一种新型壳管式换热器的制作方法

本发明属于一种换热器，具体涉及一种新型壳管式换热器。

背景技术：

目前空调领域使用的壳管式换热器，一般为换热管设置在壳体内，通过两端端钣固定，端钣则最终由设置在两端的端盖密封固定，在换热管上，上下错位设置折流板，形成曲线流道，载冷剂进入壳管式换热器后，沿折流板所形成的曲线流道流动，而制冷剂则通过管路，穿过同一侧的端盖，进入端盖和端钣所形成腔体内，然后直接流入固定在端钣上的换热管，和在换热管外部流动的载冷剂换热，制冷剂最终通过与同一侧端盖连通的另外管路流出。

在使用中，这种方式存在制冷剂分流不均匀，而导致换热效果不好缺陷，为解决此问题，后又出现一种壳管式换热器。采取分流头分流孔分别于对应的换热管，通过毛细管连接方式解决，但鉴于端盖和端钣所形成腔体空间不大，因此对于内置在该空腔体内的分流头，存在位置摆放受限制，以及分流头和换热管之间需要焊接，加工工艺复杂，使用时容易泄露问题。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提出包括换热管、壳体、端钣、折流板、弯头、端盖，所述壳体为圆形，两端用端盖密封，所述端钣位于所述壳体一侧端部，所述折流板位于所述壳体内部，沿所述壳体长度方向，垂直于所述壳体，上下错位布置，彼此之间形成可供载冷剂流动的曲线流道，所述换热管位于壳体内部，穿过所述折流板，沿所述壳体长度方向，左右延伸，所述换热管一端通过弯头连通，改变方向，确保形成同一流道的所述换热管进出口，穿过所述端钣通孔，并通过同一块所述端钣固定，止于所述端钣外侧，经过节流的制冷剂在所述换热管内部流动，和流入所述壳体内部，通过上下错位设置的所述折流板，所形成的曲线流道，流动的载冷剂换热，还设置分流板，所述分流板设置在端钣外侧，并与所述端钣贴合，活动固定，所述分流板上均匀开有分流通孔，所述分流通孔截面显喇叭形，沿所述换热管方向，渐缩，缩口面对所述换热管管口，且与所述换热管管径一致，和所述换热管同轴设置；穿过所述端盖，流入所述新型壳管式换热器的制冷剂，进入所述分流板的分流通孔，均匀分流后，喷射流入所述换热管。

进一步地，流入所述换热管的液态制冷剂流态，为螺旋状流态。

液态制冷剂以螺旋状流态进入换热管，首先，可增加制冷剂在换热管中流动的扰度，其次，以螺旋形状态流动的制冷剂，可以利用螺旋状流动时所产生的离心力，对混合有制冷剂的润滑油，适当起到分离作用，使得与换热管接触时的制冷剂含油较少，综合上述两种因素，可以达到适当提高换热系数的效果。

进一步地，所述缩口位止于所述分流板截面厚度1/3处，所述分流板截面其余部分，则设置于所述换热管铜管同管径直线通孔，所述缩口与直线通孔结合处自然过渡。

在分流板截面厚度1/3处，设置过渡，能达到充分保证制冷剂均匀分流，以充分的螺旋形流态进入换热管，以提高换热效率的效果，以及在合适距离上，螺旋形流动时，产生合适的离心力，达到较高的分油效率，从而辅助提高换热效率的效果。

进一步地，沿缩口流动方向，在所开设的直线所述通孔内壁处，设置1～3条螺旋凹纹。

设置多条螺旋凹纹，能达到保证制冷剂以螺旋流态进入换热管，增加在换热管中的扰度，提高换热效率的效果，同时，螺旋形流动所产生离心力，可部分起到分油作用，可降低制冷剂中含油量，也能达到辅助提高换热效率的效果。

进一步地，所述分流板上，所开设的喇叭形进口，最大截面处，总面积是制冷剂进管截面面积的1.1～1.25倍。

喇叭形进口，最大截面处，总面积是制冷剂进管截面面积的1.1～1.25倍设置，能达到充分保证制冷剂快速流动及分流，避免多余的制冷剂残留在端盖的腔体中，影响换热的效果。

进一步地，所述分流板的分流通孔，突出所述分流板5～10毫米，突出的所述分流通孔可插入所述换热管中，并与所述换热管实现过盈配合连接。

过过盈配合连接，能同时保证端钣与换热管固定的外壁面之间，以及分流板和端钣之间较高的密封性，能达到在温度变化范围更广范围内，保证使用密封可靠性的效果。

进一步地，还设置散流器，所述散流器可沿所述换热管进口端面，插入换热管内腔，所述散流器四周开有螺旋形流道，中间设置和所述换热管同轴的直线流道。

设置散流器，把散流器放置于换热管中，制冷剂流过散流器时，可分为两部分流动，一部分流过散流器上的螺旋形流道，以及另外一部分流过中间部分的流道，最终在换热管中混合，可进一步加强流入换热管制冷剂的扰度，达到提高换热效率的效果。

进一步地，所述分流板材质为钢材。

采用钢材制作分流板，可避免不同材料接触时，由于膨胀系数的不同所导致的结合密封性差，能达到提高密封，加工精度较高的效果。

进一步地，所述分流板材质为塑料。

采用塑料制作分流板，能达到可通过模具批量加工，降低加工成本的效果。

应用上述技术方案，由于在壳管式式换热器的端盖和端钣所形成腔体处，还设置了分流板，进入腔体内的制冷剂，可先通过分流板所开设的分流通孔分流，然后以螺旋形流态，喷射流入换热管，与换热管外部载冷剂进行换热，不但能达到有效利用狭小腔体对制冷剂进行分流，从而提高换热效率的效果，而且由于分流板与端钣实现活动固定，也能达到大大简化加工工艺，制冷剂不容易泄露的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明壳管式换热器结构原理图。

图2为本发明分流板结构主视图。

图3为为本发明分流板第1实施例侧式图。

图4为本发明分流板第2实施例侧式图。

图5为本发明第2实施例分流板与换热管实现过盈配合连接局部放大图。

图6为本发明散流器主视原理图。

图7为本发明散流器侧视原理图。

图8为本发明散流器安装示意图。

图中，1-左端盖、11-第1固定螺栓、12-第1腔体、13-制冷剂出管、14-左端密封面、15-第2腔体、16-制冷剂进管、2-第1分流板、21-固定孔、211-固定螺栓、2a-第2分流板、22-分流通孔、221-喇叭形进口、222-缩口、2221-螺旋凹纹、2222-凸起、23-轮廓、3-端钣、4-壳体、41-载冷剂进液管、42-换热管、421-散流器、4211-散流器螺旋形流道、4212-散流器外端、4213-散流器直线流道、43-折流板、44-载冷剂出液管、45-弯头、5-右端盖、51-第2固定螺栓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明如图1所示，一种新型壳管式换热器，包括左端盖1、端钣3、壳体4、换热管42、折流板43、弯头45、右端盖5，壳体4为圆形，壳体4的左端用左端盖1密封，壳体4的右端用右端盖5密封，端钣3位于壳体左侧端部，折流板43位于壳体4内部，沿壳体4的长度方向，垂直于壳体4，上下错位布置，彼此之间形成可供载冷剂流动的曲线流道，换热管42位于壳体4内部，穿过折流板43，沿壳体4长度方向，左右延伸，换热管42一端通过弯头45连通，改变方向，确保形成同一流道的换热管42的进出口，穿过端钣3的通孔，并通过同一块端钣43固定，止于端钣43外侧，经过节流装置节流的制冷剂，先通过制冷剂进管16，流入固定制冷剂进液管16的左端盖1，并流入固定在端钣3上的换热管42，沿换热管42流道所形成的流道内流动，和通过载冷剂进液管41，流入壳体4内部，通过上下错位设置的折流板43，所形成的曲线流道，流动的载冷剂换热，还设置第1分流板2、第2分流板2a，第1分流板2、第2分流板2a均设置在端钣3外侧，一面与端钣3贴合，活动固定，即可通过连接紧固件形式固定第1分流板2和端钣3、第2分流板2a和端钣3，如可采取螺栓固定，完成蒸发的制冷剂变为气体，通过换热管42出口流出，换热管42的进出口均固定在左侧端钣3上，然后通过与左端盖1所连通的制冷剂出管13流出，完成换热的载冷剂则通过载冷剂出液管44流出；在分流板2外侧，用左端盖1密封固定，而在弯头45一侧，则用右端盖5密封固定。

左端盖1截面为圆形凹腔形状，通过左端密封面14，隔为第1腔体12、第2腔体15，第1腔体12位于下部，第2腔体15位于上部，第1分流板2内置于第2腔体15内，第2分流板2a内置于第1腔体12内,第2腔体15与固定在左端密封面14上的制冷剂进管16连通，第1腔体12与固定在左端密封面14上的制冷剂出管13连通，左端密封面14与端钣3对应密封面紧密贴合，分别隔开第1分流板2、第2分流板2a，通过第1固定螺栓11，实现左端盖1，和壳体4之间的左侧密封连接，而右端盖5，则通过第2固定螺栓51，实现和壳体4之间的右侧密封连接，在实际使用中，制冷剂进出管方向，也可以根据实际需要，反方向设置。

换热管42可以通过多个弯头45顺序连接方式加长流路，而不仅仅是本实施例1个弯头加长换热管42长度设置。

第1分流板2结构如图2所示，显半圆形，上面开有分流通孔22、在轮廓23附近，均匀开有固定孔21，在分流板2表面上，则均匀开有分流通孔22，分流通孔22截面，如图3所示，沿换热管42流动方向，分为两段，进口部分显喇叭形，为喇叭形进口221，在喇叭形进口221末端，沿换热管42方向，通孔渐缩，形成缩口222，缩口222为等直径流道，面对换热管42的管口，与换热管42管径一致，比如换热管42管径为9.52毫米规格，则缩口222的管径同为9.52毫米，且缩口222和换热管42同轴设置，当然，也可选择其它管径的换热管42。

实际使用时，经过节流的液态制冷剂，通过制冷剂进管16，穿过左端盖1，流入第2腔体15中，然后进入第1分流板2的分流通孔22的叭形进口221，制冷剂均匀分流后，继续流经缩口222段，叭形进口221与缩口222前后连通，自然过渡，制冷剂经过缩口222时，流通截面变小，流速加大，即动压增加，可喷射流入换热管42中，喷射流入换热管中，由于流速加大，制冷剂的扰度增大，相对于正常流速流入换热管42的制冷剂，换热系数可得到提高。

为进一步提高换热效率，优选地，在缩口222段，内壁上设置有螺旋凹纹2221，通过缩口222的压缩，液态制冷剂在螺旋凹纹2221中流动，形成螺旋状流态，旋转流动，并最终以螺旋状流态，喷射流入换热管42，进入换热管42的制冷剂显螺旋形流动，不但大大增加了制冷剂的扰度，同时，制冷剂在螺旋状流动时所产生的离心力，对混合的润滑油，可适当起到分离作用，使得与换热管42接触时的制冷剂含油较少，可达到适当提高换热系数的效果。

第1分流板2与端钣3紧密贴合，端钣3上开有第2固定孔，与固定孔21同轴设置，且第1分流板2上所设置的分流通孔22与对应的换热管42同轴，固定螺栓211穿过固定孔21，进入端钣3上开有第2固定孔中，拧紧，使得第1分流板2与端钣3紧密贴合，实现活动固定，端钣3上开有第2固定孔，可不穿透端钣3，第2固定孔内部设置和固定螺栓211配套的内螺纹，固定螺栓211可拧入第2固定孔中，活动固定，第1分流板2与端钣3贴合面应紧密固定，无泄漏，当然，端钣3上开有第2固定孔，也可以穿透端钣3，固定螺栓211两头采用螺母固定。

由于左端盖1通过左端密封面14，隔为第1腔体12、第2腔体15，根据制冷剂流动进出方向，分流板分成两块设置，第1分流板2设置在第2腔体15、第2分流板2a设置在第1腔体12中，第1分流板2的轮廓23和第2腔体15内腔线重合。

第2分流板2a结构与第1分流板2结构一样，可参照图2结构，区别在于，制冷剂流动方向相反。

由于第2分流板2a与第1分流板2结构一样，因此设置和第1分流板2的要求一致，均需要保证彼此之间活动连接时，密封性要好，连接面无泄漏，这里不再累述。

左端盖1也可以设置多个腔体，对应分流板也设置多个，以满足不同能力新型壳管式换热器的使用需要，比如可以设置4个，或者6个腔体，对应分流板也设置4块，或者6块。

实际使用中，新型壳管式换热器工作如下：

当新型壳管式换热器作为蒸发器使用时，经过节流的制冷剂，通过制冷剂进管16，穿过左端盖1，流入第2腔体15中，通过第1分流板2的分流通孔22，均匀分流后，螺旋形流动，进入换热管42中，蒸发，并和在换热管42外部曲线流动的载冷剂换热，吸收载冷剂的热量，制冷剂变为低温、低压气体后，经过与换热管42同流程所连通的弯头45，最终通过设置在同一块端钣3上，同一流道的换热管42的出口流出，并经过与第1腔体12所连通的第2分流板2a的分流通孔，流出到第1腔体12中，然后通过与左端盖1所连通的制冷剂出管13，流出新型壳管式换热器，而吸收冷量的载冷剂则通过载冷剂出液管44流出，最终完成载冷剂和制冷剂之间的换热。

在对应第1腔体12部分，端钣3外表面，设置的第2分流板2a，气体制冷剂先通过缩口，以螺旋形流态流出，然后经过叭形进口，扩压降低流速后，最终流入第1腔体12，由于流速降低，此时气体制冷剂静压增大，第1腔体12起到静压腔作用，在气体制冷剂流出制冷剂出管13时，可降低阻力损耗，起到降低运行功率，提高能效作用，同时，由于气体以螺旋形流态流出，气体制冷剂和油的密度不同，可通过螺旋形流动时，所产生离心力，起到部分分油作用，能减少气体制冷剂的含油量，从而可以辅助提高制冷剂的换热效率；当然，在第1腔体12处，也可以不设置分流板，气体制冷剂直接流出换热管42中，但在实际使用中，在第1腔体12处，优先考虑设置第1分流板2。

当新型壳管式换热器作为冷凝器使用时，经过压缩的高温、高压气体制冷剂，经过制冷剂出管13，反向流入第1腔体12中，然后通过设置的第2分流板2a的分流通孔，均匀分流后，以螺旋形流态进入换热管42中，在换热管42中冷凝，释放热量，给在换热管42外部曲线流动的载冷剂，完成冷凝后的气体制冷剂变为高压液体后，最终流出换热管32出口，并流过第1分流板2的分流通孔22的缩口222，通过喇叭形进口221，反向螺旋形流入到第2腔体15中，通过制冷剂进管16反向流出，而吸收热量的载冷剂则通过载冷剂出液管44，最终流出新型壳管式换热器，完成冷凝换热，由于在第2分流板的缩口出设置有有螺旋凹槽，因此高温、高压气体制冷剂通过螺旋凹槽流动时，显螺旋形流态流动，所产生的离心力，能起到部分分油作用，使得在换热管42中流动的高温气体制冷剂中含油量减少，使得冷凝换热时，换热效果大大提高，同时，通过第1分流板2的喇叭形进口221反向流出的液体制冷剂，流速降低，静压提升，第2腔体15也起到静压腔作用，使得通过制冷剂进管16反向流出的制冷剂，流阻降低，也能起到降低流阻，从而提高能效的效果，当然，在第1腔体12处，也可以不设置第2分流板2a，气体制冷剂直接流进换热管42中，但在实际使用中，在第1腔体12处，优先考虑设置第2分流板2a。

为提高制冷剂分流效率，优选地，第1分流板2的喇叭形进口221，自然过渡到缩口222的位置，设置在第1分流板2，制冷剂进口方向的截面厚度1/3处，第1分流板2截面其余部分，则设置和换热管42，同管径的通孔，具体结构见图3。

将过渡位置设置在截面厚度1/3处，余下2/3位置，设置螺旋凹纹2221，可实现在保证均匀分流制冷剂情况下，保证制冷剂以充分的螺旋形流态进入换热管42，以提高换热效率，以及产生合适的离心力，达到较高的分油效率，从而辅助提高换热效率目的。

为进一步提高分流效率，优选地，沿缩口222流动方向，在所开设的直线通孔内壁处，设置1～3条螺旋凹纹2221，设置螺旋凹纹2221数量，由换热管42管径大小、以及能力确定，当管径≤9.52毫米，且作为蒸发器使用，制冷换热能力≤25kw时，可以考虑使用1条螺旋凹纹2221，反之则考虑2条，或者3条螺旋凹纹2221设置。

为解决制冷剂充分流动、分流问题，优选地，在第1分流板2上，所开设的喇叭形进口221，最大截面处，即制冷剂进口端面处，第1分流板2上所设置的喇叭形进口221的总面积，是制冷剂进管16的截面面积的1.1～1.25倍，喇叭形进口221的喇叭形进口221，进口端面最大截面处，设置为制冷剂进管16的截面面积的1.1～1.25倍，能充分保证制冷剂快速流动及分流，避免多余的制冷剂残留在第2腔体15中，影响换热，实际使用中，喇叭形进口221的总最大截面积，选择制冷剂进管16的截面面积的1.1倍，能保证基本不在第2腔体15中积液，当然，也可以考虑1.25倍的设置，用于解决不同制冷剂使用时体积变化所导致的积液，比如r410a制冷剂，由于压力较大，可以考虑选择1.25倍截面积的设置。

同理，第2分流板2a的通孔截面积设置，也选择制冷剂出管13的截面面积的1.1～1.25倍，要求同上。

为解决第1分流板2与换热管42之间接触面压紧问题，避免换热管42在端钣3处由于压紧不好所导致的泄露，优选地，在第1分流板2的分流通孔22处，突出第1分流板2距离5～10毫米，突出的分流通孔22可插入换热管42中，并与换热管42实现过盈配合连接。

第1分流板2的分流通孔11，出口除了如图3所示的缩口222出口止于第1分流板2的平面上，与端钣3之间实现平面接触密封外，还可以设置如图4所示的凸起2222，凸起2222与换热管42同轴设置，且为圆形，凸起2222的外直径可直接插入换热管42内径中，凸起2222的外径稍微大于换热管42内径，能实现与换热管42进口部分的压紧面处的过盈配合，由于过盈膨胀，凸起2222外壁紧紧压死换热管42内壁的压紧面，使得换热管42压紧面内壁均匀向外膨胀，紧紧压住端钣3与换热管42固定的外壁面，最终保证在使用过程中，避免换热管42与端钣3压不紧所导致的泄露，采用图4的结构，能同时实现第1分流板2与端钣3贴合面之间密封，以及端钣3和换热管42外壁之间密封，使得第1分流板2与端钣3之间密封更好，适应温度变化范围更广，设置凸起2222结构的第1分流板2与端钣3之间活动密封固定示意见图5，第1分流板2的凸起2222的长度，与端钣3的厚度保持一致，如端钣3厚度5毫米，则凸起2222的长度可选择5毫米，保证与换热管内壁接触面厚度与端钣3和换热管42外壁压紧厚度一致，保证受力的均匀，实际使用时，也可以匹配选择端钣3的其它厚度使用。

同理，第2分流板2a同样可以设置凸起，结构跟图4一样，与端钣3之间活动密封固定，跟图5一样，这里不再累述。

为解决当第1分流板2的分流通孔22使用光滑内壁通孔时，进入换热管42的制冷剂也能实现以螺旋状流态流入问题，优选地，还设置散流器421，散流器421可沿换热管42进口端面，插入换热管42内腔中，散流器421四周开有螺旋形流道，中间设置和换热管42同轴的直线流道。

散流器421结构见图6、图7，从图中可以看出，散流器421为圆柱形，以散流器421中心点击为中心，在散流器421中间位置，同轴开有散流器直线流道4213，而围绕散流器4212外端，则开有散流器螺旋形流道4211，制冷剂从散流器421一端进入散流器时，制冷剂可以分成两路，一路沿着散流器螺旋形流道4211流动，流出散流器时，显螺旋形流态，另外一路则沿散流器直线流道4213流出，在换热管42中，所分成两路的制冷剂又混合，这种方式，既可以保证通过光滑分流通孔22时的制冷剂能以螺旋形流态流入换热管42，也能通过增加制冷剂沿散流器直线流道4213流出后，再次混合，可进一步加强流入换热管制冷剂的扰度，从而实现综合提高换热效率的目的。

散流器421安装见图8，从图8可以看出，散流器421安装在换热管42进口端面的内腔中，散流器4212外端，紧紧压住换热管42的内壁，且散流器421的轴线与换热管42同轴，为防止散流器421松动，散流器421可与换热管实现过盈装配，让散流器外径适当大于换热管42内径，通过过盈装配，可保证散流器421余换热管42之间紧密固定；散流器421除可插入换热管42进口端面的内腔外，也可以反向插入光滑分流通孔22中使用。

散流器421的使用，除了可在光滑内壁通孔22中使用外，也可以在设置有螺旋凹纹2221的通孔22中使用，散流器421不但可以设置在第1分流板2中，也可以设置在第2分流板2a中，要求同设置在第1分流板2中一样，这里不再累述。

散流器421材质，既可以采用金属材质，也可以采用非金属材质，比如陶瓷材料。

在实际使用中，为保证不同状态的制冷剂，高效通过散流器421，也可以在散流器直线流道4213中设置单向流动阀门，让制冷剂只能通过一个方向流动，当新型壳管式换热器作为蒸发器使用时，设置在进液部分的散流器421，所节流的液体制冷剂流动时，只能通过散流器螺旋形流道4211流动，而不能通过散流器直线流道4213流动，而当壳管式换热器作为蒸发器使用时，此时冷凝的液态制冷剂，则可反向，同时通过散流器螺旋形流道4211、散流器直线流道4213流动，这样可大大提高制冷剂在换热管42中流动性，减少所冷凝液态制冷剂的在换热管42中滞留时间，从而提高了换热效率。

在散流器直线流道4213中设置单向流动阀门，可以采取常用结构，这里不再累述；另外，除采用散流器421保证使用光滑分流通孔22时，实现螺旋形流态流动外，也可以采取其它能实现螺旋形流动的结构，这里不再累述。

为保证材料强度，避免不同材料接触时，由于膨胀系数的不同所导致的结合密封性差问题，优选地，第1分流板2材质为钢材，比如可选择碳钢等材料。

为保证材料强度情况下，减少重量，优选地，第1分流板3的材质为塑料，比如高强度工程塑料，采用塑料，也能便于批量加工成型图2、图3的分流板，以降低加工成本。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。