專利名稱：螺旋式熱交換器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種螺旋式熱交換器，其包括至少兩個(gè)螺旋形板，該板繞一共同中心軸線沿各自的螺旋形路徑延伸并且形成至少兩個(gè)相互大致平行的螺旋形流道，其中，每一流道包括徑向外部孔口和徑向內(nèi)部孔口，該徑向外部孔口使得相應(yīng)的流道與相應(yīng)的出口/進(jìn)口管道連通，并且徑向外部孔口相對(duì)于中心軸線位于相應(yīng)流道的徑向外部，該徑向內(nèi)部孔口使得相應(yīng)流道與相應(yīng)的進(jìn)口/出口室連通，從而使每一流道可供熱交換流體沿相對(duì)于中心軸線大致相切的方向流動(dòng)，其中，中心軸線延伸穿過位于徑向內(nèi)部孔口處的上述進(jìn)口/出口室。
這類螺旋式熱交換器在SE 151 318中公開。該已知的熱交換器為具有一卷繞的中心部的現(xiàn)有設(shè)計(jì)。該熱交換器通過如下獲得連接兩張金屬板，把金屬板引入一裂開的心軸中，然后滾動(dòng)兩金屬板，以形成兩同心的螺旋形流道。然后，抽出該裂開的心軸，從而在螺旋式熱交換器中央部形成兩個(gè)半圓柱形的空間，一個(gè)該空間用于一流道。為了獲得足夠剛性，常常在半圓柱形空間中使用徑向延伸的桿形式的加強(qiáng)件。
另一公知螺旋式熱交換器具有其上連接兩螺旋形板的一中心管。中心管上設(shè)有與兩螺旋形板之間的與兩流道連通的開口。一中心金屬板引入該管中，以形成用作相對(duì)于兩流道的熱交換流體的進(jìn)口/出口室的半圓形流道。在這一公知設(shè)計(jì)中，很難把中心板焊接到中心管的內(nèi)表面上。
SE 80 107公開了一種類似的螺旋式熱交換器，其包括一形成其中一個(gè)螺旋形流道的出口室的中心管，而一圍繞該中心管的環(huán)形室形成另一流道的進(jìn)口室。
螺旋式熱交換器常常使用在熱交換流體中含有纖維或其他顆粒的場(chǎng)合。在現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器中，加強(qiáng)桿和中心管上的孔造成纖維或顆粒的堵塞，因此熱交換器常常需要拆開進(jìn)行清洗。同樣，中心管上的開口周圍容易圍繞開口發(fā)生腐蝕，尤其是在熱交換流體中含有纖維或顆粒時(shí)。
GB 24 404所公開的另一種螺旋式熱交換器有一中央空心體。但是，該熱交換的中央沒有內(nèi)部的出口和進(jìn)口室。此外，內(nèi)部的出口和進(jìn)口管道以相同的方向延伸通過其中一個(gè)端板。由于徑向內(nèi)部的出口和進(jìn)口管道的位置偏心，因此該端板受到大的應(yīng)力。而且，該文本公開的熱交換器的進(jìn)口和出口部的設(shè)計(jì)造成熱交換流體的不穩(wěn)定流動(dòng)。
SE 112 656公開了螺旋式熱交換器的若干不同實(shí)施例，其中一部分設(shè)計(jì)成熱交換流體的其中之一沿軸向流動(dòng)。一種用于切向流的相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)具有一中心體，該中心體中具有在中心體內(nèi)的進(jìn)口和出口流道，流體可從該中心體的壁上的縱向孔進(jìn)入中心體。
EP 214 589公開了橫截面呈橢圓形的一種螺旋式熱交換器。該熱交換器包括熱交換流體無(wú)法流入的一中心體。但是，從該文本可知，進(jìn)口和出口流道相對(duì)于熱交換器的中心軸線偏移。此外，EP 214 589所公開的設(shè)計(jì)不適用于高壓流體。
US 4 089 370、US 5 505 255和US 2 081 678公開了另一種螺旋式熱交換器，其中至少一個(gè)流道中的流體沿軸向流動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種螺旋式熱交換器，其設(shè)計(jì)成用于切向流并且可克服上述現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器的缺點(diǎn)。特別是，本發(fā)明針對(duì)這樣一種熱交換器，其使得含有纖維或其他顆粒的熱交換流體可在其中大致無(wú)阻地流動(dòng)。
該目的由本文開始所述的熱交換器而實(shí)現(xiàn)，該熱交換器的特征在于，其包括中心體，該中心體圍繞中心軸線延伸并且相對(duì)于流道和進(jìn)口/出口室為大致封閉的。
通過提供一封閉的中心體，熱交換流體不到達(dá)中心體內(nèi)部，而是將流體直接引入流道。從而可克服現(xiàn)有的螺旋式熱交換器的顆?；蚶w維堵塞問題和中心結(jié)構(gòu)腐蝕問題。此外，通過這一設(shè)計(jì)，流道在進(jìn)口和出口部的流動(dòng)面積保持不變，并且大致等于流道主體部分中的流動(dòng)面積。因此，熱交換流體剛一流入該螺旋式熱交換器中就可獲得合適流速?，F(xiàn)有技術(shù)的螺旋式熱交換器的內(nèi)部進(jìn)口和出口部中的流速常常太低，加重了上述堵塞問題。重要的是，大致封閉的中心體意味著沒有熱交換流體經(jīng)中心體流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，其中一個(gè)流道的徑向內(nèi)部孔口處的進(jìn)口/出口室沿一軸向從所述中心體沿一軸向方向延伸，另一流道的徑向內(nèi)部孔口處的進(jìn)口/出口室沿與軸向相反的方向從所述中心體延伸。因此，可獲得兩個(gè)同心的進(jìn)口和/或出口管道，這對(duì)于螺旋式熱交換器的端件的設(shè)計(jì)是有利的。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，中心體具有大致為柱形的形狀。特別是，中心體具有大致為圓柱形的形狀。這一圓形橫截面使得中心體和螺旋式熱交換器具有高強(qiáng)度和剛性。有利的是，中心體的外表面大致連續(xù)。由于表面連續(xù)均勻，沒有任何尖銳凹口、尖銳凸脊或任何其他棱邊，因此可獲得流體的無(wú)阻流動(dòng)和高強(qiáng)度的中心體。此外，中心體相對(duì)于中心軸線大體上同心。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，中心體為中空的。因此該連續(xù)熱交換器的重量可保持低水平，而中心體的強(qiáng)度得以保持。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，中心體沿中心軸線延伸的距離等于螺旋形板在中心軸線的方向上的主體寬度。因此，在螺旋式熱交換器的中心處可獲得用于螺旋形金屬板的剛性支撐，在該熱交換器的中心部可獲得有優(yōu)點(diǎn)的流道設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該螺旋式熱交換器包括兩端件，其中，螺旋形金屬板和中心體布置在兩端件之間。每一端件可包括一中心孔，中心軸線延伸穿過中心孔，其中，該孔口通過相應(yīng)的所述孔是可進(jìn)入的。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，每一螺旋形金屬板沿一直線與中心體連接。該兩連接線大致與中心軸線平行，優(yōu)選為相對(duì)于中心軸線定位成在對(duì)角線方向上彼此相對(duì)。


下面結(jié)合附圖和不同實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的螺旋式熱交換器的軸向剖面圖；圖2為圖1所示的螺旋式熱交換器的徑向剖面圖；以及圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的螺旋式熱交換器的軸向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2示意地示出本發(fā)明的螺旋式熱交換器的第一實(shí)施例。該熱交換器包括兩個(gè)圍繞一共同中心軸線x沿各自的螺旋形路徑延伸的螺旋形金屬板1、2。兩個(gè)螺旋形金屬板1、2分別沿一與中心軸線x大致平行的線7與中心體3連接。從圖2可見，線7定位成相對(duì)于中心軸線x在對(duì)角線方向上彼此相對(duì)。中心體3呈圓柱形，其外表面連續(xù)，外表面上連接有螺旋形板1、2。兩螺旋形金屬板1、2可分別沿線7焊接到中心體3上，但是也可使用其它連接方法。
兩個(gè)螺旋形金屬板1、2形成互相平行的兩個(gè)螺旋形流道4、5。熱交換流體可在每個(gè)流道中沿與中心軸線x相切的方向流動(dòng)。換言之，熱交換流體主要流動(dòng)方向沿該螺旋形路徑。
所示的中心體3為空心，即包括一中空的內(nèi)部空間6。此外，中心體3為封閉的，即流體無(wú)法從兩流道4、5或從周圍空間流入內(nèi)部空間6中。內(nèi)部空間6中的壓力可按照具體情況加以選擇，例如可低于流道4、5中的壓力，尤其是低于大氣壓。但是，中心體3中空的內(nèi)部空間6中的壓力也可為大氣壓或比大氣壓高。
在圖1所示實(shí)施例中，中心體3沿中心軸線x伸展的距離等于螺旋形板1、2沿中心軸線x方向的寬度。該螺旋式熱交換器包括兩個(gè)端件8、9，這兩個(gè)端件在該實(shí)施例中為端面板。每一端件8、9包括一中心孔，從這兩個(gè)中心孔分別延伸出管道10和11。管道10、11與中心軸線x同軸，其延伸方向彼此相反。
每一流道4、5具有一徑向內(nèi)部孔口，該孔口使得相應(yīng)的流道4、5與相應(yīng)的進(jìn)口/出口室13和14連通。在圖1所示的實(shí)施例中，每一進(jìn)口/出口室13、14設(shè)置成使得中心軸線x從室中穿過，并且該室由各端件8、9的中心孔和管道10、11確定。此外，每一流道4、5包括一徑向外部孔口，該孔口使得相應(yīng)的流道4、5分別與相應(yīng)的出口/進(jìn)口管道15和16連通。因此，介質(zhì)可從徑向內(nèi)部的進(jìn)口/出口室13、14分別經(jīng)相應(yīng)的流道4、5流向徑向外部的出口/進(jìn)口管道15、16，或以相反方向從徑向外部的出口/進(jìn)口管道15、16流向徑向內(nèi)部的進(jìn)口/出口室13、14。流道4、5中的第一流道4在與端件8、9中第二端件9相面對(duì)的端部處借助一螺旋金屬帶17進(jìn)行封閉。同樣，第二流道5在與第一端件8相面對(duì)的端部處借助一螺旋金屬帶18進(jìn)行封閉。金屬帶17、18可如所公知地焊接在螺旋形板1、2上?；蛘?，金屬帶17、18也可與螺旋形板1、2制成一體。
螺旋式熱交換器還包括一圓柱形外殼20，外殼為大致圓形，并且兩出口/進(jìn)口管道15、16連接于其上。如圖所示，中心體3和螺旋形金屬板1、2裝在一由外殼20和端件8、9形成的殼體中。
在圖1和2所示的實(shí)施例中，進(jìn)口/出口室13、14由流動(dòng)管道10、11和端件8、9的各自中心孔形成。進(jìn)口/出口室13、14的徑向橫截面呈圓形，并且大致與中心軸線x同心。
圖3示出本發(fā)明第二實(shí)施例，其與第一實(shí)施例的不同之處在于，中心體3沿中心軸線x的長(zhǎng)度比螺旋形板1、2沿中心軸線x的方向的寬度稍短。在第二實(shí)施例中，進(jìn)口/出口室13、14設(shè)置于端件8、9與中心體3之間。
本發(fā)明不限于上述公開的實(shí)施例，在后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行變化和變型。
應(yīng)該指出，相對(duì)于面對(duì)各自端件8、9的兩端部區(qū)域，流道4、5可具有另一種設(shè)計(jì)。例如，所有流道4、5為開放的，即不設(shè)置金屬帶17、18，其中，流道4、5借助端件8、9互相封閉并且相對(duì)于周圍封閉。因此，必須提供一種用于限定進(jìn)口/出口室13、14的結(jié)構(gòu)。此外，可用金屬帶17、18封閉流道4、5。
中心體3的端面形狀可與附圖所示平面不同。例如，端面可呈凸起形、特別是半球形。
權(quán)利要求
1.一種螺旋式熱交換器，其包括至少兩個(gè)螺旋形板(1、2)，所述板繞一共同的中心軸線(x)沿各自的螺旋形路徑延伸并且形成至少兩個(gè)相互大致平行的螺旋形流道(4、5)，其中，每一流道(4、5)包括徑向外部孔口和徑向內(nèi)部孔口，該徑向外部孔口使得相應(yīng)的上述流道(4、5)與相應(yīng)的出口/進(jìn)口管道(15、16)之間能夠連通，并且該徑向外部孔口相對(duì)于該中心軸線(x)位于相應(yīng)的上述流道(4、5)的徑向外部，該徑向內(nèi)部孔口使得相應(yīng)的上述流道(4、5)與相應(yīng)的進(jìn)口/出口室(13、14)之間能夠連通，從而使每一流道可供熱交換流體沿相對(duì)于該中心軸線(x)大致相切的方向流動(dòng)，其中，該中心軸線(x)延伸穿過位于該徑向內(nèi)部孔口處的上述進(jìn)口/出口室(13、14)，其特征在于，該螺旋式熱交換器包括中心體(3)，該中心體圍繞中心軸線(x)延伸并且相對(duì)于流道(4、5)和進(jìn)口/出口室(13、14)為大致封閉的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，位于其中一個(gè)所述流道(4、5)的上述徑向內(nèi)部孔口處的所述進(jìn)口/出口室(13、14)沿一軸向方向從所述中心體(3)延伸，位于另一流道(4、5)的上述徑向內(nèi)部孔口處的所述進(jìn)口/出口室沿與上述軸向相反的方向從所述中心體(3)延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)具有大致呈圓筒形的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)具有大致呈圓柱形的形狀。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)具有大致連續(xù)的外表面。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)與上述中心軸線(x)大體上同心。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)是中空的(6)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該中心體(3)沿上述中心軸線(x)延伸的距離等于螺旋形板(1、2)在上述中心軸線(x)的方向上的主體寬度。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，該螺旋式熱交換器包括兩個(gè)端件(8、9)，其中，該螺旋形板(1、2)和該中心體(3)設(shè)置在所述兩個(gè)端件(8、9)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，上述每一個(gè)端件(8、9)具有一中心孔，上述中心軸線(x)延伸穿過中心孔。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，每個(gè)螺旋形板(1、2)沿一直線(7)連接到該中心體上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，所述連接線(7)與上述中心軸線(x)大致平行。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中任何一項(xiàng)所述的螺旋式熱交換器，其特征在于，所述連接線(7)相對(duì)于該中心軸線(x)定位成在對(duì)角線方向上彼此相對(duì)。
全文摘要
一種螺旋式熱交換器,其包括至少兩張螺旋形板(1、2),該板圍繞一共同中心軸線(x)沿各自的螺旋形路徑延伸并且形成至少兩個(gè)大致平行的螺旋形的流道(4、5)。每一流道(4、5)可供熱交換流體沿相對(duì)于該中心軸線(x)相切的方向流動(dòng)。每一流道包括徑向外部孔口和徑向內(nèi)部孔口,該徑向外部孔口形成流道的出口或進(jìn)口并且該徑向外部孔口位于相對(duì)于該中心軸線(x)的各流道的徑向外部,該徑向內(nèi)部孔口使得相應(yīng)的流道與相應(yīng)的進(jìn)口/出口室(13、14)連通。中心軸線(x)延伸穿過徑向內(nèi)部孔口的進(jìn)口/出口室。螺旋式熱交換器包括一沿中心軸線(x)延伸并且相對(duì)于流道(4、5)為封閉的中心體(3)。
文檔編號(hào)F28D9/04GK1375051SQ0081314
公開日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2000年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月20日
發(fā)明者O·福特, P·毛佩蒂特 申請(qǐng)人:阿爾法拉瓦爾有限公司