CN111263871A - 空气冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆柱形空气冷凝器(100)，该空气冷凝器(100)包括热交换器(110)，该热交换器(110)具有在竖直方向(Z)上从底座或底部向顶部发展的圆柱形或多边形形状，以及抽吸装置(120)，抽吸装置(120)设有容纳在框架(122)中的机动风扇(121)，框架(122)布置在所述热交换器(110)的顶部。圆柱形的冷凝器(100)进一步包括分配器元件(130)，该分配器元件(120)容纳在热交换器(110)内部并与其同轴，所述分配器元件(130)包括彼此同轴布置的多个导管(131a、131b、131c、131d、131e)，所述导管(131a、131b、131c、131d，131e)具有从热交换器(110)的顶部到底部逐渐增加的高度和逐渐减小的横向尺寸，分配器元件(130)的构造使得从热交换器(110)的顶部到底部或底座在竖直方向(Z)上限定了多个贯通开口(A1‑A6)，这些贯通开口(A1‑A6)的面积标称地相同。

Description

空气冷凝器
技术领域
本发明总体上涉及制冷系统和空调设备领域。更具体地说，本发明涉及用于这类系统和设备的竖直排放空气冷凝器。
背景技术
制冷和空调系统使用制冷剂回路，该回路基于通过特殊管道连接的蒸发器和冷凝器之间的流体循环，在管道内，从蒸发器流出的流体通过压缩机被送入冷凝器，从冷凝器流出的流体穿过滚动阀再循环到蒸发器。
在制冷和空调系统中，冷凝器通常是位于待冷却房间外部的单元，其利用周围环境的空气作为冷却在制冷回路内循环的气体的手段。通过冷凝器的空气流取决于其结构的构造。例如，已知在电容器内空气流基本上是水平的，即平行于地面或支撑面，以及在冷凝器内空气流是轴向或竖直的，即垂直于地面或支撑面。根据所需的冷却能力，多个空气冷凝器可并排放置并相互连接。
轴向或竖直流冷凝器通常包括具有翅片壁的圆柱形或多边形热交换器，该热交换器搁置在底座上并且在该热交换器上覆盖了设有机动风扇的抽吸装置。抽吸装置在热交换器中产生凹陷，以轴向地抽吸通过其翅片壁横向或径向进入的空气流。空气通过对流从热交换器的翅片壁去除热量，冷却在容纳于其中的制冷剂回路内流动的气体，并允许冷凝。
美国专利US8627670描述了这种类型的竖直排放空气冷凝器的例子，其中热交换器的壁包括由制冷流体穿过的共面微通道束。微管路束在其端部通过用作立柱的入口/出口导管连接，这些微管路束在竖直方向上平行布置并且具有间隔开的翅片，通过这些翅片吸入空气。微导管的使用允许获得较大的热交换表面，同时限制热交换器的总重量和总尺寸，从而限制冷凝器的总重量和总尺寸。
采用微导管的热交换器通常使用面板构成，面板由用于馈送制冷剂气体的成对导管组成，在导管之间与翅片交替的微导管束横向延伸，面板适当地弯折或弯曲以实现具有大致圆柱形或多边形形状的腔室的周壁。根据热交换器的构造和所需的冷却能力，面板不仅可以在圆周或周向方向上相邻布置，还可以竖直地重叠，从而创建其上设有抽吸装置的塔结构，该塔结构的高度取决于重叠面板的数量以及其各自的高度。
众所周知，给定热交换器的横截面，必须根据热交换器本身的高度来选择抽吸装置的功率。众所周知，为了允许气流通路在整个高度上横向穿过热交换器的壁，必须产生凹陷水平，以补偿在同一热交换器的竖直方向上分布的压降。
在对机动风扇的抽吸能力来说太高的结构中，可能会发生以下情况：由于分布的压降，在热交换器底座附近没有足够的气流以允许以热量的形式进行热能的充分交换，或者没有空气流动。因此，热交换器的表面没有得到最佳和/或完全地利用，这会折损热交换效率。
因此，冷凝器的最大高度受限于可以被为其提供的抽吸装置的机动风扇吸入的气流。
为了增加可吸入气流的流量而提高机动风扇的转速将涉及作为整体的冷凝器(即热交换器和安装在其上的抽吸装置)的更大噪声级，这是现行规定一般不接受或不允许的。
现行规定还限制了可用于抽吸装置的电动机的最大功率。
为了使空气沿热交换器壁的流量相等，特别是使气流的速度基本恒定，提出了穿孔面板沿着其壁布置，并且穿孔面板具有多个贯通开孔，贯通开孔的通路截面从热交换器本身的顶部向底部或底座由最小值逐渐增加到最大值。因此，通过热交换器的壁横向吸入的气流由面板上的贯通开口调节，然后竖直向顶部输送。
然而，使用这些面板的缺点是产生与它们的贯通开口相对应地集中的压降，这会折损热交换器的热交换效率。
此外，沿热交换器壁的面板的存在不合需要地增加了作为整体的空气冷凝器的噪声。
发明内容
因此，本发明提出并解决的技术问题是提供竖直排放空气冷凝器，该冷凝器允许克服现有技术中的上述缺点。
根据权利要求1所述的空气冷凝器解决了该问题。
在从属权利要求中限定了本发明的优选特征。
本发明的所基于的方案构思是：将抽吸装置吸入的气流的调节构件或分配器插入热交换器(该热交换器是竖直排放空气冷凝器的一部分)内部，其中所述调节器或分配器元件包括在竖直方向上彼此同轴布置的多个导管，并且多个导管具有从热交换器的顶部到底部逐渐增加的高度和逐渐减小的直径。导管的构造使得从热交换器的的顶部到底部或底座，在热交换器内沿轴向或竖直方向限定了多个贯通开口，这些贯通开口具有标称地相同的面积。
分配器元件的构造和在竖直方向上通过的开口的布置使得从热交换器的底座到顶部的流量相等，从而使集中的压降最小化。允许进行实验测试，以验证热交换器壁附近的空气速度从底部到顶部基本上是恒定的，因此允许使用热交换器的整个辐射表面，从而获得高的热交换效率。因此，可以充分利用空气冷凝器的竖直构造的好处，并创建具有相同热交换器横截面的更高结构，这种结构的热交换效率总体上大于本领域已知的竖直流冷凝器的热交换效率。
根据本发明的实施例，在指向热交换器底部或底座的分配器元件的导管的端部，流量调节器可以例如与薄板相关联。其优点是允许空气通路面积的变化和精细调节，以优化沿热交换器壁的流动。
本发明的其他优点和特征以及使用方式将通过下面以非限制性示例的方式呈现的一些实施例的详细描述中显示出来。
附图说明
将参考附图中的图，其中：
图1示出了根据本发明的包括两个空气冷凝器的集合的立体图；
图2是图1的集合的空气冷凝器的部分截面立体图；
图3是图2的空气冷凝器的俯视平面图；
图4示出了图3的空气冷凝器的纵向截面；
图5示意性地示出了用于使分配器元件抽吸的气流通过的开口，该分配器元件插入根据本发明的冷凝器的热交换器中。
具体实施方式
参照图1和图2，根据本发明的竖直排放空气冷凝器总体上由参考数字100表示，并且在三维参考系中示出，在三维参考系内，相互垂直的X方向和Y方向定义了与地面平行的水平面，而垂直于X方向和Y方向的Z方向表示沿重力作用方向的竖直方向。
图1特别示出了包括两个空气冷凝器100的集合，这两个空气冷凝器100并排布置且布置在框架200上，框架200包括底座210和沿竖直方向Z延伸的多个立柱220。
根据本发明的空气冷凝器100包括热交换器110，该热交换器具有在竖直方向Z上发展的圆柱形或棱柱形结构。
在所示的实施例中，热交换器110具有例如包括两个壁的八角棱柱形，两个壁分别由成形面板111构成，该成形面板111包括用于制冷流体的成对的入口/出口导管112、113，这些入口/出口导管112、113在竖直方向Z上延伸并且充当立柱，以及包括沿竖直方向Z与翅片交替的多个微通道束或匝(未显示)。形成壁111的面板被折叠以形成八角形周长的四个边。热交换器110通过在周长方向上邻接两个壁111而形成。
可以理解，热交换器110的这种构造对于本发明不具有约束，但是它是有利的，因为众所周知，微通道的使用允许获得较大的热交换表面而不会导致热交换器的大尺寸。
在所示的实施例中，热交换器110具有模块化结构，该结构包括在竖直方向Z上的两对叠加面板。可以理解，热交换器110的这种构造对于本发明不具有约束。
冷凝器100进一步包括抽吸装置120，抽吸装置120设有机动风扇121，机动风扇121容纳在具有大致圆柱形形状的框架122中。该抽吸装置120布置在热交换器110的顶部。框架122设在热交换器110之上，并且在底部敞开以允许与其流体流通。安全网格123布置在框架122和热交换器110之间。
根据本发明，电容器100进一步包括分配器元件130，该分配器元件带有气流的控制器功能F，该气流由抽吸装置120横向地穿过热交换器110的壁，然后沿竖直方向Z抽吸。分配器元件130容纳在热交换器110内部并与其同轴。
分配器元件130由彼此同轴布置的多个导管构成。例如，在所示的实施例中，这些导管是五个，并且具有圆柱形的形状，分别由附图标记指示为131a-131e的这些导管具有从冷凝器100的顶部到底部逐渐增加的高度和逐渐减小的横向尺寸。
参照图3和图4，分配器元件130的构造使得通过从热交换器110的顶部到底部或底座，在换热器中沿竖直方向Z限定了多个贯通开口，这些贯通开口的面积标称地相同，如下文将更详细地解释。在所示的实施例中，贯通开口例如是圆形冠状部。
更具体地，参照所示的实施例，在抽吸装置的框架122和第一个导管131a之间，以及在第一个导管131a和分配器元件130的随后的导管131b-131e之间，在竖直方向Z上限定了贯通开口A1-A5，通过这些开口，穿过热交换器110的壁的气流F被轴向地吸入。分配器元件130与热交换器的底部隔开，由此，另一贯通开口A6与导管131的横截面重合，并且具有较小的横向尺寸。
图2和图4中的箭头示意性地示出了气流F的路径，其横向穿过热交换器110的壁111，然后轴向或竖直地穿过分配器元件130的贯通开口A1-A6。
特别参考图4和5，热交换器110被理想地划分为多个区段，其中气流F的抽吸分别由贯通开口A1-A6控制。
鉴于以上所述，可以理解，从热交换器110的顶部到底部竖直行进，截面的用于穿过其壁横向吸入的气流F的总通过面积离散地增加，并且总通过面积由贯通开口的面积之和得出，这些贯通开口在距热交换器110本身顶部一定距离处面朝其底部。
选择区段数为“n”，热交换器110的总高度“H”被细分为n个具有标称地相同高度的区段Hc1 Hcn。在所示的实施例中，例如有六个区段Hc1-Hc6。
从热交换器110的顶部开始向其底部行进，导管131a-131e分别延伸到区段Hc(i)和随后的区段Hc(i+1)之间的边界处。导管的数量比区段的数量少一个，为此，最后一个区段Hcn完全没有分配器元件130。
导管131a-131e的平面尺寸的计算是根据贯通开口的面积进行的。穿过抽吸装置120和热交换器110之间的界面的开口面积为“Apt”，“Apt”表示由抽吸装置120吸入的气流的全部或总通过面积，通用的贯通开口面积“Ax”是根据以下公式计算的：
Ax＝Apt/(区段数-1)
因此，贯通开口标称地彼此相同。
在所示实施例中，一旦贯通开口(6个，A1-A6)的标称面积已知，就可以确定导管131a-131e的横向尺寸，例如所示实施例中导管的直径。
可以理解，分配器元件130的实际尺寸取决于其零件的制造和组装公差。
根据本发明的一个实施例，导管131a-131e布置为使得在竖直方向Z上彼此偏置，这有利于通过抽吸装置120的风扇形成空气涡流。更具体地，具有较大横向尺寸和较低高度的导管131a布置在抽吸装置120的框架122正下方的热交换器110的顶部附近。其他导管131b-131e逐渐与第一导管131a隔开，并且在竖直方向Z上彼此隔开。
特别参考图4的纵向截面，在所示的实施例中，从抽吸装置120的框架122开始，，接触导管131a-131e的顶部边缘的假想线s以30°到60°之间的角度(例如在所示实施例中为45°)向热交换器110的底部倾斜。这种构造允许提供足够的体积，以通过抽吸装置120的风扇形成空气涡流，而不会使分配器元件130在竖直方向Z上过于繁琐。
众所周知，抽吸装置120在热交换器110内部产生凹陷，以便从外部通过翅片壁吸入气流F。分配器元件130的构造和导管131a-131e及其开口A1-A6在竖直方向Z上的布置使得从热交换器110的底部到顶部的流量F相等，从而使集中的压降最小化。
允许进行实验测试，以验证热交换器110的壁附近的空气速度从底部到顶部基本上是恒定的，因此允许利用热交换器的整个辐射表面，从而获得高的热交换效率。
允许进行对比实验测试，以验证热交换器110的壁附近的空气速度大约是通过使用穿孔面板而不是分配器元件130可测量的速度的两倍，穿孔面板沿其壁布置并具有多个贯通开口，贯通开口的流动截面从同一热交换器110的顶部向底部由最小值逐渐增加到最大值。
根据本发明的一个实施例，在面朝热交换器110底部的导管131a-131e的端部，可以有利地应用流动减速器，例如通常在空调导管中使用的带薄板的减速器，其优点是允许贯通开口A1-A6的面积的变化和精细调节。因此，可以优化通过热交换器110的气流F，从而对热交换器的热交换效率作出积极贡献。
最小化的压降的可能性提供了进一步优势，即将空气冷凝器100的噪声保持在相关规定的限制范围内。
根据本发明的一个实施例，在导管131a-131e的壁上，可以有利地施加由吸音材料制成的涂层，以允许降低空气冷凝器100的总体噪声。
本发明已参照其优选实施例公开。可以理解，基于同样的方案构思可以有进一步的实施例，这些实施例将落入权利要求所限定的保护范围内。

Claims (8)

1.竖直排放空气冷凝器(100)，所述冷凝器(100)包括：
热交换器(110)，具有沿竖直方向(Z)延伸的圆柱形或多边形形状，
空气抽吸装置(120)，设有容纳在框架(122)中的机动风扇(121)，框架(122)布置于所述热交换器(110)的顶部，
其特征在于，所述冷凝器进一步包括分配器元件(130)，分配器元件(130)容纳在热交换器(110)内部并与热交换器(110)同轴，所述分配器元件(130)包括彼此同轴布置的多个导管(131a、131b、131c、131d、131e)，所述导管(131a、131b、131c、131d、131e)具有从热交换器(110)的顶部到底部逐渐增加的高度和逐渐减小的横截面，分配器元件(130)的构造使得从热交换器(110)的顶部到底部在竖直方向(Z)上限定了多个贯通开口(A1-A6)，所述贯通开口的横截面具有相同的标称表面积。
2.根据权利要求1所述的空气冷凝器(100)，其中分配器元件(130)的第一导管(131a)具有最大的横向尺寸和较低高度，第一导管(131a)布置在空气抽吸装置(120)的框架(122)下面的热交换器(110)的顶部附近，而分配器元件(130)的其它导管(131b-131e)在竖直方向(Z)上与第一导管(131a)逐渐地隔开并且所述其它导管彼此隔开。
3.根据权利要求2所述的空气冷凝器(100)，其中导管(131a、131b、131c、131d、131e)的布置使得从空气抽吸装置(120)的框架(122)开始，接触导管(131a、131b、131c、131d、131e)的顶部边缘的假想线(s)以30°至60°之间的角度向热交换器(110)的底部倾斜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气冷凝器(100)，其中流量调节装置布置在导管(131a、131b、131c、131d、131e)的面向热交换器(110)底部的端部。
5.根据权利要求4所述的空气冷凝器(100)，其中所述流量调节装置是包括多个翼片的类型。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气冷凝器(100)，其中由吸音材料制成的涂层应用于导管(132a、132b、132c、132d、132e)的壁。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的空气冷凝器(100)，其中分配器元件(130)在竖直方向(Z)上与热交换器(110)的底部隔开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的空气冷凝器(100)，其中热交换器(110)包括多个壁(111)，其中每个壁(111)由成形面板构成，成形面板包括用于冷却流体的、在竖直方向(Z)上延伸的成对的入口/出口导管(112、113)以及包括多个微导管，所述微导管在所述导管(112、113)之间横向延伸并在竖直方向(Z)上由翅片隔开，所述面板被弯折或弯曲以形成热交换器(110)外围的一部分。
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