本發(fā)明涉及換熱器領(lǐng)域，特別涉及一種套管換熱器。

背景技術(shù)：

套管換熱器是一種常見(jiàn)的換熱設(shè)備，在制冷設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛。在衡量套管換熱器的性能時(shí)，不止要看其換熱能力，防凍能力同樣也是一個(gè)重要的考核標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)有技術(shù)中套管的防凍方法主要有以下幾種：1，采用保溫材料進(jìn)行保溫和防凍，如常見(jiàn)的在套管外包裹保溫棉。2，電加熱保溫，直熱循環(huán)式商用熱水機(jī)通常會(huì)在進(jìn)水管上盤(pán)繞伴熱帶，在進(jìn)水溫度低于某一值時(shí)，此時(shí)伴熱帶就會(huì)開(kāi)啟，避免水管凍裂。此方法耗電較多。3，通過(guò)增強(qiáng)水的流動(dòng)性防凍，此方法要求循環(huán)泵一直開(kāi)啟，因此當(dāng)發(fā)生停電或者泵故障時(shí)，此方法完全失效。4，在水管內(nèi)填充可壓縮材料，利用材料的可壓縮性補(bǔ)償水結(jié)冰增加的體積，從而減小水管管壁所受的膨脹力，但是在套管填充可壓縮材料，易導(dǎo)致套管堵塞而且還會(huì)影響換熱效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種套管換熱器，以對(duì)套管進(jìn)行防凍保護(hù)。

本發(fā)明提供一種套管換熱器，包括套管，套管包括內(nèi)管和套設(shè)于內(nèi)管外側(cè)的外管，內(nèi)管為水管，套管還包括與水管連通的防凍結(jié)構(gòu)，防凍結(jié)構(gòu)包括弱化部，弱化部在套管受凍時(shí)先于水管破裂。

進(jìn)一步地，弱化部的材料與水管的材料相同且弱化部的厚度小于水管的管壁的厚度；或者，弱化部的材料與水管的材料不同。

進(jìn)一步地，防凍結(jié)構(gòu)包括與水管連通的破壞支管，破壞支管的至少一部分形成弱化部。

進(jìn)一步地，破壞支管與水管可拆卸地連接。

進(jìn)一步地，破壞支管包括支管管體和封口部，支管管體的第一端與水管連通，封口部密封地覆蓋于支管管體的第二端，封口部形成弱化部。

進(jìn)一步地，支管管體的第二端的端部形成向徑向內(nèi)側(cè)或外側(cè)折彎的環(huán)形折邊，封口部連接于環(huán)形折邊上。

進(jìn)一步地，封口部與支管管體的第二端可拆卸地連接，且破壞支管還包括設(shè)置于支管管體的第二端與封口部之間的密封元件。

進(jìn)一步地，套管換熱器還包括與外部水源連接以用于為水管輸送水的進(jìn)水管，防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水管上。

進(jìn)一步地，防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水管的靠近其與水管的連接處的位置。

進(jìn)一步地，套管包括并聯(lián)設(shè)置的至少兩個(gè)內(nèi)管，內(nèi)管為水管，進(jìn)水管包括進(jìn)水集管和與進(jìn)水集管連接且與至少兩個(gè)內(nèi)管對(duì)應(yīng)連接的至少兩個(gè)分流管，防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水集管上。

基于本發(fā)明提供的套管換熱器，套管在受凍而導(dǎo)致水管內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)，由于弱化部要先于水管破裂，因此可以釋放水管內(nèi)部壓力，從而對(duì)水管起到防凍保護(hù)的作用。本發(fā)明的套管換熱器突破常規(guī)的防凍保護(hù)方法，采用局部破壞來(lái)達(dá)到保護(hù)整體套管的效果。并且弱化部的破裂對(duì)用戶(hù)起到提醒的作用，提醒用戶(hù)注意及時(shí)排水。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的套管換熱器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的套管換熱器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所示的破壞支管的m部的側(cè)視的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的套管換熱器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4所示的套管換熱器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

各附圖標(biāo)記分別代表：

1-進(jìn)水管；11-進(jìn)水集管；12-分流管；2-破壞支管；21-支管管體；22-封口部；6-排水管；fi-冷媒進(jìn)口；fo-冷媒出口；wi-進(jìn)水口；wo-出水口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說(shuō)明書(shū)的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來(lái)描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語(yǔ)“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述作出相應(yīng)解釋。

下面在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的套管換熱器的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明之前將先對(duì)水結(jié)冰時(shí)的狀態(tài)變化原理以及套管的受凍破裂情況進(jìn)行說(shuō)明。

水具有三相狀態(tài)，常溫下的水處于液態(tài)，當(dāng)水溫達(dá)到冰點(diǎn)(0℃)時(shí)，此時(shí)水開(kāi)始結(jié)冰。水的密度為1g/cm3，冰的密度為0.9g/cm3，因此相同質(zhì)量的水從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)后，體積增加約10％，也就是說(shuō)如果套管的水管內(nèi)部完全充滿水時(shí)，那么在水管內(nèi)的水在受凍后由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，水管需要額外10％的富余空間來(lái)補(bǔ)償水的體積的增加，事實(shí)上這是很難做到的，所以就需要通過(guò)其他手段釋放體積膨脹帶來(lái)的壓力激增。

從化學(xué)的分子結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行分析，水分子(h2o)是一個(gè)四面體的微晶體結(jié)構(gòu)，隨著溫度的升高，這種結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，分子之間的無(wú)序排列增多，使水的密度增大。然而同時(shí)隨著溫度的升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇會(huì)使水分子之間的間距逐漸增大，使水的密度減小。因此水的密度隨著溫度的變化如何變化要取決于結(jié)構(gòu)破壞和分子熱運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)因素中的哪個(gè)因素處于主導(dǎo)作用。4℃以上時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)對(duì)密度的影響處于主導(dǎo)作用，所以此時(shí)水呈現(xiàn)出“熱脹冷縮”的性質(zhì)；0～4℃時(shí)，結(jié)構(gòu)破壞對(duì)密度的影響處于主導(dǎo)地位，所以此時(shí)水呈現(xiàn)出“熱縮冷脹”的性質(zhì)。

當(dāng)套管的水管內(nèi)的水長(zhǎng)期靜置處于低溫環(huán)境中時(shí)，水溫從最開(kāi)始逐漸降低到接近環(huán)境溫度，但是水管內(nèi)部的水溫不是均勻同步變化的。根據(jù)上面的分析，水在接近0℃時(shí)具有熱縮冷脹的性質(zhì)，也就是說(shuō)溫度越高的水密度越大，溫度越低的水密度越小，密度小的水總是傾向于往水管上部運(yùn)動(dòng)，因此水管上方的水溫通常要低于底部，所以水管內(nèi)部水的結(jié)冰順序應(yīng)該是從上至下。水管上方的水開(kāi)始凍結(jié)，就會(huì)使還未凍結(jié)的水往水管的下部堆積，水管的底部最終結(jié)冰時(shí)，累計(jì)的壓力已經(jīng)非常大了，如果此時(shí)不能及時(shí)釋放，就會(huì)造成底部漲裂。

基于以上分析，本發(fā)明提出一種全新的保護(hù)套管水管受凍破裂的技術(shù)方案，降低水管受凍變形甚至凍裂的概率。下面將對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的套管換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例的套管換熱器包括套管。套管包括內(nèi)管和套設(shè)于內(nèi)管外側(cè)的外管，內(nèi)管為水管。套管還包括與水管連通的防凍結(jié)構(gòu)。防凍結(jié)構(gòu)包括弱化部，弱化部在套管受凍時(shí)先于水管破裂。本發(fā)明實(shí)施例的套管在受凍而導(dǎo)致水管內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)，由于弱化部要先于水管破裂，因此可以釋放水管內(nèi)部壓力，從而對(duì)水管起到防凍保護(hù)的作用。本發(fā)明實(shí)施例的套管換熱器突破常規(guī)的防凍保護(hù)方法，采用局部破壞來(lái)達(dá)到保護(hù)整體套管的效果。并且弱化部的破裂對(duì)用戶(hù)起到提醒的作用，提醒用戶(hù)注意及時(shí)排水。

為了使弱化部在套管受凍時(shí)能夠先于水管破裂，可以使弱化部的材料與水管的材料相同而使弱化部的厚度小于水管的管壁的厚度。也可以使弱化部的材料與水管的材料不同。例如，可以使水管為銅管，而弱化部為相對(duì)于銅脆性更大的其他材質(zhì)，比如塑料等。

下面根據(jù)圖1至圖5對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的套管換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

第一實(shí)施例

本實(shí)施例的套管換熱器包括內(nèi)管和套設(shè)于內(nèi)管外側(cè)的外管。內(nèi)管為水管，其內(nèi)部流通水，外管與內(nèi)管之間流通冷媒。如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，冷媒從冷媒進(jìn)口fi進(jìn)入外管與內(nèi)管之間并從冷媒出口fo流出套管。水從進(jìn)水口wi進(jìn)入外管中并從出水口wo流出外管。進(jìn)水口wi處于水管的底部。

在本實(shí)施例中，如圖1所示，防凍結(jié)構(gòu)包括與水管連通的破壞支管2。破壞支管2的至少一部分形成弱化部。本實(shí)施例的防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置為形成水管的支路的破壞支管2，因此位于破壞支管2上的弱化部破裂時(shí)只要更換弱化部或者破壞支管整體即可，而不影響水管整體的結(jié)構(gòu)，因此本實(shí)施例的防凍結(jié)構(gòu)使用方便且成本較低。

由于套管的水管內(nèi)部水的結(jié)冰順序是從上至下。因此為了防止套管的水管在受凍時(shí)整個(gè)破裂，可將防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于與水管的下部連通的位置。

具體地，本實(shí)施例的套管換熱器包括與外部水源連接以用于為水管輸送水的進(jìn)水管1且水管的進(jìn)水口wi處于水管的底部。因此可將破壞支管2設(shè)置于進(jìn)水管1上。破壞支管2通過(guò)進(jìn)水管1與水管連通，因此當(dāng)套管受凍而導(dǎo)致水管內(nèi)的水結(jié)冰時(shí)，破壞支管2上的弱化部也會(huì)受到膨脹力，由于弱化部會(huì)先于水管發(fā)生破裂而釋放壓力，從而可保護(hù)套管。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，破壞支管2包括支管管體21和封口部22。支管管體21的第一端與進(jìn)水管1連接，封口部22密封地覆蓋于支管管體21的第二端，封口部22形成弱化部。封口部22在受到膨脹力而破裂時(shí)，用戶(hù)可以?xún)H更換封口部即可，操作簡(jiǎn)單方便。

優(yōu)選地，封口部22與支管管體21的第二端可拆卸地連接，且破壞支管1還包括設(shè)置于支管管體21的第二端與封口部22之間的密封元件。如此設(shè)置使得封口部22在破裂后，只要將破裂的封口部22從支管管體21上拆除并更換新的封口部22即可，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

封口部22的材料可以與水管的材料相同，也可以與水管的材料不同。例如，當(dāng)水管為銅管時(shí)，封口部可以是比銅管的管壁更薄的銅片，也可以是鋁片，塑料片等，只要能夠在水管結(jié)冰時(shí)及時(shí)漲裂即可。此時(shí)，支管管體21的材料可以與水管的材料相同，例如可以在制備進(jìn)水管時(shí)，直接在進(jìn)水管上連接支管管體即可。

具體地，如圖3所示，支管管體21的第二端的端部形成向徑向內(nèi)側(cè)折彎的環(huán)形折邊，封口部22連接于環(huán)形折邊上。環(huán)形折邊的設(shè)置使得封口部22與支管管體21之間具有較大的接觸面積，可以較好地保證封口部22與支管管體21的連接強(qiáng)度，進(jìn)而保證水管的封閉性。

在本實(shí)施例中，在封口部22與環(huán)形折邊之間設(shè)置密封膠圈并且在周向上均布多個(gè)螺釘來(lái)進(jìn)行密封以保證水管在正常工作時(shí)的密封性而保證套管的正常工作。

在一個(gè)附圖未示出的實(shí)施例中，也可以使整個(gè)破壞支管形成弱化部或者使支管管體形成弱化部，此時(shí)可以使破壞支管與進(jìn)水管可拆卸地連接。在套管受凍時(shí)，整個(gè)破壞支管或支管管體在膨脹壓力的作用下先發(fā)生破裂而保護(hù)水管。

為了使防凍結(jié)構(gòu)能夠及時(shí)感受到水管在受凍時(shí)內(nèi)部結(jié)冰的膨脹力，可將防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水管的靠近其與水管的連接處的位置。此時(shí)，防凍結(jié)構(gòu)與水管的進(jìn)水口的位置更近，因此防凍結(jié)構(gòu)與水管所受到的膨脹力更接近，可以在受到膨脹力時(shí)及時(shí)破裂而釋放壓力。

第二實(shí)施例

在本實(shí)施例中，套管包括并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)內(nèi)管。也就是說(shuō)，外管內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)內(nèi)管。如圖4和圖5所示，與第一實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例的破壞支管的設(shè)置位置不同。

具體地，在本實(shí)施例中，進(jìn)水管1包括進(jìn)水集管11和與進(jìn)水集管11連接且與至少兩個(gè)內(nèi)管對(duì)應(yīng)連接的至少兩個(gè)分流管12，防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水集管11上。將防凍結(jié)構(gòu)設(shè)置于進(jìn)水集管11上就可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)水管進(jìn)行防凍保護(hù)，使得套管換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

如圖4和圖5所示，在進(jìn)水集管11的側(cè)面設(shè)置有排水管6。當(dāng)破壞支管2的封口部在受到膨脹力而破裂后，用戶(hù)可以通過(guò)排水管6對(duì)水管進(jìn)行排水。

第二實(shí)施例的其他未說(shuō)明的各部件和各部件之間的連接關(guān)系、功能、效果等可參照第一實(shí)施例。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。