專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，包括螺旋纏繞以形成螺線的管形部
分。這種熱交換器可以從US5502829中得知。在這種已知的熱交 換器中，螺線用于引導(dǎo)作為第一換熱流體的冷卻劑，并且布置在被 一細(xì)長殼體環(huán)繞的流體管中，借助風(fēng)扇，空氣作為第二換熱流體通 過流體管被傳輸。
背景技術(shù)：
這種已知的熱交換器的一個問題在于，螺線僅僅在流體管的橫 截面的一部分上阻礙空氣流動。螺線的自由內(nèi)部以及有可能還有螺 線的外部和殼體之間產(chǎn)生比螺線中間附近高的流速，使得大量的空 氣經(jīng)過熱交換器，而沒有同螺線緊密的熱接觸。氣流的其他部分沿 著螺線的很多線圈連續(xù)經(jīng)過，并且這樣的時候急劇加熱，因此熱交 換器的效率向著流體管的下游端急劇降低。
在US3524329中描述了 一種比前面提到更緊湊的熱交換器。 在這種熱交換器中，引導(dǎo)冷卻劑的管形成螺線，在垂至于通過熱交 換器的氣流方向定位的多個平面上，螺線串聯(lián)地彼此相連并且交替 展示出左旋和右旋的旋轉(zhuǎn)方向。然而，這種熱交換器的制造實質(zhì)上 比開頭提到的熱交換器更加昂貴，因為其不可能連續(xù)地將管纏繞在 一個線圈芯上。
在DE-OS2136369中描述了一種具有螺線形管部分的緊湊熱交 換器，冷卻劑通過該熱交換器連續(xù)流動。這種已知的熱交換器通過
將帶纏繞成同冷卻劑管適配的螺線而形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種緊湊的容易實現(xiàn)的熱交換器以及制 造所述熱交換器的方法。
所述目的是首先通過一種熱交換器實現(xiàn)的，所述熱交換器包括 第一管部分，所述第一管部分螺旋纏繞以形成用于引導(dǎo)第一換熱流 體的第一螺線，其中所述第一螺線和由螺旋纏繞的第二管部分纏繞 形成的第二螺線以交錯方式一個布置在另一個內(nèi)部，用流體工程術(shù) 語講是彼此連接。
所述目的其次是通過制造上面限定的所述熱交換器的方法來
實現(xiàn)的，其包括以下步驟將一個管纏繞在第一線圈芯周圍，以便
于形成所述第一螺線；將一個帶狹槽的第二線圈芯置于所述第一螺
線周圍，所述螺線的進(jìn)口和出口能夠穿過所述帶狹槽的第二線圈芯 的至少一個狹槽；以及，用同一管在所述第二線圈芯上纏繞出圍繞
著所述第一螺線的第二螺線。
所述兩個螺線的所述管部分優(yōu)選地彼此連接成一件，用流體工 程術(shù)語來講是形成一連續(xù)螺線。
為了避免在從所述第一螺線到第二螺線的過渡處的管上具有 尖銳扭結(jié)，所述兩個螺線優(yōu)選地以相反旋向纏繞。這種情況下，所 述兩個螺線的所述管部分還在所述兩個螺線的相同端分別彼此相 連。
作為選擇，所述兩個螺線的所述管部分也可以通過在所述兩個 螺線的相反端之間延伸的管部分來連接。這種情況下，所述兩個螺 線的旋向可以相同。
而且，可以提供一第三或者更進(jìn)一步的螺線，其與所述第一和 第二螺線分別交錯。
如果沿彼此延伸的所述螺線在縱向方向上具有恒定的橫截面 使得所述螺線形成例如圓柱體或直角棱鏡形式的形狀，那么所述熱 交換器的制造是特別簡單的。
為了改善所述熱交換器的效率，可以期望的是以交錯方式一個 在另一個內(nèi)部布置的所述螺線具有在縱向方向上錐變的橫截面，例 如像截頭圓錐。
最內(nèi)部的螺線內(nèi)部的自由空間可以通過布置一蒸發(fā)托盤或干 燥器而被利用。


本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)勢將通過下面參考附圖的解釋性 實施例的描述而清楚，圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的熱交換器的透視圖2示出了圖1的熱交換器在軸向方向上的平面視圖3示出了圖1的熱交換器的修改例的透視圖4示出了熱交換器的第三實施例的透視圖5示出了熱交換器的第四實施例的軸向截面；
圖6到圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的制造步驟；
圖12示出了一個按照圖IO所示制造步驟來制造如圖4所示的 熱交換器的過程。
具體實施例方式
圖1所示的熱交換器包括三個螺線1、 2、 3，它們由以螺旋彈
簧方式形成的金屬管連續(xù)制成為單一件，它們在本發(fā)明實例性實施 例中相對于縱向中心軸線M同軸地沿彼此延伸，并且以交織且因 此節(jié)約空間的方式非常緊湊地布置。為保持附圖清晰，所示螺線1、
2、 3被示出每個都具有五圈。實際上，圈的數(shù)量通常更多，使得 熱交換器沿著其縱向中心軸線M的尺寸大于與軸線相垂直的尺寸。
螺線1、 2、 3被圖中以切開方式示出的殼體4環(huán)繞，所述殼體 用于使沿螺線1、 2、 3穿過的氣流對中。通過四個支架5錨固于殼 體的是風(fēng)扇，其中只有兩個支架可以在圖中看到，風(fēng)扇用于驅(qū)動氣 流通過殼體4。風(fēng)扇的一個葉輪(圖中未示出)設(shè)置在殼體4的開 口后側(cè)，背離觀察者。風(fēng)扇的馬達(dá)6布置在最內(nèi)部螺線1的內(nèi)腔中 并且因此表現(xiàn)出流動障礙，這迫使通過殼體的氣流緊密地沿著螺線 1、 2、 3經(jīng)過。
冷卻劑的進(jìn)口終端標(biāo)號為7。從這個進(jìn)口終端7，冷卻劑首先 到達(dá)具有右旋旋轉(zhuǎn)方向的內(nèi)螺線1。 一個管部分8形成到中央左旋 螺線2的過渡。從螺線2到外面的再次為左旋螺線3的相應(yīng)過渡布 置在遠(yuǎn)離觀察者的熱交換器的一側(cè)上，并且圖中看不出。冷卻劑通 過出口終端9排出熱交換器。
為了解釋熱交換器的結(jié)構(gòu)，圖2示出了平行于縱向中心軸線M 的三個螺線1、 2、 3的平面視圖。在背離觀察者的結(jié)構(gòu)的端部將螺 線2和3彼此連接的管部分IO在這個平面視圖中也可以看到。
圖3示出了熱交換器的第二實施例，與第一實施例的殼體沒有 不同的這個實施例的殼體在圖中省略了。這里，平的托盤11設(shè)置 在最內(nèi)部螺線1的內(nèi)部。如果熱交換器與冷卻裝置制成一體，托盤 11用作蒸發(fā)托盤，也就是其收集從冷卻裝置的蒸發(fā)器流出的冷凝 水，并且借助通過熱交換器流動的氣流蒸發(fā)該冷凝水。在這個實施 例中，因此不必用風(fēng)扇馬達(dá)或者類似物阻塞內(nèi)螺線1的內(nèi)部。然而，
在螺線足夠長的情況下，內(nèi)螺線的空腔中都有充足的用于風(fēng)扇馬達(dá) 和托盤11的空間。
代替托盤11的是或者除這個托盤外還有的是，串聯(lián)地連接于
螺線1、 2、 3的用于冷卻劑的干燥器可以容納在螺線1內(nèi)部。
在圖3中， 一個氣隙設(shè)置在托盤11的基底下方，位于托盤11 的基底和在下方延伸的內(nèi)螺線的直線下部12之間，使得空氣能夠 在下部12周圍流過其整個外周。作為選擇，托盤11也可以直接緊 固到這些下部12上，使得這些下部可以通過直接緊固到托盤11而 將流過它們的冷卻劑的熱散出。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的第三實施例的交織的螺 線l、 2、 3。在這個實施例中，所有螺線l、 2、 3都具有相同的旋 轉(zhuǎn)方向，并且螺線通過幾乎軸向延伸的管部分13或14分別彼此相 連，管部分在兩個螺線l、 2和2、 3之間的內(nèi)部空間中在大體軸向 方向上從熱交換器的一端延伸到另一端。冷卻劑相對于縱向中心軸 線M的流動方向這里在所有三個螺線1、 2、 3中是相同的。也就 是說，當(dāng)空氣在箭頭P的方向上流過熱交換器的時候，并且終端7、 9如第一實施例那樣分別作為進(jìn)口和出口終端，那么所有三個螺線 1、 2、 3以逆流原理操作。
在這個實施例中的管部分13、 14也可以通過被緊固而完成用 于螺線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定功能，優(yōu)選地是通過絕熱中間層緊固到所述管部
分延伸于其間的兩個螺線之一的線圈上，或者甚至緊固于兩個螺線 上。
圖5示出了通過根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的熱交換器的螺線 的軸向截面，螺線的位于剖面上方的螺線部分分別示出為點線輪 廓。螺線1、 2此處為連續(xù)錐形面，也就是它們的線圈的直徑從熱 交換器的一個縱向端向另一端減少。這種布置的優(yōu)勢在于，當(dāng)空氣 平行于縱向中心軸線通過螺線流動的時候，還沒有在不同線圈上被 預(yù)熱的空氣逆著所有線圈流動，包括那些在熱交換器下游端的線 圈。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的制造方法參考圖6到圖ll解釋。
圖6示出了例如由銅制薄壁金屬管形成的圓柱線圈芯15和傳 輸輥16。金屬管的自由端暫時固定到線圈芯15的表面上。同時旋 轉(zhuǎn)線圈芯15并沿著線圈芯15移動傳輸輥16，從傳輸輥16展開金 屬管并且將其均勻間隔地纏繞到線圈芯15上，如圖7所示。這是 螺線1獲得的方式。
一旦螺線1已經(jīng)完全產(chǎn)生，縱向帶狹槽套筒形式的第二線圈芯 17在軸向方向上被推到第一線圈芯15和螺線l上，管的自由端通 過狹槽18突出，如圖8所示。
當(dāng)處于圖9所示的階段的時候，第二線圈芯17被完全推到第 一線圈芯15上，將螺線1連接于傳輸輥16的管部分8也延伸穿過 狹槽17。
線圈芯15、 17現(xiàn)在都一起旋轉(zhuǎn)，并且同時傳輸輥16沿著線圈 芯15、 17移回到其起始位置。第二螺線2通過這種方式獲得，如 圖10所示。
現(xiàn)在，如圖11所示，同樣，同樣帶狹槽的第三線圈芯19被推 到線圈芯15、 17和螺線1、2上，并且管的自由端和管部分10延 伸穿過線圈芯19的狹槽20。于是線圈芯的旋轉(zhuǎn)和傳輸輥16的移 動現(xiàn)在在線圈芯19上產(chǎn)生了螺線3。由于這個過程以如螺線1和2 的線圈相同的方式進(jìn)行，不再在圖中示出。顯然，線圈芯的數(shù)量以 及其上所產(chǎn)生的螺線的數(shù)量原理上可以按照需要增加到任意數(shù)量。
當(dāng)已經(jīng)產(chǎn)生了預(yù)期數(shù)量的螺線，管與內(nèi)螺線15的暫時緊固被 拆開，并且線圈芯被抽出。
圖4所示類型的熱交換器的制造進(jìn)行到如圖9所示的階段的過 程已如上所述進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，取代如圖IO所示的立即開 始以相反旋向纏繞螺線2的是，如圖12所示，管在線圈芯17的狹 槽18中往回走一段等于螺線1的整個長度的距離，以形成參考圖 4描述的部分13，并且螺線2然后以與螺線1相同的旋向纏繞。同 樣的過程產(chǎn)生所有進(jìn)一步的螺線。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括第一管部分，所述第一管部分螺旋纏繞以形成用于引導(dǎo)第一換熱流體的第一螺線(1)，其特征在于，所述第一螺線(1)和由螺旋纏繞的第二管部分纏繞形成的第二螺線(2、3)以交錯方式一個布置在另一個內(nèi)部，并且彼此連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述兩個螺 線(1， 2， 3)的所述管部分彼此連接成一件。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述兩個螺 線(1， 2)以相反旋向纏繞。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的熱交換器，其特征在于，所述管 部分在所述兩個螺線(1， 2， 3)的相同端彼此相連。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的熱交換器，其特征在于，所述管 部分通過在所述兩個螺線(1， 2， 3)的相反端之間延伸的一個管 部分(13， 14)相連。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于， 所述熱交換器包括至少一個第三螺線，所述第三螺線與所述第一 和第二螺線交錯。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于， 所述螺線(1， 2， 3)同心地交錯。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于， 所述螺線(1， 2， 3)在縱向方向上具有恒定的橫截面。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，所述螺線(1， 2)具有在縱向方向上錐變的橫截面。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，在最內(nèi)部的螺線(1)內(nèi)部布置有蒸發(fā)托盤(11)或干燥器。
11. 一種制造如前述任一項權(quán)利要求所述的熱交換器的方法，其包括以下步驟，將一個管纏繞在第一線圈芯(15)周圍，以便 于形成所述第一螺線(1),將一個帶狹槽的第二線圈芯(17)置 于所述第一螺線(1)周圍，以及在所述第二線圈芯(17)上用同 一管纏繞出圍繞所述第一螺線(1)的第二螺線(2)。
全文摘要
一種熱交換器，包括至少兩個管部分，它們螺旋纏繞以形成螺線(1，2，3)并且以交錯方式一個布置在另一個內(nèi)部，用于引導(dǎo)換熱流體。
文檔編號F28D1/04GK101171491SQ200680015483
公開日2008年4月30日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者A·法伊諾伊爾, T·庫斯尼克, W·努伊丁 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司