一种热交换器组件，其包括管，该管中密封地设置有热传导性管插入物，该管插入物具有与管横截面基本相似的横截面，和多个流体端口，用作流体流入和流出管的通道，各流体端口设置用于逆流操作。管插入物包括沿管插入物的长度延伸的一对螺旋体，所述螺旋体具有沿管插入物的长度以预定距离相互偏移的第一侧和第二侧，以及第一端和第二端，各第一端以预定角度相互偏移，并且各第二端以预定角度相互偏移。管插入物密封在管内部以形成第一流体流动路径和第二流体流动路径，第一流体流动路径限定在螺旋体的第一侧之间，并且第二流体流动路径限定在螺旋体的第二侧之间。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】逆流螺旋热交换器相关申请本申请要求2014年4月16日提出的美国申请Να 61/980274的优先权。
本专利技术涉及热交换器，更具体地说，本专利技术涉及用在相对小的空间中(例如用在汽车或其它机动车辆中)的液-液热交换器。
技术介绍
用在汽车和其它机动车辆中的热交换器的设计师经常努力在较小的空间中获得增加的传热能力。在液-液热交换器领域中，在热流侧和延伸表面，例如烧结金属基体上，在冷流侧上采用紊流器是已知的解决问题的方法。增加流体的流动路径长度而保持合理的流体压降是另一种增加传热的方法，但是通常不能在较小空间中实现。因此，需要一种具有更高传热能力的改进的热交换器，其虽然利用标准液-液热交换器制造技术，但能在最少可能代价下提供最佳性能，并且在相当的或较小尺寸的包装中提供相同性能。
技术实现思路
考虑到现有技术的问题和不足，本专利技术的一个目标是提供改进的热交换器组件，其可以在较小包装中提供相同的或更高的传热性能。本专利技术的另一个目标是提供改进的热交换器，其在流动路径长度上提供相当大的增长，从而增加给定管长的传热。本专利技术的又一个目标是提供改进的热交换器，其允许逆流操作，提供最佳传热性會泛。本专利技术还有另一个目标是提供改进的热交换器，其采用标准铝制液-液热交换器制造技术制造，例如内管膨胀和汽化器(可控气焊)炉熔剂焊。本专利技术仍有另一个目标是提供改进的热交换器，其包括螺旋形管插入物，从而形成两个流体密封的流体流动路径，每个流动路径在管内具有相当增长的长度。本专利技术还有的其它目标和优点在某种程度上是显而易见的，并且在某种程度上从说明书中显现。对本领域技术人员来说显而易见的上述目标和其它目标在本专利技术中实现，其涉及一种螺旋热交换器组件，该组件包括:管，该管具有第一端和第二端、长度、内径和包含该内径的横截面。螺旋热交换器组件包括热传导性管插入物，其具有第一端和第二端以及它们之间的长度、和基本类似于管横截面的横截面，和多个进口流体端口和出口流体端口，用作第一流体和第二流体流入和流出管的通道。管插入物包括沿管插入物长度延伸的一对螺旋体，所述螺旋体具有沿管插入物长度以预定距离相互偏移的第一侧和第二侧、以及第一端和第二端。各螺旋体的第一端以预定角度相互偏移，并且各螺旋体的第二端以预定角度相互偏移。管插入物密封在管内部以形成第一流体流动路径和第二流体流动路径，第一流体流动路径在各螺旋体的第一侧之间限定，并且第二流体流动路径在各螺旋体的第二侧之间限定。各流体端口可设置用于逆流操作，从而第一流体和第二流体沿相反的方向流动。一组流体端口中的进口流体端口或出口流体端口中的至少一个端口可以设置在管壁的开口中，或可选地，一组流体端口中的进口流体端口或出口流体端口中的至少一个端口可以设置在管的一端。螺旋体的第一端可以相互偏移180度的角度，并且每个螺旋体的预定螺距可以小于管的内径。至少一个螺旋体可以包括扰流凹部或脊部。管和管插入物都可以具有基本圆形的横截面。管插入物可以密封在管内部，使得管插入物基本不延伸超过管的第一端和第二端，并且组件可以包括密封至管和管插入物第一端的第一端盖，和密封至管和管插入物第二端的第二端盖。第一端盖和第二端盖可以是平坦的圆形板，并且可以与管和管插入物的端部齐平地密封，以防止流体在热交换器内部混合。管插入物可以包括内膨胀管，内膨胀管具有第一端和第二端以及它们之间的长度和小于管插入物外径的直径，各螺旋体沿内膨胀管的长度延伸并且绕内膨胀管缠绕。内膨胀管能容纳插入其中的膨胀芯轴，以使管插入物膨胀而与管的内表面紧密地配合。管可以包括分别密封至管、管插入物和内膨胀管第一端的第一端盖，和分别密封至管、管插入物和内膨胀管第二端的第二端盖。第一端盖和第二端盖可以是平坦的圆形板，并且可以与管、管插入物和内膨胀管的端部齐平地密封，以防止流体在热交换器内部混合。管和管插入物都可以由铜焊包层的招(braze-clad aluminum)制成，并且螺旋体和管可以铜焊在一起，以形成流体密封的第一流体流动路径和第二流体流动路径。螺旋热交换器组件可以包括管插入物密封在其中的多个管，每个管的第一流体进口端口相平行地设置，每个管的第二流体进口端口相平行地设置，每个管的第一流体出口端口相平行地设置，并且每个管的第二流体出口端口相平行地设置。组件可以进一步包括连接每个第一流体进口端口的第一进口集管，该第一进口集管包括流体进口端口，用作第一流体流入热交换器组件的通道，连接每个第一流体出口端口的第一出口集管，该第一出口集管包括流体出口端口，用作第一流体流出热交换器组件的通道，连接每个第二流体进口端口的第二进口集管，该第二进口集管包括流体进口端口，用作第二流体流入热交换器组件的通道，和连接每个第二流体出口端口的第二出口集管，该第二出口集管包括流体出口端口，用作第二流体流出热交换器组件的通道，其中，各进口集管和出口集管都被密封，以防止流体在热交换器组件内部混合。第一和第二进口集管流体端口和出口集管流体端口可以设置用于逆流操作，从而第一流体和第二流体沿相反的方向流动。在另一方面，本专利技术涉及一种热交换器的装配方法，其包括以下步骤:提供管，该管具有第一端和第二端、长度、内径和包含该内径的横截面。方法包括提供热传导性管插入物，其具有第一端和第二端、长度和与管横截面基本相似的横截面，管插入物包括沿管插入物的长度延伸的一对螺旋体，所述螺旋体具有沿管插入物的长度以预定距离相互偏移的第一侧和第二侧，以及第一端和第二端，各第一端以预定角度相互偏移，并且各第二端以预定角度相互偏移；以及将管插入物插入管中并且将管插入物密封在其中，以形成第一流体流动路径和第二流体流动路径，第一流体流动路径在各螺旋体的第一侧之间限定，并且第二流体流动路径在各螺旋体的第二侧之间限定。方法进一步包括提供多个进口流体端口和出口流体端口，用作第一流体和第二流体流入和流出管的通道。各流体端口可以设置用于逆流操作，从而第一流体和第二流体沿相反的方向流动。各螺旋体的第一端可以相互偏移180度的角度，并且每个螺旋体的第二端可以相互偏移180度的角度，并且每个螺旋体的预定螺距可以小于管的内径。至少一个螺旋体可以包括扰流凹部和脊部。管和管插入物都可以具有基本圆形的横截面，并且管插入物可以自动插入管中。管插入物可以被插入管中使得管插入物基本不延伸超过管的第一端和第二端，并且方法可以进一步包括以下步骤，分别将第二端盖密封至管和管插入物第二端，将第一端盖密封至管和管插入物第一端。第一端盖和第二端盖可以是平坦的圆形板，并且可以与管和管插入物的端部齐平地密封，以防止流体在热交换器内部混合。管插入物可以包括内膨胀管，其具有第一端和第二端、长度和小于管插入物外径的直径，各螺旋体沿内膨胀管的长度延伸并且绕内膨胀管缠绕。内膨胀管能容纳插入其中的膨胀芯轴，以使管插入物膨胀而与管的内表面紧密地配合。方法可以进一步包括以下步骤:将膨胀芯轴插入内膨胀管并且使管插入物膨胀，直到管插入物的外表面与管的内表面紧密地配合。然后方法可以包括分别将第二端盖密封至管、管插入物和内膨胀管第二端，并且将第一端盖密封至管、管插入物和内膨胀管第一端。第一端盖和第二端盖可以是平坦的圆形板并且可以与管、管插入物和内膨胀管的端部齐平地密封，以防止流体在热交换器内部混合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺旋热交换器组件，该组件包括：管，该管具有第一端和第二端、长度、内径和包含该内径的横截面；热传导性管插入物，该管插入物具有长度和与管的横截面基本相当的横截面，该管插入物具有第一端和第二端、并且包括沿管插入物的长度延伸的一对螺旋体，所述螺旋体具有：沿管插入物的长度以预定距离相互偏移的第一侧和第二侧，以及第一端和第二端，各第一端以预定角度相互偏移，并且各第二端以预定角度相互偏移，管插入物密封在管内部以形成第一流体流动路径和第二流体流动路径，第一流体流动路径在各螺旋体的第一侧之间限定，并且第二流体流动路径在各螺旋体的第二侧之间限定；以及多个进口流体端口和出口流体端口，用作第一流体和第二流体流入和流出管的通道。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·科尔布，
申请(专利权)人：英瑞美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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