專利名稱：熱交換器及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)技術(shù)涉及一種熱交換器，更具體地涉及一種堆疊式的熱交換器及其加工方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的堆疊板式熱交換器有多個(gè)成對(duì)的板，成對(duì)的板依次一個(gè)堆放在另一個(gè)的頂 部。每一個(gè)成對(duì)的板有坐落于相反的同一相對(duì)位置的出口和進(jìn)口。在疊放的成對(duì)的板中， 所有的進(jìn)口連接并且相通以輸送被冷卻或加熱的流體通過(guò)每一個(gè)成對(duì)的板的內(nèi)部通道，類 似地，所有的出口連接并相通以接受通過(guò)通道的流體并將流體輸送到熱交換器的出口。成 對(duì)的板通常結(jié)合到一起，例如通過(guò)高溫釬焊。 一個(gè)堆疊式熱交換器的例子通過(guò)1998年8月 18日授予Evans的美國(guó)專利號(hào)5794691 ( '691專利)被公開(kāi)。 在'691專利的熱交換器中，進(jìn)入多歧管箱的流體直接通過(guò)成對(duì)的板進(jìn)入出口多 歧管箱。因?yàn)榱鲃?dòng)的路徑對(duì)于熱交換器的換熱效率至關(guān)重要，在具有相對(duì)較短流路的熱交 換器中，流動(dòng)的流體可能不會(huì)被足夠地冷卻到預(yù)想的溫度，因此可能發(fā)生過(guò)熱或系統(tǒng)失效 的問(wèn)題。 本公開(kāi)的熱交換器意欲克服上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種熱交換器及其加工方法，該熱交換器熱交換效率高，加工簡(jiǎn)單。
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱交換器，包括多個(gè)堆疊的多歧管箱，每一個(gè)多歧管箱由成對(duì) 的板形成并且通過(guò)在每一塊板上形成的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)通過(guò)開(kāi)口相連。至少一個(gè)第一變 流件放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱的進(jìn)口之間，引導(dǎo)流體流經(jīng)所述多歧管箱并流向通過(guò)開(kāi) 口 ；并且至少一個(gè)第二變流件放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱的通過(guò)開(kāi)口之間，所述第二對(duì) 多歧管箱與所述第一對(duì)多歧管箱不同，所述第二變流件引導(dǎo)流體通過(guò)多歧管箱流向所述進(jìn) □。 本發(fā)明還公開(kāi)了一種熱交換器的加工方法，包括提供多個(gè)堆疊的多歧管箱，每一 個(gè)多歧管箱由一成對(duì)的板形成并且通過(guò)在每一塊板上形成的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)通過(guò)開(kāi)口相 連，放置至少一個(gè)第一變流件在第一對(duì)相鄰的多歧管箱的進(jìn)口之間，放置至少一個(gè)第二變 流件在第二對(duì)相鄰的多歧管箱之間，所述第二對(duì)多歧管箱與所述第一對(duì)多歧管箱不同，并 且密封連接所述堆疊的多歧管箱。


圖1為適合于本發(fā)明的實(shí)例性熱交換器的立體圖。 圖2為圖1中沿線A-A方向的斷面圖，其中熱交換器的中間部分被移除。
圖3為圖1中熱交換器分解后的放大圖。
具體實(shí)施例方式
—個(gè)本公開(kāi)的實(shí)例性熱交換器通過(guò)參照如下圖1-3進(jìn)行說(shuō)明。
圖1顯示了一個(gè)熱交換器10，熱交換器10包括一個(gè)頂部多歧管箱30、一個(gè)底部多 歧管箱40和多個(gè)中間多歧管箱20，例如如圖l所示4個(gè)中間多歧管箱20。在頂部多歧管 箱30和底部多歧管箱40之間也可以只設(shè)置一個(gè)中間多歧管箱20。 一進(jìn)入端口 50和一個(gè) 排出端口 60形成于熱交換器10的兩端。 如圖2所示，每一個(gè)頂部多歧管箱30、底部多歧管箱40和中間多歧管箱20包括一 成對(duì)的板，每一成對(duì)的板有一塊陽(yáng)板21和一塊陰板22。陽(yáng)板21和陰板22可以由不銹鋼、 鋁、黃銅、銅、青銅或其他任何有良好導(dǎo)熱特性材料的薄板加工而成。另外，盡管陽(yáng)板21和 陰板22顯示為兩端部呈半圓的條形，其他形狀同樣可以被采用。每一個(gè)陽(yáng)板21和陰板22 有一個(gè)進(jìn)口 201、一個(gè)通過(guò)開(kāi)口 202和一個(gè)出口 203，每一塊陽(yáng)板21有一個(gè)平面壁211和一 個(gè)圍繞平面壁211的外延向外延伸的間隔部分212。每一塊陰板22有一個(gè)平面壁221和一 個(gè)圍繞平面壁221向外延伸的接合部分222。陽(yáng)板21和陰板22可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)如沖壓、激 光切割、水炬切割和侵蝕等加工。在其他結(jié)構(gòu)可以被采用的情況下，陽(yáng)板21通過(guò)間隔部分 212扣合陰板22的接合部分222覆蓋陰板22以形成多歧管箱。所有的多歧管箱30， 20， 40 通過(guò)所有的進(jìn)口 201、通過(guò)開(kāi)口 202和出口 203相連后堆疊。 如圖2和圖3所示，在每一個(gè)頂部多歧管箱30、中間多歧管箱20和底部多歧管箱 40的陽(yáng)板21和陰板22之間設(shè)置有半環(huán)形的第一引導(dǎo)件204，第一引導(dǎo)件204部分圍繞進(jìn) 口 201。具有與出口 203同樣大小開(kāi)口的環(huán)形的第二引導(dǎo)件205被設(shè)置在每一個(gè)頂部多歧 管箱30和中間多歧管箱20的陽(yáng)板21和陰板22之間，第二引導(dǎo)件205圍繞出口 203。環(huán)形 的第二引導(dǎo)件205將出口 203與頂部多歧管箱30和中間多歧管箱20隔離，所有的出口 203 連接形成穿過(guò)頂部多歧管箱30、中間多歧管箱20和底部多歧管箱40、即熱交換器10的出 口通道200。多個(gè)第一墊圈206放置在相鄰的多歧管箱之間并圍繞進(jìn)口 201，多個(gè)第二墊圈 207放置在相鄰的多歧管箱之間并圍繞通過(guò)開(kāi)口 202，多個(gè)第三墊圈208放置在相鄰的多歧 管箱之間并圍繞出口 203。第二墊圈207和第三墊圈208由一片板加工而成。如果一間隔 部分在進(jìn)口 201的周延形成并向相鄰的多歧管箱延伸，則在相鄰的多歧管箱之間可以不設(shè) 置第一墊圈206。如果通過(guò)開(kāi)口 202和出口 203的周延也采用與進(jìn)口 201類似的延伸的間 隔部分，則第二墊圈207和第三墊圈208也可以不用。 —個(gè)第一變流件209放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱400的進(jìn)口 201之間。 一個(gè)第 二變流件210放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱500的通過(guò)開(kāi)口 202之間，第二對(duì)多歧管箱500 與第一對(duì)多歧管箱400不同，以便使第一變流件209偏移于第二變流件210，由此在熱交換 器10中形成蜿蜒的流路IOO，如點(diǎn)畫(huà)線顯示。兩個(gè)第三引導(dǎo)件301分別設(shè)置在多歧管箱成 對(duì)的板之間，其中一個(gè)第三引導(dǎo)件301設(shè)置在底部多歧管箱40的陰板22和陽(yáng)板21之間， 另一個(gè)第三引導(dǎo)件301設(shè)置在與底部多歧管箱40相鄰的中間多歧管箱20的陰板22和陽(yáng) 板21之間，引導(dǎo)件301部分圍繞出口 203，被引導(dǎo)件301部分圍繞的兩個(gè)出口 203與通過(guò) 開(kāi)口 202的排出口 305流體連接，通過(guò)開(kāi)口 202的排出口 305進(jìn)一步與出口通道200連接。 成對(duì)的板的陰板22的平面壁221和陽(yáng)板21的平面壁211上形成、如沖壓出凸起303。
進(jìn)一步如圖3所示，熱交換器10起始于頂部多歧管箱30的陰板22。頂部多歧管 箱30的陰板22的通過(guò)開(kāi)口 202被第一密封板231密封。墊圈206'可通過(guò)諸如焊接或高溫釬焊的方式固定到頂部多歧管箱30的陰板22的開(kāi)口 201上，墊圈208'可通過(guò)諸如焊接 或高溫釬焊的方式固定到頂部多歧管箱30的陰板22的出口 203上。第一密封板231和墊 圈208'由單片金屬板加工而成，熱交換器10結(jié)束于底部多歧管箱40的陽(yáng)板21。底部多歧 管箱40的陽(yáng)板的進(jìn)口 201被第二密封板232密封，并且底部多歧管箱40的陽(yáng)板的通過(guò)開(kāi) 口 202和出口 203被第三密封板233密封。 熱交換器10可通過(guò)高溫釬焊形成，在組裝之前，頂部多歧管箱30、底部多歧管箱 40和多個(gè)中間多歧管箱20的陽(yáng)板21和陰板22的周延、密封板231 、 232、 233，墊圈206、 207、 208、206' ， 208'，引導(dǎo)件204、205、301和變流件209， 210上施加焊料，組裝之后，熱交換器10 可以被夾持在一起并加熱形成一密封單元?？商娲姆绞绞?，熱交換器可通過(guò)其他已知技 術(shù)加工，例如焊接。 在實(shí)際應(yīng)用中，熱交換器10中形成一蜿蜒的流體流路100。流體例如被加熱的發(fā) 動(dòng)機(jī)油流經(jīng)流路100并進(jìn)入相連的進(jìn)口 201。流體下一步被放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱 400的進(jìn)口 201之間的第一變流件209導(dǎo)向伸長(zhǎng)通道304并進(jìn)入通過(guò)開(kāi)口 202。流路100 繼續(xù)被放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱500之間的與第一變流件209偏移的第二變流件210 導(dǎo)向伸長(zhǎng)通道304、并到達(dá)相連的進(jìn)口 201。流路100繼續(xù)從相連的進(jìn)口 201經(jīng)過(guò)一中間多 歧管箱20和底部多歧管箱40的伸長(zhǎng)通道304通向通過(guò)開(kāi)口 202的排出口 305。流體最終 流入出口通道200，并在此將通過(guò)介質(zhì)如水或空氣冷卻后的流體排出熱交換器10。
第一變流件209放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱400的進(jìn)口 201之間，第二變流件 210放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱500的通過(guò)開(kāi)口 202之間，由此在熱交換器10中形成了 一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的蜿蜒流路100。較長(zhǎng)的蜿蜒流路100可增加熱交換器10內(nèi)部流體和外部介 質(zhì)之間的熱交換。當(dāng)然變流件可多于兩個(gè)。熱交換器10可以只包括頂部多歧管箱30、一個(gè) 中間多歧管箱20和底部多歧管箱40。第一變流件209可置于頂部多歧管箱30和一個(gè)中間 多歧管箱20之間，第二變流件210可置于底部多歧管箱40和中間多歧管箱20之間。
可對(duì)本發(fā)明的熱交換器的實(shí)施例做出多種改變和變型，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言是顯而易見(jiàn)的。例如，成對(duì)的板包括兩片相同的板，板有平面壁并沿平面壁的外沿設(shè)置 間隔部分，或者成對(duì)的板包括兩片相同的蓋板，沿蓋板間的周延設(shè)置間隔框。所述說(shuō)明書(shū)和 示例應(yīng)被認(rèn)為僅是示例性的，真實(shí)范圍由所附權(quán)利要求及其等同方案限定。
權(quán)利要求
一種熱交換器，包括多個(gè)堆疊的多歧管箱，每一個(gè)多歧管箱由成對(duì)的板形成并且通過(guò)在每一塊板上形成的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)通過(guò)開(kāi)口相連；至少一個(gè)第一變流件放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱的進(jìn)口之間引導(dǎo)流體流經(jīng)所述多歧管箱并流向通過(guò)開(kāi)口；并且至少一個(gè)第二變流件放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱的通過(guò)開(kāi)口之間，所述第二對(duì)多歧管箱與所述第一對(duì)多歧管箱不同，所述第二變流件引導(dǎo)流體通過(guò)多歧管箱流向所述進(jìn)口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，還包括形成在每塊板上的出口，所述 出口相互連接并與所述多歧管箱隔離，以便形成沿所述多歧管箱延伸的出口通道，所述出 口通道與通過(guò)開(kāi)口的排出口流體連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)第一引導(dǎo)件，所述第一引導(dǎo)件設(shè)置在每一成對(duì)的板之間并且部分圍繞所述進(jìn)口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)第二引導(dǎo)件，所述第 二引導(dǎo)件設(shè)置在所述每一成對(duì)的板之間并圍繞所述出口以使所述出口與所述多歧管箱隔 離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，還包括多個(gè)放置在相鄰的多歧管箱之間并圍繞所述進(jìn)口的第一墊圈，多個(gè)放置在相鄰的多歧管箱之間并圍繞所述通過(guò)開(kāi)口的 第二墊圈，和多個(gè)放置在相鄰的多歧管箱之間并圍繞所述出口的第三墊圈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述每一成對(duì)的板包括相互接合的 一塊陽(yáng)板和一塊陰板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，每一塊陽(yáng)板有一個(gè)平面壁和圍繞平 面壁外圍向外延伸的間隔部分，所述陰板有一個(gè)平面壁和圍繞所述平面壁向外延伸的接合 部分，并且所述陽(yáng)板通過(guò)所述間隔部分扣合所述陰板的接合部分覆蓋所述陰板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其特征在于，所述成對(duì)的板的陰板和陽(yáng)板的平面 壁上形成凸起。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)設(shè)置在一成對(duì) 的板之間并部分圍繞所述出口的第三引導(dǎo)件，以便被第三引導(dǎo)件部分圍繞的出口與所述通 過(guò)開(kāi)口的排出口流體連接。
10. —種熱交換器的加工方法，包括提供多個(gè)堆疊的多歧管箱，每一個(gè)多歧管箱由一成對(duì)的板形成并且通過(guò)在每一塊板上 形成的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)通過(guò)開(kāi)口相連；放置至少一個(gè)第一變流件在第一對(duì)相鄰的多歧管箱的進(jìn)口之間；放置至少一個(gè)第二變流件在第二對(duì)相鄰的多歧管箱之間，所述第二對(duì)多歧管箱與所述 第一對(duì)多歧管箱不同；并且密封連接所述堆疊的多歧管箱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的熱交換器的加工方法，其特征在于，還包括形成在每塊板上的出口，所述出口相互連接并與所述多歧管箱隔離，以便形成沿所述多歧管箱延伸的出 口通道，所述出口通道與通過(guò)開(kāi)口的排出口流體連通。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器的加工方法，其特征在于，進(jìn)一步包括放置第一引導(dǎo)件在每一成對(duì)的板之間并且部分圍繞所述進(jìn)口。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器的加工方法，其特征在于，進(jìn)一步包括放置多個(gè) 第二引導(dǎo)件在所述每一成對(duì)的板之間并圍繞所述出口，以便所述出口與所述多歧管箱隔 離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器的加工方法，其特征在于，還包括放置多個(gè)第一 墊圈在相鄰的多歧管箱之間并圍繞所述進(jìn)口，放置多個(gè)第二墊圈在相鄰的多歧管箱之間并 圍繞所述通過(guò)開(kāi)口 ，和放置多個(gè)第三墊圈在相鄰的多歧管箱之間并圍繞所述出口 。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，進(jìn)一步包括放置至少一個(gè)第三引 導(dǎo)件在成對(duì)的板之間并部分圍繞所述出口，以使被第三引導(dǎo)件部分圍繞的出口與所述通過(guò) 開(kāi)口的排出口流體連接。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的熱交換器的加工方法，其特征在于，其中所述每一成對(duì)的 板有一塊陽(yáng)板和一塊陰板，每一塊陽(yáng)板有一個(gè)平面壁和一個(gè)圍繞平面壁外圍向外延伸的間 隔部分，所述陰板有一個(gè)平面壁和一個(gè)圍繞所述平面壁向外延伸的接合部分，所述提供多 個(gè)多歧管箱的步驟包括所述陽(yáng)板的間隔部分扣合所述陰板的接合部分以使所述陽(yáng)板覆蓋 所述陰板的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱交換器和加工方法，該熱交換器包括多個(gè)堆疊的多歧管箱，每一個(gè)多歧管箱由成對(duì)的板形成并且通過(guò)在每一塊板上形成的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)通過(guò)開(kāi)口相連；至少一個(gè)第一變流件放置在第一對(duì)相鄰的多歧管箱的進(jìn)口之間引導(dǎo)流體流經(jīng)所述多歧管箱并流向通過(guò)開(kāi)口；并且至少一個(gè)第二變流件放置在第二對(duì)相鄰的多歧管箱的通過(guò)開(kāi)口之間，所述第二對(duì)多歧管箱與所述第一對(duì)多歧管箱不同，所述第二變流件引導(dǎo)流體通過(guò)多歧管箱流向所述進(jìn)口。
文檔編號(hào)F28D9/00GK101769692SQ20081019054
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者李國(guó)超, 田國(guó)平, 馬久波 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司