CN106959030A - 一种管式螺旋板热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明一种管式螺旋板热交换器，包括上联管、下联管、中心管及导流管；下联管和上联管一端密封，另一端开口，上联管与下联管密封端方向相反。中心管下端与下联管相连通，在下联管靠近密封侧密布开有通孔。中心管上端与上联管相连通，在上联管靠近密封侧密布开有通孔。第一根导流管起端插进下联管靠近中心管的一个通孔中，再将该导流管沿中心管外圆围螺旋缠绕上升至上联管，导流管的末端插进上联管靠近中心管的通孔中；第二根导流管沿第一根导流管外圆围缠绕上升，按同样方式与上联管及下联管对应的通孔相连，其它导流管依次缠绕。各导流管间通过对应侧的凹槽和凸台镶嵌连接。本发明结构简单、紧凑、造价低、热转换效率极高、用途广泛。

Description

一种管式螺旋板热交换器

技术领域：

本发明涉及到一种管式螺旋板热交换器，属于热交换设备技术领域。

背景技术：

目前在市场上涉及到的热交换器产品繁多，其用途也很广泛，如太阳能热水器用的热交换器；炼钢厂要将余热利用、水泥厂焙烧时产生的热量、大型锅炉、茶炉烟道产生的热量等，若要利用都需要用换热器将其热量取出，用于取暖、淋浴等。目前市面销售的热交换器主要有以下几类：管式有：浮头式、固定管式、外套管式、热管式、滑动管式等。板式有：板翅式、板壳式、叠片板式等。上述热交换器制造困难、成本高。关键是换热效率都很低。专利申请号为201110322698.5的一种热交换器，虽然可将大吨位起重机的冷却系统进一步提高其冷却效果，但由于结构太复杂，热交换效率仍旧很低，不能适应其它场合，使用受局限。

发明内容：

本发明的目的，是要提供一种结构简单、制造容易、换热效率特别高的管式螺旋板热交换器。

为达此目的，本发明的一种管式螺旋板热交换器，主要包括上联管、下联管、中心管及导流管；其中，下联管和上联管的一端密封，另一端开口，且上联管与下联管密封端方向相反。中心管的下端与下联管相连通，在下联管靠近密封的一侧密布开有若干通孔或开一长方形槽。中心管的上端与上联管相连通，在上联管靠近密封的一侧密布开有若干通孔或开一长方形槽。第一根导流管的起端插进下联管的靠近中心管的一个通孔中连通后与外界密封，再将该导流管沿中心管的外圆围按一定螺距螺旋缠绕上升至上联管，并将该导流管的末端插进上联管的靠近中心管的通孔中连通后与外界密封；第二根导流管沿第一根导流管的外圆围缠绕上升，第三根导流管沿第二根导流管的外圆围缠绕上升，按照同样的方式依次缠绕，并与上联管及下联管对应的通孔相连，再将其它导流管依次缠绕至所需螺旋板直径。每根导流管相应位置上设置有凹槽和凸台，各导流管之间通过其对应侧的凹槽和凸台相互镶嵌连接以形成管式螺旋板。在此核心组合部件的基础上，再增添其它构件来制造出各种不同用途的热交换器。

其中，所述的中心管的下端与下联管相连通的位置可以为下联管中部或下联管的一端。

其中，所述的中心管的上端与上联管相连通的位置可以为上联管中部或上联管的一端。

其中，所述的下联管及上联管的通孔形状包括但不限于圆形、方形。

其中，所述的导流管之间可以通过焊接或者胶接的方式相连接。

其中，所述的管式螺旋板热交换器，放入一保温水箱中，下联管的开口端伸出保温水箱的底部；上联管的开口端伸出保温水箱的上部；保温水箱通过其进水管注满水直至其出水管止；下联管的开口端与热水源出水口相连通，上联管的开口端与热水源进水口相连通，以形成闭路循环。

其中，所述的管式螺旋板热交换器，进一步包括有一个导流筒，设置在管式螺旋板的外圆围，下联管的开口端伸出导流筒的下部；上联管的开口端伸出导流筒上部。

其中，所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，放置入一保温水箱的中心位置，导流筒的下部穿过保温水箱的底板，上部穿出水箱盖；保温水箱通过其进水管注满水至其出水管止；导流筒下端的空气进口通过法兰与一热空气源的热气出口相连通，导流筒上端的空气出口与热空气源的进气端相连通，以形成热空气闭路循环。

其中，所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，导流筒的外圆围设有保温层，导流筒与一锅炉、茶炉等烟囱串联连通。

其中，所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，放置入一锅炉或茶炉内腔中，其下联管开口端伸出导流筒底部，且与锅炉或茶炉水箱底部的水相连通；上联管开口端伸出导流筒上部，且与锅炉或茶炉水箱上部的水相连通；在导流筒的空气进口的下部设有热源，导流筒上部空气出口与锅炉或茶炉的烟囱相连接。

其中，该管式螺旋板换热交换器的中心管上端与上联管不连通，而是与一倾斜的进气口相连，该上联管进一步开有一出气口。

其中，所述的进气口和出气口可进一步套进一塑料管，并通过卡圈将其圈紧。

其中，所述的导流管包括但不限于方管、多孔扁管、圆管。

其中，所述的导流管包括但不限于方管、多孔扁管、圆管，且其两侧面中间位置向外垂直设有直翅，单侧直翅的长度为管式螺旋板螺距的1/4到1/2。

其中，所述管式螺旋板可全部用不带直翅的导流管缠绕，或全部采用带直翅的导流管缠绕，或不带直翅的和带直翅的导流管相隔缠绕。

本发明一种管式螺旋板热交换器，同现有技术相比，其优点及功效在于：结构简单、紧凑、新颖、制造容易、造价低、热转换效率极高、用途广泛、可组合成各种不同用途的热交换器。

附图说明：

图1为用于太阳能瓦板，用空气闭路循环的热交换器原理结构图。

图2为图1的A向俯视图。

图3为用于太阳能瓦板，用水闭路循环的热交换器原理结构图。

图4为用于锅炉等烟道余热回收用，热交换器原理图。

图5为锅炉、茶炉用热交换器原理结构图。

图6为用空气或水循环取地源或水源，热、冷源的热交换器原理结构图。

图7导流管为方管形横断面图。

图8导流管为多孔扁管形横断面图。

图9导流管为圆管形横断面图。

图10导流管为方管形横断面图，且两侧垂直向外设有直翅，其它原理结构同图7。

图11导流管为多孔扁管形横断面图，且两侧垂直向外设有直翅，其它原理结构同图8。

图12导流管为圆管形横断面图，且两侧垂直向外设有直翅，其它原理结构同图9。

图中标号名称如下：

1—空气进口 2—导流筒 3—下联管 4—保温水箱

5—中心管 6—螺旋通道 7—导流管 8—水

9—上联管 10—出水管 11—水箱盖 12—空气出口

13—进水管 14—保温层 15—烟囱 16—热源

17—卡圈 18—塑料管 19—进气口 20—出气口

21—半槽 22—凸台 23—凹槽 24—直翅

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

本发明一种管式螺旋板热交换器，主要主要包括上联管9、下联管3、中心管5及导流管7；其中，下联管3和上联管9的一端密封，另一端开口，且上联管9与下联管3密封端方向相反。中心管5的下端与下联管3相连通，在下联管3靠近密封的一侧密布开有若干通孔。中心管5的上端与上联管9相连通，在上联管9靠近密封的一侧密布开有若干通孔。其中第一根导流管7的起端插进下联管3的靠近中心管的一个通孔中连通后与外界密封，再将该导流管7沿中心管5的外圆围按一定螺距螺旋缠绕上升至上联管9，并将该导流管7的末端插进上联管9的靠近中心管的通孔中连通后与外界密封；第二根导流管沿第一根导流管的外圆围螺旋缠绕上升，第三根导流管7沿第二根导流管7的外圆围螺旋缠绕上升，按照同样的方式依次缠绕，并与上联管及下联管对应的通孔相连，再将其它导流管7依次缠绕至所需螺旋板直径。每根导流管7相应位置上设置有凹槽23和凸台22，各导流管之间通过其对应侧的凹槽和凸台相互镶嵌连接以形成管式螺旋板。

在图1、图2中，是在管式螺旋板的外圆围，增设一根导流筒2，下联管3的左端伸出导流筒2的下部左侧。上联管9的右端伸出导流筒2的上部右侧。将管式螺旋板与导流筒2组合后，放置保温水箱4的中心位置。导流筒2的下部穿过保温水箱4的底板后焊接密封，上部穿出水箱盖11。保温水箱4通过进水管13往里通满水8至出水管10止。导流筒2下端的空气进口1，通过法兰与太阳能瓦板的热气出口相连通，导流筒2上端的空气出口12与太阳能瓦板的进气端相连通，以形成热空气闭路循环。当热空气不断进入导流筒2并经过螺旋通道6后，各导流管7受热，并将其热量传递给导流管7内孔中的水8。导流管中的水8受热后，温度较低的水8不断从下联管3的左端流进，穿过各导流管7和中心管5的内孔后从上联管9的右端流出。不断循环加热直至将保温箱中的水8加热至所需温度止。

在图3中，是将管式螺旋板放入保温水箱4中，其下联管3的左端伸出保温水箱4的底部左侧并密封。上联管9伸出保温水箱4的上部右侧并密封。保温水箱4通过进水管13向里充满水8直至出水管10止。下联管3的左端与太阳能瓦板的出水口相连通，上联管9与太阳能瓦板的进水口相连通。太阳能瓦板受热后将其内腔的水加热。加热后的水从下联管3流进，经过各导流管7和中心管5的内孔后，从上联管9流出，以形成闭路循环。从而不断将保温水箱4的水8加热至所需温度。

在图4中，是将管式螺旋板置于导流筒2中，其下联管3的左端伸出导流筒2的下部左侧，并与另设置的保温水箱4的出水管10相连通。上联管9伸出导流筒2的上部右侧并与保温水箱4的进水管13相连通。导流筒2的外圆围设有保温层14，导流筒2与锅炉、茶炉等烟囱串联连通。当热烟气从导流筒2下端空气进口1流进并经螺旋通道6后，再从其上端的空气出口12流出，管式螺旋板受热，并将其热量传递给各导流管7、下联管3、中心管5、上联管9内腔中的水8，不断将保温水箱4的水8加热至所需温度，达到余热回收目的。

在图5中，是将管式螺旋板置于锅炉或茶炉内腔的导流筒2的中间，其下联管3伸出导流筒底部的左侧，且与锅炉水箱底部的水8相连通。上联管9伸出锅炉上部的导流筒2的右侧并密封，且与锅炉水箱上部的水8相连通。在锅炉或茶炉水箱的导流筒2的空气进口1的下部设有热源16，锅炉或茶炉的底部和外圆围及上部均设有保温层14，导流筒2上部空气出口12与烟囱15相连接。锅炉或茶炉水箱通过其底部的进水管13，放入水8至上部的出水光10止。当热源开通时，热空气从空气进口1，经管式螺旋板的螺旋通道6至空气出口12再从烟囱15流出。管式螺旋板受热后将热量传递给各导流管7和中心管5内孔中的水8。锅炉或茶炉保温箱中的水8，不断从下联管3流进，再经各导流管7和中心管5的内孔后从上联管9中流出，不断循环加热，直至达到所需水温止。

在图6中，该管式螺旋板换热交换器的中心管上端与上联管不连通，而是与一倾斜的进气口19相连，该上联管进一步开有一出气口20。具体结构是在管式螺旋板的中心管5的上端，将进气口19向右侧斜一角度后，套进塑料管18并通过卡圈17将其圈紧。在上联管9的出气口20也套进塑料管18，并通过卡圈17将其圈紧。再将管式螺旋板埋入地下水源层或江湖水中，其进气口19通过塑料管18与压气机的出气管相连通。出气口20也通过塑料管18与房屋室内相连通，或与种植大棚、养殖室内相连通。若将压气机打开，在冬天管式螺旋板吸取地下热量，可将室内空气加温。在夏天管式螺旋板吸收地下或水中的冷量，可将室内空气降温，起到冬暖夏凉的效果，以取代冷、热空调。该原理除用空气做传递介质外，还可用水做传递介质。

在图7中，导流管7为方管。在其两侧上部沿两壁向上设有凸台22，向下沿其两壁向内凹进一段距离后则为半槽21。

在图8中，导流管7为多孔扁管。沿其中间壁是上部设有凸台22，下部设有凹槽23。

在图9中，导流管7为圆管。沿其中心线上外圆上设有凸台22，在下外圆上设有凹槽23。

在图10中，导流管7为方管，在其两侧中间位置垂直设有直翅24，其它结构原理同图7。

在图11中，导流管7为多孔扁管，在其两侧中间位置垂直设有直翅24，其它结构原理同图8。

在图12中，导流管7为圆管，在其两侧中间位置垂直设有直翅24，其它结构原理同图9。

在图10、图11、图12中，导流管7的单侧直翅24的长度为管式螺旋板螺距的1/4到1/2。

所述管式螺旋板可全部用不带直翅的导流管缠绕，或全部采用带直翅的导流管缠绕，或不带直翅的和带直翅的导流管相隔缠绕。

Claims (13)

1.一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：该热交换器主要包括上联管、下联管、中心管及导流管；其中，下联管和上联管的一端密封，另一端开口，且上联管与下联管密封端方向相反；中心管的下端与下联管相连通，在下联管靠近密封的一侧密布开有若干通孔或一长方形槽；中心管的上端与上联管相连通，在上联管靠近密封的一侧密布开有若干通孔或一长方形槽；第一根导流管的起端插进下联管的靠近中心管的一个通孔中连通后与外界密封，再将该导流管沿中心管的外圆围按一定螺距螺旋缠绕上升至上联管，并将该导流管的末端插进上联管的靠近中心管的通孔中连通后与外界密封；第二根导流管沿第一根导流管的外圆围缠绕上升，按照同样的方式依次缠绕，并与上联管及下联管对应的通孔相连通，再将其它导流管依次缠绕至所需螺旋板直径；每根导流管相应位置上设置有凹槽和凸台，各导流管之间通过其对应侧的凹槽和凸台相互镶嵌连接以形成管式螺旋板。

2.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的中心管的下端与下联管相连通的位置可以为下联管中部或下联管的一端。

3.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的中心管的上端与上联管相连通的位置可以为上联管中部或上联管的一端。

4.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的下联管及上联管的通孔形状包括但不限于圆形、方形，所述的导流管包括但不限于方管、多孔扁管、圆管。

5.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的导流管之间可以通过焊接或者胶接的方式相连接。

6.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的导流管其两侧面中间位置向外垂直设有直翅，单侧直翅的长度为管式螺旋板螺距的1/4到1/2。

7.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述管式螺旋板可全部用不带直翅的导流管缠绕，或全部采用带直翅的导流管缠绕，或不带直翅的和带直翅的导流管相隔缠绕。

8.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的管式螺旋板热交换器，放入一保温水箱中，下联管的开口端伸出保温水箱的底部；上联管的开口端伸出保温水箱的上部；保温水箱通过其进水管注满水直至其出水管止；下联管的开口端与热水源出水口相连通，上联管的开口端与热水源进水口相连通，以形成闭路循环。

9.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的管式螺旋板热交换器，进一步包括有一个导流筒，设置在管式螺旋板的外圆围，下联管的开口端伸出导流筒的下部；上联管的开口端伸出导流筒上部。

10.根据权利要求9所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，放置入一保温水箱的中心位置，导流筒的下部穿过保温水箱的底板，上部穿出水箱盖；保温水箱通过其进水管注满水至其出水管止；导流筒下端的空气进口通过法兰与一热空气源的热气出口相连通，导流筒上端的空气出口与热空气源的进气端相连通，以形成热空气闭路循环。

11.根据权利要求9所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，导流筒的外圆围设有保温层，导流筒与一锅炉、茶炉等烟囱串联连通。

12.根据权利要求9所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：所述的带有导流筒的管式螺旋板热交换器，放置入一锅炉或茶炉内腔中，其下联管开口端伸出导流筒底部，且与锅炉或茶炉水箱底部的水相连通；上联管开口端伸出导流筒上部，且与锅炉或茶炉水箱上部的水相连通；在导流筒的空气进口的下部设有热源，导流筒上部空气出口与锅炉或茶炉的烟囱相连接。

13.根据权利要求1所述的一种管式螺旋板热交换器，其特征在于：该管式螺旋板换热交换器的中心管上端与上联管不连通，而是与一倾斜的进气口相连，该上联管进一步开有一出气口。