CN102834687A - 具有旁路止挡件的热交换器、油冷却系统以及用于冷却油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于油冷却器的热交换器（1，1'）包括至少两个热交换器部件（10，10'），这些热交换器部件各自封闭一个第一通道（12）。一个第二通道（7）形成于这两个热交换器部件（10，'）之间。这些热交换器部件中的一个第一热交换器部件的一个边缘部分呈现一个旁路限制器（11，11'，11″，11″′），该旁路限制器朝向这些热交换器部件中的一个第二热交换器部件的一个边缘部分延伸，并且该旁路限制器（11，1'，11″，11″′）形成该热交换器的一个外壁（2，2'）。还披露一种包括这种油冷却器的系统以及用于冷却油的方法10。

Description

具有旁路止挡件的热交换器、油冷却系统以及用于冷却油的方法
技术领域
本发明涉及热交换器，并且更具体地涉及适合于在重型车辆中用作油冷却器的热交换器。
本发明具体地涉及所谓的单流累计型（single-flow integrated type）热交换器，即，提供一种介质（放热介质）的累计流量的热交换器，而热交换器被基本上浸没在另一介质（例如，冷却介质）中。
背景技术
用于在例如重型车辆中用作油冷却器的热交换器可以由多个平行板形成，这些平行板是堆叠的，使得在这些板之间形成多个平行通道。典型地，每个第二平行板被安排成载运冷却介质流，并且其他通道被安排成载运放热介质流。这些板可以被铜焊在一起而形成单个热交换器单元。
在例如WO90/13394A1和WO2004027334A1中披露了用于形成这种热交换器的基本原理。
当在使用中时，这个热交换器典型地被安排在一个腔中，使冷却介质流动通过这个腔，同时通过热交换器的一个入口开口馈送放热介质通过用于放热介质的通道，之后，通过热交换器的一个出口开口提取被冷却的放热介质。因此，用于冷却介质的通道对这个腔开放。
由于振动和制造公差，在限定腔和热交换器的壁之间总是存在空间。这个空间将使某些冷却介质绕过热交换器，因此不利地影响热交换器的效率。
GB2130354A披露了可以如何使用一个包括橡胶弹性材料的密封带来防止冷却介质绕过热交换器。
类似地，DE4020454A1披露了可以如何安排多个密封唇缘来防止冷却介质绕过热交换器。
US6516874B2披露了可以如何安排多个垫片和隔板夹来闭合热交换器的纵向侧，因此有效地防止冷却介质绕过热交换器。
对于一种适合于在例如重型车辆中用作油冷却器的改进的热交换器存在一种需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于在重型车辆中用作油冷却器的热交换器。一个具体目的是提供一种更高效的热交换器。又一个目的是提供一种稳健并且易于安装的热交换器。
本发明由所附独立权利要求来界定。在从属权利要求中、在以下说明中以及在附图中陈述多个实施方案。
根据一个第一方面，提供一种用于油冷却器的热交换器，该热交换器包括：至少两个热交换器部件，这些热交换器部件封闭一个第一通道；其中一个第二通道形成于这两个热交换器部件之间。这些热交换器部件中的一个第一热交换器部件的一个边缘部分呈现一个旁路限制器，这个旁路限制器朝向这些热交换器部件中的一个第二热交换器部件的一个边缘部分延伸，并且这个旁路限制器形成这个热交换器的一个外壁。
这个旁路限制器将至少部分地闭合第二通道，因此防止或减小去往或来自所述第二通道的旁路流量。旁路限制器还可以形成热交换器的一个外壁或面向外的壁。
旁路限制器将引导或消除热交换器部件的周边处的流量。通过防止或减小旁路流量，改善了热交换器的排热。
旁路限制器可以沿着这些热交换器部件中的所述第一热交换器部件的所述边缘部分的所述至少一部分连续地延伸。“连续地延伸”意味着旁路限制器在其延伸的一部分上呈现基本上恒定的横截面。旁路限制器可以与第二通道中的主要流动方向基本上平行地延伸。
具体来说，这个旁路限制器可以沿着第二通道的长度的至少1/4、1/3、1/2、2/3或3/4延伸。
旁路限制器可以沿着其延伸而提供对这些热交换器部件中的第二热交换器部件的基本上连续的密封。“基本上连续”应理解为这个密封可以是连续的，但存在一些微小泄漏，这可能是由公差或铜焊缺陷导致的。
这个边缘部分可以是与第二通道中的主要流动方向基本上平行地延伸的一个边缘部分，例如一个纵向边缘部分。
热交换器板可以沿着其整个外围联接在一起，进而有效地闭合第一通道。
旁路限制器可以与热交换器部件中的第二热交换器部件的边缘部分处于接触。
旁路限制器因此可以完全防止旁路流量。
旁路限制器可以与热交换器部件中的第二热交换器部件的边缘部分联接。
这种联接可以通过软焊（welding）或铜焊来实现，因此还有效地形成热交换器部件之间的连接。因此消除了对用以将单元固持在一起的一个单独螺栓的需要。
旁路限制器可以通过折叠热交换器部件的边缘部分以形成凸缘来提供。
举例来说，凸缘可以通过折叠形成热交换器部件的热交换器板中的一者或两者来形成。
作为替代方案，旁路限制器可以由形成热交换器部件的热交换器板中的一者或两者的边缘的紧邻附近的一个脊部形成。
这个脊部可以形成于板的边缘上，或者这个脊部可以与边缘稍微间隔开。典型地，这个脊部与热交换器部件的边缘平行地延伸。与边缘的间距可以大约为1mm至5mm，优选为1mm至2mm。
热交换器部件中的至少一者可以由一对联接在一起的热交换器板形成。
作为一个替代方案，热交换器部件中的至少一者可以由一个基本上管状的主体形成。
第二通道的入口和出口中的至少一者向一个腔开放，热交换器有待被放置到这个腔中。
因此，将冷却剂引入到这个腔中，并且接着使冷却剂流动通过热交换器封装。根据一个第二方面，提供一种油冷却系统，该油冷却系统包括：一个腔，该腔具有一个液体冷却介质入口和一个液体冷却介质出口；一个用于待冷却的油的油入口以及一个用于被冷却的油的油出口；如上所述的一个热交换器，所述热交换器基本上封闭于所述腔中。
热交换器的外壁可以与该腔的一个对应壁间隔开。
一个流量限制器可以被安排成防止冷却介质流动到该热交换器的外壁的外部。
根据一个第三方面，提供一种通过使用如上所述的油冷却系统来在车辆中冷却油的方法，该方法包括使待冷却的油从油入口通过第一通道流动到油出口，并且使液体冷却介质从冷却介质入口通过第二通道流动到冷却介质出口。
在这个方法中，可能导致这种液体冷却介质中的一些流动到热交换器的外壁的外部。
在该方法中，可以导致这种液体冷却介质中的一些在旁路限制器与热交换器部件中的第二热交换器部件的边缘部分之间流动。
在该方法中，可以至少部分地、优选完全地防止液体冷却介质中的一些在旁路限制器与热交换器部件中的第二热交换器部件的边缘部分之间流动。
作为替代方案，可以防止液体冷却介质流动到热交换器的外壁的外部。
附图说明
图1是根据本发明的一个第一实施方案的热交换器堆叠的示意性透视图。
图1a和1b分别是图1的热交换器堆叠沿着线1a-1a和1b-1b截取的示意性截面图。
图1c是形成图1的热交换器堆叠的一部分的热交换器板的示意性透视图。
图1d是旁路限制器的另一个实施方案的示意性截面图。
图1e是旁路限制器的又一个实施方案的示意性截面图。
图2是根据本发明的一个第二实施方案的热交换器堆叠的示意性透视图。
图2a和2b分别是图2的热交换器堆叠沿着线2a-2a和2b-2b截取的示意性截面图。
图3是根据本发明的另一个实施方案的热交换器板的示意性透视图。
图4是根据本发明的又一个实施方案的热交换器板的示意性透视图。
图5是其中可以使用根据本文披露的任一实施方案的热交换器堆叠的油冷却系统的示意性截面图。
图6是油冷却系统的替代实施方案的示意性截面图。
图7是根据另一个架构的热交换器的一部分的示意性截面图。
具体实施方式
图1图解说明由三个联接的热交换器部件10形成的一个堆叠板热交换器1。这个热交换器具有典型地用于待冷却的介质的第一端口3和第二端口4、以及典型地用于冷却介质的第一开口5和第二开口6。应理解，端口3、4可以用于冷却介质，并且开口5、6可以用于待冷却的介质。
热交换器1存在一个外壁2，这个外壁由这些热交换器部件10的多个凸缘11形成。这些凸缘形成多个旁路限制器。
在图1中图解说明的实施方案中，凸缘并不接触邻近的热交换部件。因此，旁路流量FCB将减小，但不会被完全防止。在期望完全防止旁路流量FCB的情况下，这些凸缘便可被设计成可能沿着凸缘11的整个长度接触邻近的热交换器部件（图1d，1e）。还可能例如通过铜焊、钎焊或者软焊将凸缘紧固到邻近的热交换器部件来将这些热交换器部件彼此联接。作为替代方案，可以使用胶水来实现紧固。可以使用一种密封剂来提供凸缘与邻近的热交换器部件之间的密封。
参见图1a和1b，端口3、4连接到一个第一通道12上，这个第一通道形成于每一热交换器部件10内部。每一热交换器部件10由一对热交换器板17、18形成，这一对热交换器板在其外围处以及在端口3、4处联接在一起。
每一热交换器部件的一个边缘部分被折叠以提供凸缘11。在图1a和1b图解说明的实施方案中，凸缘是由提供于一块板18上的一个折痕形成，而另一块板17的边缘部分是朝向板18在相反方向上折叠。
图1c示意性地图解说明一块热交换器板18，这块热交换器板被设计成用于基本上与热交换器板的长边缘平行的冷却剂流，并且在其短边缘处完全开放。
参见图1d，此处处于凸缘11的形式的旁路限制器可以一直延伸至邻近的热交换器部件，因此完全防止旁路流。
如图1d中图解说明，两块板17、18可以朝向同一方向折叠，使得两者形成凸缘11的一部分。
如上文提到，作为替代方案，并且如图1e中图解说明，这些板的边缘可以在不同方向上折叠，其中一个边缘延伸越过另一个边缘并且一直延伸到邻近的热交换器部件，因此完全防止旁路流。
图2示意性地图解说明由多个热交换器部件10'形成的热交换器1'的实施方案，其中旁路限制器11'被形成为一个脊部，这个脊部沿着热交换器部件10'的一部分的外围边缘延伸。
图2a和2b示意性地图解说明这个实施方案的每一热交换器部件10'的配置。如在图2a的右边部分可见，每块板17'、18'沿着其边缘形成有一个脊部，从而形成旁路限制器11'。当多个单元10'联接在一起时，这些旁路限制器11'形成该热交换器的一个外壁2'。假定邻近的热交换器部件10'的脊部彼此接触，则这个外壁可以有效地防止旁路流量FCB。虽然未图解说明，但旁路限制器11′可以沿着两个长边缘安排，并且如果需要的话还沿着短边缘的一部分安排。
还可能例如通过铜焊、钎焊或者软焊将凸缘11'紧固到邻近的热交换器部件10'的脊部11'来将这些热交换器部件10'彼此联接。也可以使用胶水来实现这种紧固。可以提供一种密封剂来密封这些脊部之间的空间。
参见图3，图解说明一个实施方案，其中开口5、6小于热交换器的宽度，并且其中两个开口5、6安排在热交换器板18″的纵向中心线C的同一侧上。大多数短边缘由一个凸缘11″覆盖。
参见图4，图解说明一个实施方案，其中开口5、6小于热交换器的宽度，并且其中开口5、6安排在热交换器板18″′的纵向中心线C的不同侧上。大多数短边缘由一个凸缘11″′覆盖。
形成热交换器部件的板17，18；17'，18'；17″，18″可以如常规那样通过铜焊或者软焊而联接。
此外，热交换器部件10、10'、10″可以通过如下方式联接在一起：围绕端口3、4进行铜焊或者软焊，以及任选地在外围将一个热交换器部件的凸缘11、11'、11″铜焊或者软焊到邻近的热交换器部件的外围。
参见图5，披露一个包括热交换器10、10'的热交换器系统，这个热交换器安排在一个腔8中。冷却介质入口60和冷却介质出口50连接到这个腔，使得允许冷却介质进入热交换器10、10'的开口5并且在热交换器10、10'的开口6处退出，因此在由箭头FC指示的方向上流经通道7。
待冷却的油可以进入端口4并且经由通道12在端口3处退出，因此在由FO指示的方向上流动。应注意，流FO和FC可以安排在同一方向上或者安排为相反的流。
参见图6，披露一个热交换器系统，它类似于图5中图解说明的热交换器系统，但其中多个流量限制器70定位于热交换器10、10′周围，因此完全防止任何冷却剂在热交换器周围流动。这些流量限制器70可以与至少从流量限制器70下游的一个位置延伸的多个旁路限制器11、11'组合。可以用被安排成密封热交换器10、10'与腔壁之间的空间的密封条或密封剂的形式提供这些流量限制器70。
图7所示为由多个热交换器部件10″′a、10″′b形成的热交换器，每一热交换器部件形成为一个基本上管状的部件，这个基本上管状的部件具有沿着其长度方向延伸的凸缘。每一部件可以通过辊压或折叠一片金属片或者通过挤压来形成。在任一情况下，这个管状部件的形成之后可以是一个平坦化步骤和/或插入一个额外的凸缘结构以增加热传递。
热交换器可以如图解说明由多个相同的热交换器部件形成，这些热交换器部件经过安排以使得其对应的凸缘形成一个外壁的全部或一部分。这些热交换器部件经过安排以使得每个第二热交换器部件的每个凸缘形成右外壁的一部分，并且其余热交换器部件的凸缘形成左外壁的一个对应部分。
凸缘的长度可以根据各种实施方案而变化。在图解说明的实施方案中，每一凸缘具有对应于第二个到下一个热交换器部件的距离的长度。然而，较长的凸缘是可以想象的，例如对应于第n个到下一个热交换器部件的长度，其中n为偶数。
在又另一个替代方案中，形成最外部热交换器部件的热交换器部件可以具有一个对应的凸缘，每一凸缘形成一个对应的外壁，而其余的热交换器部件完全不具有凸缘，而是由两个最外部热交换器部件的凸缘封闭。

Claims (21)

1.一种用于一个油冷却器的热交换器（1，1'），包括：
至少两个热交换器部件（10，10'），这些热交换器部件各自封闭一个对应的第一通道（12）；
其中一个第二通道（7）形成于这两个热交换器部件（10，10'）之间；
其特征在于
这些热交换器部件（10，10'）中的一个第一热交换器部件的一个边缘部分呈现一个旁路限制器（11，11'，11″，11″′），这个旁路限制器朝向这些热交换器部件（10，10'）中的一个第二热交换器部件的一个边缘部分延伸，用于防止或减小去往/来自该第二通道（7）的旁路流量，并且
该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）形成该热交换器（1，1'）的一个外壁（2，2'）。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）沿着这些热交换器部件中的所述第一热交换器部件的所述边缘部分的所述至少一部分连续地延伸。
3.如权利要求2所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）与该第二通道中的一个主要流动方向基本上平行地延伸。
4.如权利要求3所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）沿着该第二通道的长度的至少1/4、1/3、1/2、2/3或3/4延伸。
5.如权利要求2至4中任一项所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）沿着其延伸而提供了对这些热交换器部件（10，10'）中的该第二热交换器部件的基本上连续的密封。
6.如前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中该旁路限制器（11'，11″，11″′）与这些热交换器部件（10，10'）中的该第二热交换器部件的该边缘部分处于接触。
7.如前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中该旁路限制器（11'，11″，11″′）与这些热交换器部件中的该第二热交换器部件的该边缘部分相联接。
8.如前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11″，11″′）是通过折叠该热交换器部件的该边缘部分来提供。
9.如权利要求8所述的热交换器，其中该旁路限制器（11，11″，11″′）是通过折叠形成该热交换器部件的热交换器板中的一者或两者来形成。
10.如权利要求1至7中任一项所述的热交换器，其中该旁路限制器（11'）是由这些热交换器部件中的一者或两者的边缘的紧邻附近的一个脊部形成。
11.如前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中这些热交换器部件中的至少一者是由一对联接在一起的热交换器板（17，18；17'，18'；18″；18″′）形成。
12.如权利要求1至10中任一项所述的热交换器，其中这些热交换器部件中的至少一者是由一个基本上管状的主体形成。
13.如前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中该第二通道的一个入口（6）和一个出口（5）中的至少一者向一个腔（8）开放，该热交换器（10，10'）有待被放置到该腔中。
14.一种油冷却系统，包括：
一个腔（8），该腔具有一个液体冷却介质入口（60）和一个液体冷却介质出口（50）；
一个用于待冷却的油的油入口（4）以及一个用于被冷却的油的油出口（3）；
如前述权利要求中任一项所述的一个热交换器（10，10'），所述热交换器基本上封闭于所述腔（8）中。
15.如权利要求14所述的油冷却系统，其中该热交换器的外壁（2，2'）与该腔（8）的一个对应壁是间隔开的。
16.如权利要求14或15所述的油冷却系统，其中一个流量限制器（70）被安排成防止冷却介质流动到该热交换器的外壁（2，2'）的外部。
17.一种通过使用如权利要求14至16中任一项所述的油冷却系统来在车辆中冷却油的方法，该方法包括：
使待冷却的油从该油入口（4）通过该第一通道（12）流动到该油出口（3），并且
使液体冷却介质从该冷却介质入口（60）通过该第二通道（7）流动到该冷却介质出口（50）。
18.如权利要求17所述的方法，其中这种液体冷却介质中的一些流动到该热交换器的外壁（2，2'）的外部。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中使这种液体冷却介质中的一些在该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）与这些热交换器部件中的该第二热交换器部件的该边缘部分之间流动。
20.如权利要求17所述的方法，其中至少部分地、优选完全地防止这种液体冷却介质在该旁路限制器（11，11'，11″，11″′）与这些热交换器部件中的该第二热交换器部件的该边缘部分之间流动。
21.如权利要求20所述的方法，其中防止这种液体冷却介质流动到该热交换器（10，10'）的该外壁（2，2'）的外部。
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