CN110398164A - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换设备技术领域，提供一种换热器，它包括壳体、换热管束、入口封头和出口封头，换热管束的中部配装有第一管板，以将壳体分隔为第一腔体和第二腔体；在第一腔体所对应的壳体上设有第一进风口和第一出风口；在第二腔体所对应的壳体上设有第二进风口和第二出风口；壳体的一侧还设有送风机和公共送风管路，送风机安装在公共送风管路上，并由公共送风管路同时向第一进风口、第二进风口送新风；本发明通过对送风结构进行优化，实现了对两个进风口同时进行送新风，降低了设备成本，减小了占用的空间体积，并通过利用同一个换热管束同时进行两次热交换，以得到满足实际工况的不同温度和流量的输出风，大大提高了换热器对能量的利用率。

Description

一种换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种换热器。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。换热器按其结构形式进行划分，包括夹套式换热器、板式换热器、管壳式换热器、双管板换热器等等。

当前，根据实际工况需要，通常将两个或多个换热器进行组合使用，常见的，将两个管壳式换热器进行轴向组合。在组合式换热器中，根据不同的换热需求，壳侧的新风分别通过每个组合段的换热器的进风口进入相应壳体内，通过相应壳体内的换热管与换热管内的流体进行热交换后，再从相应换热器的出风口排出。

然而，现有的组合式换热器的各自独立布置送风结构设置不合理，即每个换热器均是通过独立布置的风机提供新风，这种送风结构占用了大量的空间体积，系统能量密度不高，不适用于布置在紧凑空间和高功率密度动力系统中。

目前，也有采用共用风机提供新风，并通过三通调节阀来分配组合式换热器的新风流量的方式，但是，这种分配新风流量的方式是一种被动的流量分配方法，换热器是阻力元件，大流量对应大阻力，这要求新风在大流量时具有高压力，由于三通调节阀也是阻力元件，通过三通调节阀增大某一支路新风流量时，该支路的压力会相应降低而不是升高，从而这种三通调节阀来分配组合式换热器的新风流量的方式难以满足组合式换热器的使用要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种换热器，用以解决现有的组合式换热器的送风结构设置不合理，存在的占用空间体积大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种换热器，包括壳体、换热管束、入口封头和出口封头，所述换热管束的中部配装有第一管板，所述第一管板将所述壳体分隔为第一腔体和第二腔体；

所述第一腔体位于所述入口封头与所述第一管板之间，所述第一腔体所对应的壳体上设有第一进风口和第一出风口；

所述第二腔体位于所述出口封头与所述第一管板之间，所述第二腔体所对应的壳体上设有第二进风口和第二出风口；

所述壳体的一侧还设有送风机和公共送风管路，所述送风机安装在所述公共送风管路上，并由所述公共送风管路同时向所述第一进风口、所述第二进风口送新风，并使得输送至所述第一进风口、所述第二进风口的新风的风压和流量实时同步增加或同步降低。

优选的，本发明中所述换热管束置于所述壳体内，所述入口封头与所述出口封头均安装在所述壳体上，所述入口封头与所述换热管束的进口端相对应，所述出口封头与所述换热管束的出口端相对应。

优选的，本发明中所述公共送风管路包括第一新风管道和第二新风管道；所述第一新风管道的一端连接所述第一进风口，所述第一新风管道的中部连接所述第二新风管道的一端，所述第二新风管道的另一端连接所述第二进风口；

所述送风机包括无蜗壳风机，所述无蜗壳风机同轴设在所述第一新风管道内，且位于所述第一新风管道与所述第二新风管道的结合部。

优选的，本发明中所述无蜗壳风机包括同轴布置的电机、风机轴、轮毂及沿圆周布置于所述轮毂上的叶片；

所述电机位于所述第一新风管道外，所述电机的输出轴连接所述风机轴的一端，所述风机轴的另一端伸入至所述第一新风管道与所述第二新风管道的结合部，并与所述轮毂相连接。

优选的，本发明中所述轮毂内设有角度调节机构，所述角度调节机构用于同步调节各个叶片在轮毂上的安装角度。

优选的，本发明中所述角度调节机构包括液压缸、调节盘、齿轮齿条传动机构和叶片轴；

所述液压缸的底座同轴安装于所述轮毂上，所述液压缸的顶杆插装于所述风机轴上的中心轴孔中，所述顶杆上同轴安装所述调节盘；

每个叶片对应配设一根所述叶片轴和一套所述齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构的齿条沿轴向安装在所述调节盘的盘沿上，所述齿轮齿条传动机构的齿轮套装在所述叶片轴的一端；

所述叶片轴沿径向转动安装在所述轮毂中，所述叶片轴的另一端伸出所述轮毂，并与所述叶片的一端相连接。

优选的，本发明中所述液压缸通过在其顶杆上套装的法兰盘与所述调节盘同轴连接；所述调节盘上设有沿轴向布置的导向孔，所述轮毂内设有沿轴向布置的滑杆，所述滑杆插入至所述导向孔中。

优选的，本发明中所述换热管束的进口端配装有第二管板，所述换热管束的出口端配装有第三管板；所述入口封头与所述第二管板之间构成第三腔体；所述出口封头与所述第三管板之间构成第四腔体。

优选的，本发明中所述壳体呈圆筒结构，所述换热管束排布呈圆柱体结构，并与所述壳体相适配；

所述第一腔体上的所述第一出风口、所述第一进风口相对设在沿所述换热管束内换热介质流动方向上的上、下两端；

所述第二腔体上的所述第二出风口、所述第二进风口相对设在沿所述换热管束内换热介质流动方向上的上、下两端。

(三)技术效果

本发明提供的换热器，通过在换热管束的中部配装第一管板，在壳体内分隔出第一腔体和第二腔体，并通过在每个腔体所对应的壳体上配置相应的进风口、出风口，从而在壳体内构成了两个轴向组合的换热器，其中，这两个组合的换热器共用换热管束和壳体；通过送风机和公共送风管路，分别同时向两个组合的换热器中送新风时，即可根据共用换热管束内换热介质的先后两次热交换，得到实际工况所需的不同温度的输出风。

通过叶片可调的送风机向换热器提供新风，可以实现支路(新风管道)流量增大的同时，该支路的新风压力也得到相应提高，在支路的新风流量减少的同时该支路新风压力也相应降低，从而使得送风的压力和流量与换热器的阻力特性相匹配。

由上可知，本发明通过一台送风机实现了对换热器上两个进风口同时进行送新风，实现了对换热器送风结构的优化，降低了设备成本，减小了占用的空间体积，并在换热器中利用同一个换热管束同时进行两次热交换，以得到满足实际工况的不同温度和流量的输出风，大大提高了换热器的结构紧凑性以及对能量的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所示的换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例所示的无蜗壳风机的局部剖视结构示意图。

图中：1-壳体，2-换热管束，3-入口封头，4-出口封头，5-第一管板，6-第一腔体，7-第一腔体，8-第三腔体，9-第四腔体，10-第一进风口，11-第一出风口，12-第二进风口，13-第二出风口，14-送风机，141-电机，142-风机轴，143-轮毂，144-叶片，15-第一新风管道，16-第二新风管道，17-液压缸，18-法兰盘，19-调节盘，20-齿条，21-齿轮，22-叶片轴，23-中心轴孔，24-导向孔，25-滑杆，26-第二管板，27-第三管板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种换热器，包括壳体1、换热管束2、入口封头3和出口封头4，其中，换热管束2置于壳体1内，入口封头3与出口封头4均安装在壳体1上，入口封头3与换热管束2的进口端相对应，出口封头4与换热管束2的出口端相对应；

换热管束2的中部配装有第一管板5，第一管板5将壳体1分隔为第一腔体6和第二腔体7；

第一腔体6位于入口封头3与第一管板5之间，第一腔体6所对应的壳体上设有第一进风口10和第一出风口11；

第二腔体7位于出口封头4与第一管板5之间，第二腔体7所对应的壳体上设有第二进风口12和第二出风口13；

壳体1的一侧还设有送风机14和公共送风管路，送风机14安装在公共送风管路上，并由公共送风管路同时向第一进风口10、第二进风口12送新风。

本实施例所示的换热器通过第一管板5，在壳体1内分隔出第一腔体6和第二腔体7，并通过在每个腔体所对应的壳体上配置相应的进风口、出风口，从而在壳体内构成了两个轴向组合的换热器，其中，这两个组合的换热器共用换热管束2和壳体1；通过送风机14和公共送风管路，可分别同时向两个组合的换热器中送新风时，即可根据共用换热管束内换热介质的先后两次热交换，得到实际工况所需的不同温度的输出风，由于换热管束2内的换热介质(水)与第一腔体6内通入的新风进行热交换后，温度会升高，而温度升高后的换热介质(水)又将与第二腔体7内通入的新风进行热交换，则位于第一腔体6内的换热器的换热效率将高于第二腔体7内的换热效率，相应地，从第一出风口11出风的温度会低于从第二出风口13出风的温度。

通过上述结构构成的组合式换热器显而易见能够得到满足实际工况的不同温度和流量的输出风，并大大提高了换热器对能量的利用率；与此同时，通过一台送风机实现了对组合换热器上两个进风口同时进行送新风，并确保公共送风管路的各个支路中的新风的压力和流量的同步增加或同步降低，以满足两个相组合的换热器的使用要求，从而在此基础上，实现了对现有的组合换热器送风结构的优化，降低了设备成本，减小了占用的空间体积，达到提高组合式换热器集约化程度及其能量密度的有益效果。

进一步的，本实施例中所述公共送风管路包括第一新风管道15和第二新风管道16；第一新风管道15的一端连接第一进风口10，第一新风管道15的中部连接第二新风管道16的一端，第二新风管道16的另一端连接第二进风口12；送风机14采用无蜗壳风机，所述无蜗壳风机同轴设在第一新风管道15内，且位于第一新风管道15与第二新风管道16的结合部。

具体地，由于本实施例所示的无蜗壳风机同时具有轴向出风和径向出风的特点，并且，无蜗壳风机实时输出的轴向风和径向风的风压和流量均会同步增加或同步减小，从而将无蜗壳风机设置在第一新风管道15与第二新风管道16的结合部时，无蜗壳风机的轴向出风会通过第一新风管道15将新风送入至换热器的第一进风口10，而无蜗壳风机的径向出风会通过第二新风管道16将新风同时送入至换热器的第二进风口12，由此优化了送风结构，并实现了同时向第一进风口10、第二进风口12送新风的目的。

进一步的，为了进一步优化送风结构，本实施例对无蜗壳风机的安装结构进行了具体设置，其中，无蜗壳风机包括同轴布置的电机141、风机轴142、轮毂143及沿圆周布置于轮毂143上的叶片144，参见图1；电机141位于第一新风管道15外，电机141的输出轴通过联轴器连接风机轴142的一端，风机轴142的另一端伸入至第一新风管道15与第二新风管道16的结合部，并与轮毂143相连接。

在本实施例中，为了便于对无蜗壳风机的安装，还可将第一新风管道15设计呈“L”形弯折结构，而第二新风管道16与第一新风管道15的结合部则位于第一新风管道15的弯折部位。

进一步的，本实施例中轮毂143内设有角度调节机构，角度调节机构用于同步调节各个叶片144在轮毂143上的安装角度，该安装角度为各个叶片144相对于轮毂143的中轴线的倾斜角度。

根据无蜗壳风机具有径向出风压力高、流量小和轴向出风压力低、流量大的特点，从而通过设计的角度调节机构对轮毂143上安装的各个叶片144的角度进行同步调整，可相应的调节分配无蜗壳风机的轴向出风和径向出风的流量和压力。

具体地，参见图2，本实施例中角度调节机构包括液压缸17、调节盘19、齿轮齿条传动机构和叶片轴22；液压缸17的底座同轴安装于轮毂143上，液压缸17的顶杆插装于风机轴142上的中心轴孔23中，其中，中心轴孔23的深度大于液压缸17的顶杆进行伸缩的最大行程；在液压缸17的顶杆上同轴安装调节盘19；每个叶片144对应配设一根叶片轴22和一套齿轮齿条传动机构，齿轮齿条传动机构的齿条20沿轴向安装在调节盘19的盘沿上，齿轮齿条传动机构的齿轮21套装在叶片轴22的一端；叶片轴22沿径向转动安装在轮毂143中，叶片轴22的另一端伸出轮毂143，并与叶片144的一端相连接。

由角度调节机构所示的结构可知，当启动液压缸17，并使其顶杆伸出时，调节盘19会带动齿条20沿着液压缸17顶杆的顶出方向运动，从而齿条20会通过与其啮合的齿轮21带动叶片轴22转动，从而实现了对叶片144安装角度的调节。由于每个叶片144对应配设一根叶片轴22和一套齿轮齿条传动机构，则液压缸17的顶杆在动作是，会带动各个叶片144同步进行角度调整。

进一步的，为了确保调节盘19在传动过程中的稳定性，本实施例中液压缸17通过在其顶杆上套装的法兰盘18与调节盘19同轴连接；调节盘19上设有沿轴向布置的导向孔24，轮毂143内设有沿轴向布置的滑杆25，滑杆25插入至导向孔24中，参见图2。

进一步的，本实施例中换热管束2的进口端配装有第二管板26，换热管束2的出口端配装有第三管板27；入口封头3与第二管板26之间构成第三腔体8；出口封头4与第三管板27之间构成第四腔体9。

本实施例通过对换热器进行如上设计，在实际工作中，换热介质(水)会先通过入口封头3进入至第三腔体8中，并通过第三腔体8均匀地进入至换热管束2的换热管中，换热介质在流经换热管束2的过程中，通过分别与第一腔体6、第二腔体7内通入的新风进行热交换后，会统一流入至第四腔体9，最后从出口封头4流出。

进一步的，本实施例中壳体1呈圆筒结构，换热管束2排布呈圆柱体结构，并与壳体1相适配；第一腔体6上的第一出风口11、第一进风口10相对设在沿换热管束2内换热介质流动方向上的上、下两端；第二腔体7上的第二出风口13、第二进风口12相对设在沿换热管束2内换热介质流动方向上的上、下两端。

本实施例充分考虑到，随着热交换的进行，换热管束2内流动的换热介质在换热管束2的出口端的温度高于入口端的温度，通过对第一出风口11、第一进风口10和第二出风口13、第二进风口12的位置进行如上设计，在第一腔体6和第二腔体7进行热交换的新风均是逆向于换热介质的流动方向，这样有利于大大增加换热介质与新风进行热交换的时间，并提高换热器整体的换热效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种换热器，包括壳体、换热管束、入口封头和出口封头，其特征在于，所述换热管束的中部配装有第一管板，所述第一管板将所述壳体分隔为第一腔体和第二腔体；

所述第一腔体位于所述入口封头与所述第一管板之间，所述第一腔体所对应的壳体上设有第一进风口和第一出风口；

所述第二腔体位于所述出口封头与所述第一管板之间，所述第二腔体所对应的壳体上设有第二进风口和第二出风口；

所述壳体的一侧还设有送风机和公共送风管路，所述送风机安装在所述公共送风管路上，并由所述公共送风管路同时向所述第一进风口、所述第二进风口送新风，并使得输送至所述第一进风口、所述第二进风口的新风的风压和流量实时同步增加或同步降低。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管束置于所述壳体内，所述入口封头与所述出口封头均安装在所述壳体上，所述入口封头与所述换热管束的进口端相对应，所述出口封头与所述换热管束的出口端相对应。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述公共送风管路包括第一新风管道和第二新风管道；所述第一新风管道的一端连接所述第一进风口，所述第一新风管道的中部连接所述第二新风管道的一端，所述第二新风管道的另一端连接所述第二进风口；

所述送风机包括无蜗壳风机，所述无蜗壳风机同轴设在所述第一新风管道内，且位于所述第一新风管道与所述第二新风管道的结合部。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，

所述无蜗壳风机包括同轴布置的电机、风机轴、轮毂及沿圆周布置于所述轮毂上的叶片；

所述电机位于所述第一新风管道外，所述电机的输出轴连接所述风机轴的一端，所述风机轴的另一端伸入至所述第一新风管道与所述第二新风管道的结合部，并与所述轮毂相连接。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述轮毂内设有角度调节机构，所述角度调节机构用于同步调节各个叶片在轮毂上的安装角度。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述角度调节机构包括液压缸、调节盘、齿轮齿条传动机构和叶片轴；

所述液压缸的底座同轴安装于所述轮毂上，所述液压缸的顶杆插装于所述风机轴上的中心轴孔中，所述液压缸的顶杆上同轴安装所述调节盘；

每个叶片对应配设一根所述叶片轴和一套所述齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构的齿条沿轴向安装在所述调节盘的盘沿上，所述齿轮齿条传动机构的齿轮套装在所述叶片轴的一端；

所述叶片轴沿径向转动安装在所述轮毂中，所述叶片轴的另一端伸出所述轮毂，并与所述叶片的一端相连接。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述液压缸通过在其顶杆上套装的法兰盘与所述调节盘同轴连接；所述调节盘上设有沿轴向布置的导向孔，所述轮毂内设有沿轴向布置的滑杆，所述滑杆插入至所述导向孔中。

8.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述换热管束的进口端配装有第二管板，所述换热管束的出口端配装有第三管板；所述入口封头与所述第二管板之间构成第三腔体；所述出口封头与所述第三管板之间构成第四腔体。

9.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述壳体呈圆筒结构，所述换热管束排布呈圆柱体结构，并与所述壳体相适配；

所述第一腔体上的所述第一出风口、所述第一进风口相对设在沿所述换热管束内换热介质流动方向上的上、下两端；

所述第二腔体上的所述第二出风口、所述第二进风口相对设在沿所述换热管束内换热介质流动方向上的上、下两端。