CN217635987U - 一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其包括框架总成、安装在框架总成内的蓄冰系统、固定并支撑蓄冰系统的固定支撑总成，所述框架总成、所述蓄冰系统以及所述固定支撑总成为不锈铝合金结构，所述蓄冰系统包括若干排列设置的螺旋换热盘管，所述螺旋换热盘管为不锈铝合金螺旋结构。本实用新型质量轻，耐腐蚀性强，使用寿命长，盘管布局合理，安拆便捷，热交换更加充分。

Description

一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置

【技术领域】

本实用新型属于制冷设备技术领域，特别是涉及一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置。

【背景技术】

冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间，将冷媒液(通常为乙二醇的水溶液)通过交换装置制成冰将冷量储存起来，白天用电高峰期融冰，将冷量用于空调供冷的成套节能技术。冰蓄冷技术的核心是蓄冰装置，关键是换热管对冷媒制冰、换热是否充分高效，整个装置长年甚至几十年浸泡在水槽(水箱)里，其结构的耐腐蚀性非常重要。

目前市场上蓄冰装置上的支架结构件大多数采用不锈钢材料或普通镀锌碳钢材料；热交换盘管有采用不锈钢管、铜管、纳米塑胶导热管、镀锌钢质管或普通铝合金管等。不锈钢管、铜管材料密度大、价格高，镀锌铁质管材耐腐蚀性差，上述这些盘管以蛇形自上而下或自左向右导流交换，如现有技术中专利公开号为CN209263752U公开的一种蓄冰装置，该结构整体重量较重，且镀锌碳钢材料不具备优异的耐腐蚀性，长时间使用后容易出现腐蚀现象，使用寿命短；这种盘管的布局结构流体的流程路径有待优化。

因此，有必要提供一种新的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置来解决上述技术问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，质量轻，耐腐蚀性强，使用寿命长，盘管布局合理，安拆便捷，热交换更加充分。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其包括框架总成、安装在框架总成内的蓄冰系统、固定并支撑蓄冰系统的固定支撑总成，所述框架总成、所述蓄冰系统以及所述固定支撑总成为不锈铝合金结构，所述蓄冰系统包括若干排列设置的螺旋换热盘管，所述螺旋换热盘管为不锈铝合金螺旋结构。

进一步的，所述框架总成为由两个框架上边梁、两个框架下边梁以及四个框架立柱构成的立体框架结构，且所述两个框架上边梁之间间隔设置有若干框架上横档，所述两个框架下边梁之间间隔设置有若干与所述框架上横档一一对应的框架下横档。

进一步的，所述蓄冰系统沿流体流动方向依次包括载冷液输入总管、载冷液分流管、所述螺旋换热盘管、分流排管以及合流集管。

进一步的，所述载冷液输入总管呈前后方向水平分布；

所述载冷液分流管呈竖直方向排列设置在所述载冷液输入总管的下方或上方，且一端与所述载冷液输入总管连通；

所述螺旋换热盘管在所述框架总成内形成多个竖排盘管组，每个所述竖排盘管组内竖向排列设置有若干所述螺旋换热盘管，每根所述螺旋换热盘管的两端分别与所述载冷液分流管、所述分流排管连通；

所述竖排盘管组共用一根所述载冷液分流管和一根所述分流排管连通；

所述合流集管汇总连通所有的所述分流排管。

进一步的，所述载冷液输入总管和所述载冷液分流管的轴线位于同一个竖直平面内；所述分流排管和所述合流集管的轴线位于同一竖直平面内。

进一步的，所述蓄冰系统还包括载冷液总排管；所述载冷液总排管的一端与所述合流集管连通，且另一端朝所述载冷液输入总管侧延伸设置。

进一步的，所述载冷液总排管的轴线与所述合流集管的轴线位于同一水平面内；所述载冷液总排管与所述合流集管的中部位置连通。

进一步的，还包括总输入端口与总排液端口；

所述载冷液输入总管的中部水平向外延伸伸出所述框架总成，形成所述总输入端口；

所述载冷液总排管的一端延伸伸出所述框架总成，形成所述总排液端口，所述总输入端口与所述总排液端口位于所述框架总成的同一侧；或

所述合流集管的中部水平向外延伸伸出所述框架总成，形成所述总排液端口，所述总输入端口与所述总排液端口位于所述框架总成的相对两侧。

进一步的，所述固定支撑总成设置有多个子模块，所述子模块均包括固定在所述框架上横档与所述框架下横档之间的卡箍固定立柱、锁紧在所述卡箍固定立柱上的且托住所述螺旋换热盘管的若干定位卡箍，每根所述卡箍固定立柱的前后侧自上而下间隔设置有若干个所述定位卡箍。

进一步的，所述子模块沿所述螺旋换热盘管的长度方向间隔设置有多个构成一组，每两竖排的所述螺旋换热盘管使用一组所述子模块。

进一步的，所述螺旋换热盘管包括外螺旋盘管、设置在所述外螺旋盘管内圈区域内的内螺旋盘管。

进一步的，所述外螺旋盘管与所述内螺旋盘管之间沿轴线方向上间隔设置有若干支架；所述支架包括环抱在所述内螺旋盘管外周的环形支架、等角度环形设置在所述环形支架上的若干外延支架，所述外延支架的一端固定在所述环形支架的圆周面上另一端延伸至所述外螺旋盘管的内圈环臂，并形成有支撑板面与所述外螺旋盘管的内圈顶持相贴。

与现有技术相比，本实用新型一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置的有益效果在于：采用不锈铝合金无缝管绕制成且超长的螺旋换热盘管，以螺旋导流的方式换热，且整个框架总成与固定支撑总成均采用不锈铝合金材质，降低了蓄冰装置整体的重量，提高了耐腐蚀性和热传导性，延长了使用寿命；将盘管设计成从左到右以螺旋旋转滚动的导流方式，增长了热交换流程路径，热交换更充分，提高了热交换效率和利用率；整个装置结构简单，安装方便。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例一的中间剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的左侧结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的右侧结构示意图；

图4为本实用新型实施例一固定支撑总成的安装结构示意图；

图5为本实用新型实施例一中盘管结冰的截面结构示意图；

图6为本实用新型实施例二中双螺旋换热盘管的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二中双螺旋换热盘管与支架的结构示意图；

图中数字表示：

100-螺旋冷热交换盘管蓄冰装置；

1-框架总成，11-框架上边梁，12-框架下边梁，13-框架立柱，14-框架上横档，15-框架下横档；

2-蓄冰系统，21-载冷液输入总管，211-总输入端口，22-载冷液分流管，23-螺旋换热盘管，231-外螺旋盘管，232-内螺旋盘管，24-分流排管，25-合流集管，26-载冷液总排管，261-总排液端口；

3-固定支撑总成，31-卡箍固定立柱，32-定位卡箍，33-支架，331-环形支架，332-外延支架，333-支撑板面。

【具体实施方式】

实施例一：

请参照图1-图5，本实施例为一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置100，其包括框架总成1、安装在框架总成1内的蓄冰系统2、固定并支撑蓄冰系统2的固定支撑总成3。框架总成1、蓄冰系统2以及固定支撑总成3均采用不锈铝合金(如AL3003、LF21等不锈铝合金等牌号)通过热挤压和冷拨成型所制成；不锈铝合金具有出色的耐腐蚀性能，可大大提高蓄冰装置整体的耐腐蚀性，延长使用寿命。

框架总成1为由框架上边梁11、框架下边梁12以及框架立柱13构成的立体框架结构，且两个框架上边梁11之间间隔设置有若干框架上横档14，两个框架下边梁12之间间隔设置有若干与框架上横档14一一对应的框架下横档15。

蓄冰系统2沿流体流动方向依次包括载冷液输入总管21、载冷液分流管22、螺旋换热盘管23、分流排管24、合流集管25以及载冷液总排管26。载冷液输入总管21设置在框架总成1内的左侧上部，呈前后方向分布。载冷液分流管22竖直分布且设置有若干根；若干载冷液分流管22排列设置在框架总成1内的左侧，载冷液分流管22的顶部与载冷液输入总管21连通。蓄冰系统2内设置有若干个竖向排列设置的螺旋换热盘管23，一个竖排的多根螺旋换热盘管23构成一个竖排盘管组；每根载冷液分流管22负责连通一个竖排盘管组。螺旋换热盘管23呈水平分布且从框架总成1的左侧延伸至其右侧，其左端连通载冷液分流管22、右端连通分流排管24。分流排管24与载冷液分流管22一一对应设置，负责一个竖排盘管组的回流。合流集管25用于连通所有的分流排管24，且设置在框架总成1内的右侧下部，在分流排管24的底部实现连通。载冷液总排管26的一端连通合流集管25，且自框架总成1的右侧延伸至左侧。

载冷液输入总管21和载冷液分流管22的轴线位于同一个竖直平面内；分流排管24和合流集管25的轴线位于同一竖直平面内；载冷液总排管26的轴线与合流集管25的轴线位于同一水平面内；载冷液总排管26与合流集管25的中部位置连通。通过上述设置，使得各个管路的连接均为同一平面内的垂直连接，不存在弯管连接结构，降低了蓄冰系统2的制作与安装难度。

载冷液输入总管21的中部水平向外延伸有伸出框架总成1左侧的总输入端口211，载冷液总排管26的一端延伸伸出框架总成1左侧形成有总排液端口261。

制冷液从总输入端口211处进入载冷液输入总管21，经过分流进入到若干个载冷液分流管22中，再通过载冷液分流管22进入一个竖排的多个螺旋换热盘管23中，在螺旋换热盘管23区段进行热量交换；一个竖排的多个螺旋换热盘管23的制冷液再汇总到同一个分流排管24中，然后再经多个分流排管24统一汇总到合流集管25中，最后经载冷液总排管26回流至框架总成1左侧的总排液端口261。

固定支撑总成3设置有多个子模块，所述子模块均包括固定在框架上横档14与框架下横档15之间的卡箍固定立柱31、锁紧在卡箍固定立柱31上的且托住螺旋换热盘管23的若干定位卡箍32，每根卡箍固定立柱31的前后侧自上而下间隔设置有若干个定位卡箍32。所述子模块沿螺旋换热盘管23的长度方向间隔设置有多个构成一组，每两竖排的螺旋换热盘管23使用一组所述子模块。定位卡箍32采用环抱方式对螺旋换热盘管23进行固定支撑。

载冷液输入总管21的两端焊有堵头实现焊接密封，下部开设有与载冷液分流管22数量位置对应的第一开孔，便于载冷液分流管22垂直焊接安装，载冷液输入总管21的两端与框架上边梁11以水平方向焊接固定。

载冷液分流管22的上管口插入载冷液输入总管21下方的所述第一开孔中，对结合部焊接封闭固定；载冷液分流管22面朝螺旋换热盘管23的方向上开设有第二开孔，便于螺旋换热盘管23的进口管头插入对接，并在对接部位实施密封焊接固定；载冷液分流管22的下端面与前置的框架下横档15上平面紧贴焊接实行封闭固定。

螺旋换热盘管23采用不锈铝合金棒料通过连续热挤压成无缝坯管，再经过连续冷拉拨成设定长度(如2000m以上)、设定外径(如15～30mm)以及设定壁厚(如1.2～2.5mm)的冷拨管，通过收卷成环形叠放，再经过绕簧设备绕制成为螺距40～80mm，外径为120～250mm的长圆柱弹簧状的螺旋换热盘管，根据蓄冷设备大小裁制成需要的长度。

本实施例中，多根螺旋换热盘管23，按井格式等距或错位排列布置，其中心间距为250R450mm，整根盘管的中部分段分别套上定位卡箍32，与卡箍固定立柱31依次焊接定位。

螺旋换热盘管23的前接口与载冷液分流管22上的第二开孔对应焊接，其后接口插入分流排管24上对应的第三开孔内焊接封闭固定。

定位卡箍32采用扁条冲压成形，多个定位卡箍32分段套在螺旋换热盘管23上，在卡箍固定立柱31对应的位置上焊接定位。

卡箍固定位柱31的上下两端分别与框架上横档14、框架下横档15焊接固定。

分流排管24的上管口与框架尾部的框架上横档14的下平面贴紧接焊接封闭固定，其对应每根螺旋换热盘管23的出口设有第四开孔，螺旋换热盘管23的出口插入第四开孔中采用密封焊接固定；分流排管24的下端插入合流集管25上对应的第五开孔内，在结合部位焊接固定封闭。

合流集管25的两头有堵头焊接封闭，其中间部位一侧开设有一个大孔便于与载冷液总排管26形成丁字形联通结构，并焊接固定。

本实施例中，总输入端口211和总排液端口261设置在框架总成1的同一侧，在其他实施例中，也可以设置在框架总成1的相对两侧，如总输入端口211在左侧、总排液端口261在右侧。

总输入端口211和总排液端口261在同一侧时，上下位置可以调换，一个在上一个在下。

总输入端口211和总排液端口261在相对两侧时，两者可以都位于上部、或都位于下部、或一个在上一个在下设置；且可以取消载冷液总排管26的设置，直接在合流集管25的中部向外延伸设置总排液端口261。

本实施例一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置100，具有以下特点：

1)密度低材质轻：铝的密度为2.73g/cm³，比其它金属材料重量轻二分之一以上，因此，大大降低了蓄冰装置整体的重量；

2)耐腐蚀性能优：在乙二醇中，不锈铝合金的腐蚀率≥502.9×10^-3mm/a(低碳钢的腐蚀率为1130×10^-3mm/a)，提高了蓄冰装置的耐腐蚀性能，延长了使用寿命；

3)延展性好、塑性好、易加工、易焊接，导热性能好：不锈铝合金的导热系数200～230w/m·K，远高于不锈钢的16w/m·K，稍低于铜的377w/m·K；结合螺旋结构设计的盘管，使得载冷液以滚动变位的方式行走，进而获得更加充分彻底的交换效果，提高了蓄冰装置的热交换效率和利用率；

本实施例为一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置100的制冷工作原理是：将蓄冰装置沉浸在装满水的水槽内，水槽外制冰机的循环泵把制冷液(乙二醇的水溶液)泵入载冷液输入总管21，分流到各路载冷液分流管22内，再经分流管作第二次分流到各路螺旋换热盘管23内，以旋转滚动的方式流入对应的各路分流排管24进入合流集管25，再集中通过载冷液总排管26排出，以此循环，使储冰槽(即水槽)内的水温降至0℃以下，由此各路螺旋换热盘管23表面开始结冰，使整个储冰槽内均匀结冰；由此实现高效蓄冰的目的。

本实施例为一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置100的融冰工作原理是：高温制冷液(已经加过温的乙二醇的水溶液)进入载冷液输入总管21分流到各路载冷液分流管22内，再经分流管作第二次分流到各路螺旋换热盘管23内，高温冷冻液在螺旋换热盘管23内以旋转滚动的方式将冰融化，通过各路分流排管24进入合流集管25，再集中通过载冷液总排管26排出，以此循环，带走冷量，由此实现高效融冰目的。

实施例二：

请参照图6-图7，本实施例为一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其结构与实施例一的结构基本相同，其区别在于：所述螺旋换热盘管23为双螺旋结构，其包括外螺旋盘管231、设置在外螺旋盘管231内圈区域内的内螺旋盘管232。外螺旋盘管231与内螺旋盘管232的两端均形成有各自的进出口，分别连通载冷液分流管22、分流排管24。外螺旋盘管231与内螺旋盘管232之间设置有支架33，用于限定内螺旋盘管232在外螺旋盘管231内的位置，保障内螺旋盘管232的轴线与外螺旋盘管231的轴线共线。

支架33与定位卡箍32的数量和设置位置一一对应。支架33包括环抱在内螺旋盘管232外周的环形支架331、等角度环形设置在环形支架331上的若干外延支架332，外延支架332的一端固定在环形支架331的圆周面上另一端延伸至外螺旋盘管231的内圈环臂，并形成有支撑板面333与外螺旋盘管231的内圈顶持相贴。

本实施例通过双螺旋盘管的结构设置，增加了单位体积内的制冷蓄冰能量，提高了制冷效率，间接的降低了能耗，提高了经济性。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其包括框架总成、安装在框架总成内的蓄冰系统、固定并支撑蓄冰系统的固定支撑总成，其特征在于：所述框架总成、所述蓄冰系统以及所述固定支撑总成为不锈铝合金结构，所述蓄冰系统包括若干排列设置的螺旋换热盘管，所述螺旋换热盘管为不锈铝合金螺旋结构。

2.如权利要求1所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述框架总成为由两个框架上边梁、两个框架下边梁以及四个框架立柱构成的立体框架结构，且所述两个框架上边梁之间间隔设置有若干框架上横档，所述两个框架下边梁之间间隔设置有若干与所述框架上横档一一对应的框架下横档。

3.如权利要求1或2所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述蓄冰系统沿流体流动方向依次包括载冷液输入总管、载冷液分流管、所述螺旋换热盘管、分流排管以及合流集管。

4.如权利要求3所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述载冷液输入总管呈前后方向水平分布；

所述载冷液分流管呈竖直方向排列设置在所述载冷液输入总管的下方或上方，且一端与所述载冷液输入总管连通；

所述螺旋换热盘管在所述框架总成内形成多个竖排盘管组，每个所述竖排盘管组内竖向排列设置有若干所述螺旋换热盘管，每根所述螺旋换热盘管的两端分别与所述载冷液分流管、所述分流排管连通；

所述竖排盘管组共用一根所述载冷液分流管和一根所述分流排管连通；

所述合流集管汇总连通所有的所述分流排管。

5.如权利要求4所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述载冷液输入总管和所述载冷液分流管的轴线位于同一个竖直平面内；所述分流排管和所述合流集管的轴线位于同一竖直平面内。

6.如权利要求4所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述蓄冰系统还包括载冷液总排管；所述载冷液总排管的一端与所述合流集管连通，且另一端朝所述载冷液输入总管侧延伸设置。

7.如权利要求6所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述载冷液总排管的轴线与所述合流集管的轴线位于同一水平面内；所述载冷液总排管与所述合流集管的中部位置连通。

8.如权利要求6所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：还包括总输入端口与总排液端口；

所述载冷液输入总管的中部水平向外延伸伸出所述框架总成，形成所述总输入端口；

所述载冷液总排管的一端延伸伸出所述框架总成，形成所述总排液端口，所述总输入端口与所述总排液端口位于所述框架总成的同一侧；或

所述合流集管的中部水平向外延伸伸出所述框架总成，形成所述总排液端口，所述总输入端口与所述总排液端口位于所述框架总成的相对两侧。

9.如权利要求2所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述固定支撑总成设置有多个子模块，所述子模块均包括固定在所述框架上横档与所述框架下横档之间的卡箍固定立柱、锁紧在所述卡箍固定立柱上的且托住所述螺旋换热盘管的若干定位卡箍，每根所述卡箍固定立柱的前后侧自上而下间隔设置有若干个所述定位卡箍。

10.如权利要求9所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述子模块沿所述螺旋换热盘管的长度方向间隔设置有多个并构成一组，每两竖排的所述螺旋换热盘管使用一组所述子模块。

11.如权利要求1所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述螺旋换热盘管包括外螺旋盘管、设置在所述外螺旋盘管内圈区域内的内螺旋盘管。

12.如权利要求11所述的螺旋冷热交换盘管蓄冰装置，其特征在于：所述外螺旋盘管与所述内螺旋盘管之间沿轴线方向上间隔设置有若干支架；所述支架包括环抱在所述内螺旋盘管外周的环形支架、等角度环形设置在所述环形支架上的若干外延支架，所述外延支架的一端固定在所述环形支架的圆周面上另一端延伸至所述外螺旋盘管的内圈环臂，并形成有支撑板面与所述外螺旋盘管的内圈顶持相贴。

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