一种体积可控的热管换热器的制作方法

本实用新型涉及换热设备领域，更具体的，涉及一种体积可控的热管换热器。

背景技术：

随着社会经济的发展，能源消耗总量在不断增加，但是能源损耗也在不断增加，如何高效的利用能源越来越受到重视。而热回收技术被人们常用于减少能源损耗或浪费；热管换热器作为热回收技术的重要组成部分，已广泛应用工业和建筑等领域。但常规的热管换热器一般存在效率不高的问题，这是因为一般热管换热器一旦制造好，其换热特性就已经确定了，而且常常在高热流密度的情况下极易出现烧干，这很大程度上限制了热管或热管换热器的高效利用。

技术实现要素：

本实用新型的目是提供一种体积可控的热管换热器，该热管换热器热管内部的压力和沸点的温度可变，换热效果好、换热效率高。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种体积可控的热管换热器，包括热管换热器、变腔体器以及电机，所述热管换热器的冷凝段与所述变腔体器连通，所述变腔体器由所述电机驱动；

所述变腔体器包括壳体、活塞，所述壳体为上下两端开口的筒状结构，所述活塞包括活塞头和活塞杆，所述活塞头安装在所述壳体内，所述活塞杆贯穿所述壳体下端开口外露于所述壳体外，所述活塞杆与所述电机的输出端连接，所述活塞头的外径与所述壳体内径相适配，所述活塞头顶部与所述壳体上端形成容置腔，所述容置腔通过所述壳体的上端开口与所述热管换热器的冷凝段连通。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述热管换热器的蒸发段的导热管通过毛细管相互连通。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述活塞杆为螺杆，所述活塞杆与所述电机输出端之间设有齿轮箱，所述活塞杆通过所述齿轮箱与所述电机耦合。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述活塞杆下端固定有齿轮，所述活塞杆与所述电机输出端之间设有齿轮箱，所述齿轮与所述齿轮箱连接，所述电机的输出端与所述齿轮箱连接。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述壳体上端的开口处连有分流器，所述分流器与所述热管换热器的冷凝段连通。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述分流器的通过毛细管与所述热管换热器冷凝段的导热管连通。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述活塞头所述壳体内壁之间设有多个密封圈。

在本实用新型较佳地技术方案中，多个所述密封圈沿所述活塞头的轴向设置，相邻两个所述密封圈之间设有间隙。

在本实用新型较佳地技术方案中，相邻两个所述密封圈间的间隙中填充有润滑油。

在本实用新型较佳地技术方案中，所述热管换热器的冷凝段与蒸发段之间安装有分隔板。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种体积可控的热管换热器，该热管换热器的冷凝段与变腔体器连通，在换热过程中，通过改变变腔体器内部的体积实现对热管换热器内的压力和沸点的温度的改变，最终实现对热管换热器热回收过程的控制，使得热管换热器处于最佳的运行工作状态，改善换热效果，提高换热效率；还可以提高热管换热器沸腾极限，一定程度上抑制烧干现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本实用新型提供的一种体积可控的热管换热器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的变腔体器的结构示意图；

图3本实用新型提供的活塞杆低端带齿轮的结构示意图。

附图标记：

1、热管换热器；3、分隔板；4、分流器；5、变腔体器；6、齿轮箱；7、电机；8、毛细管；10、密封圈；11、蒸发段；12、冷凝段；13、润滑油；51、壳体；52、活塞头；53、活塞杆；54、齿轮；55、容置腔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

如图1-图3所示，一种体积可控的热管换热器，包括热管换热器1、变腔体器5以及电机7，所述热管换热器1的冷凝段12与所述变腔体器5连通，所述变腔体器5由所述电机7驱动。进一步地，所述变腔体器5包括壳体51、活塞，所述壳体51为上下两端开口的筒状结构，所述活塞包括活塞头52和活塞杆53，所述活塞头52安装在所述壳体51内，所述活塞杆53贯穿所述壳体51下端开口外露于所述壳体51外，所述活塞杆53与所述电机7的输出端连接，所述活塞头52的外径与所述壳体51内径相适配，所述活塞头52顶部与所述壳体51上端形成容置腔55，所述容置腔55通过所述壳体51的上端开口与所述热管换热器1的冷凝段12连通。更进一步地，所述热管换热器1的蒸发段11的各导热管通过毛细管8相互连通。

上述的一种体积可控的热管换热器，该热管换热器1的冷凝段12与所述变腔体器5连通，在换热过程中，通过改变所述变腔体器5内部的体积实现对热管换热器1内的压力和沸点的温度的改变，最终实现对热管换热器1热回收过程的控制，使得热管换热器1处于最佳的运行工作状态，改善换热效果，提高换热效率；还可以提高热管换热器1沸腾极限，一定程度上抑制烧干现象的发生。

进一步地，所述热管换热器1的蒸发段11的各导热管通过所述毛细管8相互连通；如图1所示，利用所述毛细管8(蒸发段11底部的细小管子)将整个换热器部分的所有的管道相连通，以使所述热管换热器1蒸发段11的各根热管间的压力保持一致，换热效果更好。

进一步地，如图2所示，所述活塞杆53为螺杆，所述活塞杆53与所述电机7输出端之间设有齿轮箱6，所述活塞杆53通过所述齿轮箱6与所述电机7耦合。作为另一种实施方式，进一步地，如图3所示，作为另一种实施例，所述活塞杆53下端固定有齿轮54，所述活塞杆53与所述电机7输出端之间设有齿轮箱6，所述齿轮54与所述齿轮箱6连接，所述电机7的输出端与所述齿轮箱6连接。所述电机7通过控制所述齿轮箱6，来驱动所述活塞杆53的上下运动，以改变所述变腔体器5内部的体积，上下运动所述活塞杆53改变了所述容置腔55的体积，从而改变所述热管内的压力和体积。

进一步地，所述壳体51上端的开口处连有分流器4，所述分流器4与所述热管换热器1的冷凝段12连通；更进一步地，所述分流器4的通过所述毛细管8与所述热管换热器1冷凝段12的各根导热管连通。所述分流器4采用多根所述毛细管8连接到所述热管换热器1的冷凝段12，防止所述热管换热器1冷凝段12内部压力不均匀，避免调控压力的时候出现的压力不平衡而影响其换热过程。

进一步地，所述活塞头52所述壳体51内壁之间设有多个密封圈10，更进一步地，多个所述密封圈10沿所述活塞头52的轴向设置，相邻两个所述密封圈10之间设有间隙。更进一步地，相邻两个所述密封圈10间的间隙中填充有润滑油13。所述壳体51与所述活塞之间采用两种密封方式，首先通过套装在活塞头52上的所述密封圈10的变形挤压并紧贴所述壳体51，在套装所述密封圈10的同时涂入少量的润滑油13进行二次密封(油密封)。

进一步地，所述热管换热器1的冷凝段12与蒸发段11之间安装有分隔板3。所述分隔板3用于固定所述热管换热器1中的导热管，维持所述热管换热器1的整体稳定性；还将所述热管换热器1蒸发段11、冷凝段12分隔开，避免两个不同区域不同温度的流体相互混合，影响换热。

更具体地，热管作为一种高导热的的传热元件，主要由密闭的固定体积的腔体(包含蒸发段和冷凝段)以及其内部的工质组成。在本申请的热管换热器中，所述蒸发段11的液体工质被管外的热流体加热，吸收热量蒸发，其蒸汽流向所述冷凝段12被冷凝为液体工质，最终沿管壁回流至所述蒸发段11完成蒸发冷凝循环。事实上在整个工作过程热管内部的蒸发冷凝换热特性都是受到管外换热流体的流动状态决定的，特别是温度，其直接决定了热管内部的温度和压力，从而影响了蒸发冷凝换热特性。应当注意到蒸发冷凝换热特性取决于其内部的温度(或者工质的沸点)和压力。一般热管换热器是密闭的固定体积的，因此其内部温度和压力也就只能由热管外部热流体或者冷流体温度决定。这常常使得热管换热器并不处于最佳的换热工况。因此本文提出一种体积可控的热管换热器，通过控制热管内部体积对其热管内部的压力进行调控，从而实现对其温度以及换热特性控制。

对于整个体积可控的热管换热器，应利用所述毛细管8将整个所述热管换热器1部分的所有的管道相连通，也就是所述蒸发段11底部的细小管子，当控制所述热管换热器1时，为了防止其内部的压力不均匀的问题，而采用多根所述毛细管8连接到所述分流器4，也是连接冷凝段12的所述热管换热器1，这样就保证了在调控压力的时候容易出现的压力不平衡而影响其换热过程，然后再将所述分流器4焊接到所述变腔体器5的出口，而所述变腔体器5则基于所述活塞杆53通过所述齿轮箱6耦合提供动力的所述电机7。整个热管的内部空间，从所述热管换热器1连通至所述变腔体器5；应当注意，热管是只有在完全密封的情况下才能正常工作，而所述热管换热器1部分通过焊接保证了密封；对于所述变腔体器5的密封，考虑了其具有的运动性，则采用一种多密封圈10的密封方式进行密封。如图2，主要是针对所述活塞头52的密封就能保证整个热管换热器1的密封。密封主要包括两种密封，首先通过套装在所述活塞头52上的所述密封圈10的变形挤压并紧贴所述变腔体器5的所述壳体51，在套装所述密封圈10的同时涂入少量的润滑油13进行二次密封(油密封)。注意，所使用的润滑油13和密封圈10与充注在所述热管换热器1内部的工质不能发生化学反应，特别是所述润滑油13也要使用不易于挥发的润滑油13，以防止其挥发进入所述热管换热器1而影响所述热管换热器1内的蒸发冷凝换热过程。完成密封后往所述热管换热器1内部注入一定量的热管工质如r22、r134等，最好的工质特性应当具备单位工质的压力变化会导致其较大程度的温度变化特性。

其运行流程(或模式)，当热流体或者是工业废热气流等需进行热回收的热流体流经所述热管换热器1的所述蒸发段11，所述热管换热器1内部的工质吸收热量蒸发，其蒸气流经所述热管换热器1的所述冷凝段12并且流到所述变腔体器5，而但冷流体如空气等，流经所述热管换热器1的所述冷凝段12吸收来自所述冷凝段12气体工质的热量，同时气体工质被冷凝成液体回流至所述热管换热器1的所述蒸发段11，完成了一个循环。由于其内部的换热过程与其压力和温度有极大的关系，特别是热管内部的蒸发过程。可是实现的运行模式当蒸发段热流体温度一定时，通过所述电机7提供的动力推动所述活塞杆53往下走，从而增加热管内部体积且压力减小，使得管内蒸发速率加快，可提高其热回收效率。此外，b、如果所述蒸发段11流体温度存在着逐渐降低的情况，为了保证工质沸点与外部流体温差相等，通过逐渐减小所述变腔体器5的体积来实现管内工质沸点逐渐降低，确保何时都能有高效得换热效率；c、若所述热管换热器1的蒸发段11外部热流体温度过高时，为防止热管内部工质出现烧干现象，可通过所述电机使活塞杆53往上移动，从而减小热管内部空间增加其内部的压力，抑制了烧干现象，保证热管换热器的高效运行；d、在一些特殊的场所如手术室，对热回收的热量的量有精确需要，不需要过多或过少，此所述热管换热器1同样可以控制体积的变化，实现对热回收热量的定量回收。以上运行模式的实现，需要增加热管温度或者压力反馈调节电机装置。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。