一种用于螺旋板式换热器的芯体及螺旋板式换热器的制作方法

1.本实用新型属于换热器技术领域，具体涉及一种用于螺旋板式换热器的芯体及螺旋板式换热器。


背景技术：

2.传统的螺旋板式换热器通常由中心隔板以及两张螺旋板卷制而成，在两张螺旋板之间形成有两个螺旋通道。螺旋板换热器的结构可参见专利号为200520073722.6的实用新型专利《螺旋板换热器》(授权公告号为cn2828709y)、申请号为200810229707.4的发明专利申请《螺旋板式换热器及其生产方法》(申请公布号为cn101749972a)公开的方案。
3.现有的螺旋板式换热器内的中心隔板的端部与螺旋板的内端部之间通过焊接方式相连接，由于设备制造完成后，中心隔板与螺旋板之间的焊缝位于换热器的最内侧，一旦中心隔板与螺旋板的焊缝出现了问题，无法进行修复，换热器可能直接报废，故而焊接质量直接影响换热器的使用寿命。并且，由于螺旋板较薄，焊接时，螺旋板的端部较难准确地对准中心隔板的端部，进而也会影响焊接工作。同时，现有的螺旋板与中心隔板之间的焊缝无法进行射线检测，也就不知道焊缝内部是否有缺陷。
4.同时，传统的螺旋板式换热器只能实现两种介质(一侧冷流、一侧热流)之间的换热，若要实现3种及以上的介质相互间换热，则至少需要2台及以上设备才能实现。
5.为克服传统的螺旋板式换热器存在的缺陷，专利号为zl201920743281.8的实用新型专利《一种多股流螺旋板换热器》(授权公告号为cn210070681u)公开了一种多股流螺旋板换热器，主要包括头盖、外壳体、螺旋板、定距柱、介质出入口、流道、中心管以及隔板；所述流道呈螺旋状，由螺旋板环绕围成，流道共有三个，流道之间由螺旋板隔开，螺旋板由定距柱支撑；中心管由隔板分隔为三个独立空间，每个独立空间通过其对应的中心管管壁上开设的长圆孔与对应流道相连通。
6.上述zl201920743281.8专利可以提高换热器的整体换热效率。但由于上述专利中的流道为三个，供三种换热介质(为一种热介质、两种冷介质，或一种冷介质、两种热介质)进行换热，换热时，存在相邻两个流道内均为冷介质或均为热介质的情况，进而影响换热效率。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能提高中心隔板与螺旋板之间的焊接质量的用于螺旋板式换热器的芯体。
8.本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种具有上述芯体的螺旋板式换热器，以避免相邻两个流道内均为冷介质或均为热介质的情况。
9.本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于螺旋板式换热器的芯体，包括隔板和螺旋板，所述螺旋板有至少两个并沿周向的顺时针或逆时针由内至外卷制成至少两个螺旋通道，所述隔板对应各螺旋板内侧的第一端部设置，其特征在于：
10.所述隔板之与上述各螺旋板第一端部相对的各个端部上均具有沿各自的螺旋板的卷制方向依次分布并延伸的第一面、第二面，所述第二面相对第一面向内凹设，且第一面与第二面之间通过台阶面相接；各所述螺旋板第一端部的内侧板面贴合在各自对应的第二面上，各螺旋板的第一端部的内端面与各自对应的台阶面相对，且两者之间相焊接。
11.优选地，各台阶面由内至外倾斜设置，各所述螺旋板的内端面为斜面，相对设置的台阶面、螺旋板的内端面之间形成由内至外口径逐渐增大的焊接间隙，该焊接间隙内填充有焊缝。
12.优选地，所述隔板之与上述各螺旋板第一端部相对的各个端部上均设有沿该螺旋板的卷制方向延伸的垫板，各垫板的外侧具有上述的第一面、第二面和台阶面。如此，当隔板较薄时，垫板可连接螺旋板的第一端部。
13.进一步地，所述垫板与隔板为一体件。
14.在上述各方案中，为提高芯体的强度，优选地，还包括有筒状体，所述隔板设于筒状体内，且隔板之具有上述第一面、第二面和台阶面的端部露于筒状体之外，以供螺旋板绕设在筒状体的外围；所述隔板设于筒状体内并将筒状体的内部空间沿周向分隔成至少两个独立空间，独立空间的数量与所述螺旋板的数量相匹配，且独立空间与上述螺旋通道之靠近筒状体的内端口一一对应并连通。
15.在上述各方案中，优选地，所述隔板的断面呈一字型，所述螺旋板有两个，两个螺旋板的第一端部分别对应隔板的两个相对的端部设置，且两个螺旋板之间形成两条供换热介质沿其流动的螺旋通道。
16.本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种具有如上所述的芯体的螺旋板式换热器，其特征在于包括：筒状的壳体、设于壳体上以供流体进入其内的流体入口接管，所述筒状体沿轴向设于壳体中央，所述独立空间有n个，且各独立空间沿筒状体的轴向延伸；所述螺旋板有n个并沿轴向设于壳体内，所述螺旋通道有n个并沿壳体轴向延伸，所述流体入口接管的数量为n-1个，且第一个流体入口接管同时与所述n个独立空间中的第一个独立空间、第二个独立空间相连通，且与第一个独立空间、第二个独立空间相对应的两个螺旋通道间隔布置；第一个流体入口接管之外的其他流体入口接管分别与第一个独立空间、第二个独立空间之外的其他独立空间一一对应并连通；所述n为大于3的偶数。
17.优选地，所述第一个独立空间、第二个独立空间之对应筒状体的第一端敞开而形成有敞口一、敞口二，所述第一个流体入口接管对应上述敞口一、敞口二设于壳体一端的端板上；所述第一个独立空间、第二个独立空间之对应筒状体第二端均为闭口结构。
18.优选地，所述n＝4或6。
19.进一步地，在n＝4时，所述隔板的断面呈“十”字型，从而将筒状体的内部空间沿周向等分成四个独立空间，所述第一个独立空间、第二个独立空间呈对角线分布在筒状体内，且筒状体内之位于第一、第二个独立空间之间的第三个独立空间、第四个独立空间也呈对角线分布，且第三个独立空间、第四个独立空间之对应筒状体的第二端敞开而形成有敞口三、敞口四，第三个独立空间、第四个独立空间之对应筒状体的第一端为闭口结构，所述壳体另一端的端板上对应上述敞口三、敞口四分别设有第三个流体出口接管、第四个流体出口接管，所述第三个流体出口接管、第四个流体出口接管分别与所述第三个独立空间、第四个独立空间相连通，以供流体从壳体流出；所述壳体的周壁上设有分别与所述第一个独立
空间、第二个独立空间相连通的第一个流体出口接管、第二个流体出口接管；同时流体入口接管之第三个流体入口接管、第四个流体入口接管设于所述壳体的周壁上并分别与所述第三个独立空间、第四个独立空间相连通。
20.在n＝6时，所述隔板的断面呈辐射状，从而将筒状体的内部空间沿周向等分成六个独立空间，且六个独立空间之第一、第六、第二、第三、第四、第五个独立空间依次沿周向的顺时针或逆时针方向分布，且第四个独立空间之对应筒状体的第一端敞开而形成有敞口四，第四个独立空间之对应筒状体的第二端为闭口结构，第四个流体入口接管对应敞口四设于所述壳体一端的端板上，从而与第四个独立空间相连通；第三、第五、第六个独立空间之对应筒状体的第二端敞开而形成有敞口三、敞口五、敞口六，所述第三、第五、第六个独立空间之对应筒状体的第一端均为闭口结构，流体入口接管之第三个流体入口接管、第五个流体入口接管、第六个流体入口接管设于所述壳体另一端的端板上并分别对应上述敞口三、敞口五、敞口六设置，所述第三个流体入口接管、第五个流体入口接管、第六个流体入口接管分别与第三个独立空间、第五个独立空间、第六个独立空间相连通；所述壳体的周壁上设有分别与所述第一个独立空间、第二个独立空间、第四个独立空间相连通的第一个流体出口接管、第二个流体出口接管、第四个流体出口接管；同时所述壳体的周壁上设有分别与第三个独立空间、第五个独立空间、第六个独立空间相连通的第三个流体出口接管、第五个流体出口接管、第六个流体出口接管。
21.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在隔板的端部上设置沿各自的螺旋板的卷制方向依次分布并延伸的第一面、第二面，第二面相对第一面向内凹设，且第一面与第二面之间通过台阶面相接，螺旋板的第一端部的内侧板面贴合在第二面上，且螺旋板的第一端部的内端面与台阶面相焊接，如此，当需要连接隔板与螺旋板时，将螺旋板的第一端部的内侧板面贴合在第二面上，然后进行焊接即可，焊接时螺旋板与隔板之间基本不会产生位移，进而便于螺旋板与隔板的对准，从而提高焊接质量；且本技术的焊缝能进行射线检测，使得焊接质量可控，从而提高换热器的使用寿命；
22.通过将流体入口接管的数量设计为n-1个，n为大于3的偶数，且第一个流体入口接管同时与筒状体内的第一个独立空间、第二个独立空间相连通，且与第一个独立空间、第二个独立空间相对应的两个螺旋通道间隔布置，如此，当换热介质流体为奇数股时，其中一股换热介质流体能分成两股并分别进入第一个独立空间、第二独立空间内，然后进入两个间隔布置的螺旋通道内与其他换热介质进行换热，如此，能较好地避免当换热介质流体为奇数股时相邻两个流道内均为冷介质或均为热介质的情况，进而进一步提高换热效率；
23.且本技术结构简单，便于实施。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例一中芯体的结构示意图；
25.图2为图1的局部结构放大图；
26.图3为本实用新型实施例二中螺旋板式换热器的主视图；
27.图4为图3的左视图；
28.图5为本实用新型实施例二中芯体的局部结构剖视图；
29.图6为本实用新型实施例二的筒状体轴向方向上的剖视图；
30.图7为图5中a部的放大图；
31.图8为图6的右视图；
32.图9为图6的左视图；
33.图10为本实用新型实施例三中螺旋板式换热器的主视图；
34.图11为图10的左视图；
35.图12为本实用新型实施例三中芯体的局部结构剖视图；
36.图13为本实用新型实施例三的筒状体轴向方向上的剖视图；
37.图14为图13的右视图；
38.图15为图13的左视图。
具体实施方式
39.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
40.实施例一：
41.如图1、2所示，为本实用新型的一种用于螺旋板式换热器的芯体的优选实施例一，所应用的螺旋板式换热器包括壳体及设于壳体内的芯体，壳体的结构可参考现有技术设计，芯体包括筒状体2、隔板3和螺旋板4，隔板3的断面呈一字型，并设于筒状体2 内，将筒状体2内部空间沿周向分隔成两个独立空间20。隔板3两端上均设有沿周向的顺时针方向延伸的垫板30，两个垫板30均位于筒状体2的外围，并与筒状体2的外周壁之间留有间隙。各垫板30外侧具有沿其延伸方向依次分布的第一面31、第二面32，第二面32相对第一面31向内凹设，且第一面31与第二面32之间通过台阶面33相接。本实施例中，垫板30与隔板3为一体件。
42.螺旋板4有两个并沿周向的顺时针由内至外卷制成两个螺旋通道40，两个螺旋板4 内侧的第一端部分别对应隔板3的两端的垫板30设置，各螺旋板4第一端部的内侧板面贴合在各自对应的垫板30的第二面32上，各螺旋板4的第一端部的内端面与各自对应的垫板30的台阶面33相对，且两者之间相焊接。两个螺旋通道40的内端口与上述两个独立空间20一一对应并连通。本实施例中，垫板30的台阶面33由内至外倾斜设置，各螺旋板4的内端面为斜面，相对设置的台阶面33、螺旋板4的内端面之间形成由内至外口径逐渐增大的焊接间隙，该焊接间隙内填充有焊缝34。
43.装配芯体时，将各螺旋板4的第一端部支撑在垫板30的第二面32上即可进行焊接，便于螺旋板4第一端部与垫板30的对准，进而提高焊接质量。
44.实施例二：
45.如图3～9所示，为本实用新型的一种用于螺旋板式换热器的芯体及螺旋板式换热器的优选实施例二，该螺旋板式换热器包括壳体1、筒状体2、隔板3、螺旋板4、流体入口接管5、流体出口接管6。筒状体2、隔板3、螺旋板4组成换热器的芯体。
46.其中壳体1呈筒状。筒状体2沿轴向设于壳体1中央。隔板3设置在筒状体2内，将筒状体2的内部空间沿周向分隔为四个独立空间20，且各独立空间20沿筒状体2的轴向延伸。具体地，隔板3有两块呈十字型布置，各隔板3沿筒状体2的轴向延伸，并沿筒状体2的周向等间隔分布，从而将筒状体2的内部空间沿周向等分成四个独立空间20，这四个独立空间20沿周向的顺时针分别为第一个独立空间21、第三个独立空间23、第二个独立空间22、第四个独立空间24，即第一个独立空间21、第二个独立空间22 呈对角线分布在筒状体2内，第三个独
立空间23、第四个独立空间24也呈对角线分布在筒状体2内。同时，第一个独立空间21、第二个独立空间22之对应筒状体2的第一端敞开而形成有敞口一211、敞口二221；第一个独立空间21、第二个独立空间22之对应筒状体2第二端处均设有盖板7而呈闭口结构。第三个独立空间23、第四个独立空间 24之对应筒状体2的第二端敞开而形成有敞口三231、敞口四241；第三个独立空间23、第四个独立空间24之对应筒状体2的第一端处均设有盖板7而呈闭口结构。
47.上述螺旋板4设置在壳体1内并位于筒状体2外周，该螺旋板4有四块并沿周向的逆时针卷制成四个两两相邻的供换热介质沿其流动的螺旋通道40，四个螺旋通道分别为第一个螺旋通道41、第二个螺旋通道42、第三个螺旋通道43、第四个螺旋通道44，其中第一个、第三个、第二个、第四个螺旋通道依次相邻布置。各螺旋通道40沿壳体1 轴向延伸，且四个螺旋通道40之靠近筒状体2的内端口与上述的四个独立空间20一一对应并连通，即第一个螺旋通道41的内端口与第一个独立空间21相连通，第二个螺旋通道42的内端口与第二个独立空间22相连通，第三个螺旋通道43的内端口与第三个独立空间23相连通，第四个螺旋通道44的内端口与第四个独立空间24相连通；四个螺旋通道40的外端口对应壳体1内壁设置。
48.本实施例中四块螺旋板4内侧的第一端部分别对应十字型隔板的四个外端部设置，且隔板的各个外端部均露于筒状体2之外，并均具有沿各自对应的螺旋板的卷制方向依次分布并延伸的第一面31、第二面32，第二面32相对第一面31向内凹设，且第一面 31与第二面32之间通过台阶面33相接；各螺旋板4第一端部的内侧板面贴合在各自对应的第二面32上，各螺旋板4的第一端部的内端面与各自对应的台阶面33相对，且两者之间相焊接。同样，本实施例中各台阶面33由内至外倾斜设置，各螺旋板4的内端面为斜面，相对设置的台阶面33、螺旋板4的内端面之间形成由内至外口径逐渐增大的焊接间隙，该焊接间隙内填充有焊缝34。
49.上述流体入口接管5设于壳体1上，以供流体进入壳体1内；该流体入口接管5 的数量为三个，分别为第一个流体入口接管51、第三个流体入口接管53、第四个流体入口接管54，其中第一个流体入口接管51对应敞口一211、敞口二221设于壳体1一端的端板上，从而与筒状体2内的第一个独立空间21、第二个独立空间22相连通，且与第一个独立空间21、第二个独立空间22相对应的两个螺旋通道40间隔布置。第三个流体入口接管53、第四个流体入口接管54设于壳体1的周壁上并分别与第三个独立空间23、第四个独立空间24相连通。
50.上述流体出口接管6设于壳体1上，以供壳体1内的流体流出；该流体出口接管6 的数量为四个，分别为第一个流体出口接管61、第二个流体出口接管62、第三个流体出口接管63、第四个流体出口接管64。其中，第一个流体出口接管61、第二个流体出口接管62设于壳体1的周壁上并分别与第一个独立空间21、第二个独立空间22相连通。第三个流体出口接管63、第四个流体出口接管64设于壳体1另一端的端板上并分别对应敞口三231、敞口四241设置，从而使得第三个流体出口接管63、第四个流体出口接管64分别与第三个独立空间23、第四个独立空间24相连通。
51.如此，当需要对三股流体进行换热时，三股流体可为一股冷介质、两股热介质，或，两股冷介质、一股热介质。当三股流体为一股冷介质、两股热介质时，将第一股热介质输入第三个流体入口接管53，然后通过第三个独立空间23进入第三个螺旋通道43内；将第二股热介质输入第四个流体入口接管54，然后通过第四个独立空间24进入第四个螺旋通道44
内；将冷介质输入第一个流体入口接管51，且进入第一个流体入口接管51 内的冷介质一分为二，并分别进入筒状体的第一个独立空间21和第二个独立空间22，然后分别进入间隔布置的第一个、第二个螺旋通道内，与上述两股热介质进行换热，如此能较好地避免其中两个相邻的螺旋通道内均为热介质的情况。
52.反之，当三股流体为一股热介质、两股冷介质时，将第一股冷介质输入第三个流体入口接管53，然后通过第三个独立空间23进入第三个螺旋通道43内；将第二股冷介质输入第四个流体入口接管54，然后通过第四个独立空间24进入第四个螺旋通道44内；将热介质输入第一个流体入口接管51，且进入第一个流体入口接管51内的热介质一分为二，并分别进入筒状体2的第一个独立空间21和第二个独立空间22，然后分别进入间隔布置的第一个、第二个螺旋通道内，与上述两股冷介质进行换热，如此能较好地避免其中两个相邻的螺旋通道内均为冷介质的情况。
53.实施例三：
54.如图10～15所示，为本实用新型的一种用于螺旋板式换热器的芯体及螺旋板式换热器的优选实施例三，该螺旋板式换热器包括壳体1、筒状体2、隔板3、螺旋板4、流体入口接管5、流体出口接管6。筒状体2、隔板3、螺旋板4组成换热器的芯体。
55.其中壳体1呈筒状。筒状体2沿轴向设于壳体1中央。隔板3设置在筒状体2内，将筒状体2的内部空间沿周向分隔为六个独立空间20，且各独立空间20沿筒状体2的轴向延伸。具体地，隔板3有六块并呈辐射状布置，各隔板30沿筒状体2的轴向延伸，并沿筒状体2的周向等间隔分布，从而将筒状体2的内部空间沿周向等分成六个独立空间20，这六个独立空间20沿周向的顺时针依次为第一个独立空间21、第六个独立空间 26、第二个独立空间22、第三个独立空间23、第四个独立空间24、第五个独立空间25。同时，第一个独立空间21、第二个独立空间22、第四个独立空间24之对应筒状体2的第一端敞开而分别形成有敞口一211、敞口二221、敞口四241；第一个独立空间21、第二个独立空间22、第四个独立空间24之对应筒状体2第二端处均设有盖板7而呈闭口结构。第三个独立空间23、第五个独立空间25、第六个独立空间26之对应筒状体2 的第二端敞开而形成有敞口三231、敞口五251、敞口六261；第三个独立空间23、第五个独立空间25、第六个独立空间26之对应筒状体2的第一端处均设有盖板7而呈闭口结构。
56.上述螺旋板4设置在壳体1内并位于筒状体2外周，该螺旋板4有六块并沿周向的逆时针卷制成六个两两相邻的供换热介质沿其流动的螺旋通道40，六个螺旋通道分别为第一个螺旋通道41、第二个螺旋通道42、第三个螺旋通道43、第四个螺旋通道44、第四个螺旋通道45、第六个螺旋通道46，其中第一个、第六个、第二个、第三个、第四个、第五各螺旋通道依次相邻布置。各螺旋通道40沿壳体1轴向延伸，且六个螺旋通道40之靠近筒状体2的内端口与上述的六个独立空间20一一对应并连通，即第一个螺旋通道41的内端口与第一个独立空间21相连通，第二个螺旋通道42的内端口与第二个独立空间22相连通，第三个螺旋通道43的内端口与第三个独立空间23相连通，第四个螺旋通道44的内端口与第四个独立空间24相连通，第五个螺旋通道44的内端口与第五个独立空间24相连通，第六个螺旋通道44的内端口与第六个独立空间24相连通；六个螺旋通道40的外端口对应壳体1内壁设置。
57.本实施例中六块螺旋板内侧的第一端部分别对应六个辐射状布置的隔板的外端部设置，与各隔板之间的连接方式同实施例二，在此不做赘述。
58.上述流体入口接管5设于壳体1上，以供流体进入壳体1内；该流体入口接管5 的数量为五个，分别为第一个流体入口接管51、第三个流体入口接管53、第四个流体入口接管54、第五个流体入口接管55、第六个流体入口接管56，其中第一个流体入口接管51对应敞口一211、敞口二221设于壳体1一端的端板上，从而与筒状体2内的第一个独立空间21、第二个独立空间22相连通，且与第一个独立空间21、第二个独立空间22相对应的两个螺旋通道40间隔布置。第四个流体入口接管54对应敞口四241设于壳体1一端的端板上，从而与第四个独立空间24相连通。第三个流体入口接管53、第五个流体入口接管55、第六个流体入口接管56设于壳体1另一端的端板上并分别对应上述敞口三231、敞口五251、敞口六261设置，从而使得第三个流体入口接管53、第五个流体入口接管55、第六个流体入口接管56分别与第三个独立空间23、第五个独立空间25、第六个独立空间26相连通。
59.上述流体出口接管6设于壳体1上，以供壳体1内的流体流出；该流体出口接管6 的数量为六个，分别为第一个流体出口接管61、第二个流体出口接管62、第三个流体出口接管63、第四个流体出口接管64、第五个流体出口接管65、第六个流体出口接管 66。其中，第一个流体出口接管61、第二个流体出口接管62、第四个流体出口接管64 设于壳体1的周壁上并分别与第一个独立空间21、第二个独立空间22、第四个独立空间24相连通。第三个流体出口接管63、第五个流体出口接管65、第六个流体出口接管 66设于壳体1的周壁上并分别与第三个独立空间23、第五个独立空间25、第六个独立空间26相连通。
60.如此，当需要对五股流体进行换热时，五股流体可为二股冷介质、三股热介质，或，两股热介质、三股冷介质。当五股流体为二股冷介质、三股热介质时，将第一股热介质输入第三个流体入口接管53，然后通过第三个独立空间23进入第三个螺旋通道43内；将第二股热介质输入第五个流体入口接管55，然后通过第五个独立空间25进入第五个螺旋通道45内；将第三股热介质输入第六个流体入口接管56，然后通过第六个独立空间26进入第六个螺旋通道46内；将第一股冷介质输入第四个流体入口接管54，然后通过第四个独立空间24进入第四个螺旋通道44内；将第二股冷介质输入第一个流体入口接管51，且进入第一个流体入口接管51内的冷介质一分为二，并分别进入筒状体的第一个独立空间21和第二个独立空间22，然后分别进入间隔布置的第一个、第二个螺旋通道内，与上述热介质进行换热，如此能较好地避免其中两个相邻的螺旋通道内均为热介质的情况。
61.反之，当三股流体为两股热介质、三股冷介质时，将第一股冷介质输入第三个流体入口接管53，然后通过第三个独立空间23进入第三个螺旋通道43内；将第二股冷介质输入第五个流体入口接管55，然后通过第五个独立空间25进入第五个螺旋通道45内；将第三股冷介质输入第六个流体入口接管56，然后通过第六个独立空间26进入第六个螺旋通道46内；将第一股热介质输入第四个流体入口接管54，然后通过第四个独立空间24进入第四个螺旋通道44内；将第二股热介质输入第一个流体入口接管51，且进入第一个流体入口接管51内的热介质一分为二，并分别进入筒状体的第一个独立空间21 和第二个独立空间22，然后分别进入间隔布置的第一个、第二个螺旋通道内，与上述冷介质进行换热，如此能较好地避免其中两个相邻的螺旋通道内均为冷介质的情况。