Теплообменник и способ его изготовления, теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла - RU2642932C1

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Эта заявка заявляет приоритет по заявке на патент Китая №201410158321.4 с названием изобретения "Heat exchanger and manufacturing method therefor, heat exchange module, heat exchange device and heat source unit", поданной 18 апреля 2014 года, все содержание которой включено в данную заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в частности к теплообменнику и способу его изготовления, теплообменному модулю, теплообменному устройству и блоку источника тепла для применения в области промышленного кондиционирования воздуха.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В документе WO 2011013672, относящемся к уровню техники, описан блок источника тепла. В частности, блок источника тепла оснащен воздушными теплообменниками, при этом каждый теплообменник содержит множество тепловыделяющих ребер, расположенных с одинаковыми интервалами, теплообменных трубок, проходящих через тепловыделяющие ребра, части согнутой пластины, которые проходят с двух сторон и согнуты в одном направлении, и теплообменный модуль. Каждый теплообменный модуль содержит два воздушных теплообменника, каждый воздушный теплообменник имеет согнутую часть, расположенную напротив согнутой части другого воздушного теплообменника. Воздушный теплообменник наклонен так, что нижние края расположены близко друг к другу, но верхние края находятся на расстоянии друг от друга; таким образом, теплообменный модуль является по существу V-образным на изображении вида сбоку.

Тем не менее края теплообменников на левой и правой сторонах в вышеупомянутом блоке источника тепла находятся на расстоянии в верхней части V-образной конструкции. Таким образом, пластина в качестве кожуха (или металлическая пластина) все еще необходима для соединения двух теплообменников, и в результате пространство между двумя теплообменниками не используется эффективно.

Неизменно высокие требования применяются к энергоэффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (системам ОВКВ), таким образом, существует постоянно растущая необходимость в теплообменниках с большим КПД. В настоящее время единственной возможностью, известной из уровня техники, является изготовление теплообменников и систем кондиционирования воздуха большего размера, а это повышает стоимость изготовления и установки.

С учетом вышесказанного, существует явная необходимость в новом теплообменнике и способе его изготовления, теплообменном модуле, теплообменном устройстве и блоке источника тепла, которые могут по меньшей мере частично решить вышеуказанную проблему.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения заключается в решении по меньшей мере одного аспекта вышеупомянутых проблем и недостатков уровня техники.

В одном аспекте настоящего изобретения предлагается теплообменник для теплообменного устройства на блоке охладителя воды с воздушным охлаждением или промышленной расположенной на крыше машине, при этом теплообменник содержит:

основную часть корпуса;

согнутую часть, имеющую по существу трапецеидальное поперечное сечение, при этом согнутая часть и основная часть корпуса соединены друг с другом и по существу лежат в одной плоскости;

по меньшей мере одну теплообменную трубку, проходящую между основной частью корпуса и согнутой частью, при этом теплообменные трубки в согнутой части согнуты или наклонены относительно теплообменных трубок в основной части корпуса.

Предпочтительно, теплообменная трубка намотана так, чтобы проходить непрерывно в виде обмотки частично или полностью между основной частью корпуса и согнутой частью.

Предпочтительно, теплообменник также содержит два трубопровода, расположенные на двух противоположных сторонах теплообменника,

при этом предусмотрено множество теплообменных трубок, причем каждая из теплообменных трубок проходит от одного из двух трубопроводов к другому трубопроводу через основную часть корпуса и согнутую часть.

Предпочтительно, согнутая часть образует по существу трапецеидальную сторону теплообменного устройства, верхнее и нижнее основания трапецеидального поперечного сечения являются по существу параллельными верхнему краю и нижнему краю трапецеидальной стороны, одна или две сторона/стороны теплообменных трубок согнута/согнуты под углом α с использованием направления по ширине в качестве оси, при этом точки сгиба теплообменных трубок находятся по существу на прямой линии сгиба, и угол α лежит в диапазоне от θ/2-5° до θ/2+5°, при этом θ является внутренним углом между двумя непараллельными краями трапецеидальной стороны.

Предпочтительно, когда трапецеидальная сторона образована одной согнутой частью с трапецеидальным поперечным сечением, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен внутреннему углу θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ;

когда трапецеидальная сторона образована путем симметричного соединения двух согнутых частей с трапецеидальными поперечными сечениями, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен половине внутреннего угла θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается теплообменник для теплообменного устройства на блоке охладителя воды с воздушным охлаждением или промышленной расположенной на крыше машине, при этом теплообменник содержит:

основную часть корпуса;

согнутую часть, имеющую трапецеидальное поперечное сечение, при этом согнутая часть и основная часть корпуса соединены друг с другом и по существу перпендикулярны;

по меньшей мере одну теплообменную трубку, проходящую между основной частью корпуса и согнутой частью,

при этом верхний край согнутой части и верхний край основной части корпуса теплообменника находятся по существу на одном уровне высоты.

Предпочтительно, теплообменная трубка намотана так, чтобы проходить непрерывно в виде обмотки частично или полностью между основной частью корпуса и согнутой частью.

Предпочтительно, теплообменник содержит два трубопровода, расположенные на двух противоположных сторонах теплообменника,

при этом по меньшей мере одна теплообменная трубка содержит множество теплообменных трубок, причем каждая из теплообменных трубок проходит от одного из двух трубопроводов к другому трубопроводу через основную часть корпуса и согнутую часть.

Предпочтительно, теплообменные трубки расположены на интервалах в основной части корпуса и согнутой части и проходят по существу параллельно друг другу в основной части корпуса и согнутой части.

Предпочтительно, теплообменные трубки представляют собой плоские трубки и установлены на трубопроводы посредством прорезей в трубопроводах, плоские трубки проходят между трубопроводами на двух сторонах теплообменника, и предпочтительно на этих плоских трубках предусмотрены ребра.

Предпочтительно, теплообменник образован путем выполнения следующих этапов:

прежде всего, одну или две стороны каждой плоской трубки сгибают под углом α с использованием направления по ширине в качестве оси, согнутые плоские трубки вставляют последовательно в прорези в трубопроводах, при этом точки сгиба плоских трубок находятся по существу на прямой линии сгиба;

согнутые плоские трубки затем сгибают дополнительно вдоль прямой линии сгиба, чтобы основная часть корпуса была перпендикулярна или по существу перпендикулярна согнутой части;

при этом согнутая часть образует по существу трапецеидальную сторону теплообменного устройства, верхнее и нижнее основания трапецеидального поперечного сечения являются по существу параллельными верхнему краю и нижнему краю трапецеидальной стороны, и угол α лежит в диапазоне от θ/2-5° до θ/2+5°, при этом θ является внутренним углом между двумя непараллельными краями трапецеидальной стороны.

Предпочтительно, когда трапецеидальная сторона образована одной согнутой частью с трапецеидальным поперечным сечением, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен внутреннему углу θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ;

когда трапецеидальная сторона образована путем симметричного соединения двух согнутых частей с трапецеидальными поперечными сечениями, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен половине внутреннего угла θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ.

Предпочтительно, когда согнутая часть выполнена только на одной стороне основной части корпуса, расстояние между плоскими трубками в согнутой части составляет L, плоская трубка на самом нижнем крае в согнутой части является самой короткой, плоская трубка на самом верхнем крае является самой длинной, и длины плоских трубок предпочтительно увеличиваются с шагом 2Ltgα от низа к верху.

Предпочтительно, когда согнутая часть выполнена на каждой из двух сторон основной части корпуса, расстояние между плоскими трубками в согнутой части составляет L, плоская трубка на самом нижнем крае в согнутой части является самой короткой, плоская трубка на самом верхнем крае является самой длинной, и длины плоских трубок предпочтительно увеличиваются с шагом 2Ltgα или 4Ltgα от низа к верху.

Предпочтительно, ребра по существу отсутствуют на теплообменных трубках в точках сгиба между основной частью корпуса и согнутой частью; предпочтительно, конец каждой теплообменной трубки в согнутой части сгибают таким образом, чтобы вставить теплообменную трубку в прорезь в трубопроводе перпендикулярно или по существу перпендикулярно; предпочтительно, основная часть корпуса теплообменника является по существу прямоугольной, квадратной, трапецеидальной или имеет форму параллелограмма.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается теплообменный модуль для теплообменного устройства на блоке охладителя воды с воздушным охлаждением или промышленной расположенной на крыше машине, при этом теплообменное устройство содержит по меньшей мере один теплообменный модуль, причем по меньшей мере один теплообменный модуль имеет по меньшей мере одну трапецеидальную сторону.

Трапецеидальная сторона представляет собой теплообменную сторону, один из теплообменных модулей образован путем совмещения двух теплообменных блоков на левой и правой сторонах, при этом по меньшей мере один теплообменный блок представляет собой теплообменник, подобный описанному выше, или теплообменник, образованный путем сгибания теплообменника, подобного описанному выше.

Предпочтительно, теплообменный модуль содержит два теплообменных блока, причем эти два теплообменных блока являются по существу идентичными или симметричными, и теплообменный блок является теплообменником, имеющим согнутую часть с трапецеидальным поперечным сечением только на одной стороне.

Предпочтительно, теплообменный модуль содержит два теплообменных блока, причем один из этих двух теплообменных блоков представляет собой теплообменник, имеющий только основную часть корпуса, и другой теплообменный блок является теплообменником, имеющим согнутую часть с трапецеидальным поперечным сечением на двух сторонах.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается теплообменное устройство на блоке охладителя воды с воздушным охлаждением или промышленной расположенной на крыше машине, при этом теплообменное устройство содержит по меньшей мере один теплообменный модуль, причем по меньшей мере один теплообменный модуль имеет по меньшей мере одну по существу трапецеидальную сторону.

Трапецеидальная сторона представляет собой теплообменную сторону и содержит трубопровод и множество теплообменных трубок, расположенных на трубопроводе.

Предпочтительно, один из теплообменных модулей образован путем совмещения двух теплообменных блоков на левой и правой сторонах, при этом трапецеидальная сторона образована путем сгибания по меньшей мере одного из двух теплообменных блоков на левой и правой сторонах; и

один из теплообменных модулей образован одним теплообменным блоком, при этом трапецеидальная сторона образована путем сгибания части одного теплообменного блока; или

один из каждого из теплообменных модулей образован множеством теплообменных блоков, при этом трапецеидальная сторона образована одним теплообменным блоком, причем трапецеидальная сторона установлена на теплообменный модуль, или

один из теплообменных модулей содержит совмещенные один теплообменный блок и один несущий элемент, повернутые друг к другу, при этом теплообменный блок согнут для образования трапецеидальной стороны, и трапецеидальная сторона установлена на несущий элемент.

Предпочтительно, каждый теплообменный блок представляет собой один теплообменник, причем теплообменник содержит два трубопровода и множество теплообменных трубок, расположенных с интервалом между трубопроводами, при этом на теплообменных трубках предпочтительно расположены ребра.

Предпочтительно, трапецеидальная сторона образована путем сгибания по меньшей мере одного из двух теплообменных блоков на левой и правой сторонах, при этом по меньшей мере один из теплообменных блоков представляет собой описанный выше теплообменник.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается способ изготовления теплообменника, описанного выше,

при этом теплообменник образован путем выполнения следующих этапов:

прежде всего, одну или две стороны каждой плоской трубки сгибают с использованием направления по ширине в качестве оси, согнутые плоские трубки вставляют последовательно в прорези в двух трубопроводах, при этом точки сгиба плоских трубок находятся по существу на прямой линии сгиба;

согнутые плоские трубки затем сгибают дополнительно вдоль прямой линии сгиба с использованием прямой линии сгиба в качестве оси таким образом, чтобы основная часть корпуса была перпендикулярна или по существу перпендикулярна согнутой части с трапецеидальным поперечным сечением.

Предпочтительно, одну или две стороны каждой плоской трубки сгибают под углом α с использованием направления по ширине в качестве оси, при этом согнутая часть образует по существу трапецеидальную сторону теплообменного устройства, верхнее и нижнее основания трапецеидального поперечного сечения являются по существу параллельными верхнему краю и нижнему краю трапецеидальной стороны, и угол α лежит в диапазоне от θ/2-5° до θ/2+5°, при этом θ является внутренним углом между двумя непараллельными краями трапецеидальной стороны.

Предпочтительно, когда трапецеидальная сторона образована одной согнутой частью с трапецеидальным поперечным сечением, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен внутреннему углу θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ;

когда трапецеидальная сторона образована путем симметричного соединения двух согнутых частей с трапецеидальными поперечными сечениями, внутренний угол β между трубопроводом на трапецеидальном поперечном сечении и прямой линией сгиба по существу равен половине внутреннего угла θ, и угол α равен половине внутреннего угла θ.

Предпочтительно, конец плоских трубок на трапецеидальном поперечном сечении теплообменника сгибают так, чтобы вставить плоскую трубку в прорезь в трубопроводе перпендикулярно или по существу перпендикулярно.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается блок источника тепла, при этом блок источника тепла также содержит, во взаимодействии друг с другом, теплообменное устройство, воздуходувный аппарат, пластину водоотвода, сообщающуюся с теплообменным устройством, и машинное отделение, в котором находятся составные части цикла охлаждения, отличные от теплообменного устройства; теплообменное устройство представляет собой теплообменное устройство, подобное описанному выше, или теплообменное устройство, применяющее теплообменник, изготовленный способом, описанным выше.

Теплообменное устройство в соответствии с настоящим изобретением не нуждается в дополнительном листовом металле для соединения левого/правого теплообменников. По меньшей мере один из левого/правого теплообменников согнут, и левый/правый теплообменники соединены друг с другом для увеличения поверхности теплообмена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Эти и/или другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными и легкими для понимания, благодаря следующему описанию предпочтительных вариантов осуществления в сочетании с сопроводительными графическими материалами, на которых:

на фиг. 1 изображено схематическое представление теплообменного устройства в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 изображено схематическое представление теплообменного модуля в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, за исключением всех частей, отличных от теплообменного блока или теплообменника;

на фиг. 3 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 2, после того, как плоские трубки были согнуты первый раз;

на фиг. 4 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 2, после его сгибания последний раз;

на фиг. 5 изображено схематическое представление плоских трубок теплообменника, изображенного на фиг. 2, вставленных перпендикулярно в трубопровод;

на фиг. 6 изображено схематическое представление теплообменного модуля в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, за исключением всех частей, отличных от теплообменного блока или теплообменника;

на фиг. 7 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 6, после того, как плоские трубки были согнуты первый раз;

на фиг. 8 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 6, после его сгибания последний раз;

на фиг. 9 изображено схематическое представление теплообменного модуля в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, за исключением всех частей, отличных от теплообменного блока или теплообменника;

на фиг. 10 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 9, после того, как плоские трубки были согнуты первый раз; и

на фиг. 11 изображено схематическое представление теплообменника, изображенного на фиг. 9, после его сгибания последний раз.

КОНКРЕТНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Техническое решение настоящего изобретения объясняется далее более подробно посредством вариантов осуществления, в сочетании с фиг. 1-11. В этом описании одинаковые или подобные графические обозначения обозначают одинаковые или подобные компоненты. Следующее объяснение вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные графические материалы нацелено на объяснение общего изобретательского замысла настоящего изобретения, и не должно рассматриваться как ограничение настоящего изобретения.

Как будет понятно из предпосылок создания настоящего изобретения, ключевая проектная точка настоящего изобретения лежит в усовершенствовании теплообменного модуля, применяемого в блоке источника тепла в документе WO 2011013672. В частности, так как пара теплообменников в этом документе имеет по существу V-образную форму расположения на изображении сбоку, по существу V-образное пространство будет образовано между согнутыми частями противоположных воздушных теплообменников. Очевидно, что в вышеуказанном документе как пространство между основными частями корпуса пары теплообменников, которые совмещены, так и пространство между их смежными согнутыми частями по существу образуют одинаковую V-образную форму, другими словами, внутренние углы между ними являются одинаковыми и, как правило, лежат в диапазоне 30-90°. Конечный результат таков, что V-образное пространство между парой теплообменников не используется эффективно. В силу того, что внутренний угол между ними велик, V-образное пространство должно быть закрыто листовым корпусом, который был вырезан в по существу V-образной форме, т.е. пластины в качестве кожуха, для предотвращения прохождения через V-образное пространство воздуха или воздушного потока, таким образом нарушающего эффект теплообмена.

В настоящем изобретении предлагаются теплообменник и способ его изготовления, теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла, которые с успехом устраняют недостатки, упомянутые в вышеуказанном документе, по меньшей мере частично. Таким образом, описание далее будет сфокусировано на путях, которыми настоящее изобретение улучшает теплообменник и способ его изготовления, теплообменном модуле, теплообменном устройстве и блоке источника тепла. Компоновка компонентов в блоке источника тепла, упомянутого в вышеуказанном документе (таких как воздуходувный аппарат, пластина водоотвода, сообщающаяся с теплообменным устройством, и машинное отделение, в котором установлены составные части цикла охлаждения, отличные от теплообменного устройства), также может быть применена в настоящем изобретении, и поэтому за конкретным описанием этих компонентов, которые подробно не описаны в данном документе, можно обратиться к вышеупомянутому документу.

Из вышеупомянутого документа понятно, что традиционный теплообменник в целом является прямоугольным, и требует элемента из листового металла, чтобы закрыть V-образную сторону. Следует объяснить, что, хотя она называется V-образной стороной в вышеупомянутом документе, в фактическом процессе изготовления она, как правило, изготавливается по существу трапецеидальной формы, как можно увидеть из прилагаемых графических материалов настоящего изобретения и вышеупомянутого документа. Поэтому в настоящем изобретении она называется трапецеидальной стороной, чтобы лучше соответствовать фактической ситуации. Цель настоящего изобретения состоит в увеличении теплообменной поверхности для соответствия разным требованиям применения и установки. Из нижеследующего можно увидеть, что в настоящем изобретении теплообменник согнут таким образом, что сторона образует трапецеидальную или по существу трапецеидальную форму, чтобы заменить трапецеидальную сторону, закрытую элементом из листового металла.

Теплообменник и способ его изготовления, теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения могут быть применены к промышленным системам кондиционирования воздуха, особенно применяемым в блоке источника тепла, блоке охладителя воды с воздушным охлаждением или промышленной расположенной на крыше машине. В целом теплообменное устройство содержит по меньшей мере один теплообменный модуль, содержащий по меньшей мере одну сторону (сокращенно ниже в данном документе: трапецеидальную сторону) с по существу трапецеидальным поперечным сечением, перпендикулярным левой и правой сторонам, при этом трапецеидальная сторона представляет собой теплообменную сторону, т.е. сторону, образованную трубопроводом и теплообменными трубками и/или ребрами на них. Как указано ниже, на одной стороне в одном теплообменном модуле в целях краткости показан только теплообменный блок, т.е. структура одного теплообменника, в качестве примера.

Обратимся к фиг. 1, на которой показан вид теплообменного устройства, применяющего теплообменный модуль в соответствии с настоящим изобретением. Чтобы сосредоточиться на описании важных точек, на фигуре опущены связанные компоненты в блоке охладителя воды или блоке источника тепла, связанных с ними. Ввиду того что основная конструкция настоящего изобретения относится к теплообменному устройству, такое опущение не повлияет на понимание настоящего изобретения специалистами в данной области техники, и не приведет к тому, что описанное содержание настоящего изобретения будет неполным.

На фиг. 1 изображено теплообменное устройство, которое имеет только четыре теплообменных модуля. Следует понимать, что теплообменное устройство в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или более (например, два, три, пять) теплообменных модулей 100 и соответствующее количество воздуходувных модулей или воздуходувных блоков, при этом несколько воздуходувных модулей или воздуходувных блоков образуют воздуходувное устройство или воздуходувную систему. Конечно, каждый воздуходувный блок или модуль может также представлять собой один воздуходувный аппарат или большее количество воздуходувных аппаратов.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждый теплообменный модуль 100 содержит теплообменный блок 10 и теплообменный блок 20. В теплообменном модуле 100 трапецеидальная сторона образована по меньшей мере одной согнутой частью в теплообменном блоке 10 и/или теплообменном блоке 20. Несомненно, специалисты в данной области техники должны понимать, что способ, которым образован теплообменный модуль 100, не ограничен описанным выше типом; теплообменный модуль 100 также может быть образован следующими способами: теплообменный модуль 100 может содержать один теплообменный блок, при этом его трапецеидальные стороны образованы путем сгибания части одного теплообменного блока (например, сгибания двух концов одного теплообменника в виде плоской пластины). В альтернативном варианте теплообменный модуль 100 также может быть образован множеством теплообменных блоков, при этом трапецеидальная сторона образована одним теплообменным блоком, причем эта трапецеидальная сторона установлена на другую часть (например, другой теплообменник, смежный с ней) теплообменного модуля. В альтернативном варианте теплообменный модуль 100 может также содержать совмещенные один теплообменный блок и один несущий элемент (например, несущий элемент в виде металлической пластины), которые повернуты друг к другу, при этом теплообменный блок согнут для образования трапецеидальной стороны, и трапецеидальная сторона установлена на несущий элемент. В принципе, каждый теплообменный блок представляет собой один теплообменник в традиционном смысле, т.е. имеет два трубопровода, и множество теплообменных трубок (например, плоских трубок, на которых при возможности может быть размещено множество ребер), проходящих параллельно с интервалами между собой. Несомненно, также может быть включено множество теплообменников. Чтобы сделать описание кратким, далее один теплообменный блок сокращается как теплообменник.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что, когда теплообменное устройство содержит множество теплообменных модулей 100, теплообменное устройство может быть образовано множеством теплообменных модулей 100 одного типа или применять любую комбинацию различных типов теплообменного модуля 100, описанных выше, при необходимости.

Как показано на фиг. 1, верхний конец теплообменного модуля 100 снабжен верхней пластиной 50, и воздуходувный модуль или блок 30 установлен на верхней пластине в положении, соответствующем теплообменникам 10 и 20. В одном варианте осуществления цилиндрическое выходное отверстие 31 для воздушного потока проходит в направлении выступания вверх из верхней пластины 50, и кожух 32 вентилятора закрывает выступающую торцевую поверхность выходного отверстия 31 для воздушного потока. Воздуходувный аппарат 30 содержит: вентилятор типа пропеллер, размещенный в выходном отверстии 31 для воздушного потока; стержень вала, установленный напротив кожуха 32 вентилятора, и мотор вентилятора с вентилятором типа пропеллер, установленным на вращающемся вале.

Конечно, чтобы лучше закрепить теплообменный модуль 100 на месте, нижняя часть теплообменного модуля 100 также может быть снабжена опорным элементом или несущим каркасом (не показан), который закрепляет его на месте. На практике, как показано на фиг. 1, левая и правая стороны теплообменного модуля 100 не являются V-образными сторонами в строгом смысле, а являются трапецеидальными сторонами в практических применениях. Как показано на этой фигуре, каждый теплообменный модуль 100 имеет как на левой, так и на правой стороне в плоскости страницы трапецеидальную сторону с внутренним углом θ между двумя непараллельными краями.

Обратимся к фиг. 2, на которой показан теплообменный модуль 100 в первом варианте осуществления настоящего изобретения. В целях упрощения здесь показана только теплообменная часть или теплообменник/теплообменный блок, содержащийся в ней. Теплообменный модуль 100 содержит теплообменный блок 10 и теплообменный блок 20, которые были согнуты. Ввиду того что в настоящем изобретении каждый из теплообменного блока 10 и теплообменного блока 20 образован одним теплообменником, они сокращенно называются теплообменником 10 или 20. Конечно, теплообменные блоки 10 и 20 также могут быть образованы двумя или более теплообменниками (эти теплообменники известны из уровня техники, т.е. каждый теплообменник имеет два трубопровода, а также теплообменные трубки и ребра, расположенные между ними). Как, в частности, показано на фиг. 3, теплообменник 10 содержит трубопровод 11, трубопровод 12, теплообменные трубки 13 и ребра 14, которые лежат в по существу одной плоскости (например, в плоскости страницы на фиг. 3). Множество теплообменных трубок, проходящих горизонтально в направлении влево-вправо в плоскости страницы на фиг. 3 (и ребра, при их наличии), образуют основную часть ab корпуса теплообменника 10, тогда как множество теплообменных трубок и ребер, расположенных под углом α относительно направления влево-вправо в плоскости страницы на фиг. 3, образуют согнутую часть cd. Согнутая часть cd имеет по существу трапецеидальное поперечное сечение для образования трапецеидальной стороны теплообменного модуля (это будет описано ниже). Основная часть ab корпуса и согнутая часть cd соединены по прямой линии Y, которая называется прямой линией сгиба Y, вследствие того, что, как описано ниже, согнутая часть cd будет сгибаться наружу относительно плоскости страницы на фиг. 3, используя прямую линию сгиба Y в качестве оси.

В теплообменнике 10, показанном на фиг. 3, трубопроводы 11 и 12 соответственно расположены на наиболее удаленных от центра сторонах теплообменника 10, т.е. на левой стороне основной части ab корпуса и правой стороне согнутой части cd. Длины трубопровода 11 и трубопровода 12 равны или приблизительно равны, но, как показано на этой фигуре, они образуют определенный угол или наклонены относительно друг друга. Множество теплообменных трубок 13 расположено с интервалами, параллельно друг другу, между трубопроводом 11 и трубопроводом 12. Множество прорезей для установки теплообменных трубок 13 выполнено на трубопроводах 11 и 12 соответственно. Ребра 14 расположены между соседними теплообменными трубками 13. В этом примере теплообменные трубки 13 представляют собой плоские трубки.

Одна или две стороны теплообменных трубок 13 согнута/согнуты под углом α, например, используя направление по ширине в качестве оси, при этом точки сгиба теплообменных трубок расположены по существу на прямой линии сгиба Y, при этом угол α лежит в диапазоне от θ/2-5° до θ/2+5°, при этом θ представляет собой внутренний угол трапецеидального поперечного сечения. Следует понимать, что, когда одна сторона теплообменной трубки 13 согнута, как описано выше, согнутая часть с трапецеидальным поперечным сечением может быть образована только на одной ее стороне. При необходимости образования согнутых частей с трапецеидальными поперечными сечениями с двух сторон теплообменника каждая из двух сторон теплообменных трубок должна быть согнута, как описано выше.

По тому же принципу теплообменник 20 может быть расположен подобно теплообменнику 10 и не описывается здесь.

Принимая фиг. 3 в качестве примера, способ сгибания теплообменника 10, содержащего согнутую часть лишь на одной стороне, объясняется следующим образом: сначала сгибают плоские трубки 13, затем сгибают корпус теплообменника 10. Конкретные этапы сгибания являются следующими: прежде всего, одну сторону каждой плоской трубки 13 (например, правую сторону плоской трубки на изображении) сгибают под углом α с использованием направления по ширине плоской трубки (т.е. направление вперед-назад в плоскости страницы) в качестве оси, и согнутые плоские трубки 13 затем одну за другой вставляют в прорези (не показаны) в трубопроводы 11 и 12. Затем путем регулировки положений плоских трубок обеспечивается то, что точки сгиба всех плоских трубок 13 находятся по существу на одной линии, т.е. на прямой линии сгиба Y, показанной на фиг. 3. Таким образом, теплообменник 10 образует основную часть ab корпуса и согнутую часть cd. Ребра вставляют между соседними плоскими трубками, которые затем помещают в паяльную печь и спаивают для образования одного корпуса. Наконец, согнутую часть cd в согнутом теплообменнике сгибают вдоль направления, по существу перпендикулярного основной части корпуса ab, используя прямую линию сгиба Y в качестве прямой линии сгиба (т.е. сгибают корпус теплообменника), чтобы основная часть ab корпуса и согнутая часть cd были перпендикулярными или по существу перпендикулярными (см. фиг. 4).

Как показано на фиг. 2 и 4, когда теплообменник 10 сгибают, его форма становится трехмерной структурой, имеющей по существу шесть граней; основная часть ab корпуса представляет собой прямоугольную сторону в теплообменном модуле 100, тогда как согнутая часть cd представляет собой трапецеидальную сторону в теплообменном модуле 100. Тем не менее следует понимать, что случай, когда основная часть ab корпуса имеет прямоугольную форму, является лишь одним из примеров; при необходимости она может иметь любую подходящую форму, например по существу квадратную, трапецеидальную или форму параллелограмма.

В согнутой части cd самая нижняя плоская трубка имеет наименьшую длину, самая верхняя плоская трубка имеет самую большую длину, и расстояние между плоскими трубками составляет L. Более того, предпочтительно, длины плоских трубок в согнутой части увеличиваются с шагом 2Ltgα от низа к верху. Для удобства обработки длина каждой плоской трубки может быть незначительно скорректирована.

Во время сгибания, предпочтительно, угол α изгиба плоских трубок по существу составляет половину от внутреннего угла θ между двумя непараллельными краями трапецеидальной стороны (т.е. согнутой части cd), но, как правило, должен быть в пределах диапазона от θ/2-5° до θ/2+5°. Внутренний угол β между прямой линией сгиба Y и трубопроводом 12 предпочтительно по существу равен углу θ при вершине. Конечно, способ сгибания, описанный выше, является лишь примером настоящего изобретения; специалисты в данной области техники конечно могут выбрать другой способ сгибания при необходимости (например, выполнить сгибание под другим углом).

Как показано на фиг. 5, для удобства сборки, тот конец плоской трубки 13, который находится на стороне трубопровода 12, может быть согнут таким образом, чтобы вставить плоскую трубку 13 прорезь в трубопроводе 12 перпендикулярно или по существу перпендикулярно. Конечно, специалисты в данной области техники могут предусмотреть по существу или в значительной степени отсутствие ребер в точке сгиба плоской трубки 13 (т.е. по существу местоположение прямой линии сгиба Y), чтобы было легче сгибать теплообменник 10, и можно было сделать радиус изгиба настолько малым, насколько это возможно.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что в этом варианте осуществления, так как правый теплообменник 10 и левый теплообменник 20 в теплообменном модуле 100 по существу идентичны или симметричны, структура и принципы сгибания теплообменника 20 являются по существу такими же, что и структура и принципы теплообменника 10, поэтому в данном документе они не описываются снова.

Снова обратимся к фиг. 2, на которой показан теплообменник 10 и теплообменник 20, соединенные вместе с помощью своих соответствующих трубопроводов для образования теплообменного модуля 100. То есть трубопровод 11 в теплообменнике 10 соединен с трубопроводом 22 в теплообменнике 20, и трубопровод 12 в теплообменнике 10 соединен с трубопроводом 21 в теплообменнике 20 так, что согнутые части теплообменника 10 и теплообменника 20 используются как две трапецеидальные стороны теплообменного модуля 100 соответственно, так что теплообменная поверхность увеличивается.

Конечно, специалистам в данной области техники следует понимать, что теплообменник 20 может являться несущим элементом или плоским теплообменником, соединенным с теплообменником 10 совмещенным образом. То есть плоский теплообменник или несущий элемент могут быть согнуты так, чтобы они были соединены с теплообменником 10 совмещенным образом, для образования теплообменного модуля 100. Конечно, теплообменник 10 подобным образом может являться несущим элементом или плоским теплообменником, соединенным с теплообменником 20 совмещенным образом; при необходимости специалисты в области техники могут сделать выбор. Вышеприведенные примеры даны исключительно с целью иллюстративного объяснения, и не могут быть интерпретированы как ограничение настоящего изобретения.

Обратимся к фиг. 6, на которой изображен теплообменный модуль 200 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Теплообменный модуль 200 является вариантом теплообменного модуля 100, показанного на фиг. 2, таким образом, теплообменный модуль 200 имеет по существу такую же структуру и принципы, что и теплообменный модуль 100, показанный на фиг. 2, с тем отличием, что теплообменник 210 в теплообменном модуле 200 имеет две согнутые части. Отличия описаны подробнее ниже, но идентичные признаки здесь не повторяются.

Теплообменный модуль 200 содержит теплообменник 210 на правой стороне и теплообменник 220 на левой стороне. Каждый из теплообменников 210 и 220 имеет две согнутые части. Процесс сгибания объясняется ниже на примере одного из теплообменников 210 и 220. В этом примере теплообменные трубки представляют собой плоские трубки.

Как показано на фиг. 7, теплообменник 210 сгибают следующими этапами: прежде всего две стороны каждой плоской трубки 213 (т.е. левую и правую стороны плоской трубки в плоскости страницы) соответственно сгибают под углом (например, углом α) с использованием направления по ширине в качестве оси, и множество согнутых плоских трубок 213 последовательно вставляют в прорези в трубопроводах 211 и 212. Затем путем регулировки положений точек сгиба плоских трубок обеспечивается то, что точки сгиба множества плоских трубок 213 находятся по существу на одной линии, т.е. на прямой линии сгиба Y, показанной на фиг. 7. Таким образом, теплообменник 210 образует основную часть корпуса a₁b, согнутую часть c₁d и согнутую часть e₁f (очевидно, что в этот раз основная часть корпуса и согнутые части лежат по существу в одной плоскости, т.е. в плоскости страницы на фигуре). Наконец, левую сторону плоской трубки 213 и правую сторону плоской трубки 213 сгибают в направлении, перпендикулярном основной части корпуса a₁b, вдоль прямых линий сгиба Y с двух сторон соответственно (т.е. сгибают корпус теплообменника 210) таким образом, что согнутая часть c₁d по существу перпендикулярна основной части корпуса a₁b, и согнутая часть e₁f по существу перпендикулярна основной части корпуса a₁b (как показано на фиг. 8).

Как показано на фиг. 7, в этот момент, трубопроводы 211 и 212 и плоские трубки 213 теплообменника 210 лежат по существу в одной плоскости (например, в плоскости страницы на фигуре), и теплообменник представляет собой восьмиугольник, имеющий восемь граней, при этом основная часть корпуса a₁b является по существу прямоугольной, тогда как каждая из согнутых частей c₁d и e₁f является по существу трапецеидальной. В согнутых частях c₁d и e₁f плоская трубка на самом нижнем крае имеет наименьшую длину, тогда как плоская трубка на самом верхнем крае имеет наибольшую длину. Расстояние между плоскими трубками составляет L, и длины плоских трубок увеличиваются с шагом 2Ltgα от низа к верху. Для удобства обработки длина каждой плоской трубки может быть незначительно скорректирована.

Во время сгибания, предпочтительно, угол α изгиба плоских трубок составляет по существу половину внутреннего угла θ (см. фиг. 6) между двумя непараллельными краями трапецеидальной стороны в теплообменном модуле 200. Внутренний угол β, образованный между каждой прямой линией сгиба Y и трубопроводами 212 и 213 соответственно, является предпочтительно таким, что угол α изгиба является по существу равным внутреннему углу β и по существу равным половине внутреннего угла θ.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что в этом варианте осуществления, так как правый теплообменник 210 и левый теплообменник 220 в теплообменном модуле 200 по существу идентичны или симметричны, структура и принципы сгибания теплообменника 220 являются по существу такими же, что и структура и принципы сгибания теплообменника 210, поэтому в данном документе они не описываются снова.

Снова обратимся к фиг. 6, на которой показано, что теплообменник 220 содержит трубопроводы 221 и 222 и множество плоских трубок 223. После сгибания теплообменник 220 образует основную часть корпуса a₂b, согнутую часть c₂d и согнутую часть e₂f.

Теплообменник 210 и теплообменник 220 соединены вместе с помощью своих соответствующих трубопроводов для образования теплообменного модуля 200. То есть трубопровод 211 в теплообменнике 210 соединен с трубопроводом 221 в теплообменнике 220, и трубопровод 212 в теплообменнике 210 соединен с трубопроводом 222 в теплообменнике 220, так что основная часть корпуса a₁b теплообменника 210 и основная часть корпуса a₂b теплообменника 220 образует переднюю часть и заднюю часть, соответственно, теплообменного модуля 200 в плоскости страницы. Согнутая часть c₁d теплообменника 210 и согнутая часть c₂d теплообменника 220 образуют трапецеидальную сторону на левой стороне теплообменного модуля 200 в плоскости страницы, посредством соединения трубопроводов 211 и 221 (т.е. две согнутые части соединены симметрично по отношению друг к другу для образования трапецеидальной стороны). Согнутая часть e₁f теплообменника 210 и согнутая часть e₂f теплообменника 220 образуют трапецеидальную сторону на правой стороне теплообменного модуля 200 в плоскости страницы, посредством соединения трубопроводов 212 и 222 (т.е. две согнутые части соединены симметрично по отношению друг к другу для образования трапецеидальной стороны).

Конечно, специалистам в данной области техники следует понимать, что теплообменник 220 может являться несущим элементом или плоским теплообменником, соединенным с теплообменником 210 совмещенным образом. То есть плоский теплообменник или несущий элемент могут быть согнуты так, чтобы они были соединены с теплообменником 210 совмещенным образом, для образования теплообменного модуля 200. Конечно, плоский теплообменник или несущий элемент также могут быть соединены с трубопроводами 211 и 212 теплообменника 210 непосредственно, для образования теплообменного модуля 200. Конечно, теплообменник 210 подобным образом может являться несущим элементом или плоским теплообменником, соединенным с теплообменником 220 совмещенным образом; при необходимости специалисты в области техники могут сделать выбор. Вышеприведенные примеры даны исключительно с целью иллюстративного объяснения, и не могут быть интерпретированы как ограничение настоящего изобретения.

Обратимся к фиг. 9, на которой показан теплообменный модуль 300 в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Теплообменный модуль 300 представляет собой вариант теплообменного модуля 200, показанного на фиг. 6, поэтому структура и принципы теплообменного модуля 300 являются по существу такими же, что и структура и принципы теплообменного модуля 200, показанного на фиг. 6, с отличием в том, что теплообменник 310 на левой стороне теплообменного модуля 300 согнут, тогда как теплообменник 320 на правой стороне теплообменного модуля 300 является плоским теплообменником, который не согнут. Отличия описаны подробнее ниже, но идентичные признаки здесь не повторяются.

Теплообменный модуль 300 содержит теплообменник 310 на левой стороне и теплообменник 320 на правой стороне. Два наиболее удаленных от центра края теплообменника 320 снабжены трубопроводами 311 и 312 соответственно, при этом множество теплообменных трубок 313 расположены параллельно друг другу между трубопроводом 311 и трубопроводом 312; в этом примере теплообменные трубки представляют собой плоские трубки.

Этап сгибания теплообменника 310 является таким же, как и этап сгибания теплообменника 210, изображенного на фиг. 6, поэтому здесь не повторяется.

Как показано на фиг. 11, после того как теплообменник 310 был согнут, его форма представляет трехмерную структуру с восемью гранями; его основная часть корпуса a₁b₁ по существу прямоугольная, и образует заднюю часть теплообменного модуля 300, показанного на фиг. 9. Каждая из согнутых частей cd' и ef' перпендикулярна основной части корпуса a₁b₁, при этом они образуют трапецеидальные стороны на левой и правой сторонах теплообменного модуля 300, показанного на фиг. 9, таким образом увеличивая теплообменную поверхность теплообменного модуля.

В частности, как показано на фиг. 10, в согнутых частях cd' и ef' плоская трубка на самом нижнем крае имеет наименьшую длину, тогда как плоская трубка на самом верхнем крае имеет наибольшую длину. Предпочтительно, расстояние между плоскими трубками составляет L, и длины плоских трубок увеличиваются с шагом 4Ltgα от низа к верху. Для удобства обработки длина каждой плоской трубки может быть незначительно скорректирована.

Во время сгибания, предпочтительно, угол α изгиба плоских трубок составляет по существу половину внутреннего угла θ трапецеидальной стороны в теплообменном модуле 300. Внутренний угол между каждой прямой линией сгиба Y и трубопроводами 312 и 313 соответственно составляет β, и предпочтительно угол α изгиба по существу равен половине внутреннего угла β.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что в этом варианте осуществления, так как правый теплообменник 320 в теплообменном модуле 300 представляет собой плоский теплообменник, при этом теплообменник 320 соединен с теплообменником 310 посредством трубопроводов 311 и 312, для образования теплообменного модуля 300, с плоской стороной теплообменника 320, образующей переднюю часть теплообменного модуля 300, показанного на фиг. 9.

Конечно, специалистам в данной области техники будет понятно, что теплообменник 320 может представлять собой обычный прямоугольный теплообменник или несущий элемент (например, металлическую пластину), соединенный с теплообменником 310 совмещенным образом.

В каждом из вышеупомянутых трех вариантов осуществления настоящего изобретения прежде всего сгибают плоские трубки, например, под углом α, затем согнутые плоские трубки сгибают относительно основной части корпуса теплообменника перпендикулярно основной части корпуса, тем самым окончательно формируя трапецеидальные стороны теплообменного устройства; однако также возможно изготовить теплообменник подобной конструкции другим способом. Например, конструкцию, которая является идентичной или подобной конструкции теплообменника настоящего изобретения, получают путем наматывания теплообменных трубок таким образом, чтобы они непрерывно проходили в виде обмотки частично или полностью между основной частью корпуса и согнутыми частями вышеупомянутого теплообменника. Другими словами, теплообменник, подобный настоящему изобретению, может быть получен путем наматывания одной или нескольких теплообменных трубок для формирования по существу U-образной конструкции или конструкции в виде обмотки. В некоторых случаях такой способ наматывания может исключить необходимость в трубопроводах.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно может увеличивать теплообменную поверхность теплообменных устройств без увеличения размера системы ОВКВ. Оно может повышать энергетическую эффективность системы ОВКВ (уменьшать потребляемую мощность) благодаря повышению эффективности теплообмена теплообменника. Если ОВКВ не требует большей энергетической эффективности и большей эффективности теплообмена, настоящее изобретение также может быть применено для уменьшения количества теплообменников в системе, чтобы полная система ОВКВ была более компактной и имела меньшие затраты на изготовление и установку.

Выше приведены только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что в этих вариантах осуществления могут быть выполнены изменения без отхода от принципов и идеи всего изобретательского замысла. Объем настоящего изобретения определен пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Реферат

Теплообменник (10) теплообменного устройства, применяемого для водоохладителей с воздушным охлаждением или промышленных расположенных на крыше машин, способ изготовления теплообменника (10), теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла. Теплообменник (10) содержит: основную часть (ab) корпуса; согнутую часть (cd) с трапецеидальным поперечным сечением, согнутую часть (cd) и основную часть (ab) корпуса, соединенные и приблизительно перпендикулярные друг другу; два собирающих трубопровода (11, 12), расположенных на противоположных сторонах теплообменника (10); и множество теплообменных трубок (13), каждая из которых проходит от одного собирающего трубопровода (11) из двух собирающих трубопроводов (11, 12) до второго собирающего трубопровода (12), проходя через основную часть (ab) корпуса и согнутую часть (cd), при этом верхний край согнутой части (cd) и верхний край основной части (ab) корпуса теплообменника (10) расположены приблизительно на одном уровне высоты. 6 н. и 21 з.п. ф-лы, 11 ил.

Формула