使用具有內(nèi)流動(dòng)改變件和外腔室組件的管狀結(jié)構(gòu)的熱交換器的制造方法
【專利摘要】一種熱交換器包括由管狀結(jié)構(gòu)和腔室組件形成的至少一個(gè)圓柱形管狀件。多個(gè)流動(dòng)改變件以預(yù)定間隔聯(lián)接在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。所述流動(dòng)改變件在它們的朝向熱交換媒介的流動(dòng)的相應(yīng)側(cè)上具有斜式表面。成對(duì)的進(jìn)口孔和出口孔與流動(dòng)改變件相比以相同的間隔形成在管狀結(jié)構(gòu)的壁上。腔室組件作為整個(gè)或部分凸緣聯(lián)接在管狀結(jié)構(gòu)的外部上。每個(gè)腔室組件都是中空的，允許流體在其中流動(dòng)，并與相應(yīng)的進(jìn)口孔、出口孔對(duì)流體地連通，使得所述熱交換媒介反復(fù)地從管狀結(jié)構(gòu)流出到腔室組件中和流回管狀結(jié)構(gòu)中。多個(gè)圓柱形管狀件可聯(lián)接在歧管之間。
【專利說明】使用具有內(nèi)流動(dòng)改變件和外腔室組件的管狀結(jié)構(gòu)的熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及熱交換器管和熱交換器，尤其涉及具有圓柱形管狀件的熱交換器管和熱交換器，所述圓柱形管狀件在每個(gè)管狀件內(nèi)具有多個(gè)流動(dòng)改變件。所述流動(dòng)改變件分別與附連至所述圓柱形管狀件的外表面的腔室組件成對(duì)。

【背景技術(shù)】
[0002]熱交換器通常用于期望將熱量移除的系統(tǒng)。通常的基礎(chǔ)熱交換器由大致的直管制成，在所述大致的直管內(nèi)引導(dǎo)熱交換媒介。集管或歧管通常附連至管的每個(gè)端部。這些集管和歧管充當(dāng)用于熱交換媒介的接收器。管式熱交換器的效率受能夠用于傳遞熱量的表面面積大小限制。在管腔式熱交換器中，多個(gè)管腔組件以間隔開的關(guān)系在一對(duì)集管或歧管之間延伸，從而形成熱交換器的核心。熱交換器的熱交換性能依由所述多個(gè)管腔組件提供的總表面面積而定。
[0003]為了增加表面面積以提高熱交換性能，通常的熱交換器(比如冷凝器)包括通常由具有延伸表面的擠壓成型的管狀材料形成的扁平管設(shè)計(jì)，所述延伸表面由波紋狀散熱片材料提供，所述波紋狀散熱片材料通常嵌在一對(duì)擠壓成型的管狀材料之間。該類型的熱交換器通常包括扁平管，流體經(jīng)過所述扁平管且多個(gè)波紋狀散熱片在所述管之間延伸。散熱片附連至管，以便有效地增加管的表面面積，由此提高管的熱傳遞能力。多個(gè)管和散熱片可彼此堆置，留有小開口以使空氣能夠從中通過。為了進(jìn)一步提聞熱傳遞效率，可使管的壁厚度更薄。因此，該部件在重量上更輕，進(jìn)而使整個(gè)熱交換器重量更輕。然而，這降低了耐壓性，且較薄的管更容易損壞。并且，組裝過程由于部件的脆弱性質(zhì)而變得復(fù)雜。另外，擠壓成型的管在制造過程中易于堵塞，尤其在進(jìn)行釬焊過程的情況下。擠壓成型過程的復(fù)雜性導(dǎo)致較高的成本和較高的缺陷率。此外，由于扁平管通常使用金屬擠壓過程被擠壓成形，因此通常使用能夠容易地被擠壓成形的材料來制成扁平管，從而使可用于扁平管的材料通常限于現(xiàn)有技術(shù)中已知的鋁和各種鋁合金。
[0004]由于需要強(qiáng)力壓縮機(jī)來將熱交換媒介移動(dòng)通過管的較小開口，因此扁平管熱交換系統(tǒng)的總成本較高。相反地，如果不使用較高動(dòng)力的壓縮機(jī)，就需要額外的管來獲取期望的熱交換性能，因?yàn)檩^小的管明顯降低了熱交換媒介的流動(dòng)。管的增加提高了熱交換系統(tǒng)的總成本。目前，該類型的熱交換器用于需要高熱交換能力的應(yīng)用、比如汽車空調(diào)冷凝器中。
[0005]在另一管片式設(shè)計(jì)中，管可以是蜿蜒式設(shè)計(jì)，因此不需要集管或歧管，因?yàn)楣艹省癝”形來回彎曲，以便產(chǎn)生類似的效果。該類型的熱交換器的典型應(yīng)用除了冷凝器之外還有蒸發(fā)器、油冷器和加熱器芯。這種管片式設(shè)計(jì)還用于汽車的散熱器中。在汽車領(lǐng)域之外，管片式設(shè)計(jì)應(yīng)用于工業(yè)油冷器、壓縮機(jī)油冷器以及需要較高效率熱交換器的其他類似用途中。蜿蜒式設(shè)計(jì)基本上是具有單個(gè)腔室的單個(gè)長(zhǎng)管材料，以用于將熱交換媒介從蜿蜒式設(shè)計(jì)熱交換器的進(jìn)口傳遞至出口，由此提高了通過熱交換器的熱交換媒介的壓力阻力。這不利于熱交換器的性能，尤其在比如蒸發(fā)器的用途中，例如其中，壓力下降明顯減小了壓縮機(jī)的性能。
[0006]一種管式熱交換器的變型包括堆疊的扁平肋板。當(dāng)彼此堆疊時(shí)，這些肋板形成用于傳遞熱交換媒介的腔室。實(shí)質(zhì)上，該類型的熱交換器與管片式類型熱交換器大體相同，但是被不同地裝配。該類型的熱交換器一般實(shí)施為現(xiàn)代蒸發(fā)器。
[0007]在管式熱交換器的另一變型中，一束管被布置以形成在本領(lǐng)域中通常被稱為管殼式熱交換器的熱交換器。在管殼式熱交換器中，多個(gè)大致直管被捆束起來，在管之間留有充分的空間以使第一熱交換媒介能夠繞著各個(gè)管的外部流動(dòng)，并使第二熱交換媒介能夠在各個(gè)管內(nèi)流動(dòng)。在各個(gè)管外部流動(dòng)的熱交換媒介和在各個(gè)管內(nèi)流動(dòng)的熱交換媒介可以是相同類型的或不同類型的熱交換媒介。該類型的熱交換器通常使管束的第一端部聯(lián)接至第一歧管，并使管束的第二端部聯(lián)接至第二歧管。整個(gè)管束通常封閉在不透水器皿中。管殼式熱交換器通常用于需要極其高壓的用途中，并通常采用兩種熱交換媒介，其中一種熱交換媒介在管束內(nèi)流動(dòng)，且第二熱交換媒介在不透水器皿中繞著管束流動(dòng)。管殼式熱交換器通常還用于大型熱交換裝置中，以用于需要大的熱交換能力的商業(yè)和工業(yè)用途。管殼式熱交換器通常將在管的內(nèi)側(cè)或外側(cè)均沒有表面放大的大致直管捆束起來，從而導(dǎo)致有限的熱交換性能特征。這使得管殼式熱交換器必須加大尺寸以滿足期望的熱交換性能，從而需要大的占用面以用于安裝目的。
[0008]熱交換器的另一變型是管腔式設(shè)計(jì)，其具有嵌入腔室組件中的媒介引導(dǎo)件。管腔式設(shè)計(jì)熱交換器通過以下方式運(yùn)行:阻止熱交換媒介沿著直線流動(dòng)，并通過首先借助媒介引導(dǎo)件且然后借助腔室組件迫使熱交換媒介在熱交換器內(nèi)不斷地改變方向而在熱交換器內(nèi)產(chǎn)生渦流。在熱交換媒介進(jìn)入管腔式設(shè)計(jì)熱交換器時(shí)，熱交換媒介沿著直線流動(dòng)通過直管段。媒介引導(dǎo)件在直管段的端部處。媒介引導(dǎo)件的功能是將熱交換媒介流動(dòng)的方向從大致直線流動(dòng)改變成幾乎垂直的流動(dòng)，同時(shí)將熱交換媒介引導(dǎo)至熱交換器的腔室部分中。腔室部分連通至管段，且與管段相比通常具有更大的直徑。在熱交換媒介被引入腔室組件時(shí)，熱交換媒介的流動(dòng)沿循兩個(gè)半圓形路徑。在半圓形路徑的端部處，熱交換媒介再次遇到媒介引導(dǎo)件。隨著熱交換媒介再次遇到媒介引導(dǎo)件，該流動(dòng)隨著熱交換媒介被引導(dǎo)至熱交換器的另一管段而恢復(fù)為大致直線流動(dòng)。該過程在管腔式設(shè)計(jì)熱交換器的長(zhǎng)度內(nèi)自行重復(fù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是一種包括圓柱形管狀件的加強(qiáng)型管狀熱交換器，所述圓柱形管狀件具有聯(lián)接至圓柱形管狀件的外表面的多個(gè)腔室組件。所述圓柱形管狀件是中空的，使得流體能夠在其中流動(dòng)，并具有沿著圓柱形管狀件的縱向長(zhǎng)度以預(yù)定間隔聯(lián)接在圓柱形管狀件的流體流動(dòng)路徑內(nèi)的多個(gè)流動(dòng)改變件。定位于圓柱形管狀件內(nèi)的流動(dòng)改變件基本上改變?cè)趫A柱形管狀件內(nèi)流動(dòng)的熱交換媒介的流動(dòng)路徑，阻止熱交換媒介從圓柱形管狀件的進(jìn)口沿著大致直線持續(xù)地流動(dòng)至圓柱形管狀件的出口。
[0010]位于圓柱形管狀件內(nèi)的流動(dòng)改變件可分別配有形成在圓柱形管狀件的壁上的進(jìn)口孔和出口孔。流動(dòng)改變件在圓柱形管狀件內(nèi)朝向熱交換媒介的流動(dòng)的一側(cè)具有斜式面。進(jìn)口孔和出口孔形成在圓柱形管狀件的壁上，每個(gè)進(jìn)口孔和出口孔都穿過形成圓柱形管狀件的材料的整個(gè)厚度，從而形成了對(duì)熱交換媒介而言從圓柱形管狀件的內(nèi)部到圓柱形管狀件的外部的流動(dòng)路徑。多個(gè)腔室組件聯(lián)接在圓柱形管狀件的外部上。與圓柱形管狀件的直徑相比，腔室組件的直徑通常更大，且與圓柱形管狀件的軸向跨度相比，腔室組件的軸向跨度通常明顯更短。腔室組件是中空的，使流體能夠在其中流動(dòng)。腔室組件可以是圓形的，但也可以是圓柱形的、長(zhǎng)方形的或其他幾何形狀。腔室組件沿著圓柱形管狀件的長(zhǎng)度定位，每個(gè)腔室組件都與形成于圓柱形管狀件的壁中的一對(duì)進(jìn)口孔和出口孔重疊。圓柱形管狀件的一個(gè)端部可連通至集管或歧管。圓柱形管狀件的第二端部可連通至另一集管或歧管。
[0011]熱交換媒介從集管或歧管流至圓柱形管狀件中。圓柱形管狀件內(nèi)的熱交換媒介沿著與圓柱形管狀件大致平行的第一流動(dòng)線流動(dòng)。在圓柱形管狀件內(nèi)沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)的熱交換媒介向著流動(dòng)改變件行進(jìn)。流動(dòng)改變件具有朝向熱交換媒介的流動(dòng)的斜式表面，并將熱交換媒介的流動(dòng)引導(dǎo)向形成于圓柱形管狀件的壁中的第一進(jìn)口孔，所述進(jìn)口孔穿過形成圓柱形管狀件的壁的整個(gè)厚度。流動(dòng)改變件在朝向熱交換媒介的流動(dòng)的一側(cè)通常具有斜式表面，使熱交換媒介的定向流動(dòng)產(chǎn)生平穩(wěn)的而實(shí)質(zhì)性的改變。
[0012]在圓柱形管狀件中流動(dòng)的熱交換媒介起初沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)。多個(gè)流動(dòng)改變件聯(lián)接在圓柱形管狀件的內(nèi)表面上。熱交換媒介在其遇到流動(dòng)改變件時(shí)被引導(dǎo)成沿著第二流動(dòng)線流動(dòng)。第二流動(dòng)線大致成銳角、在本發(fā)明的某些實(shí)施例中接近大致與第一流動(dòng)線垂直的角度，從而將熱交換媒介的流動(dòng)引導(dǎo)向進(jìn)口孔。中空的腔室組件聯(lián)接至圓柱形管狀件的外表面。腔室組件與圓柱形管狀件相比通常具有更大的直徑，并與圓柱形管狀件相比具有明顯更短的軸向長(zhǎng)度。腔室組件與圓柱形管狀件的進(jìn)口孔流體地連通。熱交換媒介通過進(jìn)口孔離開圓柱形管狀件并進(jìn)入腔室組件。一旦處于腔室組件內(nèi)，熱交換媒介就分散在腔室組件中，并被引導(dǎo)向形成于圓柱形管狀件的壁中的出口孔。
[0013]在非限制性意義上，出口孔定位在圓柱形管狀件的壁的與上面定位有進(jìn)口孔的一側(cè)大致相反的一側(cè)上。在其他實(shí)施例中，進(jìn)口孔和出口孔的位置可相對(duì)偏移。腔室組件與形成在圓柱形管狀件的壁上的進(jìn)口孔和出口孔都流體連通。該布置方式使得通過進(jìn)口孔離開圓柱形管狀件的熱交換媒介能夠進(jìn)入腔室組件并通過出口孔重新進(jìn)入圓柱形管狀件。通過出口孔流回圓柱形管狀件中的熱交換媒介遇到流動(dòng)改變件。該流動(dòng)改變件在朝向圓柱形管狀件的出口的一側(cè)上具有斜式表面并將熱交換媒介的定向流動(dòng)大致恢復(fù)成沿著第一流動(dòng)線。該過程在圓柱形管狀件的整個(gè)長(zhǎng)度上重復(fù)。在圓柱形管狀件的端部處，熱交換媒介可退出到第二集管或歧管。
[0014]隨著熱交換媒介流動(dòng)通過圓柱形管狀件和多個(gè)腔室組件，包含在熱交換媒介中的熱量被構(gòu)成圓柱形管狀件和腔室組件的材料所吸收。被圓柱形管狀件和腔室組件吸收的熱量然后被釋放至組件外部的周圍環(huán)境。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱交換媒介從附連在圓柱形管狀件的第一端部上的第一歧管流入圓柱形管狀件中。熱交換媒介在圓柱形管狀件中沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)，大致沿著圓柱形管狀件的長(zhǎng)軸線。在熱交換媒介接近第一流動(dòng)改變件時(shí)，熱交換媒介被引導(dǎo)成沿著與第一流動(dòng)線大致垂直的第二流動(dòng)線流動(dòng)。流動(dòng)改變件通常聯(lián)接至圓柱形管狀件的內(nèi)表面。隨著熱交換媒介通過流動(dòng)改變件被引導(dǎo)成沿著第二流動(dòng)線，熱交換媒介通過形成在圓柱形管狀件的壁上的進(jìn)口孔離開圓柱形管狀件并進(jìn)入腔室組件。一旦處于腔室組件內(nèi)，熱交換媒介就被引導(dǎo)成沿著第三流動(dòng)線流動(dòng)，該流動(dòng)由腔室組件的內(nèi)輪廓規(guī)定。在非限制性意義上，熱交換媒介的第三流動(dòng)線可以是至少一個(gè)半圓形流動(dòng)模式。熱交換媒介然后通過出口孔離開腔室組件并重新進(jìn)入圓柱形管狀件，所述出口孔形成在圓柱形管狀件的壁上。一旦熱交換媒介重新進(jìn)入圓柱形管狀件，熱交換媒介就通過流動(dòng)改變件被引導(dǎo)成大致沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)，所述流動(dòng)改變件在朝向熱交換媒介流動(dòng)的一側(cè)具有斜式表面。該過程在圓柱形管狀件內(nèi)自行重復(fù)，直至熱交換媒介到達(dá)圓柱形管狀件的端部，該媒介然后離開圓柱形管狀件并進(jìn)入第二集管或歧管。
[0016]在本發(fā)明的實(shí)施例中，圓柱形管狀件可包括無縫管狀結(jié)構(gòu)或有縫管狀結(jié)構(gòu)。無縫管狀結(jié)構(gòu)可通過擠壓成型、通過鑄造或通過其他形成方法形成。有縫管狀結(jié)構(gòu)可通過高頻焊接、其他焊接方法或機(jī)械手段形成。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱交換特性可通過在圓柱形管狀件的表面上或腔室組件的一個(gè)或多個(gè)表面上添加附加的板材來增強(qiáng)。在表面上添加附加的板材增加了熱交換器的總表面面積，且熱交換器的性能通過具有更大表面面積來從熱交換器散出熱量而被增強(qiáng)。與構(gòu)成圓柱形管狀件的材料相比，附加的板材可包括明顯較薄的材料，由此進(jìn)一步增強(qiáng)了用于特定用途的熱交換器的熱傳遞性能。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于熱交換器的圓柱形管狀件和腔室組件例如被提供用于冷凝器、蒸發(fā)器、散熱器等。熱交換器還可以是加熱器芯、中間冷卻器、或用于汽車用途(例如，轉(zhuǎn)向器、變速器、發(fā)動(dòng)機(jī)等)的以及用于非汽車用途的油冷器。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:與傳統(tǒng)熱交換器相比，該熱交換器具有更大的表面面積以在更短的距離上散發(fā)熱量，所述表面面積由圓柱形管狀件和腔室組件提供。通過提供大的表面面積用于熱交換，極大地提高了熱交換器的效率。附加地，通過具有包括單個(gè)無縫或有縫管的圓柱形管狀件所提供的結(jié)構(gòu)剛度，使其自身能夠用于內(nèi)部或外部壓力高的用途中。
[0019]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是:與傳統(tǒng)熱交換器相比，用于熱交換用途的強(qiáng)化管的總長(zhǎng)度可更短，進(jìn)而使總成本更低，以及需要更少的原材料和更小的包裝。附加地，圓柱形管狀件可由較厚規(guī)格材料制成，以使熱交換器能夠用于高壓力用途。另外，本發(fā)明的較小占用面使其能夠用于空間有限的用途。本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)熱交換器的又一優(yōu)點(diǎn)是:制造過程可以更簡(jiǎn)單，因?yàn)楸景l(fā)明需要更少的脆弱部件和更少的制造步驟。本發(fā)明使得易于組裝熱交換器，在成本效益好的同時(shí)提供了增強(qiáng)的熱交換性能。通過提供可由厚規(guī)格管狀材料制造的剛性圓柱形管狀件，本發(fā)明還擅長(zhǎng)于在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中典型的高壓用途。整個(gè)單元可硬釬焊(braze)起來，或該單元的任何部分可首先硬釬焊，然后另外的部件可硬釬焊、軟釬焊(solder)起來,或通過機(jī)械手段在使用或不使用墊襯物的情況下附連起來。
[0020]本發(fā)明還通過具有單件圓柱形管狀件使得其自身容易組裝。圓柱形管狀件可以是具有多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔的單件管狀結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔以預(yù)定間隔形成在圓柱形管狀件的壁中。這些孔可以是機(jī)械鉆孔的、通過沖壓沖出的、或通過其他機(jī)械手段形成的，只要所用方法形成的孔能夠穿過圓柱形管狀件的壁的整個(gè)厚度。多個(gè)流動(dòng)改變件可嵌入圓柱形管狀件內(nèi)，以與進(jìn)口孔和出口孔對(duì)進(jìn)行對(duì)齊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)流動(dòng)改變件可由單件材料形成，或者多個(gè)流動(dòng)改變件可聯(lián)接起來以形成具有多個(gè)流動(dòng)改變結(jié)構(gòu)特征的單件材料。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多個(gè)流動(dòng)改變件可嵌入圓柱形管狀件內(nèi)，且每個(gè)流動(dòng)改變件的長(zhǎng)度是預(yù)定的，使得一旦單個(gè)流動(dòng)改變件端對(duì)端地被嵌入圓柱形管狀件中，每個(gè)流動(dòng)改變件就與一對(duì)進(jìn)口孔和出口孔對(duì)齊。在圓柱形管狀件的外表面上，聯(lián)接有多個(gè)腔室組件，每個(gè)腔室組件都定位在包括進(jìn)口孔和出口孔的對(duì)上。
[0021]腔室組件可機(jī)械地聯(lián)接至圓柱形管狀件的外表面，或可通過其他方式(例如硬釬焊、軟釬焊或焊接)附連。在將腔室組件聯(lián)接至圓柱形管狀件之前，多個(gè)腔室組件可首先組合起來以形成多個(gè)腔室組件的整體單元。通過在聯(lián)接至圓柱形管狀件之前組合多個(gè)腔室組件，簡(jiǎn)化了組裝過程。附加地，多個(gè)腔室組件可通過沖壓、鑄造、液壓成形或其他機(jī)械加工過程由單件材料形成。
[0022]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，散熱片或板件可附連至圓柱形管狀件的外表面、附連至腔室組件的外表面或附連至圓柱形管狀件和腔室組件兩者的表面。附連至外表面的散熱片或板件進(jìn)一步增加了熱交換器的表面面積，由此提高了熱交換器的性能特征。散熱片和板件通過增加能夠用于熱量傳遞的表面面積而提供了經(jīng)濟(jì)的手段以提高熱交換器的熱交換能力，而無需大量增加熱交換器的大小或耗費(fèi)更多制造熱交換器的成本。
[0023]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，腔室組件大小在各個(gè)腔室組件之間可以變化。
[0024]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多個(gè)圓柱形管狀件可束在一起以形成具有多個(gè)圓柱形管狀件的熱交換器。成束的圓柱形管狀件的一個(gè)端部可連通至第一歧管或集管，且成束的圓柱形管狀件的第二端部可連通至第二歧管或集管。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形管狀件的大小在各個(gè)圓柱形管狀件之間可以變化。
[0025]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，多個(gè)圓柱形管狀件可束在一起，在成束的管中的每個(gè)之間留出充分的空間，以使熱交換媒介能夠繞著各個(gè)圓柱形管狀件的外部流動(dòng)。成束的圓柱形管狀件的第一端部可連通至第一歧管或集管。成束的圓柱形管狀件的第二端部可連通至第二歧管或集管。包括成束的圓柱形管狀件的整個(gè)區(qū)域可密封在不透水的器皿中，使得熱交換媒介能夠在成束的圓柱形管狀件的外表面上流動(dòng)。所述器皿可具有進(jìn)口，以使第一熱交換媒介能夠流入所述器皿內(nèi)側(cè)。所述器皿還可具有出口，以使第一熱交換媒介能夠離開器皿。
[0026]另外，所述器皿可具有擋板(baffle)，以便引導(dǎo)熱交換媒介在所述器皿內(nèi)的流動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二熱交換媒介可在成束的圓柱形管狀件內(nèi)流動(dòng)。在成束的圓柱形管狀件之外流動(dòng)的第一熱交換媒介和在成束的圓柱形管狀件之內(nèi)流動(dòng)的第二熱交換媒介可以是氣體、液體或兩者的組合。
[0027]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，每個(gè)腔室組件可使熱交換媒介在腔室中分散，從而進(jìn)一步提高了本發(fā)明的熱交換能力。并且，圓柱形管狀件還可將熱交換媒介混合。
[0028]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，圓柱形管狀件的內(nèi)表面可具有凹痕以增加表面面積。并且，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，腔室組件的內(nèi)表面也可具有凹痕以增加表面面積。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，流動(dòng)改變件也可具有凹痕。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，腔室組件可具有其他表面結(jié)構(gòu)特征，比如、但不限于:凹痕、百葉窗式結(jié)構(gòu)(louver)、波紋(dimple)以及其他延伸式表面結(jié)構(gòu)特征，以改變腔室組件內(nèi)的流體流動(dòng)特征。
[0029]圓柱形管狀件和腔室組件可由帶鍍層或不帶鍍層的鋁制成。流動(dòng)改變件可由帶鍍層或不帶鍍層的鋁制成。圓柱形管狀件、腔室組件和流動(dòng)改變件也可由不銹鋼、銅或者其他鐵基材料或有色金屬材料制成。圓柱形管狀件、腔室組件和流動(dòng)改變件也可以是塑料或其他復(fù)合材料。
[0030]圓柱形管狀件、腔室組件和流動(dòng)改變件可通過沖壓、冷鍛、鑄造、液壓成形或機(jī)械加工來制造。
[0031]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)隨著通過隨后的說明書以及附圖被更好地理解而將更容易被認(rèn)可。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括具有多個(gè)腔室組件附件的圓柱形管狀件的熱交換器的透視圖；
[0033]圖1B是通常用于管式熱交換器中的現(xiàn)有技術(shù)管狀結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0034]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0035]圖1D示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圓柱形管狀件的剖視圖，所述圓柱形管狀件具有與管狀結(jié)構(gòu)的外表面聯(lián)接的多個(gè)腔室組件，并具有在圓柱形管狀件內(nèi)定位在預(yù)定位置中的多個(gè)流動(dòng)改變件；
[0036]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱交換器的另一剖視圖；
[0037]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0038]圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)改變件的側(cè)視圖；
[0039]圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的腔室組件的側(cè)視圖；
[0040]圖2E是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的腔室組件的透視圖；
[0041]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圓柱形管狀件內(nèi)的熱交換媒介的流動(dòng)模式；
[0042]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的剖視圖；
[0043]圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0044]圖3D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)流動(dòng)改變件的剖視圖；
[0045]圖3E是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一腔室組件的剖視圖；
[0046]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的透視圖；
[0047]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的側(cè)視圖；
[0048]圖4C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的頂視圖；
[0049]圖4D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一熱交換器的透視圖；
[0050]圖4E是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的熱交換器的側(cè)視圖；
[0051]圖4F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的熱交換器的頂視圖；
[0052]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流動(dòng)改變件的透視圖；
[0053]圖5B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流動(dòng)改變件的頂視圖；
[0054]圖5C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流動(dòng)改變件的前視圖；
[0055]圖是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流動(dòng)改變件的側(cè)視圖；
[0056]圖5E是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流動(dòng)改變件的另一實(shí)施方式的透視圖；
[0057]圖5F是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)流動(dòng)改變件的側(cè)視圖；
[0058]圖6A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的熱交換器的側(cè)視圖；
[0059]圖6B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的熱交換器的透視圖；
[0060]圖6C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的熱交換器的頂視圖；
[0061]圖6D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圓柱形管狀件的側(cè)視圖；
[0062]圖6E是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圓柱形管狀件的透視圖；
[0063]圖6F是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圓柱形管狀件的頂視圖；
[0064]圖7A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流動(dòng)改變件的透視圖；
[0065]圖7B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流動(dòng)改變件的正視圖；
[0066]圖7C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流動(dòng)改變件的后視圖；
[0067]圖7D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流動(dòng)改變件的透視圖；
[0068]圖8A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的正視圖，并示出了圓柱形管狀件和腔室組件內(nèi)的熱交換媒介的流動(dòng)模式。

【具體實(shí)施方式】
[0069]參照附圖并尤其參照?qǐng)D1A，示出了圓柱形管狀件100的一個(gè)實(shí)施例。圓柱形管狀件100具有:進(jìn)口 5，其用于將熱交換媒介引入圓柱形管狀件100 ;和出口 10，其用于使熱交換媒介能夠流出圓柱形管狀件100。圓柱形管狀件100具有管狀結(jié)構(gòu)15。同時(shí)參照?qǐng)D1D，管狀結(jié)構(gòu)15的外表面具有附連至管狀結(jié)構(gòu)15的外表面的多個(gè)腔室組件20。參照?qǐng)D1C，管狀結(jié)構(gòu)15具有多個(gè)進(jìn)口孔30和出口孔35，以使熱交換媒介能夠流出管狀結(jié)構(gòu)15，并進(jìn)入腔室組件20，然后使熱交換媒介能夠從腔室組件20通過出口孔35重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)15。參照?qǐng)D1C和圖1D，進(jìn)口孔30和出口孔35形成在管狀結(jié)構(gòu)15的壁上，孔30和35穿過形成管狀結(jié)構(gòu)15的材料的整個(gè)厚度。每個(gè)進(jìn)口孔30都配對(duì)有一出口孔35，出口孔35定位在管狀結(jié)構(gòu)15的與布置有配對(duì)的進(jìn)口孔30的一側(cè)相反的一側(cè)上。參照?qǐng)D1D，每對(duì)進(jìn)口孔30和出口孔35都配對(duì)有流動(dòng)改變件25。流動(dòng)改變件25聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)15的內(nèi)壁。均包括進(jìn)口孔30、腔室組件20、出口孔35和流動(dòng)改變件25的流動(dòng)改變區(qū)段在管狀結(jié)構(gòu)15的全部長(zhǎng)度上重復(fù)。多個(gè)流動(dòng)改變區(qū)段布置在圓柱形管狀件100上。相比之下，現(xiàn)在參照?qǐng)D1B，典型的現(xiàn)有技術(shù)管式熱交換器具有管狀結(jié)構(gòu)15a，所述管狀結(jié)構(gòu)15a是中空的且沿著大致直線軸向地延伸，使熱交換媒介能夠在該管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)流動(dòng)。該管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部是大致平滑的且不包括通孔。該管狀結(jié)構(gòu)具有:進(jìn)口 5a，用于將熱交換媒介引入管狀結(jié)構(gòu)15a ;和出口 10a，用于使熱交換媒介能夠離開管狀結(jié)構(gòu)15a。現(xiàn)有技術(shù)管狀結(jié)構(gòu)15a在該管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)上可具有表面強(qiáng)化結(jié)構(gòu)特征，以強(qiáng)化熱傳遞特性。
[0070]參照?qǐng)D2A，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。圓柱形管狀件100具有:進(jìn)口 5，其用于將熱交換媒介引入圓柱形管狀件100 ;和出口 10，其用于使熱交換媒介能夠流出圓柱形管狀件100。圓柱形管狀件100具有管狀結(jié)構(gòu)15。現(xiàn)在參照?qǐng)D2B，管狀結(jié)構(gòu)15具有形成在管狀結(jié)構(gòu)15上的多個(gè)進(jìn)口孔30和出口孔35，這些孔穿過形成管狀結(jié)構(gòu)15的材料的整個(gè)厚度。每個(gè)進(jìn)口孔30都配對(duì)有一出口孔35。參照?qǐng)D2A和圖2C，與附連件45附連起來的多個(gè)流動(dòng)改變件25嵌入管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)側(cè)，從而形成具有多個(gè)流動(dòng)改變件25的單一單元的嵌入件40。嵌入件40置于管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)，使得每個(gè)流動(dòng)改變件均與一對(duì)進(jìn)口孔30和出口孔35對(duì)齊。嵌入件40的附連件45定位成:使得形成附連件45的材料不妨礙形成在管狀結(jié)構(gòu)15上的進(jìn)口孔30或出口孔35。
[0071]參照?qǐng)D2A，多個(gè)腔室組件20聯(lián)接在管狀結(jié)構(gòu)15的外表面上，每個(gè)腔室組件都與管狀結(jié)構(gòu)15的外表面形成不透水配合。參照?qǐng)D2D和2E，腔室組件20包括第一平坦壁90和第二平坦壁95，第二平坦壁95設(shè)置成與第一平坦壁90以一距離間隔開，從而在第一平坦壁90與第二平坦壁95之間留出空間。側(cè)壁85將第一平坦壁90和第二平坦壁95互相連接。第一平坦壁90、第二平坦壁95和側(cè)壁85形成不透水連接，從而在腔室組件20內(nèi)留出腔室50。孔55穿過第一平坦壁90和第二平坦壁95形成。孔55的大小(例如直徑)稍大于管狀結(jié)構(gòu)15的外尺寸的大小(例如直徑)，使得腔室組件20和管狀結(jié)構(gòu)在管狀結(jié)構(gòu)15被嵌入孔55內(nèi)時(shí)能夠形成緊密配合。多個(gè)所述腔室組件20聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)15的外表面，如圖2A所示。每個(gè)腔室組件20都定位成:使得每個(gè)腔室組件20都與形成在管狀結(jié)構(gòu)15中的一對(duì)進(jìn)口孔30和出口孔35對(duì)齊。均包括進(jìn)口孔30、腔室組件20、出口孔35和流動(dòng)改變件25的流動(dòng)改變區(qū)段在管狀結(jié)構(gòu)15的全部長(zhǎng)度上重復(fù)。因此，多個(gè)流動(dòng)改變區(qū)段由圓柱形管狀件100提供。
[0072]現(xiàn)在參照?qǐng)D3A和圖3B，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，管狀結(jié)構(gòu)15制有多個(gè)進(jìn)口孔30和出口孔35。腔室組件60是整體單元，具有在其間以預(yù)定間隔定位的多個(gè)腔室單元20。腔室單元20通過管段70彼此連通(見圖3B和圖3E)。具有進(jìn)口孔30和出口孔35的管狀結(jié)構(gòu)15本身在圖3C中示出。進(jìn)口孔30和出口孔35在管狀結(jié)構(gòu)15上定位成:使得每個(gè)進(jìn)口孔30都配對(duì)有一出口孔35。進(jìn)口孔30和出口孔35在管狀結(jié)構(gòu)15上的定位使得:出口孔35相對(duì)于進(jìn)口孔30位于大致相反的一側(cè)上，盡管在本發(fā)明的某些實(shí)施例中出口孔35的定位還可偏移。對(duì)每對(duì)進(jìn)口孔30和出口孔35而言，流動(dòng)改變件都被定位成:使得進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)15的進(jìn)口 5的熱交換媒介的流動(dòng)遇到流動(dòng)改變件25，其中，流動(dòng)改變件25的第一側(cè)面75具有斜式表面，從而使得熱交換媒介的流動(dòng)被引導(dǎo)向進(jìn)口孔30。對(duì)于定位在管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)的每個(gè)流動(dòng)改變件25而言，流動(dòng)改變件25的第一側(cè)面75朝向進(jìn)口孔30，且流動(dòng)改變件25的第二側(cè)面80朝向出口孔35(見圖3D連同圖3C)。
[0073]參照?qǐng)D4A和圖4B，示出了熱交換器200的一個(gè)實(shí)施例。熱交換器200包括一對(duì)歧管210和230。多個(gè)圓柱形管狀件100以相對(duì)于彼此間隔開的關(guān)系延伸在歧管210和230之間。圓柱形管狀件100的一個(gè)自由端部連通至第一歧管210。圓柱形管狀件100的另一自由端部連通至第二歧管230。第一歧管210具有進(jìn)口 220，用于將熱交換媒介引入熱交換器200。第二歧管230具有出口 240，用于使熱交換媒介能夠離開熱交換器200。被引入第一歧管210的熱交換媒介可分散至多個(gè)圓柱形管狀件100。第二歧管230可接收來自所述多個(gè)圓柱形管狀件100的熱交換媒介。歧管210和230可具有擋板，使得流動(dòng)模式可以是從第一歧管至第二歧管的簡(jiǎn)單的單定向流動(dòng)，或更復(fù)雜的多流動(dòng)模式，其中，多流動(dòng)模式存在于第一歧管和第二歧管之間。
[0074]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，參照?qǐng)D4C、圖4D和圖4E，熱交換器300包括一對(duì)歧管210和230。多個(gè)圓柱形管狀件100延伸在該對(duì)歧管210和230之間。圓柱形管狀件100的一個(gè)自由端部連通至第一歧管210。圓柱形管狀件100的另一自由端部連通至第二歧管230。該對(duì)歧管210和230之間的空間完全封閉在器皿350中。該器皿提供具有器皿進(jìn)口310和器皿出口 320的不透水罩殼，以使熱交換媒介的流動(dòng)能夠繞著圓柱形管狀件100流入和流出器皿350。第一歧管210具有進(jìn)口 220，用于將第一熱交換媒介引入所述多個(gè)圓柱形管狀件100。第二歧管230具有出口 240，用于使第一熱交換媒介能夠離開所述多個(gè)圓柱形管狀件100。歧管210和230內(nèi)可具有擋板，使得流動(dòng)模式可以是從第一歧管至第二歧管的簡(jiǎn)單的單定向流動(dòng)，或更復(fù)雜的多流動(dòng)模式，其中，多流動(dòng)模式存在于第一歧管和第二歧管之間。第二熱交換媒介通過器皿進(jìn)口 310進(jìn)入器皿350。第二熱交換媒介繞著定位于器皿350內(nèi)的所述多個(gè)圓柱形管狀件100流動(dòng)。第二熱交換媒介通過器皿出口 320流出器皿350。
[0075]因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，熱交換器(例如300)具有兩種熱交換媒介，一種熱交換媒介在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之內(nèi)流動(dòng)，且第二熱交換媒介在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之外流動(dòng)。在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之內(nèi)流動(dòng)的第一熱交換媒介可含有熱量、將熱量傳遞至在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之外流動(dòng)的第二熱交換媒介。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之內(nèi)流動(dòng)的熱交換媒介可從在所述多個(gè)圓柱形管狀件100之外流動(dòng)的第二熱交換媒介吸收熱量。
[0076]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，進(jìn)口和出口都可定位在第一歧管上，且第二歧管便于使熱交換媒介向著第一歧管返回。參照?qǐng)D4F，熱交換器355包括一對(duì)歧管215和235。多個(gè)圓柱形管狀件100 (如圖4C中)以間隔開的關(guān)系延伸在該對(duì)歧管215和235之間。圓柱形管狀件100的一個(gè)自由端部連通至第一歧管215。圓柱形管狀件100的另一自由端部連通至第二歧管235。第一歧管215具有:進(jìn)口 220，其用于將熱交換媒介引入熱交換器355 ；和出口 245，其用于使熱交換媒介能夠離開熱交換器355。第一歧管215內(nèi)具有分隔部，以便將所述多個(gè)圓柱形管狀件100的一部分隔離成至少兩組。所述多個(gè)圓柱形管狀件100中的一部分用于使熱交換媒介能夠從第一歧管215流動(dòng)至第二歧管235，且所述多個(gè)圓柱形管狀件100中的其余部分用于使熱交換媒介能夠從第二歧管235流動(dòng)至第一歧管215。第二歧管235通過第一歧管215的第一分隔部中的所述多個(gè)圓柱形管狀件100接收來自第一歧管215的熱交換媒介。一旦第二歧管接收了熱交換媒介，熱交換媒介就通過第一歧管215的第二分隔部中的所述多個(gè)圓柱形管狀件返回至第一歧管215。進(jìn)口 220連通至第一歧管215的第一分隔部，且出口 245連通至第一歧管215的第二分隔部。
[0077]參照?qǐng)D3A，示出了圓柱形管狀件100內(nèi)的熱交換媒介的流動(dòng)模式。圓柱形管狀件100的一個(gè)自由端部是進(jìn)口 5。圓柱形管狀件100的另一自由端部是出口 10。熱交換媒介通過進(jìn)口 5進(jìn)入圓柱形管狀件，沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)，即大致平行于管狀結(jié)構(gòu)15流動(dòng)。沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)的熱交換媒介遇到流動(dòng)改變件25。多個(gè)流動(dòng)改變件25優(yōu)選以預(yù)定間隔定位在管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)。參照?qǐng)D3A、圖3D、圖5A和圖流動(dòng)改變件25在朝向圓柱形管狀件100的進(jìn)口的表面上具有斜式表面75，使得沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)的熱交換媒介能夠在管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)被引導(dǎo)至第二流動(dòng)線。參照?qǐng)D5A和5C，流動(dòng)改變件25的外圓周在輪廓上大致匹配于管狀結(jié)構(gòu)15的內(nèi)圓周。通過流動(dòng)改變件25沿著第二流動(dòng)線被引導(dǎo)的熱交換媒介向著管狀結(jié)構(gòu)15上的進(jìn)口孔30流動(dòng)。一旦熱交換媒介到達(dá)進(jìn)口孔30，熱交換媒介就離開管狀結(jié)構(gòu)15并進(jìn)入腔室組件20。在腔室組件20內(nèi)，熱交換媒介在腔室組件內(nèi)沿循腔室組件的內(nèi)輪廓流動(dòng)，所述腔室組件是中空的以便于熱交換媒介在其中流動(dòng)。在非限制性意義上，腔室組件20具有圓柱形形狀，腔室組件的直徑大于管狀結(jié)構(gòu)15的直徑。腔室組件20的軸向跨度明顯短于管狀結(jié)構(gòu)15的軸向跨度，從而使得多個(gè)腔室組件20能夠聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)
15。在腔室組件20內(nèi)流動(dòng)的熱交換媒介沿著至少一個(gè)半圓形流動(dòng)模式流動(dòng)。在腔室組件內(nèi)流動(dòng)的熱交換媒介通過在形成管狀結(jié)構(gòu)15的壁上形成的出口孔35重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)15。一旦熱交換媒介重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)15，熱交換媒介就遇到流動(dòng)改變件25。參照?qǐng)D5D，流動(dòng)改變件在流動(dòng)改變件的朝向出口 10的一側(cè)上具有斜式表面80，所述斜式表面80大致恢復(fù)熱交換媒介在管狀結(jié)構(gòu)15內(nèi)的第一定向流動(dòng)。該過程自行重復(fù)，直至從進(jìn)口 5引入圓柱形管狀件100中的熱交換媒介通過所述圓柱形管狀件100的出口 10離開。
[0078]現(xiàn)在參照?qǐng)D5E和5F，示出了流動(dòng)改變件的另一實(shí)施例。在圖5E和圖5F中提供的流動(dòng)改變件的實(shí)施例中，多個(gè)流動(dòng)改變結(jié)構(gòu)特征可由單件材料形成，或多個(gè)流動(dòng)改變件可聯(lián)接起來以形成具有多個(gè)流動(dòng)改變結(jié)構(gòu)特征的單一單元，如圖5E中的流動(dòng)改變件40所示。沿著流動(dòng)改變件40的側(cè)向跨度具有多個(gè)流動(dòng)改變表面75。朝向管組件15的進(jìn)口 5的流動(dòng)改變表面75具有斜式表面，并引導(dǎo)在管組件15內(nèi)沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)的熱交換媒介改變流向并沿著第二流動(dòng)線流動(dòng)，從而通過進(jìn)口孔30將熱交換媒介引導(dǎo)至腔室組件20。流動(dòng)改變件40還具有多個(gè)流動(dòng)改變表面80，所述流動(dòng)改變表面80朝向管組件15的出口 10。流動(dòng)改變表面80的表面被設(shè)置成相對(duì)于管組件15的出口 10傾斜。流動(dòng)改變表面80引導(dǎo)熱交換媒介通過出口孔35離開腔室組件20并進(jìn)入管組件15的流動(dòng)，以便沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)。流動(dòng)改變件40具有連接件45，所述連接件45形成流動(dòng)改變件40的側(cè)壁。連接件45的總體外輪廓適合于管組件15的內(nèi)輪廓，從而將流動(dòng)改變件40的外表面聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)15的內(nèi)表面。
[0079]現(xiàn)在參照?qǐng)D6A、圖6B和圖6E，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，該實(shí)施例采用圓柱形管狀件105，其包括管狀結(jié)構(gòu)110和成對(duì)的腔室組件125、126。尤其參照?qǐng)D6E，管狀結(jié)構(gòu)110形成了熱交換器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，且多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔形成在管狀結(jié)構(gòu)110上。參照?qǐng)D7A，多個(gè)流動(dòng)改變件150以預(yù)定間隔定位在管狀結(jié)構(gòu)110內(nèi)。在管狀結(jié)構(gòu)的外部上，多個(gè)腔室組件125和126聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)110的外表面。參照?qǐng)D6C和圖7A，流動(dòng)改變件150在流動(dòng)改變件表面的朝向管狀結(jié)構(gòu)110的進(jìn)口 115的平面上具有通道，且具有朝向管狀結(jié)構(gòu)110的進(jìn)口 115的斜式平坦表面170。流動(dòng)改變件150上的所述通道包括:第一側(cè)壁155，其限定出通道的第一壁；第二側(cè)壁160，其限定出通道的第二壁；和底壁165，其限定出通道的基底。每個(gè)流動(dòng)改變件150都配有多個(gè)進(jìn)口孔130和135。參照?qǐng)D6B、圖6C和圖8A，每個(gè)進(jìn)口孔130都配對(duì)有一腔室組件125。腔室組件125聯(lián)接至管狀結(jié)構(gòu)110的外表面，所述腔室組件是中空的，以使流體能夠在其中流動(dòng)。
[0080]在管狀結(jié)構(gòu)110中流動(dòng)的熱交換媒介起初沿著第一流動(dòng)線流動(dòng)。隨著熱交換媒介在管狀結(jié)構(gòu)110內(nèi)行進(jìn)，熱交換媒介與流動(dòng)改變件150產(chǎn)生接觸。隨著熱交換媒介接觸流動(dòng)改變件150，熱交換媒介的流動(dòng)向著第二流動(dòng)線被引導(dǎo)，該方向改變通過流動(dòng)改變件150的斜式平坦表面170并通過由流動(dòng)改變件150的第一側(cè)壁155、第二側(cè)壁160和底壁165形成的所述通道來規(guī)定。沿著第二流動(dòng)線被引導(dǎo)的熱交換媒介于是被引導(dǎo)出管狀結(jié)構(gòu)110并進(jìn)入腔室組件125。參照?qǐng)D8A，熱交換媒介的一部分被引導(dǎo)到進(jìn)口孔130中并流動(dòng)到第一腔室組件125中，更具體地是到半圓柱形腔室180中。熱交換媒介的另一部分被引導(dǎo)到進(jìn)口孔135中并流動(dòng)到第二腔室組件126中，更具體地是到半圓柱形腔室182中。熱交換媒介在相應(yīng)的腔室組件125/126內(nèi)的流動(dòng)由腔室組件的內(nèi)輪廓規(guī)定，大體沿循由相應(yīng)的半圓柱形腔室180、182規(guī)定的半圓形流動(dòng)模式。流入第一腔室組件125中的熱交換媒介被引導(dǎo)向出口孔140。在到達(dá)出口孔140時(shí)，在第一腔室組件125內(nèi)行進(jìn)的熱交換媒介離開腔室組件125，并重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)110。流入第二腔室組件126中的熱交換媒介被引導(dǎo)向出口孔145。在到達(dá)出口孔145時(shí)，在第二腔室組件126中行進(jìn)的熱交換媒介離開腔室組件126，并重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)110。在第一腔室組件125和第二腔室組件126中行進(jìn)過的熱交換媒介在管狀結(jié)構(gòu)110中匯合。參照?qǐng)D7C，已經(jīng)重新進(jìn)入管狀結(jié)構(gòu)110的熱交換媒介與流動(dòng)改變件150產(chǎn)生接觸，從而改變熱交換媒介的定向流動(dòng)。流動(dòng)改變件150具有朝向管狀結(jié)構(gòu)110的出口 120的斜式平坦表面185。朝向管狀結(jié)構(gòu)的出口 120的表面的平面具有通道，所述通道由第一側(cè)壁190、第二側(cè)壁195和底壁205限定，如圖7C所示。隨著熱交換媒介通過出口孔140和145離開第一腔室組件125和第二腔室組件126，熱交換媒介與流動(dòng)改變件150的斜式平坦表面185產(chǎn)生接觸。隨著熱交換媒介與流動(dòng)改變件150的斜式平坦表面185產(chǎn)生接觸，定向流動(dòng)大致恢復(fù)為沿著第一流動(dòng)線的定向流動(dòng)。該過程在管狀結(jié)構(gòu)110內(nèi)自行重復(fù)，直至熱交換媒介通過出口 120離開管狀結(jié)構(gòu)110。
[0081]參照?qǐng)D7A，多個(gè)流動(dòng)改變件150可布置在管狀結(jié)構(gòu)110內(nèi)，優(yōu)選以預(yù)定間隔布置?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7D，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多個(gè)流動(dòng)改變件150可聯(lián)接起來以形成整體單元。在該實(shí)施例中，第二流動(dòng)改變件150的第一側(cè)壁155和第二側(cè)壁160接合第一流動(dòng)改變件的第一側(cè)壁190和第二側(cè)壁195。在該實(shí)施例中，單個(gè)流動(dòng)改變件150可聯(lián)接起來，或可由單件材料形成具有多個(gè)流動(dòng)改變結(jié)構(gòu)特征的整體單元，或在兩種情況之間任意地組合。
[0082]在熱交換媒介通過圓柱形管狀件105的傳送中，熱交換媒介中所含的熱量被傳遞至構(gòu)成圓柱形管狀件105的材料。由圓柱形管狀件105吸收的熱量然后被傳遞至圓柱形管狀件105外側(cè)的環(huán)境。在非限制性意義上，現(xiàn)有技術(shù)中已知的普通熱交換媒介包括各種制冷劑(即:R-134A、R-410A)、銨、氣體、水、油類和各種化學(xué)品混合物。
[0083]如上所述，第一熱交換媒介可在圓柱形管狀件105內(nèi)流動(dòng)，且第二熱交換媒介可在圓柱形管狀件105的外側(cè)流動(dòng)。第一熱交換媒介可以是現(xiàn)有技術(shù)中已知的熱交換媒介，比如各種制冷劑(即；R_134A，R-410A)、銨、氣體、水、油類和各種化學(xué)品混合物。第二熱交換媒介也可以是各種制冷劑(即；R-134A，R-410A)、銨、氣體、水、油類和各種化學(xué)品混合物。當(dāng)使用多于一種熱交換媒介時(shí)，來自第一熱交換媒介的熱量可被第二熱交換媒介吸收，或反過來。
[0084]參照?qǐng)D1C和圖6E，所示出的實(shí)施例中的管狀結(jié)構(gòu)15、110是中空?qǐng)A形的。在其他實(shí)施例中，管狀結(jié)構(gòu)可以是中空非圓形的，比如橢圓形、長(zhǎng)方形或其他幾何形狀。
[0085]參照?qǐng)D2E，在所示出的實(shí)施例中，腔室組件20是中空?qǐng)A柱形的。在其他實(shí)施例中，腔室組件20可以是中空、但非圓柱形的，例如橢圓柱形或箱形。
[0086]管狀結(jié)構(gòu)15、110和腔室組件20、125、126可由帶鍍層或不帶鍍層的鋁制成。管狀結(jié)構(gòu)和腔室組件還可由不銹鋼、銅或者其他鐵基材料或有色金屬材料制成。管狀結(jié)構(gòu)和腔室組件還可以是塑料或其他復(fù)合材料。同樣地，流動(dòng)改變件也可由帶鍍層或不帶鍍層的鋁制成。流動(dòng)改變件也可由不銹鋼、銅或者其他鐵基材料或有色金屬材料制成。流動(dòng)改變件也可以是塑料或其他復(fù)合材料。并且，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例允許管狀結(jié)構(gòu)和腔室組件由彼此不同的材料制成。附加地，墊襯材料可用于在管狀結(jié)構(gòu)和腔室組件之間進(jìn)行密封。
[0087]管狀結(jié)構(gòu)可由無縫管利用擠壓成型過程制成。管狀結(jié)構(gòu)也可由有縫管利用超聲波焊接、滾軋成形過程或其他機(jī)械手段或鑄造方法制成。
[0088]依據(jù)上述教導(dǎo)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的許多修改和變型。例如，流動(dòng)改變件的各種實(shí)施例還可以以除了上述及附圖中所示的組合方式外的方式結(jié)合管狀結(jié)構(gòu)使用。因此，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可不同于所具體描述地被實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器(200)，其具有至少一個(gè)圓柱形管狀件(100)，所述圓柱形管狀件(100)包括: 管狀結(jié)構(gòu)(15)，其具有在一端部處的進(jìn)口(5)和在另一端部處的出口(10)并具有多個(gè)進(jìn)口孔(30)和出口孔(35)，所述多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔沿著所述管狀結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的側(cè)間隔開，使得對(duì)每個(gè)進(jìn)口孔(30)而言，都存在布置在所述管狀結(jié)構(gòu)的大體相反側(cè)上的配對(duì)的出口孔(35)； 附連至管狀結(jié)構(gòu)(15)的外表面的多個(gè)腔室組件(20)，每個(gè)腔室組件(20)都具有大體平坦的第一和第二平坦壁(90、95)，所述第一和第二平坦壁(90、95)具有孔(55)，所述管狀結(jié)構(gòu)(15)穿過所述孔(55)布置成至少部分地限定出在所述管狀結(jié)構(gòu)(15)外部并圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)(15)的大體圓柱形腔室(50)，每個(gè)腔室組件(20)在所述管狀結(jié)構(gòu)(15)上定位成:使得所述腔室組件(20)的腔室(50)與相應(yīng)的進(jìn)口孔、出口孔對(duì)(30、35)流體地連通；和 布置在所述管狀結(jié)構(gòu)(15)內(nèi)的多個(gè)流動(dòng)改變件(25、150)，每個(gè)流動(dòng)改變件都具有第一側(cè)部(75、170)和第二側(cè)部(80、185)，所述第一側(cè)部(75、170)具有朝向相應(yīng)的進(jìn)口孔(30)的斜式表面，所述第二側(cè)部(80、185)具有朝向與所述相應(yīng)的進(jìn)口孔(30)配對(duì)的出口孔(35)的斜式表面。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)腔室組件(20)還包括側(cè)壁(85)，所述側(cè)壁(85)將所述第一平坦壁(90)連接至所述第二平坦壁(95)，以進(jìn)一步限定所述大體圓柱形腔室(50)。
3.一種熱交換器(200)，其具有至少一個(gè)圓柱形管狀件(105)，所述圓柱形管狀件(105)包括: 管狀結(jié)構(gòu)(110)，其具有在一端部處的進(jìn)口(115)和在另一端部處的出口(120)并具有多個(gè)進(jìn)口孔(130、135)和出口孔(140、145)，所述多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔沿著所述管狀結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的側(cè)間隔開，使得對(duì)每個(gè)進(jìn)口孔(130、135)而言，都存在布置在所述管狀結(jié)構(gòu)的大體相反側(cè)上的配對(duì)的出口孔(140、145)； 附連至管狀結(jié)構(gòu)(110)的外表面的多個(gè)大體半圓柱形腔室組件(125、126)，每個(gè)腔室組件(125、126)都具有大體平坦的第一和第二平坦壁，所述第一和第二平坦壁圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)的一部分以至少部分地限定出在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)外部并部分地圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)(110)的大體半圓柱形腔室(180、182)，第一組腔室組件(125)在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)上定位成使得所述腔室組件(125)的相應(yīng)的腔室(180)中的每個(gè)都與相應(yīng)的進(jìn)口孔、出口孔對(duì)(130、140)流體地連通，第二組腔室組件(126)在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)上定位成使得所述腔室組件(126)的相應(yīng)的腔室(182)中的每個(gè)都與相應(yīng)的進(jìn)口孔、出口孔對(duì)(135、145)流體地連通，第一組和第二組中的腔室組件沿著所述管狀結(jié)構(gòu)間隔開，使得對(duì)于第一組中的每個(gè)腔室組件而言，在第二組中都存在布置在所述管狀結(jié)構(gòu)的大體相反側(cè)上的相應(yīng)的腔室組件；和 布置在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)內(nèi)的多個(gè)流動(dòng)改變件(25、150)，每個(gè)流動(dòng)改變件都具有第一側(cè)部(75、170)和第二側(cè)部(80、185)，所述第一側(cè)部(75、170)具有朝向兩個(gè)相應(yīng)的進(jìn)口孔(130、135)的斜式表面，所述第二側(cè)部(80、185)具有朝向與所述兩個(gè)相應(yīng)的進(jìn)口孔(130、135)分別配對(duì)的兩個(gè)出口孔(140、145)的斜式表面。
4.如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)腔室組件(125、126)還包括側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述第一平坦壁連接至所述第二平坦壁，以進(jìn)一步限定相應(yīng)的所述大體半圓柱形腔室(180、182)。
5.一種熱交換器(200)，其具有至少一個(gè)圓柱形管狀件(105)，所述圓柱形管狀件(105)包括: 管狀結(jié)構(gòu)(110)，其具有在一端部處的進(jìn)口(115)和在另一端部處的出口(120)并具有多個(gè)進(jìn)口孔(130)和出口孔(140)，所述多個(gè)進(jìn)口孔和出口孔沿著所述管狀結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的側(cè)間隔開，使得對(duì)每個(gè)進(jìn)口孔(130)而言，都存在布置在所述管狀結(jié)構(gòu)的大體相反側(cè)上的配對(duì)的出口孔(140)； 附連至管狀結(jié)構(gòu)(110)的外表面的多個(gè)大體半圓柱形腔室組件(125)，每個(gè)腔室組件(125)都具有大體平坦的第一和第二平坦壁，所述第一和第二平坦壁圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)的一部分以至少部分地限定出在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)外部并部分地圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)(110)的大體半圓柱形腔室(180)，每個(gè)腔室組件(125)都在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)上定位成使得所述腔室組件(125)的腔室(180)與相應(yīng)的進(jìn)口孔、出口孔對(duì)(130、140)流體地連通；和 布置在所述管狀結(jié)構(gòu)(110)內(nèi)的多個(gè)流動(dòng)改變件(25、150)，每個(gè)流動(dòng)改變件都具有第一側(cè)部(75、170)和第二側(cè)部，所述第一側(cè)部(75、170)具有朝向相應(yīng)的進(jìn)口孔(130)的斜式表面，所述第二側(cè)部具有朝向與所述相應(yīng)的進(jìn)口孔(130)分別配對(duì)的出口孔(140)的斜式表面。
6.如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)腔室組件(125)還包括側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述第一平坦壁連接至所述第二平坦壁，以進(jìn)一步限定相應(yīng)的所述大體半圓柱形腔室(180)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器還包括管段(70)，所述管段(70)在相繼的腔室組件(20、125、126)之間圍繞所述管狀結(jié)構(gòu)(15、110)，以將所述相繼的腔室組件互相連通。
8.如權(quán)利要求1-7中任一所述的熱交換器，其特征在于，還包括將鄰近的流動(dòng)改變件(25)互相連接的附連件(45)。
9.如權(quán)利要求1-7中任一所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)流動(dòng)改變件(150)均具有第一側(cè)壁(155)和第二側(cè)壁(160)，所述第一側(cè)壁(155)和所述第二側(cè)壁(160)與流動(dòng)改變件的第一側(cè)部(170) —起限定出第一通道，所述第一通道布置成與進(jìn)口孔流體地連通。
10.如權(quán)利要求9所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)流動(dòng)改變件(150)均具有第三側(cè)壁(190)和第四側(cè)壁(195)，所述第三側(cè)壁(190)和所述第四側(cè)壁(195)與流動(dòng)改變件的第二側(cè)部(185) —起限定出第二通道，所述第二通道與出口孔流體地連通。
11.如權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，第一側(cè)壁(155)接合第三側(cè)壁(190)，第二側(cè)壁(160)接合第四側(cè)壁(195)，以保持鄰近的流動(dòng)改變件(150)之間的間隔開的關(guān)系。
12.如權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)流動(dòng)改變件(150)均包括第一底壁(165)和第二底壁(205),所述第一底壁(150)布置在第一側(cè)壁(155)與第二側(cè)壁(160)之間以進(jìn)一步限定第一通道，所述第二底壁(205)布置在第三側(cè)壁(190)與第四側(cè)壁(195)以進(jìn)一步限定第二通道。
13.如前面權(quán)利要求中任一所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器包括布置在第一歧管(210)與第二歧管(230)之間的多個(gè)圓柱形管狀件，且每個(gè)管狀件的進(jìn)口都與第一歧管(210)或第二歧管(230)流體地連通,每個(gè)管狀件的出口都與第一歧管(210)或第二歧管(230)流體地連通。
14.如權(quán)利要求13所述的熱交換器，其特征在于，所述第一歧管(210)和所述第二歧管(230)通過內(nèi)布置有所述多個(gè)圓柱形管狀件的器皿(350)結(jié)合起來。
【文檔編號(hào)】F28F9/22GK104169673SQ201380013936
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】M·尼塔, T·尼塔 申請(qǐng)人:米庫塔伊公司