本發(fā)明涉及換熱器技術領域，具體涉及一種換熱單元以及由若干換熱單元構成的換熱矩陣。

背景技術：

換熱器是把高溫流體的部分熱量傳遞給低溫流體的設備，也叫熱交換器，它是化工、石油、動力、食品、醫(yī)藥等工業(yè)部門的通用設備，在工業(yè)生產中占據重要地位，其應用十分廣泛。

然而現有的換熱器普遍需要依據實際使用時的換熱功率需求情況進行定制。這導致換熱器的生產效率低、制造成本高、生產周期長。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠相互組合的換熱單元。用戶只需要將多個標準化的換熱單元進行組合，即可形成大換熱功率的換熱矩陣。在生產中，只需要生產標準化的換熱單元即可，提高了生產效率、降低了制造成本和生產周期。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種由若干個上述的換熱單元組合形成的換熱矩陣。

本發(fā)明的實施例通過以下技術方案實現：

換熱單元，包括機身殼體以及設置在機身殼體內的換熱器；機身殼體上至少設置有兩組接口群，每組接口群至少包括作為換熱器的高溫能量媒介的入口和出口的接口、作為換熱器的低溫能量媒介的入口和出口的接口。傳輸同種能量媒介的接口在換熱單元內部相互導通。

相鄰的換熱單元能夠通過接口相互連接，使得任意數量的換熱單元能夠通過接口彼此插接構成換熱矩陣。

用戶根據實際需要，利用接口群中的接口，將任意數量的換熱單元彼此插接構成大型的換熱矩陣，其擴展性強。進而在生產中，只需要生產標準化的換熱單元即可，提高了生產效率、降低了制造成本和生產周期。

在本發(fā)明的一種實施例中，機身殼體具備至少兩個組合面；每個組合面上設有一組接口群。相鄰的換熱單元能夠通過組合面上的接口相互連接。

在本發(fā)明的一種實施例中，換熱單元的組合面用于與相鄰的換熱單元的組合面相互緊密貼合，以構成換熱矩陣。

在本發(fā)明的一種實施例中，組合面為偶數個，組合面兩兩相對設置。

在本發(fā)明的一種實施例中，相對的組合面上的接口的位置相互鏡像對稱，使得一個換熱單元與另一個換熱單元相互連接時，兩個換熱單元相應組合面上的傳輸同種能量媒介的接口相互正對。

在本發(fā)明的一種實施例中，機身殼體至少具備在垂直方向上相對的兩個組合面；使得一個換熱單元在垂直方向與另一個換熱單元相互連接時，兩個換熱單元相應組合面上的傳輸同種能量媒介的接口相互正對。

在本發(fā)明的一種實施例中，機身殼體至少具備在水平方向上相對的兩個組合面；使得一個換熱單元在水平方向與另一個換熱單元相互連接時，兩個換熱單元相應組合面上的傳輸同種能量媒介的接口相互正對。

在本發(fā)明的一種實施例中，機身殼體為長方體，組合面為機身殼體的6個表面。

在本發(fā)明的一種實施例中，6個組合面上接口的位置分布方式為：上下組合面的接口相互鏡像對稱；左右組合面的接口相互鏡像對稱，前后組合面的接口相互鏡像對稱。

在本發(fā)明的一種實施例中，換熱單元的組合面用于與相鄰的換熱單元的組合面相互緊密貼合，以構成換熱矩陣。

在本發(fā)明的一種實施例中，高溫能量媒介為高溫流體；低溫能量媒介為低溫流體。接口為流體接口。

在本發(fā)明的一種實施例中，高溫流體為高溫液體或高溫氣體；低溫流體為低溫液體或低溫氣體。

在本發(fā)明的一種實施例中，接口包括插座與插頭；插座固定在換熱單元的機身殼體上。插頭端部設有倒勾和O型密封圈。倒勾插入并卡合在插座的內壁，形成自鎖結構。O型密封圈墊設在插頭與插座之間，用于達到密封的目的。

在本發(fā)明的一種實施例中，還包括活動接頭，活動接頭分別為二通接頭和截止接頭兩種結構。二通接頭兩端構成插頭；截止接頭，一端構成插頭，另一端封閉。

在本發(fā)明的一種實施例中，還包括能量媒介管道系統(tǒng)。能量媒介管道系統(tǒng)將不同接口群里傳輸同種能量媒介的接口相互連通，使得換熱單元通過任何一個接口群均可同時或分別引入引出能量媒介。

在本發(fā)明的一種實施例中，能量媒介管道系統(tǒng)設置在機身殼體內，并與機身殼體形成一個整體。

在本發(fā)明的一種實施例中，能量媒介管道系統(tǒng)包括高溫能量媒介進入管、高溫能量媒介排出管、低溫能量媒介進入管、低溫能量媒介排出管；

高溫能量媒介進入管連接高溫能量媒介入口以及換熱器的高溫能量媒介通道的入口；

高溫能量媒介排出管連接高溫能量媒介出口以及換熱器的高溫能量媒介通道的出口；

低溫能量媒介進入管連接低溫能量媒介入口以及換熱器的低溫能量媒介通道的入口；

低溫能量媒介排出管連接低溫能量媒介出口以及換熱器的低溫能量媒介通道的出口。

在本發(fā)明的一種實施例中，換熱器為管殼式換熱器。

在本發(fā)明的一種實施例中，換熱器為板式換熱器。

換熱矩陣，包括若干個上述任意一種換熱單元。

本發(fā)明的技術方案至少具有如下優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明實施例提供的換熱單元，能夠彼此插接形成大型的換熱矩陣，其擴展性強。用戶能夠根據實際需要，選用任意數量的換熱單元構成大型的換熱矩陣。進而在生產中，無需按用戶需求定制，只需要生產標準化的換熱單元即可，提高了生產效率、降低了制造成本和生產周期。

本發(fā)明實施例提供的換熱矩陣，能夠根據需要，自由增減換熱單元的數量，其擴展性強。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面對實施例中需要使用的附圖作簡單介紹。應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施方式，不應被看作是對本發(fā)明范圍的限制。對于本領域技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，能夠根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的換熱單元的立體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中管殼式換熱器的內部結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中換熱單元的裝配爆炸示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中接口的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中兩個換熱單元對應的接口相互連接時的狀態(tài)圖；

圖6為本發(fā)明實施例中換熱單元的接口封閉時的狀態(tài)圖；

圖7為本發(fā)明實施例中換熱矩陣的結構示意圖。

圖中：10-換熱單元；110-機身殼體；120-上組合面；121-高溫能量媒介入口；122-高溫能量媒介出口；123-低溫能量媒介入口；124-低溫能量媒介出口；130-左組合面；140-下組合面；150-右組合面；151-高溫能量媒介入口；152-高溫能量媒介出口；153-低溫能量媒介入口；154-低溫能量媒介出口；200-管殼式換熱器；210-管殼式換熱器殼體；211-低溫能量媒介通道；212-第一通孔；213-第二通孔；220-換熱管；221-高溫能量媒介通道；301-凸起；310-高溫能量媒介進入管；320-高溫能量媒介排出管；330-低溫能量媒介進入管；340-低溫能量媒介排出管；410-插座；411-固定凸起；420-二通接頭；430-O型密封圈；440-插頭；441-倒鉤；450-截止接頭；20-換熱矩陣。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。

因此，以下對本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的部分實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征和技術方案可以相互組合。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關系，這類術語僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

現有的換熱器普遍需要依據實際使用時的熱交換情況進行定制。這導致換熱器的生產效率低、制造成本高、生產周期長。

為此，下面的實施例提供一種換熱單元，這樣的換熱單元能夠彼此插接形成大型的換熱矩陣，其擴展性強。用戶能夠根據實際需要，選用任意數量的換熱單元構成大型的換熱矩陣。進而在生產中，無需按用戶需求定制，只需要生產標準化的換熱單元即可，提高了生產效率、降低了制造成本和生產周期。

實施例：

請參照圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的換熱單元10的立體結構示意圖。換熱單元10包括為長方體結構的機身殼體110。在機身殼體110內部設置有換熱器。在本實施例中，換熱器為管殼式換熱器200(管殼式換熱器200在圖2和圖3中示出)。

請參照圖2，圖2示出了管殼式換熱器200的內部結構。管殼式換熱器200包括管殼式換熱器殼體210以及若干個設置在管殼式換熱器殼體210內的換熱管220。換熱管220的兩端貫穿管殼式換熱器殼體210并暴露在管殼式換熱器殼體210外。換熱管220構成管殼式換熱器200的管程。在本實施例中，管殼式換熱器200的管程為高溫能量媒介通道221。換熱管220的兩端風別構成高溫能量媒介通道221的進口和出口。管殼式換熱器殼體210與換熱管220之間的空間構成管殼式換熱器200的殼程。在本實施例中，管殼式換熱器200的殼程為低溫能量媒介通道211。在管殼式換熱器殼體210上開設有第一通孔212和第二通孔213。第一通孔212作為低溫能量媒介通道211的進口，第二通孔213作為低溫能量媒介通道211的出口。這樣，高溫能量媒介通過高溫能量媒介通道221的進口進入高溫能量媒介通道221，低溫能量媒介通過第一通孔212進入低溫能量媒介通道211。高溫能量媒介和低溫能量媒介在管殼式換熱器200中進行熱交換。然后，高溫能量媒介通過高溫能量媒介通道221的出口導出，低溫能量媒介通過第二通孔213導出。在本實施例中：高溫能量媒介為高溫流體，具體為高溫液體或高溫氣體；低溫能量媒介為低溫流體，具體為低溫液體或低溫氣體。所謂“高溫”和“低溫”是相對而言的，即將兩種能量媒介的溫度進行比較，溫度高的為高溫能量媒介，溫度低的為低溫能量媒介。

圖1所示的換熱單元10，其機身殼體110的四個外表面為組合面，分別為上組合面120、左組合面130、下組合面140和右組合面150。在上組合面120、左組合面130、下組合面140和右組合面150上分別設置有一組接口群。以圖1上能夠看見的上組合面120和右組合面150為例：在上組合面120上設有四個接口，四個接口分別為高溫能量媒介入口121、高溫能量媒介出口122、低溫能量媒介入口123、低溫能量媒介出口124；在右組合面150上設有四個接口，四個接口分別為高溫能量媒介入口151、高溫能量媒介出口152、低溫能量媒介入口153、低溫能量媒介出口154。事實上，在與上組合面120相對的下組合面140上設有與上組合面120上的四個接口相同的四個接口，下組合面140上的四個接口的位置與上組合面120上的四個接口的位置鏡像對稱；在與右組合面150相對的左組合面130(圖1中的背面)上設有與右組合面150上的四個接口相同的四個接口，右組合面150上的四個接口的位置與左組合面130上的四個接口的位置鏡像對稱。這種上下左右相對稱的設計，使得當兩個換熱單元10上下組合或左右組合時，傳輸同種能量媒介的接口相互正對并連接成一個整體。

請參照圖3，圖3為本發(fā)明實施例提供的換熱單元10的裝配爆炸示意圖。在圖3中，機身殼體110的三個面被拆下，以露出能量媒介管道系統(tǒng)。

能量媒介管道系統(tǒng)包括高溫能量媒介進入管310、高溫能量媒介排出管320、低溫能量媒介進入管330、低溫能量媒介排出管340。

高溫能量媒介進入管310、高溫能量媒介排出管320、低溫能量媒介進入管330、低溫能量媒介排出管340由設置在管殼式換熱器殼體210外表面上的多個凸起301形成。在機身殼體110裝配完成后，凸起301與機身殼體110的內表面密封配合，從而使得能量媒介管道系統(tǒng)與機身殼體110形成一個整體。

高溫能量媒介進入管310整體為環(huán)狀的管道，其與高溫能量媒介入口121、151對應，同時也與左組合面130和下組合面140上相應的接口對應。高溫能量媒介進入管310將高溫能量媒介入口121、151以及左組合面130和下組合面140上相應的接口連通。同時，高溫能量媒介進入管310還與管殼式換熱器200的高溫能量媒介通道221的進口連通。如此，使得換熱單元10上的組合面均可同時或分別為管殼式換熱器200引入高溫能量媒介。

高溫能量媒介排出管320整體為環(huán)狀的管道，其與高溫能量媒介出口122、152對應，同時也與左組合面130和下組合面140上相應的接口對應。高溫能量媒介排出管320將高溫能量媒介出口122、152以及左組合面130和下組合面140上相應的接口連通。同時，高溫能量媒介排出管320還與管殼式換熱器200的高溫能量媒介通道221的出口連通。如此，使得換熱單元10上的組合面均可同時或分別為管殼式換熱器200引出高溫能量媒介。

低溫能量媒介進入管330整體為環(huán)狀的管道，低溫能量媒介入口123、153對應，同時也與左組合面130和下組合面140上相應的接口對應。低溫能量媒介進入管330將低溫能量媒介入口123、153以及左組合面130和下組合面140上相應的接口連通。同時低溫能量媒介進入管330還與低溫能量媒介通道211的進口(第一通孔212)連通。如此，使得換熱單元10上的組合面均可同時或分別為管殼式換熱器200引入低溫能量媒介。

低溫能量媒介排出管340整體為環(huán)狀的管道，低溫能量媒介出口124、154對應，同時也與左組合面130和下組合面140上相應的接口對應。低溫能量媒介排出管340將低溫能量媒介出口124、154以及左組合面130和下組合面140上相應的接口連通。同時低溫能量媒介排出管340還與低溫能量媒介通道211的出口(第二通孔213)連通。如此，使得換熱單元10上的組合面均可同時或分別為管殼式換熱器200引出低溫能量媒介。

如此，能量媒介管道系統(tǒng)將不同接口群里傳輸同種能量媒介的接口相互連通，使得換熱單元通過任何一個接口群均可同時或分別引入引出能量媒介。在本實施例中，通過能量媒介管道系統(tǒng)使得換熱單元10從任何一個組合面均可同時或分別引入引出能量媒介。

請參照圖4，圖4為接口群中接口的結構示意圖。接口為流體接口，接口包括插頭440和插座410。插座410為筒狀，在機身殼體110上開孔，插座410固定在機身殼體110上開設的孔中，使得機身殼體110內部空間和機身殼體110外部的空間相互連通。插座410的內表面設置有固定凸起411。二通接頭420的兩端為插頭440，插頭440的端部設置有倒鉤441。倒鉤441插入并通過固定凸起411卡合在插座410的內壁，形成自鎖結構。在插座410和插頭440之間設置墊設有O型密封圈430，用于達到密封的目的。

請參照圖5，圖5示出了兩個換熱單元10對應的接口相互連接時的狀態(tài)。二通接頭420兩端的插頭440分別卡合在兩個插座410中，從而將兩個換熱單元10相應的接口連接。

請參照圖6，圖6示出了換熱單元10的接口需要封閉時的狀態(tài)。截止接頭450的一端為插頭440，其另一端封閉。如此插頭440卡合在插座410中，如此形成封閉的接口。在接口不需要與其他換熱單元相連時，通過截止接頭450對其進行封閉。

在需要將兩個換熱單元10相應的接口相互連接時，采用二通接頭420，在需要將換熱單元10上的接口封閉時，使用截止接頭450。

參照圖7，本實施例提供的換熱單元10能夠構成換熱矩陣20。在圖7中，六個換熱單元10以3×2的方式通疊加組合在一起形成換熱矩陣20。六個換熱單元10各自相鄰組合面緊密貼合，其上的傳輸同種能量媒介的接口彼此插接，例如：各個換熱單元10的高溫能量媒介入口與相鄰換熱單元10的高溫能量媒介入口連接在一起，從熱源供給的高溫能量媒介通過其中一個換熱單元10的高溫能量媒介入口接入，然后進入每個換熱單元10，為換熱單元10的高溫能量媒介通道221提供高溫能量媒介。同理，從每個換熱單元10的高溫能量媒介通道221的出口流出的高溫能量媒介通過其中一個換熱單元10的高溫能量媒介出口導出。低溫能量媒介通過其中一個換熱單元10的低溫能量媒介入口接入，然后進入每個換熱單元10，為換熱單元10的低溫能量媒介通道211提供低溫能量媒介。同理，從每個換熱單元10的低溫能量媒介通道211的出口流出的低溫能量媒介通過其中一個換熱單元10的低溫能量媒介出口導出。

如此，構成換熱矩陣20的的第i個換熱單元10的換熱功率為Pi，則換熱矩陣20的的換熱功率P＝∑Pi。通過換熱單元10的矩陣式組合，實現了換熱功率的擴展。其中，i為大于等于1的正整數。

采用本實施例提供的換熱單元10，用戶能夠根據實際需要，選用任意數量的換熱單元10構成大型的換熱矩陣20。進而在生產中，無需按用戶需求定制，只需要生產標準化的換熱單元10即可，提高了生產效率、降低了制造成本和生產周期。

需要說明的是，在本實施例中，換熱單元10為長方體結構，其主要目的在于便于換熱單元10之間的緊密連接，從而提高空間使用率。在其他具體的實施方式中，換熱單元10的形狀不限于長方體。

還需要說明的是，換熱單元10的至少兩個接口群可以設置在換熱單元10的同一面上。在本實施例中，之所以將接口群分別設置在不同的組合面上，是為了便于相鄰換熱單元10之間的相互插接。

還需要說明的是，在本實施例中，換熱單元10具備四個組合面，組合面的數量為偶數個。在其他具體實施方式中，組合面的數量也可以為奇數個。同時，本實施例中，長方體結構的換熱單元10的六個面都可以構成組合面。

在本實施例中，換熱單元10的換熱器為管殼式換熱器200?？梢岳斫獾?，板式換熱器也能夠作為換熱單元10的換熱器。

以上所述僅為本發(fā)明的部分實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。