CN106091481B - 毛细管涡旋换热器 - Google Patents

Abstract

毛细管涡旋换热器，属于地源热泵装置领域。其特征在于包括机壳，在机壳内设置冷却介质循环管路，在机壳的两端侧壁上分别设置进水口和出水口，进水口位于出水口的上方；所述的冷却介质循环管路包括输入管和输出管，并联设置若干根两端连通输入管和输出管的支管，支管螺旋盘绕在输入管或输出管周围；进水口的进水方向与机壳呈0‑45度夹角；进水旋转方向与冷却介质的流动方向相反水循环与冷却介质循环流向相反，水流上进下出，热交换更充分。此外，本装置设置有导流装置、支撑装置和保护装置，上、下分隔密封胶垫与机壳内壁围成密闭的热交换空间，令设备结构更加紧凑实用，安全便捷，使用寿命更长。

Description

毛细管涡旋换热器

技术领域

本发明属于地源热泵装置领域，具体涉及一种毛细管涡旋换热器。

背景技术

传统的地能空调换热器一般采用机壳内套装一到三根直线冷却介质输入和输出管体，用于运送冷却介质与进入机壳内的地下水接触换热冷却，然后将地下水排出，而降温的冷却介质继续循环到空调出风口处，由风轮吹出冷风，调节居室内温度。传统换热器的结构所限，换热效率低，从而导致空调的制冷效果不佳。

由“南京谷德埃涤环境科技有限公司”于2014年3月28日申请的一种蜗旋管换热器，通过在第一工质内管和第一工质外管设置若干根蜗旋状盘管的结构，从理论上增大了换热面积，从而得出能够有效提升工作效率的结论。当在申请人的实际实验研究过程中发现，这种结构存在重大缺陷。首先，盘管为铜介质，其弯折呈蜗旋状时必须大于最小半径，不然铜管会出现弯折死角，导致铜管破裂或导流不畅。此时，盘管与第一工质内管之间存在的间隙远大于盘管自身弯折内外圈之间的间隙，导致地下水会直接从大间隙流走，而不会通过设计者预设的盘管自身间隙，由于这种结构性缺陷导致地下水短路，最终测得的换热效率甚至低于传统换热器。

申请人经过长期研发，能够通过改造热交换装置，提升换热和制冷效率，令地能空调能够设计成强制冷输出的工业或商业用空调成为可能，并且于2015年8月18日申请了专利号为201520621289.9的名称为“可拆洗高效换热器”。经过一段时间的市场调研和用户反馈，发现在上述专利技术的应用过程中，螺旋盘绕的支管周围设置得用于填充大间隙的阻流障碍物存在较为严重的问题，当大间隙阻流障碍物材质过软时，会变形占据支管周围的空间，导致换热面积减小，影响换热效果；当大间隙阻流障碍物材质过硬时，使用一段时间后不但表面积聚水垢，而且容易被碱蚀破损，导致内填充物泄漏。

当经过一段时间的使用之后，由于地区供水压力差异或者停水时，导致冷凝介质压缩机空转，容易造成换热器干烧或者过冷，最终导致设备寿命缩短。

鉴于此，申请人设计了一种毛细管涡旋换热器，能够解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种毛细管涡旋换热器，设备结构更加紧凑，换热效率更高，且运行安全可靠，使用寿命长。

本发明所要解决的技术问题是提供一种毛细管涡旋换热器，其特征在于包括机壳，在机壳内设置冷却介质循环管路，在机壳的两端侧壁上分别设置进水口和出水口，进水口位于出水口的上方；所述的冷却介质循环管路包括输入管和输出管，并联设置若干根两端连通输入管和输出管的支管，支管螺旋盘绕在输入管或输出管周围；还包括导流板，导流板与支管并行螺旋盘绕。

优选的，还包括分隔密封胶垫，所述分隔密封胶垫包括上、下分隔密封胶垫，所述上分隔密封胶垫设置在支撑装置和支管之间，所述下分隔密封胶垫设置在支管的底部；上、下分隔密封胶垫与机壳内壁围成密闭的热交换空间。

优选的，还包括支撑装置，在支撑装置上设置通孔，支撑装置通过通孔套装在壳体和支管之间的输入管和输出管上。

优选的，在支撑装置下方设置两个以上的支腿；所述支撑装置包括上支撑架和下支撑架，上、下支撑架通过螺纹连接在一起。

优选的，还包括保护装置，所述保护装置能够监测机壳温度，当监测到的温度不在预设温度范围内时，保护装置能够关闭换热器。

优选的，进水口的进水方向与机壳呈0-45度夹角；进水旋转方向与冷却介质的流动方向相反。

优选的，所述分隔密封胶垫内部设置中空环体，在分隔密封胶垫上方设置进液口，所述进液口通过流道联通中空环体。

优选的，所述导流板的内侧螺旋面上开设若干根导流槽；在导流板的外侧螺旋面上设置若干根螺旋凸条；在导流槽内设置若干个过滤横网。

优选的，所述保护装置还包括控制器和水流量监测器，所述水流量监测器能够监测机壳内的水流量并将信息传递给控制器，所述控制器连接并控制进水口的水流开关和输入管的冷却介质输入开关；

所述水流量监测器包括上下敞口的筒体，所述筒体安装在机壳的内壁上，在筒体的内壁上相对设置两个弹簧，在两个弹簧的顶端分别连接一个弧形弹性阀片，所述弧形弹性阀片上端铰接在筒体内壁上，弧形弹性阀片的下端连接滑轮；在筒体下端的内壁上设置两个压力传感器，两个压力传感器分别位于滑轮的下方；当筒体中有低于预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片通过弹簧压紧在一起，下端的滑轮与压力传感器不接触或轻微接触；当筒体中有超过预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片向两侧分开，下端的滑轮下移压紧压力传感器；当压力传感器受到的压力值小于预设值时，控制器能够关闭进水口的水流开关和输入管的冷却介质输入开关。

优选的，还包括减振固定装置，所述减振固定装置包括调节螺柱，在调节螺柱的两端安装调节螺母，所述调节螺母连接“U”形弹性夹，输入管和输出管分别设置在两端的弹性夹中；弹性夹的夹口处设置扎带，所述扎带能够将两端弹性夹封口，将输入管或输出管固定在弹性夹封口内。

本发明的有益效果是：

1、水循环与冷却介质循环流向相反，水流上进下出，热交换更充分。

2、导流装置能够令支管、输入管与输出管之间保持合理的间隙，而且能够起到导流的作用，增强换热效果。

3、在导流板的外侧螺旋面上设置若干根螺旋凸条，螺旋凸条能够通过夹持包围在外圈的支管，令导流板不易下滑。在导流槽内设置若干个过滤横网，进水在通过导流槽螺旋导流的过程中，其中的杂质能够被过滤横网阻隔，起到高效过滤效果，只需每间隔一段时间将导流板取出清洁即可。

4、支撑装置令支管间隙减小，结构更加紧凑，增强换热效果；上、下支撑架通过螺纹连接在一起，通过螺纹能够调节支撑装置的高度，用于适应不同型号换热器的装配和调节支管之间的紧密度。

5、上分隔密封胶垫设置在支撑装置和支管之间，所述下分隔密封胶垫设置在支管的底部；上、下分隔密封胶垫与机壳内壁围成密闭的热交换空间，能够令水和冷却介质在小间隙空间内，充分接触换热，提升设备效率。

6、保护装置能够监测机壳温度，当监测到的温度不在预设温度范围内时，保护装置能够关闭换热器，避免设备损伤。

7、保护装置还能够监测机壳内的水流量。当水流量监测器的筒体中有低于预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片通过弹簧压紧在一起，下端的滑轮与压力传感器不接触或轻微接触；当筒体中有超过预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片向两侧分开，下端的滑轮下移压紧压力传感器；当压力传感器受到的压力值小于预设值时，控制器能够关闭进水口处的进水和冷却介质循环管路。保护装置通过上述能够保证换热器始终在正常状态作业，避免干烧或者过冷现象的出现，缩短设备寿命。

8、由于输入管连接压缩机，压缩机在工作时会伴随着极大的振动，减振固定装置将输入管和输出管连接固定在一起，能有效减轻设备的整体振动。

9、本发明结构精炼，适于实用，生产和使用成本较低，适宜在业界推广普及。

附图说明

图1是本发明的使用结构示意图；

图2是图1的A-A向结构示意图；

图3是导流板的结构示意图；

图4是导流板的截面示意图；

图5是支撑装置的结构示意图；

图6是图5的B向结构示意图；

图7是图6的C-C向结构示意图；

图8是下分隔密封胶垫的结构示意图；

图9是水流量监测器的结构示意图；

图10是减振固定装置的结构示意图（扎带未收紧状态）；

图11是减振固定装置的结构示意图（扎带收紧状态）；

图中：1、支管；2、机壳；3、输入管；4、输出管；5、进水口；6、出水口；7、导流板；8、导流槽；9、过滤横网；10、螺旋凸条；11、支撑装置；12、上分隔密封胶垫；13、下分隔密封胶垫；14、上支撑架；15、下支撑架；16、支腿；17、中空环体；18、流道；19、进液口；20、水流量监测器；21、温度探测器；22、筒体；23、弧形弹性阀片；24、弹簧；25、滑轮；26、压力传感器；27、减振固定装置；28、扎带；29、弹性夹；30、调节螺母；31、调节螺柱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1和2所示，本发明所述的一种毛细管涡旋换热器，包括机壳2，在机壳2内设置冷却介质循环管路，在机壳2的两端侧壁上分别设置进水口5和出水口6，进水口5位于出水口6的上方。所述的冷却介质循环管路包括输入管3和输出管4，并联设置若干根两端连通输入管3和输出管4的支管1，支管1螺旋盘绕在输入管3或输出管4周围；进水口5的进水方向与机壳2呈0-45度夹角。进水旋转方向与冷却介质的流动方向相反。水循环与冷却介质循环流向相反，水流上进下出，热交换更充分。

本装置还包括导流板7，导流板7与支管1并行螺旋盘绕；所述导流板7的内侧螺旋面上开设若干根导流槽8。导流装置能够令支管1、输入管3与输出管4之间保持合理的间隙，而且能够起到导流的作用，增强换热效果。在导流板7的外侧螺旋面上设置若干根螺旋凸条10，螺旋凸条10能够通过夹持包围在外圈的支管1，令导流板7不易下滑。在导流槽8内设置若干个过滤横网9，进水在通过导流槽8螺旋导流的过程中，其中的杂质能够被过滤横网9阻隔，起到高效过滤效果，只需每间隔一段时间将导流板7取出清洁即可。

如图5和6所示，还包括支撑装置11，在支撑装置11上设置通孔，在支撑装置11下方设置四个以上的支腿16；支撑装置11通过通孔套装在壳体和支管1之间的输入管3和输出管4上。支撑装置11令支管1间隙减小，结构更加紧凑，增强换热效果。

如图5-7所示，所述支撑装置11包括上支撑架14和下支撑架15，上、下支撑架15通过螺纹连接在一起。通过螺纹能够调节支撑装置11的高度，用于适应不同型号换热器的装配和调节支管1之间的紧密度。

如图5所示，还包括分隔密封胶垫，所述分隔密封胶垫包括上、下分隔密封胶垫，所述上分隔密封胶垫12设置在支撑装置11和支管1之间，所述下分隔密封胶垫13设置在支管1的底部；上、下分隔密封胶垫与机壳2的内壁围成密闭的热交换空间。

如图8所示，所述分隔密封胶垫内部设置中空环体17，在分隔密封胶垫上方设置进液口19，所述进液口19通过流道18联通中空环体17。分隔密封胶垫不但能够减小各部件之间的刚性振动，而且高压液流通过进液口19和流道18填充中空环体17，令减振效果更佳。

如图1所示，还包括保护装置，保护装置包括温度探测器21，所述温度探测器21监测到的温度不在预设温度范围内时，保护装置能够关闭换热器，避免设备损伤。

如图9所示，所述保护装置还包括控制器和水流量监测器20，所述水流量监测器20能够监测机壳2内的水流量并将信息传递给控制器，所述控制器连接并控制进水口5的水流开关和输入管3的冷却介质输入开关。

所述水流量监测器20包括上下敞口的筒体22，所述筒体22安装在机壳2的内壁上，在筒体22的内壁上相对设置两个弹簧24，在两个弹簧24的顶端分别连接一个弧形弹性阀片23，所述弧形弹性阀片23上端铰接在筒体22内壁上，弧形弹性阀片23的下端连接滑轮25；在筒体22下端的内壁上设置两个压力传感器26，两个压力传感器26分别位于滑轮25的下方；当筒体22中有低于预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片23通过弹簧24压紧在一起，下端的滑轮25与压力传感器26不接触或轻微接触；当筒体22中有超过预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片23向两侧分开，下端的滑轮25下移压紧压力传感器26；当压力传感器26受到的压力值小于预设值时，控制器能够关闭进水口5的水流开关和输入管3的冷却介质输入开关。保护装置通过上述能够保证换热器始终在正常状态作业，避免干烧或者过冷现象的出现，缩短设备寿命。

如图10和11所示，还包括减振固定装置27，所述减振固定装置27包括调节螺柱31，在调节螺柱31的两端安装调节螺母30，所述调节螺母30连接“U”形弹性夹29，输入管3和输出管4分别设置在两端的弹性夹29中；弹性夹29的夹口处设置扎带28，所述扎带28能够将两端弹性夹29封口，将输入管3或输出管4固定在弹性夹29封口内。由于输入管3通过压缩机连接冷却介质仓，压缩机在工作时会伴随着极大的振动，减振固定装置27将输入管3和输出管4连接固定在一起，能有效减轻设备的整体振动。

需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种毛细管涡旋换热器，其特征在于包括机壳，在机壳内设置冷却介质循环管路，在机壳的两端侧壁上分别设置进水口和出水口，进水口位于出水口的上方；所述的冷却介质循环管路包括输入管和输出管，并联设置若干根两端连通输入管和输出管的支管，支管螺旋盘绕在输入管或输出管周围；还包括导流板，导流板与支管并行螺旋盘绕；

进水旋转方向与冷却介质的流动方向相反；

还包括减振固定装置，所述减振固定装置包括调节螺柱，在调节螺柱的两端安装调节螺母，所述调节螺母连接“U”形弹性夹，输入管和输出管分别设置在两端的弹性夹中；弹性夹的夹口处设置扎带，所述扎带能够将两端弹性夹封口，将输入管或输出管固定在弹性夹封口内。

2.根据权利要求1所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于还包括分隔密封胶垫，所述分隔密封胶垫包括上、下分隔密封胶垫，所述上分隔密封胶垫设置在支撑装置和支管之间，所述下分隔密封胶垫设置在支管的底部；上、下分隔密封胶垫与机壳内壁围成密闭的热交换空间。

3.根据权利要求2所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于还包括支撑装置，在支撑装置上设置通孔，支撑装置通过通孔套装在壳体和支管之间的输入管和输出管上。

4.根据权利要求3所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于还包括保护装置，所述保护装置能够监测机壳温度，当监测到的温度不在预设温度范围内时，保护装置能够关闭换热器。

5.根据权利要求4所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于在支撑装置下方设置两个以上的支腿；所述支撑装置包括上支撑架和下支撑架，上、下支撑架通过螺纹连接在一起。

6.根据权利要求5所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于进水口的进水方向与机壳呈0-45度夹角。

7.根据权利要求6所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于所述分隔密封胶垫内部设置中空环体，在分隔密封胶垫上方设置进液口，所述进液口通过流道联通中空环体。

8.根据权利要求7所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于所述导流板的内侧螺旋面上开设若干根导流槽；在导流板的外侧螺旋面上设置若干根螺旋凸条；在导流槽内设置若干个过滤横网。

9.根据权利要求8所述的毛细管涡旋换热器，其特征在于所述保护装置还包括控制器和水流量监测器，所述水流量监测器能够监测机壳内的水流量并将信息传递给控制器，所述控制器连接并控制进水口的水流开关和输入管的冷却介质输入开关；

所述水流量监测器包括上下敞口的筒体，所述筒体安装在机壳的内壁上，在筒体的内壁上相对设置两个弹簧，在两个弹簧的顶端分别连接一个弧形弹性阀片，所述弧形弹性阀片上端铰接在筒体内壁上，弧形弹性阀片的下端连接滑轮；在筒体下端的内壁上设置两个压力传感器，两个压力传感器分别位于滑轮的下方；当筒体中有低于预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片通过弹簧压紧在一起，下端的滑轮与压力传感器不接触或轻微接触；当筒体中有超过预设流量值的水流经过时，两个弧形弹性阀片向两侧分开，下端的滑轮下移压紧压力传感器；当压力传感器受到的压力值小于预设值时，控制器能够关闭进水口的水流开关和输入管的冷却介质输入开关。