CN103403488B - 具有热膨胀连接器的同轴气液热交换器 - Google Patents

Abstract

一种同轴气液热交换器，例如增压空气冷却器，包括形成至少两个环形流动通道的至少三个同心管。内管的一个端部通过热膨胀连接器刚性地附接到中间管，所述热膨胀连接器包括固定到内管的第一端部的内连接部、固定到中间管的内表面的外连接部和将内连接部连接到外连接部的一个或更多个腹板。腹板延伸穿过环形气体流动通道，但是允许热气体流动通过其中。内管的另一端部沿着纵向方向相对于中间管和外管自由膨胀。在一些实施例中，内连接部形成阻挡内管端部的中央插塞部的一部分。

Description

具有热膨胀连接器的同轴气液热交换器

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月1日提交的美国临时专利申请No.61/447，917的优先权和权益，该申请的内容在此结合作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及用于利用液体冷却剂冷却热气体的热交换器，尤其涉及气液热交换器，该气液热交换器具有用于在车辆发动机系统中气体冷却的同轴或同心管构造。

背景技术

气液热交换器具有多种应用。例如，在车辆中，气液热交换器可以用于冷却涡轮增压内燃机或燃料电池发动机中的压缩增压空气。气液热交换器还可以用于冷却热的发动机排放气体。

气液热交换器的各种构造是已知的。例如，已知构造由两个或多个同心管构成的气液热交换器，在相邻管之间具有用作流体流动通道的环形空间。波状翅片被典型地设置在流动通道中以增强传热，并且在一些示例中与管层连接在一起。

同轴或同心管气液热交换器具有相对紧凑和不昂贵的优点，从而使这些热交换器适于在车辆中使用。然而，同心管热交换器的耐久性可能是个问题。例如，由各种管层的不同热膨胀引起的热应力可以导致同心管热交换器的过早失效。不同的热膨胀是由于下列的事实引起的：一个或更多个管将与相对热的气体接触，而这些管中的至少之一将与相对冷的液体接触。不同热膨胀的问题已经通过使翅片不粘合到翅片与之相接触的管之一或两个管而在现有技术中部分地解决，例如，如在A11ingham的U.S.专利No.3，474，513中公开的。这就允许管层的相对纵向膨胀，同时避免了过度热应力。然而，使翅片不结合可以减小从翅片到管的传热，并且可以允许管相对于彼此的纵向滑移或移位。

因此，存在同轴或同心管热交换器的需求，这些同轴或同心管热交换器在操作、空间使用和耐用性方面是有效和高效的。

发明内容

根据一个实施例，设置有同心管热交换器，包括：具有第一端部和第二端部的外管；与外管同心的内管，内管具有第一端部和第二端部；位于外观和内管之间并且与内管和外管同心的中间管；其中，所述中间管具有第一端部和第二端部，其中一环形气体流动通道形成在内管和中间管之间，并且一环形冷却剂流动通道形成在中间管和外管之间。热交换器还包括热膨胀连接器，该热膨胀连接器包含刚性地连接到内管的第一端部的内连接部；刚性地连接到中间管的内表面的外连接部；和在内连接部和外连接部之间延伸的一个或更多个腹板，其中，一个或更多个腹板的每一个具有刚性地连接到内连接部的内端部和刚性地连接到外连接部的外端部，其中，一个或更多个腹板允许气体流动到环形气体流动通道内。热交换器还包括设置在气体流动通道中的紊流增强插入件，其中插入件接触内管的外表面和中间管的内表面。

在一个实施例中，一个或更多个腹板具有结合区域，该结合区域在位于横向于管的纵向轴线的平面中是气体流动通道的总区域的一小部分。

在一个实施例中，热膨胀连接器包括所述腹板的至少两个，其中，所述腹板围绕内管的外周均匀地间隔开。例如，热膨胀连接器可以包括三个所述腹板，其中，所述腹板围绕内管均匀地间隔开。

在一个实施例中，内管的至少第一端部被阻挡。

在一个实施例中，热膨胀连接器还包括阻挡内管的第一端部的阻挡部，其中，内连接部和阻挡部一起形成刚性地连接到内管的第一端部的中心插塞部。

在一个实施例中，内连接部和阻挡部一体地形成。例如，中心插塞部可以为杯子的形状，内连接部形成杯子的圆筒形侧壁，阻挡部形成杯子的底部，其中阻挡部位于内管的第一端部的内部。杯子可以进一步包括圆周唇，该圆周唇远离阻挡部并且突出到内管的端部之外，其中，腹板的内端部连接到圆周唇。

在一个实施例中，热膨胀连接器的内连接部包括纵向延伸的圆形环，一个或更多个腹板的内端部刚性地连接到内连接部。内连接部可以具有稍微小于内管的第一端部的内径的外径，其中，内连接部具有外表面，内连接部沿着该外表面刚性地连接到内管的第一端部的内表面。可替换地，内连接部可以具有稍微大于内管的第一端部的外径的内径，其中内连接部具有内表面，内连接部沿着该内表面刚性地连接到内管的第一端部的外表面。

在一个实施例中，热膨胀连接器的外连接部包括纵向延伸的圆形环，其中，一个或更多个腹板的外端部刚性地连接到外连接部。

在一个实施例中，热膨胀连接器包括多个所述腹板和多个所述外连接部，其中，所述腹板的每一个的外端部刚性地连接到所述外连接部之一。

在一个实施例中，热膨胀连接器包括多个所述腹板和多个所述内连接部，其中，所述腹板的每一个的内端部刚性地连接到所述内连接部之一。

在一个实施例中，中间管的每一个端部适合于连接到气体流动导管，其中，内管的第一端部位于中间管的内部。内管可以比中间管短，其中内管的第一端部和第二端部两者均位于中间管的内部。

在一个实施例中，外管比中间管短，其中外管在其第一端部和第二端部处密封到中间管的外表面。

在一个实施例中，外管设置有用于液体冷却剂的入口开口和出口开口。

在一个实施例中，环形冷却剂流动通道设置有紊流增强插入件，该紊流增强插入件与中间管的外表面和外管的内表面相接触。环形冷却剂流动通道中的紊流增强插入件可以是紊流增强件，其中紊流增强件通过铜焊接连接到中间管的外表面，而不是铜焊接到外管的内表面。

在一个实施例中，环形气体流动通道中的紊流增强插入件为波状翅片，其中翅片通过铜焊接连接到中间管的内表面，并且不铜焊接到内管的外表面。

根据另一个实施例，热气体冷却系统包括根据本发明的第一同心管热交换器，和根据本发明的第二同心管热交换器，其中，第一同心管热交换器的中间管连接到第二同心管热交换器的中间管，从而提供在第一热交换器的环形气体流动通道和第二热交换器的环形气体流动通道之间的流动连通。

根据一个实施例，第一同心管热交换器的环形冷却剂流动通道的出口通过冷却剂导管与第一同心管热交换器的环形冷却剂流动通道的入口流动连通。用于使热量从所述冷却剂中移除的热交换器可以在第一同心管热交换器和第二同心管热交换器之间位于所述冷却剂导管中。

附图说明

现在将参考附图仅仅通过示例进行描述本发明，其中：

图1是根据本发明一个实施例的气液热交换器的透视图；

图2是沿着图1的线II-II截取的纵向截面；

图3是图2的一部分的放大图；

图4是分开示出的图1的热交换器的热膨胀连接器的前面透视图；

图5是分开示出的图1的热交换器的热膨胀连接器的后面透视图；

图6是沿着图1的线III-III截取的横向截面；

图7是图6的区域A的放大图；

图8是图6的区域B的放大图；

图9是图6的区域C的放大图；

图10是根据本发明第二实施例的节段的气液热交换器的纵向截面；

图11是根据本发明第三实施例的热交换器的部分截面视图；

图12是根据本发明第四实施例的热交换器的部分截面视图；和

图13是具有多个外连接部的热膨胀连接器的前面透视图。

具体实施方式

下面是在附图中示出的本发明的实施例的描述。

在下面的描述中，本发明的实施例将被描述为用于在涡轮增压的车辆发动机系统中使用的增压空气冷却器。在涡轮增压的内燃机中，用于燃烧的引入空气在进入发动机的进气歧管之前通过压缩机被加压。空气的压缩引起其温度增加。增压空气冷却器可以位于空气压缩机的出口和进气歧管的入口之间以便从压缩空气中移除过多的热量。然而，将理解的是，根据本发明的热交换器可以用于冷却车辆发动机系统中的其他热气体，例如废气。

如在此使用的，术语“内”和“外”作为描述热交换器的某些元件相对于中心纵向轴线的相对径向位置的术语使用。

根据本发明的气液热交换器是同轴或同心的，并且由至少三个同心管构造。术语“同轴”和“同心”在本文中可互换地使用来描述热交换器的管的取向。因此，通过热交换器的冷却剂的流动和热气体的流动平行于管的纵向轴线。流动通过热交换器的流体可以为“同向流动的”，在该情况下热气体和冷却剂沿相同方向流动，或者可以为“反向流动的”，在该情况下热气体和冷却剂沿相反方向流动。尽管下面描述的实施例为反向流动的热交换器，但是将理解的是热气体和冷却剂可以通过改变热气体或液体冷却剂的流动方向而转换为同向流动的热交换器。

根据本发明的热交换器的部件可以由金属管和/或金属片材，例如铝或铝合金形成，并且可以通过一个或更多个铜焊接操作组装。用于铜焊接的填充剂金属可以为设置在热交换器的部件的至少一些上的覆层形式，和/或在铜焊接之前通过将铜焊接合金施加到一个或更多个部件而形成，铜焊接合金为薄垫片或其它预制件形式，或者为膏状形式。将理解的是，其他材料可以用于构造根据本发明的热交换器，并且可替换材料的使用使可替换连接方法成为必要。在下面的描述中，通常假定的是热交换器由通过铜焊接连接在一起的铝或铝合金部件构造。

现在参考图1-9描述由三个同心布置的管构成的热交换器100。构成热交换器100的三个管为：内管10、中间管12和外管14。内管10位于中间管12内。中间管12位于外管14内，并且形成从空气压缩机（未示出）的出口引导到进气歧管（未示出）的入口的连续的增压空气通道的一部分。所有三个管10、12和14共用一个共同的纵向中心轴线，在附图中标为“A”。中间管12的端部可以延伸超过内管1的端部和外管14的端部，并且可以设置有配件或其他连接器件（未示出），中间管12的端部分别通过该配件或其他连接器件连接到引导到压缩机和进气歧管的导管（未示出），藉此形成连续的增压空气通道。

然而，将理解的是，各种可替换布置可以用于将根据本发明的热交换器连接到其他系统部件。例如，外管14的端部可以设置有配件或其他连接器件，热交换器100通过该配件或其他连接器件连接到引导到压缩机和进气歧管的导管。在该可替换布置中，外管14的端部可以延伸超过中间管12和内管10两者的端部。

在热交换器100内，两个环形通道由三个管10、12和14的同轴同心布置形成。内环形通道18形成在内管10的外表面和中间管12的内表面之间。外环形通道20形成在中间管12的外表面和外管14的内表面之间。每个环形通道18、20设置有紊流增强插入件，例如波状翅片或紊流增强件，以便提供增强的紊流和用于传热的表面区域，并且对内管10和中间管12提供结构性支撑。波状翅片和紊流增强件在附图中仅仅示意性示出，翅片由参考标号22标识并且紊流增强件由参考标号24标识。

如在本文种使用的，术语“翅片”和“紊流增强件”旨在指的是具有由侧壁连接的多个轴向延伸脊或突脊的波状紊流增强插入件，其中脊被圆整或是平坦的。如本文中限定的，“翅片”具有连续的脊，而“紊流增强件”具有沿其长度中断的脊，从而通过紊流增强件的轴向流动是弯曲的。紊流增强件有时指的是偏置件或切条翅片，这种紊流增强件的示例在U.S.专利No.Re.35，890（So）和美国专利No.6,273,183（So等人）中公开。So和So等人的专利通过引用整体并入在此。

环形通道18、20的每一个可以设置有波状翅片22或紊流增强件24。如图6所示，翅片22或紊流增强件的相邻脊之间的开口沿着轴线A取向，以便允许通过通道18、20的纵向流动。

在热交换器100中，波状冷却翅片22位于内空气通道18中并且紊流增强件24位于外冷却剂通道20中。如图6的横向截面中所示的，翅片22和紊流增强件24的顶表面和底表面与管的、翅片和紊流增强件定位于其间的表面相接触。词语“顶部”和“底部”’在本文中作为指示距中心轴线A的相对径向距离的术语使用，其中顶部距轴线A比底部距轴线A的距离更大。

尤其是，波状翅片22的顶表面和底表面分别与中间管12的内表面和内管10的外表面相接触，而紊流增强件24的顶表面和底表面分别与外管14的内表面和中间管12的外表面相接触。管10、12和14与翅片22或紊流增强件24之间的接触对于管的结构性支撑和用来维持同心布置来说是重要的。接触还对于在翅片22或紊流增强件24与周围管表面的至少之一之间提供传热是重要的。这在下面更详细进行讨论。

如图2和3最好示出的，位于内空气通道18中的翅片22延伸到内管10的端部，而位于外冷却剂通道20中的紊流增强件24在没有到达冷却剂入口和出口配件处停止（下面讨论），以便提供用于冷却剂的入口和出口歧管空间。

外冷却剂通道20的两个端部通过环形端帽26闭合，并且入口配件50和出口配件52被提供用于连接到将外冷却剂通道20连接到冷却系统中的其他部件的导管（未示出），其他部件可以包括或可以不包括车辆的其他产热部件。端帽26可以被铜焊接在中间管12和外管14之间，以便密封冷却剂通道20的端部，并且还在中间管12和外管14之间提供刚性连接。除了端帽26以外，冷却剂通道20的端部可以成形为使这些端部与中间管12相接触。这可以通过使外管14的端部变形，和/或通过使中间管12膨胀完成，从而在外管14的内表面和中间管12的外表面之间形成叠置连接部，该叠置连接部被铜焊接。而且，尽管端帽26被示出具有U形横截面，但是将理解的是端帽不必须是U形的。而且，端帽26可以包括简单的正方形横截面或长方形横截面的环形环。

内管10是“盲的”或“死的”，意味着增压空气被阻止流动通过内管10，并且所有的增压空气被引导到环形通道18内，在该环形通道内所有的增压空气通过中间管12的壁将热量传递到液体冷却剂。因此，内管10的至少一个端部被闭合或阻挡，以阻止空气流动通过其中。在热交换器100中，内管10的一个端部通过在下面更详细描述的热膨胀连接器被闭合。内管10的另一个端部如附图中所示保持敞开，或者通过单个的端部插塞（未示出）闭合。

在图1－9中所示的热交换器100中，热膨胀连接器32具有阻挡和密封内管10端部的中央插塞部34。在本发明的该实施例中，中央插塞部34为杯形并且紧密地装配在内管10的端部内。中央插塞部34包括两个一体形成的元件,即内连接部36和阻挡部37。当安装在内管10端部内时，内连接部36沿纵向取向并且密封接触内管10的内表面，而阻挡部37横向布置并且阻挡内管10的端部。在附图中所示的实施例中，中央插塞部34具有杯子的形状，内连接部36形成杯子的圆筒形侧壁并且阻挡部37形成杯子的平坦底部，但是这不是必须的。例如，中央插塞部34可以通过调节阻挡部37的厚度和/或内连接部的高度（均沿着轴线A测量）制成更浅或更深，从而内连接部36仅包括阻挡部37的外表面。而且，阻挡部37不必须为平坦的，而是可以具有凹入的、凸出的或其他合适形状。

在热交换器100中，膨胀连接器32的内连接部36为圆筒形环的形式，该圆筒形环围绕阻挡部37的整个外周连续地延伸并且具有略微小于内管10的内径的外径，从而圆筒形环紧密地装配在内管10的端部内，阻挡部37从内管10的端部向内间隔开。内连接部36具有外表面，膨胀连接器32沿着该外表面例如通过铜焊接连接到内管10的端部，籍此在热膨胀连接器32和内管10的一个端部之间形成刚性密封连接。

内连接部36具有周向唇39，该周向唇远离阻挡部37并且可以超过内管10的端部突出一些。如附图中所示，唇39可以相对于内连接部36向外展开，从而提供确保中央插塞部34合适定位于内管10的端部内的止挡件。

热膨胀连接器32还具有至少一个外连接部38，该外连接部具有刚性地连接到中间管12的内表面的外表面。当安装在中间管12内部时，外连接部38沿纵向取向并且具有稍微小于中间管12的内径的外径，从而外连接部紧密地装配在中间管12内。外连接部38的外表面提供一表面，膨胀连接器32沿着该表面例如通过铜焊接连接到中间管12，外连接部38具有邻近中间管12的端部的第一端部41，和沿纵向与第一端部间隔开且远离中间管12的端部的第二端部43。在热交换器100中，外连接部38的第一端部41稍微位于中间管12端部的内部，但是将理解的是该布置不是必须的。而是，外连接部38可以从中间管12的端部突出或者进一步插入到中间管12的端部内。

热膨胀连接器32还包括在外连接部38和中央插塞部34之间延伸的多个腹板40。在所示的实施例中，腹板40在外连接部38的第二端部43和中央插塞部34的唇39之间延伸。因为内连接部36和外连接部38分别刚性地连接到内管10和中间管12，因此腹板40在中间管12和内管10的一个端部之间提供刚性连接。腹板40具有足够的数量和厚度，以便维持内管10和中间管12之间的刚性连接，而没有明显地削弱流动通过内通道18的空气。例如，腹板40的结合区域在横向于纵向轴线A的平面中可以是内环形通道18的总横向区域的一小部分，术语“一小部分”意味着小于50％。在热交换器100中可以设置至少两个腹板40和三个腹板40。将理解的是，可以设置比所示实施例中更多或更少的腹板40。腹板40可以围绕内连接部36的外周均匀地间隔开。

如图3中最好示出的，腹板40在中间管12和内管10之间径向地延伸。至少部分地由于在中央插塞部34的唇39和外连接部38的第二端部43之间的纵向间隔，并且还由于外连接部38在中间管12的端部处的定位，因而腹板40还可以沿着纵向延伸。将理解的是，在唇39和第二端部43之间的纵向间隔被减小或消除时，和/或在外连接部38进一步定位在中间管12的端部内时，腹板40可以更横向于轴线A，即具有更少的纵向斜度。

虽然外连接部38被示出包括连续的圆筒形环，但是将理解的是这不是不必须的。因为外连接部38的作用是将腹板40连接到中间管12，外连接部38不需要为连续环形式。而是，膨胀连接器32可以通过彼此间隔开的两个或多个外连接部38附接到中间管12。例如，可以设置多个外连接部38，每个外连接部包括腹板40的分立纵向端部，腹板40通过该分立纵向端部附接到中间管12。具有该构造的热膨胀连接器32的一个示例在图13中示出。

而且，将理解的是，腹板40不必须连接到外连接部38的第二端部43，尽管这在整个膨胀连接器32由单块金属片材整体形成时是方便的。将理解的是，腹板40可以在外连接部38的第一端部41和第二端部43之间的任何位置处连接到外连接部38。

通过在中间管和内管10的一个端部之间提供刚性连接，可以看出，热膨胀连接器32限制内管10相对于中间管12的滑动（轴向）运动。然而，因为热膨胀连接器32设置在内管10的仅仅一个端部处，因而内管10的相对端部沿着轴线A自由膨胀。这是有利的，因为在热交换器的操作期间，内管10与热的压缩空气恒定接触并且因此处于比中间管12和外管14高很多的温度下，而中间管和外管与冷却剂直接接触。温差引起内管10沿着纵向轴线A相对于中间管12和外管14的不同热膨胀。因此，将内管10限定在端部处会在每个热循环期间在热交换器100上产生应力，从而增加热交换器100将过早失效的风险。

热交换器100还可以包括适应内管10的热膨胀的另一结构，现在参考图6－9描述该结构。将理解的是，通过将翅片22和紊流增强件24的顶表面和底表面铜焊接到周围管10、12和14可以增加传热。然而，这些铜焊接接头在管10、12和14的整个长度上产生刚性连接，这可以导致在热交换器100的使用期间增加热应力。在根据本发明的热交换中，翅片22在内空气通道18中的顶表面例如通过铜焊接被刚性地连接到中间管12的内表面（图7），而翅片22的底表面与内管10的外表面相接触，但是不被铜焊接或以其他方式刚性地附接到内管10（图8）。因此，内管10沿着轴线A自由膨胀和收缩。

而且，外冷却剂通道20中的紊流增强件24可以使其底表面例如通过铜焊接刚性地连接到中间管12的外表面（图7），从而增加从空气到冷却剂的传热。同时，紊流增强件24的顶表面与外管14的内表面相接触，但是可选择地不被铜焊接或以其他方式刚性地附接到外管14（图9）。这具有使从热的发动机隔室到外通道20中循环的冷却剂的不期望传热最小化的效果，并且由于已经彼此刚性连接的管12和14的不同热膨胀而与热应力的最小化无关。

因此，在热交换器100中，翅片22和紊流增强件24被铜焊接到中间管12，但不被铜焊接到内管10或外管14。这种选择性结合可以以不同方式完成。例如，翅片22和紊流增强件24可以被预先结合到中间管12，然后该子组件可以与内管10和外管14组合。可替换地，热交换器100可被组装，然后被铜焊接，在该情况下，选择性结合到中间管可以通过使用管包层或以其他方式设置有铜焊接合金完成，该管包层或铜焊接合金在加热到铜焊接温度时形成液体填充金属，而内管10和外管14可以仅包括不包括铜焊接合金包层的管，或者可以在不通过翅片22或紊流增强件24接触的表面上包有铜焊接合金。

图10示出了根据本发明第二实施例的热交换器200。热交换器200被分段并且包括由通过空气导管16连接的两个热交换器节段A和B，该空气导管典型地为包括至少一个弯曲段（未示出）的管或软管。每个热交换器节段A或B包括基本上等同于热交换器100的热交换器，除了在下面以其它方式标注以外。热交换器200的分段在需要将增压空气冷却结合到位于发动机隔室中的限定空间内的导管中，并且其可能不具有足够长以容纳所需热交换容量的单个热交换器100的笔直部分的情况下可能是有利的。因此，分段的热交换器200的使用允许大热交换器容量被结合到紧凑空间内。将理解的是，根据本发明的分段热交换器可以构造有多于两个节段，并且节段可以彼此相同或不同。例如，节段可以在一个或更多个管的长度、直径方面，或者在热膨胀连接器32的外观方面彼此不同。在热交换器200中，节段A和/或B的热膨胀连接器32可以具有不同于热交换器100的热膨胀连接器32的构造。例如，如图10所示，中央插塞部34包括相对浅的内连接部36和从内管10的端部向外突出的凸阻挡部。

空气导管16的每个端部连接到节段A或B之一的中间管12的突出端部之一。这形成用于增压空气通过节段A的内空气通道18、通过空气导管16并且通过节段B的内空气通道18的连续流动通路。存在其中空气导管16可以被连接到节段A和B的多种方式，并且连接的特定类型对于本发明不重要。为了示出目的，管12的端部插入到空气导管16的端部内，并且可以通过夹紧或通过铜焊接密封。导管16可以由金属或者诸如塑料或橡胶的另一种材料形成。

如上所述，节段A和B可以通过使外管14延伸超出中间管12的端部而被改进，在该情况下，空气导管16可以连接到外管14。

两个节段A和B的外冷却剂通道20通过冷却剂导管28，典型地管或软管连接。冷却剂导管28在节段A的出口配件52和节段B的入口配件50之间延伸。如果需要，散热器和/或泵（未示出）可以在节段A和B之间结合到冷却剂导管28内。

根据本发明第三实施例的热交换器300将在下面参考图11描述。除了下面指出的以外，热交换器300与上面描述的热交换器100相同，因此热交换器300的相同元件通过相同参考标号标识。

热交换器300与热交换器100的不同在于，热膨胀连接器32由具有与连接器32的腹板40相同的腹板340并且具有与连接部38相同的外连接部338的热膨胀连接器332替换。然而，连接器332的中央插塞部334与上面描述的中央插塞部34的不同在于，该中央插塞部包括邻近其唇339定位的阻挡部337。该布置具有远离唇339突出的内连接部336和阻挡部337，从而留下内连接部336自由滑过或滑入内管10的端部内。在热交换器300中，内管由参考标号310标识并且被接纳于内连接部336的内部。如所示的，内管310的端部选择性地直径减小。

现在在下面参考图12描述根据本发明第四实施例的热交换器400。除了下面指出的以外，热交换器400与上面描述的热交换器100相同，因此热交换器400的相同元件由相同参考标号标识。

在热交换器400中，内管由参考标号410标识并且在一个端部处完全闭合，具有端壁402。因此，热交换器400设置有热膨胀连接器432，该热膨胀连接器包括可以与连接器32的腹板40相同或相似的腹板440，以及可以与上面描述的连续或不连续外连接部38相同的外连接部438。热膨胀连接器432与热膨胀连接器32和332的不同主要在于它不包括具有阻挡部的中央插塞部。而是，热膨胀连接器432的内连接部436为类似于参考热交换器300的上面描述的布置而装配在内管410的端部上的端部敞开的圆筒形环形式。如果需要，内管410的端部在直径上可以被减小，类似于上面描述的内管310。

虽然热膨胀器432的内连接部436被示出包括连续的圆筒形环，但是将理解的是这不是必须的。因为内连接部436的作用是将腹板440连接到内管410，内连接部436不需要为连续环的形式。而是，热膨胀连接器432可以通过彼此间隔开的两个或多个内连接部436附接到内管440。例如，可以提供多个内连接部436，每个内连接部包括腹板440的分立纵向端部，腹板440通过该分立纵向端部附接到内管410。因此，内连接部436可以具有类似于图13所示的外连接部38的构造的构造。

虽然已经结合某些实施例描述了本发明，但是并不限于此描述。而是，本发明包括可以落入随附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (22)

1.一种同心管热交换器，包括：

a)外管，具有第一端部和第二端部；

b)与所述外管同心的内管，所述内管具有第一端部和第二端部；

c)位于所述内管和所述外管之间的中间管，所述中间管与所述内管和所述外管同心，其中，所述中间管具有第一端部和第二端部，在所述内管和所述中间管之间形成有环形气体流动通道，并且在所述中间管和所述外管之间形成有环形冷却剂流动通道；

d)热膨胀连接器，包括：

(i)刚性地连接到所述内管的所述第一端部的内连接部，

(ii)刚性地连接到所述中间管的内表面的外连接部，

(iii)在所述内连接部和所述外连接部之间延伸的一个或更多个腹板，其中，所述一个或更多个腹板中的每个腹板具有刚性地连接到所述内连接部的内端部和刚性地连接到所述外连接部的外端部，并且所述一个或更多个腹板允许气体流动进入所述环形气体流动通道内；和

(IV)阻挡部，所述阻挡部阻挡所述内管的所述第一端部，所述内连接部和所述阻挡部一起形成刚性地连接到所述内管的所述第一端部的中央插塞部，其中，所述内连接部和所述阻挡部被一体形成；以及其中所述中央插塞部呈杯子的形状，所述内连接部形成所述杯子的圆筒形侧壁，所述阻挡部形成所述杯子的底部，并且所述阻挡部位于所述内管的所述第一端部的内部；以及

e)设置在所述气体流动通道中的紊流增强插入件，其中，所述紊流增强插入件与所述内管的外表面和所述中间管的所述内表面相接触。

2.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，在横向于所述管的纵向轴线的平面中，所述一个或更多个腹板具有为所述气体流动通道的总区域的一小部分的结合区域。

3.如权利要求1或2所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器包括围绕所述内管的圆周均匀地间隔开的所述腹板中的至少两个腹板。

4.如权利要求3所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器包括围绕所述内管均匀地间隔开的所述腹板中的三个腹板。

5.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，至少所述内管的所述第一端部被阻挡。

6.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述杯子还包括周向唇，所述周向唇远离所述阻挡部并且突出超过所述内管的端部，并且所述腹板的内端部连接到所述周向唇。

7.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器的所述内连接部包括纵向延伸的圆筒形环，并且所述一个或更多个腹板的内端部刚性地连接到所述内连接部。

8.如权利要求7所述的同心管热交换器，其中，所述内连接部的外径略微小于所述内管的所述第一端部的内径，所述内连接部具有一外表面，所述内连接部沿着所述外表面刚性地连接到所述内管的所述第一端部的内表面。

9.如权利要求7所述的同心管热交换器，其中，所述内连接部的内径略微大于所述内管的所述第一端部的外径，所述内连接部具有一内表面，所述内连接部沿着所述内表面刚性地连接到所述内管的所述第一端部的外表面。

10.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器的所述外连接部包括纵向延伸的圆筒形环，并且所述一个或更多个腹板的外端部刚性地连接到所述外连接部。

11.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器包括多个所述腹板和多个所述外连接部，每个所述腹板的外端部刚性地连接到所述外连接部之一。

12.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述热膨胀连接器包括多个所述腹板和多个所述内连接部，每个所述腹板的所述内端部刚性地连接到所述内连接部之一。

13.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述中间管的每个所述端部适合于连接到气体流动导管，所述内管的所述第一端部位于所述中间管内部。

14.如权利要求13所述的同心管热交换器，其中，所述内管比所述中间管短，并且所述内管的所述第一端部和所述第二端部两者均位于所述中间管内。

15.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述外管比所述中间管短，并且所述外管在其第一端部和第二端部处密封到所述中间管的外表面。

16.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述外管设置有用于液体冷却剂的入口开口和出口开口。

17.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述环形冷却剂流动通道设置有与所述中间管的外表面和所述外管的内表面相接触的紊流增强插入件。

18.如权利要求17所述的同心管热交换器，其中，所述环形冷却剂流动通道中的所述紊流增强插入件是紊流增强件，所述紊流增强件通过铜焊接连接到所述中间管的所述外表面，而不是铜焊接到所述外管的所述内表面。

19.如权利要求1所述的同心管热交换器，其中，所述环形气体流动通道中的所述紊流增强插入件是波状翅片，所述波状翅片通过铜焊接连接到所述中间管的所述内表面，并且不被铜焊接到所述内管的所述外表面。

20.一种热气体冷却系统，包括第一根据权利要求1－19中任一项所述的同心管热交换器和第二根据权利要求1－19中任一项所述的同心管热交换器，其中，第一同心管热交换器的所述中间管连接到第二同心管热交换器的所述中间管，从而在第一同心管热交换器的环形气体流动通道和第二同心管热交换器的环形气体流动通道之间提供流动连通。

21.如权利要求20所述的热气体冷却系统，其中，第一同心管热交换器的所述环形冷却剂流动通道的出口通过冷却剂导管与第二同心管热交换器的所述环形冷却剂流动通道的入口流动连通。

22.如权利要求21所述的热气体冷却系统，其中，用于将热量从所述冷却剂中移除的热交换器在所述第一同心管热交换器和所述第二同心管热交换器之间位于所述冷却剂导管中。