蒸发器冷却剂分配器制造技术

一种用于壳（２４）和管（６０，６２，６４）式蒸发器（２８）的致冷剂分配器（５４ａ），包含一逐渐减小的截面积，在工作中，它将致冷剂均匀地分配在蒸发器壳体（２４）内的管束（５８）中，并且使分配器（５４ａ）和蒸发器（２８）之间的压力降小。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景本专利技术涉及一壳管式热交换器，更具体地说，涉及一种用于流体冷却器或类似装置的蒸发器的致冷剂分配器。长期以来，壳管式热交换一直用于流体冷却器中，并且其技术也发展到了一定的高度。这种热交换器包括一壳体，其内有一管束。某些壳管式热交换器适合用作冷却器系统的蒸发器。这种蒸发器通过使用换热介质从一需要冷却的热载荷处向致冷剂传递热量。最后，致冷剂将它在蒸发器中吸收的热量发射到一冷源上。有一种壳管式蒸发器称为溢流蒸发器，其中，一管束基本浸没在流体致冷剂中，而换热介质在管束内流动。举例来说，如附图说明图1所示，换热回路22的管路97，其内流有换热流体，如水，包括换热管20，后者位于蒸发器28的壳体24内。管20与一需要冷却的空间或热载荷26流体连通。同时，一致冷剂，如工业上称为R-11、R-12、R-13或R-134a等，在冷却器致冷剂回路30内流动。回路30包括蒸发器壳体24的内部，而管20置于后者之中。在工作过程中，致冷剂从蒸发器28流至压缩机32，然后流过冷凝器34。致冷剂然后流回至蒸发器28的壳体24内而完成回路30。冷凝器是为了使回路30中流动的致冷剂与冷源36如空气和水交换热量，致冷剂的热量可以散射到冷源上。从系统角度看，热传递回路22与冷却器致冷剂回路30合作，从热载荷26向冷源36传递热量从而冷却热载荷。冷却器是用以完成热传递的工具。更具体地说，回路22中的换热流体经过直接与热载荷进行热交换的热传递表面27相接触而被加热，并从热载荷26带走热量。被加热的换热流体流到蒸发器28内的管20中。管20从传热流体向围绕在蒸发器壳体24内的管20周围的温度相对低的致冷剂传递热量。通过这样的热传递使管20之外的致冷剂蒸发，从而使管20内的换热流体冷却。温度变低的换热流体然后返回至热载荷，在这里它被重新用来从热载荷传递另外的热量。通过在蒸发器28内发生的换热过程产生的致冷剂蒸气以相对低的压力从蒸发器壳体24流到压缩机32。通过压缩机32中进行的压缩过程，致冷剂蒸气的浓度增大而温度大为升高。致冷剂从压缩机排到冷凝器34中。冷凝器34把从压缩机32送来的温度相对高的致冷剂蒸气向温度相对低的冷源36如常温空气、大地或水源传递热量。流过冷凝器中的致冷剂将热量传递给该冷源而冷却致冷剂，并使蒸气冷凝成液态。致冷剂然后从冷凝器流至膨胀装置38而进一步降低其温度和压力。致冷剂然后再流回到蒸发器28的壳体24中，供循环使用。有些冷却器包括一节约器40。如果采用一节约器，它将置于膨胀装置38的上游但位于一第二或另外膨胀装置99的下游。在这种系统中，另外的膨胀装置通常置于连接冷凝器出口42和节约器壳体的管路98中，而膨胀装置38将放在蒸发器28的入口44处。节约器本身包括一入口46，与膨胀装置99连接；一流体出口48，与膨胀装置38连接；和一蒸气出口52，它联接着压缩机32的一中间压力口33。在包含有节约器的冷却器中，压力和温度相对高的致冷剂从冷凝器34流至膨胀装置99使致冷剂的温度和压力产生一第一次下降，并使一部分致冷剂“闪蒸”成气体形式。节约器40的功能是使致冷剂在流经膨胀装置99时产生的流体和气体部分分开。这种致冷剂的气体部分，其压力在压缩机吸气压力和排气压力之间，它被从节约器40送至压缩机33，在将其加入正在其中经受压缩的低压气体之中则提高了压缩过程的效率，因而也就提高了冷却器系统的效率。致冷剂的流体部分从节约器送至膨胀装置38，作为一两相混合物将致冷剂送至蒸发器28的内部之前在这里其压力和温度进一步降低。关于致冷剂向蒸发器28内部的传送和管20的换热表面，需要将致冷剂均匀地分配在蒸发器管束的宽度长度方向上。因此，将一种致冷剂分配器54通常置于一蒸发器的下部，从而在蒸发器壳体内接受和分配致冷剂。人历史上看，致冷剂分配器的截面积是恒定的，同时制造相对简单，但将其焊接和安装到蒸发器壳体内部很费工时。另外，以前的分配器依靠分配器内部和蒸发器壳体内部之间的压力差相对较大来运行。在这种分配器中为了防止致冷剂对蒸发器的管束分配不均而必需该相对大的压力差。然而，为了获得致冷剂分配某种程度的均匀而需要相对大的压力差，就会降低致冷剂在冷却器致冷剂系统中循环时的流动和控制效率。在操作过程中，当致冷剂沿致冷剂分配器纵向流动时，一部分致冷剂被压力驱出位于分配器长度方向上的排孔。在以前的分配器中，质量流率和流速沿分配器的长度方向经常减小或无规则地波动，即使是在分配器内部和蒸发器壳体内部之间的压力差相对大时也是如此。进而导致沿这种分配器长度及其中的压力产生变化。内部分配器压力沿现有分配器长度方向上的这种变化通常会随时导致致冷剂通过不同的分配器孔中进入蒸发器壳体内部的致冷剂数量不均。因此在冷却器中循环的致冷剂量和蒸发器壳体内可用来进行热交换的表面积给定时，使用这种分配器的蒸发器的换热过程不够有效。另外，分配器内的致冷剂质量流率和流速的这种变化和无规则性，以及以前分配器内部和其内安装有分配器的蒸发器壳体内部之间的压力差较大时，通常会导致不能切实有效地控制通过冷却器的致冷剂回路的致冷剂。最后，许多现有分配器需要在蒸发器内制造/装配。这种制造工艺依其所涉及的劳动和时间，成本比较昂贵。因此，需要改进冷却器蒸发器中使用的致冷剂分配器，以减小在蒸发器壳体内制造和安装的成本，从而提高对致冷剂在其中流动控制及致冷剂在其内的分配，并增加这种蒸发器和冷却器系统内热交换过程的效率。本专利技术的技术方案本专利技术的一个目的是提供一种用于壳管式热交换器的致冷剂分配器，其制造和安装较经济。本专利技术的另一个目的是基本消除壳管式热交换器的蒸发器所用致冷剂分配器内所产生的压力降。本专利技术的又一目的是使经过流体冷却器的蒸发器内致冷剂分配器的致冷剂质量速率基本恒定。本专利技术的再一目的是使沿壳管式蒸发器内管束的长度方向所分配的致冷剂量更加均匀，从而，(1)提高其中的热传递效率；(2)增加使用蒸发器的冷却器系统的整个效率；和(3)提高对蒸发器和冷却器系统内致冷剂的流动控制。本专利技术整体或局部上实现了所述一个或多个目的，它提供了一种致冷剂分配器，它具有一长形流动通道，后者截面以基本恒定的比率沿远离其入口方向逐渐减小。分配器上的孔最好沿分配器流动通道等距离隔开，从而沿着其内管束长度方向均匀地将致冷剂压入蒸发器内部。均匀的致冷剂分配是因为当其流经分配器时致冷剂的压力和质量速率保持基本恒定。致冷剂的压力和质量速率能保持基本恒定是因为分配器本身具有这种结构和几何形状。附图的简要说明图1是一典型的冷却器系统的流程图；图2是如图1所示冷却器系统中所采用的冷却器的侧视图；图3是图2所示冷却器的前视图，其中，壳体的一部分被打开，以更清晰地示出蒸发器管束；图4是沿图3中4-4线的局部放大剖视图；图5是位于图3所示蒸发器中的致冷剂分配器的局部分解透视图；图6是沿图4中的6-6线的剖视图；图7是一类似于图5的透视图，示出了蒸发器壳体内致冷剂分配器的位置和它与致冷剂进入蒸发器壳体的管路之间典型位置关系；图8是沿图2中7-7线的剖视图。优选实施例的详述现在参考附图，具体地参考图2和图3，冷却器56包括一蒸发器28；一压缩机32；一冷凝器34和一节约器40。如上所述，节约器40可用可不用。另外，参考4、5和6所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于流体冷却器的致冷剂蒸发器，包括： 一壳体； 多个管子，它们位于所述壳体内且基本沿壳体纵向延伸；和 一致冷剂分配器，所述分配器基本置于所述壳体内所述管下面并包含一入口，所述分配器至少有一致冷剂流动通道与所述入口流体连通，所述通道的截面积基本上沿远离所述入口的方向逐渐减小，所述分配器上形成有多个开孔与所述致冷剂通道和所述壳体内部流体连通。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫S丁格尔，乔恩P哈茨菲尔德，
申请(专利权)人：美国标准公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]