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采用適合產(chǎn)生單通道或雙通道流動結(jié)構(gòu)的板件的換熱器芯結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號:98550閱讀:251來源:國知局
專利名稱:采用適合產(chǎn)生單通道或雙通道流動結(jié)構(gòu)的板件的換熱器芯結(jié)構(gòu)的制作方法
本發(fā)明涉及一種適用于渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣冷卻器組件的換熱器芯結(jié)構(gòu),更具體地說,涉及一種板翅式換熱器芯結(jié)構(gòu),其中,將多個相同的細(xì)長板以重疊的配合結(jié)構(gòu)連接在一起,以根據(jù)板的特定取向,在這樣連接的每對相應(yīng)的板之間形成單通道或雙通道系統(tǒng)。當(dāng)把兩塊這種芯板以面對面的關(guān)系連接在一起時(shí),則形成一個在芯板之間具有中心流動區(qū)域的換熱器部件。一種取向使配合芯板形成芯板之間的雙通道流動結(jié)構(gòu),而只要將配合芯板重新取向,就可以得到單通道流動結(jié)構(gòu)。通過采用一種通用芯板取得單通道或雙通道流體流動結(jié)構(gòu)的方法,可以大大降低生產(chǎn)一族換熱器結(jié)構(gòu)的加工要求,這是許多應(yīng)用所需要的。
很多換熱器芯結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)并制造出來,用作很多應(yīng)用中的換熱器,例如用于渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)和其它應(yīng)用。換熱器在工業(yè)和商業(yè)中范圍極廣的應(yīng)用,以及一切與熱和能有關(guān)的裝置所強(qiáng)烈要求的節(jié)能和節(jié)省燃料的目標(biāo),都導(dǎo)致了一種在世界范圍內(nèi)迅速增長的設(shè)計(jì)高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的換熱器設(shè)備的要求。
這種換熱器芯的一種典型結(jié)構(gòu)是板翅式結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中,傳熱是在一種流體介質(zhì)和另一種流體介質(zhì)之間進(jìn)行的,其中一種流體介質(zhì)通過由一對配合板形成的中心流動區(qū)域流動,另一種流體介質(zhì)在中心流動區(qū)域外部、通過由翅片部件構(gòu)成在翅片部件之間形成的流動通道流動,翅片部件插在相鄰的板組件之間,以增加兩種流體介質(zhì)間的有效傳熱。在這種結(jié)構(gòu)中,傳熱直接在中心流動區(qū)域中流動的流體介質(zhì)和在板外圍流動的外部流體介質(zhì)之間進(jìn)行。
一種典型的板結(jié)構(gòu)通常包括在板相對的每一端有一集流管部分。將一對板配合在一起形成一個板組件,當(dāng)把板組件互相重疊起來時(shí),與每個板組件有關(guān)的集流管部分與相鄰板組件的集流管部分配合,形成入口或出口集流管,適于接收和排出通過集流管的流體介質(zhì)。但一般說來,每種板的結(jié)構(gòu)只局限于用在通過芯結(jié)構(gòu)的特定類型流體流動。例如,Donaldson的第3207216號美國專利公開了一種芯板結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)中的板是這樣構(gòu)成的,當(dāng)把板配合在一起時(shí),產(chǎn)生一種單通道流動結(jié)構(gòu)。Slaasted等人的第3017161號美國專利公開了一種芯板結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)中的每一塊板均包括中間部分,當(dāng)配合在一起時(shí),產(chǎn)生一種雙通道流動結(jié)構(gòu)。DeGroote等人的第3907032號美國專利公開了一種換熱器結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中,多個管子和集流管部分產(chǎn)生一種多通道流動結(jié)構(gòu)。但這些結(jié)構(gòu)中的每一種都局限于上述的特定流動結(jié)構(gòu),要改變?nèi)魏我环N在上述專利中分別揭示的一定類型的流動結(jié)構(gòu),都要求完全重新構(gòu)成芯板,以取得新要求的通道流動結(jié)構(gòu)。這樣一來,采用多種流體流動結(jié)構(gòu)的用戶必須具有各種各樣的板結(jié)構(gòu),這些板的制造商必須生產(chǎn)和提供這些各種各樣的板,來滿足用戶特定的需求。因此,現(xiàn)有技術(shù)芯板裝置的制造和使用,不僅花錢多,而且也不方便。
本換熱器芯結(jié)構(gòu)克服了與現(xiàn)有技術(shù)板式換熱器結(jié)構(gòu)有關(guān)的許多缺點(diǎn)和不足,并講述了一種換熱器結(jié)構(gòu)的構(gòu)成和使用,這種換熱器結(jié)構(gòu)采用多個相同的板,這些板可以以各種配合位置重疊排列,產(chǎn)生單通道或雙通道交叉流動系統(tǒng)。本發(fā)明采用的通用芯板結(jié)構(gòu)大大降低了制造多種板結(jié)構(gòu)所需要的昂貴的加工要求,并為用戶提供了在單通道和雙通道流動的應(yīng)用中采用同一種芯板的能力。由于既采用單通道又采用雙通道芯組件的用戶將不再需要購買和存放多種芯板結(jié)構(gòu)以取得所要求的通道流動系統(tǒng),因此使用本芯板能降低用戶的成本和庫存。
本換熱器芯結(jié)構(gòu)包括單個的芯板,芯板相對的每一端有一碟形部分或集流管部分,與芯板形成一個整體。每個集流管部分最好包括至少一對開口,適于對準(zhǔn)相鄰板上的對應(yīng)開口,以便與相鄰的集流管部分互作流體連接,使一種流體介質(zhì)可通過集流管部分,并通過在配合板間形成的中心流動區(qū)域循環(huán),這將在后面給予解釋。位于每塊板的碟形或集流管部分的開口最好對稱排列在板的每一端,位于板的一端的集流管部分的開口具有對應(yīng)的、位于板的相對的一端的集流管部分的互補(bǔ)開口。此外,環(huán)形凸緣環(huán)繞著至少一個在每個集流管部分的開口,以幫助定位和重疊相應(yīng)的各對配合板。每塊芯板還包括一個突起的分隔或通道肋,它最好與芯板形成一個整體,并且只位于一個集流管部分的一對開口之間。此突起的通道肋對本發(fā)明是很重要的,因?yàn)檎敲繉ε浜习宓南鄳?yīng)通道肋的互相定位,才決定了由本板構(gòu)成的芯組件的特定流動結(jié)構(gòu)。每塊芯板另外還包括沿芯板外圍不對稱排列的彼此隔開的凸緣片,便于在裝配芯板時(shí)互相定位。這些凸緣片適于在以配合關(guān)系與互補(bǔ)板連接以形成下述任何一種流動結(jié)構(gòu)時(shí),對準(zhǔn)并嵌入互補(bǔ)板的沒有凸緣片的邊緣部分。
當(dāng)把兩塊這樣的芯板以互相面對面的關(guān)系裝配起來,并當(dāng)每塊相應(yīng)板的一個集流管部分的突起通道肋以互補(bǔ)相對接的關(guān)系定位和排列時(shí),所形成的換熱器部件的一個集流管部分被分隔成兩個不同的部分,從而為冷卻流體進(jìn)出板間形成的中心流動區(qū)域提供了分隔機(jī)構(gòu)。通過把一插入的細(xì)長單條翅片的一個波紋或其它隔板對準(zhǔn)在板組件的一個端部上的對接通道肋,并使細(xì)長的隔板延伸到配合芯板的全長,這樣連接的每對芯板被有效地分隔成兩個冷卻劑通道,從而在每個換熱器部件或板組件中取得雙通道流動結(jié)構(gòu)。也可以通過將兩塊芯板以互相面對面的關(guān)系連接在一起,使相應(yīng)板的一個集流管部分的突起通道肋位于匹配板的相對的一端來產(chǎn)生單通道流動結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使冷卻流體進(jìn)入一個集流管部分,在配合芯板之間形成的單流動區(qū)域內(nèi)自由流動,然后通過位于板的相對的一端的集流管部分流出。本芯板的采用提供了一種改進(jìn)裝置,為相應(yīng)的各對配合板之間形成的中心流動區(qū)域中的相鄰的流動通道提供隔離,這使本板特別適用于渦輪增壓發(fā)動機(jī)增壓空氣冷卻器組件,但并不局限于這種應(yīng)用。
產(chǎn)生配備有本芯板的一種典型芯組件是通過將配合板組件互相重疊起來,將傳熱翅片部件插入相鄰的板組件之間,翅片部件遍及板組件間的整個內(nèi)部區(qū)域,形成在板組件內(nèi)的第二列較小的流體流動通道,用來接收和輸送第二種流體介質(zhì)通過,例如空氣。第二列流體通道在與每對配合板之間形成的中心流動區(qū)域垂直的方向上延伸,從而得到通過換熱器芯結(jié)構(gòu)的一種交叉流動型流體分布。
因此本發(fā)明的一個主要目的是提供一種改進(jìn)的換熱器芯結(jié)構(gòu),采用的是多個相同的可以重疊排列成各種配合方式以產(chǎn)生單通道或雙通道流體交叉流動系統(tǒng)的芯板。
另一個目的是提供一種單芯板,它可以用來形成在配合芯板之間的中心流動區(qū)域通過的單通道或雙通道流動結(jié)構(gòu)。
另一個目的是展示一種芯板結(jié)構(gòu),它將大大降低生產(chǎn)一族換熱器芯組件的加工要求。
另一個目的是提供一種改進(jìn)的換熱器芯結(jié)構(gòu),采用的是容易重疊和定位的芯板,這些芯板不需采用夾具或其它支承裝置。
另一個目的是提供一種改進(jìn)的換熱器芯結(jié)構(gòu),具有改進(jìn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
另一個目的是提供一種改進(jìn)的換熱器芯結(jié)構(gòu),它包括與相應(yīng)芯板有關(guān)的機(jī)構(gòu),可在該板互相重疊排列時(shí)在芯板間提供牢固的連接。
另一個目的是提供一種改進(jìn)的機(jī)構(gòu),用來在相應(yīng)的各對芯板之間形成的中心流動區(qū)域中提供相鄰流動通道的隔離。
另一個目的是提供一種改進(jìn)的換熱器芯結(jié)構(gòu),它在結(jié)構(gòu)和操作上比較簡單和便宜。
另一個目的是提供一種芯結(jié)構(gòu),它可以經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來供商業(yè)應(yīng)用。
在考慮下述詳細(xì)說明之后,本發(fā)明的這些目的和其它目的及優(yōu)點(diǎn),對于那些精通本技術(shù)的人員來說,將變得十分明顯。下述說明連同附圖公開了本主題裝置的幾個具體實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一種芯板的立體圖;
圖2為圖1的板繞橫軸A-A旋轉(zhuǎn)180°的立體圖;
圖3為多個互相重疊的板組件的側(cè)視圖,傳熱翅片部件插在相鄰的板組件之間,每個板組件都是通過把兩塊圖1的板配合在一起形成的;
圖4為采用圖1的板的一個板組件的雙通道結(jié)構(gòu)的分解立體圖;
圖5為圖4的雙通道板組件在裝配條件下通過5-5平面所取的剖面圖;
圖6為采用圖1的板的兩個板組件的單通道結(jié)構(gòu)的分解立體圖,傳熱翅片部件插在相鄰的板組件之間;和圖7為圖6的一個單通道板組件在裝配條件下通過7-7平面所取的剖面圖。
通過參考號碼更詳細(xì)地參考附圖,相同的號碼代表相同的部件,圖1和圖2中的號碼10指的是一種根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的芯板都包括分別位于其相對的每一端的碟形部分或集流管部分12和14。集流管部分12和14最好與每塊板10形成一個整體,但也可采用適當(dāng)?shù)难b置將集流管部分裝在板10上。每個集流管部分12和14分別包括一對彼此隔開的開口16和18以及20和22,如圖1和圖2所示。集流管開口16,18,20和22適于與相鄰的板10上對應(yīng)的開口對準(zhǔn),以便與相鄰的集流管部分互作流體連接,使一種流體介質(zhì)可通過集流管部分,并通過在配合板間形成的中心流動區(qū)域循環(huán),這將在下面給予解釋。位于每塊板10的碟形或集流管部分12和14的開口對稱排列在板的每一端,與集流管部分12有關(guān)的開口具有對應(yīng)的、與集流管部分14有關(guān)的互補(bǔ)開口。當(dāng)互相重疊起來時(shí),相應(yīng)的集流管部分形成本換熱器芯結(jié)構(gòu)的集流管箱。環(huán)形凸緣24和26同時(shí)用來進(jìn)一步保證相應(yīng)的集流管之間的連接,這將在后面給予解釋。
每塊芯板10還包括一個突起的通道肋或分隔肋28,最好只與每塊板的一個集流管部分,如圖1和圖2所示的集流管部分12,形成一個整體。通道肋28位于一對開口16和18之間,并從集流管部分12的一端30延伸到集流管部分的另一端32。連續(xù)突起的外圍邊緣部分34(圖2)在每塊板10的一個表面上圍繞著每塊板10延伸,每個集流管部分12的分隔或通道肋28從外圍邊緣部分34延伸并與外圍邊緣部分在同一平面上。每塊芯板另外還包括沿外圍邊緣34不對稱排列和定位的彼此隔開的凸緣片36和38,便于在裝配板10時(shí)把一塊板10在另一塊板上定位。凸緣片36和38的位置如圖1和圖2所示,以便在以面對面的配合關(guān)系與互補(bǔ)板10連接時(shí),適于對準(zhǔn)并嵌入互補(bǔ)的沒有凸緣片的邊緣部分,如互補(bǔ)板10的沒有凸緣片的部分39和40。本板10互補(bǔ)的沒有凸緣片的邊緣部分在長度上與對應(yīng)的凸緣片大體相等,沒有凸緣片的部分的位置基本上正對著凸緣片的位置,如圖1和圖2所示,注意到這一點(diǎn)是很重要的。當(dāng)把兩塊這樣的板10以互相面對面的配合關(guān)系連接起來時(shí),一塊板上的凸緣片36和38嵌入另一塊板對應(yīng)的沒有凸緣片的部分39和40中,從而形成各對配合板10之間的連續(xù)側(cè)壁41,這在圖3中作了最好的顯示。
在圖1和圖2所示的優(yōu)先實(shí)施例中,凸緣片36和38沿著板10的外圍排列,凸緣片36從靠近分隔肋28的一個位置沿外圍側(cè)邊緣34延伸到一個中間位置,使凸緣片36的長度約等于周繞板整個外圍距離的四分之一。凸緣片38與凸緣片36的間隔距離與凸緣片36的長度相等,同樣從靠近集流管部分14的一對開口20和22之間的位置,沿相對的外圍側(cè)邊緣34,延伸到一個中間位置,使凸緣片38的長度也約等于圍繞板10整個外圍距離的四分之一。凸緣片36和38的這種特定的排列不僅在裝配時(shí)便于芯板10的定位,而且有助于在釬焊操作時(shí)保證對應(yīng)的板之間有牢固的連接。在這種情況下,焊接材料,例如一種釬焊合金,可以很容易地流入一塊板10的外圍凸緣片36和38與配合板10的沒有凸緣片的邊緣部分39和40之間的接縫中,將其牢固地密封起來,在凸緣片和沒有凸緣片的邊緣部分之間提供有效的連接。還可以承認(rèn)和預(yù)料,其它圍繞板10外圍的凸緣片結(jié)構(gòu)也可以采用,在這些結(jié)構(gòu)中,當(dāng)把一塊板10與一互補(bǔ)板10以互相面對面的配合關(guān)系連接起來時(shí),板10上的每個凸緣片可對準(zhǔn)和嵌入互補(bǔ)板10上對應(yīng)的沒有凸緣片的部分。但是前面所述的和圖1圖2所示的凸緣片和沒有凸緣片部分的特定排列是較佳的,因?yàn)椴捎眠@種排列的板具有最少連續(xù)的凸緣片和沒有凸緣片的部分,因此與具有不同排列和較多的這種凸緣片和沒有凸緣片部分的板相比,采用這種排列的板制造起來比較簡單,花錢也少。
如圖3所示,通過把多個板10連接在一起,形成一個換熱器芯組件42。更具體地講,當(dāng)把兩塊這樣的板10以面對面的關(guān)系連接在一起,如前面解釋的那樣,將一塊板上的凸緣片36和38嵌入互補(bǔ)板的沒有凸緣片的部分39和40時(shí),則形成一個換熱器部件或板組件43,它具有基本上延伸到連接板之間的整個寬度的中心流動區(qū)域44。為了提供相鄰的各對配合板10之間的進(jìn)一步可靠的連接,每個集流管部分12和14都有一個開口,例如開口16和20,備有圍繞開口的環(huán)形凸緣,例如圖1和圖2所示的相應(yīng)的凸緣24和26。凸緣24和26可以承插相鄰的一對配合板或板組件43中的互補(bǔ)的沒有凸緣的集流管開口18和22,進(jìn)一步幫助板組件43的定位和重疊,而不必使用夾具或其它支承工具。這也改進(jìn)了整個芯裝置42的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,還有助于在釬焊操作時(shí),在對應(yīng)的各對板或組件43之間提供牢固的連接。環(huán)形凸緣24和26還用來使相鄰的板組件之間的相應(yīng)的集流管開口互作流體連接。
具體實(shí)施本發(fā)明的一種典型的換熱器芯組件42包括多個互相重疊的板組件43,在相鄰的板組件之間插有蛇形傳熱翅片46。蛇形翅片部件46遍及整個在重疊的板組件43之間形成的內(nèi)部區(qū)域48,形成在板內(nèi)的第二列較小的流體流動通道50,用來接收和輸送第二種流體介質(zhì)通過,例如空氣。應(yīng)當(dāng)注意,可以采用各種類型的蛇形翅片部件,例如,可以是光滑的,多孔的,開縫的,或隔柵式的。當(dāng)互相重疊起來時(shí),每對配合板10(板組件43)的集流管部分12和14與相鄰的板組件43配合,分別形成公共入口和出口集流管52和54,適于接收和排出一種從中通過的流體介質(zhì),如前面解釋的那樣。蛇形翅片部件46的位置可使第二列流體流動通道50在與每對配合板之間形成的中心流動區(qū)域44垂直的方向上延伸,從而得到通過換熱器芯結(jié)構(gòu)42的一種交叉流動型流體分布。
取決于構(gòu)成板組件43的每對芯板10是如何連接在一起的,可得到在每個板組件中的單通道或雙通道流動系統(tǒng)。例如,通過把一塊板繞其縱軸B-B旋轉(zhuǎn)180°,如圖4所示,再把兩塊板10以互相面對面的關(guān)系裝配在一起,形成一個板組件60(圖5),在這種板組件中,相應(yīng)的集流管部分12的突起的分隔肋或通道肋28以互相對接的關(guān)系定位和排列,使在板組件的一個端部所形成的裝配集流管部分63被分割成兩個不同的流動部分64和66,如圖5所示。圖5為板組件60通過圖4的5-5平面所取的剖面圖,顯示了把互補(bǔ)板連接在一起的一種方法,在這種方法中,每個凸緣片36和38包住或卷住對應(yīng)的沒有凸緣片的部分39和40。這種配合一對互補(bǔ)板的方法給板組件43提供了額外的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。流動部分64和66為冷卻流體提供了一種在配合板10之間形成的中心流動區(qū)域的進(jìn)出機(jī)構(gòu)。通過把一插入的細(xì)長單條翅片的一個波紋或分隔肋68對準(zhǔn)在板組件的一個端部上的對接通道肋28,并使翅片或分隔肋68延伸到板組件60的全長,到靠近集流管部分14的地方,每個這樣裝配的板組件60被有效地分隔成兩個冷卻劑通道70和72(圖4)。這意味著一種流體介質(zhì)可以進(jìn)入隔開的集流管部分63的一個開口,沿著在板組件內(nèi)形成的一個通道70或72,流過板組件60的全長,當(dāng)?shù)竭_(dá)板組件60相對的一端時(shí),流體介質(zhì)將在位于板組件相對的一端的沒有隔開的集流管部分內(nèi)反轉(zhuǎn)方向,流經(jīng)在板組件內(nèi)形成的第二通道70或72的全長,以便流出隔開的集流管部分62的另一個開口。雙通道交叉流動芯組件是通過把多個雙通道板組件60互相重疊在一起,將傳熱翅片部件,例如翅片部件46,插入相鄰的板組件之間形成的,如前面對圖3所示的芯組件43所做的討論那樣。
本板10結(jié)構(gòu)的一個重要方面是提供一種板的設(shè)計(jì),它也能用來裝配單通道芯裝置。如上述所述,雙通道板組件是通過把構(gòu)成每對配合板的一塊板10繞其縱軸旋轉(zhuǎn)180°得到的,如圖4和圖5所示。與此相反,單通道流動結(jié)構(gòu)可通過把上述那對板10的一塊板繞其橫軸A-A旋轉(zhuǎn)180°得到,如圖1和圖6所示,然后將上述板10以互相面對面的關(guān)系連接起來,如前面解釋的那樣,形成一個配合板組件,如圖6和圖7所示的板組件74。在這種情況下,由于每塊板10的相應(yīng)集流管部分12的分隔肋28位于板組件74的相對的一端,因而在由此形成的兩個集流管部分,例如圖7所示的集流管部分80的內(nèi)部存在空間76(圖7),使流體介質(zhì)能夠在板組件內(nèi)由一側(cè)82通到另一側(cè)84,兩個集流管部分都沒有象前面所述的那樣被隔開。圖7為一個板組件74通過圖6的7-7平面所取的剖面圖。配合板10的這種取向使冷卻流體能夠進(jìn)入一個集流管部分,在板間形成的單流動區(qū)域86中自由流動,然后通過位于板的相對的一端的集流管部分流出。和雙通道交叉流動芯結(jié)構(gòu)一樣,可通過把多個單通道板組件74以與前面所述的關(guān)于圖4和圖5的形成雙通道交叉流動芯組件基本類似的方式簡單地重疊起來,在相鄰的板組件74之間插入傳熱翅片部件,例如翅片部件88(圖6),得到單通道交叉流動芯組件。當(dāng)兩塊這樣的板10如上所述以配合關(guān)系連接在一起,在每塊板組件74內(nèi)形成單通道流動結(jié)構(gòu)時(shí),一塊板10上的凸緣片36和38仍可對準(zhǔn)和嵌入互補(bǔ)板10對應(yīng)的沒有凸緣片的部分39和40,注意到這一點(diǎn)同樣是很重要的。如上所述,每個凸緣片36和38可包住或卷住對應(yīng)的沒有凸緣片的部分39和40,進(jìn)一步給板組件74提供了額外的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。這在圖7中作了最好的顯示。因此,無論一塊這樣的板10如何取向并與其互補(bǔ)板10以面對面的關(guān)系配合,板上對應(yīng)的凸緣片和沒有凸緣片的部分將始終互相對準(zhǔn)和嵌入,在配合板之間形成連續(xù)的側(cè)壁,例如側(cè)壁41(圖3),并實(shí)現(xiàn)板間的連接。此外,無論配合板有何種相對取向,即無論形成單通道還是雙通道流動系統(tǒng),由板10構(gòu)成的板組件的相應(yīng)集流管部分的開口將始終對準(zhǔn)相鄰板組件上的相應(yīng)開口,以便使該對板和多塊板互作流體連接。
應(yīng)當(dāng)注意,構(gòu)成采用本板10的兩種芯的具體實(shí)施例的所有的構(gòu)件都是由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱金屬構(gòu)成的,如鋁、銅和/或包層銅、或不銹鋼,而且所有這樣的構(gòu)件都可以通過任何適當(dāng)?shù)倪B接手段,例如通過釬焊,進(jìn)行相互連接,形成組合的芯結(jié)構(gòu)。此外,在芯結(jié)構(gòu)的一端或兩端還提供有適當(dāng)?shù)闹Ч苎b置,用來引導(dǎo)兩種流體介質(zhì)以相互進(jìn)行熱交換的關(guān)系通過在芯組件中形成的相應(yīng)的流動通道,實(shí)現(xiàn)兩種流體介質(zhì)之間的熱交換。通過采用本板10在芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供單通道或雙通道流動結(jié)構(gòu)的方法大大降低了生產(chǎn)一族換熱器的加工要求,這是許多應(yīng)用所需要的,如前面所解釋的那樣。此外,單個板10的總體尺寸和形狀還可以方便地做成各種大小和外形,例如長方形、正方形、橢圓形、圓形、六角形、或其它形狀,以適應(yīng)能把它裝在里面的支管箱的尺寸和形狀,或適應(yīng)任何其它空間限制,而不致剝?nèi)醣景褰Y(jié)構(gòu)的原理和實(shí)用。本板10的采用提供了一種改進(jìn)的機(jī)構(gòu),用來在相應(yīng)的各對配合板之間形成的中心流動區(qū)域中的相鄰流動通道提供隔離。盡管本板特別適用于渦輪增壓發(fā)動機(jī)的增壓空氣冷卻器組件,但它們也可以有效地用于許多換熱器的應(yīng)用中。
以上,對采用可實(shí)現(xiàn)它所尋求的所有目的和優(yōu)點(diǎn)的一種通用芯板形成單通道或雙通道交叉流動芯結(jié)構(gòu)的新穎機(jī)構(gòu)已經(jīng)做了說明和敘述。然而,在考慮本說明及附圖后,本板結(jié)構(gòu)的許多變化、改變、修改、以及其它用途與應(yīng)用,對于那些精通本技術(shù)的人來說,將變得十分明顯,而且不脫離本發(fā)明的精神和范圍的所有這樣的變化、改變、修改、以及其它用途與應(yīng)用,都被認(rèn)為是本發(fā)明所包括的,本發(fā)明只受下列權(quán)利要求
的限制。
權(quán)利要求
1.一種換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于將多個板組件以互相重疊的結(jié)構(gòu)連接在一起,每個板組件是由一對相同的板構(gòu)成的,這對板以互相配合的關(guān)系裝在一起,以便在板之間形成中心流動區(qū)域,每塊上述的板均有相對的外表面,相對的外側(cè)邊緣部分和相對的端部,上述板還包括分別位于靠近上述相對的端部的第一和第二集流管部分,每個上述的第一和第二集流管部分都有至少一對彼此隔開的開口,上述第一和第二集流管部分的至少一個開口具有適于在以重疊結(jié)構(gòu)連接相鄰的板組件時(shí),對準(zhǔn)該相鄰板組件的相應(yīng)開口的機(jī)構(gòu),在一個上述集流管部分的一對彼此隔開的開口之間縱向延伸定位的一個分隔肋,多個彼此隔開的凸緣片部分,從一個上述板的表面沿板外圍向上延伸,多個沒有凸緣片的部分,由上述彼此隔開的凸緣片部分之間的沿上述板的外圍的空間所確定,上述凸緣片部分和上述沒有凸緣片的部分圍繞著每塊上述板的外圍定位和排列,使一塊板的彼此隔開的凸緣片部分與配合板沒有凸緣片的部分相配合,形成圍繞上述配合板與在配合板之間形成的中心流動區(qū)域的連續(xù)側(cè)壁,無論那些上述每對配合板的上述第一和第二集流管部分分別互相相鄰接定位,都會形成上述的連續(xù)側(cè)壁,密封連接上述每對配合板的機(jī)構(gòu),上述每對配合板適于接收和輸送第一種流體介質(zhì)通過,以及位于相鄰板組件之間的翅片機(jī)構(gòu),該翅片機(jī)構(gòu)遍布在上述板組件之間形成的整個區(qū)域,從而在板組件之間形成第二列流體通道,用來輸送第二種流體介質(zhì)通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于一個連續(xù)突起的外圍邊緣部分在一個上述板的表面上圍繞著每塊上述板延伸,上述多個彼此隔開的凸緣片部分從此處向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述分隔肋與上述外圍邊緣部分在同一平面上,并從該外圍邊緣部分延伸到上述一個集流管部分的彼此隔開的開口之間的一個位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述第一和第二集流管部分的至少一個開口的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括環(huán)形凸緣片機(jī)構(gòu),該環(huán)形凸緣機(jī)構(gòu)可以承插相鄰板組件上的對應(yīng)的集流管開口,以便在上述相鄰的板組件以互相重疊的結(jié)構(gòu)連接起來時(shí),維持上述集流管開口互相對準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述環(huán)形凸緣機(jī)構(gòu)位于上述第一和第二集流管部分的某些開口的周圍,使無論上述相鄰板組件的哪些上述第一和第二集流管部分以互相對接的關(guān)系定位,該環(huán)形凸緣裝置都可以承插相鄰板組件的對應(yīng)集流管開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于構(gòu)成每個板組件的上述一對相同的板以互相面對面的關(guān)系配合,使一塊板上的一個上述集流管部分的分隔肋以對接關(guān)系與上述另一塊相同板的分隔肋連接,配合板內(nèi)有細(xì)長隔板,在配合板的一個端部與上述對接肋配合對準(zhǔn)連接,該細(xì)長隔板延伸到靠近上述配合板相對的一端的另一個集流管部分的位置,從而把板間形成的中心流動區(qū)域有效地分隔成兩個單獨(dú)的流動通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于構(gòu)成每個板組件的上述一對相同的板以互相面對面的關(guān)系配合,使上述對應(yīng)板的一個集流管部分的分隔肋以互相不是對接的關(guān)系與上述配合板的相對的一端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述第一和第二集流管部分與每塊上述板形成一個整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述連續(xù)突起的外圍邊緣部分與每塊上述板形成一個整體。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述彼此隔開的凸緣片部分沿每塊上述板的外圍定位和排列,使每個凸緣片部分都有一個對應(yīng)的沒有凸緣片的部分與其相對。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于上述多個彼此隔開的凸緣片部分包括一對上述凸緣片部分,一個該凸緣片部分從靠近一個上述集流管部分的分隔肋的一個位置沿上述板的一個外側(cè)邊緣部分的外圍延伸到一個中間位置,使上述凸緣片部分的總長度約等于圍繞上述板外圍距離的四分之一,上述另一個凸緣片部分從靠近另一個上述集流管部分的上述一對開口之間的地方的一個位置,沿另一個上述外側(cè)邊緣部分的外圍,延伸到一個中間位置,使上述另一個凸緣片部分的總長度約等于圍繞上述板外圍距離的四分之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于每塊上述板的形狀通常為長方形,并由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱材質(zhì)構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1的換熱器結(jié)構(gòu),其特征在于在相鄰板組件之間形成的上述第二列流體通道,在與每對配合板之間形成的中心流動區(qū)域垂直的方向上延伸,從而得到通過上述換熱器結(jié)構(gòu)的一種交叉流動型流體分布。
14.一種適用于換熱器芯組件的板,其特征在于將多個結(jié)構(gòu)相同的板成對配合在一起,在該配合板之間形成中心流動區(qū)域,每塊上述板包括一個通常為平面的部分,具有與其有關(guān)的相對的外表面,上述板具有相對的外側(cè)邊緣部分,相對的端部和分別位于靠近每個上述相對的端部的一個集流管部分,每個上述集流管部分都有至少一對與其有關(guān)的彼此隔開的開口,上述集流管開口的位置和排列適于在靠近結(jié)構(gòu)相同的板定位時(shí),對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相同的板的相應(yīng)集流管開口,一個位于上述板的一個集流管部分的分隔肋,上述分隔肋在與上述相應(yīng)集流管部分有關(guān)的一對彼此隔開的開口之間縱向延伸定位,多個彼此隔開的凸緣片部分,從一個上述板的表面沿板外圍向上延伸,多個沒有凸緣片的部分,由上述多個凸緣片部分之間的沿上述板的外圍的空間所確定,上述凸緣片和沒有凸緣片的部分的位置和排列在上述板以互相面對面的配合關(guān)系連接起來時(shí),使一塊上述板的彼此隔開的凸緣片部分與結(jié)構(gòu)相同的板的沒有凸緣片的部分相配合,從而形成圍繞著板的連續(xù)側(cè)壁,當(dāng)上述一對結(jié)構(gòu)相同的板以互相配合的關(guān)系定位時(shí),無論那些上述集流管部分互相鄰接定位,都會形成上述的連續(xù)側(cè)壁。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于一個連續(xù)突起的外圍邊緣部分圍繞著上述板的一個表面延伸,上述多個彼此隔開的凸緣片部分從此處向外延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的板,其特征在于上述分隔肋與上述突起的外圍邊緣部分在同一平面上,并從該外圍邊緣部分延伸到上述一個集流管部分的彼此隔開的開口之間的一個位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于每個上述集流管部分的開口中至少有一個開口包括環(huán)形凸緣機(jī)構(gòu),無論上述相鄰板的那些上述集流管部分以互相對接的關(guān)系定位,該環(huán)形凸緣機(jī)構(gòu)都可以承插相鄰板上的對應(yīng)的集流管開口。
18.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于上述集流管部分與上述板形成一個整體。
19.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于上述連續(xù)突起的外圍邊緣部分與上述板形成一個整體。
20.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于上述分隔肋從上述一個集流管部分的一對彼此隔開的開口之間的一個位置,縱向延伸到靠近上述另一個集流管部分的一個位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求
14的板,其特征在于上述多個彼此隔開的凸緣片部分包括第一和第二凸緣片部分,上述第一凸緣片部分從靠近上述一個集流管部分的分隔肋的一個位置,沿上述板的一個外側(cè)邊緣部分的外圍,延伸到一個中間位置,使上述第一凸緣片部分的總長度約等于圍繞上述外圍距離的四分之一,上述第二凸緣片部分從靠近上述另一個集流管部分的上述一對開口之間的地方的一個位置,沿另一個上述外側(cè)邊緣部分的外圍,延伸到一個中間位置,使上述第二凸緣片部分的總長度約等于圍繞上述板外圍距離的四分之一。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種適用于渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣冷卻器組件的換熱器芯結(jié)構(gòu),更具體地說,涉及一種板翅式換熱器芯結(jié)構(gòu)。其中,將多個相同的細(xì)長板以重疊的配合結(jié)構(gòu)連接在一起,以根據(jù)板的特定取向,在這樣連接的每對相應(yīng)的板之間形成單通道或雙通道系統(tǒng)。
文檔編號F28F3/08GK86102256SQ86102256
公開日1987年9月16日 申請日期1986年3月6日
發(fā)明者馬文·D·比斯利 申請人:麥克科德熱交換機(jī)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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