[发明专利]热交换器组装件

说明书

本发明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，可以参见美国专利说明书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都可作为与本发明有关的有用的背景技术。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发明不相关。