CN101344349B - 一种水冷式热交换器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水冷式热交换器，其包括主体和前后端盖，主体内部分别设置有水流通道和冷媒管道，所述主体内部的水流通道和冷媒管道分别有多根，其贯穿主体后平行并排设置，每根冷媒管道放置于水流通道的内部，水流通道之间在前后端盖相连通，每根冷媒管道在主体的前后端通过连接头分别与另外至少一根冷媒管道连通，每条水流通道通过设置在前后端盖、内的水腔、分别与另外至少一条水流通道连通，主体与前后端盖、密封连接，在工作时利用冷媒管内外层流体的反向流动来进行热交换，本设计的热交换器其结构简单、制造成本低、换热效果好，本发明还公开了一种制造这种水冷式热交换器的方法。

Description

一种水冷式热交换器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，特别是指一种水冷式热交换器及其制造方法。

背景技术

目前，许多热泵式空调热水器都使用了水冷式换热器来制备热水，同时取代冷凝器的功能，以提高工作效率，现有的水冷式热交换器主要有管壳式和板式两种结构。管壳式热交换器由管束和壳体构成，水在壳内流动，冷媒在管内流动，以反向对流的方式进行热交换，其缺点是壳体内流体的行程短，换热效率不高，出水温度低，无法满足需求，而且这种热交换器的体积庞大，成本高。板式热交换器由压制专门形状的波纹板片拼装面成，板片间嵌装非金属密封垫，大量的板片及密封热层叠使得波纹片间形成许多通道，二种不同温度的介质在间隔的通道中流动进行热量交换，它的缺点是流体的流动阻力较大，需要大功率的输送泵才能令流体在热交换器中通过，使用成本较高，此外，这种热交换器的制造工艺复杂，装配要求高，从而导致产品的价格也极昂贵。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、成本低、换热效果好的水冷式热交换器及其制造方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种水冷式热交换器，其包括主体和前后端盖，主体内部分别设置有水流通道和冷媒管道，所述主体内部的水流通道和冷媒管道分别有多根，其贯穿主体后平行并排设置，每根冷媒管道放置于水流通道的内部，水流通道之间在前后端盖相连通，每根冷媒管道在主体的前后端通过连接头分别与另外至少一根冷媒管道连通，每条水流通道通过设置在前后端盖内的水腔分别与另外至少一条水流通道连通，主体与前后端盖密封连接，冷媒管道与水流通道之间设置有支撑片，在工作时利用冷媒管内外层流体的反向流动来进行热交换。

一种制造上述水冷式热交换器的方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：

1)利用模具制造出具有多排平行水流通道的主体；

2)利用模具制造出前后端盖，其中端盖朝向主体的一面在铸造时形成至少一个水腔；

3)将截面积小于水流通道的冷媒管道放置入主体的水流通道内部；

4)在主体的前后端利用连接头将冷媒管道的端部连通，形成该热交换器的冷媒整体通道；

5)装上前后端盖，前后端盖与主体之间除了水腔周边外的其余部位为密封连接。

本发明的有益效果是：在主体内部平行设置多排水流通道，将冷媒管道放置于水流通道的内部，在使用时，冷媒管内外两种不同方向的流体直接透过冷媒管来换热，不仅换热面积大，而且换热效果大大提高，使得从冷媒管道的入口端出来的水的温度高，从水流入口端出来的冷媒的温度较低，此外，本设计的热交换器结构紧凑、体积小、制造成本低，当配置在热泵系统中时，可根据热泵系统的不同设计功率，相应的配置一个或者多个热交换器，在装配时只需叠加连接即可，更加适用于工业化、标准化批量生产，进一步降低了产品的成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视结构示意图；

图3是图2的装配示意图；

图4是图1的A-A截面部分剖示图；

图5是图2的B部位放大图；

图6是本发明的其中一实施例。

具体实施方式

参照图1至图5，一种水冷式热交换器，其包括主体1和前后端盖2、3，主体1内部分别设置有水流通道4和冷媒管道5，所述主体1内部的水流通道4和冷媒管道5分别有多根，其贯穿主体1后平行并排设置，每根冷媒管道5放置于水流通道4的内部，水流通道4之间在前后端盖相连通，每根冷媒管道5在主体1的前后端通过连接头6分别与另外至少一根冷媒管道5连通，每条水流通道4通过设置在前后端盖2、3内的水腔21、31分别与另外至少一条水流通道连通，主体1与前后端盖2、3密封连接，在工作时利用冷媒管内外层流体的反向流动来进行热交换。

在制造时：1)首先利用模具浇铸或注塑出具有多排平行水流通道的主体，主体可以采用高分子材料隔热材料，如聚乙烯、聚胺酯等，也可以使用其它具有保温隔热性能的材料；2)利用模具制造出前后端盖，其中前后端盖朝向主体的一面在铸造时形成至少一个水腔；3)进行下一道工序，将截面积小于水流通道的冷媒管道放置入主体的水流通道内部；4)在主体的前后端利用连接头将冷媒管道的端部连通，形成该热交换器的冷媒整体通道，所述连接头6可以使用如附图所示的弯头，每根冷媒管道5端部通过弯头与相邻的冷媒管道串联连接，使得热交换器的冷媒管道成整体串接式，冷媒的流程最长，冷媒出入口之间及水流出入口之间的温差都较大；此外，根据需要，所述连接头也可以使用三通或四通等方式，先将部分冷媒管道并联后再串联连接，使得冷媒的流程较短，但流量较大；5)装上前后端盖，前后端盖与主体之间除了水腔周边外的其余部位为密封连接，而与冷媒管道接头的设计相类似的方式，根据需要，上述步骤2中的水腔在铸造时也可以形成令水流通道串联或者并联或者串、并联组合的方式连接，从而使得本发明的热交换器适用的范围更广；此外，本设计的水流通道或冷媒管道的截面形状可根据需要制成圆形、方形、矩形或者椭圆形等形状。

在上述工艺过程中，为了方便弯头的焊接装配，同时令冷媒管道定位于水流通道的中心，本设计在冷媒管道5与水流通道4之间设置有支撑片11，在具体实施中，可以将支撑片制成弹性夹片的形式，先套在冷媒管道外表面后再随冷媒管道一起放入水流通道内，支撑片将冷媒管道定位在水流通道的中间。

另一种实施方式，可在冷媒管道的外表面先焊接上支撑片后再放置入主体的水流通道内部，支撑片将冷媒管道定位在水流通道的中间。

进一步的优选方式，所述支撑片11还可以制作成具有扭曲曲面的扰流片，如螺旋桨状，当水在水流通道中流过时，在支撑片的扭曲曲面的扰动下，水的流动状态由层流变为紊流，使得冷媒管的内外侧流体的热交换更加充分，类似的，支撑片也可制作成具有凹凸不平表面的扰流片。

本发明所述主体1与前后端盖2、3之间可通过密封垫7来密封连接，如图6所示；也可以通过粘合方式密封连接。

本设计的热交换器结构紧凑、体积小、制造成本低，当配置在热泵系统中时，可根据热泵系统的不同设计功率，相应的配置一个或者多个热交换器，在装配时只需叠加连接即可，如一匹的机型配置一个热交换器，两的机型则相应配置两个热交换器，各个热交换器可以串联连接，也可以是并联连接，本设计的热交换器更加适用于工业化、标准化批量生产，进一步降低了产品的成本。

以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制，只要是以基本相同的手段实现本发明的目的都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水冷式热交换器，其包括主体(1)和前后端盖(2、3)，主体(1)内部分别设置有水流通道(4)和冷媒管道(5)，其特征在于：所述主体(1)内部的水流通道(4)和冷媒管道(5)分别有多根，其贯穿主体(1)后平行并排设置，每根冷媒管道(5)放置于水流通道(4)的内部，水流通道(4)之间在前后端盖相连通，每根冷媒管道在主体(1)的前后端通过连接头(6)分别与另外至少一根冷媒管道连通，每条水流通道通过设置在前后端盖(2、3)内的水腔(21、31)分别与另外至少一条水流通道连通，主体(1)与前后端盖(2、3)密封连接，所述冷媒管道(5)与水流通道(4)之间设置有支撑片(11)，所述支撑片(11)是具有扭曲曲面或凹凸不平表面的扰流片。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式热交换器，其特征在于：所述连接头(6)是弯头，每根冷媒管道(5)端部通过弯头与相邻的冷媒管道串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种水冷式热交换器，其特征在于：所述主体(1)与前后端盖(2、3)通过密封垫(7)密封连接。

4.根据权利要求1所述的一种水冷式热交换器，其特征在于：所述主体(1)与前后端盖(2、3)通过粘合方式密封连接。

5.根据权利要求1所述的一种水冷式热交换器，其特征在于：所述主体(1)与前后端盖(2、3)是高分子隔热材料制成。

6.一种制造上述水冷式热交换器的方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：

1)利用模具制造出具有多排平行水流通道的主体；

2)利用模具制造出前后端盖，其中端盖朝向主体的一面在铸造时形成至少一个水腔；

3)将截面积小于水流通道的冷媒管道放置入主体的水流通道内部；

4)在主体的前后端利用连接头将冷媒管道的端部连通，形成该热交换器的冷媒整体通道；

5)装上前后端盖，前后端盖与主体之间除了水腔周边外的其余部位为密封连接。

7.根据权利要求6所述的一种水冷式热交换器的制造方法，其特征在于：上述步骤3)中，冷媒管道的外表面先卡上支撑片后再放置入主体的水流通道内部。

8.根据权利要求6所述的一种水冷式热交换器的制造方法，其特征在于：上述步骤3)中，冷媒管道的外表面先焊接上支撑片后再放置入主体的水流通道内部。

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