專利名稱:具有整體彈性區(qū)域的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及熱交換器以及制造熱交換器的方法。
技術(shù)背景管插入式廢氣循環(huán)("EGR")冷卻器通常要經(jīng)受高的管應(yīng)力,所述 管應(yīng)力由極端的熱梯度、反復(fù)的短暫事件和/或剛性的管到集管接頭引起 的。而且,未來的EGR冷卻器將需要處理增大的熱應(yīng)力。目前的熱交換器設(shè)計還不能防備由不均勻熱載荷和不均勻流量分布引 起的管膨脹。這種狀況可能在具有帶有兩排或更多排管的芯的熱交換器中 更加嚴(yán)重。在這樣的構(gòu)造中,不均勻熱載荷和/或不均勻流量分布可能導(dǎo)致 多種不同的故障,諸如集管破裂。發(fā)明內(nèi)容至少,本發(fā)明可以消除EGR冷卻器設(shè)計中的需要憑猜測做出的估 計,這是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的允許熱交換器中的每一根管自由地并且獨(dú) 立于其它管膨脹,由此使得相鄰管之間的載荷分配不再成問題,并且解除 由相鄰的管的彎曲和/或熱交換器殼體的彎曲引起的管應(yīng)力。本發(fā)明還可以 或者另外地提供一種具有顯著減小的載荷的熱交換器的集管,從而能夠使 用兩排熱交換器芯,而不會導(dǎo)致集管破裂。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供了彈性區(qū)域,其包括布置在熱交換器 芯中的每一根管和集管之間的帶波紋的彈性套。該彈性套可以允許每根管 獨(dú)立于其它管膨脹,由此使得應(yīng)力保持在臨界水平之下。本發(fā)明還提供了由長管液壓形成一系列帶波紋的膨脹接頭的方法。然 后,可以從該管上切割下多個單個的套。本發(fā)明還提供一種彈性套,其可以確定熱交換器的集管到集管的長 度。這樣,彈性套可以為芯組裝提供幫助?;蛘呋虼送?,沿彈性套布置的 波紋可以為集管提供前擋塊,以幫助芯組裝。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供一種利用本制造工藝組裝熱交換器的 方法。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明的熱交換器的至少若干部分可以與現(xiàn)有 熱交換器設(shè)計的其它部件,諸如現(xiàn)有的殼體和集管部件兼容。本發(fā)明還提供與熱交換器管一體形成的膨脹波紋。在一些實(shí)施方式 中,波紋可以緊鄰管末端形成。在其它實(shí)施方式中,波紋可以沿著管長度 重點(diǎn)布置。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供包括一系列膨脹區(qū)域的熱交換器管, 所述一系列膨脹區(qū)域可以共同地起到彈簧的作用。膨脹區(qū)域可以包括膨脹 波紋,所述膨脹波紋可以起到折流板的作用,以引導(dǎo)通過熱交換器的液體 流。這些膨脹波紋可以消除對附加部件的需要。在一些實(shí)施方式中,集管 可以用于幫助熱交換器芯組裝,這是因?yàn)椴y可以充當(dāng)集管的前擋塊。本發(fā)明還提供一種熱交換器,所述熱交換器包括集管,多根從集管向 外延伸的管,以及彈性套,所述彈性套被支撐在集管和一根管之間,以允 許管相對于集管在如下方向上運(yùn)動,所述方向基本上平行于管的在管緊鄰 集管的第一端和管遠(yuǎn)離集管的第二端之間限定的長度。所述管、集管和彈 性套一起可以至少部分地限定用于工作流體的流動通路。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明還提供一種熱交換器,所述熱交換器包括 集管和多根從集管向外延伸的管。每根管可以相對于集管在如下方向上的 獨(dú)立運(yùn)動,所述方向基本上平行于一根管的在管緊鄰集管的第一端和管遠(yuǎn) 離集管的第二端之間限定的長度。管可以被密封到集管,使得所述集管和 彈管一起限定用于工作流體的流動通路。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供一種熱交換器,所述熱交換器包括集 管和從集管向外延伸的管。所述管和集管一起可以限定用于工作流體的流
動通路。管可以具有固定到集管的第一端、遠(yuǎn)離集管的第二端以及多個彈 性區(qū)域,所述多個彈性區(qū)域沿著第一端和第二端之間的管長度間隔布置。本發(fā)明還提供一種組裝包括集管和多根向外延伸的管的熱交換器的方 法。該方法可以包括如下操作形成彈性套;以及將彈性套固定在集管和 一根管之間,使得管可以相對于集管和另一管在基本上平行于另一管的長 度的方向上運(yùn)動,并且使得所述集管、彈性套和管一起限定用于工作流體 的流動通路。通過考慮詳細(xì)說明和附圖,本發(fā)明的其它方面將變得清楚。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的熱交換器的局部剖視透視圖。圖2是圖1所示的熱交換器的分解透視圖。 圖3是圖1所示的熱交換器的頂視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式制造的熱交換器用狹長彈性套的側(cè) 視圖。圖5是圖4所示的狹長套的透視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的包括具有彈性區(qū)域的管的熱交換器的剖視透視圖。圖7是圖6所示熱交換器的剖視圖。圖8是圖6所示熱交換器的一部分的另一剖視圖。圖9是圖6所示的熱交換器的管和彈性套的透視圖。圖IO是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的熱交換器的剖視透視圖。圖11是圖IO所示的熱交換器的一部分的放大剖視圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的具有閥和彈性區(qū)域的熱交換器的透視圖。圖13是圖12所示的熱交換器的局部剖視圖,并且示出了打開位置的閥。圖14是圖12所示的熱交換器的局部剖視圖,并且示出了關(guān)閉位置的閥。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的熱交換器的局部剖視透視圖。圖16是圖15所示的熱交換器的一部分的剖視圖。
具體實(shí)施方式
在詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施方式之前,應(yīng)該理解,本發(fā)明在其應(yīng)用中不 限于在后面的說明中所闡述的或者在附圖中所圖示的部件的布置和構(gòu)造細(xì) 節(jié)。本發(fā)明能具有其它的實(shí)施方式,并且能夠以不同的方式實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?并且,應(yīng)該理解,本文所使用的措詞和術(shù)語是為了描述的目的,而不應(yīng)被 認(rèn)為是限制。在本文中所使用的"包含"、"包括"、或"具有"以及其 變體表示包括其后列出的項(xiàng)目及其等同物,還包括其它的項(xiàng)目。 '除非另有指定或限定,術(shù)語"安裝"、"連接"、"支撐"和"耦 合"及其變體以寬泛的含義被使用,并且包括直接和間接的安裝、連接、 支撐和耦合。此外,"連接"和"耦合"不限于物理或機(jī)械連接或耦合。并且,應(yīng)該理解,本文所使用的針對裝置或元件定向的措詞和術(shù)語 (諸如,如"中央"、"上部"、"下部""前"、"后"等之類的術(shù) 語)僅僅用于簡化本發(fā)明的描述,而非只是指明或暗示所指的裝置或元件 必須具有特定的定向。此外,諸如"第一"和"第二"之類的術(shù)語在本文 中用于描述的目的,并且不是意在指明或暗示相對的重要性或次序。圖l-3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的熱交換器8。在包括圖1-3 的圖示實(shí)施方式在內(nèi)的一些實(shí)施方式中,熱交換器8可以充當(dāng)廢氣在循環(huán) ("EGR")熱交換器,并且可以與機(jī)動車的排氣系統(tǒng)一同工作。在其它 實(shí)施方式中,熱交換器8可以用于其它的(例如,非車輛的)應(yīng)用。此 外,應(yīng)該理解,本發(fā)明的熱交換器8可以采用多種形式,使用寬范圍內(nèi)的 材料,并且可以結(jié)合到各種不同的系統(tǒng)中。在工作期間并且如下文所更詳細(xì)解釋的,熱交換器8可以將熱能從高 溫第一工作流體(例如,廢氣、水、工程冷卻劑、co2、有機(jī)冷凍劑、 R12、 R245fa、空氣等)轉(zhuǎn)移到低溫第二工作流體(例如,廢氣、水、工 程冷卻劑、C02、有機(jī)冷凍劑、R12、 R245fa、空氣等)。熱交換器8可以包括一個或多個集管18,所述一個或多個集管18被 布置在一束熱交換器管11的一端或兩端。該束管11可以至少部分限定出 熱交換器芯10。在圖l-3所示的實(shí)施方式中,熱交換器芯IO包括三根管 11,每根管具有基本橢圓形的橫截面形狀。在其它實(shí)施方式中,熱交換器芯IO可以包括1根、2根、4根、5根、6根或更多根管11,每根管可以具有三角形、圓形、正方形或其它多邊形、或不規(guī)則的橫截面形狀。如圖1-3所示,每根管11可以固定到集管18,使得流動通過熱交換 器芯10的第一工作流體保持與流動通過熱交換器芯10的第二工作流體分 離。更具體地,熱交換器芯10限定了用于第一工作流體的第一流動通路 以及用于第二工作流體的第二流動通路,并且第一流動通路和第二流動通 路是分離的,從而防止了第一工作流體進(jìn)入第二流動通路以及防止了第二 工作流體進(jìn)入第一流動通路。在諸如圖l-3所示的實(shí)施方式的一些實(shí)施方式中,管ll被固定到集管 18,使得第一工作流體通過集管18中的孔16進(jìn)入管U,并且沿著第一流 動通路流經(jīng)管11。在這些實(shí)施方式中,可以將管11固定到集管18,使得 第二工作流體不能進(jìn)入第一流動通路。包括彈性套15的彈性區(qū)域13可以被布置在管11的端部和集管18之 間。在圖l-3所示的實(shí)施方式中,彈性套15包括處于彈性套15端部之間 的波紋狀表面,該波紋狀表面限定出圍繞彈性套15延伸的膨脹波紋14。 如圖1-3所示,可以將彈性套15全部被布置在熱交換器芯IO的一端(例 如,位于入口端或出口端)。在其他實(shí)施例中,可將彈性套15布置在熱 交換器芯IO的兩端(即,位于入口端及出口端),或者,鄰近管U可包 括布置在熱交換器芯10的交替端部的彈性套15。彈性套15的端部可以被至少部分地接納在集管18的孔16中。如圖 1-3所示,彈性套15可以包括配合部分17,配合部分17延伸穿過集管18 的相對兩側(cè)之間的孔16,并且與位于集管18的相對兩側(cè)上的向外延伸的 圈環(huán)19配合。在其它實(shí)施方式中,套15的配合部分17可以延伸穿過集管 18的不到整個寬度。在其它實(shí)施方式中,集管18的向外延伸的圈環(huán)19可 以被接納在由彈性套15的配合部分17所限定出的開口中。在其它實(shí)施方 式中,彈性套15的配合部分17和集管18可以包括匹配的凸部和凹部,以
在集管18與彈性套15的配合部分17之間形成迷宮式密封。如圖1-3所示,彈性套15可還包括或替代地包括配合部分21,其可 與管11的端部配合。在圖l-3示出的實(shí)施例中,彈性套15向外伸出的配 合部分21圍繞管11的端部的外周裝配以至少部分地形成管11與彈性套 15之間的密封。在其他實(shí)施方式中,配合部分21可被容納在管11的端部 內(nèi)。在其他實(shí)施方式中,彈性套15的配合部分21以及管端部可包括匹配 突起及凹入以在管端部與彈性套15的配合部分21之間形成迷宮式密封。 套15可以在管11被固定到套15之前被固定到集管18。在其它實(shí)施方式 中,套15可以在套15被固定到集管18之前被固定到管11。在一些實(shí)施方式中,套15的第一端被銅焊、焊接、和/或錫焊到限定 出孔16的集管18的壁上,并且套15的第二端被銅焊、焊接、和/或錫焊 到管11的端部。在一些實(shí)施方式中,銅合金可以被添加到每根管11和套 15之間的交接部分和/或每個彈性套15和集管18之間的交接部分。雖然在 此提到了銅焊、焊接、和/或錫焊連接,但是在其它實(shí)施方式中,還可以使 用或者作為替換手段使用其它連接器和連接方法(包括但不限于千涉配 合、粘合和粘接結(jié)合材料、摩擦配合等),以將套15固定到集管18和管 ll上。彈性區(qū)域13的彈性套15通過吸收由管11的熱膨脹(其在不同的管 11之間或者在整個一根管11上可能是或不是均勻的)導(dǎo)致的不均勻載 荷,而減小管11和集管18的應(yīng)力。彈性區(qū)域13的彈性套15還可以吸收 和/或補(bǔ)償每根管11經(jīng)受的彎曲應(yīng)力。例如,在一些實(shí)施方式中,由彈性 區(qū)域13的彈性套15提供的彈性允許每根管11相對于集管18在基本平行 于每根管11的長度L的方向上獨(dú)立運(yùn)動,以容納由管11的熱膨脹引起的 不均勻載荷。在一些實(shí)施方式中,由彈性區(qū)域13的彈性套15提供的彈性 還可以允許每根管11相對于集管18在基本垂直于每根管11的長度L的 方向上獨(dú)立運(yùn)動,使得例如每根管11的頂側(cè)被移動得較管11的底側(cè)更靠 近集管18?;蛘呋虼送?,熱交換器芯10或芯IO的大部分(例如,兩根或 更多根管11)可以相對于集管18在基本平行于一根管11的長度L的方向 上和/或在基本垂直于一根管11的長度L的方向上一起運(yùn)動,使得例如芯10的頂側(cè)被移動得較芯10的底側(cè)更靠近集管18?;蛘呋虼送?,彈性區(qū)域13的彈性套15通過允許將不同長度的管n —起組裝在一個熱交換器芯10中,可以簡化熱交換器8的組裝。在一些實(shí) 施方式中,彈性套15的若干部分,例如膨脹波紋14,可以充當(dāng)組裝擋 塊,用于簡化和/或改善熱交換器芯10的組裝。參考圖4和5,在一些實(shí)施方式中,套15可以通過對一段長度的長管 23進(jìn)行液壓成形來形成。在這些實(shí)施方式中,經(jīng)成型的管23可以在預(yù)定 位置22被切割,以由管23形成單個的套15。在其它實(shí)施方式中,可以由基本上平坦的原料形成兩片式套15,其中 所述原料被沖壓、滾壓、或以其它方式成型,形成套15的第--套部件(例如,第一半)。此后或或者,套15的第二套部件(例如,第二半) 可以由基本平坦的原料沖壓、滾壓、或以其它方式成型。然后使得兩個套 部件裝配在一起,并銅焊、焊接或錫焊在一起,得到一個套15。在一些這樣的實(shí)施方式中,第一和第二套部件可以被形成為互為鏡 像。在其它實(shí)施方式中,第一和第二套部件可以具有不同的相對尺寸、形 狀和構(gòu)造,使得一個套部件可以被至少部分地套入另一個套部件的內(nèi)部。 在還有的其它實(shí)施方式中,套15可以由三個或者更多個套部件形成,這 些套部件可以具有相似或者不同的尺寸。在還有的其它實(shí)施方式中,彈性 區(qū)域13可以包括兩個或者更多個彈性套15,每一個彈性套15可以包括一 個、兩個或者三個套部件。雖然在此提到了銅焊、焊接、和/或錫焊連接, 但是在其它實(shí)施方式中,還可以使用或者作為替換手段使用其它連接器和 連接方法(包括但不限于干涉配合、粘合和粘接結(jié)合材料、摩擦配合 等),以套部件固定在一起。圖6-9示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器108的另一個實(shí)施方式。圖6-9 所示的熱交換器108在許多方面與上述的圖1-5所示的實(shí)施方式的相似。 因此,除了圖6-9的實(shí)施方式和圖1-5的實(shí)施方式之間的相互不同的特征 和要素,在此引用上面對于圖1-5的實(shí)施方式進(jìn)行的描述,以更加完整地 描述圖6-9的實(shí)施方式的特征和要素(以及所述特征和要素的替換方 式)。與圖1-5的實(shí)施方式中的特征和要素相對應(yīng)的圖6-9的實(shí)施方式屮
的特征和要素以ioo系列進(jìn)行編號。在圖6-9所示的實(shí)施方式中,熱交換器108包括具有在集管118之間 延伸的管111的熱交換器芯110。如圖6-9所示,彈性區(qū)域113可以沿著 管lll被一體地形成。例如,在一些實(shí)施方式中,包括彈性套115的彈性 區(qū)域113可以與管111 一體地形成,并且可以沿著每根管111的長度間隔 布置。在一些實(shí)施方式中,彈性區(qū)域113可以包括膨脹波紋114,并且可 以緊鄰每根管111的一端或兩端以及緊鄰集管118布置?;蛘呋虼送?,如 圖6-9所示,包括膨脹波紋114的彈性區(qū)域113可以沿著管111的長度布 置在管lll的兩個端部之間。彈性區(qū)域113通過吸收由管11的熱膨脹(其在熱交換器芯110的不同 的管11之間可能是或不是均勻的)導(dǎo)致的不均勻載荷,而減小管111和 集管118的應(yīng)力。彈性區(qū)域113還可以吸收和/或補(bǔ)償每根管111經(jīng)受的彎 曲應(yīng)力?;蛘呋虼送?,彈性區(qū)域113通過允許將不同長度的管111 一起組 裝在一個熱交換器芯110中,可以簡化熱交換器108的組裝。在一些實(shí)施 方式中,彈性區(qū)域113的若干部分,例如膨脹波紋114,可以充當(dāng)組裝擋 塊,用于簡化和/或改善熱交換器芯IIO的組裝。而且,本發(fā)明的彈性區(qū)域 113可以被結(jié)合到現(xiàn)有的熱交換器設(shè)計中,而無需對諸如熱交換器殼體 142的其它部件進(jìn)行改變,和/或只要對組裝管線和用于組裝的設(shè)備進(jìn)行微 小的改變。在一些實(shí)施方式中,波紋114中的至少一些是通過液壓成形形成的。 或者或此外,波紋114中的至少一些可以利用彈性材料通過脹大成形來形 成。在一些這樣的實(shí)施方式中,還可以使用橡膠沖頭和/或剛性(例如, 鋼)模。在諸如圖6-9所示的實(shí)施方式的一些實(shí)施方式中,可以通過拉仲并且 從而減薄管壁,來沿著管111形成波紋114。在一些這樣的實(shí)施方式中, 減薄的管壁和/或管壁中被減薄的部分具有更小的剛度,并且因此較管111 的其它部分更柔軟。在圖6-9所示的實(shí)施方式中,每根管111的在彈性區(qū) 域113中的壁厚度小于沿每根管111的長度L的其它位置處的壁厚度。參考圖6-9,波紋114還可以充當(dāng)折流板,用于引導(dǎo)通過熱交換器芯110的工作流體流(由圖6中的箭頭A表示),由此至少部分地消除對于 附加的插件或元件的需要。在一些實(shí)施方式中,波紋114還可以與沿著熱交換器108的外殼體142形成的向內(nèi)延伸的波紋140合作,以引導(dǎo)通過熱 交換器108的工作流體流。在圖示的實(shí)施方式中,波紋140僅僅圍繞外殼體142的周邊的一部分 延伸,如在圖6禾卩7中可清楚看到的。此外,波紋140可以是不連續(xù)的 (沒有示出),使得冷卻劑中的一些可以在沿管深度的任何點(diǎn)上旁通,由 此減小了在折流型橫向流動熱交換器中常見的死區(qū)。圖10和11示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器208的另一個實(shí)施方式。圖 10和ll所示的熱交換器108在許多方面與上述的圖l-9所示的實(shí)施方式的 相似。因此,除了圖10和11的實(shí)施方式和圖1-9的實(shí)施方式之間的相互 不同的特征和要素,在此引用上面對于圖1-9的實(shí)施方式進(jìn)行的描述,以 更加完整地描述圖10和11的實(shí)施方式的特征和要素(以及所述特征和要 素的替換方式)。與圖1-9的實(shí)施方式中的特征和要素相對應(yīng)的圖10和 11的實(shí)施方式中的特征和要素以200系列進(jìn)行編號。如圖10和11所示,熱交換器208包括位于每根管211的相對兩端的 彈性套215。每個彈性套215可以包括第一構(gòu)件252和第二構(gòu)件254,第 一構(gòu)件252和第二構(gòu)件254可以固定在一起(例如銅焊、焊接或者錫焊在 一起),以至少部分地限定處于每根管211的每一端部處的膨脹接頭。在 圖10和11所示的實(shí)施方式中,每一彈性套215可以包括多對第一構(gòu)件 252和第二構(gòu)件254,所述第一構(gòu)件252和第二構(gòu)件254組裝在-一起,使得 從一個第一構(gòu)件252向外延伸的凸起或凸肋256被接納在緊鄰的第二構(gòu)件 254中的相應(yīng)形狀的開口中,以在相鄰的第一構(gòu)件252和第二構(gòu)件254對 之間提供密封,并允許第一構(gòu)件252和第二構(gòu)件254對之間的相對運(yùn)動。圖12-14示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器308的另一個實(shí)施方式。圖12-14所示的熱交換器308在許多方面與上述的圖1-11所示的實(shí)施方式的相 似。因此,除了圖12-14的實(shí)施方式和圖1-11的實(shí)施方式之間的相互不同 的特征和要素,在此引用上面對于圖1-11的實(shí)施方式進(jìn)行的描述,以更加 完整地描述圖12-14的實(shí)施方式的特征和要素(以及所述特征和要素的替
換方式)。與圖1-11的實(shí)施方式中的特征和要素相對應(yīng)的圖12-14的實(shí)施 方式中的特征和要素以300系列進(jìn)行編號。如圖12-14所示,熱交換器308包括具有在集管318之間延伸的管 311的熱交換器芯310。集管318中的至少之一可以被固定到箱362,以至 少部分地圍出一個內(nèi)部空間。包括彈性套315的彈性區(qū)域313可以被布置 在管311的端部和集管318之間。熱交換器308可以包括流動控制或旁通閥360。在圖12-14所示的實(shí) 施方式中,闊360被布置在箱362中的緊鄰集管318的一個中,并且包括 閥構(gòu)件358。閥構(gòu)件358被支撐在箱362中,以相對于管311的端部和集 管318在關(guān)閉位置(如圖14所示)和打開位置(如圖13)之間移動,其 中,在關(guān)閉位置中,閥構(gòu)件358防止到每根管311的至少一部分的工作流 體的流動或者基本上阻擋了從箱362到一個或多個管端部的工作流體(例 如,廢氣)的流動,在打開位置中,閥構(gòu)件358被移動遠(yuǎn)離管端部,使得 箱362和管端部之間的流動基本不受阻擋。在一些實(shí)施方式中,閥構(gòu)件 358可以相對于管311的端部和集管318在多個中間位置之間移動,以進(jìn) 一步調(diào)節(jié)和/或控制工作流體到至少一個管端部中的流動。如圖12-14所示,當(dāng)閥構(gòu)件358處于打開位置時,閥構(gòu)件358與管 311的長度L基本平行,而當(dāng)閥構(gòu)件358處于關(guān)閉位置時,閥構(gòu)件358與 管311的長度L基本垂直。在其中閥構(gòu)件358可以朝向一個或多個中間位 置移動的實(shí)施方式中,閥構(gòu)件358可以以相對于管端部中的至少一些呈銳 角定向。在一些實(shí)施方式中,閥360可以包括致動器364,致動器364從箱 362向外延伸,并且可由操作者使用。在這樣的實(shí)施方式中,操作者可以 抓住致動器364,以在打開和關(guān)閉位置之間移動閥構(gòu)件358。在其它實(shí)施 方式中,閥360可以被遠(yuǎn)程控制,并且還可以由電子控制器控制。在具有閥360的實(shí)施方式中,通過在打開位置和關(guān)閉位置之間移動閥 構(gòu)件358,可以調(diào)節(jié)流過管311的工作流體的質(zhì)量流率。例如,當(dāng)將閥構(gòu) 件358朝向關(guān)閉位置移動時,防止了工作流體進(jìn)入管311中的至少一個, 并且/或者限制了工作流體到管311中的至少一個的流動。這樣,流過其它
管311的工作流體的質(zhì)量流率可以被增大。如在圖14可清楚看到的,這 可以導(dǎo)致在接受工作流體的管311和沒有接受工作流體或者接受受限的工 作流體流的管311之間的不同的熱膨脹。在一些這樣的實(shí)施方式中,彈性套315可以膨脹和收縮,以容納管311之間的不同的熱膨脹率。圖15和16示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器408的另一個實(shí)施方式。圖 15和16所示的熱交換器408在許多方面與上述的圖l-14所示的實(shí)施方式 的相似。因此,除了圖15和16的實(shí)施方式和圖l-14的實(shí)施方式之間的相 互不同的特征和要素,在此引用上面對于圖l-14的實(shí)施方式進(jìn)行的描述, 以更加完整地描述圖15和16的實(shí)施方式的特征和要素(以及所述特征和 要素的替換方式)。與圖1-14的實(shí)施方式中的特征和要素相對應(yīng)的圖15 和16的實(shí)施方式中的特征和要素以400系列進(jìn)行編號。如圖15和16所示,熱交換器408可以包括具有閥構(gòu)件458的閥 460,所述閥構(gòu)件458被支撐在箱462中,以在關(guān)閉位置(如圖15和16所 示)和打開位置(沒有示出)之間移動,其中,在關(guān)閉位置中,閥構(gòu)件 458防止到每根管411的至少一部分的工作流體的流動或者基本上阻擋了 從箱462到一個或多個管端部的工作流體的流動,在打開位置中,閥構(gòu)件 458被移動遠(yuǎn)離管端部,使得箱462和管端部之間的流動基本不受阻擋。在圖15和16所示的實(shí)施方式中,閥構(gòu)件458橫穿基本上整個箱462 延伸,使得當(dāng)閥構(gòu)件458處于關(guān)閉位置時,閥構(gòu)件458防止到每根管411 的至少一部分的工作流體的流動或者基本上阻擋了從箱462到所有管端部 的工作流體的流動。在其它實(shí)施方式中,閥構(gòu)件458可以不是橫穿整個箱 462延伸,使得當(dāng)閥構(gòu)件458處于關(guān)閉位置時,閥構(gòu)件458防止到不是所 有管411的至少一部分的工作流體的流動或者基本上阻擋了從箱462到不是所有管端部的工作流體的流動。如圖15和16所示,閥構(gòu)件458的尺寸可以使得在閥構(gòu)件458處于關(guān) 閉位置時,閥構(gòu)件458關(guān)閉或阻擋每個管端部的大約一半。在其它實(shí)施方 式中,閥構(gòu)件458可以具有其它的尺寸和構(gòu)造,使得在閥構(gòu)件458處于關(guān) 閉位置時,閥構(gòu)件458關(guān)閉或阻擋每個管端部的不到一半。在還有的其它 實(shí)施方式中,閥構(gòu)件458的尺寸可以使得在閥構(gòu)件458處于關(guān)閉位置時, 閥構(gòu)件458關(guān)閉或阻擋每個管端部的不止一半。在還有的其它實(shí)施方式中,閥構(gòu)件458可以具有不規(guī)則形狀的前沿466 (例如,相對于背表面 468成角度),使得在閥構(gòu)件458處于關(guān)閉位置時,閥構(gòu)件458不同地關(guān) 閉或阻擋管端部中的兩個或全部。
在諸如圖15和16所示的實(shí)施方式的實(shí)施方式(其中,閥構(gòu)件458可 移動到關(guān)閉位置,在關(guān)閉位置上,閥構(gòu)件關(guān)閉或阻擋一個或多個管端部的 僅僅一部分)中,管411的不同部分可能經(jīng)歷不同的熱膨脹。例如,如圖 15和16所示,管411的上側(cè)可能經(jīng)歷與管411的下側(cè)不同的熱膨脹。同 樣如圖15和16所示的,這些不同的熱膨脹可以背彈性區(qū)域413的彈性套 415容納,由此防止了管411、箱462和/或集管418的破裂。
在一些實(shí)施方式中,熱交換器408可以包括支撐在一根或多根管411 中并且在管411的管端部之間或大致的端部之間延伸的翅片。在這些實(shí)施 方式中, 一些傳統(tǒng)的熱交換器中參見的不希望的翅片破裂可以被消除和Z或 減小,因?yàn)槌崞皇芗?18約束。此外,本發(fā)明的熱交換器408允許將 翅片從集管418收回,而不會導(dǎo)致管失效(而這在一些傳統(tǒng)的熱交換器中 是常見的),因?yàn)閺椥蕴?15吸收施加到管411和/或翅片的軸向應(yīng)力的一 部分或全部?;蛘呋虼送猓崞梢员徊贾迷诠?11中,而不固定到集管 418中的一個或兩個上。
上文描述并且在附圖中圖示的實(shí)施方式僅僅作為實(shí)施例進(jìn)行了描述, 并且不是意在限制本發(fā)明的構(gòu)思和原理。因此,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理 解,可以進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器,包括集管;多根從所述集管向外延伸的管;以及彈性套,所述彈性套被支撐在所述集管和所述多根管中的一根之間,以允許所述管相對于所述集管在如下方向上運(yùn)動,所述方向基本上平行于所述管的在所述管緊鄰所述集管的第一端和所述管遠(yuǎn)離所述集管的第二端之間限定的長度,所述管、集管和彈性套一起可以至少部分地限定用于工作流體的流動通路。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述彈性套與所述管一體地形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中彈性套被支撐在所述集管和所 述多根管的每一根之間,以允許所述多根管的每一根相對于所述多根管中 的另一根運(yùn)動。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述彈性套的壁厚度小于所述 管的壁厚度。
5. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述彈性套包括多個褶皺。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述工作流體是第一工作流 體,并且其中所述彈性套包括向外延伸的凸起,用于改變通過熱交換器的 第二工作流體的流動。
7. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中多個彈性區(qū)域沿所述管的長度 間隔布置。
8. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述彈性套被銅焊到所述集管 和所述管。
9. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器,其中所述管的第-一側(cè)較之所述管的 第二側(cè)可以移動距離集管不同的距離,所述第一側(cè)和所述第二側(cè)基本垂直 于所述集管。
10. —種熱交換器,包括 集管;以及多根從所述集管向外延伸的管,所述多根管中的每一根可相對于所述 集管在如下方向上獨(dú)立運(yùn)動,所述方向基本上平行于一根所述管的在所述 管緊鄰所述集管的第一端和所述管遠(yuǎn)離所述集管的第二端之間限定的長 度,所述多根管密封到所述集管,使得所述多根管和集管一起限定用于工 作流體的流動通路。
11. 如權(quán)利要求IO所述的熱交換器,還包括與所述多根管的所述一根一體形成的彈性區(qū)域,所述彈性區(qū)域允許所述多根管的所述一根相對于所 述集管運(yùn)動。
12. 如權(quán)利要求10所述的熱交換器,還包括支撐在所述多根管的所述 一根和所述集管之間的彈性套,其中,所述彈性套的壁厚度小于所述管的 壁厚度。
13. 如權(quán)利要求IO所述的熱交換器,還包括支撐在所述多根管的所述 一根和所述集管之間的彈性套,其中,所述彈性套是波紋狀的。
14. 如權(quán)利要求IO所述的熱交換器,還包括支撐在所述多根管的所述 一根和所述集管之間的彈性套,其中,所述工作流體是第一工作流體,并 且其中所述彈性套包括向外延伸的波紋,用于改變通過熱交換器的第二工 作流體的流動。
15. 如權(quán)利要求IO所述的熱交換器,其中多個彈性區(qū)域沿所述多根管 的所述一根在所述管的第一端和所述管的第二端之間的長度間隔布置,并 且其中,所述多個彈性區(qū)域中的至少之一與所述多根管的所述一根一體地 形成。
16. 如權(quán)利要求10所述的熱交換器,還包括彈性套,所述彈性套被銅 焊到所述集管和所述多根管的所述一根,以允許所述多根管的所述-根相 對于所述集管運(yùn)動。
17. 如權(quán)利要求10所述的熱交換器,其中所述多根管至少部分地限定 出芯,并且其中,所述芯的第一側(cè)可以從所述集管移動第一距離,所述芯 的第二側(cè)可以從所述集管移動第二距離,所述第一距離不同于所述第二距 離,所述第一側(cè)和所述第二側(cè)基本垂直于所述集管。
18. —種熱交換器,包括 集管;以及從所述集管向外延伸的管,所述管和所述集管一起限定了用于工作流 體的流動通路,所述管具有固定到所述集管的第一端、遠(yuǎn)離所述集管的第 二端和多個彈性區(qū)域,所述彈性區(qū)域沿著所述第一端和所述第二端之間的 管長度間隔布置。
19. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述管的所述第二端可相對 于所述管的所述第一端在基本平行于所述第一端和所述第二端之間的所述 管長度的方向上運(yùn)動。
20. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述管是第一管,并且所述 熱交換器還包括從所述集管向外延伸的第二管,所述彈性區(qū)域允許所述第 一管相對于所述第二管的運(yùn)動。
21. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述多個彈性區(qū)域中的一個 包括彈性套,所述彈性套被接納在限定在所述集管中的開口中,并且其 中,所述彈性套的端部延伸穿過所述集管。
22. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述管的壁厚度在所述彈性 區(qū)域的一個處是最小的。
23. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述管在每個所述多個彈性 區(qū)域中是波紋狀的。
24. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述工作流體是第一工作流 體,并且其中所述彈性區(qū)域包括向外延伸的凸起,用于改變通過熱交換器 的第二工作流體的流動。
25. 如權(quán)利要求18所述的熱交換器,其中所述管的第一側(cè)可以較所述 管的第二側(cè)從所述集管移動不同的距離,所述第一側(cè)和所述第二側(cè)基本垂 直于所述集管。
26. —種組裝熱交換器的方法,所述熱交換器包括集管和多根向外延 伸的管,所述方法包括如下操作形成彈性套;以及將所述彈性套固定在所述集管和所述多根管中的一根之間,使得所述 多根管中的所述一根可以相對于所述集管和所述多根管中的其它管在基本 平行于所述多根管的其它管的長度上獨(dú)立運(yùn)動,并且使得所述集管、所述 彈性套和所述多根管中的所述一根一起可以限定用于工作流體的流動通路。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法,其中形成所述彈性套的操作包括使狹長的套形成波紋,并且切割所述狹長的套以形成多個彈性套。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法,其中形成所述彈性套的操作包括沿著 所述套液壓成形波紋。
29. 如權(quán)利要求26所述的方法,還包括將所述彈性套銅焊到所述集管和所述管的之一上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱交換器,其包括集管;多根從所述集管向外延伸的管;以及彈性套,所述彈性套被支撐在所述集管和所述多根管中的一根之間,以允許所述管相對于所述集管在如下方向上運(yùn)動,所述方向基本上平行于所述管的在所述管緊鄰所述集管的第一端和所述管遠(yuǎn)離所述集管的第二端之間限定的長度。所述管、集管和彈性套一起可以至少部分地限定用于工作流體的流動通路。
文檔編號F28F9/04GK101105379SQ20071012846
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者史蒂文·P·密斯凱 申請人:摩丁制造公司