书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 19

使用空气和液体作为冷却剂的热交换器.pdf

  • 上传人:32
  • 文档编号:415067
  • 上传时间:2018-02-14
  • 格式:PDF
  • 页数:19
  • 大小:666.88KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200980113700.9

    申请日:

    2009.03.02

    公开号:

    CN102007360A

    公开日:

    2011.04.06

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F28D 1/04申请日:20090302|||公开

    IPC分类号:

    F28D1/04; F02B29/04; F28D1/03; F28F9/02

    主分类号:

    F28D1/04

    申请人:

    达纳加拿大公司

    发明人:

    A·K·吴; K·埃布尔斯

    地址:

    加拿大安大略

    优先权:

    2008.04.30 US 12/112,088

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

    代理人:

    董敏

    PDF完整版下载: PDF下载
    内容摘要

    一种适用于汽车的热交换器包括多个管形第一部件,所述管形第一部件布置成排并形成细长间隙。所述部件形成通道,用于使得第一流体以与流过间隙的冷却空气成热交换关系地流动。第一部件和间隙形成初级热交换区域。进口和出口歧管与第一部件连接,用于引导第一流体流过第一部件。相连的冷却装置使得液体冷却剂循环,并包括扁平的管形第二部件,各管形第二部件在二级热交换区域中伸入相应一个细长间隙中,该二级热交换区域是初级热交换区域的一部分,但是更小。各第二部件的厚度至少为它们各自的间隙的宽度。至少一些第一部件可以在相对扁平侧面形成有切口,所述切口由第二部件密封关闭。

    权利要求书

    1.一种热交换器,它包括:多个管形第一部件,所述管形第一部件具有各自的第一进口远端部分和第一出口远端部分,所述第一进口远端部分和第一出口远端部分限定各自的第一进口开口和第一出口开口,所述第一部件相互间隔开,使得在所述第一部件之间形成一系列细长间隙,所述第一部件形成多个第一通道,用于在所述热交换器的使用过程中使得第一流体以与流过所述间隙的冷却空气成热交换关系地流动,所述第一部件和所述细长间隙形成初级热交换区域,所述初级热交换区域的长度在一个所述第一部件的至少大部分长度上延伸,所述初级热交换区域的宽度等于所述第一部件的高度和所述间隙的宽度的总和;相对置的进口歧管部件和出口歧管部件,所述进口歧管部件和出口歧管部件分别与所述第一进口远端部分和第一出口远端部分连接,所述进口歧管适用于接收所述第一流体并将所述第一流体引向所述第一进口开口,所述出口歧管适用于接收已经由所述冷却空气冷却的所述第一流体;多个管形第二部件,所述管形第二部件布置成排并具有端部部分,所述端部部分限定第二进口开口和第二出口开口,全部所述第二进口开口连接,并且全部所述第二出口开口连接,以便分别形成第二进口歧管和第二出口歧管,所述第二进口歧管适用于接收液体冷却剂并将所述液体冷却剂引向由所述第二部件形成的多个第二通道,所述第二出口歧管适用于从所述第二通道接收所述液体冷却剂;所述第二部件包括位于所述排的相对端处的两个外部第二部件和位于所述外部第二部件之间的中间第二部件,至少各所述中间第二部件伸入相应一个所述细长间隙中,以便在所述第一流体和所述液体冷却剂之间进行热交换;其中,所述第二部件只填充所述间隙的一部分,所述部分在二级热交换区域上延伸,所述二级热交换区域是所述初级热交换区域的一部分。2.根据权利要求1所述的热交换器,其特征在于,所述间隙具有安装于其中的冷却翅片,所述冷却翅片布置成允许所述冷却空气流过所述间隙并且沿着所述冷却翅片流动,所述冷却翅片布置在所述初级热交换区域的除了所述二级热交换区域以外的至少大部分长度和宽度上。3.根据权利要求1或2所述的热交换器,其特征在于,至少各所述中间第二部件在位于热交换器一端附近的所述间隙的端部部分处伸入它们各自的间隙中,所述二级热交换区域的一个尺寸基本等于所述初级热交换区域的宽度,所述一个尺寸沿初级热交换区域的宽度方向延伸。4.根据权利要求1或2所述的热交换器,其特征在于,至少各所述中间第二部件沿所述间隙的至少大部分长度伸入它们各自的间隙中,并且至少两个所述细长间隙没有伸入其中的第二部件。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其中,各所述进口歧管和出口歧管包括:细长的大致U形槽道,所述槽道包围所述管形第一部件的相邻远端部分;以及端帽,所述端帽关闭所述U形槽道的相对开口端,以便完成歧管,所述第一流体是增压空气。6.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其特征在于,各所述第一部件形成大致扁平管并且包括一对细长板,所述一对细长板沿它们的纵向边缘密封地连接在一起,所述第一部件的第一通道形成于两个连接的纵向边缘之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的热交换器,其特征在于,各所述第二部件形成大致扁平管并且包括一对板,所述一对板绕它们的周边边缘密封地连接在一起,所述一对板的每个板形成所述第二部件,每个板形成有两个短的环形延伸部分,并且形成于所述第二部件上的各对环形延伸部分与相邻第二部件的相邻环形延伸部分匹配和连接,以便形成所述第二进口歧管和出口歧管。8.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器,其特征在于,所述第一部件的至少一部分各在它的相对扁平侧面中形成有两个切口,所述切口形成于所述第二部件伸入所述细长间隙中的位置处,并由所述第二部件的相邻侧面密封关闭。9.根据权利要求1或8所述的热交换器,其特征在于,由所述第二部件形成的所述第二通道为U形,使得各第二通道具有由内部挡板分开的两个平行通道部分,并且所述第二进口歧管和出口歧管都位于热交换器的一侧上。10.根据权利要求1至3和8中任一项所述的热交换器,其特征在于,由所述第二部件形成的所述第二通道在所述第二进口开口和第二出口开口之间为直线形,使得所述第二进口歧管和第二出口歧管位于由所述管形第一部件形成的热交换器部分的相对侧上。11.一种用于汽车的增压空气冷却器,它包括:多个第一部件,所述第一部件形成一排管,所述一排管相互间隔开并且平行,使得一系列细长间隙形成于所述第一部件之间并由所述第一部件限定,所述第一部件形成多个第一通道,用于在所述热交换器的使用过程中使得增压空气以与流过所述间隙的冷却空气成热交换关系地流动,所述第一部件和所述间隙形成初级热交换区域,所述初级热交换区域具有在一个所述第一部件的至少大部分长度上延伸的第一长度,所述初级热交换区域还具有第一宽度;第一进口歧管,所述第一进口歧管沿增压空气冷却器的一端延伸并与所述第一部件的相邻第一端流体连接,以便引导增压空气流入所述第一通道内;第一出口歧管,所述第一出口歧管沿增压空气冷却器的相对端延伸并与所述第一部件的相邻第二端流体连接,以便从所述第一通道接收所述增压空气流;和相连的冷却装置,所述冷却装置用于使得液体冷却剂循环,以便在所述液体冷却剂和流过所述第一通道的所述增压空气流之间进行热交换,所述冷却装置包括管形第二部件,各管形第二部件在二级热交换区域中伸入相应一个所述细长间隙中,所述二级热交换区域具有沿所述第一长度方向延伸的第二长度以及沿与所述第一宽度相同方向延伸的第二宽度,并且是所述初级热交换区域的一部分,所述二级热交换区域由下面两个要求中的至少一个限定:(i)所述第二长度基本小于所述第一长度;(ii)所述第二宽度基本小于所述初级热交换区域的所述第一宽度;其中,由所述初级热交换区域限定的、所述间隙的区域的大部分保持敞开,以便所述冷却空气的流动。12.根据权利要求11所述的增压空气冷却器,其特征在于,所述二级热交换区域的所述第二长度基本等于所述初级热交换区域的所述第一长度,并且所述二级热交换区域的所述第二宽度基本小于所述初级热交换区域的所述第一宽度。13.根据权利要求11所述的增压空气冷却器,其特征在于,所述二级热交换区域的所述第二宽度基本等于所述初级热交换区域的所述第一宽度,并且所述二级热交换区域的所述第二长度基本小于所述初级热交换区域的所述第一长度的一半。14.根据权利要求11至13中任一项所述的增压空气冷却器,其特征在于,所述管形第二部件为大致扁平管,各扁平管的厚度至少与各个间隙的宽度一样大,使得各所述第二部件填充各自的间隙,所述第二部件沿所述间隙的宽度方向伸入所述间隙中。15.根据权利要求11至13中任一项所述的增压空气冷却器,其特征在于,所述第一部件为具有两个相对扁平侧面的大致扁平管,所述第一部件的至少一部分形成有切口,所述切口形成于所述扁平侧面中并且位于所述二级热交换区域中,所述切口由所述第二部件的扁平侧面密封关闭。16.一种适用于汽车的热交换器,它包括:多个大致扁平的管形第一部件,所述管形第一部件布置成排并且形成一系列细长间隙,所述细长间隙由所述第一部件限定并且在所述第一部件之间延伸,所述第一部件提供一系列第一通道,用于在所述热交换器的使用过程中使得第一流体以与流过所述间隙的冷却空气流成热交换关系地流动,所述第一部件和所述间隙形成初级热交换区域,所述初级热交换区域的长度在一个第一部件的至少大部分长度上延伸,所述初级热交换区域的宽度基本等于所述间隙的宽度和所述第一部件的厚度的总和;第一进口歧管,所述第一进口歧管沿热交换器的一端延伸并且与第一部件的相邻第一端流体连接,以便引导所述第一流体流入所述第一通道内;第一出口歧管,所述第一出口歧管沿热交换器的相对端延伸并且与第一部件的相邻第二端流体连接,以便从所述第一通道接收所述第一流体流;和相连的冷却装置,所述冷却装置用于使得液体冷却剂循环,以便在所述液体冷却剂和流过所述第一通道的所述第一流体流之间进行热交换,所述冷却装置包括大致扁平的管形第二部件,各管形第二部件在二级热交换区域中伸入相应一个所述细长间隙中,所述二级热交换区域是所述初级热交换区域的一部分并且基本小于所述初级热交换区域,各所述第二部件的厚度至少与它们各自的间隙的宽度一样大,使得各所述第二部件沿所述间隙的宽度方向填充它各自的间隙。17.根据权利要求16所述的热交换器,其特征在于,所述第一部件的至少一部分在所述第一部件的相对扁平侧面中形成有切口,所述切口位于所述二级热交换区域中,并且由所述第二部件的扁平侧面密封关闭。18.根据权利要求16或17所述的热交换器,其特征在于,所述间隙具有安装于其中的冷却翅片,所述冷却翅片布置成允许所述冷却空气流过所述间隙并且沿所述冷却翅片流动,所述冷却翅片布置在所述初级热交换区域的所述长度的大部分上。19.根据权利要求16至18中任一项所述的热交换器,其特征在于,所述第二部件形成用于所述液体冷却剂各自的第二通道,所述第二通道为U形,使得各第二通道具有由内部挡板分开的两个平行通道部分,所述第二部件形成有圆顶延伸部分,所述圆顶延伸部分密封连接,以便形成位于所述第二通道的一端处的第二进口歧管和位于所述第二通道的相对端处的、用于所述液体冷却剂的第二出口歧管,所述第二进口歧管和第二出口歧管都位于热交换器的一侧上。20.根据权利要求18所述的热交换器,其特征在于,各所述第二部件包括一对板,这对板绕它们的周边边缘密封地连接在一起,所述一对板的每个板形成有两个短的环形延伸部分,并且形成于所述第二部件上的各对环形延伸部分与相邻第二部件的相邻环形延伸部分匹配和连接,以便形成第二进口歧管和出口歧管。

    说明书

    使用空气和液体作为冷却剂的热交换器

    技术领域

    本发明涉及一种热交换器,该热交换器包括增压空气冷却器,例如用于汽车中的增压空气冷却器。

    背景技术

    已知提供了成增压空气冷却器形式的热交换器,它具有相对置的进口和出口收集储槽或歧管,该进口和出口收集储槽或歧管由管流体连接,该管将增压空气从冷却器的进口储槽或歧管引向出口储槽或歧管。这样的冷却器的最近实例在授予Modine Manufacturing Company的美国专利No.6755158(公开日为2004年6月29日)中教导。这种特殊的增压空气冷却器具有在空气收集储槽中定向的冷却剂填充预冷却器。预冷却器的尺寸设置成与进入冷却器的大部分增压空气接触。预冷却器具有在预冷却器的歧管之间承载冷却剂的流动通路,该流动通路限定穿过其中的槽道,以便引导增压空气通过预冷却器进入冷却格栅。

    增压空气冷却器的另一实例在德国公开专利申请3200688A1中教导,其中,第二热交换器单元具有流入和流出管线或歧管,扁平管在这两个歧管之间延伸。第二热交换器的管与空气冷却管平行布置。增压空气的冷却通过在增压空气和冷却空气之间的热交换来进行。在所示实施例中,在整个空气冷却器中设有三个交替层。所述层包括用于增压空气的竖直延伸管形通道、用于冷却剂的竖直延伸管以及用于冷却空气水平通过热交换器的通道层。

    可以预见,汽车(特别是具有柴油发动机的汽车)的排气限制将对热交换器具有更大需要。还可能需要使得离开增压冷却器的增压空气的温度降低远远超过现有情况,尽管进入增压冷却器的增压空气将具有比现有情况高得多的温度。增压空气冷却器的这些新参数应当尽可能地满足,同时增压空气冷却器不需要明显更大的设计空间。

    发明内容

    因此,希望提供一种热交换器,例如增压空气冷却器,该增压空气冷却器除了冷却流过热交换器的常规冷却空气以外,还能够提供用于冷却第一热交换流体,例如增压空气的附加装置,该附加装置采取用于使得在冷却剂和第一流体之间进行热交换的液体冷却剂循环的相连冷却装置的形式,该冷却装置在很大程度上定位在由常规热交换器部件占据的区域内。还希望这样的热交换器可以具有相连的冷却装置,该冷却装置使用液体冷却剂,而不需要以增加第一流体侧压力降的方式来改变热交换器的第一流体侧。

    在这里所描述的热交换器的示例实施例中,与全部空气冷却热交换器相比,热交换器的液体冷却剂侧可以增加从第一流体(例如增压空气)除去的热量,因为第一流体部分地由液体冷却剂冷却,该液体冷却剂可以是水。

    在构成为用作增压空气冷却器的本发明热交换器的一些实施例中,使得液体冷却剂循环的相连冷却装置可以被希望地以相对便宜地方式布置在热交换器的、可能是或者认为是空气流“死区”的区域或地区,从而能够在该区域具有良好的热交换,尽管清楚或知道空气冷却该区域的困难。

    还希望提供具有相连冷却装置的前述热交换器,在示例实施例中,该相连冷却装置使用液体冷却剂,而不需要提供复杂的歧管来用于将液体冷却剂输送给相连冷却装置和从该冷却装置除去液体冷却剂。

    根据本发明的一个方面,适用于汽车的热交换器包括多个大致扁平的管形第一部件,所述管形第一部件布置成排并形成一系列细长间隙,所述细长间隙由第一部件限定并在该第一部件之间延伸,所述第一部件提供一系列第一通道,用于在热交换器的使用过程中使得第一流体以与流过间隙的冷却空气成热交换关系地流动。第一部件和间隙形成初级热交换区域,该初级热交换区域的长度在第一部件的至少大部分长度上延伸,该初级热交换区域的宽度基本等于间隙的宽度和第一部件的厚度的总和。还提供有:第一进口歧管,该第一进口歧管沿热交换器的一端延伸并与第一部件的相邻第一端流体连接,以便引导第一流体流入第一通道内;以及第一出口歧管,该第一出口歧管沿热交换器的相对端延伸并与第一部件的相邻第二端流体连接,以便从第一通道接收第一流体流。还提供有相连的冷却装置,用于使得液体冷却剂循环,以便在液体冷却剂和流过第一通道的第一流体流之间进行热交换。冷却装置包括大致扁平的管形第二部件,各管形第二部件在二级热交换区域中伸入相应一个细长间隙中,该二级热交换区域是初级热交换区域的一部分,并基本小于该初级热交换区域。各管形第二部件的厚度至少与它们各自的间隙的宽度一样大,使得各管形第二部件沿间隙的宽度方向填充它各自的间隙。

    根据这里所描述的本发明的另一方面,热交换器包括多个管形的第一部件,所述第一部件具有各自的第一进口远端部分和第一出口远端部分,该第一进口远端部分和第一出口远端部分限定各自的第一进口开口和第一出口开口,所述第一部件相互间隔开,使得在第一部件之间形成一系列细长间隙。所述第一部件形成多个第一通道,用于在热交换器的使用过程中使得第一流体空气以与流过间隙的冷却空气成热交换关系地流动。第一部件和细长间隙形成初级热交换区域,该初级热交换区域的长度在一个第一部件的至少大部分长度上延伸,该初级热交换区域的宽度等于第一部件的高度和间隙的宽度的总和。还设有相对的进口歧管部件和出口歧管部件,该进口歧管部件和出口歧管部件分别与第一进口远端部分和第一出口远端部分连接。第一进口歧管适用于接收第一流体并将第一流体引向第一进口开口,同时出口歧管适用于接收已经由冷却空气冷却的第一流体。多个管形第二部件布置成排并具有端部部分,该端部部分限定第二进口开口和第二出口开口,全部第二进口开口连接并且全部第二出口开口连接,以便分别形成第二进口歧管和第二出口歧管。第二进口歧管适用于接收液体冷却剂,并将液体冷却剂引向由第二部件形成的多个第二通道。第二出口歧管适用于从第二通道接收液体冷却剂。第二部件包括在所述排的相对端处的两个外部第二部件和位于两个外部第二部件之间的中间第二部件。至少各中间第二部件伸入相应一个细长间隙中,用于在第一流体和液体冷却剂之间进行热交换。第二部件只填充间隙的一部分,该部分在二级热交换区域上延伸,该二级热交换区域是初级热交换区域的一部分。

    附图说明

    下面将参考附图通过实例描述本发明的示例实施例,在全部附图中,相同参考标号用于表示相同元件和特征。

    附图中:

    图1是适合用作增压空气冷却器的热交换器的透视图,该视图从上面和从右端看;

    图2是图1的热交换器的右半部分的透视图,该视图表示了热交换器局部拆卸成热交换器的液体冷却剂部分离开形成于热交换器的主要部分中的细长间隙;

    图3是表示图1的热交换器的一部分和某些结构细节的另一透视图;

    图4是沿图3的线IV-IV的平面图;

    图5是图1的热交换器的示意平面图,该视图表示了形成液体冷却剂回路的扁平管的物理位置;

    图6是液体冷却剂回路的各扁平管的平面图,该视图表示了扁平管中的内部挡板;

    图7是类似于图5的示意平面图,但是表示了在液体冷却剂管中提供直线形通流的可替换实施例;以及

    图8是类似于图1的透视图,但是表示了根据本发明构成的热交换器的可替换实施例。

    具体实施方式

    图1至4中表示了热交换器10,该热交换器10适合用作增压空气冷却器。尽管下面的详细说明主要涉及旨在用作增压空气冷却器的示例实施例,但是应当知道,包括本发明一个或多个方面的其它实施例也可以构成为用于冷却流体,例如油的热交换器。所示热交换器的空气冷却侧可以根据在授予Long Manufacturing Ltd.的美国专利No.6332495(公开日为2001年12月25日)中教导的板和翅片型热交换器的结构细节构成,其中空气冷却侧是并不包括后面所述的液体冷却剂回路的部分。尽管在美国专利No.6332495中所述和所示的热交换器是用于空冷发动机的冷却剂,但是热交换领域的技术人员应当知道,它可以进行常规变化,例如通过增加由板对形成的用于增压空气流的通道的尺寸,以便用作增压空气冷却器。热交换器10包括多个管形第一部件12,所述管形第一部件12具有位于14处的各第一进口远端部分和位于16处的第一出口远端部分,它们限定各个第一进口开口和第一出口开口。第一进口开口的位置在图3中表示为18处,应当知道,出口开口以与所述进口开口类似的方式布置和定位,但是在第一部件的相对端。第一部件12相互间隔开,使得在第一部件之间形成一系列细长间隙20。在所示示例实施例中,除了在后面将描述的液体冷却剂回路区域以外,所述间隙具有安装于其中的冷却翅片22。所述翅片通常由薄的波纹形金属板形成,该金属板通常由铝合金或铝制造,所述翅片布置成允许由图1中箭头A表示的冷却空气流过间隙和沿翅片流动。应当知道,翅片布置在除了液体冷却剂回路位于的二级热交换区域以外的初级热交换区域的至少大部分长度和宽度上。

    热交换器可以具有通向第一流体或增压空气歧管26的第一流体进口或增压空气进口24。第一流体进口可以由短的连接管28形成,当第一流体流是增压空气流时,该连接管28可以具有相对较大的直径。该连接管可以适用于与更长的增压空气管连接,该增压空气管可以输送进入温度达300℃或更高的增压空气,该增压空气的高温将通过流过间隙20的冷却空气和在液体冷却回路中的液体冷却剂而大大降低,如后面更充分所述。在第一流体通过由第一部件12形成的第一通道之后,冷却的第一流体收集在出口歧管30中,该出口歧管30将流体输送给第一流体出口32。该第一流体出口可以由与出口歧管刚性联接的短的连接管34形成,当第一流体是增压空气时。该连接管34可以与用于将增压空气供给至内燃机的各气缸中的更长空气管(未示出)连接。

    下面描述第一部件12的构造,在所示结构中,各第一部件可以由板对形成,在所示竖直延伸的热交换器中,该板对可以包括顶部板36和下面的底部板38(见图3)。各板对具有中心平面形部分40和偏置的周边边缘部分42、44。这样,当板36、38以面对面的方式相互抵靠布置时,周边边缘部分42、44通常通过在热交换行业中公知的铜焊处理连接在一起,并且中心平面形部分40间隔开,以便限定在两个板之间的前述第一通道,各第一通道在前述第一进口开口18和位于板对的相对端处的出口开口之间延伸。

    还如图3中所示,各板对的两个板36、38具有偏置的端部凸缘46、48。在各板对的各端处的端部凸缘从根部区域50向横向远侧边缘部分或凸缘延伸部分52发散,在该根部区域50处,升高的周边边缘部分42、44仍旧连接在一起。这些横向远侧边缘部分或凸缘延伸部分在背靠背的堆叠板对中连接在一起。这样,第一部件12被合适地间隔开,以便提供间隙20,该间隙20形成在板对之间的横向流动通道,冷却翅片22位于横向流动通道中。

    进口和出口歧管26、30可以以类似方式各自通过大致U形槽道部件56、58构造,该槽道部件56、58的横截面可以从它的顶端至它的底端变化,如图1中所示。这些槽道部件可以由成形铝板制造,该成形铝板能够留有可适合关闭的开口端,如图所示。特别是,可以提供有基本扁平顶板60,该顶板60可以形成有偏置的端部部分62、64,以便关闭在槽道部件56、58顶部的开口端。底部端板66可以以类似方式具有相对的端部延伸部分(未示出),以便关闭在槽道部件56、58底部的开口端。需要时,在顶部和底部端板60、66上的端部延伸部分可以形成有向上延伸的周边凸缘,以便于这些端部延伸部分以密封方式与槽道部件连接。应当知道,大致U形槽道部件56、58可以具有与所示不同的其它截面形状,包括梯形或半球形。在本说明书中,术语“U形”将包括能够包围偏置的端部凸缘46、48的任意截面形状。

    参考图3和4,可以看见,偏置的周边边缘部分42、44形成有指状件70,该指状件70与凸缘横向边缘72间隔开,以便限定用于容纳U形槽道侧壁76、78的狭槽74。狭槽74能够稍微向内渐缩,以便将侧壁76、78推压成与凸缘横向边缘72紧密接合。这提供了紧贴配合,使得槽道部件56、58在热交换器的装配过程中被夹住和保持就位。狭槽74可以比侧壁的、伸入该狭槽内的部分稍微更深。

    图1中还表示了三个安装托架80至82。托架80、81可以以类似方式构成,并可以各自通过铆钉、螺钉或其它合适的紧固件安装在顶板60上。这两个托架可以各自提供有形成于它的竖直延伸支脚中的中心孔84以及附加的更小孔86(当需要时)。应当知道,托架80至82可以通过合适的紧固件,例如螺栓和螺母组件固定在相邻的支承部件或支承表面上。托架82可以安装在底部端板66上,并可以与螺纹轴或螺栓在88处配合。应当知道,轴88可以用于使得热交换器的底部通过螺母与支承部件或支承表面连接。

    除了前述的第一流体冷却布置,在热交换器10中还提供有相连或附加的冷却装置,该冷却装置大致表示为90,用于使得液体冷却剂,例如水循环,以便在该冷却剂和流过第一通道的第一流体流之间进行热交换。如图所示,这里使用的术语“第一流体”将涵盖气体,例如空气和液体,例如油。冷却装置90包括管形第二部件92。这些第二部件的一个示例形式的结构可以最好由图2、5和6示出。多个管形的第二部件92布置成排,该排是图1和2所示的实施例中的竖直排。各第二部件包括端部部分94,该端部部分94从热交换器的主要竖直侧面凸出。在该实施例中,该凸出的端部部分限定第二进口开口96和第二出口开口98。可以看见,管形第二部件在该示例实施例中由多个间隔开的板对提供,其中,各板对在竖直延伸的所示热交换器中由顶部和底部匹配板100、102形成。板对的各板具有大致平面形部分104,该平面形部分104可以包括中心区域和内端区域106,这两个区域位于热交换器的各个间隙20中,如图1和图5中所示。各板还具有偏置的周边边缘部分108,该偏置的周边边缘部分108完全绕板100、102的周边延伸并形成连接凸缘,以便使得各板与板对的另一板连接。应当知道,两个相邻的周边边缘凸缘或部分可以通过已知方法、以永久性的密封方式,例如通过铜焊连接。当两个凸缘以这种方式连接时,平面形部分104间隔开,以便限定流动槽道,该流动槽道可以是U形槽道110,如图6中所示。

    如图2中更清楚所示,在这种示例形式中,各板100、102形成有一对圆顶112,该对圆顶112也可以描述为板的短环形延伸部分。各对圆顶或环形延伸部分以密封方式与相邻第二部件的相邻环形延伸部分匹配和连接。前述进口开口和出口开口96、98形成于所述圆顶中。通过将这些圆顶以及它们的进口开口和出口开口连接在一起,将形成有第二进口歧管(大致由参考标号114表示)和第二出口歧管(大致由参考标号116表示)。因此,引入进口歧管114中的液体冷却剂(该液体冷却剂可以是水)分配至各个大致扁平的管形第二部件92中,且该冷却剂或水经由出口歧管116从各第二部件92流出以便重新分配。特别是,进口歧管和出口歧管114、116可以通过普通配件(未示出)与普通的泵和管路(也未示出)连接。用于连接进口歧管和出口歧管的配件可以布置在歧管的顶端或底端,或者可以是一个配件布置在顶端,另一个配件布置在底端。如图1和5中所示,第二部件92的大致扁平部分伸入管形第一部件12之间形成的间隙20中,因此,通过第二部件循环的液体冷却剂布置成与通过由第一部件12形成的通路的第一流体(例如增压空气)成导热关系。前述冷却翅片22(图2中为了清楚而未示出,但是在图1中表示)被充分缩进,以便允许第二部件92插入,如图所示。特别是,应当知道,除了由管形第二部件92占据的空间以外,翅片22沿第一部件12的整个长度延伸。

    还如图1和2中所示,第二部件92包括位于所述排的相对端处的两个外部第二部件(由92′表示)。特别是,当热交换器10竖直地布置时,如图所示,外部的第二部件92′构成顶部和底部的第二部件。第二部件还包括位于外部的第二部件92′之间的中间第二部件92。在图1和2的实施例中,这些中间的第二部件各伸入各自的一个细长间隙20中,以便在第一流体和液体冷却剂或水之间进行热交换。当为顶部的第二部件92时,它的大致扁平部分插入顶部的第一部件12和顶板60之间。当为底部的第二部件92′时,它的平面形部分插入形成于底板66和底部的第一部件12之间的细长间隙中。

    可以看见,第一部件12和细长间隙20形成初级热交换区域,在图1中大致由参考标号X表示,其中该细长间隙20可以包括形成于顶板60和顶部的第一部件12之间的间隙以及底板66和底部的第一部件12之间的间隙。该初级热交换区域的长度在各第一部件12的至少大部分长度上延伸,并在图1中由L表示。该初级热交换区域的宽度等于或近似等于第一部件12的高度和间隙20的宽度的总和,该初级热交换区域的宽度在图1和8中以W表示。区域X的、由管形第二部件92占据的部分可以认为是二级热交换区域。在图1的实施例中,该二级热交换区域的高度近似等于初级热交换区域的宽度W,并且该二级热交换区域的宽度近似相当于第二部件92的宽度。在图1和2的热交换器中,各第二部件92在位于热交换器一端附近的间隙的端部部分120处伸入它们的各个间隙20中。在所示形式中,热交换器的这一端是邻近出口歧管30并沿该出口歧管30延伸的端部,但是应当知道,同样可以使该液体冷却剂回路或水回路位于间隙的、邻近进口歧管26的端部部分中,或者甚至在沿间隙20的中间位置处。热交换器领域的技术人员还可以知道,更小的二级热交换区域可以位于初级热交换区域内的任何希望的位置。

    图8表示了根据本发明构成的热交换器的可替换形式。需要时,该实施例也可以用作增压空气冷却器。除了下面所述的区别以外,该热交换器130类似于图1和2的热交换器10。在该实施例中,各管形第二部件132沿第一部件12的纵向方向的长度尺寸远远大于第二部件92的相应尺寸。当沿第一部件12的宽度方向测量时,该第二部件的宽度可以与第二部件92的相应尺寸类似。如图8中所示,管形部件132并不是恰好占据形成于第一部件12之间的间隙20的端部部分,而是占据各个间隙的基本全部部分。而且,在所示实施例中,形成于第一部件12之间的上部四个间隙没有位于它们中的第二部件,而是第二部件插入沿热交换器的下部部分延伸的一系列间隙20中。在第一部件12之间的上部四个间隙20可以完全由冷却翅片22填充,在顶部的第一部件12和顶板60之间的狭窄间隙也可以这样。在所示实施例中的顶部四个管形部件由经过上部间隙的环境空气冷却。位于从该热交换器的顶部数第五个的第一部件12和底部的第一部件12将部分地由环境空气冷却和部分地由水或其它液体冷却剂冷却。其余的第一管形部件12几乎或完全由经过第二部件132的水或液体冷却剂冷却。

    在图8的实施例中,第二进口歧管114与第二出口歧管116间隔开较大距离。这些歧管以与图1和2中所示的第二歧管相同的方式形成,它们可以通过通道而连接于各第二部件132中,该通道可以在需要时以蛇形方式构造,从而需要水或冷却剂以往复方式流过这些第二部件的宽度和长度。提供内部屏障以便产生这样的流动通路为热交换行业公知,因此不需要在此对它们详细说明。所述内部屏障防止水或冷却剂简单地通过板对直接在进口歧管和出口歧管之间流动。代替用于使得液体流动改向的内部屏障或挡板,还可以使得各板对的一个或两个板具有一系列凹窝,这些凹窝伸入流体通道内,用于产生更高效率的、流过通道的液体冷却剂流。也可选择和以已知方式,可以将紊流器插入由各板对形成的冷却剂通道中。

    图1和2的热交换器10的另一示例特征(以及也可以包含在图8的实施例中的特征)是使得第一部件12的至少一部分具有切口140,这些切口形成于第二部件92伸入细长间隙20的位置处。各板对的各板形成有这些切口中的一个,这些切口可以是基本矩形,并可以在需要时具有圆形的拐角。这些切口由第二部件92的相邻侧面密封关闭。尽管并不是在所有实施例中都需要这些切口,但是它们的使用有利地减小了使得液体冷却剂与增压空气分离的金属层的厚度,从而提高了在液体冷却剂和增压空气之间的热交换水平。为了合适和正确地使得各第二部件92的平面形部分相对于它各自的切口140定位,平面形升高区域142可以形成于各板对的各板上,该升高区域的尺寸和形状与切口的尺寸和形状相对应。通过在热交换器的装配过程中将这些升高区域插入它们各自的切口中,用于完成热交换器的最后铜焊处理也密封在各切口和填充该切口的相邻板之间的接头。由于位于顶部处的第二部件92′的顶板抵靠顶板60的底表面,因而顶板不需要形成有升高区域142,如图2中所示。类似地,底部的第二部件92′的底板不需要形成有升高区域142。在图8所示的实施例中,切口(未示出)可以沿下部的一系列第一部件12的大部分长度形成,其中第二部件132将要插入这些第一部件12之间。在该实施例中,上部四个第一部件12不需要形成有任何切口,而从顶部数第五个第一部件12可以只在它的底板中形成有切口。

    还应当知道,代替在一些或大部分第一部件12中形成切口140,也可以在组成板对(该板对形成各第二部件92、132)的两个板中形成类似切口,这将提供相同的优点,即只有一层金属使得液体冷却剂或水与第一流体,例如增压空气分离。

    图6是管形第二部件92的示例实施例的俯视或平面图。该部件形成有U形流动槽道110,如图所示,该槽道在进口开口96和出口开口98之间流动。因此,流动槽道包括两个平行的通道部分150、152,这两个通道部分150、152可以通过内部挡板154分开。挡板可以以已知方式形成,并且例如当第二部件自身形成和密封时通过铜焊而保持就位。例如,挡板可以由合适的直铝条构成,该直铝条具有与流动槽道110相同的高度。挡板的一端156与第二部件的端部158间隔开,从而产生内部开口,该内部开口连接两个通道部分152、154。挡板的相对端160终止于第二部件的相对端162处,使得液体冷却剂或水不能直接在进口开口96和出口开口98之间流动。

    图5是图1和2的热交换器10的示意俯视图,表示了一排管形第二部件92的物理位置。可以看见,第二进口歧管114和第二出口歧管116都位于热交换器10的一侧上。第二部件92的端部158可以与热交换器的相对侧164对准。第二部件92的侧面166可以位于间隙20中,使得侧面166直接邻近由槽道部件58形成的歧管。

    图7表示了用于冷却器的本发明热交换器的可替换形式。该形式基本类似于图1、2和5中所示的形式,除了多个管形第二部件170的结构和布置方式以外,所述管形第二部件170用于代替第二部件92。第二部件170用于使得液体冷却剂或水从进口歧管172直线形流向出口歧管174。第二部件170各由一对板形成,该对板绕它们的周边边缘密封在一起。应当知道,各对板在进口歧管和出口歧管之间形成直通道。第二进口歧管和第二出口歧管位于由管形第一部件12形成的热交换器部分的相对侧上,该第一部件12可以以与图1和2的实施例中的第一部件相同的方式构造。

    在图5和7的实施例中,管形第二部件92、170的厚度至少与由第一部件形成的各个间隙的宽度一样大,使得各第二部件填充各自的间隙,第二部件沿间隙的宽度方向伸入各自的间隙中。在第一部件中形成有前述切口140的所述热交换器中,第二部件的大致扁平部分的厚度实际上大于各个间隙的宽度,或者可以更大,以便允许升高区域142插入它们各自的切口中。在普通用途中,热交换器10的部件由铜焊复合铝板制造。然而,应当知道,除了铝之外的材料可以用于本发明的热交换器,需要时甚至塑料用于某些部件。还有,尽管附图表示了由密封地连接在一起的一对板制造的各管形第一和第二部件,但是对于某些用途,所述部件可以由无缝扁平管构成,特别是承载第一流体,例如增压空气的第一部件。

    上述这些结构可以进行各种变化。例如,紊流器可以选择地用于形成第二部件92、170的板对之间以及在形成第一部件12的板对之间。还有,可以在各第二部件92的U形槽道的通道部分150、152中或者在各第二部件170的单个直通道中使用这样的紊流器。还有,组成管形第一和第二部件的板可以在它们的平面形区域中设有凹窝,这在凹窝板热交换器中是普通的。还有,其它类型的冷却翅片可以用于代替所示波纹形翅片,或者可以根本没有翅片。

    所描述的热交换器装置的另一可能变化是提供一个阀(或多个阀),该阀只允许液体冷却增压空气流,或者可选择地,只允许空气冷却增压空气流。还有,旁通阀可以用于调节增压空气和/或液体冷却剂的流动。而且,可以与用于液体冷却剂的合适旁路一起提供旁通阀,该旁通阀在不需要液体冷却增压空气时使用。旁通阀(自身以已知方式)操作以在不希望或不需要液体冷却时将基本(但并不完全)关闭液体冷却剂通过第二部件92、170的流动,并引导该液体冷却剂流过旁路。旁通阀并不完全关闭流过第二部件92或170的液体流,以便防止这些部件内部的液体沸腾。在这样的旁路结构的一个变化形式中,一个或多个最底部(或最顶部)的第二部件92可以用于提供旁路通路,该旁路通路可以是敞开的通道,其中没有紊流器,同时,各其它第二部件装配有紊流器插件。然后,可以提供合适的阀,以当需要更大的液体冷却时关闭通向最底部第二部件(多个最底部第二部件)的旁路通道的进口。阀可以为轻重量的瓣阀的形式,该瓣阀通过在旁路槽道或多个旁路槽道中增大液体流动而基本关闭。

    使用旁通阀的另一方式可以包括类似于图8中所示的热交换器,但是管形部件132基本沿热交换器的长度延伸。旁通阀可以用于使得热交换器的底部部分旁通,以便只空气冷却经过上部第一部件12的流体,或者使得热交换器的上部部分旁通,以便只液体冷却该流体。

    本领域技术人员通过前述说明书可以知道,在实施本发明时可以在不脱离本发明精神或范围的情况下进行多种变化和改变。因此,本发明的范围将由下面的权利要求限定的内容来确定。

    关 键  词:
    使用 空气 液体 作为 冷却剂 热交换器
      专利查询网所有文档均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    0条评论

    还可以输入200字符

    暂无评论,赶快抢占沙发吧。

    关于本文
    本文标题:使用空气和液体作为冷却剂的热交换器.pdf
    链接地址:https://www.zhuanlichaxun.net/p-415067.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1