CN109282675A - 套管式热交换器及其制造方法和模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低压降的套管式热交换器，在该内管中形成有第一流动路径；外管围绕所述内管后，所述外管和内管一起被弯曲形成弯曲的弯曲部以及平直延伸的笔直部；内管和外管的一部分在所述弯曲部保持彼此接触，内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成有供流体流过的第一流道；内管和外管在笔直部之处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道；所述第一流道和第二流道彼此连通从而在内管和外管之间形成第二流动路径。本发明有生产成本低的优点。

Description

套管式热交换器及其制造方法和模具

技术领域

本发明涉及一种用于流体之间进行热交换的套管式热交换器及其制造方法和模具。

背景技术

现有的热交换器由外管、内管、第一连接管、第二连接管组成，其中，内管穿过外管，外管的两端分别与内管的外圆周面固定并形成密封，所述外管和内管被弯曲以具有平直延伸的直部和从直部弯曲的弯曲部，在直部中外管的内径大于内管的外径，在外管与内管之间形成有供液体流过的空间，在外管的两端分别设有安装孔，所述第一连接管和第二连接管分别连接在所述的安装孔处，低压制冷剂在内管中流动，高压制冷剂在外管与内管之间的间隙中流动。

为了使热交换器具有更高的热交换效率，在内管的直部的外圆周面上设有槽。例如，公开号为CN102374802A公开的套管式热交换器，在内管的外周面上配置有沿内管纵向延伸的螺旋凹槽；又如，公开号为CN1773206公开的双壁管中，同样是在内管的周面上配置了沿内管纵向延伸的螺旋槽部。

在上述公开的专利中，通过螺旋槽扩大和/或延长了流体流动的通路，减小流体流经通路的阻力，从而使热交换率获得增加。然而，在内管的外周面上形成螺旋槽，目前的方式是通过挤压或滚压设备挤压内管的外周面所形成，因此，加工上述螺旋槽，不但需要加工工序，而且还需要加工设备的投入，这不利于使热交管的制造成本获得降低，并且，在挤压或滚压过程中，还容易使内管产生变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种套管式热交换器及其制造方法和模具，本发明有生产成本低的优点。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种套管式热交换器，包括：

内管，在该内管中形成有第一流动路径；

外管，该外管围绕所述内管后，所述外管和内管一起被弯曲形成弯曲的弯曲部以及平直延伸的笔直部；

内管和外管的一部分在所述弯曲部保持彼此接触，内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成有供流体流过的第一流道；

内管和外管在笔直部之处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道；

所述第一流道和第二流道彼此连通从而在内管和外管之间形成第二流动路径。

一种套管式热交换器的制造方法，包括以下步骤：

将形成有第一流动路径的内管穿过外管后，在内管和外管的相对端部处将内管和外管固定在一起；

外管和内管一起被弯曲形成弯曲的弯曲部以及平直延伸的笔直部；

外管和内管一起弯曲时使得内管和外管的一部分在所述弯曲部保持彼此接触，内管和外管的另一部分在弯曲部形成有供流体流过的第一流道，内管和外管在笔直部彼此互不接触以在笔直部形成第二流道，第一流道和第二流道彼此连通从而在内管和外管之间形成第二流动路径。

制造套管式热交换器的模具，包括：

第一弯曲模，该第一弯曲模的一端设有第一凹槽；

第二弯曲模，该第二弯曲模包括多个挤压部件以及一端设有第二凹槽的模座，所述挤压部件布置在第二凹槽的表面，所述第二凹槽至少包括弧形槽；

导模，导模的一端设有与外管周面适配的第三凹槽；

外管和内管在一起弯曲前外管的一部分被第二弯曲模以及导模夹持，并且外管被夹持的部位位于第二凹槽以及第三凹槽中，第一弯曲模推动外管使外管和内管沿着第二弯曲模上的第二凹槽弯曲，外管弯曲部位的管壁被所述挤压部件由外向由进行挤压以在内管和外管之间形成供流体流过的第一流道。

本发明的优点为，弯曲内管和外管时在弯曲部形成供流体流过的第一流道，第一流道和笔直部的第二流道共同组成了流体流过的第二流动路径，这样的结构无需要内管的外周面上加工槽或螺旋槽，就可以使流体在内管和外管之间的第二流动路径流过，与流过第一流动路径的流体进行热交换，由于内管的外周面上不用加工槽或螺旋槽，这样不但缩减了加工工序，提高了加工效率，而且还不用制造或购买加工槽或螺旋槽的设备，也不用调用操作人员去操作加工槽或螺旋槽，使得生产成本获得降低。

附图说明

图1为本发明的套管式热交换器的结构示意图；

图2为本发明中的内管和外管装配后的剖而结构图；

图3为沿图2中的A—A线的剖面图；

图4为本发明中的外管在弯曲部的示意图；

图5为采用本发明的模具对外管和内管进行弯曲时的示意图；

图6为本发明中的第一弯曲模的示意图；

图7为本发明中的第二弯曲模的示意图；

图8为本发明中的导模的示意图；

附图中的标记：

10为内管，11为第一流动路径

20为外管，21为扣压部,22为第一流道，23为第二流道，24为流道部，24a为凸起部；

30为弯曲部，40为笔直部；

50为入口管，60为出口管；

70为第一弯曲模，71为第一凹槽，80为第二弯曲模，81为挤压部件，82为第二凹槽，83为模座，90为导模，91为第三凹槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明的套管式热交换器，包括内管10和外管20，内管10的一部分被外管20所围绕，并且，在内管10和外管20的相对端部处将内管10和外管20固定在一起，下面分别对它们之间的关系进行说明：

如图1和图2所示，本在内管10中形成有第一流动路径，第一流体沿着第一流动路径 11，第一制冷剂沿着第一流动路径流动。优选地，内管10被外管20围绕的部分的外周面上不具有槽。

如图1和图2所示，显然，外管20的内径大于内管10的外径，外管20围绕所述内管10后，在外管20和内管10之间存在着间隙，而为了使内管和外管成形为一体，因此，在内管10和外管20的相对端部处将内管10和外管20固定在一起，优选地，将外管20的端部先以扣压的方式使外管与内管10形成扣压部21，再将外管20和内管10进行焊接，这样既起到了固定作用，又起到了密封的作用。

如图1和图2所示，为了使外管20和内管10的形状满足使用需求，例如，将套管式热交换器应用于汽车上，套管式热交换器必须有期望的形状，因此，所述外管20和内管10一起被弯曲形成弯曲的弯曲部30以及平直延伸的笔直部40；具体弯曲的部位和尺寸，根据每种车型的要求进行弯曲。

如图1和图2所示，内管10和外管20的一部分在所述弯曲部30保持彼此接触，内管10和外管20的另一部分在所述弯曲部30形成有供流体流过的第一流道22。然而，本申请中的内管10不像背景技术中列举的内管那样被外管20围绕的部分的外周面上具有槽(现有技术中第二制冷制在弯曲部处通过内管外周面上形成的螺旋槽流动)，因此，内管10和外管20在弯曲部30之处只有一部分是保持彼此接触的，而内管10和外管20在弯曲部30之处的另一部分形成了供流体流过的第一流道22，这样，流体在流经弯曲部30时不会被堵塞。

如图2至图4所示，内管10和外管20在笔直部40处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道23，优选地，内管10和外管20在笔直部40处彼此互不接触；所述第一流道22和第二流道23彼此连通从而在内管10和外管20之间形成第二流动路径，这样，第二制冷剂沿着第二流动路径流动。

如图2至图4所示，优选地，第一流道22是内管10和外管20在一同弯曲时通过挤压所形成，这样无需通过另外的加工工序来形成第一流道，由此不但可以缩减加工工序，而且还无需另外投入相应的加工设备加工形成第一流道22，因此，利于降低生产成本。

如图2至图4所示，在一个或多个实施例中，所述外管20上在弯曲部30具有朝向内管外壁面的流道部24，该流道部24使得内管10和外管20的另一部分在所述弯曲部30形成所述第一流道22。所述流道部24由至少两个位于外管20内壁面上并沿着外管20周向间隔排列的凸起部24a，以及位于这些凸起部24a之间的外管20的管壁围成，显然，相邻两个凸起部24a以及位于相邻两个凸起部24a之间的外管20的管壁围成了一个槽体，该槽体既为所述的第一流道22。

如图2至图4所示，流道部24的一部分与内管10的外壁面彼此接触，优选地，所述流道部中的凸起部24a与内管10的外壁面彼此接触，这样能使第二制冷剂能更好地沿着指定的路径流动。外管20和内管10在被一起弯曲的同时通过挤压形成所述流道部24。

如图1所示，在外管20一端的周面上设有第一孔，在该第一孔之处固定有用于输入第二制冷剂的入口管50，在外管20另一端的周面上设有第二孔，在该第二孔之处固定有用于输出第二制冷剂的出口管60。

一种套管式热交换器的制造方法，包括以下步骤：

制作具有第一流动路径11的平直的内管10，制作平直的外管20。

将内管10穿过外管20使外管20围绕在内管10的周围，在内管10和外管20的相对端部处将内管和外管固定在一起；优选地，将外管20的端部先以扣压的方式使外管与内管10形成扣压部21(如图1所示)，再将外管20和内管10进行焊接，这样既起到了固定作用，又起到了密封的作用。

如图2至图4所示，外管20和内管10一起被弯曲形成弯曲的弯曲部30以及平直延伸的笔直部40；外管20和内管10一起弯曲时使得内管10和外管20的一部分在所述弯曲部30保持彼此接触，内管10和外管20的另一部分在弯曲部30形成有供流体流过的第一流道22，内管和外管在笔直部之处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道23，第一流道22 和第二流道23彼此连通从而在内管10和外管20之间形成第二流动路径。

如图2至图4所示，上述第一流道22的形成过程优选的方案是：在一起弯曲内管10和外管20的同时并对外管20进行挤压在外管20上形成朝向内管外壁面的流道部24，该流道部24使得内管10和外管20的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道22。

如图2至图4所示，所述对外管20的挤压是由外管20的外壁面向外管20的内壁面挤压，在外管20的外壁面上形成凹槽，在外管20的内壁面上形成凸起部24a，由于凸起部24a是多个，因此，凸起部24a以及这些凸起部24a之间的外管20的管壁围成了所述流道部24。

如图5至图8所示，挤压出所述流道部24以使内管10和外管2的另一部分在弯曲部30 形成有供流体流过的第一流道22需要借助于模具来完成，该模具包括：第一弯曲模70、第二弯曲模80、导模90，第一弯曲模70的一端设有第一凹槽71，第二弯曲模80包括多个挤压部件81以及一端设有第二凹槽82的模座83，所述挤压部件81布置在第二凹槽的表面，所述第二凹槽至少包括弧形槽，导模90的一端设有与外管周面适配的第三凹槽91。

如图5至图8所示，使用时，外管10和内管20在一起弯曲前外管20的一部分被第二弯曲模80以及导模90夹持，第二弯曲模80以及导模夹持90的位置对应，并且外管20被夹持的部位位于第二凹槽82以及第三凹槽91中，优选地，第二凹槽82和第三凹槽91刚好围成一个圆，从而外管20被夹持的部位被第二弯曲模80和导模90形成包裹，以防止外管20在弯曲后使得管子的截面出现非圆的情况。

如图5至图8所示，第一弯曲模70位移到指定位置，使得外管20的一部分被进入到第一弯曲模70的第一凹槽71中，第一弯曲模70推动外管20使外管20和内管10沿着第二弯曲模80上的第二凹槽82弯曲，第一弯曲模70在推动外管20时，第一弯曲模70旋转，外管 20弯曲部位的管壁被所述挤压部件81由外向由进行挤压以在内管10和外管20之间形成供流体流过的第一流道22。

如图2至图8所示，在弯曲过程中，外管20被挤压部件81挤压时，在外管20的外壁面上形成凹槽，在外管20的内壁面上形成凸起部24a，由于凸起部24a是多个，因此，凸起部24a以及这些凸起部24a之间的外管20的管壁围成了所述流道部24，该流道部24使得内管10和外管20的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道22。

在弯曲过程中，第一弯曲模70和第二弯曲模80旋转，旋转的角度小于或等于90度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。例如：

(a)，流道部24也可以不与内管10的外壁面彼此接触，同样能达到形成第一流道22的目的。

(b)，外管20通过铸造成型，通过设计铸造模具，在铸造成型后，使外管20的至少部分由具有第一凹槽的弧形部和沿着弧形部径向凸出并具有第二凹槽的流道部组成，所述流道部使得内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道。

(c)，挤压部件81对外管20挤压，在外管20的内壁面上形成凸起部24a，随着挤压力的持续，使凸起部24a作用于内管10的外壁面上，使内管10的外壁面上形成槽。

Claims (10)

1.一种套管式热交换器，包括：

内管，在该内管中形成有第一流动路径；

外管，该外管围绕所述内管后，所述外管和内管一起被弯曲形成弯曲的弯曲部以及平直延伸的笔直部；

其特征在于：内管和外管的一部分在所述弯曲部保持彼此接触，内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成有供流体流过的第一流道；

内管和外管在笔直部之处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道；

所述第一流道和第二流道彼此连通从而在内管和外管之间形成第二流动路径。

2.根据权利要求1所述的套管式热交换器，其特征在于，所述内管被外管围绕的部分的外周面上不具有槽。

3.根据权利要求1所述的套管式热交换器，其特征在于，第一流道是内管和外管在一同弯曲时通过挤压所形成。

4.根据权利要求1所述的套管式热交换器，其特征在于，所述外管上在弯曲部具有朝向内管外壁面的流道部，该流道部使得内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道。

5.根据权利要求4所述的套管式热交换器，其特征在于，流道部的一部分与内管的外壁面彼此接触。

6.根据权利要求4或5所述的套管式热交换器，其特征在于，所述流道部由：至少两个位于外管内壁面上并沿着外管周向间隔排列的凸起部，以及位于这些凸起部之间的外管的管壁围成。

7.一种套管式热交换器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

将形成有第一流动路径的内管穿过外管后，在内管和外管的相对端部处将内管和外管固定在一起；

外管和内管一起被弯曲形成弯曲的弯曲部以及平直延伸的笔直部；

外管和内管一起弯曲时使得内管和外管的一部分在所述弯曲部保持彼此接触，内管和外管的另一部分在弯曲部形成有供流体流过的第一流道，内管和外管在笔直部之处至少一部分彼此互不接触以在笔直部形成第二流道，第一流道和第二流道彼此连通从而在内管和外管之间形成第二流动路径。

8.根据权利要求7所述的套管式热交换器的制造方法，其特征在于：在一起弯曲内管和外管的同时并对外管进行挤压在外管上形成朝向内管外壁面的流道部，该流道部使得内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道。

9.根据权利要求7所述的套管式热交换器的制造方法，其特征在于：外管通过铸造成型，使该外管的至少部分由具有第一凹槽的弧形部和沿着弧形部径向凸出并具有第二凹槽的流道部组成，所述流道部使得内管和外管的另一部分在所述弯曲部形成所述第一流道。

10.制造如权利要求1至6任意一项所述的套管式热交换器的模具，其特征在于，包括：

第一弯曲模，该第一弯曲模的一端设有第一凹槽；

第二弯曲模，该第二弯曲模包括多个挤压部件以及一端设有第二凹槽的模座，所述挤压部件布置在第二凹槽的表面，所述第二凹槽至少包括弧形槽；

导模，导模的一端设有与外管周面适配的第三凹槽；

外管和内管在一起弯曲前外管的一部分被第二弯曲模以及导模夹持，并且外管被夹持的部位位于第二凹槽以及第三凹槽中，第一弯曲模推动外管使外管和内管沿着第二弯曲模上的第二凹槽弯曲，外管弯曲部位的管壁被所述挤压部件由外向由进行挤压以在内管和外管之间形成供流体流过的第一流道。