专利名称：双壁换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热源流体和吸热流体的换热器，并且为防止两种流体发生混杂的危险而设置了双壁面。
由热源流体把热提供给吸热流体的换热器是已公知的。但是，大多数这样的换热器中，在热源流体和吸热流体之间仅有一层壁厚，因此，如果该壁发生泄漏，在某种情况下，一种流体与另一种流体混杂是不能接受的。
本发明的目标是提供一种热源流体和吸热流体的换热器，其中，热源流体包含在自身的传导通道内并由包含有吸热流体的传导盘管所环绕，该传导通道和传导盘管是呈换热关系的。因此，如果热源流体的通道或吸热流体的盘管产生泄漏，也不会使它与另一种流体混杂。
本发明提供的一个双壁换热器包括热源流体流通的传导管，该传导管内有一个使热源流体和传导管之间换热量尽量多的端流装置，及至少一个环绕传导管吸热流体流过其内的传导盘管，传导管与传导盘管道呈换热关系。
附图中表示本发明的实施例
图1是根据本发明一个实施例的双壁换热器的等距视图。
图1A是双壁换热器另一实施例的等距图。
图1B是图1A的双壁换热器的另外的实施例的详细等距图。这导致了由热源流体传到管道12表面然后到吸热流体的传热增加。
图1A中湍流部件另一例表示一个螺旋实心棒17，图1A表示了一个圆形的截面而图1B中是矩形截面，棒17与管12的内部接触。通过把棒17绕成螺旋弹簧形状并插入管12中的适当位置然后松开，以使在整根棒17或管12的长度上棒17紧靠管12的内表面上。棒17增加了管12内与流体接触的传热表面以增加传热。在管2内部、和螺旋棒17内部一个螺旋带14横向延伸。该带14在管道内产生湍流。图1A中未显示出有舌片16，但在一定流体中，舌片可如图1所示包括在图1A和图1B的带上。
盘管18缠绕在管12上，盘管18最好与管12接触，在盘管18和12之间形成传热关系，虽然只显示了一根盘管18，但很明显，两个或更多的盘管18可以一起缠绕在管12上。
结构材料需用导热性材料，管12可以是钢、铜或在某些情况下用塑料。盘管18可以是塑料或铜，其它具有高传热性和对流体合适的材料也可使用。
图2、3和4表示了不同形状的盘管18的实施例，图2中盘管18基本上是矩形，图3中盘管18基本是椭圆形，图4中盘管18是形状为使管18与管道12的接触表面最大，以利于传热。目的都是要在盘管18和管12之间得到最大的传热，但是，盘管18并不必附在管2上。在一这情况下，盘管18可以在整个盘管18长度上焊或钎焊到12上，或者在盘管18上的某些点或在顶部和底部焊到管上。在盘管18和管12之间得到了最大传热，但如果在盘管18或管12中发生泄漏或开裂，也不会在两者之间扩展。管21内的流体及管18中的流体彼此不会混合，且如果泄漏发生，流体只能漏到管12和盘管18之间的空间内。
如果在换热器底部发生泄漏则可以被观察到，或者在另一例中放置了一电子检测器以监视泄漏并提供适当的报警。
图5中表示一个位于底部且有与三根管12成T形连接的大入口集管22。管12延伸并连接顶部处的出口集管20，且可看到，热源流体从底部入口集管22流入通过管12从顶部集管20流出。盘管18绕着管12并与顶部流入集管26连接然后与底部流出集管24连接。每根盘管18与顶部流入集管26和底部流出集管24连接。吸热流体从盘管18中流过并被管12中流过的热源流体加热。管12如图所示基本上是垂直的且吸热流体在管18中向下流。
在一个实施例中，绕在管12上的盘管18由绝热材料28包围。绝热材料28保存热量防止热从换热器中损失。
在图5A中，所示的三根独立的盘管18A、18B和18C连接到流入集管26和流出集管24上并且一个挨一个地绕在每根管12上。管18A、18B、18C的直径要由流量要求和加热要求来定。
图中表示管道12位置基本上是垂直的，但是在其它实施例中管道可以是在水平平面上或在任何一个角度以适应空间或其它要求。
在另一实施例中，图6和7中表示一个罐30，它有多个垂直管12，该管12在罐30内从底板32到顶板33之间延伸并容纳在罐壁31之内。热源流体，在一实施例中热水来自一热水锅炉(未显示)，进入一个下部入口34并进入在下板32之下的罐30的一个空间36，热源流体通过管12自上流入罐30在顶板33之间的空间38，然后从罐30顶部的上部出口40流出。
一个吸热流体、最好是水的流入集管26连接着一系列的入图2，3和4是本发明双壁热器传导盘管部不同类型的局部等距图。
图5是本发明另一实施例的换热器等距图，其中有多个传导管，每个有独立缠绕在其上的传导盘管，它们随后连接到相邻的流入和流出集管上。
图5A是与图5所示相类似的换热器等距图，但每个管道上有三个共绕的管。
图6放在一个罐内的双壁换热器的另外的实施例的截面图，换热器有多个传导管，每个又有缠绕其上的传导盘管。
图7是图6中沿7-7线的截面图。
图8是本发明还有的实施例的换热器的等距图。
图9是图8沿9-9的截面图。
图10是本发明的再一个实施例的双壁换热器的立面图，其两种传导管相互绕在一起。
整个说明书中都使用了术语“流体”，是指液体或气体。典型的例子但并不作限制，是水、蒸气、热气体、热空气，燃料气体和其它换热液体的类型。
如图1所示的换热器10有一个管道12，其中通有热流体，它是热源流体，向下流。管道12内有一湍流部件，它包括横向延伸在管道12内部直径上的螺旋带14以及在其上先从一侧延伸出然后又从另一侧伸出的冲压成的舌片16，以使流过管道12的流体产生湍流，而该湍流在热源流体和吸热流体之间产生极好的传热。
尽管所示螺旋带14横跨管道12的直径而延伸，但在另外的实施例中该带也可仅横跨管道半径延伸。也可提供如弯曲助或类似形式的其它形状的湍流部件，目的是在流体中产生湍流，流管44，如图7所示穿过罐壁31并连接到多个独立地绕在管12上的盘管18上。吸热流体在盘管18中向下流而热从管12传到盘管18中。盘管18在底部与流出管46连接。然后管46穿出罐壁31并与流出集管24连接。在此例中，吸热流体从盘管18顶部流入并向下流而热源流体从管12底部流入并向上流。
在另一实施例中，管18内的热源流体以其中一个方向流动而如果管12不是垂直的那么向上或向下就不能用了。根据加热要求和其它考虑，盘管18中的吸热流体可以与热源流体同方向流动或反向流动。
图5和图6所示管12有一个带状形式的湍流部件在其内部，以确保热源流体和管12的壁之间的传热最大。罐30和管12最好是由碳钢制成焊接在一起，以确保由管12与底板32和顶板33之间连接在罐内形成的空间中无泄漏发生。在家用热水加热器的情况下，盘管18可是铜、不锈钢、塑料或其它合适材料，同样地集管24和出流管46也可是铜、不锈钢、塑料或其它合适材料。换热器10使用一热水源(未显示)作为热源流体，并加热盘管18中的水或其它流体。即使在盘管18或管12中发生泄漏，流体会排列罐30之外，而两种流体不会相互接触。
罐30内的空间可以用绝热材料填充、或包含空气、或抽成真空，这种情况下传热只依赖于盘管18和管12之间的接触。在另一实施例中，在罐30内管12的周围的空间内可以设有如油那样的传热介质，以不仅使管道12的热不仅传到管18，而且要传到传热介质中，然后由传热介质传给管18从而增加了传热。传热介质，如上所述可是油、盐水或其它适合的液体，但是，最好传热介质液体的压力比管12中的热源流体和盘管18中的吸热流体压力低。因此，如果所供的热源流体或吸热流体发生泄漏，由于压力比传热介质高，所以传热介质不会进入管12或盘管18中。
虽然没有表示，但为保住热，可有热绝缘围绕罐30，同样也可围绕入口和出口34有40，以及流入集管26和流出集管24。在另一实施例中，绝缘可放在罐内包住如图5所示的盘管18以确保在盘管18和管12之间传热最大并无热损失。
图8和9所示是换热器的另一实施例，其只公开了两级式布置。热源流体进入入口集管22;流入第一列管12，进入中间集管50，中间集管50的一端它有一个U形弯头，热源流体流过U形弯头并进入第二列管12，然后流到出口集管20。吸热流体从设在出口集管20处的流入集管流入，通过绕在第二列管12的第一列盘管18，流入所示的一端呈U状弯头的第一级集管52，然后流入第二级集管54，然后吸热流体流过绕第一列管12的第二列盘管18，并进入设在入口集管22旁边的出口集管24。
两级换热器提供较高温度及较低的流率。在另一实施例中，第一级集管52和第二级54不连接。则只提供一单段加热器。这样的布置可提供较低温度，但比两段换热器的效率增加了。
图10表示一个换热器的再一个实施例，其中，管12与管18是绕在一起的。管12容纳热源流体而管18容纳吸热流体。管12和管18以换热关系彼此接触。为了作限定，容纳热源流体的管12被限定成管道，但也可以象吸热流体的管18为同类材料的管。管道12和管18可以由同样材料制造且可有相同的直径或不同的直径。缠绕的管道12形成了湍流部件，因此其内有一螺旋带并不重要。
虽然管道12已限定为装热源流体，管18装吸热液体，但换热器器可颠倒使用的，以使吸热流体流过管道12而热源流体流过管18。而热传导也反向了。这种反向可以作为不变的安排或根据换热器的特殊安排而改变。
所示实施例在不违背本发明范围条件下或作各种变化，而本发明范围仅要由后面的权利要求书来限制。
权利要求
1.一个双壁换热器，包括一根作为热源流体通道的传导管，它内部有增加热源流体和传导管之间传热的湍流装置，及至少一个缠绕在传导管周围的流过吸热流体的传导盘管，它与传导管呈热传导关系。
2.如权利要求1所述双壁换热器，其中管与盘管相接触。
3.如权利要求1所述双壁换热器，其中管的截面可为圆形、矩形、椭圆和D形。
4.如权利要求1所述双壁换热器，包括多根连接一个入口集管和一出口集管的管，多个管道中的每一个至少由一根传导盘管所围绕，每根盘管有连接流入集管的流入端及连接流出集管的流出管。
5.如权利要求4的双壁换热器，其中管的入口集管与盘管的流出集管相邻近。
6.如权利要求4的双壁换热器，其中管是垂直的且管的出口集管在顶部。
7.如权利要求4的双壁换热器，其中多个管被布置在一个罐内并在罐内的底板到顶板间延伸，在罐底板下设一形成入口集管的空间及在罐顶板之上设一个形成出口集管的空间，罐内的每根管至少有一根绕着它的传导盘管，该盘管与流入集管和流出集管连接。
8.如权利要求7的双壁换热器，其中管中流的热源流体向上流而在盘管内流的吸热流体向下流。
9.如权利要求7的双壁换热器，其中在罐内顶板之间设有传热介质以帮助管与盘管之间的传热。
10.如权利要求1的双壁换热器，其中湍流装置由管内的一螺旋带构成。
11.如权利要求1的双壁换热器，其中湍流装置由一螺旋弹簧状的螺旋实心棒构成，并紧贴着管道的内表面，而且包括在螺旋实心棒内的螺旋带。
12.如权利要求1的双壁换热器，其中螺旋带有多个在其上开的带舌片的槽，并使舌片从带上向外伸、以有助于对管内热源流体提供湍流流动。
13.如权利要求4的壁换热器，其中传导管与传导盘管是缠绕在一起的。
14.如权利要求4的双壁换热器，其中热源流体与吸热流体反向流动。
15.如权利要求4的双壁换热器，其中热源流体基本上与吸热流体同向流动。
16.如权利要求4的双壁换热器，其中在入口集管和出口集管之间有两级管，在流入和流出集管之间有两级盘管。
17.如权利要求1的双壁换热器，其中传导管适于流过吸热流体而传导盘管有热源流体流过。
18.一种以热源流体向吸热流体传热方法，步骤包括使一流过管的热源流体形成一股湍流，提供一股流过一个缠绕着该管的盘管并与该管中的热源流体呈换热关系的吸热流体，因此加热了吸热流体。
19.如权利要求18所述方法，包括使热源流在管中向上流，使吸热流体通过盘管向下流。
20.如权利要求18所述方法，其中吸热流流过管而热源流体流过盘管。
21.一种在流体中产生湍流以增加传热的湍流装置，包括一根流体流过的管道，一个螺旋弹簧形的实心棒，该棒在管道内压着管的内表面，及一个在管内螺旋棒之内延伸与螺旋棒内侧接触的螺旋带。
22.如权利要求21的湍流装置，其中螺旋棒由一圆形截面的实心棒构成。
23.如权利要求21的湍流装置，其中螺旋棒由一个矩形截面的实心棒组成。
24.如权利要求21的湍流装置，其中螺旋带有多个在其上的切割槽以形成从带上向外伸的舌片，舌片有助于对管内流过的液体产生湍流。
全文摘要
一种换热器具有两层壁面以防止在热源流体和吸热流体之间有混杂的危险。该换热器包括一个流过热源流体的传导管，该管有为增大热源流体与传导管之间传热的一个湍流装置，以及至少一个缠绕在该传导管上的流过吸热流体的传导盘管，该管与传导管呈热交换关系。
文档编号F28F1/42GK1083917SQ93105739
公开日1994年3月16日 申请日期1993年4月10日 优先权日1992年4月10日
发明者雷蒙·德光·谭 申请人:雷蒙·德光·谭