CN100342195C - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，用于汽车冷却设备，该热交换器包括多个集流室和流道，多个集流室设在流道两侧并通过流道相连；其特征在于集流室包括进水室、出水室和偏转室，该热交换器具有至少一个流体进口和至少两个流体出口，流道被分成若干不同区域，在至少一个进口和第一个出口之间为第一个流道区域，在第一个出口和第二个出口之间为第二个流道区域。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种特别适用于汽车的热交换器以及包括热交换器的循环。
背景技术
热交换器在汽车上得到了广泛应用，如作为散热器、加热元件、冷凝器或汽化器等。在一辆现代的汽车上装备了多种不同的热交换器，例如，它以散热器的形式出现，用来冷却汽车上的发动机组或零部件，或汽车发动机机组或零部件中的介质。又例如，在一辆汽车中由于使用范围不同，可以有用来冷却驱动马达、内燃机或电动机的冷却液散热器、变速器油散热器、废气散热器、增压空气散热器、液压油散热器或其它散热器等。
在汽车中有多个散热器时，其布置就需要更大的结构空间，因而总是会暴露出现有的结构空间和散热器的布置之间的矛盾。在这种情况下，往往会对某个散热器的布置作出一定的让步，从热力学的角度看，这种布置当然不是最理想的。而考虑到现有的加工公差，在必要情况下，需提供比必要的空间还要大的结构空间，所以，即使是某个热交换器的单一布置也会需要更大的结构空间。
发明内容
本发明要解决的任务是提供一种对现有技术进行了改进的热交换器。
这一任务的解决是通过以下方式：一种热交换器，特别是用于汽车冷却设备的热交换器，应具有至少一个流体进口和至少两个流体出口，并且在进水室、集流室、偏转室和/或出水室之间布置有流道(Fluidverbindungen)在这种情况下，流道被分成若干不同区域，在至少一个进口和第一个出口之间为第一个流道区域，在第一个出口和第二个出口之间为第二个流道区域。
特别是该热交换器还可以有第三个出口，这样，在第二个出口和第三个出口之间为第三个流道区域。并且，可以布置第n个出口，在第n个出口和第n-1个出口之间有一个流道区域，在这里，n为3，4，5，6，7，8，9，10或大于10的数字。
在进水室、集流室、偏转室和/或出水室之间的各流道区域同其它的流道区域相连，并/或同至少一个进口和/或至少一个出口相连。
一个优选方案是，进水室、集流室、偏转室和/或出水室布置在流道两侧的侧箱之内，而侧箱则被隔板分成若干室。在这里，隔板可以是垂直的、水平的，或呈I形、z形、c形、t形，或由上述各形状组成的形状。
在一个实施例中，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在宽度方向上即在流道的一个层面上存在着流体偏转。
在另一个实施例中，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在高度方向上即在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
在另一个实施例中，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在流道的宽度方向和高度度方向上，即在流道的一个层面和在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
同样，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
此外，在各流道之间可以有用于其它介质或流体通过的管道。在这种情况下，如果由流道之间的翅片来形成管道将会是特别合适的。介质可以是气体。介质也可以是流体的或液体的介质。
合适的流道是由管子构成的，优选的管子是扁平管或圆管或椭圆管。同样，管子内可以有若干流体管道，在管子的长度内这些管道互不相通。另外，管子内也可以有若干流体管道，这些管道在管子的长度内互相接通。再者，对于每层流道，流道或管子既可以是单排，也可以是多排并列。
按照本发明的进一步设想，可通过以下方式提供一个流体循环：至少一个带有至少一个进口和至少两个出口的热交换器，以及至少两个带有一个流体进口和一个流体出口的机组，机组由热交换器通过流体管道向其输送流体，这种循环的特征在于，在至少一个热交换器的至少一个出口和至少一个机组的一个进口之间有一个带有进出口的泵，并且另一个机组的至少一个出口可以同泵的进口相连。这样，就可以适当地减少所使用的泵的数量，并同时能将用来冷却其它机组的流体用于如汽车发动机之类的主机组的冷却。这样就进一步提高了冷却系统的效率。通过以上方式，可以对整个系统进行设计上的更改，从而减少零部件和降低成本，或缩小其尺寸大小。
汽车上的机组如驱动马达、变速器、涡轮增压器、高压喷油泵、电气设备、排气装置、液压装置或其它机组均被当作是热源。对于这些热源，为了达到冷却和调温的目的，经常有必要将其热量散发到周围环境中。
如果其它机组的进口同热交换器的一个出口相连，这将是有利的。并且，若干其它机组可以形成串联，并让流体通过它们。此外，若干其它机组可以形成并联，并让流体通过它们。特别有利的是，一个机组的进口同热交换器的一个出口相连。
附图说明
图1是一种热交换器的示意图，
图2是一种热交换器的示意图，
图3是一种热交换器的示意图，
图4是一种热交换器的示意图，
图5是一种热交换器的示意图，
图6是一种热交换器的示意图，
图7是一种热交换器的示意图，
图8是一种热交换器的示意图，
图9是一种热交换器的示意图，
图10是一种热交换器的示意图，
图11是一种热交换器的示意图，
图12是一种热交换器的示意图，
图13是一种热交换器的示意图，
图14是一种热交换器的示意图，
图15是一种热交换器的示意图，
图16是一种热交换器的示意图，
图17是一种热交换器的示意图，
图18是一种热交换器的示意图，及
图19是一种冷却循环的示意图。
具体实施方式
下面将通过实施例和附图对本发明进行详细说明。
图1展示的是一种热交换器，例如散热器、加热器、冷凝器或蒸发器。下面，在不限制其通用性的条件下，将通过热交换器的一种功能即冷却液散热器对其进行说明。
热交换器1上有一个流体进口2和一个流体出口3，这样，一种流体就能够通过这个进口和出口流过热交换器。进口连接到集流室4，出口则与集流室5相连。流体从进口2进入到进口一侧的集流室4。流体从出口一侧的集流室5流到出口3。在图1中，一个箱形的元件6或7，如水箱或流体箱，形成了进口侧的集流室4或出口侧集流室，并与一个壁状物-如管板8或9相连并且密封以防流体透过。进口侧的部件6和8以及出口侧的部件7和9相互连接时，应首先保证内部的流体不会泄漏到外面。
在集流室4和5之间是流道10，流体可以通过它从集流室4流到另一个集流室。
流道10基本上由若干平行的管子11组成，通过这些管子流体可以从一侧流向另一侧。这些管子可以是扁平管、圆管或其它的连接管。并且，这些管子的内部可以有不同的流道，这些流道互不相连，或至少在某个位置至少部分地相连。在布置管子11时，应在它们之间留出自由空间，以便能让空气通过。在这些自由空间12中，应优先至少在几个空间中布置翅片13，以便按照箭头14所示形成空气通道，并改善流体和经过的空气之间的热交换。通过这种方式将尽可能有效地扩大冷却空气侧的面积。
这种热交换器具有以下特征，即参与进来的两种介质，如冷却空气和流体，以交叉流的形式流动。
管板和水箱或流体箱形成各室，它们在进口侧将冷却液或流体分配到各管子，或在出口侧收集从管子中流出的冷却液。接口2、3，如接到各室上的套管，使热交换器可以连接到一个流体循环中，例如冷却液循环。
图1展示的是散热器的一种由扁平管和波纹翅片构成的优选结构形式。管子还可以有以下结构形式：圆管式、椭圆管式或组合式。
图2通过一个示意图展示了符合本发明的热交换器101，其工作方式以交叉顺流式(Kreuzstromführung)或交叉逆流式为基础。交叉顺流式是指第一个流体流和第二个流体流相互交叉。交叉逆流式是指第一个流体流和第二个流体流相互交叉，同时第二个流体流还会出现偏转，这样一个向前流动的流体流和一个向后流动的流体流同第一个流体流相互交叉，也就是说相互反向的流体流和第一个流体流交叉。
热交换器101至少有一个流体进口102和一个流体出口103以及另一个流体出口103a，这样，一种流体就可以通过进口102和第一个及第二个出口流过热交换器101。进口102与集流室104相连，第一个出口与集流室104a相连，第二个出口与另一个集流室105相连。流体通过进口102流入到进口侧的第一个集流室104。流体从那里通过流道110流入到另一个集流室104b，即偏转室。流体在偏转室104b转向，并通过流道110a沿着同流道110内的流动方向相反的方向流到集流室104a。从集流室104a出发，流体流的一部分穿过出口103进入到一个流体循环中。流体流的其余部分通过另一部分流道110b流到集流室105。在那里，流体从热交换器流出并被引向另一个流体循环或部分循环。
这种热交换器的一种优选形式就是，热交换器的第一级由部件102、104、110、104b、110a、104a和103构成。在这里它就是一个交叉逆流式热交换器。在这一级，对于冷却液散热器来说，流体已被冷却到某一个温度上。而在由部件104a，110b，105和103a构成的第二级，一部分已在第一级被冷却的流体将被再次冷却，这样就使这部分流体的冷却程度更高。从第二种介质的流动方向来看，在110、110a的上部第一个区域，管子的布置为前后排列，这样管子或流道110、110a就可以两两排列，并且可以优选地布置在一个层面上。此外，这里既可以采用两个或更多的管子前后排列，也可以采用单个的管子，而单个的管子在其长度范围内有若干流体管道，它们进行适当的排列，以使一部分管道代表并形成流道110，另一部分管道代表并形成流道110a。
热交换器上的第二个区域带有流道110b，在这里也可以使用单个的管子，也可在每层流道中采用多个管子，它们按照流体的流动形成并联。不管是单个管子还是多个管子作为流道，它们中至少有一部分或每个带有流体管道。
可以根据局部容积流量的流量大小以及局部容积流量的相应的流体目标温度来设计属于第一个区域的流道110、110a的数量和属于第二个区域的流道的数量。优选的是，从进口102到第一个出口103的第一个区域内的流道的数量，将大于流道110b所属的第二个区域内的流道数量。但也可以根据目标温度和体积流量进行不同的选择。
其中，将容积流量划分成局部容积流量的过程是在集流室中进行的。集流室通过隔板被分隔成热交换器的外箱120、121。第一个外箱120的结构如下：其内部有一个位于集流室104和104a之间的隔板130，它将集流室分隔并使流体无法透过。
集流室104是一个进水室，由外箱的箱状外壁和隔板130构成。此外，构成集流室104的隔板130由两部分组成，第一部分130b垂直于流道110、110a、110b所在的层面，第二部分则基本上与流道110、110a、110b所在的各层面平行。
外箱121在其内部被隔板140分成两个部分104b和105。隔板140基本上与流道所在的各层面平行。因此，热交换器为直立式时，隔板140为水平方向，见图2。
在图2中所示的实施例中，104b被用作中间室、偏转室或分配室，而104则一直作为进水室，105则被用作出水室，104a既可作为出水室，又可作为中间室、分配室或偏转室。
一般优选地采用金属或塑料来制作外箱或侧箱120、121，其中，在塑料为材料时，隔板130、140可与箱体作为一个整体来制作。这样整个箱体就作为注塑件来制作。
如图2所示，在管子110、110a、110b的布置中，在各管子之间留下了自由空间112作为空气通道。为了形成空气通过所需的流道并改善在此通过的空气和流体之间的热交换，在至少数个自由空间中优选地布置了翅片113。这样将会尽可能有效地扩大冷却空气侧的面积。如果不是空气介质而是其它介质的话，也可以采用其它的管道来代替空气通道。
这种热交换器具有以下特征，即参与进来的两种介质，如冷却空气和流体，在流道110、110a的上部第一个区域以交叉逆流的形式流动。在流道的下部区域，参与的两种介质以交叉顺流的形式流动。
管板和水箱或流体箱形成各室，它们在进口侧将冷却液流或流体流分配到各管子，而在出口侧则收集从管子中流出的冷却液流。接口102、103、103a，即连在各室上的接管，使得热交换器能够连接到各流体循环或局部流体循环如冷却液循环中。
图1展示的是散热器的一种由扁平管和波纹翅片构成的优选结构形式。管子还可以有以下结构形式：圆管式、椭圆管式或组合式。这里所述的发明涉及到一种交叉顺流式和/或交叉逆流式的流体/流体热交换器。一种或若干温度较高的流体被引入到热交换器中，然后两个或更多的被冷却到不同温度的流体又从热交换器中流出。
根据现有的申请文件，液体、气体或液体—气体混合物均可以作为流体。
在符合本发明的一个实施列中，热交换器优选地由一个单排、双排或多排的管-翅片系统组成，并带有分配和集流室，在这种结构中，优选的是，至少热交换器的一部分至少在宽度方向上有一个偏转并形成交叉逆流。在宽度方向上的偏转可以被理解为基本上在一个管子或流体管道层面上的偏转。从流道110到流道110a的偏转出现在室104b。流体可以直接流过或以逆流的形式流过热交换器的其它部分，也就是说，没有偏转或者在宽度方向上存在偏转。
在另一个实施例中，偏转也可出现在高度方向上，在这种情况下，对高度方向上的偏转是这样定义的：偏转方向基本上与流体管道层面垂直。
另外，还可以采用单排的管子代替双排或多排的流道或管子，这时，单排的管子中心被优选地分隔成不同的流体管道，它们相应地具有如图2所示的流道的功能。
管-翅片系统既可以是一个采用扁平管、椭圆管或圆管的系统，也可以是一个采用具有其它截面形状的管子的系统。这个系统可以采用机械连接或钎焊连接。管-板连接可以通过机械变形、钎焊、熔焊或粘结的方式进行。管-翅片系统和分配室、集流室可以由以下材料构成，例如铝、有色金属或塑料。
在本发明的一个结构形式中，热交换器的集流室被隔板分成两个或多个部分，其中一部分形成冷却液主循环中的散热器，另一个或几个部分则具有低温散热器或其它散热器的功能。穿过热交换器这些部分的流体流动方式由分配室和集流室中的隔板以及分配室和集流室的套管决定。每个上述定义的散热器区域可以在宽度方向或深度方向上出现偏转。这一增加的偏转通过在分配室和集流室内增加隔板来实现。
为了形成各室，箱内隔板的布置或方向优选为水平或垂直。当然在其它的实施例中，它的截面可以为I形、z形、T形和/或U形或其它组合形状。
在一个优选的结构形式中，一种流体如冷却液通过连接管102进入到带有两个或多个流道110、110a的热交换器中，即进入到冷却液主循环中的散热器区域。此外，热交换器还有出口管103、103a，即冷却液主循环的散热器区域上有一个，每个低温散热器区域有一个。它与阶梯式流体流如冷却液相连，也就是说，只有一部分由各散热器区域流出的流体流或冷却液流被从各出口管引出，其余的流体流或冷却液流则流入到下一个散热器区域内。
一个整体式热交换器的低温区域的优选布置为，在冷空气流中，温度较高的冷却液流过的区域位于温度较低的冷却液流过的区域之后或旁边。
具有优点的是，按照流体流或冷却液的阶梯式布置，在上述区域内的流体或冷却液一侧的进口截面也同样为阶梯式排列。这时，在选择进口截面大小的阶梯式排列时，一方面既不要让冷却液流体速度下降过块，从而影响这一区域的性能；另一方面又不要使其上升过快进而导致压力损失过大。优选的是，进口截面大小排列应做到热交换器或散热器区域后面区域的进口截面大小相当于前面区域的出口截面大小的1/5到1/2。在另外的实施例中，进口截面既可以只相当于前面区域出口截面大小的1/10，也可以大小一样。此外，如果在选择进口截面大小的排列时，使流体或冷却液的流速在所有区域都一样的话，那将是具有优点的。如果在后面的散热器区域内的冷却液流速相当于在前面的散热器区域内的冷却液流速的0.8到1.2倍的话，那将是有利的。
在第一个优选的实施例中，在选择散热器区域内冷却液的流动形式时，所有管口应能作为简单的、位于散热器背面的套管。在本发明的另一个实施例中，至少单个的套管可以作为进口或出口布置在散热器背面、侧面或可能的情况下布置在散热器的正面上。散热器背面被定义为装入汽车的散热器上面向发动机舱的一面。
图3为图2中所示的一个热交换器200的一个实施例的示意图。流体或冷却液通过进口201进入到第一个区域202。从那里流体通过流道203进入到区域204。区域204是一个空腔，这里在宽度方向上，即基本上在流道的平面内流体出现偏转。流体由区域204进入到流道205。流体从那里进入到空腔206。在这一空腔内，流体在高度方向上出现偏转，因为流体被导向这个室的下部区域，从那里部分流体通过出口207被排出，而另一部分流体则被引向流道208。区域208是一个低温区，流体在这里没有出现宽度方向上的偏转。流体从那里进入到区域209，然后通过出口210流出。这样，在低温区的进口处，第一个散热器区域的出口套管可以被放置在这一室区的散热器背面。流体的连续流动是串联式的，也就是说，在第一个冷却区后，冷却液的一部分排出，其余部分进入到后面的低温区。
图4是一个热交换器的示意图。热交换器300上已在图2或3中展示过的部分，将不再通过图4予以说明。除了进口套管310和出口套管303及305之外，热交换器300还有一个出口套管301。这种结构使热交换器增加了一个低温区。热交换器的这一低温区出现在区域302，而另一个低温区则是在区域304。这样，热交换器所拥有的三个区302、304和306就分别有各自的出口301、303和305，而热交换器则只有一个进口310。流体连续穿过各个散热器区。从区域302到区域304流体有一个宽度方向上的偏转，特别是在室311中。各室之间的隔板312、313的布置分别是：隔板312为水平布置，隔板313的截面呈I状，长的一侧与水平垂直，短的一侧位于水平位置。根据侧箱各室的结构，隔板也可以采用其它具有优点的形式。
图5是一个热交换器的示意图。热交换器350上已在图1到4中展示过的部分，将不再通过图5予以说明。图5中，热交换器350的第一个侧箱360有一个t形的隔板351，它由一个水平的壁板351b和一个基本上垂直地位于水平壁板之上的壁板351a组成。通过这种结构，隔板351将侧箱360分成3个区域361、362和363，其中的两个区域分别位于壁板351a的两侧，而第三个位于壁板351b之下。
在热交换器350的第二个侧箱390内有一个z形的隔板392，它由一个水平壁板392a、一个垂直壁板392b和另一个水平壁板392c组成。通过这种结构，隔板392将侧箱390分成两个区域391和393。
区域361与进口370相连。从区域361起，流体流过区域380处的流道，进入到区域393，然后在那里流体在宽度方向上，也可能在高度方向上，发生偏转，然后有至少一部分流体从那里进入到区域381。而另一部分流体则经出口395a流出。经过区域381的流体在区域362处发生宽度方向上的偏转，然后又经区域382返回到区域391。一部分流体从区域391经出口395流出，另一部分则在区域391内于宽度方向上被偏转后流经区域383，然后从那里进入区域363并从那里经出口395b流出。因而这个热交换器由一个散热器区和另一个后置的散热器组成，在这里有着宽度方向上的偏转，即在流道的平面内，而第二个散热器也位于这一区域内，另外在这一区域内还有高度方向上的偏转。流道区域380、381、382和383采用以下方式布置：优选地将381区和382区沿着空气流动的方向布置在380区之前，将383区布置在这些区域的下面。
图6中的热交换器400是另一个实施例，这个实施例与图3中所示的形式的区别在于，对于冷却空气流而言，低温区的一部分位于第一个散热器区域之前。侧箱401的隔板402为Z形，这样就使得流体从进口403进入到404区。这个区的上半部占据了侧箱的整个宽度范围，其下半部的范围大小以垂直的隔板为界。中央区域的流道也同样是按照Z形隔板被分隔成410区和411区。流体由404室出发，经过410区进入到侧箱430，在那里一部分流体沿宽度方向，另一部分沿高度方向偏转。流体的一部分通过出口431流出，另一部分进入到411区，然后从那里进入到侧箱405，然后再经出口432流出。沿着气流的方向，属于第二个散热器的411区的部分流道位于第一个散热器的410区的部分流道之前。410区和411区在截面上呈I状。
图7中是热交换器的一个实施例450，与图6中的热交换器相比，它在一个侧箱中有一个水平隔板451，在453室中有另一个出口452。通过这种方式，流体既可从460区出来被偏转后进入到461区，也可以经出口452流出。然后，按照图6，流体从461区进入到侧箱的室中。在侧箱内，流体从461区出来后产生高度方向上的偏转。这样，通过增加一个隔板和一个出口套管，图6中的热交换器的低温区就被分成两个低温区。460区在截面上呈I状。
图8中是热交换器的另一个实施例500，与图7相比，图中侧箱隔板的布置和形状被互换，也就是说，在第一个侧箱501中隔板502沿水平方向布置，这样侧箱被分成两个区域，即503室和504室，它们基本上为上下排列。在第二个侧箱520中布置了一个Z形的隔板521，这样侧箱520就被分成530区和531区，这两个区的接口呈I状。
作为位于上部的室，503区与进口505相连。流体从那里进入到流道区510，这个区由截面呈平行四边形的流道构成。经过宽度方向和高度方向上的偏转，流体进入到511区，这个区也是由截面呈平行四边形的流道构成。也有一部分流体从530区经出口533流出。而另一部分流体则经过511区进入到504室。在那里流体在宽度方向上，可能时也在高度方向上，发生偏转，而504室中的一部分流体经过出口534流出，而另一部分则经过由截面为L形的流道构成的512区继续流动。从那里流体进入到531室，然后经出口535流出。图8中所示的热交换器的实施形式与图6中的热交换器的区别在于，通过隔板的变化和增加一个出口套管，从第一个散热器区中又分隔出另一个低温区。
图9中的实施例与图8中的热交换器的区别在于，通过增加一个水平隔板550和一个出口套管551，将第二个低温区分成两个低温区。
图2到8所示的热交换器的流体流动均为串联式，并且至少有一部分流体在宽度方向上发生偏转。
图10中所示的是一个热交换器在垂直方向上的截面，特别是与流道层面垂直。
流道的管-翅片系统600在中央区域由至少两排流道区601和602构成。这有利于散热器的各区的布置，在这里，应至少有一部分流体在宽度方向上偏转。
偏转可以在图中未显示出的侧箱中产生。在宽度方向上的偏转应优选为交叉逆流形式。集合而成的热交换器分为601、602、603和604四个区。每个区都有一个或多个管列。流体可以直接穿过各个区，或在宽度方向或高度方向上发生偏转。在有些实施例中，603区被取消掉。也可以将603区和601区以及602区和604区合并为一个区。在与流动方向相垂直的方向上，热交换器的尺寸a、b、c可以在一定范围内变化。同时发生相应变化的还有热交换器的尺寸之和a+b+c。可以通过套管的内直径给定尺寸a、b、c。在取消603区后，则a＝0。604区则继续保留，并且在可能的情况下没有宽度方向上的偏转。
在热交换器的另一个优选的结构形式中，选择冷却液流经散热器的方式时，可以将大部分套管布置在散热器的背面，而其它的套管则被布置在其它地方，如布置在分配室和集流室的侧面或前面。图11到14为这种结构形式的不同变型。
图11中的热交换器的实施例700与图8中的热交换器的区别在于，两个低温区701和702大小相同，而且第二个低温区完全位于第一个低温区之前。另外，隔板703呈I形并将侧箱分成两个室或704区和705区，其中，按照气流方向，705区位于704区之前，但没有完全将后一个区挡住。出口710与705区相连，出口的方向既可向着侧面也可向着前面。
图12中的热交换器的实施例750与图11中的热交换器的区别在于，作为主要区域的751区大于同样作为主要区域的711区，而前者的低温区752则小于后者的低温区701。通过将流道进行相应的布置并且使隔板753的截面为Z形，就可实现这一点。按照气流方向，751区有一部分与754区并列，有一部分位于它的后面。而752区则位于751区之下。两个低温区752和754大小不同，第二个低温区754有一部分位于751区之前，低温区752则完全位于754区之后。
图13中的热交换器的实施例800与图12中的热交换器的区别在于，低温区801大于低温区752，而低温区802却小于低温区754。通过将流道进行相应的布置，并且隔板810由两块水平壁板和一块垂直壁板构成而使其截面为C形，就可实现这一点。沿着气流方向，主要区域804有一部分位于802区之后，并且位于802区和801区之上。低温区802也位于801之上，这样，802区则位于801区和804区之间，其中，801区有一部分直接与804区相邻。两个低温区801和802大小不同。图13中热交换器800与图7中的热交换器的区别在于流体经过低温区801和802的顺序互换。也就是说，流体经进口套管811首先流过804区，然后经过801区，接着再经过802区，而在812室和813室流体发生相应的偏转。
图14中的热交换器的实施例850与图12中的热交换器的区别在于，低温区754被另一块隔板分成两个低温区851、852，这样就共有三个低温区851、852、853。通过将流道进行相应的布置，并且隔板860由两块水平壁板和一块垂直壁板构成且截面为h形，并使位于下部的壁板的长度相当于侧箱的整个宽度而上部的壁板的长度只为侧箱宽度的一部分，就可实现这一点。沿着气流方向，主要区域854有一部分位于851区之后，并且位于852区和853区之上。低温区851位于852区之上。按照气流方向，853区位于852区之前。
图15为热交换器880在垂直方向上的截面。管-翅片系统在部分上至少为两排，在这里，应至少有一部分流体在宽度方向上偏转。在宽度方向上的偏转可采用交叉逆流形式。
整体式热交换器分成流道区881、882、883和884。每个区有一个或多个管列。流体可以直接穿过各个区，或在宽度方向和/或高度方向上发生偏转。可以将884区和/或885区取消。也可以将881区和882区以及883区和885区分别合并为一个区。在与热交换器的流动方向890相垂直的方向上，热交换器的尺寸a、b、c按照发明可以变化。每个尺寸a、b、c的最小值在可能的情况下由所分配的套管的内直径给定。如果取消884区和885区，则c＝0。881区仍优选地保留，必要时流体在宽度方向上发生或不发生偏转。
图16中的热交换器900的中央区域901配有管-翅片系统，而中央区域则分为不同部分。另外，热交换器在两侧有侧箱902和903，而侧箱则被隔板分成各个室。有几个室与至少一个进口和/或至少一个出口相连。
中央区域901被分成五个流道区。这些区域内的流道平行布置，并且不与其它区域的流道相连。沿着气流方向，热交换器的上部两端为910区、911区，其中，按照气流方向，910区位于911区之前。这两个区域的大小基本相同，在高度方向上将热交换器分成两部分。这两个区域在宽度方向以及必要时在高度方向上的尺寸可以不相同。在这两个区域的下面是第三个区域912，其宽度相当于热交换器的整个宽度。在这个区域下面，即热交换器900的下端，沿着气流方向布置着两个区域913、914，其中，沿着气流方向913区位于914区之前。这两个区域的大小基本相同，在宽度方向上将热交换器分成两部分。这两个区域在宽度方向以及必要时在高度方向上的尺寸可以不相同。
流体通过套管进口920进入到921室，这个室由侧箱内的隔板922和侧箱壁形成。接着流体流过911区，至少有一部分在930室发生偏转。930室由侧箱903的内壁和隔板931形成。另外，流体的一部分经出口940流出。在930室发生偏转的流体接着经过910区返回到达923室，这个室由侧箱902中的隔板922和水平隔板924形成。在923室中部分流体在高度方向上发生偏转，这样这一部分流体就进入到912区，而另一部分流体则经出口940流出。
流体经过912区到达932室，在那里一部分流体再次发生偏转，并有一部分流体进入到914区。另一部分则从出口941流出。流体经过914区到达925室，这个室由侧箱壁和水平隔板形成。在这个室内一部分流体在宽度方向上发生偏转，有一部分流体经过出口942流出。被偏转的流体经过913区进入到933室，在那里流体经出口943流出。因而热交换器有一个进口和四个出口。至此就形成一个整体式热交换器，在这个热交换器上，大部分套管布置在散热器的背面，而其它的套管则被布置在其它地方，如布置在分配室和集流室的侧面或前面。在这个结构形式中，每个区都有一个或多个管列。流体可以直接穿过各个区，或在宽度方向和/或高度方向上发生偏转。
在另一个结构形式中，热交换器有不止一个进口。流体以串联的形式流过所有散热器区，而作为冷却液的流体则是通过一个唯一的进口套管进入到热交换器中，与这种形式不同的是，各区或各组区的冷却液供应互相独立。这种结构形式来自于前面所述的所有结构形式以及由于增加隔板和套管而产生的变型。
图17中为一个热交换器1000的一个示意图，这个系统中有两个进口和三个出口。图17中所示的热交换器1000的中央区域1001装有一个管-翅片系统，而这个中央区域则被分成各个不同的区域。此外，热交换器在两侧有两个侧箱1002和1003，而各个侧箱则被隔板分成各个室。其中几个室与至少一个进口和/或一个出口相连。
中央区域1001被分成三个流道区。这些区域内的流道为平行布置，并且不与其它区域的流道相连。而沿着气流方向，在热交换器1000的上端布置着1010区和1011区，其中，按照气流方向1010区位于1011区之前。这两个区域的大小基本相同，在高度方向上将热交换器分成两部分。这两个区域在宽度方向以及必要时在高度方向上的尺寸可以不相同。在这两个区域之下是第三个区1012，其宽度相当于热交换器的整个宽度。
流体经过进口套管1020进入到1021室，这个室由侧箱内的隔板1022和侧箱壁形成。接着流体进入到1010区进入到1030室，在那里至少有一部分流体在1030室内发生宽度方向上的偏转。1030室由侧箱1003的内壁和隔板1031形成。此外，另一部分流体经出口1040流出。其余部分的流体通过另一个进口1041进入1030室。在1030室中发生偏转或通过其它进口进入到这个室的流体，经1011区返回并到达1023室。这个室由隔板1022和侧箱1002的内壁形成。在1023室中，流体的一部分在高度方向上发生偏转，这样，这部分流体进入到1012区，而另一部分流体则经出口1042流出。
流体经1012区进入到1032室，然后从那里经出口941流出。因而，热交换器有两个进口和三个出口。
图18中所示的是热交换器的一个优选结构形式，在这个结构形式中，热交换器1100有一个单排的管-翅片系统1101和两个侧箱1102和1103。按照冷空气的气流方向1198，另一个热交换器1199位于热交换器1101之前。这个热交换器既可以由一个管列也可以由多个管列构成。对于这些管列，没有预定流体在宽度方向上出现偏转。但在这种情况下，可以预定流体在高度方向上出现偏转，或者一个整体式热交换器的各个区域并排排列。
以上说明的结构原理可用于以下情况：沿着冷气流的方向，在一个整体式热交换器之前还有一个热交换器，而两个热交换器相互连接形成一个模块。具有优点的是，前置的热交换器按照整体式热交换器的各区进行定位，这样，按照上面所说明的结构原理，前置的热交换器中的流体流动方式和温度水平大体上与整体式热交换器的前半段一致。
如果按照气流方向，进口和/或出口套管不仅只放置在散热器背面或两侧，而且还放置在顶部或底部或者散热器前部，那么，这样的布置是符合发明要求的。套管可以以角形套管或直通套管的形式安装在其上。
热交换器的结构特点不仅可应用于上述的横向气流散热器，还可用于下行式或上行式散热器。这些结构特点既可用于左侧也可用于右侧、既可用于上部也可用于下部，只需要将其换向。
将多个热交换器集成到一个部件中将大大节省冷却模块所需要的结构空间。冷却模块中的各热交换器之间必须保持着最小距离，而一个部件中的各热交换器相互之间则可直接接触。而且某些零件则具有双重功能，因为作为中间元件它们能够承担为若干热交换器区服务的功能。
在宽度方向上的偏转和/或温度较低的散热器区沿着冷气流的方向位于温度较高的散热区之前，都大大提高了热交换器的效率。
冷却液流以串联的形式流过各个散热器区，因而减少了所需的套管数量以及接口的数量，从而也减少了所需的软管的数量、软管接头的数量以及冷却液的容积。
散热器区进口截面的分级保证了所有散热器区域内良好的热量传递，减少了压降。
具有优点的是，大的低温区可以包括若干低温散热器。
流体以串联的形式流过低温区可以提高各低温区内机组的散热效率，并因而改善其它机组的效率。串联形式是指流体流在某级或某段分别形成分支，而流体剩余的某部分继续在热交换器内流动。这一继续在热交换器内流动的流体被进一步冷却，这样，在热交换器的不同出口不同流量的流体的温度均不同。在对热交换器区域进行设计时，可以有目的地控制给定温度下的流体流量。
按照冷气流的方向或其它待冷却的大规模流体的方向，产生温度较低的流体的热交换器区域优选的布置在其它区域的前面，或与其它区域并列。
图19中是一个冷循环的示意图，在这个循环中有一个热交换器1201、一个冷凝器1202和机组，如一个驱动马达1203、一个起动器发电机1204、一个带散热器的变速器1206、汽车电器散热器1207、一个增压空气-冷却液冷却器(Ladeluft-Kühlmittelkühler)1208，一个泵1209和一个旁路温度调节阀1210以及若干管路。
冷凝器1202既可作为独立的部件来进行布置，也可与热交换器形成组件，或者与热交换器1201合为整体。
该示意图所显示的结构是按照图17的热交换器1201的系统。热交换器1201有一个进口1220，流体如冷却液从管路1221经过这一进口进入到热交换器。然后流体经过管-翅片系统中的流道，其中的部分流体经过各出口1222、1223、1224流出。各出口处的流体温度均不相同，根据设计可分别控制在摄氏10度到40度或更高。在这个实施例中，进口处的温度约为115度，出口1222处约为110度，出口1224处约为80度，出口1223处约为60度。这些温度值还取决于热交换器和循环的结构。
从出口1222流出的流体温度最高，它经过泵1209到达马达1203的冷却液进口。在马达内它被加热，加热后的流体从马达1203的冷却液出口流出，经过管路1221到达热交换器进口1220。在管路1230和1221之间是一个旁路温度调节阀，它根据设定值将旁路打开至少一部分或关闭，这样，如果流体没有流经或至少有一部分没有流经散热器，在冷起动的状态下马达就能更快预热。
另一条管路1231与出口1224相连，而这条管路又与机油冷却器相连，在机油冷却器中，流体与机油之间存在着热交换。在机油冷却器中被加热的流体经管路1232到达管路1230。
管路1233与出口1223相连，而这条管路又与电器散热器1207相连，因而又与增压空气-冷却液冷却器1208相连。在这里被加热的流体经管路1234进入管路1230，在穿过马达后再次进入热交换器1201。
具有优点的结构是，主冷循环和副冷循环只使用一个泵1209。实现这一点，要将副循环的回路在泵之前接到主循环上，也就是说与泵的进口侧或低压侧相连。各副冷循环被平行地接到旁通阀1210上。
泵既可以是一个电动泵，也可以是一个由驱动马达1203驱动的泵，其中，根据冷却要求，优选地使用电动泵进行工作，也就是说，运行状态受电气或电子控制。
由一个泵来供应主冷循环和至少一个副冷循环是有其优点的，因为至少一个副冷循环被平行地接到旁通阀1210。

Claims (51)

1.一种热交换器，用于汽车冷却设备，该热交换器包括多个集流室和流道，多个集流室设在流道两侧并通过流道相连；其特征在于集流室包括进水室、出水室和偏转室，该热交换器具有至少一个流体进口和至少两个流体出口，流道被分成若干不同区域，在至少一个进口和第一个出口之间为第一个流道区域，在第一个出口和第二个出口之间为第二个流道区域。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该热交换器还有第三个出口，而在第二个出口和第三个出口之间为另一个流道区域。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，该热交换器有n个出口，在第n个出口和第n-1个出口之间有一个流道区域，其中，n为3，4，5，6，7，8，9，10或大于10的数字。
4.根据权利要求1或2或3所述的热交换器，其特征在于，进水室、出水室，和偏转室之间的各流道区域相互贯通，至少一个偏转室设有流体出口。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，流道两侧设有侧箱，侧箱被隔板分成若干室来构成所述进水室、出水室，和偏转室。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，隔板是垂直的、水平的，或呈l形、z形、c形、t形，或是由上述各形状组成的形状。
7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在宽度方向或在流道的一个层面上存在着流体偏转。
8.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在宽度方向或在流道的一个层面上存在着流体偏转。
9.根据权利要求1或2或3或5或6或8所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在高度方向或在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
10.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在高度方向或在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
11.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在高度方向或在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
12.根据权利要求1或2或3或5或6或8或10或11所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在流道的宽度方向和高度方向上，或在流道的一个层面和在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
13.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在流道的宽度方向和高度方向上，或在流道的一个层面和在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
14.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在流道的宽度方向和高度方向上，或在流道的一个层面和在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
15.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，在至少第一个流道区域和第二个流道区域之间，在流道的宽度方向和高度方向上，或在流道的一个层面和在与流道层面相垂直的一个层面上存在着流体偏转。
16.根据权利要求1或2或3或5或6或8或10或11或13或14或15所述的热交换器，其特征在于，在若干不同流道区域中，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
17.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在若干不同流道区域中，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
18.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，在若干不同流道区域中，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
19.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，在若干不同流道区域中，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
20.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，在若干不同流道区域中，如果两个流道区域之间没有出口，那么，这两个流道区域之间以逆流方式流动。
21.根据权利要求1或2或3或5或6或8或10或11或13或14或15或17或18或19或20所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
22.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
23.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
24.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
25.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
26.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，在各流道之间有用于其它介质通过的管道。
27.根据权利要求21所述的热交换器，其特征在于，由翅片形成流道之间的管道。
28.根据权利要求22或23或24或25或26所述的热交换器，其特征在于，由翅片形成流道之间的管道。
29.根据权利要求21所述的热交换器，其特征在于，所述介质是气体。
30.根据权利要求22或23或24或25或26所述的热交换器，其特征在于，所述介质是气体。
31.根据权利要求21所述的热交换器，其特征在于，所述介质是流体。
32.根据权利要求22或23或24或25或26所述的热交换器，其特征在于，所述介质是流体。
33.根据权利要求1或2或3或5或6或8或10或11或13或14或15或17或18或19或20或22或23或24或25或26或27或29或31所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
34.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
35.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
36.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
37.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
38.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
39.根据权利要求21所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
40.根据权利要求28所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
41根据权利要求30所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
42.根据权利要求32所述的热交换器，其特征在于，所述流道是由扁平管或圆管或椭圆形管子构成。
43.根据权利要求33所述的热交换器，其特征在于，所述管子内有若干流体管道，在管子的长度内这些管道互不相通。
44.根据权利要求34至42中任一权利要求所述的热交换器，其特征在于，所述管子内有若干流体管道，在管子的长度内这些管道互不相通。
45.根据权利要求33所述的热交换器，其特征在于，所述管子内有若干流体管道，在管子的长度内这些管道互相接通。
46.根据权利要求34至42中任一权利要求所述的热交换器，其特征在于，所述管子内有若干流体管道，在管子的长度内这些管道互相接通。
47.根据权利要求33所述的热交换器，其特征在于，对于每层流道，管子是单排或多排并列。
48.根据权利要求34至42中任一权利要求所述的热交换器，其特征在于，对于每层流道，管子是单排或多排并列。
49.一种流体循环，具有至少一个如权利要求1所述的热交换器，以及至少两个带有一个流体进口和一个流体出口的机组，机组由热交换器通过流体管道向其输送流体，其特征在于，在流体管道上设有泵，至少一个机组的入口连接泵的出口，泵的入口连接其它机组的出口和热交换器的一个出口；其中连接泵出口的机组的出口连接热交换器的进口，连接泵入口的机组的入口连接热交换器的其它出口。
50.根据权利要求49所述的流体循环，其特征在于，若干其它的机组相互之间串联，流体流过这些机组。
51.根据权利要求49所述的流体循环，其特征在于，若干其它的机组相互之间并联，流体流过这些机组。
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