专利名称：对螺旋型热交换器的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换器，尤其是涉及用来保证必须相互分开的两种流体之间热交换的热交换器，例如通过卷绕金属板制造的螺旋型热交换器。
尽管这种热交换器就它的功能而言令人满意，但有关它的制造方式，及更具体地说，有关用来接合形成螺旋卷的两个金属板片边缘的两个焊波的制造而言，这种热交换器还存在一些缺点。实际上，这些焊波的形状特别复杂，因为它们必须遵循板的螺旋形状。因此这种焊接操作构成一种困难的操作，该操作必须用手动装置进行。
本发明的目的因此在于，提出一种螺旋型热交换器，该螺旋型热交换器由一系列的螺旋卷构成，这些螺旋卷通过隔离元件相互间隔开，其中螺旋卷由扁平管状元件形成，所述的管状元件被卷绕并由至少一种材料板片组成，所述材料板片的边缘用连接装置密封地接合，所述连接装置平行于板片的纵向轴延伸，其特征在于所述扁平的管状元件在其外表面上包括加强肋，所述加强肋相对于其横向轴倾斜。
本发明特别有利的是，它能用一个或多个完全是直线的焊波，代替按现有技术水平为螺旋形的两个焊波，这使它用特别一致的方式简化制造操作，使其尤其可通过自动化装置来实施制造操作。
所述管状元件可以由一金属板片形成，该金属板片沿着其纵向轴弯曲，以便其边缘可以用夹持和密封装置接合。所述夹持和密封装置可以优选地沿着金属板片的中央纵向轴设置。
在本发明的另一种形式的实施例中，所述管状元件将由两个叠置的金属板片形成，这两个叠置的金属板片将通过它们的侧向边缘，用所述夹持和密封装置接合。
这些夹持和密封装置，几乎总是将由一条焊波构成。
扁平的管状元件，在其外表面上包括加强肋，这些加强肋相对于其横向轴倾斜。这些加强肋在构成管状元件的金属板片上通过一种使金属板片变形法来形成，而且尤其是用冲压法来形成。
在本发明一种形式的实施例中，为使流体回路的流程距离加倍，所述的形成扁平管状元件的板片边缘，在板片的一部分长度上，接合到管状元件的相对壁上。
应注意到，按照本发明，由于各加强肋具有相对于管状元件横向轴的倾斜，这使得在卷绕期间，某些成型的不同的螺旋卷肯定不会相互接触。实际上，这种倾斜使得对于处于接触的两个螺旋卷，这种倾斜是相向的，以致肯定会真正地形成间隙。这样，就得到一种十分均匀的提供给流体的通道截面，当然，在制造期间利用加强肋的高度可对所述通道截面严格控制。
一旦热交换器成卷，各加强肋的倾斜，还具有改善热交换器结构刚性的作用。
最后，从热交换器的功能层面来看，加强肋的倾斜还具有一种有益的作用，在这层意义上，它能增加在流动过程中的紊流作用，从而改善了流体对壁的接触。因此很明显地改善了热交换效果。
此外，已知对某些特殊应用来说，被证明有利的是，可控制在两个回路中存在的通道的有效截面，这两个回路输送热交换器的各自流体。
本发明特别有利的是，可实现这样的两个回路，其通道截面同时完全受控制并且不相同。
本发明的另一目的是，提出一种用于制造螺旋型热交换器的方法，该热交换器通过对至少一个板片进行卷绕的方式来构成，其中，扁平的管状元件由至少一种板片构成，该板片的各边缘用连接装置密封地接合，连接装置平行于板片的纵向轴延伸，并且对这种管状元件本身卷绕，以便形成一系列的螺旋卷，其特征在于它包括一个步骤，在该步骤中，将隔离元件制造在螺旋卷上。
图2示出在卷绕操作之前，在金属带材上实施弯拆的各种状态的示意性透视图。
图3是
图1中所示的金属板片在弯折操作之后的局部平面图。
图4是图3中所示的弯折过的金属板片的局部透视图。
图5是一个组件的透视图，该组件由弯折后成卷的金属板片构成且由按照本发明所述的热交换器的入口/出口两进给部分构成。
图6是用来在弯折和焊接操作之后构成按照本发明所述的热交换器的一种金属板片变换实施例的透视图。
图7是图6中所示的弯折金属板片沿着其轴线VII-VII的横向剖视图。
图8是图6中所示的弯曲金属板片沿着其轴线VIII-VIII的横向剖视图。
图9是代表在卷绕操作之前组装的两种金属板片的本发明一个变换图10是按照本发明所述的热交换器的一个变换实施例的示意图。
如示意图1和2和所示，金属板片1沿着两个相应的纵向轴aa′和bb′弯折，该纵向轴aa和bb′分别设置在距金属板片1的侧向边缘1a和1b为一个距离e/4处。弯折之后，同样如图3和4所示，相应的侧向边缘1a和1b彼此相对，并沿着金属板片1的纵向中轴yy′设置。在这种弯折之后，金属板片1因此形成三个折叠，如图4中所示，亦即一个底部折叠1′和两个上部折叠1″。上部折叠1″与底部折叠1′存有间隙，以便在这些折叠层的内表面之间，形成一个通道，热交换器的一种流体将进入该通道中。两个上面折叠层的侧向边缘1a和1b然后通过直线焊波4接合，这使得可通过自动化且简化的装置来进行简单的操作。
然后将弯折板本身按这样的方向卷绕，以使焊波4位于卷绕坯件内部。一旦完成卷绕，则具备了一个可在各种适当操作之后构造成热交换器的元坯件。
这些操作是，用这类产品中已知的方式来构造用于两个独立回路中每个回路的入口和出口。这样，如图5中所示，由形成每个螺旋卷的折叠层1′和1″之间存在的空间所构成的第一回路具有一个第一入口/出口，和具有一个第二入口/出口，该第一入口/出口由连接到热交换器中央的管道7构成，而第二入口/出口由连接到热交换器周边的管道7′构成。至于第二回路，它由夹在不同螺旋卷之间的空间构成。
在本发明的一个变换实施例中，在第一回路中，亦即在包括在折叠层1′和1″之间的回路中，流体所走过的距离可以加倍。例如，参见图6-8，其示意性地示出用来构成热交换器的金属板片在弯折之后和卷绕之前的情况。按照这个变换例，在弯折板长度L的较大部分L1上将上折叠层1″的两端1a和1b接合到下折叠层上，因此构成了两个并行的渠道。在剩下的长度L2上，边缘1a和1b将仅互相接合在一起，以便构成两个渠道之间的一个通道。在这些条件下，关于这个第二回路，流体的进入将由它的两个入口/出口端面的其中之一11a充当，而流体的出口将由另一个入口/出口端面11b充当。这种配置使它能将这个回路中流体的流程加倍，因此改善了热交换。另外，这还使它能实现流体从热交换器的中央进出，在这种形式的实施例中，管道7′与入口/出口7同轴。
在本发明这种形式的实施例的变换方式中，两个侧向端面1a和1b与下折叠层1′的焊接可以用一种弹性接合件代替，该弹性接合件设置在两个侧向边缘1a和1b的上述长度L1之间。
本发明特别有用的是，可注意到，用于在热交换器的不同螺旋卷之间实现一给该间隙的各加强肋3-由于在纵向方向上可达到的变形的可能性的原因-能够使上下金属板的两个折叠彼此相对地变形，并迫使在卷绕期间所表现出的这两个相应的折叠层的曲率半径增大。
在图9中示出的本发明的另一种形式的实施例中，不要求用一块弯折金属板，而是要用两块不同的板片10，这两块不同的板片在形成加强肋3之后，尤其通过焊波4来组装，该焊波4在纵向上沿着每个横向边缘(1a和1b)设置。
当然，这种元坯件也可以从一将会变形的管状元件起步得到。
如上所述，本发明能实现两个用于流体循环的回路，这两个回路用于通道的横截面彼此不同，这在热交换器某些应用范围内是有利的。
图10非常示意性地示出本发明的这种形式的实施例。其中A(单剖面线)和B(十字剖面线)分别代表热交换器的两个流体回路。
线段UU′代表两个相续的螺旋卷的顶点接触的平面，而线段VV′代表形成螺旋卷的两焊接元件的接触面。图10示出在卷绕操作之前的元件组。
按照这种形式的实施例，两个相继的加强肋高度hB1和hB2是不同的。结果，如图10中所示，回路B的通道横截面大于回路A的通道横截面。通过利用各加强肋3高度hB1和hB2上的差异，就能控制通道截面的差异，并因此能控制由两个回路提供给相应流体的压力损失。
尽管上述本发明的不同形式的实施例应用了金属板片，但对某些类型的应用来说，也可以利用其它材料制成的板片，尤其是可以利用合成材料制成的板片。
权利要求
1.螺旋型热交换器，其由一系列的螺旋卷构成，这些螺旋卷通过隔离元件(3)相互隔开，其中，所述螺旋卷由一扁平管状元件形成，所述管状元件被弯卷并由至少一块材料板片(1)构成，所述材料板片(1)边缘(1a、1b)通过连接装置(4)密封地接合，所述连接装置(4)沿平行于所述板片(1)的纵向轴(yy′)延伸，其特征在于所述扁平的管状元件在其外表面上包括加强肋(3)，所述加强肋(3)相对于所述板片的横向轴(XX′)斜交。
2.按照权利要求1所述的热交换器，其特征在于所述管状元件最初由一板片(1)形成，所述板片(1)沿着其纵向轴(yy′)弯折，以便其边缘(1a、1b)通过夹持和密封装置(4)接合。
3.按照权利要求2所述的热交换器，其特征在于所述夹持和密封装置沿着所述板片的中央纵向轴线(yy′)设置。
4.按照权利要求1所述的热交换器，其特征在于所述管状元件由两块叠置的板片(10)形成，所述叠置的板片(10)通过其侧向边缘(1a、1b)用所述夹持和密封装置(4)接合。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其特征在于所述夹持和密封装置由一焊波(4)构成。
6.按照上述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于所述加强肋(3)在构成管状元件的板片(1)上通过一使之变形的方法来构成，而且尤其是用冲压成形法来制成。
7.按照上述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于所述的形成扁平管状元件的板片(1)的边缘(1a，1b)，在所述板片(1)长度(L)的一部分(L1)上，接合在所述管状元件的相对壁处。
8.按照上述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于所述板片(1)是金属板片。
9.用于制造一种螺旋型热交换器的方法，所述螺旋型热交换器由具有至少一个板片(1)的卷绕而构成，其中，一个扁平管状元件最初由至少一块板片(1)构成，所述板片(1)的边缘(1a，1b)用连接装置(4)密封地接合，所述连接装置(4)平行于所述板片(1)的纵向轴(yy′)延伸，并且，对这个管状元件本身卷绕，以便形成一系列的螺旋卷，其特征在于所述制造方法包括一个步骤，在该步骤中，在螺旋卷上制出隔离元件(3)。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于最初用一块板片(1)形成所述管状元件，其中，沿着所述板片的纵向轴(yy′)弯折所述板片，使得其边缘(1a、1b)由夹持和密封装置(4)接合。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于最初用两块板片(10)形成所述管状元件，其中，将所述两块板片(10)叠置，并借助于所述夹持和密封装置(4)通过其侧向边缘(1a、1b)接合。
12.按照权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于在所述板片(1)弯折之前，在所述板片(1)上通过一种变形技术-尤其是冲压成形之类的技术来制出所述隔离元件(3)。
全文摘要
本发明涉及一种螺旋型热交换器，该螺旋型热交换器由一系列的螺旋卷组成，这些螺旋卷通过隔离元件(3)相互间隔开，其中螺旋卷由一扁平管状元件形成，所述管状元件被弯卷并由至少一块材料板(1)构成，所述材料板(1)边缘(1a、1b)通过一连接装置(4)密封地装配，所述连接装置(4)平行于板片(1)的纵向轴(yy′)延伸。上述热交换器其特征在于所述扁平的管状元件在其外表面上包括加强肋(3)，所述加强肋(3)相对于所述板片的横向轴(XX′)倾斜。
文档编号F28F3/00GK1430719SQ01810055
公开日2003年7月16日 申请日期2001年5月25日 优先权日2000年5月26日
发明者让－马里耶·盖盖恩 申请人:斯皮雷克公司