CN104776652B - 冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了针一种冷凝器，包括带有敞口腔体的冷凝器本体，该冷凝器本体上固定有布置在所述敞口腔体的敞口处并将该敞口腔体密封住的盖板，所述敞口腔体由自前向后依次分布的进液腔、走液腔和出液腔构成，所述盖板上设置有与所述进液腔连通的进液孔以及与所述出液腔连通的出液孔，所述冷凝器本体上成型有密布于所述走液腔中且交错分布的若干阻流凸起。本发明这种冷凝器体型轻小且冷凝效率极高。

Description

冷凝器

技术领域

本发明涉及一种制冷系统技术领域，具体涉及一种冷凝器。

背景技术

在现有技术中，所使用的冷凝器特别是机柜空调中所使用的冷凝器，大多为管式结构，其包括散热壳体，壳体内安装有许多弯曲布置的管体。具体应用时，将高温气体或蒸汽或纯液体通入管内的进液孔，在流动的过程中，管体内的高温气体或蒸汽将热量传递给管体，管体再将热量传递给散热壳体，散热壳体再将热量传递给周围的空气，从而使管体内高温气体或蒸汽的温度得以降低，使其冷凝下来而变成温度较低的液体后再由管体出液孔流出。发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。

然而，上述这种结构的冷凝器，因为其在应用时管体内流动的高温气体或蒸汽的热量需要先传递给管体，再由管体传递个散热壳体，之后由散热壳体传递给周围空气后才被最终排出，高温气体或蒸汽的热量不能直接经散热壳体传递给空气，因此这种冷凝器的冷凝效率很低，一般只能靠加长管体的长度加大散热壳体的外形来增强其冷凝效果，体型庞大且造价较高。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，提供一种体型轻小且具有极高冷凝效率的冷凝器。

本发明的技术方案是：所述的冷凝器，包括带有敞口腔体的冷凝器本体，该冷凝器本体上固定有布置在所述敞口腔体的敞口处并将该敞口腔体密封住的盖板，所述敞口腔体由自前向后依次分布的进液腔、走液腔和出液腔构成，所述盖板上设置有与所述进液腔连通的进液孔以及与所述出液腔连通的出液孔，所述冷凝器本体上成型有密布于所述走液腔中且交错分布的若干阻流凸起。

本发明在上述技术方案的基础上，还包括以下优选技术方案：

所述冷凝器本体上成型有位于走液腔中的若干条凸筋，所述盖板上设置有与这些凸筋一一对应的若干条连接缝，每条凸筋均嵌入与之相对应的连接缝中并采用焊接工艺将二者密封焊接在一起。

所述进液腔的深度深于所述出液腔的深度。

所述各条凸筋均为直线形或均为曲线形结构，且各条凸筋相互平行分布，每条凸筋的两端均分别指向所述进液腔和出液腔。

所述冷凝器本体上成型有位于所述敞口腔体的敞口口沿处的定位台阶，所述盖板的外缘边紧压在该定位台阶上，并采用焊接工艺将盖板的外缘边与冷凝器本体固定在一起。

所述盖板呈矩形，所述进液孔和出液孔分别设置在该盖板的两个对角处。

所述冷凝器本体上成型有相互平行的若干块散热翅片，这些散热翅片分为纵向间隔分布的若干组，且任意相邻的两组散热翅片之间纵向错开布置。

部分散热翅片的端部延伸至与之相邻的那组散热翅片的空隙中，而且所述冷凝器本体上还成型有位于这些散热翅片的横向外侧的两块加强翅片，所述加强翅片的长度纵跨各组散热翅片。

每块散热翅片上均成型有一个横向外凸的阻流凸棱，且任意横向相邻的两块散热翅片上的阻流凸棱横向错开布置。

所述阻流凸起为圆柱形或棱柱形结构，所述散热翅片为直线形或曲线形结构。

本发明的优点是：

1、走液腔中的阻流凸起交错分布，当流体经过相邻的某两个阻流凸起之间的空隙而向下游流动时，会受到与这两个阻流凸起紧密相邻的下一个阻流凸起(在此称之为第三个阻流凸起1a)的阻挡，从而与该第三个阻流凸起接触并使流体的流向发现偏移再与周围的其他阻流凸起相接触，这样流体在经过走液腔 时就会不断受到附近各个阻流凸起1a的阻挡而发生流向的改变(当然，在流体压力的作用下，流体的总体方向是从进液孔流向出液孔方向)，流体流向的改变会使得流体各处都会尽可能的与冷凝器本体接触，形成湍流，这大大提高了该冷凝器的冷凝效率。

2、冷凝器本体上成型有位于走液腔中的若干条凸筋，盖板上设置有与这些凸筋一一对应的若干条连接缝，装配时，每条凸筋均嵌入与之相对应的连接缝中并采用焊接工艺将二者密封焊接在一起。凸筋和连接缝的结构设计增大了盖板和冷凝器本体之间的焊接面积，从而保证了盖板和冷凝器本体之间的连接强度，避免了盖板在使用过程中出现的变形问题。盖板紧压在阻流凸起上，可保证流体能够完全通过各阻流凸起之间的缝隙，使流体与阻流凸起能够充分接触换热。

3、冷凝器本体上成型有位于所述敞口腔体的敞口口沿处的定位台阶，装配时，盖板的外缘边紧压在该定位台阶上，并采用焊接工艺将盖板的外缘边与冷凝器本体固定在一起。这增强盖板的外缘与冷凝器本体之间连接强度。

4、盖板与冷凝器本体之间采用搅拌摩擦焊接工艺固定在一起，从而使得盖板与冷凝器本体连为一体，真正实现“密封”连接，避免流体从盖板和冷凝器本体的接缝处溢出。

5、走液腔中各条凸筋相互平行分布，每条凸筋的两端均分别指向进液腔和出液腔。如此一来，当盖板和冷凝器本体装配完成后，这些凸筋就会将走液腔分隔成多个相互独立的流道，这种结构设计在一定程度上增加了流体在走液腔中分布的均匀度，避免因流体分布不均而造成的冷凝器冷凝效率降低问题。

6、进液腔的深度深于出液腔的深度，使得冷凝器内部流体压力相对均匀。

7、进液孔和出液孔分别设置在盖板的两个对角处，如此可保证密闭容腔中各处流体在密闭容腔中都具有足够长的行走路程，从而提高冷凝效率。

8、冷凝器本体上成型有相互平行的许多块散热翅片，这些散热翅片分为纵 向间隔分布的若干组，且任意相邻的两组散热翅片之间纵向错开布置。实际应用时，风扇风流首先吹向第一个散热翅片组，并经过该组中各个散热翅片之间的缝隙(该缝隙也即为风扇风流所行走的通道，在此称之为风流通道)流向第二个散热翅片组，由于第二个散热翅片组每块散热翅片都处在第一个散热翅片组的风流通道的下游当中位置，因此第二组散热翅片会将第一组散热翅片中的每股风流“一分为二”，这样第一个散热翅片组中的每股风流都会“一分为二”的进入第二个散热翅片组，同理第二个散热翅片组中的每股风流都会“一分为二”的进入第三个散热翅片，从而使风体在散热翅片中形成湍流现象，使得风流与散热翅片充分接触换热，进而达到了提高冷凝器本体与空气之间的换热效率、使密闭容腔中的高温流体快速降温的目的。

9、散热翅片上均成型有横向外凸的阻流凸棱，且任意横向相邻的两块散热翅片上的阻流凸棱横向错开布置。这样即使风流在同一组散热翅片中流动时，也会发生风向的微变而触发湍流，而提高风流与翅片之间的换热效率。

10、本发明这种冷凝器装配完成后其外轮廓呈扁平状结构，其在机柜空调或其他装置上使用时，能够将冷凝器的翅片分布面与机柜外表面平行布置，同时使该冷凝器上的散热翅片伸出机柜空调外部而暴露在大气中，这样不仅节省了该冷凝器在机柜空调中的占用空间，同时还可以利用外部大气吸收散热翅片的热量，非常巧妙。并且，该冷凝器在具体应用时，其内部的流体流向和外部的风流流向刚好相反(呈180度)，实现了内部流体和外部风流的“对流”，这同样提高了该冷凝器的冷凝效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明冷凝器的拆分图；

图2为本发明冷凝器的立体结构示意图之一；

图3为本发明冷凝器的立体结构示意图之二；

图4为图3的A部放大图；

图5为本发明冷凝器中冷凝器本体的立体结构示意图；

图6为本发明冷凝器中盖板的主视图；

图7为本发明冷凝器盖板的立体结构示意图；

图8为本发明冷凝器中冷凝器本体的主视图；

图9为图8的仰视图；

图10为本发明冷凝器中冷凝器本体的截面图；

图11为图8的后视图。

其中：1冷凝器本体，1a阻流凸起，1b凸筋，1c定位台阶，1d散热翅片，1d-1阻流凸棱，1e-加强翅片，2敞口腔体，2a-进液腔，2b-走液腔，2c-出液腔，3盖板，3a进液孔，3b出液孔，3c连接缝。

具体实施方式

实施例：图1～图11示出了本发明这种冷凝器的一个具体实施例，该冷凝器主要用于机柜空调中，它包括带有敞口腔体2的冷凝器本体1，冷凝器本体1上固定有布置在所述敞口腔体2的敞口处的盖板3，而且该盖板3将所述敞口腔体2密封住，从而在盖板3和冷凝器本体1之间形成一密闭容腔。所述敞口腔体2由自前向后依次分布的进液腔2a、走液腔2b和出液腔2c构成。盖板3上设置有与所述敞口腔体2相连通的进液孔3a和出液孔3b(显然，该进液孔3a和出液孔3b也与由盖板3和冷凝器本体1形成的密闭容腔连通)，具体为：进液孔3a与所述进液腔2a连通，而出液孔3b与所述出液腔2c连通。并且，冷凝器本体1上成型有密布于所述走液腔2b中且交错分布的许多个阻流凸起1a。

本实施例中，上面所说的“交错分布”具有如下含义：参照图1、图5和图8所说，显然任意相邻的两个阻流凸起1a之间都会形成一个垂直于这两个阻流凸起1a连线方向的流道，而与这两个阻流凸起1a紧密相邻的下一个阻流凸起1a布置正好布置在这一流道上。如此设置的好处在于：当流体经过相邻的某两 个阻流凸起1a之间的空隙(流道)而向下游流动时，会受到与这两个阻流凸起1a紧密相邻的下一个阻流凸起1a(在此称之为第三个阻流凸起1a)的阻挡，从而与该第三个阻流凸起1a接触并使流体的流向发现偏移再与周围的其他阻流凸起1a相接触，这样流体在经过走液腔2b时就会不断受到附近各个阻流凸起1a的阻挡而发生流向的改变(当然，在流体压力的作用下，流体的总体方向是从进液孔流向出液孔方向)，这种流体流向的改变会使得流体各处都会尽可能的与冷凝器本体1接触，形成湍流，这大大提高了该冷凝器的冷凝效率。

在具体应用时，高温流体(该流体为气体或液体或气液混合体)经进液孔3a流入进液腔2a，在流体压力作用下进液腔2a中的流体先流入走液腔2b，再流入出液腔2c，最后经出液孔3b流出，流体在经过进液腔2a、走液腔2b和出液腔2c的过程中会将其一部分热量传递给冷凝器本体1，再由冷凝器本体1传递给周围大气而散发出去。其中，流体在走液腔2b中流动时，会与交错分布的阻流凸起1a充分接触，从而增大了流体与冷凝器本体1的接触面积，也即增大了流体与冷凝器本体1的换热面积。

因为流体在密闭容腔中流动时，会对盖板3和冷凝器本体1施加非常强大了流体压力，如果盖板3与冷凝器本体1之间的连接强度不够高，则很可能发生盖板3从冷凝器本体1上脱开(盖板3在流体压力的作用下向外鼓起变形)而造成高温流体泄漏的问题，这不仅影响冷凝器的使用效果，还存在高温烫伤的危害。为了避免这一问题的发生，本例采用了如下结构：

如图1、图2、图5、图6和图7所示，所述冷凝器本体1上成型有位于走液腔2b中的若干条(本例具体为5条)凸筋1b，所述盖板3上设置有与这些凸筋1b一一对应的若干条(相对应的，也为5条)连接缝3c，每条凸筋1b均嵌入与之相对应的连接缝3c中并采用搅拌摩擦焊接工艺(当然，也可以是采用普通焊接工艺)将二者密封焊接在一起，并且盖板3紧压在所述阻流凸起1a上。凸筋1b和连接缝3c的结构设计增大了盖板3和冷凝器本体1之间的焊接面积， 从而保证了盖板3和冷凝器本体1之间的连接强度，避免了盖板3在使用过程中出现的变形问题。盖板3紧压在阻流凸起1a上通过是为了使流体与阻流凸起1a能够充分接触换热。上述的5条凸筋1b在走液腔2b中等距分布。

上述结构设计只能增强盖板3的中部与冷凝器本体1之间连接强度，而不能增强盖板3的外缘与冷凝器本体1之间连接强度，为此本例还采用了如下结构：如图1和图5所示，所述冷凝器本体1上成型有位于所述敞口腔体2的敞口口沿处的定位台阶1c，装配时，所述盖板3的外缘边紧压在该定位台阶1c上，并采用搅拌摩擦焊接工艺(当然，也可以采用普通焊接工艺)将盖板3的外缘边与冷凝器本体1固定在一起。

搅拌摩擦焊接工艺为现有的成熟工艺，其能够将相互焊接的两个部件完全的连为一体，真正实现“密封”连接，避免流体从盖板3和冷凝器本体1的接缝处溢出。

考虑到冷凝器在使用时，流入进液孔3a和进液腔2a的高温流体通常为气体或气液混合体，而经过冷凝器本体1的散热处理后，气体的温度降低而液化成为液体，故流入出液腔2c的流体全部或大部分为液体，流体其体积变小。因此本例将所述进液腔2a的深度设置成深于所述出液腔2c的深度，进液腔2a的容积大于出液腔2c的容积，如图10。显然，如果进入进液孔3a和进液腔2a的高温流体为液体，我们则不需要这么做。

本例中，走液腔2b的深度浅于出液腔2c的深度。

如图5所示，本例中所述各条凸筋1b均为直线形结构，当然我们也可以将其设置成曲线形结构。且各条凸筋1b相互平行分布，每条凸筋1b的两端均分别指向所述进液腔2a和出液腔2c。如此一来，当盖板3和冷凝器本体1装配完成后，这些凸筋1b就会将走液腔2b分隔成多个(本例具体为6个)相互独立的流道，这种结构设计在一定程度上增加了流体在走液腔2b中分布的均匀度，避免因流体分布不均而造成的冷凝器冷凝效率降低问题。上述的各个阻流凸起 1a都分布在这些相互独立的流道中。

如图1、图2和图6所示，本例中，所述盖板3的形状为矩形，所述进液孔3a和出液孔3b分别设置在该盖板3的两个对角处。如此可保证密闭容腔中各处流体在密闭容腔中都具有足够长的行走路程，从而提高冷凝效率。当然，我们也可以将盖板3设置成圆形、椭圆形等各种形状。

参照图3和图4所示，为了提高冷凝器本体1与周围空气之间的换热效率，本例在所述冷凝器本体1上还成型有相互平行的若干块散热翅片1d，这些散热翅片1d分为纵向间隔分布的若干组(本例具体为三组)，且任意相邻的两组散热翅片1d之间纵向错开布置。这里所说的“纵向错开布置”意指“纵向不对齐”，具体含义如下：后一组散热翅片1d的端部不存在前一组散热翅片1d的端部延长线上，也即纵向相邻的两块散热翅片1d相互错位布置。换言之，同一组中相邻的两块散热翅片1d之间存在一定的缝隙，而与这两块散热翅片1d紧邻的下一个散热翅片组中的第三块散热翅片1d，其端部并不指向两块散热翅片1d，而是指向这两块散热翅片1d之间的缝隙。如此设置的好处在于能够提高冷凝器本体1与空气之间的换热效率，使密闭容腔中的高温流体快速降温，具体理由如下：

实际应用时，通常需要在冷凝器本体1的一侧布置散热风扇，风扇吹出的风流方向与散热翅片1d的长度方向大致平行。风流首先吹向第一个散热翅片组，并经过该组中各个散热翅片1d之间的缝隙(该缝隙也即为风扇风流所行走的通道，在此称之为风流通道)流向第二个散热翅片组，由于第二个散热翅片组每块散热翅片1d都处在第一个散热翅片组的风流通道的下游当中位置，因此第二组散热翅片会将第一组散热翅片中的每股风流“一分为二”，这样第一个散热翅片组中的每股风流都会“一分为二”的进入第二个散热翅片组，同理第二个散热翅片组中的每股风流都会“一分为二”的进入第三个散热翅片，从而使风体在散热翅片中形成湍流现象，使得风流与散热翅片1d充分接触换热，进而达 到了提高冷凝器本体1与空气之间的换热效率、使密闭容腔中的高温流体快速降温的目的。

再参照图4和图9所示，为了使风体在散热翅片中形成的湍流现象更为明显，本例在每块散热翅片1d上均成型有一个横向外凸的阻流凸棱1d-1，且任意横向相邻的两块散热翅片1d上的阻流凸棱1d-1纵向错开布置。这样，即使风流在同一组散热翅片1d中流动时，也会发生风向的微变而触发湍流。

上述的“纵向错开布置”，具有如下含义：横向相邻的两块散热翅片上的阻流凸棱不存在同一条横向直线上，如图3。

本例所说的“纵向”是指散热翅片的长度风向，“横向”是指散热翅片的厚度风向，可参照图11所示，“纵向”为平行于纸面的上下方向，而“横向”为平行于纸面的左右方向。

上述各个散热翅片1d中，有一部分散热翅片1d的端部延伸至与之相邻的那组散热翅片1d的空隙中，而且所述冷凝器本体1上还成型有位于这些散热翅片1d的横向外侧的两块加强翅片1e，所述加强翅片1e的长度纵跨各组散热翅片1d。不难看出，如此的结构设计增大了散热器本体1的结构强度。

本例在加强翅片1e上也成型有阻流凸棱，如图3和图4。

本例中，所述阻流凸起1a为圆柱形结构，当然我们也可以将其设置成棱柱形结构或其他各种不规则形状。所述散热翅片1d为直线形结构，当然我们也可以将其设置成曲线形结构或其他各种不规则形状。

本例中，所述阻流凸起1a、凸筋1b、定位台阶1c、散热翅片1d和阻流凸棱1d-1均为散热器本体1的一部分，而且它们一体成型。进液孔3a、出液孔3b和连接缝3c均为盖板3的一部分，而且它们也一体成型。散热器本体1和盖板3通常为铝制。

参照图2所示，本发明这种冷凝器装配完成后其外轮廓呈扁平状结构，其在机柜空调(或其他装置)上使用时，能够将冷凝器的翅片分布面与机柜外表 面平行布置，同时使该冷凝器上的散热翅片1d伸出机柜外部而暴露在大气中，这样不仅节省了该冷凝器在机柜中的占用空间，同时还可以利用外部大气吸收散热翅片1d的热量，非常巧妙。并且，该冷凝器在具体应用时，其内部的流体流向和外部的风流流向刚好相反(呈180度)，实现了内部流体和外部风流的“对流”，这同样提高了该冷凝器的冷凝效率。

当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种冷凝器，其特征在于：它包括带有敞口腔体(2)的冷凝器本体(1)，该冷凝器本体(1)上固定有布置在所述敞口腔体(2)的敞口处并将该敞口腔体密封住的盖板(3)，所述敞口腔体(2)由自前向后依次分布的进液腔(2a)、走液腔(2b)和出液腔(2c)构成，所述盖板(3)上设置有与所述进液腔(2a)连通的进液孔(3a)以及与所述出液腔(2c)连通的出液孔(3b)，所述冷凝器本体(1)上成型有密布于所述走液腔(2b)中且交错分布的若干阻流凸起(1a)；

所述冷凝器本体(1)上成型有位于走液腔(2b)中的若干条凸筋(1b)，所述盖板(3)上设置有与这些凸筋(1b)一一对应的若干条连接缝(3c)，每条凸筋(1b)均嵌入与之相对应的连接缝(3c)中并采用焊接工艺将二者密封焊接在一起；

所述冷凝器本体(1)上成型有相互平行的若干块散热翅片(1d)，这些散热翅片(1d)分为纵向间隔分布的若干组，且任意相邻的两组散热翅片(1d)之间纵向错开布置；

部分散热翅片(1d)的端部延伸至与之相邻的那组散热翅片(1d)的空隙中，而且所述冷凝器本体(1)上还成型有位于这些散热翅片(1d)的横向外侧的两块加强翅片(1e)，所述加强翅片(1e)的长度纵跨各组散热翅片(1d)；

每块散热翅片(1d)上均成型有一个横向外凸的阻流凸棱(1d-1)，且任意横向相邻的两块散热翅片(1d)上的阻流凸棱(1d-1)横向错开布置。

2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述进液腔(2a)的深度深于所述出液腔(2c)的深度。

3.根据权利要求2所述的冷凝器，其特征在于：所述各条凸筋(1b)均为直线形或均为曲线形结构，且各条凸筋(1b)相互平行分布，每条凸筋(1b)的两端均分别指向所述进液腔(2a)和出液腔(2c)。

4.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述冷凝器本体(1)上成型有位于所述敞口腔体(2)的敞口口沿处的定位台阶(1c)，所述盖板(3)的外缘边紧压在该定位台阶(1c)上，并采用焊接工艺将盖板(3)的外缘边与冷凝器本体(1)固定在一起。

5.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述盖板(3)呈矩形，所述进液孔(3a)和出液孔(3b)分别设置在该盖板(3)的两个对角处。

6.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：所述阻流凸起(1a)为圆柱形或棱柱形结构，所述散热翅片(1d)为直线形或曲线形结构。