热交换器组装件制造技术

本发明专利技术公开了一种由基本结构构成的热交换器组装件，它包括一个由很多第一流体单元（１５）和若干第二流体单元（２０）组成的芯件（１０），各第一流体单元（１５）与各第二流体单元（２０）相邻并大体平行于各第二流体单元（２０），通过外周壁（１２）将各第一流体单元（１５）包围，每个第二流体单元（２０）包括从一个毗邻的第一流体单元（１５）的外周壁（１２）延伸出的第一排翅片（１８）和从另一毗邻的第一流体单元（１５）的外周壁（１２）延伸出的第二排翅片（１９），各第一翅片可交错地伸入相邻的第二翅片之间，每个第二流体单元的表面积大体大于各第一流体单元的表面积。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及改进型热交换器芯件，更具体地说涉及装有若干热交换部件或组件的热交换器芯件，上述部件或组件可用于将热能从一种流体传递给另一种流体。现有的热交换器种类很多，通常主要可分为两大组第一组为壳-管式热交换器，第二组为板式热交换器。壳管式热交换器包括一排或一束管子和一个将其包围的外壳。板式热交换器可以是如美国专利4,282,927中所公开的板翅式，或者如美国专利4,823,867中所描述的那样为一系列矩形堆积板，当将上述板彼此朝上密封地堆积时，形成可使两种流体或多种流体流过的流体通道。对上述两组热交换器的每一组而言，为了制造这类热交换器，通常要生产很多部分，并将它们组装在一起。例如，在壳管式热交换器中，将若干热交换管装成一束，并在将每根管的两端密封地装入一对管板的相应孔中之前沿管束的长度方向装上折流板，然后，将管束、折流板和管板装入使管板两端区密封的压力容器内，从而形成两条流体流动通道，第一条通道围绕管子的外侧及管板之间，第二条通道在管内及压力容器的端部腔室中。在这类壳管结构和板式热交换器中，都需要用大量材料来限定和密封流体流动通道，因为流动通道是由制造出的若干部件联接在一起而形成的，所以总是存在一种流体漏入另一种流体的危险。此外，由于热交换器的相邻部件的焊接、联接或彼此相连的区域形成许多界面，这些界面具有影响热传递到热交换器的传热表面上的阻力区，因此生产出的热交换器效率低。由挤压或铸造工艺所形成的热交换器整体部分被称之为“基本结构”，必须将其分成与基本结构焊接的部件或用其它方式与基本结构相联的部件，这种包含界面的部件被称之为“辅助结构”。类似地，将基本结构的表面称之为“基表面”，将辅助结构的表面称之为“辅助表面”。对于需要用板式热交换器对液体与气体之间进行热交换的地方，此缺点尤其不利。通常，气体冷却剂的热容低，使现有的交换器具有固有的低效率，因而相对于相应的液体和冷气流或热气流，需要很大的热交换器。作为现有技术的一个例子，可以参见美国书US3,202,212。该说明书公开了一种通过挤压铝材而成形的热交换元件，上述元件具有若干位于主体内的第一流体通道和许多从主体的对置主表面朝外伸出的脊。每片脊都很薄且横截面较小，因而为获得从主体传出的热的最高热传递效率提供了较高的暴露表面与脊质量之比。每片脊彼此隔开，且越过主体横向排成有一定间隔的若干排，因而在相邻排之间形成横向通道。还形成一些纵向通道，致使在热交换器中主要形成第二流体相对于第一流体的流动为叉流流动，同时还出现平行流动。由于第二流体的交叉流动不象平行流动系统那样能在任何要求的速率下将热带走并使热消散，这种装置的传热效率不佳。因为叉流热交换系统与外部系统的配合不如平行流动系统好，所以传热效率不高。在结构比较紧凑的情况下，平行流系统可以获得较高的效率，因此更适于堆积或组装结构。在这方面可以具体参考用于机车车辆或固定应用中的发动机，及用于空调中的热交换器。将挤压成形的前期产品肋在连续生产过程中经切削或刨削加工成属于挤压工艺的初始产品的脊也是很不理想的，因为连续的切削或刨削生产过程增加了材料的消耗，因此也就提高了热交换器的生产成本。澳大利亚说明书85777/75和美国说明书4,565,244中所公开的热交换器也具有与美国说明书3,202,212类似的结构，因此也存在上述缺点。美国专利3,743,252，4,352,008，3,566,959，4,567,074，3,137,785及美国专利3,467,190都可作为与本专利技术有关的有用的
技术介绍
。上述这些专利文献都披露了并不新颖的单体挤压成形工艺，而美国专利US 3,137,785披露了用作电加热器中的部件的单体挤压过程，该电加热器包括一个主体，主体的每侧都有沿纵向延伸的翅片，主体内有若干挤压成形的通道，但是这些内部通道是用于容纳和安装管状加热元件或热敏控制元件的，而不是用作流体通道。美国专利3,566,959涉及一种在半导体整流器中用作散热片的铝的挤压件。美国专利4,657,074公开了一种单体铝挤压成形的管状热交换元件，该元件具有一个管状主体及从管状主体成一体地沿径向凸出的若干内翅片和外翅片。但是可认为此专利文献与本专利技术不相关。另一篇参考文献是英国专利2142129，该文献描述了一种由一个矩形细长中空主体构成的散热器，主体相对两侧的每一侧上都设有若干隔开的散热翅片、因而在相邻翅片中间形成了若干气体通道，一块盖板横过每组翅片的外缘，因此，由上述翅片形成若干端部敞开的通道，流过上述通道的气体被流过细长中空主体的热流体所放出的热加热。同时，上述文献还揭示了一种平行流动情况，这样就可克服上述美国专利3,202,212中的叉流铝挤压件所存在的缺点，因为在这种挤压成型的情况中，流过热交换器相邻片尖顶的气体温度大体相同，而流过热交换器每条气体通道底部区域的气体温度不同，因此在工作过程中，这种挤压件基本上是效率较低的。在这方面还应该考虑的是流过热交换器底部区域附近的气体温度大体较高，或者此气体温度比流过热交换器翅片的较冷的尖顶附近的气体温度高，这是因为翅片的尖顶离细长中空主体比靠近细长中空主体的每条通道的底部区域离中空主体远。由于存在温度梯度，气体流过的每条通道的底部区域是热交换器的最热部分，而气流通过的翅片的尖顶附近是热交换器的最冷部分，因而使要求传热均匀的热交换器的效率降低。因为流过热交换器尖顶附近的气体量大于流过气体通道底部区域的气体量，使热交换率受限制的问题更为严重。在美国专利4,341,346中也描述了如散热器之类的类似的热交换器，该热交换器具有一个使热水流过的中心管状通道和一对沿中心管状通道两对侧延伸的腹板，腹板的每侧均有对置的、垂直延伸的翅片。上面对英国专利2,142,129中作出的评价也适用于此参考文献。对美国专利3,147,802，英国专利1,411,162和美国专利4,296,539也可作出类似的评价。美国专利4,401,155公开了一种由若干堆积组件构成的热交换器，每个组件具有一些允许高压流体流过的封闭通道和一些垂直于上述通道朝上和/或朝下延伸的翅片，当将组件沿其长度方向彼此平行堆积时，这些翅片形成适于低压流体流过的敞开的通道。规定每翅片的厚度一致且与通道的垂直高度相等。通常每个组件均由铝挤压成形。美国专利4,401,155特别适合于高压情况，尤其适用于一种热交换流体为高压另一种热交换流体为低压的情况。对些具体情况可参考低温过程。在美国专利4,401,155中值得注意的是其第一个实施例(即图1，3和4)中的通道和翅片数一样多，而在其另一第二实施例中(即图2，6，7和8)对于每一片翅片有两条通道。在上述第一实施例中，这种热交换器装置的热传递效率是不高的，因为通道的表面积大体与翅片表面积相等，就这方面而言，正如在后面更详细的描述的那样，翅片表面积的传热效率大体高于通道的表面积。这对于流过翅片的流体(例如空气)的密度与流过通道的流体(如水)的密度明显不同的情况而言是很重要的。在这种情况中，空气的密度比水小得多，这意味着空气的有效蓄热能力比水小得多。因此，当翅片的表面积比通道的表面积大得多时，热量只从水通道通过热交换器壁有效地传递给翅片。因为较大的翅片表面积有利于有效地吸收从通道经热交换器壁传到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基本结构构成的热交换器组装件包括：一个由很多第一流体单元和若干第二流体单元组成的芯件，各第一流体单元与各第二流体单元相邻，每个第一流体单元大体与每个第二流体单元平行，其特征在于，通过一个外周壁将各第一流体单元包围，每个第二流体单元包括从一个毗邻的第一流体单元的周壁延伸出的第一排翅片和从另一毗邻的流体单元的周壁延伸出的第二排翅片；各第一翅片可交错地伸入相邻的第二翅片之间；每个第二流体单元的表面积大体大于各第一流体单元的表面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于由基本结构构成的热交换器组装件的芯件，包括多个第一流体单元和多个第二流体单元，其中，一个相应的第一流体单元邻近一个相应的第二流体单元设置，每个第一流体单元与每个第二流体单元基本上平行，从而在每个第一流体单元内的流体流动基本平行于在每个第二流体单元内的流体流动，其特征在于，由一个外周壁界定每个第一流体单元，每个第一流体单元两端封闭并且包括一个靠近相应的封闭端的进出口，使得进入每个第一流体单元或出来的流体垂直于每个第一流体单元中流体的流向，每个第二流体单元两端开口并包括从一个毗邻的第一流体单元的周壁延伸出的第一排翅片和从另一毗邻的第一流体单元的周壁延伸出的第二排翅片；其中，每一第一翅片可交错地伸入相邻的第二排翅片之间；每个第二流体单元的表面积大于每个第一流体单元的表面积。2.如权利要求1所述的芯件，其特征在于每个第一流体单元设有从周壁的两对面延伸的一块或多块腹板。3.如权利要求1所述的芯件，其特征在于第一排翅片的每片都有与上述另一毗邻的第一流体单元周壁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M朱里西希，
申请(专利权)人：梅兰尼西亚国际信托有限公司，
类型：发明
国别省市：VU[瓦努阿图]