热交换器及其制造方法技术

一种用于将热量从热气体传递到流体的热交换器，其包括两个或更多个波纹翅片结构，其限定了多个热气体流动通道。所述多个热气体流动通道中的每一个在大致直线的第一方向上延伸。流体管道包括外壁，所述外壁至少部分地结合到所述波纹翅片结构中的至少两个上。流体管道限定了多个连续布置的用于流体从其中流过的流动通路。所述多个流动通路中的每一个在大致垂直于所述第一方向的方向上引导所述流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月30日提交的申请号为62/018,947的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及热交换器，并且具体地涉及用于加热和/或冷却高压流体的紧凑型热交换器。
技术介绍
热交换器用于在两种(或多种)流体之间传递热能，同时保持流体之间的隔离。这种装置通常通过为每种流体提供分离的通道或流体流动路径来操作。来自较热的流体的热能被对流地传递到引导流体通过的通道或流动路径，被传递(通常通过热传导)到引导较冷的流体通过的流动路径的通道中，并且对流地传递到该流体中。已知当流体中的一种处于增加的压力时会导致某些挑战。作用在通道壁(引导加压流体通过)上的增加的流体压力经常要求使用尺寸相当小的通道，以便保持可接受的低水平的机械应力。然而，这种小的通道尺寸同样减少了可用于实现期望的热传递的表面积的量，导致需要增加这种通道的长度和/或数量来满足性能需求。这种增加导致成本、尺寸和制造复杂性的增加，并且在需要紧凑型热交换器的应用中可能是特别有挑战性的。仅作为示例，这样的应用包括制冷系统、用于燃烧发动机的燃料加热、用于燃料电池系统的蒸发器、朗肯循环废热回收蒸发器等。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，一种用于将热量从热气体传递到流体的热交换器，其包括：壳体，其限定了热交换器的内部容积；热气体流动路径，其从热气体入口延伸穿过壳体进入热气体出口。流体入口和流体出口接合到壳体，并且多个流体管道延伸穿过流体入口和流体出口之间的内部容积。每个流体管道限定了在流体入口和流体出口之间的液压分离且连续的流动路径。在一些实施例中，由流体管道限定的流动路径是非平面的。在一些这样的实施例中，这些流动路径中的每一个在流动路径的长度的至少大部分上是螺旋的形状。在一些实施例中，壳体限定了纵向轴线，并且每个非平面的流动限定了平行于纵向轴线并且从纵向轴线偏移的螺旋轴线。在一些实施例中，至少壳体、流体入口、流体出口和流体管道在共同的钎焊操作中接合在一起。在一些实施例中，壳体由多个部件构成，这些部件在共同的钎焊操作中与流体入口、流体出口和流体管道接合。在一些实施例中，热交换器包括沿热气体流动路径布置并接合到流体管道的延伸表面。根据本专利技术的另一个实施例，一种用于将热量从热气体传递到流体的热交换器，其包括两个或更多个波纹翅片结构以及流体管道，该波纹翅片结构限定了沿大致直线的第一方向延伸的热气体流动通道，流体管道的外壁至少部分地结合到波纹翅片结构中的至少两个上。流体管道限定了多个连续布置的流动通路，用于流体穿过流体管道。每个流动通路被布置为在大致垂直于第一方向的方向上引导流体。在一些这样的实施例中，流动通路以相对于第一方向的不大于两度的倾斜角定向。在一些实施例中，热交换器包括第一翅片结构，其布置在第二翅片结构和第三翅片结构之间。连续的流动通路交替地布置在第一翅片结构和第二翅片结构之间、以及第一翅片结构和第三翅片结构之间。在其它实施例中，热交换器包括第一波纹翅片结构，其形成为由第一内径和第一外径界定的环形形状；以及第二波纹翅片结构，其形成为由第二内径和第二外径限定的环形形状，其中第二外径小于第一内径。连续布置的流动通路布置在第二外径和第一内径之间。在一些这样的实施例中，所述流体管道是为流体提供液压并联回路的若干流体管道中的一个，并且每个流体管道具有接合到翅片结构的外壁。在一些实施例中，每个流体管道限定螺旋形流动路径。根据本专利技术的另一个实施例，一种用于热交换器的流体连接件，包括：连接器主体，其具有可钎焊的外表面；流体歧管，其位于连接器主体内；以及外部可进入的端口连接件，其流体连接到歧管。流动管道进入通道在连接器的外表面和歧管之间延伸，并且钎焊合金腔至少部分地与外表面和歧管之间的每个进入通道相交。根据本专利技术的另一个实施例，一种制造热交换器的方法，其包括：在热交换器壳体内布置流动管道；使每个管道的端部延伸穿过壳体的壁中的孔隙；将端部插入连接器主体；并且在共同的钎焊操作中，将流动管道接合到连接器主体并将连接器主体接合到壳体。在一些实施例中，该方法包括在钎焊之后对流体管道和连接器主体之间的接合处执行泄漏测试，并且如果发现泄漏路径，则将另外的钎焊糊状物放置到钎焊合金腔中并且重新钎焊热交换器。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的热交换器的立体图。图2是示出了图1的热交换器的选择部分的立体图。图3A、3B和3C是以组装的渐进阶段示出图1和图2的热交换器的立体图。图4是根据本专利技术另一实施例的热交换器的立体图。图5是示出图5的热交换器的选择部分的立体图。图6是示出图5的热交换器的选择部分的另一立体图。图7是示出图5的热交换器的选择部分的平面图。图8是图5的热交换器的局部剖视立体图。图9是图5的热交换器的局部剖视图。图10是示出图5的热交换器的选择部分的局部立体图。图11是图5的热交换器的另一局部剖视图。图12是示出了根据本专利技术的另一实施例的热交换器的部分的平面图。图13是示出了图12的热交换器的选择部分的立体图。图14是在图5的热交换器的一些实施例中使用的部件的分解立体图。图15是图14的部件的局部剖视图。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应当理解，本专利技术在其应用中不限于在下面的描述中阐述的或在附图中示出的部件的结构和布置的细节。本专利技术能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。本文中“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”及其变形的使用意在囊括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”，“连接(connected)”，“支撑”和“耦接(coupled)”及其变形被广义使用并且囊括直接和间接安装、连接、支撑和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械连接或耦接。根据本专利技术的一个实施例的热交换器1在图1-3中示出。热交换器1构造成能够将热能从热气体传递到流体。在一些优选实施例中，流体作为加压液体进入热交换器1，并且在所述流体穿过热交换器1时通过从同时穿过热交换器1的热气体接收的热量而汽化或在一些情况下部分汽化。在其它实施例中，流体作为加压液体进入热交换器1，并作为加热的液体离开热交换器1。仍在其它实施例中，流体作为低压液体或作为气体进入热交换器1。热交换器1包括界定了热交换器1的内部容积的壳体10。在壳体10中提供热气体入口11和热气体出口12，并且热气体流动路径在热气体入口11和热气体出口12之间延伸穿过热交换器1。在图1的实施例中，热气体入口11和热气体出口12示出为布置在壳体10的相对的端处的法兰安装件。然而，应当理解，取决于使用热交换器1的应用，热气体入口和出口的其它布置可以同样合适或者更合适。示例性壳体10由接合在一起以限定热交换器1的内部容积的若干分离零件构成。入口和出口扩散器14将入口11和出口12接合到壳体的基本上为矩形的中心部分上，其中热气体和流体之间的热传递发生在所述中心部分。壳体10的基本上为矩形的中心部分由顶板18、底板17、侧板19(在图1中仅一个是可见的，但是应当理解，类似的侧板19位于热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将热量从热气体传递到流体的热交换器，其包括：两个或更多个波纹翅片结构，其限定了多个热气体流通道，所述多个热气体流动通道中的每一个沿大致直线的第一方向延伸；和流体管道，其具有外壁，所述外壁至少部分地结合到所述波纹翅片结构中的至少两个波纹翅片结构上，并且限定了多个连续布置的流动通路，所述流动通路用于流体流过其中，该多个流动通路中的每一个沿大致垂直于第一方向的方向引导所述流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 62/018,9471.一种用于将热量从热气体传递到流体的热交换器，其包括：两个或更多个波纹翅片结构，其限定了多个热气体流通道，所述多个热气体流动通道中的每一个沿大致直线的第一方向延伸；和流体管道，其具有外壁，所述外壁至少部分地结合到所述波纹翅片结构中的至少两个波纹翅片结构上，并且限定了多个连续布置的流动通路，所述流动通路用于流体流过其中，该多个流动通路中的每一个沿大致垂直于第一方向的方向引导所述流体。2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述流体管道的所述外壁具有环形横截面。3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述多个连续布置的流动通路中的每一个相对于所述第一方向以一倾斜角定向，所述倾斜角不大于两度。4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述两个或更多个波纹翅片结构包括第一波纹翅片结构、第二波纹翅片结构和第三波纹翅片结构，其中所述第一波纹翅片结构布置在所述第二波纹翅片结构和所述第三波纹翅片结构之间，所述多个流动通路中的连续通路以交替的方式布置在所述第一波纹翅片结构和第二波纹翅片结构之间、以及所述第一波纹翅片结构和第三波纹翅片结构之间。5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述多个流动通路被布置成在所述第一波纹翅片结构和所述第二波纹翅片结构之间的流动通路的第一平面阵列中，以及被布置成在所述第一波纹翅片结构和第三波纹翅片结构之间的流动通路的第二平面阵列中，所述第一平面阵列和所述第二平面阵列中的每一个中的所述流动通路以并排关系布置，所述流动通路中的相邻流动通路至少部分地结合在一起。6.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述流体管道是第一流体管道，并且所述多个流动通路是第一多个流动通路，所述热交换器还包括第二流体管道，所述第二流体管道具有外壁，该外壁至少部分地与所述波纹翅片结构中的至少两个接合，并且限定了串联布置的用于所述流体流过其中的第二多个流动通路，所述第二多个流动通路中的每一个沿大致垂直于所述第一方向的方向引导所述流体，所述第一流体管道和所述第二流体管道提供了用于所述流体穿过所述热交换器的液压并联回路。7.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述第二多个流动通路中的每一个邻近于并且至少部分地结合至所述第一多个流动通路中的至少一个。8.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述两个或更多个波纹翅片结构包括第一波纹翅片结构、第二波纹翅片结构、第三波纹翅片结构、第四波纹翅片结构和第五波纹翅片结构，其中，所述第一波纹翅片结构布置在第二波纹翅片结构和第三波纹翅片结构之间并且所述第四波纹翅片结构布置在所述第三波纹翅片结构和所述第五波纹翅片结构之间，所述第一多个流动通路中的连续的流动通路以交替的方式布置在所述第一波纹翅片结构和所述第二波纹翅片结构之间以及所述第一波纹翅片结构和所述第三波纹翅片结构之间，并且所述第二多个流动通路中的连续的流动通路以交替的方式布置在所述第三波纹翅片结构和所述第四波纹翅片结构之间以及所述第四波纹翅片结构和所述第五波纹翅片结构之间。9.根据权利要求8所述的热交换器，其中，所述第一多个流动通路被布置成在所述第一波纹翅片结构和所述第二波纹翅片结构之间的流动通路的第一平面阵列中以及在所述第一波纹翅片结构和所述第三波纹翅片结构之间的流动通路的第二平面阵列中，所述第二多个流动通路被布置成在所述第三波纹翅片结构和所述第四波纹翅片结构之间的流动通路的第三平面阵列中以及在所述第四波纹翅片结构和所述第五波纹翅片结构之间布置的流动通路的第四平面阵列中，所述第一平面阵列、第二平面阵列、第三平面阵列和第四平面阵列中的每一个中的所述流动通路以并排关系布置，所述流动通路中的相邻的流动通路至少部分地结合在一起。10.根据权利要求1所述的热交换器，其还包括：第一金属垫片，其插置在所述流体管道和所述波纹翅片结构中的所述至少两个波纹翅片结构中的第一个之间，所述第一垫片至少部分地结合到所述流体管道的所述外壁和所述波纹翅片结构上，以将所述流体管道的所述外壁结合到所述波纹翅片结构上；和第二金属垫片，其插置在所述流体管道和所述波纹翅片结构中的所述至少两个波纹翅片结构中的第二个之间，所述第二垫片至少部分地结合到所述流体管道的所述外壁和所述波纹翅片结构上，以将所述流体管道的所述外壁结合到所述波纹翅片结构上。11.根据权利要求10所述的热交换器，其中，所述第一金属垫片和所述第二金属垫片至少部分地与所述流体管道的所述外壁的形状一致。12.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述两个或更多个波纹翅片结构包括：第一波纹翅片结构，其形成为由第一内径和第一外径界定的环形形状，所述多个热气体流动通道的第一子集布置在所述第一内径和所述第一外径之间；和第二波纹翅片结构，其形成为由第二内径和第二外径界定的环形形状，所述第二外径小于所述第一内径，所述多个热气体流动通道的第二子集布置在所述第二内径和第二外径之间，其中所述多个连续布置的流动通路布置在所述第二外径和所述第一内径之间。13.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述流体管道是多个流体管道中的一个，所述多个流体管道中的每一个具有外壁，该外壁至少部分地接合到所述第一波纹翅片结构和所述第二波纹翅片结构，并且所述外壁限定了连续布置的用于流体流过其中的多个流动通路，所述多个流体管道提供了用于流体穿过热交换器的液压并联回路。14.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述多个流体管道中的每一个的连续布置的所述多个流动通路限定了螺旋流动路径。15.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述多个流动通路中的每一个邻近于并至少部分地结合至所述多个流体管道中的不同的一个的至少一个流动通路。16.根据权利要求13所述的热交换器，其还包括：壳体，其围绕所述两个或更多个波纹翅片结构和所述多个流体管道，所述壳体在热气体入口和热气体出口之间延伸；第一流体连接器，其在第一位置处接合到所述壳体，所述第一位置在所述两个或更多个波纹翅片结构与所述热气体入口和热气体出口中的一个之间，所述第一流体连接器提供流体入口；和第二流体连接器，其在第二位置处接合到所述壳体，所述第二位置在所述两个或更多个波纹翅片结构与所述热气体入口和热气...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克拉维斯，E·鲁滨逊，G·达普拉，P·弗拉泽，G·姆罗斯，T·鲁索，罗伯特·巴夫奈科特，G·贝克，
申请(专利权)人：摩丁制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US