CN1847772B - 用于制冷、空气调节和加热装置的翅片组包式热交换器结构 - Google Patents

用于制冷、空气调节和加热装置的翅片组包式热交换器结构 Download PDF

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Abstract

一种用于制冷、空气调节和加热装置的改进的翅片组包式热交换器结构，其包括多个纵向平行管和横向翅片，所述横向翅片包括相应的翅片孔，以容纳所述管并形成翅片组包，其特征在于，通过采用结构粘结材料在支承边缘部分上将所述翅片相互连接起来以形成翅片组，并在所述翅片和刚性元件之间进行连接。

Description

用于制冷、空气调节和加热装置的翅片组包式热交换器结构
技术领域
本发明涉及一种用于制冷、空气调节和加热装置的改进的翅片组包式热交换器结构。 
背景技术
通常利用管、翅片、歧管和用于它们的支撑框架来制造现有的热交换器。 
众所周知，通过所述管输送热交换器流体，根据热交换器的用途，所述流体包括热水、冷水、蒸发或冷凝流体，其例如用于通风冷凝器中。 
通常通过所述翅片输送空气，而歧管用来使流过热交换器管的流体均匀分布。 
支撑框架由侧面支撑板和中间支撑板制成，其包括相应的校准孔，热交换器管旋入穿过所述校准孔。 
可包括相应的盖元件的翅片组包或翅片单元组(finned pack)基本上由所述管支撑，所述管穿过支撑框架的侧面板和中间板。 
所述支撑框架也容许热交换器安装在更加复杂的装置内，其通常还设有通风组件或装置。 
根据其用途，所述装置被称作调节器、空气蒸发设备、通风冷凝器和液体冷却器。 
在“空气交换器”的现有支承结构中，由于两个主要原因而难以支撑所述组件且所述支撑比较昂贵，其中，所述空气交换器由流体循环管制成，所述流体循环管由辐射面较大的热交换翅片互连，并通常将其称作“成串组件(battery assemblies)”。 
实际上，所述翅片和所述管均包括热传导系数高但机械强度较低的材料，例如铜和铝。 
而且，所述管和所述翅片厚度的较小，并且相应地，由于其重量较小，不能承受高的静负载和动负载。 
另外，在所述成串组件的使用过程中，其承受热应力，并会发生热膨胀，由此产生了机械应力，该机械应力必须被适当地中和或抵消。 
而且，已知这样的事实，即其他传统的支撑系统包括与所述翅片几何结构相同的穿孔壁，其被称作“台肩”，并设置在管片的端部及中部位置处。 
穿过所述台肩的所述管被适当地支撑，但是，由于热膨胀和收缩所造成的摩擦，其可能会断裂或者造成加压流体损失，由此降低了装置的使用寿命。 
可以看出，在一些应用中，已经采用了支撑元件，以用于替换所述管并提供辅助承载功能，而且在这种情况下，负载被抵消或转移到所述“台肩”上。 
应该指出，关于这一点，同一申请人已经设计了一种新型专利系统，该系统容许不通过支撑管或者可选的替换元件而是通过适当的耦联(coupled)翅片来支撑所述成串组件，以提供由C形型材部件(C sectionmembers)所加强的均匀组件，其中，所述C形型材部件由夹紧到支承边缘部分上的坚固材料制成。 
所述支承边缘部分(其相对于装置的主要结构是刚性的)用作滑板部件，即使在长度大于12m的相当长的热交换器的情况下，其也容许发生热膨胀且不产生应力。 
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于制造甚至具有相当大尺寸的热交换器的改进结构。 
关于这一点，很明显，如果按照传统方法构造大尺寸的热交换器，则元件、管和翅片的辐射表面和重量的高度增大将在传统支撑元件上施加很高的应力。 
而且，装置部件的结构公差将不再提供所需的结构紧凑性、刚度以及待组装元件的耦联公差的可控性，并具有随之产生的非常高的构造难度。 
在上述目标的范围内，本发明的一个主要目的是从结构和设计观点来看，通过提出新型的结构元件来提供一种用于将翅片和C形型材部件相连以将该型材部件和总装置的支承结构的元件适当地耦联在一起的新型系统。 
本发明的另一个目的是提供这样一种构造方案，其可适用于任何所需型式的热交换器装置，该热交换器装置将在水平或垂直位置被组装或者被输送，且特别用于尺寸相当大的热交换器装置中，其中，重量和热膨胀效应迄今已经得到遏制，并能够获得具有高质量和高可靠性的工业产品。 
上述目标和目的以及其他目的(其在下文中将更加明显)可通过一种用于制冷、空气调节和加热装置的改进的翅片组包式热交换器结构实现，其包括多个纵向平行管和多个横向冷却翅片，其中热交换器流体通 过所述纵向平行管被输送，而所述横向冷却翅片包括相应的翅片孔，所述翅片孔容纳所述管以形成组包，所述热交换器结构包括耦联系统，所述耦联系统包括用于使所述翅片耦联成翅片组或翅片的成串组件并位于支承结构的支承边缘部分上的结构粘结材料(structural glue material)，其中，所述翅片组或翅片的成串组件还通过所述耦联系统的结构粘结材料被相互耦联，所述支承结构包括设计用于均匀分布操作载荷的由所述多个翅片共用的支撑刚性元件，所述热交换器结构还包括补偿系统，以补偿所述翅片组或翅片的成串组件与所述支撑刚性元件之间的间隙和几何缺陷，所述补偿系统包括作为多向连接填充和耦联装置应用于所述热交换器结构的缺陷区域的结构粘结材料，并且所述结构粘结材料包括基于单组分弹性密封材料的大气湿度下聚合的硅烷橡胶，其提供柔软的弹性密封耦合。 
所述结构粘结材料代表本发明的一个非常重要的特征，因为其包括基于单组分弹性密封元件的硅烷橡胶(silane rubber)，其在一定的大气湿度下聚合并形成柔软的弹性密封。 
因此，提供一种支承元件，该支承元件适于支撑粘结翅片并进行配合，以提供适当的负载分布。 
此外，本发明还提供一种用于制造所述翅片组包式热交换器结构的方法，所述热交换器结构包括多个平行纵向管和多个横向翅片，其中热交换器流体通过所述纵向平行管被输送，而所述横向翅片包括相应的翅片孔，以容纳所述管，从而形成组包，其中，所述方法包括在翅片组或翅片的成串组件的支承结构的支承边缘部分上通过结构粘结材料将所述翅片相互耦联成翅片组或翅片的成串组件并耦联到由所述多个翅片共用的支撑刚性元件上的步骤。 
附图说明
本发明的其他特征和优点将从下面的本发明的优选(尽管不是唯一)实施例的详细描述中变得更加明显，其中以附图中示出的说明性但非限制性示例的方式描述本发明，其中： 
图1通过两个局部横截面视图示出了传统热交换器结构的翅片的变形； 
图2是根据本发明用于耦联热交换器翅片的耦联系统的局部横截面视图； 
图3是根据本发明将翅片的另一部分耦联的另一个局部横截面视图； 
图4通过三个前视横截面视图示出了根据本发明用于连接到总装置的支承结构的耦联系统、支撑元件和粘结(胶合)到翅片上的C形型材部件； 
图5是根据本发明用于耦联到总装置的支承结构的连接或耦联系统、耦联到翅片的C形型材部件的前视横截面视图；以及 
图6是根据本发明用于耦联到总装置的支承结构的耦联系统、粘结到翅片上的支撑元件的另一个前视横截面视图。 
具体实施方式
参考上述附图的附图标记，根据本发明用于制冷、空气调节和加热装置的改进的翅片组包式热交换器结构总体上用附图标记1表示，其主要包括多个纵向平行管3和多个横向冷却翅片4，其中，热交换器流体输送通过所述管3，所述冷却翅片4包括相应的翅片孔，其容纳所述管3，以形成组包(pack)。 
在传统结构中，当单独考虑时，小厚度的翅片4在压力负载或挠曲负载作用下不能提供足够的刚度，因此，其将坍缩或永久变形，如图1所示。 
靠近重负载区域设置的翅片不能正确地工作并且负载传递到其他翅片上，由此造成总支撑区域的“链式”变形。 
根据本发明，如图2中示意性地示出，上述问题的解决方案是将成组的翅片4相互耦联起来并将所述翅片组连接到设计用于均匀分布操作载荷的支撑元件5上。 
而且，根据本发明，如图3中示意性地示出，一个主要特征是连接翅片部分6，该翅片部分6以前没有使用过，其将承受拉伸力所加载的负载。 
实际上，众所周知，受到压力的小横截面的细长本体容易弯曲和坍缩，而如果受到拉力时其可正常工作，由此将其性能保持在目标水平上。 
根据本发明，通过将受拉翅片和受压翅片配合，包括翅片组的重量和其他应力的负载被支撑。 
如图4-6清楚地示出，根据本发明的另一个特征，通过将粘结到翅片上的支撑元件7或C形型材部件8连接到总装置的支承结构上可以获得这一结果。 
也可通过在组装操作过程中采用结构粘结材料实现这种连接。 
这便提供了两个较大优点：如图4所示，提供了所披露的连接，并且如图5所示，通过适当地消除组成部件之间的间隙并提供小的弹性耦联器来克服组成元件的构造误差或装配误差，所述弹性耦联器适于在操作和输送条件下缓冲任何振动。 
翅片和结构部件之间的耦联系统还包括翅片组区域，其相对于区域轮廓位于中心或者中间，如图6所清楚地示出，此处，由于弹性弯曲所产生的任何变形将是最大的。 
因为动力的支撑和缓冲易于降低操作性能，这容许在标准条件下和装置输送过程中使用可靠操作的大尺寸翅片组。 
已经发现，本发明完全达到了预定的目标和目的。 
事实上，本发明提供一种改进的热交换器结构，其容许制造尺寸相当大的热交换器装置，而不会产生现有结构所存在的问题，其中在现有结构中，辐射表面和组成元件(如管和翅片)重量的增大均产生非常大的应力。 
实际上，现有装置的结构容差容许获得所需的紧凑性、刚度和待组装元件上的耦联间隙的控制。 
与之相反，根据本发明的结构提供了一种新型系统，该系统采用结构粘结材料将翅片和C形型材部件耦联，并进一步将总装置的支承结构的支承元件耦联。 
这种技术方案可适用于任何装置，其与组装或者输送方向(其为水平或垂直方向)无关，并且该方法特别用于大尺寸的装置，该大尺寸的装置的重量和热膨胀通常使得高质量性能和高功能可靠性的设备不易于制造。 
因此，根据本发明的改进结构提供了许多非常重要的优点，例如消除了结构间隙、适当地支撑了翅片组的中间区域、大大降低了由于热膨胀而发生的结构移动，以及使得翅片所承受的负载在垂直组装中的受压侧和受拉侧之间均匀分布。 
又一个重要优点是在处理和输送操作过程中，动力可以被适当地缓冲，以防止功能特性由于疲劳、破裂和其他现象而受到负面影响。 
而且，根据本发明的改进结构容许适当地利用为循环热交换器流体而提供的总辐射表面和管截面。 
在实施本发明时，可以根据需要使用任何材料以及可能形成的任何尺寸和形状。 

Claims (6)

1.一种用于制冷、空气调节和加热装置的改进的翅片组包式热交换器结构(1)，其包括多个纵向平行管(3)和多个横向冷却翅片(4)，其中热交换器流体通过所述纵向平行管(3)被输送，而所述横向冷却翅片包括相应的翅片孔，所述翅片孔容纳所述管(3)以形成组包，所述热交换器结构包括耦联系统，所述耦联系统包括用于使所述翅片(4)耦联成翅片组或翅片的成串组件并位于支承结构的支承边缘部分上的结构粘结材料，其特征在于，所述翅片组或翅片的成串组件还通过所述耦联系统的结构粘结材料被相互耦联，所述支承结构包括设计用于均匀分布操作载荷的由所述多个翅片共用的支撑刚性元件(5)，所述热交换器结构还包括补偿系统，以补偿所述翅片组或翅片的成串组件与所述支撑刚性元件之间的间隙和几何缺陷，所述补偿系统包括作为多向连接填充和耦联装置应用于所述热交换器结构的缺陷区域的结构粘结材料，并且所述结构粘结材料包括基于单组分弹性密封材料的大气湿度下聚合的硅烷橡胶，其提供柔软的弹性密封耦合。
2.根据权利要求1所述的热交换器结构(1)，其特征在于，所述翅片组或翅片的成串组件的支承结构的支承边缘部分在其一侧受到拉力负载，而在其另一侧受到压力负载。
3.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，所述耦联系统还包括相对于所述翅片横向延伸、且通过所述结构粘结材料与所述被耦联的翅片(4)相连接的另外的支撑元件(7)或型材部件(8)。
4.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，所述补偿系统是振动缓冲和间隙补偿系统，所述系统包括布置在受到可变负载或冲击的所述热交换器结构的部件之间的结构粘结材料层。
5.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征在于，为了控制所述翅片组或翅片的成串组件的中心区域处的弯曲变形，所述耦联系统包括被布置在所述翅片组或翅片的成串组件的所述中心区域处、并将所述中心区域与所述支承结构的支撑元件(7)相连接的使用结构粘结材料的连接。
6.一种用于制造根据权利要求1所述的翅片组包式热交换器结构的方法，所述热交换器结构包括多个平行纵向管(3)和多个横向翅片(4)，其中热交换器流体通过所述纵向平行管(3)被输送，而所述横向翅片包括相应的翅片孔，以容纳所述管，从而形成组包，其特征在于，所述方法包括在翅片组或翅片的成串组件的支承结构的支承边缘部分上通过结构粘结材料将所述翅片相互耦联成翅片组或翅片的成串组件并耦联到由所述多个翅片共用的支撑刚性元件(5)上的步骤。
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