ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1996 года по МПК F28F1/40 F28F3/12 

Изобретение относится к конструкции и технологии изготовления жидкостных теплообменников и может быть использовано при проектировании и изготовлении холодильников, кондиционеров, отопительных батарей и т.д.

Известна конструкция теплообменника, содержащего две оболочки, связанные между собой через проставки с помощью пайки [1] При этом проставки выполняются из пластинок или проволоки.

Известный теплообменник имеет существенные недостатки как в конструкции, так и в технологии изготовления. Выполнение проставок из цельных сечений ведет к увеличению металлоемкости теплообменника и снижению проходных сечений каналов в межоболочковой полости.

Применение технологии пайки для связи оболочек с проставками связано с использованием специальных припоев на основе дефицитных материалов и применением экологически нежелательной технологии ванной химической очистки поверхности под пайку. Кроме того процессы нанесения припоя, сборки под пайку и пайки довольно трудоемки, трудно поддаются механизации и поэтому неприемлемы для массового производства.

Известен также теплообменник, содержащий две оболочки, жестко связанные между собой через проставки двутаврового сечения [2]
В этой конструкции устранены конструктивные недостатки, отмеченные выше, но остается паяное соединение проставок с оболочками, что связано с применением дорогостоящего припоя, высокой трудоемкостью изготовления и применением экологически нежелательных процессов ванной химической очистки поверхности. В то же время конструкция оболочкового теплообменника с двутавровыми проставками позволяет эффективно применять его для уменьшения габаритов и повышения компактности теплообменников, используемых при изготовлении предметов народного потребления, в том числе холодильников, кондиционеров, отопительных батарей, радиаторов и др.

При этом важным для производства преимуществом этой конструкции является отсутствие применения закрытого проката.

Целью изобретения является создание конструкции оболочкового теплообменника с двутавром, при которой исключается необходимость применения трудоемких, экологически нежелательных операций, связанных с соединением оболочек с двутавровыми проставками методом пайки, возможность применения предлагаемой конструкции для производства товаров народного потребления за счет создания конкурентоспособности по производственным затратам за счет изменения технологии изготовления.

Цель достигается за счет того, что в теплообменнике, содержащем две оболочки, жестко связанные между собой через проставки двутаврового сечения, неразъемное соединение элементов теплообменника выполнено в виде образованного пластическим деформированием оболочек механического замка в зоне полок двутавровых проставок.

Основным положительным свойством предлагаемого теплообменника является его высокая технологичность, т.е. обеспечение высоких эксплуатационных качеств при весьма низких затратах на его изготовление. Низкие затраты обусловлены тем, что нет необходимости в использовании процесса пайки и связанного с ним применения дорогостоящих материалов, процессов подготовки поверхности под пайку, нанесения припоя, сборки под пайку, контроля качества пайки. Известно, что процесс подготовки поверхности под пайку связан с ванной химической обработкой, что также требует специальных затрат для исключения нарушения экологического равновесия.

Для данной конструкции процесс соединения оболочек с полками двутавров возможно высокопроизводительно выполнять методом пластического обжатия на прессе. Хотя конструкция теплообменника, собираемого без пайки, не рассчитана на высокие давления, прочность его межоболочковой полости на отработанной конструкции может быть гарантирована при эксплуатации теплообменника в составе холодильника, кондиционера, отопительной батареи, радиаторов охлаждения и т.п. На фиг. 1 показан теплообменник, вид в плане; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, на этапе обжатия в полиуретановом штампе.

Теплообменник состоит из двух оболочек 1,2, двутавровых проставок 3, приварного герметизирующего пояса 4, подводящего 5 и отводящего 6 штуцеров. Двутавровые проставки 3 для обеспечения змеевидного потока жидкости располагаются в шахматном порядке.

По конструктивным соображениям при сохранении шахматного порядка двутавровые проставки 3 могут располагаться группами по две и более, что позволяет обеспечивать необходимое увеличение охлаждаемой поверхности при сохранении неизменными прочности межоболочковой полости и гидросопротивления потоку жидкости.

Для получения замкового соединения двутавровых проставок 3 с оболочками 1,2 проставки 3 набираются в прорези вилки 7 и совместно с оболочками 1,2 обжимаются в полиуретановом штампе 8, после чего вилка 7 удаляется, а по периметру оболочек 1,2 привариваются пояс 4 и штуцеры 5,6.

Теплообменник может быть изготовлен в виде ленты и завит, например, по спирали Архимеда. Для группового использования теплообменников их открытые торцовые стороны подвода и отвода жидкости герметично соединяют с соответствующими коллекторами.

При этом наружная поверхность теплообменника может быть многократно увеличена для теплообмена за счет известного приема, а именно путем монтажа на поверхности оболочки гофрированных элементов из фольги.

При работе теплообменника внутренние каналы, образованные оболочками 1,2 и проставками 3, и его наружные поверхности взаимодействуют с жидкостью, воздухом, парами жидкости или газами в зависимости от назначения конструкции.

Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого технического решения достигается за счет уменьшения габаритов и повышения компактности при сохранении технических характеристик по энергоемкости и теплообмену, а также за счет уменьшения стоимости изготовления, достигаемой за счет исключения использования закрытого проката, повышения производительности труда и снижения потребных производственных площадей.

Использование: при изготовлении теплообменников. Сущность изобретения: теплообменник содержит две оболочки. Они связаны между собой через проставки двутаврового сечения. Соединение оболочек с проставками выполнено в виде механического замка в зоне полок двутавровых проставок. Замок образован пластическим деформированием оболочек. 3 ил.

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий две оболочки, жестко связанные между собой через проставки двутаврового сечения, отличающийся тем, что соединение оболочек с проставками выполнено в виде образованного пластическим деформированием оболочек механического замка в зоне полок двутавровых проставок.