一種模塊化的螺旋板式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種模塊化的螺旋板式換熱器，其包括：至少兩個換熱器單元，每相鄰兩個換熱器單元分別為第一換熱器單元和第二換熱器單元，所述第一換熱器單元垂直疊放于所述第二換熱器單元上，所述第一換熱器單元與所述第二換熱器單元通過緊固件固定連接。本發(fā)明結構緊湊，合理；改變了傳統(tǒng)螺旋板式換熱器的連接管設置形式，使它便于模塊化拓展，同時所述換熱器的螺旋壁板上設置有等相位的強化換熱波紋面，并通過等相位輻射狀波紋結構來增強局部紊流，在保持高效換熱的情況下保持較低的流阻。
【專利說明】一種模塊化的螺旋板式換熱器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)制冷的換熱裝置，屬于換熱器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]換熱器是一種重要的換熱傳熱裝置，其主要的功能是進行熱交換。瑞典R0SENBLAD公司于20世紀30年代提出了螺旋板式換熱器的結構，并很快投入了批量生產，取得了專利權，例如專利US1930879A。早期的螺旋板式換熱器主要是提出了采用等距螺旋線式的流道結構，并給出具體的換熱器結構形式，后續(xù)的一些專利則從螺旋板式換熱器的制造工藝及使用的角度出發(fā)，提出能夠降低制造工藝難度或提高結構可靠性的改進措施，如專利US2136086A等。專利US4128125A也進一步地提出了空間圓柱螺旋流道的螺旋板式換熱器。近期的專利更多地關注螺旋板式換熱器的強化換熱措施，如專利CN102782436A，提出在螺旋流道壁面上采取幾種不同的壓筋型式形成波紋表面來增強換熱效果，但是這種措施對螺旋板式換熱器的流阻產生較大的不利影響。常規(guī)的板片式換熱器與現(xiàn)有的螺旋換熱器發(fā)明相比具有一個顯著的優(yōu)點，它的板片數(shù)量可根據需要進行增減，這種模塊化的特點使得板片式換熱器的選用非常靈活，安裝結構比較緊湊。而螺旋板式換熱器的結構形式都是針對單體使用而設計，不適合模塊化組裝。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種模塊化的螺旋板式換熱器，克服上述缺陷，便于以單個螺旋板式換熱器作為一個換熱單元，用戶可根據換熱能力的需要選取若干個螺旋板式換熱器單元進行模塊化組裝，所述的螺旋板式換熱器單元的螺旋壁板設計有等相位輻射狀波紋結構來增強局部紊流，在提高整體換熱效果的同時，又盡可能地保持較低的流阻。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種模塊化的螺旋板式換熱器，其包括:至少兩個換熱器單元，每相鄰兩個換熱器單元分別為第一換熱器單元和第二換熱器單元，所述第一換熱器單元垂直疊放于所述第二換熱器單元上，所述第一換熱器單元與所述第二換熱器單元通過緊固件固定連接。
[0005]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述第一換熱器單兀包括第一頂板、第一壁板、第一底板、第一中心管路和第一邊緣管路，所述第一壁板為雙螺旋狀，所述第一壁板設置于所述第一底板上，所述第一頂板蓋設在所述第一壁板上，所述第一頂板、第一壁板和第一底板構成一封閉的兩入兩出的第一螺旋狀流道，所述第一螺旋狀流道設有第一中心端口和第一外側端口，所述第一中心端口連接所述第一中心管路，所述第一中心管路穿過所述第一底板延伸至所述第一換熱器單元外，所述第一外側端口連接所述第一邊緣管路，所述第一邊緣管路穿過所述第一頂板延伸至所述第一換熱器單元外，
[0006]所述第二換熱器單元包括第二頂板、第二壁板、第二底板、第二中心管路和第二邊緣管路，所述第二壁板為雙螺旋狀，所述第二壁板設置于所述第二底板上，所述第二頂板蓋設在所述第二壁板上，所述第二頂板、第二壁板和第二底板構成一封閉的兩入兩出的第二螺旋狀流道，所述第二螺旋狀流道設有第二中心端口和第二外側端口，所述第二中心端口連接所述第二中心管路，所述第二中心管路穿過所述第二底板延伸至所述第二換熱器單元夕卜，所述第二外側端口連接所述第二邊緣管路，所述第二邊緣管路穿過所述第二頂板延伸至所述第二換熱器單元外，
[0007]所述第二邊緣管路通過接頭管件和外連接管與所述第一中心管路連通。
[0008]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述第一換熱器單元還包括設置在所述第一底板下面的第一底座環(huán)板，所述第一頂板上設有若干個第一上連接孔，所述第一底座環(huán)板上設有若干個與所述第一上連接孔相對應的第一下連接孔，
[0009]所述第二換熱器單元還包括設置在所述第二底板下面的第二底座環(huán)板，所述第二頂板上設有若干個第二上連接孔，所述第二底座環(huán)板上設有若干個與所述第二上連接孔相對應的第二下連接孔，
[0010]所述第一下連接孔與所述第二上連接孔通過緊固件固定連接。
[0011]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，第一底座環(huán)板和第二底座環(huán)板呈中空狀。
[0012]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述第一壁板包括I型螺旋壁板和與所述I型螺旋壁板的相位差為180°的II型螺旋壁板，所述第一頂板、I型螺旋壁板、II型螺旋壁板和第一底板封閉形成了等距第一雙螺旋狀流道，
[0013]所述第二壁板包括I型螺旋壁板和與所述I型螺旋壁板的相位差為180°的II型螺旋壁板，所述第二頂板、I型螺旋壁板、II型螺旋壁板和第二底板封閉形成了等距第二雙螺旋狀流道。
[0014]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述I型螺旋壁板和II型螺旋壁板上均設有等相位的強化傳熱波紋面，由所述I型螺旋壁板或II型螺旋壁板的內側向外呈輻射狀，即每個強化傳熱波紋面均與內側起始的第一個強化傳熱波紋面處在同一相位角度上。
[0015]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述強化傳熱波紋面之間為等角度加密。
[0016]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述強化傳熱波紋面的形狀為三角形、半圓形、矩形和半橢圓形中的一種或幾種。
[0017]作為本發(fā)明所述一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種優(yōu)選方案，所述強化傳熱波紋面的設置方式為在所述I型螺旋壁板和II型螺旋壁板的寬度方向上貫通或者局部沖壓的方式。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提出的一種模塊化的螺旋板式換熱器，結構緊湊，合理；改變了傳統(tǒng)螺旋板式換熱器的連接管設置形式，使它便于模塊化拓展；同時，所述換熱器的螺旋壁板上設置有等相位的強化換熱波紋面，并通過等相位輻射狀波紋結構來增強局部紊流，在保持高效換熱的情況下保持較低的流阻。
【專利附圖】

【附圖說明】[0019]圖1為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種實施方式的立體結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的立體結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的俯視結構示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的仰視結構示意圖；
[0023]圖5為沿圖3的A-A面的剖面結構示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的I型螺旋壁板和II型螺旋壁板的結構不意圖；和
[0025]圖7為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的等相位的強化傳熱波紋面的展開結構示意圖。
[0026]其中:1a為第一換熱器單元、Ib為第二換熱器單元、2a、2b為外連接管、3為接頭管件、IIa為第一頂板、12為第一壁板、12a為I型螺旋壁板、12b為II型螺旋壁板、13為第二壁板、14a為第一底板、15a為第一底座環(huán)板、15b為第二底座環(huán)板、16a、16b為第一中心管路、16c、16d為第二中心管路、17a、17b為第一邊緣管路、17c、17d為第二邊緣管路、18為第一螺旋狀流道、19為第一中心端口、20a、20b為第一外側端口、20c、20d為第二外側端口、111為第一上連接孔、131為第二上連接孔、151a為第一下連接孔、151b為第二下連接孔、121為強化傳熱波紋面、121a為三角形強化傳熱波紋面、121b為半圓形強化傳熱波紋面、121c為矩形強化傳熱波紋面、121d為半橢圓形強化傳熱波紋面。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明所述的一種模塊化的螺旋板式換熱器包括:至少兩個換熱器單元，每相鄰兩個換熱器單元分別為第一換熱器單元Ia和第二換熱器單元lb，所述第一換熱器單元Ia垂直疊放于所述第二換熱器單元Ib上，所述第一換熱器單元Ia與所述第二換熱器單元Ib通過緊固件4固定連接。若干換熱單元之間的管路通過接頭管件3、外連接管2a、2b連接，形成一個兩入兩出的流道供冷熱介質進行熱交換。為了便于實現(xiàn)模塊化，換熱器單元的外形呈圓柱狀，若干換熱器單元通過設置在頂板、底座環(huán)板上的連接孔和緊固件4連接成一個更長的圓柱狀整體。每個換熱器單元流道的最外側設置有兩個邊緣管路，最內側設置有兩個中心管路，且中心管路自底座環(huán)板腔內經側壁引出。第二換熱器單元Ib的第二邊緣管路17c、17d通過接頭管件3和外連接管2a、2b與第一換熱器單元Ia的第一中心管路16a、16b相連，第三換熱單元(未圖示)的第三邊緣管路通過接頭管件和外連接管與第二換熱單元Ib的第二中心管路16c、16d相連，形成模塊化的裝配關系。進而螺旋板式換熱器的換熱能力可通過增減換熱單元進行調整，這不僅有利于單個換熱單元生產與制造的標準化，也使得用戶在設計與選用時具有更好的柔性。
[0028]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0029]在以下實施例中，所述模塊化的螺旋板式換熱器由若干換熱器單元組成，每個換熱單元的結構是相同的，所以在此僅以由兩個換熱器單元組成的模塊化的螺旋板式換熱器舉例。
[0030]實施例一
[0031]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的一種實施方式的立體結構示意圖。如圖1所示，一種模塊化的螺旋板式換熱器其包括:兩個換熱器單元，每相鄰兩個換熱器單元分別為第一換熱器單元Ia和第二換熱器單元lb，所述第一換熱器單元Ia垂直疊放于所述第二換熱器單元Ib上，所述第一換熱器單元Ia與所述第二換熱器單元Ib通過緊固件4固定連接。
[0032]請繼續(xù)參閱圖1與圖2，圖2為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的立體結構示意圖。如圖2所示，所述第一換熱器單元Ia包括第一頂板11a、第一壁板12、第一底板14a、第一中心管路16a、16b和第一邊緣管路17a、17b,所述第一壁板12為雙螺旋狀，所述第一壁板12設置于所述第一底板14a上，所述第一頂板Ila蓋設在所述第一壁板12上,所述第一頂板I la、第一壁板12和第一底板14a構成一封閉的兩入兩出的第一螺旋狀流道18，所述第一螺旋狀流道18設有第一中心端口 19和第一外側端口 20a、20b，所述第一中心端口 19連接所述第一中心管路16a、16b，所述第一中心管路16a、16b穿過所述第一底板14a延伸至所述第一換熱器單元Ia外，所述第一外側端口 20a、20b連接所述第一邊緣管路17a、17b，所述第一邊緣管路17a、17b穿過所述第一頂板I Ia延伸至所述第一換熱器單元Ia外，
[0033]所述第二換熱器單元Ib包括第二頂板(未圖示)、第二壁板13、第二底板(未圖示)、第二中心管路16c、16d和第二邊緣管路17c、17d，所述第二壁板13為雙螺旋狀，所述第二壁板13設置于所述第二底板上，所述第二頂板蓋設在所述第二壁板13上，所述第二頂板、第二壁板13和第二底板構成一封閉的兩入兩出的第二螺旋狀流道(未圖示)，所述第二螺旋狀流道設有第二中心端口(未圖示)和第二外側端口 20c、20d，所述第二中心端口連接所述第二中心管路16c、16d，所述第二中心管路16c、16d穿過所述第二底板延伸至所述第二換熱器單元Ib外，所述第二外側端口 20c、20d連接所述第二邊緣管路17c、17d，所述第二邊緣管路17c、17d穿過所述第二頂板延伸至所述第二換熱器單元Ib外，
[0034]所述第二邊緣管路17c、17d通過接頭管件3和外連接管2a、2b分別與所述第一中心管路16a、16b連通。這樣，形成一個兩入兩出的流道供冷熱介質進行熱交換，具有模塊化擴展換熱能力的特點。
[0035]請繼續(xù)參閱圖2，如圖2所示，所述第一換熱器單元Ia還包括設置在所述第一底板14a下圍的第一底座環(huán)板15a，所述第一頂板Ila上設有若干個第一上連接孔111，所述第一底座環(huán)板15a上設有若干個與所述第一上連接孔111相對應的第一下連接孔151a，
[0036]所述第二換熱器單元Ib還包括設置在所述第二底板下圍的第二底座環(huán)板15b，所述第二頂板上設有若干個第二上連接孔131，所述第二底座環(huán)板15b上設有若干個與所述第二上連接孔131相對應的第二下連接孔151b，
[0037]所述第一下連接孔151a與所述第二上連接孔131通過緊固件4固定連接。
[0038]請參閱圖3、4、5，圖3為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的俯視結構示意圖；圖4為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的第一換熱器單元的仰視結構示意圖；圖5為沿圖3的A-A面的剖面結構示意圖。如圖3、4和圖5所示，為了便于模塊化連接和引出第一中心管路16a、16b和第二中心管路16c、16d，所述第一底座環(huán)板15a和第二底座環(huán)板15b呈中空狀。
[0039]請繼續(xù)參閱圖2，如圖2所示，所述第一壁板12包括I型螺旋壁板12a和與所述I型螺旋壁板12a的相位差為180°的II型螺旋壁板12b，所述第一頂板11a、I型螺旋壁板12a、II型螺旋壁板12b和第一底板14a封閉形成了兩入兩出的等距第一螺旋狀流道18，
[0040]所述第二壁板13包括I型螺旋壁板(未圖示)和與所述I型螺旋壁板(未圖示)的相位差為180°的II型螺旋壁板(未圖示)，所述第二頂板、I型螺旋壁板(未圖示)、11型螺旋壁板(未圖示)和第二底板封閉形成了兩入兩出的等距第二螺旋狀流道(未圖示)。
[0041]請參閱圖6，圖6為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的I型螺旋壁板和II型螺旋壁板的結構示意圖。如圖6所示，所述I型螺旋壁板12a和II型螺旋壁板12b上均設有等相位的強化傳熱波紋面121，由所述I型螺旋壁板12a或II型螺旋壁板12b的內側向外呈輻射狀，即每個強化傳熱波紋面121均與內側起始的第一個強化傳熱波紋面處在同一相位角度上。
[0042]請參閱圖7，圖7為本發(fā)明一種模塊化的螺旋板式換熱器的等相位的強化傳熱波紋面的展開結構示意圖。如圖7所示，所述強化傳熱波紋面121的形狀為三角形121a、半圓形121b、矩形121c和半橢圓形121d中的一種或幾種。
[0043]所述強化傳熱波紋面121的設置方式為在所述I型螺旋壁板12a和II型螺旋壁板12b的寬度方向上貫通或者局部沖壓的方式。
[0044]隨著向外輻射半徑的增加，兩個相鄰波紋面的距離將變得越來越遠，為了提高換熱效果，在所述強化傳熱波紋面121之間進行等角度加密。如圖6所示，由換熱器單元中心側引出的兩個相鄰波紋面的相位差角度值為Φ，隨著輻射半徑的增加，又按照Φ/2、Φ/4的相位差加密設置了波紋面。如果內側起始的第一個波紋面與相鄰波紋面的距離為L，則加密起始波紋面的設置條件是保證它與相鄰波紋面的距離也等于L。由于I型螺旋壁板12a、II型螺旋壁板12b是按照等距螺旋線制作，為實現(xiàn)所述螺旋壁板上設置有等相位的強化傳熱波紋面，宜在壁板卷制之前設置波紋面。如圖7所示，首個波紋面加工在距螺旋線起始點長度L1=a Θ i的位置上，則后續(xù)第i個波紋面應加工在Li=a( Θ 1+2 π i)的位置，這樣卷制后才能保證等相位關系。等相位波紋面所形成的流道，在使得換熱介質產生局部紊流增強換熱的情況下幾乎不改變流道的橫截面積，所以可保持較低的流阻，減少整個系統(tǒng)的壓力損耗，提高經濟性。
[0045]應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種模塊化的螺旋板式換熱器，其特征在于，其包括:至少兩個換熱器單元，每相鄰兩個換熱器單元分別為第一換熱器單元和第二換熱器單元，所述第一換熱器單元垂直疊放于所述第二換熱器單元上，所述第一換熱器單元與所述第二換熱器單元通過緊固件固定連接。
2.如權利要求1所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述第一換熱器單元包括第一頂板、第一壁板、第一底板、第一中心管路和第一邊緣管路，所述第一壁板為雙螺旋狀，所述第一壁板設置于所述第一底板上，所述第一頂板蓋設在所述第一壁板上，所述第一頂板、第一壁板和第一底板構成一封閉的兩入兩出的第一螺旋狀流道，所述第一螺旋狀流道設有第一中心端口和第一外側端口，所述第一中心端口連接所述第一中心管路，所述第一中心管路穿過所述第一底板延伸至所述第一換熱器單元外，所述第一外側端口連接所述第一邊緣管路，所述第一邊緣管路穿過所述第一頂板延伸至所述第一換熱器單元外， 所述第二換熱器單元包括第二頂板、第二壁板、第二底板、第二中心管路和第二邊緣管路，所述第二壁板為雙螺旋狀，所述第二壁板設置于所述第二底板上，所述第二頂板蓋設在所述第二壁板上，所述第二頂板、第二壁板和第二底板構成一封閉的兩入兩出的第二螺旋狀流道，所述第二螺旋狀流道設有第二中心端口和第二外側端口，所述第二中心端口連接所述第二中心管路，所述第二中心管路穿過所述第二底板延伸至所述第二換熱器單元外，所述第二外側端口連接所述第二邊緣管路，所述第二邊緣管路穿過所述第二頂板延伸至所述第二換熱器單元外， 所述第二邊緣管路通過接頭管件和外連接管與所述第一中心管路連通。
3.如權利要求2所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是: 所述第一換熱器 單元還包括設置在所述第一底板下面的第一底座環(huán)板，所述第一頂板上設有若干個第一上連接孔，所述第一底座環(huán)板上設有若干個與所述第一上連接孔相對應的第一下連接孔， 所述第二換熱器單元還包括設置在所述第二底板下面的第二底座環(huán)板，所述第二頂板上設有若干個第二上連接孔，所述第二底座環(huán)板上設有若干個與所述第二上連接孔相對應的第二下連接孔， 所述第一下連接孔與所述第二上連接孔通過緊固件固定連接。
4.如權利要求3所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述第一底座環(huán)板和第二底座環(huán)板呈中空狀。
5.如權利要求2所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述第一壁板包括I型螺旋壁板和與所述I型螺旋壁板的相位差為180°的II型螺旋壁板，所述第一頂板、I型螺旋壁板、II型螺旋壁板和第一底板封閉形成了兩入兩出的等距第一螺旋狀流道， 所述第二壁板包括I型螺旋壁板和與所述I型螺旋壁板的相位差為180°的II型螺旋壁板，所述第二頂板、I型螺旋壁板、II型螺旋壁板和第二底板封閉形成了兩入兩出的等距第二螺旋狀流道。
6.如權利要求5所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述I型螺旋壁板和II型螺旋壁板上均設有等相位的強化傳熱波紋面，由所述I型螺旋壁板或II型螺旋壁板的內側向外呈輻射狀，即每個強化傳熱波紋面均與內側起始的第一個強化傳熱波紋面處在同一相位角度上。
7.如權利要求6所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述強化傳熱波紋面之間為等角度加密。
8.如權利要求6所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述強化傳熱波紋面的形狀為三角形、半圓 形、矩形和半橢圓形中的一種或幾種。
9.如權利要求6所述的模塊化的螺旋板式換熱器，其特征是:所述強化傳熱波紋面的設置方式為在所述I型螺旋壁板和II型螺旋壁板的寬度方向上貫通或者局部沖壓的方式。
【文檔編號】F28F3/04GK103983133SQ201410161812
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】馮占輝 申請人:無錫溥匯機械科技有限公司