分段式适形热交换器制造技术

公开了一种热交换器，能够适形于由于外部应力的膨胀/收缩以及调节/适应热交换器与其他部件的界面处的表面缺陷。热交换器由各个热交换元件组成，其中各元件互连成它们可沿和/或绕不同轴线相对于彼此移位，同时保持流体流过热交换器。每个元件具有流体入口、流体出口和在其间延伸的流体通道，各元件布置成一个元件的出口流体连接到相邻元件的入口。各个元件还物理地互连以允许响应于外部膨胀/收缩力的纵向和/或侧向移位，同时保持流体流过整个热交换器，以及绕这些轴线中的每个倾斜以解决界面表面处的表面缺陷/公差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分段式适形热交换器相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月22日提交的美国临时专利申请第62/270,638号的优先权和权益，其内容通过引用并入本文。
本公开涉及分段式适形热交换器。具体地，本公开涉及一种热交换器，该热交换器能够在外部应力下适形，这是通过具有能够在保持流体流过热交换器并且保持通过热交换器在界面表面处良好热力接触的同时沿着和/或围绕不同的轴线移动的区段来实现的。
技术介绍
一般而言，热交换器常常承受外部应力，这些外部应力通常与它们所暴露的各种温度有关。例如，包含在热电发电机(TEG)中的热交换器暴露于大范围的温度，这对TEG的构造有一定的限制。热电发电机是已知的并且用于将热量转换成电能。它们可以结合到各种类型的系统中，以将废热转换成额外的电能/能量。更具体地说，热电发电机通常包括至少一个热的热交换器和至少一个冷的热交换器，其间布置有一个或多个热电模块。分别在热电模块和热的和冷的热交换器之间实现良好的接触对于整个设备的正常运行非常重要。合适的热界面材料(TIM)布置在热电模块和热的热交换器的界面处以及与冷热交换器的界面处，然而，由于装置所暴露的宽温度范围，该材料通常承受高应力，与冷的热交换器相比，温度会导致热的热交换器的膨胀/收缩的规模大得多。考虑到整个单元通常被紧密地捆扎或夹在一起以确保各个部件之间良好的热接触，热电模块与热的热交换器和冷的热交换器的界面处的膨胀/收缩率的差异将热界面材料暴露于高应力，这经常导致界面处的材料开裂或失效，这对TEG的功能有不利影响。尽管可以使用更厚和/或更坚固的热界面材料来努力防止开裂和/或失效，但选择更厚和/或更坚固的材料通常会减少热交换器和热电模块之间的热接触，这具有对TEG的整体表现不利的影响。因此，提供能够在它们的界面表面处保持良好热接触的热交换器，无论是用于热电发电机内还是用于其他应用，并且能够符合和/或适应在其界面处的膨胀/收缩在单个热交换器的界面表面暴露于不同程度的膨胀/收缩和/或外部应力并且界面表面需要一致的热接触的应用中尤其有用。
技术实现思路
根据本公开的示例实施例，提供一种热交换器，包括：多个热交换元件，每个所述热交换元件具有主轴线和横轴线、以及流体入口、流体出口和在所述流体入口与流体出口之间延伸并将所述流体入口和流体出口互连的内部流动路径；入口歧管元件，所述入口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体入口；出口歧管元件，所述出口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体出口；其中所述多个热交换元件互连，每个所述热交换元件连接到至少一个相邻的所述热交换元件以允许围绕所述主轴线和/或所述横轴线的膨胀和/或收缩以及旋转运动。在一实施例中，多个热交换元件包括第一热交换元件和第二热交换元件，第一热交换元件和第二热交换元件彼此相邻横向布置，且第一热交换元件和第二热交换元件的内部流动路径流体地联接在一起。在一实施例中，多个热交换元件包括彼此相邻横向布置的第一热交换元件和第二热交换元件，且第一热交换元件和第二热交换元件包括彼此互锁的侧向边缘部分，从而将第一热交换元件和第二热交换元件连接在一起。在一实施例中，多个热交换元件包括彼此相邻纵向布置的第一热交换元件和第三热交换元件，且第一和第三热交换元件包括彼此互锁的纵向边缘部分，从而将第一热交换元件和第三热交换元件连接在一起。在一实施例中，所述第一热交换元件和所述第二热交换元件中的每个的所述流体入口和流体出口中的一个是远离所述第一热交换元件或第二热交换元件的侧向边缘部分延伸的突起的形式，所述流体入口和流体出口中的另一个是适于滑动地接纳来自横向相邻的第一热交换元件和第二热交换元件的突起的开口的形式，从而将第一热交换元件的内部流动路径流体地联接到第二热交换元件的内部流动路径。在一实施例中，在入口歧管元件与使其流体入口联接到入口歧管元件的每个所述热交换器元件之间设置滑动面密封，以及在出口歧管元件与使其流体出口联接到入口歧管元件的每个所述热交换器元件之间设置滑动面密封；所述热交换器还包括布置在每个滑动面密封处的密封装置，所述密封装置提供滑动界面，所述热交换元件在与所述入口歧管元件和出口歧管元件接合时可在滑动界面上滑动。在一实施例中，在歧管元件之一内的流体开口与所述热交换元件之一的流体入口或流体出口之间形成每个所述滑动面密封，且其中所述流体入口或出口沿所述热交换元件的露出的侧向边缘设置；以及其中每个所述滑动面密封的密封元件包括O形环，O形环接纳在围绕歧管元件之一的流体开口之一或所述热交换元件之一的流体入口或出口的环形凹槽内。在一实施例中，每个所述环形凹槽围绕歧管元件之一的流体开口之一，且歧管元件的流体开口的直径大于热交换元件的流体入口和出口。在一实施例中，每个所述歧管元件具有沿所述流体开口中的一个或多个设置的内表面；其中沿内表面设置有接纳凹槽；其中热交换元件的露出的侧向边缘形成在热交换元件的匹配外边缘部分上；以及其中所述匹配外边缘部分适于以舌槽布置滑动地接纳在所述接纳凹槽内。在一实施例中，所述热交换元件中的至少一个包括：底部和顶部，底部和顶部封围流体腔，所述底部具有大致平坦的底表面；所述热交换元件具有第一互锁纵向端部部分、与所述第一互锁纵向端部部分大致相对的第二互锁纵向端部部分、第一侧向互锁边缘部分和与所述第一侧向互锁边缘部分大致相对的第二侧向互锁边缘部分；其中所述流体入口延伸穿过所述热交换元件的第一侧向侧表面以与所述流体腔流体连通，所述流体出口在与所述流体入口大致纵向相对并对齐的位置延伸穿过热交换元件的相对第二侧向侧表面，从而与所述流体腔流体连通，所述内部流动路径形成在所述流体腔内。在一实施例中，一个所述热交换元件的所述第一纵向互锁端部部分连接到纵向相邻的所述热交换元件的第二纵向互锁端部部分，且一个所述热交换元件的第一侧向互锁边缘部分连接到横向相邻的所述热交换元件的第二侧向互锁边缘部分，所述相邻热交换元件的互锁侧向边缘部分建立热交换元件的内部流动路径之间的流体连通。在一实施例中，纵向相邻热交换元件的所述第一互锁纵向端部部分和第二互锁纵向端部部分包括延伸穿过其中的通孔，所述第一互锁纵向端部部分和第二互锁纵向端部部分中的一个内的通孔大于形成在第一互锁纵向端部部分和第二互锁纵向端部部分内中的另一个内形成的通孔，当所述纵向相邻热交换元件以互锁关系布置时，在所述第一互锁纵向端部部分和第二互锁纵向端部部分内形成的所述通孔交叠；以及其中定位杆插入穿过所述交叠的通孔。在一实施例中，所述定位杆可靠地固定在所述交叠通孔之一内以将相应的热交换元件固定到所述定位杆；以及其中所述定位杆的直径小于所述交叠通孔中另一个的直径，相应的热交换元件相对于纵向相邻的热交换元件绕所述定位杆可移动。在一实施例中，纵向相邻热交换元件的互锁纵向端部部分和侧向相邻热交换元件的所述互锁侧向边缘部分各包括匹配的大致平行滑动表面。在一实施例中，热交换器还包括布置在所述流体腔内的翅片板插入件，用于限定所述流体入口与所述流体出口之间的所述内部流动路径。在一实施例中，在形成于所述第一纵向端部内的通孔的两侧上形成的一对螺纹孔，以接纳用于限制一热交换元件与纵向相邻热交换元件绕主轴线的相对倾斜运动的固定螺钉。根据本公开的另一示例实施例，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器，包括：多个热交换元件，每个所述热交换元件具有主轴线和横轴线、以及流体入口、流体出口和在所述流体入口与流体出口之间延伸并将所述流体入口和流体出口互连的内部流动路径；入口歧管元件，所述入口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体入口；出口歧管元件，所述出口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体出口；其中所述多个热交换元件互连，每个所述热交换元件连接到至少一个相邻的所述热交换元件以允许围绕所述主轴线和/或所述横轴线的膨胀和/或收缩以及旋转运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 US 62/270,6381.一种热交换器，包括：多个热交换元件，每个所述热交换元件具有主轴线和横轴线、以及流体入口、流体出口和在所述流体入口与流体出口之间延伸并将所述流体入口和流体出口互连的内部流动路径；入口歧管元件，所述入口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体入口；出口歧管元件，所述出口歧管元件流体地联接到所述多个热交换元件中至少一个的流体出口；其中所述多个热交换元件互连，每个所述热交换元件连接到至少一个相邻的所述热交换元件以允许围绕所述主轴线和/或所述横轴线的膨胀和/或收缩以及旋转运动。2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个热交换元件包括第一热交换元件和第二热交换元件，所述第一热交换元件和第二热交换元件彼此相邻横向布置，且所述第一热交换元件和第二热交换元件的内部流动路径流体地联接在一起。3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个热交换元件包括彼此相邻横向布置的第一热交换元件和第二热交换元件，且所述第一热交换元件和第二热交换元件包括彼此互锁的侧向边缘部分，从而将所述第一热交换元件和第二热交换元件连接在一起。4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述多个热交换元件包括彼此相邻纵向布置的第一热交换元件和第三热交换元件，且所述第一和第三热交换元件包括彼此互锁的纵向边缘部分，从而将所述第一热交换元件和第三热交换元件连接在一起。5.如权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，所述第一热交换元件和所述第二热交换元件中的每个的所述流体入口和流体出口中的一个是远离所述第一热交换元件或第二热交换元件的所述侧向边缘部分延伸的突起的形式，所述流体入口和流体出口中的另一个是适于滑动地接纳来自横向相邻的第一热交换元件和第二热交换元件的突起的开口的形式，从而将所述第一热交换元件的内部流动路径流体地联接到所述第二热交换元件的内部流动路径。6.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在所述入口歧管元件与使其流体入口联接到所述入口歧管元件的每个所述热交换器元件之间设置滑动面密封，以及在所述出口歧管元件与使其流体出口联接到所述入口歧管元件的每个所述热交换器元件之间设置滑动面密封；所述热交换器还包括布置在每个所述滑动面密封处的密封装置，所述密封装置提供滑动界面，所述热交换元件在与所述入口歧管元件和所述出口歧管元件接合时可在所述滑动界面上滑动。7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，在歧管元件之一内的流体开口与所述热交换元件之一的流体入口或流体出口之间形成每个所述滑动面密封，且其中所述流体入口或出口沿所述热交换元件的露出的侧向边缘设置；以及其中每个所述滑动面密封的密封元件包括O形环，所述O形环接纳在围绕所述歧管元件之一的所述流体开口之一或所述热交换元件之一的流体入口或出口的环形凹槽内。8.如权利要求7所述的热交换器，其特征在于，每个所述环形凹槽围绕所述歧管元件之一的所述流体开口之一，且所述歧管元件的所述流体开口的直径大于所述热交换元件的所述流体入口和出口。9.如权利要求7或8所述的热交换器，其特征在于，每个所述歧管元件具有沿所述流体开口中的一个或多个设置的内表面；其中接纳凹槽沿所述内表面设置；其中所述热交换元件的露出的侧向边缘形成在所述热交换元件的匹配外边缘部分上；以及其中所述匹配外边缘部分适于以舌槽布置滑动地接纳在所述接纳凹槽内。10.如权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述热交换元件中的至少一个包括：底部和顶部，所述底部和顶部封围流体腔，所述底部具有大致平坦的底表面；所述热交换元件具有第一互锁纵向端部部分、与所述第一互锁纵向端部部分大致相对的第二互锁纵向端部部分、第一侧向互锁边缘部分和与所述第一侧向互锁边缘部分大致相对的第二侧向互锁边缘部分；其中所述流体入口延伸穿过所述热交换元件的第一侧向侧表面以与所述流体腔流体连通，所述流体出口在与所述流体入口大致纵向相对并对齐的位置延伸穿过所述热交换元件的相对第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·博尔凯特，J·G·伯格斯，
申请(专利权)人：达纳加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA