽，并且
其中，在该至少四个凹槽中，除了两个位于外侧的凹槽外，在剩下的凹槽上至少部分地形成该阻力构件。
8.根据权利要求6所述的热交换双层套管，其中，这些管件膨胀接头进一步包括：
收紧构件，该收紧构件从这些管件膨胀部分的一侧逐渐变小，并且连接至这些内管的相应的管件的圆周表面，以收紧在该表面上，并且
连接构件，该连接构件从这些管件膨胀部分的另一侧逐渐变小，并且一体地连接至该外管。
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