CN112710172B - 螺旋式热交换器中的中心体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺旋式热交换器，所述螺旋式热交换器由至少两个板形成，所述至少两个板沿螺旋形路径围绕共同的中心体延伸、并被分隔以形成螺旋形的大致平行的第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道和第二流动通道在径向外侧孔口与径向内侧孔口之间延伸并能够实现径向外侧孔口与径向内侧孔口之间的流动连通，其特征在于，所述中心体包括具有第一管道和第二管道的壁体，所述第一管道位于所述壁体的内表面且与第一流动通道流体连接，所述第二管道被形成在所述壁体的外表面且与所述第二流动通道流体连接。

Description

螺旋式热交换器中的中心体
技术领域
本发明涉及一种螺旋式热交换器，其中第一板和第二板围绕在长度方向上延伸的共同的中心轴线螺旋定位。这两个板因而沿螺旋形路径围绕所述中心轴线延伸，从而形成分别用于第一流体和第二流体的平行的流动通道，所述平行的流动通道在径向外侧孔口与径向内侧孔口之间延伸且能够实现径向外侧孔口与径向内侧孔口之间的流动连通，从而与每组端口连接部的出口或入口流体连通。第一流动通道的所述径向内侧孔口和径向外侧孔口因而分别与第一组端口连接部的入口和出口流体连通，并且第二流动通道因而与所述一组端口连接部的入口和出口流体连通。
背景技术
这样的螺旋式热交换器的普遍问题是：呈螺旋配置的板的轧制中的精度、承受高压的能力、以及在螺旋的中心处所述螺旋与热交换器之间的流体连接。
发明内容
根据本发明的解决方案如权利要求中给出。
这种解决方案包括引入一种螺旋式热交换器，所述螺旋式热交换器由至少两个板形成，所述至少两个板沿螺旋形路径围绕共同的中心体延伸、并被分隔以形成螺旋形的大致平行的第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道和第二流动通道在径向外侧孔口与径向内侧孔口之间延伸并能够实现径向外侧孔口与径向内侧孔口之间的流动连通，其特征在于，所述中心体包括具有第一管道和第二管道的壁体，所述第一管道位于所述壁体的内表面且与第一流动通道流体连接，所述第二管道被形成在所述壁体的外表面且与所述第二流动通道流体连接。
在实施例中，所述第一管道和第二管道沿所述中心体的长度方向并行地延伸。
在实施例中，所述第一管道和第二管道沿所述中心体的长度方向基本同心地延伸。
开口可以被形成在所述壁体中，从而形成所述第一管道与所述第一流动通道之间的流体连接，所述开口与所述第二流动通道密封。
在沿所述圆周的方向看时，所述板中的一个板可以具有被连接至所述中心体的外部部分的端部段。
所述壁体的外表面可以形成有从所述壁体的所述外表面向外突出的特征，所述第一特征形成流动通路。所述特征可以被形成为定位在所述中心体的长度方向上的数个部分盘形元件。
在实施例中，所述板中的第一板具有被连接至所述特征中的至少一些特征的第一段的端部段，所述段小于整个圆周，所述第二管道至少部分地由所述第一板的所述端部段、所述壁体外侧、以及所述流动通路限定。
在实施例中，所述板中的第二板具有被连接至所述特征中的至少一些特征的第二段的端部段，所述端部段小于所述整个圆周，所述第二管道至少部分地由所述第二板的所述端部段、所述壁体外侧、以及流动通路限定。
密封特征可以被定位在所述壁体与第二板之间，在长度方向上相对于所述中心体延伸，所述密封特征可以防止第一流动通道与第二流动通道之间的流体接触。所述密封特征可以被定位在所述开口的区域中并形成有内部腔，所述内部腔被形成以引导所述第一管道与第一流动通道之间的流体。
在实施例中，所述流动通路形成所述第一流动管道和/或第二流动管道的一部分。
附图说明
图1是从外部看的螺旋式热交换器的总体示图。
图2是根据本发明的由螺旋围绕中心体的两个板形成的螺旋式热交换器的示图。
图3是根据本发明的实施例的所述中心体的实施例的示图。
图4是根据本发明的由螺旋围绕中心体的两个板形成的螺旋式热交换器的示图。
具体实施方式
由于对本领域技术人员而言根据详细描述进行本发明的精神和范围内的各种改变和修改将是明显的，因此应理解，详细描述和具体示例虽然指示本发明的实施例，但是仅以说明方式给出。
图1是示出具有外壳(100)的螺旋式热交换器(1)外部的一般示例。两组入口端口连接部(101)和出口端口连接部(102)将所述热交换器(1)连接至用于第一流体和第二流体的流体管。白色箭头和黑色箭头图示两种流体的这样的入口和出口，但是方向可以相反等等，端口连接部(101、102)定位可以不同等等。
在所述热交换器(1)内是形成两个分开的流动通道的结构，其中热正在这两个分开的流动通道之间传递。
图2图示螺旋式热交换器(1)的构造的一个示例。第一板(2)和第二板(3)形成有从一个表面向外突出的分隔元件(4)，其中另一表面可以是平整的或平面的。所述分隔元件(4)可以具有任何适当的形式，诸如从所述板的表面延伸的柱，所述柱可以例如通过焊接或铜焊而被固定至所述板(2、3)，或者所述柱可以由所述板(2、3)材料成形。
然后，所述第一板(2)和第二板(3)被定位成螺旋围绕在长度方向上延伸的共同的中心轴线(A)。因而，这两个板沿螺旋形路径围绕所述中心轴线(A)延伸、并延伸通过所述分隔元件(4)，螺旋形的大致平行的第一流动通道(5)和第二流动通道(6)分别针对所述第一流体和第二流体而形成，在径向外侧孔口与径向内侧孔口之间延伸，并能够实现径向外侧孔口与径向内侧孔口之间的流动连通从而与每组端口连接部(101、102)的出口或入口流体连通。第一流动通道(5)的所述径向内侧孔口和径向外侧孔口因而分别与第一组端口连接部(101)的入口和出口流体连通，并且第二流动通道(6)因而与所述一组端口连接部(102)的入口和出口(102)流体连通。
本发明介绍了中心体(10)(见图3)，所述中心体(10)被定位在所述中心轴线(A)处并沿相同的长度方向延伸。这两个板(2、3)因而将被定位成螺旋围绕所述中心体(10)，所述中心体(10)包括具有第一管道(12)和第二管道(13)的壁体(11)，所述第一管道(12)位于所述壁体(11)的内表面处且与所述第一流动通道(5)流体连接(20)，所述第二管道(13)形成在所述壁体(11)的外表面处且与所述第二流动通道(6)流体连接。
在图示的所述中心体(10)的实施例中，所述第一管道(1)和第二管道(2)沿所述中心体(10)的长度方向并行地延伸。所述第一管道(12)由所述壁体(11)内形成的内部腔构成，在图示的实施例中所述内部腔是管形或圆柱形。开口(20)被形成在所述壁体(11)中，适于形成所述第一流动通道(5)的所述径向内侧孔口与所述第一管道(12)之间的流体连通。所述开口(20)与所述第二流动通道(6)密封(30)。
在图示的实施例中，所述第一管道(12)和第二管道(13)基本同心地沿所述中心体(10)的长度方向延伸。在更通常的版本中，所述第二管道(13)环绕所述第一管道(12)。
其它实施例可以包括存在多个第一管道(12)和/或多个第二管道(13)，其中所述第二管道(13)被定位成环绕所述第一管道(12)。
所述壁体(11)的外表面形成有特征(14)，所述特征(14)从流动通路(15)在所述特征(14)中形成的外表面向外突出。这种流动通路(15)可以是凹部或开口。所述特征(14)可以被连接至所述壁体(11)的外表面、或可以形成为所述壁体(11)的组成部分。所述流动通路(15)能够实现沿所述壁体(11)的外表面的长度的流体流，所述特征(14)因而是能渗透的而不是形成阻挡部。
在图示的实施例中，所述特征(14)是定位在所述中心体(10)的长度方向上的数个部分盘形元件。
所述板中的第一板(2)可以具有被连接至所述特征(14)中的至少一些特征的第一段的端部段(2a)，从而与中心体(10)相对应，所述第一段完全环绕所述中心体(10)或小于整个圆周。所述第二管道(13)随后完全地或部分地被所述第一板(2)的所述端部段(2a)、所述壁体(11)外侧、以及所述流动通路(15)限定。
所述板中的第二板(2)可以具有被连接至所述特征(14)中的至少一些特征的与中心体(10)相对应的第二段的端部段，所述第二段完全环绕所述中心体(10)或小于整个圆周。所述第二管道(13)随后完全地或部分地被所述第三板(3)的端部段、所述壁体(11)外侧、以及所述流动通路(15)限定。
在一个实施例，第一端部段(2a)与第二端部段的连接完全环绕所述中心体，从而与所述特征(14)的整个圆周相对应。它们一起因而在组合后的螺旋板(2、3)内部形成内部“管”状形状，所述中心体(10)被定位在所述“管”内，并且所述特征(14)的外表面接触所述“管”的内壁，从而与第一端部段(2a)和第二端部段相对应。这限定了在所述壁体(10)的另一表面的长度方向上延伸的所述第二管道(13)。所述第二流动通道(6)的内部径向孔口通向所述第二管道(13)，所述第二板(3)终止于所述第二管道(13)。
所述第一流动通道(5)的内部径向孔口以同样的方式通向所述螺旋板(2、3)的内部，其中所述第一板(2)终止于所述螺旋板(2、3)的内部，除非以某方式隔开，否则正是因为所述开口(20)将形成所述第一管道(12)与第二管道(13)之间的流体接触，所以所述第一流动通道(5)的内部径向孔口通向所述第二管道(13)。在图示的实施例中，密封特征(30)被定位在所述壁体(11)与第二板(3)之间，在长度方向上相对于所述中心体(10)延伸，所述密封特征(30)防止第一流动通道(5)与第二流动通道(6)之间的流体接触。
在图示的实施例中，所述密封特征(30)被定位在所述开口(20)的区域中并形成有内部腔或通道(图中不可见)，所述内部腔或通道被形成以引导所述第一管道(12)与第一流动通道(5)之间的流体。这确保了在所述第一流动通道(5)的相应的内部径向孔口(被安装到所述密封特征(30)的内部腔内部中)与所述第二流动通道(6)的内部径向孔口(被安装到所述第二管道(13)中)不存在流体连通。所述密封特征(30)还确保在所述第一管道(12)与第二管道(13)之间不存在通过开口(20)的流体连通。
在一个实施例，所述特征(14)形成有适于容纳所述密封特征(30)的形状或凹部(16)，因此所述特征被图示为部分盘(14)。在另一实施例中，所述特征(14)完全环绕所述壁体(11)(诸如是完整的盘)，所述密封特征(30)被形成为定位在所述特征(14)之间，甚至可能被形成为多个密封特征(30)。
所述中心体(10)分别在一端处可以包括对所述内部流体管道(12)进行密封的密封件，所述内部流体管道在另一端处通向第一组出口或入口端口连接部(101)并被连接至第一组出口或入口端口连接部(101)。
所述中心体(10)分别在一端处可以包括对所述外部流体管道(13)进行密封的密封件，所述外部流体管道在另一端处通向第二组出口或入口端口连接部(102)并被连接至第二组出口或入口端口连接部(102)。
在一个实施例，所述中心体(10)通过连接多个子部件而形成。在另一实施例或相关实施例中，整个的所述中心体(10)或其子部件被形成为单个部件，并且可能具有通过激光切割或仅通过3D打印而形成的类似的凹部或开口(15)。在实施例中，所述第一流动管道(12)和/或第二流动管道(13)中的一者或两者被形成在所述壁体(11)的外侧，其中所述流动通路(15)分别形成第一流动管道(12)和/或第二流动管道(13)的一部分。在第一流动管道(12)和第二流动管道(13)两者均被形成在所述壁体(11)外侧的实施例中，一些分隔元件被定位以将两个流动路径彼此密封。所述开口(20)因而可以被定位在这个分隔元件中而不是在所述壁体(11)中。

Claims (11)

1.一种螺旋式热交换器(1)，所述螺旋式热交换器包括至少两个板(2、3)，所述至少两个板(2、3)沿螺旋形路径围绕共同的中心体(10)延伸，并被分隔开以形成螺旋形的大致平行的第一流动通道(5)和第二流动通道(6)，所述第一流动通道(5)和第二流动通道(6)在径向外侧孔口与径向内侧孔口之间延伸并能够实现所述径向外侧孔口与所述径向内侧孔口之间的流动连通，其特征在于，所述中心体(10)包括具有第一管道(12)和第二管道(13)的壁体(11)，所述第一管道(12)位于所述壁体(11)的内表面处且与所述第一流动通道(5)流体连接，所述第二管道(13)被形成在所述壁体(11)的外表面处且与所述第二流动通道(6)流体连接，所述壁体(11)的外表面形成有从所述壁体(11)的所述外表面向外突出的突出特征(14)，所述突出特征(14)形成流动通路(15)。
2.根据权利要求1所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述第一管道(12)和第二管道(13)沿所述中心体(10)的长度方向平行地延伸。
3.根据权利要求2所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述第一管道(12 )和第二管道(13)沿所述中心体(10)的长度方向基本同心地延伸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋式热交换器(1)，其中，开口(20)被形成在所述壁体(11)中，从而形成所述第一管道(12)与所述第一流动通道(5)之间的流体连接，所述开口(20)与所述第二流动通道(6)密封隔开。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋式热交换器(1)，其中，在沿圆周方向看时，所述板中的一个板(2)具有被连接至所述中心体(10)的外部部分的端部段(2a)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述突出特征(14)是沿在所述中心体(10)的长度方向定位的数个盘形元件。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述板中的第一板(2)具有被连接至所述突出特征(14)中的至少一些突出特征的第一段的端部段(2a)，所述段小于整个圆周，所述第二管道(13)至少部分地由所述第一板(2)的所述端部段(2a)、所述壁体(11)的外侧、以及所述流动通路(15)限定。
8.根据权利要求7所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述板中的第二板(3)具有被连接至所述突出特征(14)中的至少一些突出特征的第二段的端部段，所述端部段小于所述整个圆周，所述第二管道(13)至少部分地由所述第二板(3)的所述端部段、所述壁体(11)的外侧、以及流动通路(15)限定。
9.根据权利要求4所述的螺旋式热交换器(1)，其中，密封特征(30)被定位在所述壁体(11)与第二板(3)之间，沿所述中心体(10)的长度方向延伸，所述密封特征(30)防止第一流动通道(5)与第二流动通道(6)之间的流体接触。
10.根据权利要求9所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述密封特征(30)被定位在所述开口(20)的区域中并形成有内部腔，所述内部腔被形成以引导所述第一管道(12)与第一流动通道(5)之间的流体。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的螺旋式热交换器(1)，其中，所述流动通路(15)形成所述第一管道(12)和/或第二管道(13)的一部分。
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