用于热交换器的非金属隔板的制作方法

1.本公开的实施例关于热交换器的领域，并且更具体地关于用于支承热交换器的多个管的隔板。


背景技术：

2.通常用于蒸气压缩系统(例如制冷机)中的热交换器包括通常由铜管形成的管束。这些管束通常由形成在管束的管之间的刚性连接和通常为金属的两个或更多个间隔开的钢支承板或隔板支承。为了形成这种刚性连接，管可型锻到隔板中。
3.在蒸气压缩系统的操作期间，由于热交换过程期间的温度变化，因此管束会随着膨胀和收缩而经历振动。结果，在管接触隔板所处的位置处，管上可发生显著的磨耗和磨损，随着时间的推移，这可导致摩擦故障。因此，仍然需要一种改进管束与隔板之间的界面的解决方案。


技术实现要素：

4.根据实施例，一种管束组件包括至少一个管，以及具有用于接收至少一个管的至少一个孔的隔板。至少一个孔具有不一致的直径，使得至少一个孔的周边的仅一部分可定位成与至少一个管接触。
5.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，隔板由非金属材料形成。
6.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，隔板由聚合材料或弹性体材料形成。
7.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，至少一个管由铝材料形成。
8.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，至少一个孔具有朝向至少一个孔的中心向内突出的多个凸角。
9.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角围绕至少一个孔等距间隔开。
10.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角包括三个与十个之间的凸角。
11.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角中的各个的构造基本上相同。
12.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角中的各个具有可定位成与至少一个管接触的平台。
13.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，该平台可定位成与至少一个管成线接触。
14.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，
该平台具有凸曲率。
15.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，凸曲率具有半径c，并且直径b在至少一个孔处在用于相对定位的凸角的半径c的原点之间延伸，其中半径c在直径b的0.09倍与0.15倍之间。
16.根据实施例，一种蒸气压缩系统包括用于循环制冷剂的压缩机，以及用于通过蒸气压缩系统的壳传递制冷剂的管束组件。管束组件包括多个管和至少一个隔板。至少一个隔板包括用于接收多个管的多个孔，其中各个相应的孔包括不一致的直径，使得各个孔的周边的仅一部分可定位成与各个管接触。
17.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个孔布置成多排，并且直径a由包围多个孔中的各个孔的多个孔的最外表面限定。
18.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，相邻排中的孔由第一轴向距离p分开，并且第一轴向距离p在直径a的0.75倍与1.2倍之间。
19.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，同一排内的相邻孔由第二轴向距离rw分开，并且第二轴向距离rw在直径a的0.8倍与1.5倍之间。
20.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，各个相应的孔包括朝向相应的孔的中心向内突出的多个凸角。
21.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角中的各个包括可定位成与管接触的平台。
22.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角中的各个的平台限定至少一个管的最大可允许直径，并且直径a在最大可允许直径的0.81倍与1.16倍之间。
23.除了本文中所描述的特征中的一个或多个之外，或作为备选，在另外的实施例中，多个凸角中的各个的基部具有圆角半径z，并且圆角半径z在直径a的0.05倍与1.1倍之间。
附图说明
24.不应认为以下描述以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似：
25.图1是示例性蒸气压缩系统的示意图；
26.图2是体现为制冷机的蒸气压缩系统的示例性热交换器的截面视图；
27.图3是根据实施例的热交换器的示例性管束的透视图；
28.图4是根据实施例的用于与图3的管束一起使用的示例性隔板的端视图；
29.图5是根据实施例的图4的隔板的一部分的详细视图；
30.图6是根据实施例的形成在隔板中的孔的详细视图；以及
31.图7是根据实施例的形成在隔板中的多个孔的详细视图。
具体实施方式
32.本文中通过举例而非限制的方式参考附图给出了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
33.现在参考图1，提供了具有制冷剂r或其它流体在其内循环的闭合流体回路的蒸气
压缩系统20并且更具体地制冷机系统的示例。如图所示，蒸气压缩系统20包括具有吸入端口(入口)24和排放端口(出口)26的压缩机22。蒸气压缩系统20进一步包括第一排热热交换器28，例如冷凝器。蒸气压缩系统20还包括位于排热热交换器28下游的第二吸热热交换器30，例如蒸发器。此外，膨胀装置32沿流体流径位于压缩机22的下游和蒸发器吸热热交换器的上游。如图所示，膨胀装置32可位于沿流体回路在排热热交换器28与吸热热交换器30之间的位置处。
34.在所示的非限制性实施例中，排热热交换器28是水冷却式热交换器，使得热交换器内的制冷剂由外部水流的流动冷却。因此，图1的蒸气压缩系统在本文中可称为水冷却式制冷机。水流可从源36(例如，如冷却塔)输送，源直接位于排热热交换器28附近，或备选地，位于远离排热热交换器28，例如，如在由蒸气压缩系统20调节的建筑物内的不同位置处。如图所示，泵38可用于将冷却水流从冷却塔36循环到排热热交换器28，并且还将加热的水流从排热热交换器28返回到冷却塔36。在冷却塔36内，水可在返回到排热热交换器28之前经由由风扇40驱动的外部气流(例如，如空气流)来冷却。尽管排热热交换器28在本文中描述为水冷却式热交换器，但在其它实施例中，吸热热交换器可备选地或附加地构造为空气冷却式热交换器。应当理解，本文中所示和所描述的蒸气压缩系统20是简化的系统，并且具有附加构件的蒸气压缩系统20也在本公开的范围内。
35.现在参考图2-3，提供了如水冷却式制冷机的排热热交换器的热交换器50的各种详细视图。在所示的非限制性实施例中，热交换器50具有壳管式构造。如图所示，壳52具有带有中空内部54的大体上圆柱形的本体，并且在相对端处由歧管56、58盖住。用于制冷剂的入口端口60可形成在壳52的第一位置处，例如，如在壳52的底部附近，并且出口端口62可形成在壳52的第二位置处，例如，如在其顶部部分附近。包括多个管66的管束64定位在壳52的中空内部54内。尽管管66示为具有圆形截面，但本文中也设想其中管66具有另一种构造的实施例。管束64大体上跨越壳52的宽度，在歧管56、58之间延伸。管入口68和管出口70布置成与管束的至少一个管流体连通。
36.在操作中，循环通过蒸气压缩系统20的制冷剂经由入口60提供到热交换器50。同时，次级流体w(例如，如水)经由管入口68提供到管束64。当次级流体w在管入口68与管出口70之间在管66内流动时，热在制冷剂r与次级流体w之间传递。因此，在其中热交换器50是排热热交换器的实施例中，升温的次级流体w提供在管出口70处，并且冷却的液体制冷剂r提供在出口62处。尽管管入口68和管出口70两者都示为布置在同一歧管56处，但是其中管入口68和管出口70布置在相对的歧管处的实施例也在本公开的范围内。
37.管束64可以可操作地联接到一个或多个管板或隔板72，以不仅保持管66在管束64内的相对位置，而且还保持管束64相对于壳52的位置。在所示的非限制性实施例中，热交换器50包括多个隔板72(图3中所示)，多个隔板在歧管56、58之间在管束64的轴向长度上间隔开一定距离。各个隔板72具有形成在其中的至少一个孔74(图4中所示)，以用于接收管束64的多个管66。如图所示，孔74的总数量可等于管束64内的管66的总数量，使得各个管66可接收在隔板72的对应孔74内。多个管66通过多个孔74束紧，并且可布置成在孔74处与隔板72直接接触。
38.隔板72中的一个或多个(例如，如各个隔板)由非金属材料形成。在实施例中，隔板72由带有或没有内部增强件的聚合材料或弹性体材料形成。此外，形成在隔板72中的孔74
的构造可选择成在没有另一机械连接的情况下接合并且限制接收在其中的管66的移动。如图所示，隔板72中形成的孔74中的一个或多个具有不一致的直径。现在参考图5-7，在实施例中，孔74包括朝向孔74的中心向内突出的一个或多个齿或凸角76。尽管图中所示的孔74包括六个凸角76，但应当理解，本文中设想具有任何合适数量的凸角76的实施例。例如，在实施例中，形成在隔板72中的孔74具有三个与十个之间的凸角76，并且在一些实施例中具有4个与8个之间的凸角76。在其中孔74包括多个凸角74的实施例中，多个凸角76中的各个的构造可基本上相同，或可不同。此外，多个凸角76可围绕孔74的周边等距间隔开，或备选地，可不一致地间隔开。
39.如图所示，凸角76可具有形成在其基部的弯曲处的圆角半径z。此外，凸角76中的各个具有布置在其最内表面处的平台78。在实施例中，平台78的直径限定了可接收在孔74内的管66的最大可允许直径。平台78的轮廓或构造可选择成在平台78的基本上整个表面上保持与管66接触，或备选地，可设计成使得平台78的仅一部分布置成与管66接触。在所示的非限制性实施例中，平台78具有由半径c限定的凸曲率，使得平台78布置成与管66成线接触(并且在图6的截面视图中成点接触)。平台78与管66的外表面之间的摩擦可形成自锁界面，从而限制管66相对于隔板72的移动。在实施例中，直径b限定在用于相对定位的凸角76的曲率半径c的原点之间。
40.如图5和图7中所示，孔74可布置成定位于隔板72的高度上的多排，并且相邻排内的孔74可相对于彼此偏移或交错。参考图7，位于隔板72的相邻排中的孔74的中心之间并且沿第一方向延伸的第一轴向距离由p表示。类似地，在同一排内的相邻孔74的中心之间并且沿正交于第一方向定向的第二方向延伸的第二轴向距离由rw表示。在所示的非限制性实施例中，第二轴向距离rw是在水平定向的平面内测量的。尽管距离p示为竖直距离并且距离rw示为水平距离，但是本文中也设想其中p和rw中的一个或两个沿另一轴线测量的实施例。在一些实施例中，p和rw基本上相同，且在其它实施例中，p和rw可不同。
41.此外，a是由同一排和相邻排内的多个孔74的最外表面限定的直径。例如，在中心排内位于中心的孔处，直径a由位于中心的孔的左侧和右侧的孔的最外表面以及由中心排上方和下方的排中相邻孔的最外表面限定。直径a相对于由凸角限定的最大可允许管直径可在约0.81与1.16之间。在实施例中，距离p在直径a的约0.75倍与约1.2倍之间，并且距离rw在直径a的0.8倍与约1.5倍之间。直径a可在直径b的约0.77倍与约1.33倍之间。现在参考凸角的曲率，圆角半径z可在直径a的约0.05倍与1.1倍之间，并且在实施例中，平台78的半径c可在直径b的约0.09倍与约0.15倍之间。
42.通过使用非金属隔板72，管66可由铝材料而不是昂贵的铜材料形成。此外，通过在隔板72中形成孔74，孔74具有构造成摩擦接合相应的管66并且从此夹住相应的管66的一个或多个凸角76，消除了在目前需要型锻的应用中将管型锻到隔板中的需要。通过相应地确定凸角几何形状的尺寸以减小夹持力的量，本文中公开的非金属隔板72也可用于其中目前不需要型锻的应用中。结果，降低了与热交换器50相关联的材料和劳动力的成本。
43.用语“约”旨在包括与基于在提交申请的时候可用的设备的特定量的测量相关联的误差程度。
44.本文中使用的用语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指
出。将进一步理解，用语“包括”和/或“包含”在用于此说明书中时表示指出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
45.尽管已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是由本领域中的技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，可制作出许多改型来使特定情形或材料适于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，旨在本公开不限于公开为针对执行本公开构想的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。

技术特征：
1.一种管束组件，包括：至少一个管；以及包括用于接收所述至少一个管的至少一个孔的隔板，其中所述至少一个孔包括不一致的直径，使得所述至少一个孔的周边的仅一部分可定位成与所述至少一个管接触。2.根据权利要求1所述的管束组件，其中，所述隔板由非金属材料形成。3.根据权利要求2所述的管束组件，其中，所述隔板由聚合材料或弹性体材料形成。4.根据权利要求2所述的管束组件，其中，所述至少一个管由铝材料形成。5.根据权利要求1所述的管束组件，其中，所述至少一个孔具有朝向至少一个孔的中心向内突出的多个凸角。6.根据权利要求5所述的管束组件，其中，所述多个凸角围绕所述至少一个孔等距间隔开。7.根据权利要求5所述的管束组件，其中，所述多个凸角包括三个与十个之间的凸角。8.根据权利要求5所述的管束组件，其中，所述多个凸角中的各个的构造基本上相同。9.根据权利要求5所述的管束组件，其中，所述多个凸角中的各个具有可定位成与所述至少一个管接触的平台。10.根据权利要求9所述的管束组件，其中，所述平台可定位成与所述至少一个管接触。11.根据权利要求9所述的管束组件，其中，所述平台具有凸曲率。12.根据权利要求11所述的管束组件，其中，所述凸曲率具有半径c，并且直径b在所述至少一个孔处在用于相对定位的凸角的所述半径c的原点之间延伸，其中所述半径c在所述直径b的0.09倍与0.15倍之间。13.一种蒸气压缩系统，包括：用于循环制冷剂的压缩机；以及用于通过所述蒸气压缩系统的壳传递所述制冷剂的管束组件，所述管束组件包括：多个管；以及包括用于接收所述多个管的多个孔的至少一个隔板，其中各个相应的孔包括不一致的直径，使得各个孔的周边的仅一部分可定位成与各个管接触。14.根据权利要求13所述的蒸气压缩系统，其中，所述多个孔布置成多排，并且直径a由围绕所述多个孔中的各个孔的所述多个孔的最外表面限定。15.根据权利要求13所述的蒸气压缩系统，其中，相邻排中的孔由第一轴向距离p分开，并且所述第一轴向距离p在所述直径a的0.75倍与1.2倍之间。16.根据权利要求13所述的蒸气压缩系统，其中，同一排内的相邻孔由第二轴向距离rw分开，并且所述第二轴向距离rw在所述直径a的0.8倍与1.5倍之间。17.根据权利要求13所述的蒸气压缩系统，其中，各个相应的孔包括朝向所述相应的孔的中心向内突出的多个凸角。18.根据权利要求17所述的蒸气压缩系统，其中，所述多个凸角中的各个包括可定位成与所述管接触的平台。19.根据权利要求18所述的蒸气压缩系统，其中，所述多个凸角中的各个的平台限定所述至少一个管的最大可允许直径，并且所述直径a在所述最大可允许直径的0.81倍与1.16倍之间。
20.根据权利要求17所述的管束，其中，所述多个凸角中的各个的基部具有圆角半径z，并且所述圆角半径z在所述直径a的0.05倍与1.1倍之间。

技术总结
本发明涉及用于热交换器的非金属隔板。具体而言，一种管束组件包括至少一个管和隔板。隔板包括用于接收至少一个管的至少一个孔。至少一个孔具有不一致的直径，使得至少一个孔的周边的仅一部分可定位成与至少一个管接触。周边的仅一部分可定位成与至少一个管接触。周边的仅一部分可定位成与至少一个管接触。


技术研发人员：L
受保护的技术使用者：开利公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/9/13