專利名稱：具有旁路止擋件的熱交換器、油冷卻系統(tǒng)以及用于冷卻油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器，并且更具體地涉及適合于在重型車輛中用作油冷卻器的熱交換器。本發(fā)明具體地涉及所謂的單流累計型(single-flow integrated type)熱交換器，即，提供一種介質(zhì)(放熱介質(zhì))的累計流量的熱交換器，而熱交換器被基本上浸沒在另一介質(zhì)(例如，冷卻介質(zhì))中。
背景技術(shù)：
用于在例如重型車輛中用作油冷卻器的熱交換器可以由多個平行板形成，這些平行板是堆疊的，使得在這些板之間形成多個平行通道。典型地，每個第二平行板被安排成載運(yùn)冷卻介質(zhì)流，并且其他通道被安排成載運(yùn)放熱介質(zhì)流。這些板可以被銅焊在一起而形成單個熱交換器單元。在例如W090/13394A1和W02004027334A1中披露了用于形成這種熱交換器的基本原理。當(dāng)在使用中時，這個熱交換器典型地被安排在一個腔中，使冷卻介質(zhì)流動通過這個腔，同時通過熱交換器的一個入口開口饋送放熱介質(zhì)通過用于放熱介質(zhì)的通道，之后，通過熱交換器的一個出口開口提取被冷卻的放熱介質(zhì)。因此，用于冷卻介質(zhì)的通道對這個腔開放。由于振動和制造公差，在限定腔和熱交換器的壁之間總是存在空間。這個空間將使某些冷卻介質(zhì)繞過熱交換器，因此不利地影響熱交換器的效率。GB2130354A披露了可以如何使用一個包括橡膠彈性材料的密封帶來防止冷卻介質(zhì)繞過熱交換器。類似地，DE4020454A1披露了可以如何安排多個密封唇緣來防止冷卻介質(zhì)繞過熱交換器。US6516874B2披露了可以如何安排多個墊片和隔板夾來閉合熱交換器的縱向側(cè)，因此有效地防止冷卻介質(zhì)繞過熱交換器。對于一種適合于在例如重型車輛中用作油冷卻器的改進(jìn)的熱交換器存在一種需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于在重型車輛中用作油冷卻器的熱交換器。一個具體目的是提供一種更高效的熱交換器。又一個目的是提供一種穩(wěn)健并且易于安裝的熱交換器。本發(fā)明由所附獨(dú)立權(quán)利要求來界定。在從屬權(quán)利要求中、在以下說明中以及在附圖中陳述多個實施方案。
根據(jù)一個第一方面，提供一種用于油冷卻器的熱交換器，該熱交換器包括至少兩個熱交換器部件，這些熱交換器部件封閉一個第一通道；其中一個第二通道形成于這兩個熱交換器部件之間。這些熱交換器部件中的一個第一熱交換器部件的一個邊緣部分呈現(xiàn)一個旁路限制器，這個旁路限制器朝向這些熱交換器部件中的一個第二熱交換器部件的一個邊緣部分延伸，并且這個旁路限制器形成這個熱交換器的一個外壁。這個旁路限制器將至少部分地閉合第二通道，因此防止或減小去往或來自所述第二通道的旁路流量。旁路限制器還可以形成熱交換器的一個外壁或面向外的壁。旁路限制器將引導(dǎo)或消除熱交換器部件的周邊處的流量。通過防止或減小旁路流量，改善了熱交換器的排熱。旁路限制器可以沿著這些熱交換器部件中的所述第一熱交換器部件的所述邊緣部分的所述至少一部分連續(xù)地延伸。“連續(xù)地延伸”意味著旁路限制器在其延伸的一部分上呈現(xiàn)基本上恒定的橫截面。旁路限制器可以與第二通道中的主要流動方向基本上平行地延伸。
具體來說，這個旁路限制器可以沿著第二通道的長度的至少1/4、1/3、1/2、2/3或3/4延伸。旁路限制器可以沿著其延伸而提供對這些熱交換器部件中的第二熱交換器部件的基本上連續(xù)的密封。“基本上連續(xù)”應(yīng)理解為這個密封可以是連續(xù)的，但存在一些微小泄漏，這可能是由公差或銅焊缺陷導(dǎo)致的。這個邊緣部分可以是與第二通道中的主要流動方向基本上平行地延伸的一個邊緣部分，例如一個縱向邊緣部分。熱交換器板可以沿著其整個外圍聯(lián)接在一起，進(jìn)而有效地閉合第一通道。旁路限制器可以與熱交換器部件中的第二熱交換器部件的邊緣部分處于接觸。旁路限制器因此可以完全防止旁路流量。旁路限制器可以與熱交換器部件中的第二熱交換器部件的邊緣部分聯(lián)接。這種聯(lián)接可以通過軟焊(welding)或銅焊來實現(xiàn)，因此還有效地形成熱交換器部件之間的連接。因此消除了對用以將單元固持在一起的一個單獨(dú)螺栓的需要。旁路限制器可以通過折疊熱交換器部件的邊緣部分以形成凸緣來提供。舉例來說，凸緣可以通過折疊形成熱交換器部件的熱交換器板中的一者或兩者來形成。作為替代方案，旁路限制器可以由形成熱交換器部件的熱交換器板中的一者或兩者的邊緣的緊鄰附近的一個脊部形成。這個脊部可以形成于板的邊緣上，或者這個脊部可以與邊緣稍微間隔開。典型地，這個脊部與熱交換器部件的邊緣平行地延伸。與邊緣的間距可以大約為Imm至5mm，優(yōu)選為1mm 至 2mm。熱交換器部件中的至少一者可以由一對聯(lián)接在一起的熱交換器板形成。作為一個替代方案，熱交換器部件中的至少一者可以由一個基本上管狀的主體形成。第二通道的入口和出口中的至少一者向一個腔開放，熱交換器有待被放置到這個腔中。
因此，將冷卻劑引入到這個腔中，并且接著使冷卻劑流動通過熱交換器封裝。根據(jù)一個第二方面，提供一種油冷卻系統(tǒng)，該油冷卻系統(tǒng)包括一個腔，該腔具有一個液體冷卻介質(zhì)入口和一個液體冷卻介質(zhì)出口 ；一個用于待冷卻的油的油入口以及一個用于被冷卻的油的油出口 ；如上所述的一個熱交換器，所述熱交換器基本上封閉于所述腔中。熱交換器的外壁可以與該腔的一個對應(yīng)壁間隔開。一個流量限制器可以被安排成防止冷卻介質(zhì)流動到該熱交換器的外壁的外部。根據(jù)一個第三方面，提供一種通過使用如上所述的油冷卻系統(tǒng)來在車輛中冷卻油的方法，該方法包括使待冷卻的油從油入口通過第一通道流動到油出口，并且使液體冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)入口通過第二通道流動到冷卻介質(zhì)出口。在這個方法中，可能導(dǎo)致這種液體冷卻介質(zhì)中的一些流動到熱交換器的外壁的外部。
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在該方法中，可以導(dǎo)致這種液體冷卻介質(zhì)中的一些在旁路限制器與熱交換器部件中的第二熱交換器部件的邊緣部分之間流動。在該方法中，可以至少部分地、優(yōu)選完全地防止液體冷卻介質(zhì)中的一些在旁路限制器與熱交換器部件中的第二熱交換器部件的邊緣部分之間流動。作為替代方案，可以防止液體冷卻介質(zhì)流動到熱交換器的外壁的外部。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個第一實施方案的熱交換器堆疊的示意性透視圖。圖Ia和Ib分別是圖I的熱交換器堆疊沿著線Ia-Ia和Ib-Ib截取的示意性截面圖。圖Ic是形成圖I的熱交換器堆疊的一部分的熱交換器板的示意性透視圖。圖Id是旁路限制器的另一個實施方案的示意性截面圖。圖Ie是旁路限制器的又一個實施方案的示意性截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個第二實施方案的熱交換器堆疊的示意性透視圖。圖2a和2b分別是圖2的熱交換器堆疊沿著線2a_2a和2b_2b截取的示意性截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的熱交換器板的示意性透視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案的熱交換器板的示意性透視圖。圖5是其中可以使用根據(jù)本文披露的任一實施方案的熱交換器堆疊的油冷卻系統(tǒng)的示意性截面圖。圖6是油冷卻系統(tǒng)的替代實施方案的示意性截面圖。圖7是根據(jù)另一個架構(gòu)的熱交換器的一部分的示意性截面圖。
具體實施例方式圖I圖解說明由三個聯(lián)接的熱交換器部件10形成的一個堆疊板熱交換器I。這個熱交換器具有典型地用于待冷卻的介質(zhì)的第一端口 3和第二端口 4、以及典型地用于冷卻介質(zhì)的第一開口 5和第二開口 6。應(yīng)理解，端口 3、4可以用于冷卻介質(zhì)，并且開口 5、6可以用于待冷卻的介質(zhì)。
熱交換器I存在一個外壁2，這個外壁由這些熱交換器部件10的多個凸緣11形成。這些凸緣形成多個旁路限制器。在圖I中圖解說明的實施方案中，凸緣并不接觸鄰近的熱交換部件。因此，旁路流量Fra將減小，但不會被完全防止。在期望完全防止旁路流量Fcb的情況下，這些凸緣便可被設(shè)計成可能沿著凸緣11的整個長度接觸鄰近的熱交換器部件(圖ld，le)。還可能例如通過銅焊、釬焊或者軟焊將凸緣緊固到鄰近的熱交換器部件來將這些熱交換器部件彼此聯(lián)接。作為替代方案，可以使用膠水來實現(xiàn)緊固。可以使用一種密封劑來提供凸緣與鄰近的熱交換器部件之間的密封。參見圖Ia和lb，端口 3、4連接到一個第一通道12上，這個第一通道形成于每一熱交換器部件10內(nèi)部。每一熱交換器部件10由一對熱交換器板17、18形成，這一對熱交換器板在其外圍處以及在端口 3、4處聯(lián)接在一起。 每一熱交換器部件的一個邊緣部分被折疊以提供凸緣11。在圖Ia和Ib圖解說明的實施方案中，凸緣是由提供于一塊板18上的一個折痕形成，而另一塊板17的邊緣部分是朝向板18在相反方向上折疊。圖Ic示意性地圖解說明一塊熱交換器板18，這塊熱交換器板被設(shè)計成用于基本上與熱交換器板的長邊緣平行的冷卻劑流，并且在其短邊緣處完全開放。參見圖ld，此處處于凸緣11的形式的旁路限制器可以一直延伸至鄰近的熱交換器部件，因此完全防止旁路流。如圖Id中圖解說明，兩塊板17、18可以朝向同一方向折疊，使得兩者形成凸緣11的一部分。如上文提到，作為替代方案，并且如圖Ie中圖解說明，這些板的邊緣可以在不同方向上折疊，其中一個邊緣延伸越過另一個邊緣并且一直延伸到鄰近的熱交換器部件，因此完全防止芳路流。圖2示意性地圖解說明由多個熱交換器部件10’形成的熱交換器I’的實施方案，其中旁路限制器11’被形成為一個脊部，這個脊部沿著熱交換器部件10’的一部分的外圍邊緣延伸。圖2a和2b示意性地圖解說明這個實施方案的每一熱交換器部件10’的配置。如在圖2a的右邊部分可見，每塊板17’、18’沿著其邊緣形成有一個脊部，從而形成旁路限制器11’。當(dāng)多個單元10’聯(lián)接在一起時，這些旁路限制器11’形成該熱交換器的一個外壁2’。假定鄰近的熱交換器部件10’的脊部彼此接觸，則這個外壁可以有效地防止旁路流量Fm。雖然未圖解說明，但旁路限制器11'可以沿著兩個長邊緣安排，并且如果需要的話還沿著短邊緣的一部分安排。還可能例如通過銅焊、釬焊或者軟焊將凸緣11’緊固到鄰近的熱交換器部件10’的脊部11’來將這些熱交換器部件10’彼此聯(lián)接。也可以使用膠水來實現(xiàn)這種緊固?？梢蕴峁┮环N密封劑來密封這些脊部之間的空間。參見圖3,圖解說明一個實施方案,其中開口 5、6小于熱交換器的寬度,并且其中兩個開口 5、6安排在熱交換器板18"的縱向中心線C的同一側(cè)上。大多數(shù)短邊緣由一個凸緣11"覆蓋。參見圖4,圖解說明一個實施方案,其中開口 5、6小于熱交換器的寬度,并且其中開口 5、6安排在熱交換器板18"'的縱向中心線C的不同側(cè)上。大多數(shù)短邊緣由一個凸緣11"'覆蓋。形成熱交換器部件的板17，18 ;17’，18’ ；17"，18"可以如常規(guī)那樣通過銅焊或
者軟焊而聯(lián)接。此外，熱交換器部件10、10’、10"可以通過如下方式聯(lián)接在一起圍繞端口 3、4進(jìn)行銅焊或者軟焊，以及任選地在外圍將一個熱交換器部件的凸緣11、11’、11"銅焊或者軟焊到鄰近的熱交換器部件的外圍。參見圖5，披露一個包括熱交換器10、10’的熱交換器系統(tǒng)，這個熱交換器安排在一個腔8中。冷卻介質(zhì)入口 60和冷卻介質(zhì)出口 50連接到這個腔，使得允許冷卻介質(zhì)進(jìn)入熱交換器10、10’的開口 5并且在熱交換器10、10’的開口 6處退出，因此在由箭頭Fc指示的方向上流經(jīng)通道7。
待冷卻的油可以進(jìn)入端口 4并且經(jīng)由通道12在端口 3處退出，因此在由Ftj指示的方向上流動。應(yīng)注意，流匕和Fc可以安排在同一方向上或者安排為相反的流。參見圖6，披露一個熱交換器系統(tǒng)，它類似于圖5中圖解說明的熱交換器系統(tǒng)，但其中多個流量限制器70定位于熱交換器10、10'周圍，因此完全防止任何冷卻劑在熱交換器周圍流動。這些流量限制器70可以與至少從流量限制器70下游的一個位置延伸的多個旁路限制器11、11’組合?？梢杂帽话才懦擅芊鉄峤粨Q器10、10’與腔壁之間的空間的密封條或密封劑的形式提供這些流量限制器70。圖7所示為由多個熱交換器部件10" ' a、10" ' b形成的熱交換器，每一熱交換器部件形成為一個基本上管狀的部件，這個基本上管狀的部件具有沿著其長度方向延伸的凸緣。每一部件可以通過輥壓或折疊一片金屬片或者通過擠壓來形成。在任一情況下，這個管狀部件的形成之后可以是一個平坦化步驟和/或插入一個額外的凸緣結(jié)構(gòu)以增加熱傳遞。熱交換器可以如圖解說明由多個相同的熱交換器部件形成，這些熱交換器部件經(jīng)過安排以使得其對應(yīng)的凸緣形成一個外壁的全部或一部分。這些熱交換器部件經(jīng)過安排以使得每個第二熱交換器部件的每個凸緣形成右外壁的一部分，并且其余熱交換器部件的凸緣形成左外壁的一個對應(yīng)部分。凸緣的長度可以根據(jù)各種實施方案而變化。在圖解說明的實施方案中，每一凸緣具有對應(yīng)于第二個到下一個熱交換器部件的距離的長度。然而，較長的凸緣是可以想象的，例如對應(yīng)于第η個到下一個熱交換器部件的長度，其中η為偶數(shù)。在又另一個替代方案中，形成最外部熱交換器部件的熱交換器部件可以具有一個對應(yīng)的凸緣，每一凸緣形成一個對應(yīng)的外壁，而其余的熱交換器部件完全不具有凸緣，而是由兩個最外部熱交換器部件的凸緣封閉。
權(quán)利要求
1.一種用于一個油冷卻器的熱交換器(1，I’)，包括 至少兩個熱交換器部件(10，10’)，這些熱交換器部件各自封閉一個對應(yīng)的第一通道(12)； 其中一個第二通道(7)形成于這兩個熱交換器部件(10，10’)之間； 其特征在于 這些熱交換器部件(10，10’ )中的一個第一熱交換器部件的一個邊緣部分呈現(xiàn)一個旁路限制器(11，11’，11"，11",)，這個旁路限制器朝向這些熱交換器部件(10，10’)中的一個第二熱交換器部件的一個邊緣部分延伸，用于防止或減小去往/來自該第二通道(7)的旁路流量，并且 該旁路限制器(11，11’，11"，11",)形成該熱交換器(1，1’)的一個外壁(2，2’)。
2.如權(quán)利要求I所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11’，11"，11"/ )沿著這些熱交換器部件中的所述第一熱交換器部件的所述邊緣部分的所述至少一部分連續(xù)地延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11’，11〃，11"，)與該第二通道中的一個主要流動方向基本上平行地延伸。
4.如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11’，11〃，11"')沿著該第二通道的長度的至少1/4、1/3、1/2、2/3或3/4延伸。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11’，11〃，11",)沿著其延伸而提供了對這些熱交換器部件(10，10’)中的該第二熱交換器部件的基本上連續(xù)的密封。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11’，11"，11"’ )與這些熱交換器部件(10，10’ )中的該第二熱交換器部件的該邊緣部分處于接觸。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11’，11"，11"')與這些熱交換器部件中的該第二熱交換器部件的該邊緣部分相聯(lián)接。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11"，11"/ )是通過折疊該熱交換器部件的該邊緣部分來提供。
9.如權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11，11〃，11"，)是通過折疊形成該熱交換器部件的熱交換器板中的一者或兩者來形成。
10.如權(quán)利要求I至7中任一項所述的熱交換器，其中該旁路限制器(11’)是由這些熱交換器部件中的一者或兩者的邊緣的緊鄰附近的一個脊部形成。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其中這些熱交換器部件中的至少一者是由一對聯(lián)接在一起的熱交換器板(17，18 ; 17’，18’ ；18" ;18",)形成。
12.如權(quán)利要求I至10中任一項所述的熱交換器，其中這些熱交換器部件中的至少一者是由一個基本上管狀的主體形成。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其中該第二通道的一個入口(6)和一個出口(5)中的至少一者向一個腔(8)開放，該熱交換器(10，10’)有待被放置到該腔中。
14.一種油冷卻系統(tǒng)，包括 一個腔(8)，該腔具有一個液體冷卻介質(zhì)入口(60)和一個液體冷卻介質(zhì)出口(50)； 一個用于待冷卻的油的油入口(4)以及一個用于被冷卻的油的油出口(3)； 如前述權(quán)利要求中任一項所述的一個熱交換器(10，10’)，所述熱交換器基本上封閉于所述腔(8)中。
15.如權(quán)利要求14所述的油冷卻系統(tǒng)，其中該熱交換器的外壁(2，2’)與該腔(8)的一個對應(yīng)壁是間隔開的。
16.如權(quán)利要求14或15所述的油冷卻系統(tǒng)，其中一個流量限制器(70)被安排成防止冷卻介質(zhì)流動到該熱交換器的外壁(2，2’ )的外部。
17.—種通過使用如權(quán)利要求14至16中任一項所述的油冷卻系統(tǒng)來在車輛中冷卻油的方法，該方法包括 使待冷卻的油從該油入口(4)通過該第一通道(12)流動到該油出口(3)，并且 使液體冷卻介質(zhì)從該冷卻介質(zhì)入口(60)通過該第二通道(7)流動到該冷卻介質(zhì)出口(50)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中這種液體冷卻介質(zhì)中的一些流動到該熱交換器的外壁(2，2’ )的外部。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其中使這種液體冷卻介質(zhì)中的一些在該旁路限制器(11，11’，11"，11",)與這些熱交換器部件中的該第二熱交換器部件的該邊緣部分之間流動。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中至少部分地、優(yōu)選完全地防止這種液體冷卻介質(zhì)在該旁路限制器(11，11’，11"，11"')與這些熱交換器部件中的該第二熱交換器部件的該邊緣部分之間流動。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中防止這種液體冷卻介質(zhì)流動到該熱交換器(10，10’ )的該外壁(2，2’ )的外部。
全文摘要
一種用于油冷卻器的熱交換器(1，1')包括至少兩個熱交換器部件(10，10')，這些熱交換器部件各自封閉一個第一通道(12)。一個第二通道(7)形成于這兩個熱交換器部件(10，')之間。這些熱交換器部件中的一個第一熱交換器部件的一個邊緣部分呈現(xiàn)一個旁路限制器(11，11'，11″，11″′)，該旁路限制器朝向這些熱交換器部件中的一個第二熱交換器部件的一個邊緣部分延伸，并且該旁路限制器(11，1'，11″，11″′)形成該熱交換器的一個外壁(2，2')。還披露一種包括這種油冷卻器的系統(tǒng)以及用于冷卻油的方法10。
文檔編號F28F9/00GK102834687SQ201180017314
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者古斯塔夫·馮埃克曼, 布萊斯·喬利 申請人:泰坦X引擎冷卻控股公司