螺旋换热器和换热装置的制作方法

1.本技术涉及换热器领域，具体涉及一种螺旋换热器和换热装置。


背景技术：

2.专利号为202011384539.3的中国发明专利(以下称对比专利)公开了一种螺旋换热器以及由多个这种螺旋换热器串接而成的换热装置。在该对比专利中，若螺旋换热器被单个地使用，则存在从走气流道流出的出气温度不均匀的问题。在该对比专利中，需将多个螺旋换热器依次串接组合在一起形成换热装置才能解决前述问题，由此获得均匀的出气温度。


技术实现要素：

3.本技术解决的问题是：提出一种螺旋换热器和换热装置，该螺旋换热器换热强度高，而且单个螺旋换热器即可获得均匀的气体出流温度。
4.本技术的技术方案是：
5.第一方面，本技术提出一种螺旋换热器，包括：
6.内支撑体，以及
7.呈螺旋状卷绕于所述内支撑体外围、且内部带有走液空间的走液卷带；
8.所述走液卷带的卷绕轴线沿左右方向延伸，相邻圈层的走液卷带隔开一定距离，从而形成左右贯通的走气流道；
9.所述走液空间包括2n 2个呈螺旋状延伸的分流道，2n 2个所述分流道沿左右方向排列且依次连通，其中，n为不小于0的整数；
10.在2n 2个所述分流道中，最左侧的分流道具有第一进出液口，最右侧的分流道具有第二进出液口；
11.所述内支撑体上贯通设置有与所述第一进出液口相连通的第三进出液口以及与所述第二进出液口相连通的第四进出液口。
12.一种可选的设计中，所述n＝0，所述走液卷带内设置有呈螺旋状延伸的分隔条，所述分隔条将所述走液空间分隔为两个所述分流道，两个所述分流道的外端相连通；或者，
13.所述n≥1，所述走液卷带内设置有2n 1个呈螺旋状延伸、且沿左右方向间隔排列的分隔条，2n 1个所述分隔条将所述走液空间分隔为沿左右方向排列且依次首尾连通的2n 2个所述分流道。
14.一种可选的设计中，所述第三进出液口贯通至所述内支撑体的左侧端面，所述第四进出液口贯通至所述内支撑体的右侧端面；或者，
15.所述第三进出液口和所述第四进出液口均贯通至所述内支撑体的左侧端面或右侧端面。
16.一种可选的设计中，所述第一进出液口和所述第二进出液口均设置于所述走液卷带的最内圈。
17.一种可选的设计中，所述内支撑体包括封闭环、开口环和转换头，所述封闭环的外周面制有向内凹陷的装配槽，所述开口环可拆卸地套设于所述封闭环的外围，且所述开口环的开口部与所述装配槽对应，所述转换头可拆卸地安装于所述装配槽中，所述转换头与所述开口环的开口部抵接，所述第三进出液口和所述第四进出液口均设置于所述转换头上；
18.一种可选的设计中，所述内支撑体还包括形成于所述开口环的外周面以及所述转换头上的螺旋面，所述走液卷带的最内圈与所述螺旋面贴合设置。
19.一种可选的设计中，所述走液卷带包括：
20.呈螺旋状延伸的内带体，
21.呈螺旋状延伸且与所述内带体平行隔开的外带体，以及
22.密封连接于所述内带体的侧边和所述外带体的侧边之间的封液条；
23.所述走液空间形成于所述内带体、所述外带体和所述封液条之间，所述分隔条固定于所述内带体和所述外带体之间。
24.第二方面，本技术提出一种螺旋换热器，包括：
25.呈螺旋状卷绕于左右轴线外围、且内部带有走液空间的走液卷带，以及
26.设于所述走液卷带外围的外支撑体；
27.所述走液卷带的卷绕轴线沿左右方向延伸，相邻圈层的走液卷带隔开一定距离，从而形成左右贯通的走气流道；
28.所述走液空间包括2n 2个呈螺旋状延伸的分流道，2n 2个所述分流道沿左右方向排列且依次连通，其中，n为不小于0的整数；
29.在2n 2个所述分流道中，最左侧的分流道具有第一进出液口，最右侧的分流道具有第二进出液口；
30.所述外支撑体上贯通设置有与所述第一进出液口相连通的第三进出液口以及与所述第二进出液口相连通的第四进出液口。
31.一种可选的设计中，所述n＝0，所述走液卷带内设置有呈螺旋状延伸的分隔条，所述分隔条将所述走液空间分隔为两个所述分流道，两个所述分流道的外端相连通；或者，
32.所述n≥1，所述走液卷带内设置有2n 1个呈螺旋状延伸、且沿左右方向间隔排列的分隔条，2n 1个所述分隔条将所述走液空间分隔为沿左右方向排列且依次首尾连通的2n 2个所述分流道。
33.一种可选的设计中，所述第一进出液口和所述第二进出液口均设置于所述走液卷带的最外圈。
34.第三方面，本技术提出一种换热装置，包括多个如第一方面或第二方面所述的螺旋换热器，多个所述螺旋换热器沿左右方向依次排列，相邻所述螺旋换热器的第三进出液口和第四进出液口相互连通。
35.本技术至少具有如下有益效果：
36.该螺旋换热器在使用时，用于对气体进行吸热或放热液体在该螺旋换热器沿着螺旋方向依次往复流动，并在流动过程中与通过走气流道的目标气体产生热交换，故而液体的温度沿其流动路径逐渐升高或降低。如果将走液卷带虚拟地划分成多个同心环区域，那么各个同心环区域中液体则具有大致相等的平均温度，由此使得从该螺旋换热器一侧各个
位置流出的目标气体都具有相对均一的出风温度。而且，本技术的这种设计还可增加液体在走液卷带中的流动行程和换热时间，进而提升该螺旋换热器的换热强度。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。
38.图1是本技术实施例一中螺旋换热器的立体示意图，其中气道支撑件被移出。
39.图2是从另一角度观察图1的立体示意图。
40.图3是本技术实施例一中螺旋换热器的左视示意图。
41.图4是本技术实施例一中螺旋换热器的右视示意图。
42.图5是本技术实施例一中瓦楞卷带的侧视示意图。
43.图6是本技术实施例一中瓦楞卷带展开后的立体示意图。
44.图7是图6中x部的放大示意图。
45.图8是本技术实施例一中走液卷带的外带体被移出后的内部展开示意图，图中实心箭头表示液流方向。
46.图9是本技术实施例一中走液卷带的截面示意图。
47.图10是本技术实施例一中内支撑体和外支撑体的示意图。
48.图11是本技术实施例一中内支撑体的分解示意图。
49.图12是本技术实施例一中转换头与走液卷带的连接示意图。
50.图13是图12中走液卷带的外带体被剥离后的示意图，图中虚线箭头表示液流方向。
51.图14是图13中走液卷带被完全剥离后的示意图。
52.图15是申请实施例一中多个螺旋换热器的串接示意图。
53.图16是申请实施例一中多个螺旋换热器的另一串接示意图。
54.图17本技术实施例二中走液卷带的外带体被移出后的内部展开示意图，图中实心箭头表示液流方向。
55.图18本技术实施例三中螺旋换热器的立体示意图，其中气道支撑件被移出。
56.图19本技术实施例三中螺旋换热器的左视示意图。
57.图20本技术实施例三中螺旋换热器的右视示意图。
58.图21是本技术实施例三中转换头与走液卷带的连接示意图。
59.图22是图21中走液卷带被全部剥离后的示意图。
60.图23是申请实施例三中多个螺旋换热器的串接示意图。
61.附图标记说明：
62.1-走液卷带，2-走气流道，3-气道支撑件，4-内支撑体，5-外支撑体；
63.101-分隔条，102-分流道，103-第一进出液口，104-第二进出液口，105-内带体，106
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外带体，107-封液条；
64.301-波峰，302-波谷；
65.401-第三进出液口，402-第四进出液口，403-螺旋面，404-风机安装腔；
66.4a-封闭环，4b-开口环，4c-转换头，4aa-装配槽。
具体实施方式
67.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。可以理解，在不冲突的情况下，本文所描述的各个实施例的一些技术手段可相互替换或结合。
68.在本技术说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。由此，限定有“第一”、“第二”等的对象可以明示或者隐含地包括一个或者多个该对象。并且，“一个”或者“一”等类似词语，不表示数量限制，而是表示存在至少一个，“多个”表示不少于两个。
69.在本技术说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“连接”、“安装”、“固定”、等，如无特别说明，均应做广义理解。例如，“连接”可以是分体连接，也可以是一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；可以是不可拆卸地连接，也可以是可拆地连接。
70.在本技术说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于清楚且简化地描述本技术，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，这些方向性术语是相对的概念，用于相对于的描述和澄清，可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。例如，若图中装置被翻转，被描述为在其他元件“下方”的元件将被定位在其他元件的“上方”。
71.现在，参照附图描述本技术的实施例。
72.＜实施例一＞
73.图1至图16示出了本技术螺旋换热器的一个具体实施例，其包括内支撑体4，内部带有走液空间的走液卷带1呈螺旋状卷绕于内支撑体4的外围，并且走液卷带1的卷绕轴线沿左右方向延伸。内支撑体4用于支撑螺旋状的走液卷带1，防止走液卷带1的最内圈因为没有径向的支撑体而溃塌变形。相邻圈层的走液卷带1隔开一定距离，从而形成左右贯通的走气流道2。为防止相邻圈层的走液卷带1相互贴靠而导致走气流道2被堵塞，在走气流道2内设置了支撑在相邻两个圈层的走液卷带1之间的气道支撑件3。
74.实际应用时，向走液卷带1内的走液空间通入液体(如水)，液体在走液卷带1内沿螺旋方向流动，向走气流道2通入与前述液体具有温差的气体(如空气)，气体在向走气流道 2自右而左流动。走气流道2中流动的气体与走液卷带1内流动的液体因存在温差而发生热交换，从而获得所需温度的气体或液体。
75.在本实施例中，走液卷带1内的走液空间包括2n 2个呈螺旋状延伸的分流道102，2n 2 个分流道102沿左右方向排列且依次连通，其中，n为不小于0的整数。在该2n 2个分流道 102中，最左侧的分流道102具有第一进出液口103，最右侧的分流道102具有第二进出液口 104。内支撑体上贯通设置有与第一进出液口相连通的第三进出液口401以及与第二进出液口相连通的第四进出液口402。
76.上述设计，增加了液体在走液卷带1中的流动行程和换热时间，进而有助于提升该螺旋换热器的换热强度。更重要的是，上述设计使得在实际应用时从该螺旋换热器左侧或
右侧各个位置流出的气体都具有比较均一的出风温度。
77.具体而言，请参照图8和图9，上述的n＝0，本实施例在走液卷带1内设置了呈螺旋状延伸的一个分隔条101，该分隔条101将走液卷带1内的走液空间分隔为两个呈螺旋状延伸的分流道102，这两个分流道102沿左右方向排列并且在螺旋方向的外端部相连通。进一步地，在前述的两个分流道102中，左侧的分流道102具有第一进出液口103，右侧的分流道102 具有第二进出液口104。内支撑体4的左侧端面制有贯通至第一进出液口103处、与第一进出液口103相连通的第三进出液口401。内支撑体4的右侧端面制有贯通至第二进出液口104 处、与第二进出液口104相连通的第四进出液口402。并且，位于内支撑体左侧端面的第三进出液口401与位于内支撑体右侧端面的第四进出液口402沿左右方向相对设置。
78.在一种应用场景下，在风机的推动下，环境中的热空气从该螺旋换热器的走气流道2自右而左地通过。用于降温的低温液体从内支撑体4左侧的第三进出液口401流入该螺旋换热器，经第一进出液口103流入左侧的分流道102。左侧分流道102内的液体沿着该分流道102 的长度方向(为螺旋方向)自内而外流动至末端(最外端)后进入右侧分流道102，再沿着右侧分流道102的长度方向(为螺旋方向)自外而内流动至末端后，从第二进出液口104进入内支撑体4，继而从内支撑体4右侧的第四进出液口402流出。在上述应用场景中，低温液体从第三进出液口401进入该螺旋换热器后，先沿着螺旋方向自内而外流动，再沿着螺旋方向自外而内流动，并在该过程中吸收走气流道2中空气的热量，进而获得从换热器右侧流出的冷空气。可以理解，该螺旋换热器内液体的温度沿其流动路径逐渐升高，并且最内圈中的两股液体的温差最大，最外圈的两股液体的温差最小(基本相等)，如果将走液卷带1虚拟地划分成多个同心环区域，那么各个同心环区域中液体则具有大致相等的平均温度，由此使得从该螺旋换热器右侧各个位置流出的空气都具有相对均一的出风温度，非常适用于空调系统。
79.本实施例将走液空间的进液口和出液口对称布置在换热器的左右两侧，从而在实际应用时，可以非常方便地将多个上述结构的螺旋换热器按照图15的方式依次串接形成一换热装置，进而提升流体的换热强度。具体而言，图15展示的换热装置包括多个上述结构的螺旋换热器，多个螺旋换热器沿左右方向依次排列，相邻螺旋换热器的第三进出液口401和第四进出液口 402相互连通。
80.在另一种应用场景下，人们也可以借助管线将多个上述结构的螺旋换热器按照图16的方式依次串接，并利用各个螺旋换热器分别对不同区域的空气进行换热以在多个区域获得冷风或热风。
81.所谓“进出液口”，是指该口可以作为进液口或出液口使用。
82.本实施例中，第一进出液口103和第二进出液口104均设置于走液卷带1的最内圈。如此，一方面，第一进出液口103和第二进出液口104更加靠近内支撑体4上的第三进出液口 401和第四进出液口402，从而方便它们之间的对接连通；另一方面，可增加液体在走液卷带 1内的流动行程，提升换热强度。
83.请再参照图10并结合图1至图4，为了更好地支撑走液卷带1，使得走液卷带1的最内圈能够平缓地向外绕出而不至于发生明显地弯折变形，内支撑体4的外周面包括螺旋面403 (即内支撑体4外周面的至少一部分为螺旋面403)，走液卷带1的最内圈与该螺旋面403 贴合设置。螺旋面403是呈螺旋状延伸的面，在图3中，该螺旋面403在顺时针围绕一左右轴
线的方向上与左右轴线的距离逐渐增大。在本实施例中，前述左右轴线是下述封闭环4a的中心轴线，也是走液卷带的卷绕轴线，是一条虚拟的线，左右轴线在图3中垂直于纸面内外延伸。
84.内支撑体4整体上为环形结构。为便于环形的内支撑体4的制作，本实施例将内支撑体 4设计为可拆卸组装的三个零部件。具体而言，请参照图11，内支撑体4包括封闭环4a、开口环4b和转换头4c。封闭环4a的外周面制有向内凹陷的装配槽4aa。开口环4b可拆卸地贴合套设于封闭环4a的外围，且开口环4b的开口部与装配槽4aa对应。转换头4c可拆卸地安装于装配槽4aa中，前述第三进出液口401和第四进出液口402均设置于转换头4c上。
85.内支撑体4的螺旋面403可划分为两部分，一部分是开口环4b的外周面，另一部分形成于转换头4c上。转换头4c与开口环4b的开口部抵接，如此可利用转换头4c固定开口环4b 的位置，防止开口环4b绕封闭环4a周向转动。
86.请参照图10并结合图1至图4，为了更好地保护该螺旋换热器的外圈，本实施例还配置了一个环形的外支撑体5，外支撑体5套在螺旋卷带的外围、并与螺旋卷带的外圈贴合固定。
87.请参照图9并结合图3、图4和图8，在本实施例中，走液卷带1包括：呈螺旋状延伸的内带体105，呈螺旋状延伸且与内带体105平行隔开的外带体106，密封连接于内带体105的侧边和外带体106的侧边之间的封液条107。走液卷带1内的走液空间形成于内带体105、外带体106和封液条107之间，分隔条101固定于内带体105和外带体106之间。第一进出液口103和第二进出液口104具体设置于内带体105上。
88.进一步地，上述封液条107和分隔条101均以焊接方式固定连接于内带体105和外带体 106之间，为便于实施，本实施例在封液条107和分隔条101上均设置有向内凹陷的图9中示出但未标注的焊料槽，封液条107和分隔条101通过固结于焊料槽中的焊料与内带体105 和外带体106焊接固定。在实施时，可于封液条107和分隔条101的焊料槽中布置钎焊料，利用钎焊炉中将封液条107、分隔条101、内带体105和外带体106焊接固定。
89.在本实施例中，上述气道支撑件3是螺旋状的瓦楞卷带。瓦楞卷带包括沿着螺旋方向交替排列的多个波峰301和多个波谷302。波峰301和波谷302上均设置有焊料槽，二者通过固结于焊料槽中的焊料与相邻两个圈层的走液卷带1焊接。
90.我们知道，瓦楞件在其波峰301和波谷302的排布方向上很容易弯折，而在波峰301或波谷302的长度延伸方向上具有很强的抗弯性能。本实施例巧妙地利用瓦楞件的前述结构特性，将其波峰301和波谷302沿着走气流道2的螺旋方向依次交替排布，不仅使得瓦楞件能够顺着螺旋方向弯折排布，方便了该螺旋换热器的加工制作，又提升了该螺旋换热器主体部分的抗弯强度。
91.内支撑体4具有一风机安装腔404，可用于安装风机以驱动气体在走气流道2中流动。在实际应用时，通入内支撑体4的用于吸收气体热量的冷却液还可为风机安装腔404中的风机降温，防止风机过热。
92.＜实施例二＞
93.本实施例二的螺旋换热器具有与实施例一中螺旋换热器基本相同的结构，可参考实施例一的描述进行理解，以下，重点描述本实施例与实施例一的区别。
94.请参照图17，在本实施例中，走液卷带1内设置了呈螺旋状延伸的三个分隔条101，
这三个沿左右方向依次间隔排列，三个分隔条101将走液卷带1内的走液空间分隔为四个呈螺旋状延伸的分流道102，这四个分流道102沿左右方向排列且依次首尾连通。在这四个分流道102中，连通第三进出液口401的第一进出液口103具体设置在最左侧的分流道102，连通第四进出液口402的第二进出液口104具体设置在最右侧的分流道102。即，n＝1。
95.在一种应用场景下，液体从内支撑体4的第三进出液口401流入该螺旋换热器，经第一进出液口103流入最左侧的分流道102。最左侧分流道102内的液体沿着该分流道102的长度方向(为螺旋方向)自内而外流动至其末端(最外端)后进入第二个分流道102，再沿着该第二个分流道102的长度方向(为螺旋方向)自外而内流动至其末端(最内端)后进入第三个分流道102，再沿着该第三个分流道102的长度方向(为螺旋方向)自内而外流动至其末端(最内端)后进入第四个分流道102也即最右侧的分流道102，然后沿着最右侧的分流道102的长度方向(为螺旋方向)自外而内流动至其末端后，从第二进出液口104进入内支撑体4，从内支撑体4的第四进出液口402流出。
96.在另一个实施例中，走液卷带1内设置的分隔条101为五个，五个分隔条101将走液卷带1内的走液空间分隔为六个分流道102，第一进出液口103具体设置在最左侧的分流道102，第二进出液口104具体设置在最右侧的分流道102。
97.可以理解，分隔条101的数量可以设置的更多以得到更多的分流道102，从而增加换热液体在走液卷带1内的换热行程和时间，提升换热强度。不过，为了让液体的流入口和引出口都能设置在内侧的内支撑体4上，分隔条101的数量优选为奇数个，对应地获得偶数数量的分流道102。
98.＜实施例三＞
99.图18至图23示出了本技术螺旋换热器的第三个具体实施例，其具有与实施例一中螺旋换热器基本相同的结构，可参考实施例一的描述进行理解，以下，重点描述本实施例与实施例一的区别。
100.在本实施例中，第三进出液口401和第四进出液口402均贯通至内支撑体4的左侧端面。如此设计的优势在于：可以将借助走液管将多个螺旋换热器按照图22的方式依次串接，并且所有的走液管均“隐藏”在各个螺旋换热器的同一侧。
101.在另一个实施例中，第三进出液口401和第四进出液口402均贯通至内支撑体4的右侧端面。
102.在另一个实施例中，第三进出液口401和第四进出液口402均设置在外支撑体5上。这种情况下，第一进出液口103和第二进出液口104优选设置于走液卷带1的最外圈，一方面方便第一进出液口103、第二进出液口104与第三进出液口401、第四进出液口402的对接连通，另一方面可增加液体在走液卷带1内的流动行程，提升换热强度。
103.以上仅是本技术的示范性实施方式，而非用于限制本技术的保护范围，本技术的保护范围由所附的权利要求确定。