阅读说明：本技术 热交换器 (Heat exchanger ) 是由 M.格拉邦 C.拉哈尔 于 2020-02-03 设计创作，主要内容包括：诸如浸没式蒸发器的此热交换器(2)包括：沿着纵向轴线(X)延伸的壳体(4)、入口管(6)和出口管(8),制冷剂流通过入口管(6)和出口管(8)分别进入(F1)和离开(F2),并且管束(10)沿着纵向轴线(X)跨过壳体(4),并且包括提供在入口管(6)下游的壳体(4)内侧的制冷剂流扩散器(12),制冷剂流扩散器(12)沿着所述纵向轴线(X)延伸并包括开口(14a、14b),制冷剂流过开口(14a、14b)。制冷剂流扩散器(12)包括移动元件(16)和静止元件(18),在由制冷剂流施加的压力(FP)的作用下,移动元件(16)可相对于静止元件(18)移动,使得前进通过开口(14a、14b)的制冷剂流被调整,并且在制冷剂流扩散器(12)下游制冷剂压力(P2)与上游制冷剂压力(P1)之间的差别制冷剂压力保持恒定。(This heat exchanger (2), such as a submerged evaporator, comprises: -a shell (4), an inlet pipe (6) and an outlet pipe (8) extending along a longitudinal axis (X), through which inlet pipe (6) and outlet pipe (8) a refrigerant flow enters (F1) and exits (F2), respectively, and-a tube bundle (10) spanning the shell (4) along the longitudinal axis (X), and comprising a refrigerant flow diffuser (12) provided inside the shell (4) downstream of the inlet pipe (6), the refrigerant flow diffuser (12) extending along said longitudinal axis (X) and comprising openings (14 a, 14 b) through which refrigerant flows. The refrigerant flow diffuser (12) comprises a moving element (16) and a stationary element (18), the moving element (16) being movable relative to the stationary element (18) under the effect of a pressure (FP) exerted by the refrigerant flow, such that the refrigerant flow proceeding through the openings (14 a, 14 b) is regulated and the differential refrigerant pressure between the refrigerant flow diffuser (12) downstream refrigerant pressure (P2) and upstream refrigerant pressure (P1) is kept constant.)

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，诸如浸没式蒸发器（flooded evaporator）。

背景技术

用于空气处理单元（例如，冷却器）的浸没式蒸发器包括壳体（shell），在其中制冷剂气体循环并且在其中液相被混合。制冷剂扩散器（diffuser）在浸没式蒸发器中使用，以使制冷剂流沿着壳体的长度均匀地分布。

两相制冷剂流进入到扩散器中，该扩散器通常具有长形的几何形状，具有沿着扩散器的长度分布的开口。扩散器的一般目的是通过选择开口几何形状来促进制冷剂的均匀分布，开口几何形状补偿沿着扩散器的长度（从进入区段到轴向端部区段）发生的在扩散器和蒸发器壳体之间的压力差别的变化。在进入区段（直接地在入口管下游，其中制冷剂的流接近其最大值）中通常提供较小的区段开口，进入区段呈现较高的阻力（较高的总体速度和压力）以保持恒定的流。朝向扩散器的轴向端部（小的流和低的压力），开口是较大的，以保持等效的流。

当选择扩散器的几何形状来优化全负荷操作（最大制冷剂流）时，几何形状对于部分负荷（较低的制冷剂流）操作来说并非最佳的。在部分负荷的情况下，总体的制冷剂量是低的，并且在扩散器与壳体之间的所产生的压力差剧烈地减小，这导致每个单独开口中的制冷剂流的高变化。因此，流分布被损害，因为其导致扩散器的端部区段中的高的流和介质区段中的低的流，并且还导致流分离。这种不均匀分布也能够在以下情况下观察到：操作条件显著不同于扩散器已经被优化的参考条件。例如，变化的制冷剂压力可以导致变化的制冷剂密度和随后的变化的制冷剂速度，变化的制冷剂速度偏离浸没式蒸发器被设计为处理的通常的制冷剂速度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种新的热交换器，在其中扩散器更好地适合于部分负荷或操作条件，部分负荷或操作条件并非与名义条件相对应，热交换器已经被设计成用于名义条件。

为此目的，本发明涉及热交换器（诸如浸没式蒸发器），其包括：沿着纵向轴线延伸的壳体、入口管和出口管，制冷剂流通过入口管和出口管分别进入和离开，并且管束（bundle of pipes）沿着纵向轴线跨过壳体，并且包括提供在入口管下游的壳体内侧的制冷剂流扩散器，制冷剂流扩散器沿着纵向轴线延伸，并且包括开口，制冷剂流过所述开口。制冷剂流扩散器包括移动元件和静止元件，在由制冷剂流施加的压力（pressure force）的作用下，移动元件可相对于静止元件移动，使得前进通过开口的制冷剂流被调整，并且制冷剂流扩散器下游制冷剂压力与上游制冷剂压力的之间的差别制冷剂压力保持恒定。

由于本发明，扩散器的开口的几何形状在制冷剂压力的作用下被不断地修改，以维持扩散器的内侧与壳体之间的压力差恒定。

根据本发明的有利但不是强制的其它方面，这样的热交换器可以包括以下特征中的一个或若干个：

-移动元件可沿着竖直方向移动，并且压力逆着施加在移动元件上的重力而向上施加。

-在没有制冷剂流通过扩散器的情况下，移动元件被放置（laid）在静止元件上，关闭开口。

-开口以移位（shifted）布置提供在移动元件和静止元件上，使得当移动元件放置在静止元件上时，静止元件的开口由移动元件关闭，而移动元件的开口由静止元件关闭。

-制冷剂流扩散器具有成角度的形状，移动元件和静止元件中的每个由两个成角度的板形成。

-扩散器包括引导件, 引导件用于移动元件的移动。

-引导件包括直线槽，并且移动元件包括以滑动方式插在直线槽中的销。

附图说明

本发明现在将作为说明性示例参考附图来解释，在附图中：

-图1是以浸没式蒸发器的形式的根据本发明的热交换器的横向截面视图；

-图2是沿着图1的浸没式蒸发器的制冷剂扩散器的平面II-II的截面视图；

-图3是扩散器的较大比例（at a larger scale）下的横向截面视图，其中表示（represent）了施加在扩散器的移动部分上的力；

-图4是在关闭配置中的扩散器的侧向部分的横向截面视图；

-图5是在半打开配置中的类似于图4的横向截面视图；

-图6是在打开配置中的类似于图4的横向截面视图；

-图7是扩散器的另一实施例的分解横向截面视图；

-图8和9是在关闭和打开配置中的图7的扩散器的横向截面视图；

-图10是热交换器的另一实施例的类似于图2的视图。

具体实施方式

图1示出了以浸没式蒸发器2的形式的热交换器，例如用于冷却器的制冷回路。浸没式蒸发器2包括沿着纵向轴线X延伸的壳体4。壳体4具有以平行于纵向X的轴线为中心的基本上圆柱形形状。

浸没式蒸发器2包括入口管6和出口或抽吸管8，制冷剂流通过入口管6和出口或抽吸管8沿着图1中的箭头F1和F2分别进入壳体4中并从壳体4离开。浸没式蒸发器2还包括沿着纵向轴线X跨过壳体4的管束10。管束10被提供用于使待冷却的水流在壳体4中循环。

在图1上，管10被表示为填充了壳4的上半部的大部分。然而，管10的其它分布是可能的。特别地，壳体4的上四分之一部分可以不存在管10。

未表示的管10也提供在壳体4的下半部中。

浸没式蒸发器2包括提供在入口管6下游的壳体4内侧的制冷剂流扩散器12，制冷剂流扩散器12沿着纵向轴线X延伸并且包括开口14a和14b，制冷剂沿着由箭头F1指示的方向通过开口14a和14b流过扩散器12。扩散器12的目的是使制冷剂流沿着壳体4的长度均匀地分布，以沿着纵向轴线X获得恒定的制冷剂压力。

如图3上所示，为了克服与部分负荷或降级的工作条件相关的上述问题，制冷剂流扩散器12包括移动元件16和静止元件18，在由制冷剂流F1施加的压力FP的作用下，移动元件16可相对于静止元件18移动，使得经过开口14a和14b的制冷剂的流F1被调整，并且上游压力P1和下游压力P2之间的差别制冷剂压力（相对于通过扩散器12的流的方向）保持恒定。

在静止元件18的开口14a的出口处，制冷剂能够上升通过可移动元件16的开口14b，然后朝向壳体4。备选地，在静止元件18的开口14a的出口处，制冷剂能够前进到可移动元件16下方，直接地朝向壳体4。

在本示例中，移动元件16可沿着与纵向轴线X相垂直的竖直方向Z移动，并且压力FP逆着重力效应向上施加，这在移动元件16上施加力FG。

如图3上所表示，制冷剂流扩散器12可以具有成角度的形状。移动元件16由两个成角度的板160和162形成，并且静止元件18由两个成角度的板180和182形成，而板160和162形成角度，该角度等于由板180和182形成的角度。静止元件18带有开口14a，而移动元件16带有开口14b。开口14a和14b一起形成扩散器12的开口。

开口14a和14b是偏移的，使得当移动元件16被放置在静止元件18上时，开口14a由移动元件16关闭，而开口14b由静止元件18关闭。由于开口14a和14b是偏移的，所以穿过孔14a的制冷剂流面向板161和162的实体区域并施加压力。

如图3上所示，流过开口14a的制冷剂压力在扩散器12的左侧上在移动元件16的板160上施加力FP1，而制冷剂压力在扩散器12的右侧上在板162上施加力FP2。力FP1和FP2施加在板160和162的活动表面AF上。活动表面AF是暴露于流过开口14a的制冷剂的板160和162的表面。活动表面AF具有开口14a的形状。多个开口14a限定与活动表面AF的表面的总和相对应的移动元件16的总活动表面。换句话说，移动元件16的总活动表面等于静止元件18的开口14a的加起来的表面。

活动表面AF相对于竖直方向Z成角度，压力FP1和FP2是成角度的，并且由在方向Z上投影的力FP1和FP2的总和形成的所产生力FP抵消了重力FG。

当没有制冷剂进入扩散器12时，没有压力施加在移动元件16上，移动元件16然后在重力的效应下倚靠在静止元件18上。因此，扩散器12关闭，如在图4上的板160和180的细节上所示。

当制冷剂进入扩散器12并且压力P1开始建立时，压力FP增加并且开始抵消重力FG，直到压力FP等于并克服重力FG。因此，移动元件16沿着箭头F3被提升，打开扩散器12，允许制冷剂沿着制冷剂路径RP流过开口14a和14b（图5）。移动元件16被提升，直到压力FP和重力FG平衡，设定了P1与P2之间的压力差。

如果压力P1进一步增加，为了维持压力差恒定，移动元件16被进一步提升，直到再次获得力的平衡为止。这增加了静止元件18和移动元件16之间的距离，因此扩大了制冷剂路径RP，以允许更多的制冷剂在静止元件18和移动元件16之间流动（图6）。因此，制冷剂压力作用于通过扩散器12的制冷剂路径RP的几何形状，压力的增加引起通过开口14a和14b的制冷剂路径RP的几何形状的扩大，使得响应于压力增加，更多的制冷剂流通过，如图5上所示。

如果压力P1减小，则移动元件16将保持在适当位置中，直到重力FG高于压力FP。然后，移动元件16被降低，直到再次获得压力差和力的平衡，或者直到扩散器12关闭（如果压力P1已经变得太低）。

例如，P1和P2之间的压力差别可以是100kPa。为了获得预定的压力差别，移动元件16的重量可以作为开口14a的表面的函数来选择。

在静止元件18的开口14a的出口处，制冷剂能够上升通过可移动元件16的开口14b，然后朝向壳体4，如在图5和6上由箭头RP所示。另外，在静止元件18的开口14a的出口处，制冷剂能够前进到可移动元件16下方，直接地朝向壳体4，如由朝向图5和6的左下角定向的箭头所示。

根据图7至9中所示的实施例，扩散器12可以包括引导元件，引导元件用于移动元件16的移动。引导元件可以包括凸缘20，凸缘20位于扩散器12的轴向端部处，并且提供有直线槽22。移动元件16可以包括插在直线槽22中的销24，使得销在直线槽22中滑动，以允许移动元件16沿着其移动方向Z的高效引导。静止元件18可以包括类似的销24，销24以固定配置插在直线槽中，以使凸缘20和静止元件18成一体。

根据图10上表示的实施例，沿着扩散器12的纵向方向X从扩散器12的中心区域26朝向扩散器12的轴向端部28，开口14a和14b可以具有增加的尺寸。在中心区域26中，开口14a和14b具有较小的尺寸，而远离中心区域26，开口14a和14b具有扩大的尺寸，并且在轴向端部28的附近具有最大尺寸。

开口14a和14b可以具有圆形形状（如图3上所示）或者正方形或矩形形状（如图10上所示）。

在静止元件18上和/或在移动元件16上的开口14a和14b不一定是圆形的。它们可以具有另一形状。

引导装置不一定是示出为具有参考标号20、22和24的示例的引导装置。引导件的概念不限于此结构。这些引导件的功能是保证移动元件16相对于静止元件18被高效地引导。

锥形凸纹或具有任何其它形状的凸纹能够以任何其它方式焊接或固定到移动元件16，与静止元件18的开口14a配准。这允许在移动元件的移动的过程期间改善在两个元件16与18之间的流区段的的控制。

根据未示出的实施例，扩散器12可以具有与所表示的成角度形状不同的形状。特别地，扩散器12不一定是V形的。例如，可以实施半圆柱形、平的或正方形形状，同时提供相同的效果。

根据另一个未示出的实施例，扩散器12可以包括仅提供在静止元件18上的开口。换句话说，移动元件16能够是没有开口的。制冷剂从静止元件18的开口14a流出，在可移动元件16上改变方向，并流至移动元件下方的壳体4。