CN1236089A - 热交换盘管组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换盘管组件,它能够在有限的容积中在不提供焊接空气的情况下,通过减小热交换盘管之间的节距至最小来加大热传导区域。热交换盘管组件包括在其边缘部分的输入干管2、输入热交换介质的输入管3、在其一边缘部分的与输入干管分开的输出干管4以及多个热交换盘管,它们具有输出热交换介质的输出管5,还具有一公共中心线,热交换盘管交替地连接于输入干管2和输出干管4的两侧。

Description

热交换盘管组件
本发明涉及一种热交换盘管组件，尤其涉及一种在容纳于一圆筒中的热交换介质与在盘管中流动的热交换介质之间进行热交换的热交换盘管组件。
本发明的发明人已经建议(公开在日本专利第8-54192号公开文本中)，设置一具有多个热交换盘管的、其各热交换盘管的盘绕直径各不相同的热交换盘管组件，使它们具有一共同的中心线。对于这种热交换盘管组件，其优点是改进了热交换效率，而不加大热交换器的圆筒容量，热交换容量可自由设定。
在这种类型的热交换盘管组件中，每一热交换盘管28-1、2、3、4和5的两边缘分别连接于输入干管22和输出干管24。这种连接是通过将热交换盘管28-1、2、3、4和5参照中心线B-B焊接到输入干管22和输出干管24的同侧来实现的，如图27所示。由于这种结构形状，任何毗邻的两热交换盘管28-1、2、3、4和5之间的节距P’必须至少为一个数值，该数值是一个焊接空间29的宽度2a加上热交换盘管28-1、2、3、4和5的一个外径d，这种要求的结构形状对于实现小尺寸的紧凑热交换盘管组件是不利的和困难的。
本发明解决了基于上述传统技术的传统类型的热交换盘管组件的有关问题，本发明的一个目的是提供一种热交换盘管组件，它能防止由于将输入干管和输出干管连接到热交换盘管而所需的焊接空间所引起的相邻热交换盘管之间的节距变大，由于这种结构，它能安装在一有限的空间中，它还具有一大的导热区域。
为实现上述目的，本发明提供一种热交换盘管组件，它包括一具有热交换介质输入管和输入干管(header)的介质输入件、一具有热交换介质输出管和输出干管的介质输出件以及多个各使输入干管与输出干管连通的具有不同直径的热交换盘管，热交换盘管安装在热交换器的圆筒部分之内，其特征在于，各热交换盘管连接于输入干管和输出干管，并交替地位于各干管中心线的相对两侧。
本发明的特征在于，输入干管和输出干管位于热交换盘管一公共中心线的两侧。
本发明的特征在于，输入干管和输出干管位于热交换盘管公共中心线的一侧。
本发明的特征在于，多个输入干管和多个输出干管分别连接于一个输入管和一个输出管，用一热交换盘管分别将输入干管和输出干管彼此连接起来。
本发明的特征在于，输入管和输出管分别包括第一和第二输入管和第一和第二输出管，第一和第二输入管的输入干管的顶端彼此不连通地连接，第一和第二输出管的输出干管的顶端彼此不连通地连接。热交换盘管组分别设置在第一输入管的输入干管与第一输出管的输出干管之间以及第二输入管的输入干管与第二输出管的输出干管之间。
本发明的特征在于，一对应于第一输入管和第一输出管的热交换盘管组和一对应于第二输入管和第二输出管的热交换盘管在盘管长度和盘管直径方面是彼此不同的。
本发明的特征在于，热交换盘管交替地连接于第一和第二输入干管，还交替地连接于第一和第二输出干管。
本发明的特征在于，第一输入管的第一和第二输入干管的顶端不连通地连接于第二输入管的第一和第二输入干管的顶端，第一输出管的第一和第二输出干管的顶端不连通地连接于第二输出管的第一和第二输出干管的顶端。热交换盘管组分别设置在第一输入管的第一和第二输入干管与第一输出管的第一和第二输出干管之间以及第二输入管的第一和第二输入干管与第二输出管的第一和第二输出干管之间。
本发明的特征在于，一对应于第一输入管和第一输出管的热交换盘管组和一对应于第二输入管和第二输出管的热交换盘管在盘管长度和盘管直径方面是彼此不同的。
本发明的特征在于，一热交换盘管组件安装在热交换器的的圆筒部分中，它包括一具有用于输入热交换介质的一输入管和输入干管的介质输入件、一具有用于输出热交换介质的输出管和输出干管的介质输出件以及多个将输入干管连通于输出干管的盘绕直径不同的热交换盘管，在这种热交换组件中，介质输入件和介质输出件相邻并位于彼此接近的位置。
本发明的特征在于，输入干管和输出干管位于一根管中，并经分割而形成有彼此分开的腔室。
本发明的特征在于，热交换盘管具有相同的长度。
图1是本发明第一实施例的正视图；
图2是显示上述实施例的俯视图；
图3是沿图1的线3-3截取的从箭头所示方向看的显示第一实施例的局部视图；
图4是一示意图，它示出了本发明第二实施例；
图5是一示意图，它示出了本发明第三实施例；
图6是一示意图，它示出了本发明第四实施例；
图7是一剖视图，它示出了本发明第五实施例；
图8是一示出上述实施例的俯视图；
图9是一正视图，它示出了本发明第六实施例；
图10是一示出上述实施例的俯视图；
图11是一正视图，它示出了本发明第七实施例；
图12是一剖视图，它示出了本发明第八实施例；
图13是一示出上述实施例的俯视图；
图14是一前视图，它示出了上述实施例的一干管的连接部分；
图15是一局部剖视图，它示出了本发明第九实施例；
图16是一示出上述实施例的俯视图；
图17是一正视图，它示出了本发明第十实施例；
图18是一示出上述实施例的俯视图；
图19是一正视图，它示出了本发明的第十一实施例；
图20是一示出上述实施例的俯视图；
图21是一剖视图，它示出了沿图22的线21-21截取的从箭头所示方向看的本发明第十二实施例；
图22是一示出上述实施例的俯视图；
图23是一剖视图，它示出了沿图24的线23-23截取的从箭头所示方向看的本发明第十三实施例；
图24是一示出上述实施例的俯视图；
图25是一垂直剖面图，它示出了应用本发明热交换盘管组件的热交换器；
图26是一示出上述实施例的横向剖面图；以及
图27是一局部俯视图，它示出了在一类似于本发明但以传统技术为基础的热交换盘管组件中的输入管和输出管之间的连接部分。
下面结合有关的附图来描述本发明的诸实施例。在图1至3所示的本发明的第一实施例中，标号1代表热交换盘管组件1，在这个热交换盘管组件1中，在一输入管3的下边缘设置一基本上与其垂直的输入干管2，在一输出管5的下边缘设置一基本上与其垂直的输出干管5。
输入管3和输出管5彼此平行，输入干管2和输出干管4相隔一间隔，输入管3以及输出管5的中心线C-C位于其间。在输入干管2中心线两侧的周壁上以一特定的节距设置多个流出口6-1、3、5和6-2、4(在该实施例中有五个孔)。各为奇数的流出口6-1、3、5位于输入干管2中心线B-B的一侧，各为偶数的流出口6-2、4位于中心线B-B的另一侧。类似地，流入口7-1、3、5位于输出干管4中心线B’-B’的一侧，流入口7-2、4位于中心线B’-B’的另一侧。
包括多个热交换盘管(在该实施例中为5个)8-1、2、3、4、5的热交换盘管组8位于输入干管2与输出干管4之间。各热交换盘管8-1、2、3、4、5具有不同的盘绕直径和一共同的中心线C-C，盘管是将一由诸如铜管、钢管、特种钢管或类似管制成的导热管通过现有技术盘绕而成。
关于构成盘管组8的热交换盘管，奇数的各热交换盘管8-1、3、5的两边缘分别连接于输入干管2中的奇数的各流出口6-1、3、5以及输出干管4中的奇数的各流入口7-1、3、5。偶数的各热交换盘管8-2、4的两边缘分别连接于输入干管2中的偶数的各流出口6-2、4以及输出干管4中的偶数的各流入口7-2、4。如上所述，各热交换盘管8-1、3、5和8-2、4的两边缘交替地连接于输入干管2以及输出干管4的中心线B-B的两侧，由于这种结构，通过热交换盘管8-1、3、5和8-2、4流出输入干管2的流体沿与流入输出于管4的流体的流动方向相反的方向流动。
上述的热交换盘管组件1安装在一圆筒部分22的内部，圆筒部分中容纳一第二热交换介质27，它包括一种用于图25和26所示的热交换器21的气体或液体。第一热交换介质包括一种与第二热交换介质27热交换的气体或液体，它作为通过输入管3的下降流引入圆筒部分22。在这步骤中，第一热交换介质流过输入干管2中的流出口6-1、2、3、4、5进入热交换盘管8-1、2、3、4、5，再沿这些热交换盘管8-1、2、3、4、5的螺旋形状向上流。
当第一热交换介质在热交换盘管8-1、2、3、4、5中流动时，它通过盘管的壁与圆筒部分22中的第二热交换介质进行热交换，再通过流入口7-1、2、3、4、5流入输出干管4，然后通过输出管5排出圆筒22并被送到一负荷处。
对于上述的热交换盘管组件1，在流出口6-1、2、3、4、5和流入口7-1、2、3、4、5的盘绕部分中彼此相邻的热交换盘管8-1、2、3、4、5中，奇数的那些和偶数的那些位于输入干管2以及输出干管4的中心线B-B和B’-B’的相对两侧上，使得在这种连接部分中的彼此相邻的热交换盘管8-1、2、3、4、5彼此分离。
由于图3所示的这种结构不同于以传统技术为基础的热交换盘管组件，就不需要另外的焊接空间2a，热交换盘管8-1、2、3、4、5的相邻两个之间的节距等于各热交换盘管8-1、2、3、4、5的一个外径d。在这个实施例中，有五根热交换盘管8，但结构不限于这一种，根据要求选择热交换盘管的数量就可自由设定热交换效率，这样，就可使用于热交换器的热交换盘管具有从小规格到大规格的不同的尺寸。
图4、图5和图6示出了本发明第二、第三和第四实施例的示意图，输入管3位于热交换盘管组8的外侧(在一具有最大盘绕直径的盘管外侧)，输出管5位于热交换盘管组8的内侧(在具有最小盘绕直径的盘管的内侧)。
在图5所示的第三实施例中，输入管3位于热交换盘管组8的内侧，在图6所示的第四实施例中，输入管3和输出管5都位于热交换盘管组8的外侧。如上所述，输入管3和输出管5可以多种方式放置。这些实施例仅仅在上述方面不同于第一实施例，所以在此省略对其的详细描述。
图7和图8示出了本发明的第五实施例，该实施例的输入干管2和输出干管4位于热交换盘管组8的中心线C-C的一侧上，在这方面它不同于第一至第四实施例。由于上述的结构安排，热交换盘管组的盘绕数是n(n是整数)。
本发明第一至第四实施例中的热交换盘管组的圈数是n+0.5，而第五实施例是n，这样节省了热交换盘管的材料，第五实施例不同于第一至第四实施例也在于这一方面，但在其它方面与第一至第四实施例相同，所以在此省略对其的详细描述。
图9和图10都示出了本发明第六实施例，在这个实施例中，在输入管3中设置彼此平行的第一和第二输入干管2-1、2，在第二输入干管2-2中设置各为偶数的流出口6-2、4。类似地，在输出管5中设置彼此平行的第一和第二输出干管4-1、2，在第一输出干管4-1中设置各为奇数的流入口，而各为偶数的输入口设置在第二输出干管4-2。
至于热交换盘管8-1、2、3、4、5，各为奇数的热交换盘管组8-1、3、5的两边缘分别连接于第一输入干管2-1中各为奇数的流出口6-1、3、5和第一输出干管4-1中各为奇数的流入口7-1、3、5，各为偶数的热交换盘管8-2、4的两边缘分别连接于第二输入干管2-2中各为偶数的流出口6-2、4和第二输出干管4-2的流入口7-2、4。
但热交换盘管8-1、2、3、4、5如上所述连接于第一和第二输入干管2-1、2-1以及第一和第二输出干管4-1和4-2时，热交换盘管8-1、2、3、4、5中的流体流动方向不同于第一至第四各实施例的流动方向，但与这些实施例相同的是，在各热交换盘管8-1、2、3、4、5之间以及在第一和第二输入干管2-1、2与第一和第二输出干管4-1、2之间的连接部分中的各热交换盘管8-1、2、3、4、5之间的节距P与第一至第四实施例的相同，不需要提供另外的焊接空间a，节距P可等于各热交换盘管8-1、2、3、4、5的一个外径d。
图11示出了本发明的第七实施例，该实施例与图9和图10所示的第六实施例的相同方面在于，在输入管3设置第一和第二输入干管2-1、2，但与第六实施例的不同方面在于，分别用不同的热交换盘管8-1、2连接输入干管2-1、2和输出干管4-1、2，除上述之外没有什么不同，虽然有两对于管2-1、2和干管4-1、2以及两个热交换盘管8-1、2，但在该实施例中还可提供更多对。
图12、13、14各示出了本发明第八实施例，在这个实施例中，图4所示的第二实施例以及图5所示的第三实施例中的第一输入干管2-1和第二输入干管2-2的边缘部分和第一输出干管4-1和第二输出干管4-2的边缘部分彼此连接，并用连接板11和12封闭，此外，在其中设置第一和第二输入管3-1、2以及第一和第二输出管5-1、2。
由于上述的结构形式，第一输入管3-1和第一输出管5-1设置在第二输入管3-2和第二输出管5-2的外侧，第一输入管3-1和第一输出管5-1为一负荷系统X引进或引出流体，而第二输入管3-2和第二输出管5-2为另一负荷系统Y引进和引出流体。
在该实施例中，与负荷系统X相连通的热交换盘管8-1、2、3、4、5和与负荷系统Y相连通的热交换盘管可分别具有不同的或相同的盘管长度或盘管直径，根据各负荷系统X和Y所需的卡路里来决定盘管长度和盘管直径。
图15和图16各示出了本发明第九实施例，在这个实施例中，根据图9所示的第六实施例的两组热交换盘管组件组合成同时响应两负荷系统X和Y。在该实施例中，设置第一和第二输入管3-1、2和第一和第二输出管5-1、2，第一和第二输入管3-1、2中的第一输入干管2-1、2与第二输入干管2-3、4的边缘部分以及第一输出干管4-1、2与第二输出干管4-3、4的边缘部分分别彼此连接，并分别用连接板11、12封闭。
还在这个实施例中，类似于第八实施例，与负荷系统X连通的各热交换盘管8-1、2、3、4、5的长度和直径既可以等于也可以不同于与负荷系统Y连通的各热交换盘管8-6、7、8、9的长度和直径，这些因数取决于负荷系统X、Y所需的卡路里。
图17和18各示出了本发明第十实施例，在这个类似于第一实施例的实施例中，在输入管3的下边缘部分设置基本上与之垂直的输入干管2，在输出管5的下部分边缘也设置基本上与之垂直的输出干管4。
输入管3和输入干管2以及输出管5和输出干管4彼此相邻并平行设置，流出口6-1、2、3设置在输入干管2中，流入口7-1、2、3设置在输出干管4中。用热交换盘管8-1、2、3分别将输入干管2中的流出口6-1、2、3和输出干管4中的流入口7-1、2、3连接起来，流体之间的热交换像在其它实施例中那样进行。
图19和20各示出了本发明第十一实施例，该实施例仅在如下方面不同于第十实施例，即各热交换盘管8-1、2、3的中间部分弯扭变形，其它方面没有不同。
图21和22各示出了本发明第十二实施例，而图23和图24分别示出了本发明第十三和第十四实施例，在这些实施例中，设置有在第一实施例中的两组输入管3和输入干管2以及两组输出管5和输出干管4，还设置有第一和第二输入管3-1、2、第一和第二输入干管2-1、2以及第一和第二输出管5-1、2和第一和第二输出干管4-1、2，以使它们之间在设置在内侧的热交换盘管8-1、2和设置在外侧的热交换盘管组8-3、4的圆周方向中有一间隔，它们的两边缘分别连接于第一和第二输入干管2-1、2以及第一和第二输出干管4-1、2。
图25和26各示出了热交换器21，在该热交换器21中采用了本发明的热交换盘管组件1，在该热交换器21中，一炉子柱体23设置在该热交换器21的圆筒部分22的下面，其中有炉腔24。一燃烧室25安装在炉腔24中，该燃烧室的运行由自动调温器控制，炉腔24中的气体由其内产生的火焰加热，加热的气体通过对流管28、29的管壁将圆筒部分22中的水加热到预定温度，然后气体通过排出管31排到外面。
圆筒部分22通过一管道32连通于设置有一龙头(ball tap)34的供水罐33，供水是通过一供水管进行的，使储备在其中的水的液面保持在一恒定的水平面。在圆筒部分22液面的上面形成一气腔37，该气腔37中的气体通过管道38、供水罐33和释放管39释放到大气中。采用这种结构，储备水27在低于大气压力的压力下加热，而且该温度保持在沸点(100℃)之下。在这个例子中，热交换盘管组件1连接于一负荷系统，诸如未示出的加热系统、热水供应装置、浴室或游泳池。
描述上述实施例仅仅是为了理解本发明，本发明不限于这些实施例。其中改变结构形状是允许的，例如，输出管和输入管可以相反的形式使用，加热介质和接受热量介质可反过来使用，或使用本文的热交换盘管组件的热交换器不是直立式的而是卧式的。

Claims (12)

1．一种热交换盘管组件，它包括：
一具有输入热交换介质的输入管和输入干管的介质输入件；
一具有输出热交换介质的输出管和输出于管的介质输出件；以及
多个使输入干管与输出干管连通的具有不同盘绕直径的热交换盘管；所述热交换盘管组件安装在一热交换器的圆筒部分之内，其特征在于，各热交换盘管具有一公共中心线，并交替地排列在诸干管中心线的相对两侧。
2．如权利要求1所述的热交换盘管组件，其特征在于，输入干管和输出干管位于热交换盘管公共中心线的两侧。
3．如权利要求1所述的热交换盘管组件，其特征在于，输入干管和输出干管位于热交换盘管公共中心线的一侧。
4．如权利要求1所述的热交换盘管组件，其特征在于，多个输入干管和多个输出干管分别连接于一个输入管和一个输出管，用热交换盘管分别将输入干管和输出干管彼此连接起来。
5．如权利要求2所述的热交换盘管组件，其特征在于，输入管和输出管分别包括第一和第二输入管和第一和第二输出管；第一和第二输入管的输入干管的顶端彼此不连通地连接，第一和第二输出管的输出干管的顶端彼此也不连通地连接，此外，诸热交换盘管组分别设置在第一输入管的输入干管与第一输出管的输出干管之间以及第二输入管的输入干管与第二输出管的输出干管之间。
6．如权利要求5所述的热交换盘管组件，其特征在于，一用于第一输入管和第一输出管的热交换盘管组和一用于第二输入管和第二输出管的热交换盘管组在盘管长度和盘管直径方面是彼此不同的。
7．如权利要求1至6中的任何一项所述的热交换盘管组件，其特征在于，诸热交换盘管交替地连接于第一和第二输入干管，还交替地连接于第一和第二输出干管。
8．如权利要求7所述的热交换盘管组件，其特征在于，第一输入管的第一和第二输入干管的顶端不连通地连接于第二输入管的第一和第二输入干管，第一输出管的第一和第二输出干管的顶端不连通地连接于第二输出管的第一和第二输出干管的顶端，诸热交换盘管组分别位于第一输入管的第一和第二输入干管与第一输出管的第一和第二输出干管之间以及第二输入管的第一和第二输入干管与第二输出管的第一和第二输出干管之间。
9．如权利要求8所述的热交换盘管组件，其特征在于，诸收集雨水的部分形成在诸结构框架的顶部，这些框架用于第一输入管和第一输出管的热交换盘管组以及用于第二输入管和第二输出管的热交换盘管组，两个热交换盘管组的盘管长度和盘管直径彼此是不同的。
10．一种热交换盘管组件，它包括：
一具有用于输入热交换介质的一输入管和一输入干管的介质输入件；
一具有用于输出热交换介质的一输出管和一输出干管的介质输出件；以及多个将输入干管连通于输出干管的盘绕直径不同的热交换盘管，其中介质输入件和介质输出件彼此相邻。
11．如权利要求10所述的热交换盘管组件，其特征在于，输入干管和输出干管包括形成在一根管中的经分割而彼此分开的腔室。
12．如权利要求10或11所述的热交换盘管组件，其特征在于，热交换盘管具有相同的长度。
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