CN102027309A - 热交换器滴管 - Google Patents

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Abstract

滴管(18)具有大体上水平部段(20)，大体上竖直部段(24)和连接这些部段的滴环(22)。滴环(22)被定位成使得滴环外表面(28)在大体上水平部段(20)与大体上竖直部段(24)会合滴环(22)的点处低于大体上水平部段(20)和大体上竖直部段(24)的外表面以提供水可滴落的位置。

Description

热交换器滴管
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月14日提交的名称为“Heat Exchanger DripTube”的美国临时申请No.61/127,513的优先权。
技术领域
本发明涉及热交换器滴管。
背景技术
在微通道热交换器技术中的进步展示其优于先前更常规圆管板翅型热交换器的优点。由微通道热交换器提供的某些益处包括操作所需制冷剂量减少，更高效传热以及减小的占据面积。微通道热交换器，曾经主要用于汽车应用中，现也用于住宅和商业空调和制冷应用中。微通道热交换器大体上使用全铝盘管。但是在许多应用中，制冷剂经由铜管进出盘管。带有铝和铜表面的热交换系统可能会遇到电偶腐蚀的问题。
当两种相异金属在电解质存在下彼此接触从而形成电偶时发生电偶腐蚀。较贵金属(电偶序更高)提供还原反应的表面积且次贵金属(电偶序较低)在氧化过程中腐蚀。在两种金属的界面处发生最大量的氧化，但也可在远离实际界面一定距离处发生氧化。在沿海区域，最常用的电解质是空气中的盐水。盐水薄雾可从海岸吹到内陆离海岸远达五十英里。来自工业污染的二氧化硫在其与空气中的湿气组合时，也形成电解质。
如果在热交换器中两种相异金属彼此物理地分开，并不存在发生腐蚀的界面。但是，包含铜粒子的水可与热交换器的铝表面接触且形成电偶。在某些住宅和商业制冷系统中，例如，在蒸汽压缩制冷中所用的热交换器的冷凝器部段位于室外(例如，在住宅外，在商业建筑的屋顶上)。这些冷凝器可暴露在雨、雪、冰雨和盐下。在室外环境中存在的水或湿气可能会携带铜粒子与诸如盘管或歧管的冷凝器铝表面接触。在铜与铝接触的区域中可能会发生电偶腐蚀。
发明内容
本发明的示范性实施例包括具有热交换器歧管和与歧管流体连通的滴管的系统。滴管包括大体上水平部段，大体上竖直部段和连接水平部段和竖直部段的滴环。水平部段、竖直部段和滴环各具有外表面。滴环外表面的一部分被定位成使得其在水平部段与竖直部段会合滴环处低于水平部段和竖直部段的外表面。
本发明的另一实施例包括保护热交换器的铝表面的方法。该方法包括使滴管成形为具有大体上水平部段，大体上竖直部段和连接水平部段和竖直部段的滴环。滴管被成形为使得滴环外表面被定位成在水平部段与竖直部段会合滴环处低于水平部段与竖直部段的外表面。该方法还包括将滴管的水平部段连接到热交换器歧管和将滴管的竖直部段连接到制冷剂管线。
附图说明
图1是结合了带滴管的热交换器的制冷剂蒸汽压缩系统的示意图。
图2是热交换器的部分的透视图，示出连接到入口管与滴管的歧管。
图3是连接到滴管的热交换器歧管的侧视图。
图4是热交换器歧管经由带阻挡层的钟形部段连接到滴管的截面图。
具体实施方式
在图1中示出制冷剂蒸汽压缩系统100的实例。该系统包括蒸发器102，压缩机104、冷凝器106和膨胀阀108。制冷剂管线连接上文所述的系统构件。风扇110和112分别作为传热系统的部分引导空气穿过蒸发器102和冷凝器106。冷凝器106包括歧管12，歧管12连接到入口管16和滴管18。虽然图1示出滴管18连接到冷凝器106，滴管18也可连接到蒸发器，诸如蒸发器102。
在图2中示出具有歧管12和多个微通道流动路径14的热交换器部段10的部分。热交换器部段10可取决于所需传热应用充当蒸发器或冷凝器。一般而言，热交换器部段10位于室外(例如，住宅外，在商业建筑物的屋顶上)，但热交换器部段10也可位于室内。微通道流动路径从歧管12延伸到另一歧管(未图示)。歧管12可为入口歧管或出口歧管。歧管12和微通道流动路径大体上为铝。
入口管和出口管附装到歧管12上。在图2所示的实施例中，入口管16在歧管顶部附近连接到歧管12。入口管16也与闭合热交换器回路中的制冷剂管线(未图示)连接。滴管18在歧管底部附近连接到歧管12。在图2所示的实施例中，滴管18也充当出口管。虽然图2示出入口管16在歧管顶部且出口滴管18在底部，其它实施例也是可能的。举例而言，管16可充当出口且滴管18可充当入口。在任一情况下，充当滴管的管在歧管上大体上定位将比另一管低，无论其为入口还是出口。也可能连接到歧管的两个管(入口和出口)都是滴管。
滴管18包括水平部段20、滴环22和竖直部段24。如图2所示，水平部段20的至少一部分大体上为水平的且大体上垂直于热交换器歧管12和竖直部段24。水平部段20与歧管12直接连接或者插入到钟形部段26内，钟形部段26连接到歧管12，如图2至图4所示。竖直部段24的至少一部分大体上为竖直的且垂直于水平部段20的至少一部分。竖直部段24与闭合热交换器回路中的制冷剂管线(未图示)连接。滴环22连接水平部段20与竖直部段24。滴管18大体上为铜，但也可使用其它金属，诸如铝。滴管18充当歧管12的入口或出口。制冷剂通过滴管18的内部通路行进到歧管12或从歧管12通过滴管18的内部通路行进。
如图3所示，滴环22是位于水平部段20与竖直部段24之间的大体上U行环。在图3所示的实施例中，滴环22在略微向下方向中从水平部段20倾斜以形成U形的一半。滴环22然后向上朝向竖直部段24弯曲以形成U形的另一半。滴环22包括底部外表面28。底部外表面28的至少一部分被定位成在水平部段20与竖直部段24接合滴环22处低于水平部段20与竖直部段24的外表面。在某些实施例中，水平部段20和竖直部段24可能具有低于底部外表面28的外表面，但这些表面不能位于水平部段20和竖直部段24与滴环22接合处。底部外表面28的最低部提供水可聚集，形成液滴和滴落的位置。
在滴管18的一个示范性实施例中，滴管18具有大约9.5mm的外径。滴管18的壁厚为大约0.7mm。滴管18的竖直部段24长度为大约42mm。滴管22的直倾斜部(在水平部段20与滴环22中的锐弯之间的部分)的长度为大约19mm。滴环22以大约19°角度从水平部段20向下倾斜且滴环22的U形弯经过大约109°的弧形。在歧管12的中点与竖直部段24的中点之间的距离为大约76mm。水平部段20在热交换器底表面30上方大约40mm处与歧管12连接。滴管18的其它实施例的尺寸可不同。举例而言，滴管18外径可在大约2.0mm与大约25.4mm之间。壁厚可在大约0.1mm至大约4mm之间。滴管18不同部分的角度和长度可适应热交换器歧管和制冷剂管线的特定需要。但是，所有实施例将被配置成使得滴环的外表面在水平部段和竖直部段连接到滴环处低于水平部段和竖直部段的外表面。
在热交换器部段10中收集的水和湿气(来自雨、雪或冷凝)可在与滴管18流体连通的制冷剂管线的外表面上积聚。水可沿着制冷剂管线外表面向下朝向热交换器歧管12行进。由于制冷剂管线常常由铜制成，这些水在其沿着制冷剂管线外表面行进时可收集铜粒子。在无滴管的热交换器中，含铜的水可行进到制冷剂管线(入口/出口)与铝热交换器歧管12连接的区域。铜和铝可形成电偶且可在存在铜与铝的区域或附近发生电偶腐蚀。
滴管18防止含铜的水到达歧管12。水沿着制冷剂管线和滴管18的竖直部段24的外表面向下行进。水然后到达滴环22且继续到底部外表面28的最低部。水将从底部外表面28的最低部滴落而非继续沿着滴环22到水平表面20且最终到达歧管12。水将需要“上坡”从滴环22到达水平表面20。在水可到达水平表面20之前，重力将使水形成液滴且从底部外表面28的最低部滴落。
虽然图3示出U形滴环22，在水平部段20和竖直部段24与滴环22接合处提供比水平部段20和竖直部段24外表面更低的底部外表面28的其它配置也是可能的。举例而言，滴环22还可具有V形部段，只要V形最低点在水平部段20和竖直部段24与滴环22接合处低于水平部段20和竖直部段24的外表面。
水从滴环22的底部外表面28滴落到热交换器底表面30上。在示范性热交换器实施例中，底表面30引导所收集的水远离歧管12。底表面30可倾斜以便于在远离歧管12的热交换器部段10的区域中收集水，在该区域中允许水蒸发或从热交换器部段10排出。
在图4中示出在滴管18与歧管12之间的连接的一个实施例。钟形部段26用于方便歧管12与滴管18的连接。在某些实施例中，钟形部段26可省略且滴管18直接连接到歧管12。钟形部段26大体上为铝，但也可使用其它金属，诸如铜。钟形部段26的一端定位于歧管12壁32中的开口内。滴管18的水平部段20定位于钟形部段26的另一端中。一旦连接，歧管12和滴管18的内部通路流体连通。
在此构造中，歧管12和钟形部段通常为类似金属。钟形部段26与滴管18的水平部段20通常为相异金属。为了防止钟形部段26与滴管18之间的电偶腐蚀，可采用一个或多个阻挡层34。阻挡层34位于钟形部段26与滴管18的接合区域周围以保护相异金属彼此接触的区域免碰水和氧气，从而防止或减少电偶腐蚀的机会。阻挡层34在钟形部段26或滴管18与歧管12连接之后大体上置于钟形部段26或滴管18周围。阻挡层34可为收缩包裹，当向收缩包裹施加热时其在钟形部段26周围密封。阻挡层34可为适于保护金属免碰水和氧气的任何材料，诸如橡胶、氯下橡胶、尼龙或乳胶。
虽然参考示范性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应了解在不偏离本发明的范围的情况下可做出各种变化且等效物可用于替换本发明的元件。此外，在不偏离本发明的本质范围的情况下，可做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导内容。因此，本发明应该不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (22)

1.一种系统，其包括：
热交换器歧管；以及
滴管，其与热交换器歧管成流体连通，所述滴管包括：
大体上水平部段，其具有外表面；
大体上竖直部段，其具有外表面；以及
滴环，其具有外表面且连接水平部段和竖直部段，其中所述滴环外表面的最低部在所述水平部段与滴环会合处被定位成低于所述水平部段外表面且在所述竖直部段与滴环会合处被定位成低于所述竖直部段外表面。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述热交换器歧管和所述滴管是类似金属。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述热交换器歧管和所述滴管是相异金属。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述热交换器歧管是铝，所述滴管是铜。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述滴管是所述热交换器歧管的入口或出口。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述水平部段大体上垂直于所述热交换器歧管。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述水平部段连接到所述热交换器歧管。
8.如权利要求1所述的系统，其还包括钟形部段，其中钟形部段连接所述热交换器歧管与所述滴管。
9.如权利要求1所述的系统，其还包括阻挡层，其中所述阻挡层包围所述热交换器歧管的一部分与所述滴管的一部分。
10.如权利要求8所述的系统，其还包括阻挡层，其中所述阻挡层包围钟形部段的一部分与所述滴管的一部分。
11.一种热交换器部段，其包括：
第一歧管与第二歧管；
在所述第一歧管与所述第二歧管之间延伸的多个流动路径；以及
与至少一个歧管流体连通的至少一个滴管，所述滴管包括：
大体上水平部段，其具有外表面；
大体上竖直部段，其具有外表面；以及，
滴环，其具有外表面且连接水平部段与竖直部段，其中所述滴环外表面的最低部在所述水平部段与滴环会合处被定位成低于所述水平部段外表面且在所述竖直部段与滴环会合处被定位成低于所述竖直部段外表面。
12.如权利要求11所述的热交换器部段，其中所述至少一个滴管和与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管是相异金属。
13.如权利要求12所述的热交换器部段，其中所述至少一个滴管是铜且与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管是铝。
14.如权利要求11所述的热交换器部段，其中所述至少一个滴管是与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管的入口或出口。
15.如权利要求11所述的热交换器部段，其中所述水平部段连接到与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管。
16.如权利要求11所述的热交换器部段，其还包括钟形部段，其中所述钟形部段连接所述至少一个滴管和与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管。
17.如权利要求11所述的热交换器部段，其还包括阻挡层，其中所述阻挡层包围所述至少一个滴管的一部分和与所述至少一个滴管流体连通的所述至少一个歧管的一部分。
18.如权利要求11所述的热交换器部段，其还包括阻挡层，其中所述阻挡层包围所述钟形部段的一部分和所述至少一个滴管的一部分。
19.一种保护热交换器的铝表面的方法，所述方法包括：
使滴管成形为包括大体上水平部段，大体上竖直部段，以及连接所述水平部段与竖直部段的滴环，其中所述滴管被成形为使得所述滴环的外表面在所述水平部段与滴环会合处低于所述水平部段的外表面且在所述竖直部段与滴环会合处低于所述竖直部段的外表面；
将所述滴管的水平部段连接到热交换器歧管；以及
将所述滴管的竖直部段连接到制冷剂管线。
20.如权利要求19所述的方法，其还包括对所述滴管的一部分和所述热交换器歧管的一部分提供阻挡层。
21.如权利要求19所述的方法，其中将所述滴管的水平部段连接到所述热交换器歧管的步骤还包括：
将钟形部段的第一端连接到所述热交换器歧管；以及
将所述滴管的水平部段连接到所述钟形部段的第二端。
22.如权利要求21所述的方法，其还包括对所述滴管的一部分和所述钟形部段的一部分提供阻挡层。
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