CN104380028A - 带有集成阀门的热交换器组合体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及把控制阀门集成于热交换器的结构的各种方法。相应地，提供了一种热交换器组合体，其包括一个热交换器和一个阀门集成单元。热交换器包括：多个以热交换关系交替布置的第一和第二流体通路；以及至少一个进口岐管和至少一个出口岐管，它们由所述多个第一和第二流体通路之一连接起来。阀门集成单元固定地结合于热交换器并包括与所述至少一个进口和出口岐管流体连通的流体通路。一个阀门机构安装在所述阀门集成单元里，流体连通于所述流体通路，阀门机构控制着热交换流体流经所述流体通路的流动。

Description

带有集成阀门的热交换器组合体
相关申请案的交叉参考
本申请主张2012年5月31日提交的题目为“带有集成阀的热交换器组合体”的美国临时专利申请No.61/653,565的优先权和权益。上述专利申请的内容通过引用明晰地并入本申请的详细说明中。
技术领域
本发明涉及各种热交换器组合体，其中的阀门机构，诸如控制阀门或热量旁通阀门，是集成于热交换器的结构之内。
背景技术
例如，在汽车工业中，往往用控制阀和/或热量阀组合于热交换器，从而或者用于使流体流到热交换器单元去被冷却/加热，或者用于使流体流向汽车系统里的流体回路中的别处而‘绕过’热交换器。汽车的系统里也采用控制阀或热量阀来感受具体的流体的温度并使流体流向恰当的热交换器，用于加热或冷却，以确保在汽车的系统里流动的流体处于所希望的温度范围内。
传统的做法是，借助连接于热交换器的进口/出口的外部流体管路把控制阀或热量旁通阀并入热交换器系统，控制阀是分立于热交换器的，是连接在外部流体管路中的热交换器的上游或下游。这种类型的流体连接需要用诸多各种零件/部件，这会增加整个热交换器系统中的流体连接部的数量。这不仅要增加与系统相关的总成本，而且还会使潜在的故障点和/或漏泄点数目倍增。尺寸约束也是汽车工业中的一个因素，因为趋势是单元或零部件结构更加紧凑。
因此，需要有改进的热交换器组合体，其既能做到各控制阀门和相关的热交换器之间的改进的连接，又能使整个组合体更为紧凑。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种热交换器组合体，它包括热交换器，热交换器有多个以热交换关系交替布置的第一和第二流体通路，还有至少一个进口岐管(或称为集流腔)和至少一个出口岐管，它们由所述多个第一或第二流体通路之一连接起来，用于使热交换流体流经所述热交换器。阀门集成单元固定地附连于所述热交换器，阀门集成单元包括：流体连通于热交换器的进口和出口岐管之一的流体通路，以及安装在阀门集成单元里、与所述流体通路流体连通的阀门机构，阀门机构可控制热交换流体流向所述至少一个进口岐管和至少一个出口岐管之一。
按照本发明的另一方面，提供一种热交换器组合体，其中，阀门集成单元包括阀壳体的第一部分。
按照本发明的再一方面，提供一种热交换器组合体，其中，阀门集成单元呈附连于热交换器的一端的岐管结构的形式，岐管结构有阀门内腔和多种内部流体通道。
按照本发明的再一方面，提供一种热交换器组合体，其中，阀门集成单元呈有成形在其内的阀门内腔的基板的形式。
按照本发明的再一方面，提供一种热交换器组合体，它包括热交换器，热交换器有：以热交换关系交替布置的第一和第二流体通路；由所述第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管，用于让第一热交换流体流经热交换器；以及由所述第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经热交换器。提供一个阀门组件，它包括：第一部分，它有由流体通路连接起来的第一和第二开口端；限定流体室的第二部分，该第二部分有用于联接于所述第一部分的第二端的端部，该第二部分还有至少一个流体端口；以及定位在第二部分的所述流体室内的阀门机构，用于控制所述第一和第二热交换流体之一流进或流出所述热交换器。第一部分的第一端是固定地附连于所述热交换器而流体连通于所述第一或第二进口或出口岐管之一，以及，第一部分的第二端是呈与所述阀门机构协同工作的阀座的形状。
按照本发明的再一方面，提供一种热交换器组合体，1它包括：热交换器，热交换器有：以热交换关系交替布置的第一和第二流体通路；由所述第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管，用于让第一热交换流体流经热交换器；以及由所述第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经热交换器；以及固定地附连于并流体连通于所述各对第一或第二进口和出口岐管之一的岐管结构。该岐管结构包括：第一内部流体通道，用于让流体流向所述热交换器的进口岐管；以及第二内部流体通道，用于让流体离开所述热交换器的进口岐管。设有阀门内腔，其流体连通于所述热交换器的出口岐管和所述第二内部流体通道。阀门机构安装在阀门内腔里，该阀门机构控制流体或者流进所述热交换器或者流进所述第二内部流体通道。
按照本发明的再一方面，提供一种热交换器组合体，它包括：热交换器，热交换器有：以热交换关系交替的第一和第二流体通路，由第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管，用于让第一热交换流体流经热交换器；以及由第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经热交换器；以及固定地附连于所述热交换器的一端的基板。所述基板包括：阀门内腔，其流体连通于所述热交换器的所述进口和出口岐管之一；一对进口和出口端口，用于让所述第一和第二热交换流体之一流进和流出所述热交换器组合体；至少一个成形在基板内的流体通道，其把阀门内腔和所述进口端口和出口端口之一连接起来；以及阀门机构，其安装在阀门内腔里并可工作于允许流体流向所述热交换器的第一阀门位置和阻止流体流向所述热交换器的第二阀门位置之间。
附图简要说明
下面将参照附图举例说明本发明的示例性实施例，各附图中：
图1是带有集成的阀门结构的热交换器组合体的示意剖视图；
图2是图1的阀门结构的详细剖视图；
图3是图2所示的阀门结构的立体剖视图；
图4是根据本发明的另一个示例性实施例的带有集成的阀门结构的热交换器组合体的立体图；
图5是图4的热交换器组合体的装配图，该组合体被转了180度；
图6A是图4的热交换器组合体的示意图，图示出集成的阀门结构的冷流状态；
图6B是图4的热交换器组合体的示意图，图示出集成的阀门结构的热流状态；
图7A是和图5所示的一样的装配图，其表示流过热交换器组合体的“冷的”状态的流动路径；
图7B是和图5所示的一样的装配图，但其表示流过热交换器组合体的“热的”状态的流动路径；
图8是本发明的再一个示例性实施例的带有集成的阀门结构的热交换器组合体的剖视图；
图9是图8的热交换器组合体的基板的立体剖视图，表示出集成的阀门结构的第一工作位置；
图10是图8的基板的立体剖视图，表示出集成的阀门结构的第二工作位置；
图11是图9和图10的基板的仰视立体图；以及
图12是图8和图9的基板的俯视立体图。
具体实施方式
现在参照图1，其表示出本发明的热交换器组合体10的一个示例性实施例。热交换器组合体10包括带有集成的控制阀或阀门组件14的热交换器12。热交换器12大体上呈本技术领域已知的嵌套的盘板式热交换器的形式，但是，熟悉本技术领域的人应能理解，也可以用各种其它形式的已知板式热交换器组合于阀门组件14。
在图1-3所示的这一特定实施例中，热交换器12由多个冲压的热交换器板件16、18构成，这些板件交替地叠放并相互铜焊起来而在它们之间形成交替的第一和第二流体流动通路。每个热交换器板件16、18包括一个大体上平的主体部分20，其四周被斜的边缘壁22围绕着。热交换器板件16、18一块叠在另一块的顶上，其边缘壁22嵌套密封地结合。每个热交换器板件16、18在其四个角部附加设有四个流体通孔(未示)，每个通孔用作热交换流体进入/流出在各热交换器板件16、18之间形成的第一或第二流体流动通路之一的进口/出口。四个流体通孔中的两个相对于板件的主体部分抬高，而另两个流体通孔形成在板件16、18的主体部分并与板件16、18的主体部分20共面。一个板件16上的抬高的通孔对准于并密封抵靠于毗邻的板件18上的平面的或共平面的通孔，由此使毗邻的板件16和18之间形成间隔而在板件16和18之间限定交替的第一和第二流体通路。
叠放的板件16和18的对准的流体通孔形成一对第一岐管26、28(也就是进口岐管和出口岐管)以及形成一对第二岐管30、32(也就是进口岐管和出口岐管)，第一岐管26、28由第一流体流动通路连接起来，使第一热交换流体可流经热交换器12，而第二岐管30、32由第二流体流动通路连接起来，使第二热交换流体可流经热交换器12。例如，根据具体的应用场合，第一或第二热交换流体之一可以是油(即发动机润滑油或传动箱油)，而另一热交换流体可以是用于冷却/加热油的标准的已知液体。
端板36、38把热交换器板件16、18的叠堆封闭。根据具体的应用场合，端板36、38可设计成具有特定数目的流体通孔，每个流体通孔或者与第一岐管26、28流体连通或者与第二岐管30、32流体连通，用作第一和第二热交换流体进入/流出热交换器12的进口/出口。在所示的例子中，顶端板36设有四个流体通孔，而底端板38没有流体通孔。但是应能理解，也可以设想出各种其它的结构配置(例如，热交换器顶部上的两个流体通孔以及底部上的两个流体通孔；顶部三个流体通孔而底部一个，或者反过来；或所有流体通孔都设在底部)，这些都属于本发明的范围之内。
在图示的实施例中，基板40是设置在热交换器芯部的基部处并铜焊于底端板38。基板40比热交换器板件16、18厚得多并设有几个安装孔39，以允许把热交换器组合体10安装在热交换器系统里。根据热交换器组合体的具体应用场合，可以包括或不包括基板40，其在图1中的图示不应被认为是限制性的。
上述类型的热交换器是本技术领域一般皆知的，例如美国专利No.7,717,164就描述过，其揭示本文以参见的方式引用。而且，上述热交换器12是为了图示说明的目的而描述的，因而应能理解，本技术领域已知的任何适用的热交换器都可用在本发明描述的各热交换器组合体中。
下面将参照图1-3所示的示例性实施例更详细地描述设置在热交换器12的顶端板36上的各个流体连接部。
如图1所示，热交换器12设有在其顶端板36上的四个分立的流体连接部42、44、46、48。每个流体连接部固定地附连于并流体地联接于设在端板36上的各流体通孔之一。流体连接部42、44分别用作让第一和第二热交换流体之一流经热交换器12的进口和出口。例如，流体连接部42可以是让用于冷却(或加热)的适用热交换流体进入热交换器的进口，而流体连接部44可以是让适用的热交换流体(即冷却剂)流出热交换器12和热交换系统里的别处的出口。但是应能理解，图示和描述的特定流体连接部42、44是作为示例性的而不是只限于此，这是熟悉本技术领域的人都能理解的。
同样，流体连接部46、48分别用作让第一和第二热交换流体之另一流经热交换器12的进口和出口。在上述例子中，如果流经流体连接部42、44的流体是用于冷却(或加热)的适用的热交换流体，那么流经流体连接部46、48的流体就是需要冷却(或加热)的热交换流体，诸如传动箱油或发动机润滑油。在本实施例中，流体连接部48是出口连接处而让被冷却/加热了的热交换流体(即传动箱油)从热交换器回到热交换系统(即回到传动箱或发动机)并且是呈已知的或标准的流体配接接头的形式。
尽管出口流体连接部48呈已知的或标准的流体配接或接头的形式，但进口流体连接部46是呈一种集成的阀门结构的形式，其或者允许流体(即油)进入热交换器12里去被冷却/加热或者让流体流向热交换系统中的别处而“绕过”热交换器12，这将在下面做更详细的讨论。
流体连接部46呈阀门组件14的形式，其固定地附连于于热交换器12的上端板或称顶端板36。在某些实施例中，阀门组件14是直接地铜焊于热交换器12而流体连通于顶端板36上的流体通孔之一。在另一些实施例中，阀门组件可以是螺栓连接于热交换器12或用任何适用的装置紧固于热交换器12。阀门组件14由机械地联接在一起的第一部分50和第二部分52构成。第一部分50有用于铜焊(或直接安装)于热交换器12的外面的第一端54和用于连接于阀门组件14的第二部分52的第二端56。流体通路58把第一端54和第二端56互连起来，而流体通路58是对准并流体连通于热交换器12的各对岐管之一(即第一对岐管26、28)的进口岐管26。第一部分50的第二端56设有阀座59，用于接收对应的阀元件60并与之形成密封。
阀门组件14的第二部分52包括阀室61并有第一端62和第二端64，第一端62用以联接于设置在整个热交换系统里的流体管路或外部流体管道，第二端64用以接纳并密封地连接于壳体的第一部分50的对应第二端56。在图示的特定实施例中，在第一部分50铜焊于或用别的方式固定地附连于热交换器12之后，壳体的第一部分50和第二部分52是采用机械的弯边工艺结合在一起，当然，也可以设想用其它结构措施把阀门组件14的这两个部分50、52机械地结合起来。例如，可把第一和第二部分50、52的第二端56、64成形为有对应的螺纹。或者，可将它们夹扣在一起，或例如将它们成形为有对应的扭锁结合端部。
阀室61的尺寸确定为可适当地接纳包括热响应致动器或温度响应致动器(即蜡马达或电子电磁阀)66的阀门机构，这是本技术领域已知的。在图示的实施例中，热响应致动器66包括致动器柱塞68，其可在装在热响应致动器66里的蜡(或其它适用的材料)的膨胀/收缩作用下从第一位置运动到第二位置，热响应致动器66可响应进入阀室61的流体的温度而膨胀/收缩，当然，应能理解，也可以用例如电磁铁线圈或任何其它适用的措施控制致动器柱塞。阀盘或密封盘70可工作地联接于热响应致动器66(即联接于致动器柱塞68的一端)。当热响应致动器66处于其第一或称关闭位置时(即冷态)时，阀盘70坐落于设置在阀门组件14的第一部分50的第二端56的对应阀座59内并与之形成密封，蜡材料的膨胀可使阀盘70运动离开阀座59而打开阀壳体的第二部分52内的阀室61和阀壳体的第一部分50里的流体通路之间的流体连通。
在阀门机构以阀盘70密封抵靠于阀座59而处于“关闭”位置时，尽管进入阀门组件14的某些流体可能仍会渗过阀盘70而进入热交换器12，但大部分流体(即传动箱油)是通过设置在第二部分52的第一端62的上游的出口端口(诸如T型接头或配件)或借助设置在第二部分52连通于阀室61而允许流体绕过热交换器12的出口端口(未示)绕过热交换器12。
在某些实施例中，阀壳体的第二部分52里的阀室61包括偏压装置72，其将阀盘70偏压到它的第一位置或关闭位置而坐靠于阀座59。在图示的实施例中，偏压装置72是弹簧形式的，当然偏压装置不限于弹簧，而是可以用能够偏压阀盘70的任何适用的装置。
阀壳体的第一部分50典型的是用铝(即6061铝合金)或任何其它适用的材料制造，便于将第一部分50定位在热交换器12上，并且可将整个热交换器组合体在铜焊炉里焊接到一起。因为阀壳体的第一部分50不包含任何的阀门或热响应致动器组成部分，所以阀门组件14的这个组成部分可直接铜焊于热交换器12。待到这一组件冷下来，就可把容纳热阀门部件/机构的阀壳体的第二部分52机械地固定于第一部分50。因为只有阀门组件的第一部分50是做成为可直接铜焊于热交换器12，所以阀门组件的第二部分52可用任何适用的金属或非金属材料制造(诸如铝、塑料或其它非金属材料)，因而其重量可以是相当轻。
如上所述，在一个优选实施例中，阀壳体的第二部分52是弯边在阀壳体的第一部分52的第二端56上。为便于这种连接，第一部分52的第二端56设有一个圆周地延伸的凹槽或凹口76，用于接纳阀门组件14的第二部分52的弯边的开口端。为进一步加强阀门组件14的第一和第二部分50和52之间的密封，第二端56也可以在其外表面设有圆周地延伸的密封槽78，用于放置诸如O形圈的密封件，以提供第一部分50的第二端56的外表面和第二部分52的阀室61的内表面之间的附加密封。
在工作中，阀门组件14保持在其“关闭”位置，其中阀盘70坐落于或密封地抵靠于阀座59，直至在阀室61里被感受的流体(即传动箱油)的温度达到一个预定的温度。由于温度的升高，热响应致动器66因热膨胀材料的膨胀(或例如电磁铁的动作)而被驱动，使阀盘70运动而离开阀座59，从而建立阀室61和流体通道58之间的流体连接。进入阀门组件58的流体随后流经热交换器12用于冷却，而后通过出口48流出热交换器12而流回总的热交换回路，例如回到传动箱。通过把阀门组件14的一部分(即第一部分50)铜焊于或直接安装于热交换器芯部，将其作为配合到热交换器12的流体进口(或出口)，可消除至少一组流体连接部，借以可减少整个热交换系统中的总的潜在漏泄点。
尽管已结合“蜡马达”形式的热响应致动器66描述了上述示例性实施例，但是应能理解，本实施例不限于此，而是可采用任何适用的热响应致动器来驱动阀门机构。例如，也可以用电子阀门机构，其中热响应致动器66呈温度响应致动器的形式，包括电磁铁，而电磁铁有电磁线圈和联接于阀盘70的致动器中心杆。所以应能理解，蜡马达、电子阀门机构或本技术领域已知的任何适用的阀门机构都可基于热交换器组合体10的具体应用场合和所希望的阀门功能结合于所描述的热交换器组合体使用。
同样，尽管已结合固定地附连于或直接安装于热交换器12的顶端板36的阀门组件14描述了上述示例性实施例，但是应能理解，可根据具体的应用场合和所希望的流体连接部的定位，通过设置在热交换器12的基板40上的和底端板38上的对应开孔把阀门组件14附连于或安装于热交换器12的底端。
下面将参照图4-7描述本发明的带有集成的阀门结构或阀门集成单元的热交换器组合体的另一示例性实施例。
在本实施例中，热交换器组合体100由热交换器112和阀门集成单元构成，阀门集成单元呈岐管结构114的形式，带有集成的阀门组件116。热交换器112的形式与上述热交换器12的大致相同(所以在这一示例性实施例中对其不做更详细的描述)，一个明显的不同是，在所示的这一特定示例性实施例中，用于使第一和第二热交换流体进入和流出热交换器112的所有流体连接部都是设在热交换器112的底端而不是其顶端。但是，应能理解，热交换器组合体100不必限于这一具体的热交换器112安排。例如，流体连接部42、44可以设置在热交换器112的顶上，其中岐管结构114定位在热交换器112的底端，或反过来也可以。
岐管结构114是挤压制造的或铸造的结构，其成形为有可接纳诸如控制阀或热动式阀的阀门组件116的阀门内腔117(示意地表示于图6A和6B)，用于使第一流体(即传动箱油)或者流经热交换器112而被加热并返回传动箱111，或者离开热交换器112而流向在整个热交换系统中别处的另一个热交换设备(诸如一个冷却器)113并且随后通过岐管结构114返回到传动箱111。相应地，岐管结构114也成形为有几个内部流体通路和对应的流体进口/出口端口，用于使热交换流体或第一流体流经热交换器组合体，这将在下面更详细地描述。
为图示的目的，将结合热管理单元来描述热交换器组合体100的工作，该单元，根据进入传动箱111的油的温度，或者让传动箱油流向加热器即热交换器112而被加热，或者让传动箱油流向冷却器即热交换器113而被冷却，以确保传动箱油的温度处于所希望的范围内。所以，为图示的目的，进入岐管结构114并被引向或者热交换器112或者热交换系统中的别处(例如即热交换器113)的第一热交换流体是油，而热交换器112也适于接纳第二流体(即通过流体连接部42、44)，其可以是适用于加热油的任何已知热交换流体。但是，应能理解，热交换器112不限于用于传动箱油的加热器，根据热交换器组合体的具体的应用场合和所希望的功能，可以用各种其它热交换器。
岐管结构114有第一侧面118和与第一侧面118相反的第二侧面120，第一侧面118适于可面对面地接触并安装于热交换器112的基板40，第二侧面120背对热交换器112。岐管结构114的第二侧面120(见图4)设有两个流体端口122、124。流体端口122用作接纳来自传动箱111的油的进口端口，而流体端口124用作岐管结构114的油出口，用于让油返回传动箱111。岐管结构214的第一侧面118也设有一对流体端口126、128(见图5)。在岐管结构114安装于热交换器112时，流体端口126对准并流体连通于热交换器112的第一流体进口岐管，而同时流体端口128对准并流体连通于第一流体出口岐管。流体端口126、128都构造成有密封凹槽129，它们围绕着端口的开孔形成，用于接纳本技术领域已知的合适的密封件，例如O形圈。岐管结构114还设有一对流体端口134、136。流体端口134用作岐管结构114的出口端口，用于让油(或第一热交换流体)流出岐管结构114而流向整个热交换系统中别处的另一个热交换设备。流体端口136用作岐管结构114的进口端口，用于接纳来自另一热交换设备的油(或第一热交换流体)并使其流经岐管结构114而返回到传动箱111。
第一内部流体通道130是成形在岐管结构114内并与流体进口端口122流体连通，用于接纳来自传动箱111的第一流体或传动箱油。内部流体通道130也流体连通于流体端口126，其可让进入岐管结构114的油(或第一热交换流体)流向热交换器112，从而使第一流体进入与流经热交换器112的第二流体呈热交换的关系。第一热交换流体流经热交换器112进而通过流体端口128返回到岐管结构112而到阀门内腔117。
第二内部流体通道132从第一内部流体通道130分支出来而让来自进口端口122的油(或第一热交换流体)流经岐管结构114并通过出口端口134流出岐管结构114而流向整个热交换系统中别处的另一热交换设备。流经第二内部流体通道132的流体不进入热交换器112而是被引向整个热交换系统中别处的另一热交换器或热交换设备。第一热交换流体随后通过入口端口136返回到岐管结构。第三内部流体通道135成形在岐管结构114内，其把进口端口136和阀门内腔117连接起来。
下面参照图6A和6B更详细地描述阀门组件116。如上所述，阀门组件116是装在阀门内腔117里，阀帽140把阀门内腔117和阀门组件116密封起来。阀门内腔117用作接纳阀门机构的组件的阀室，阀门机构包括热或温度响应致动器(即蜡马达或电子电磁阀)66，这是本技术领域已知的。热响应致动器66包括可在热响应致动器66里包含的蜡(或其它适当材料)的膨胀/收缩作用下从第一位置运动到第二位置的致动器柱塞，热响应致动器66可响应进入阀门内腔117的流体的温度(即向传动箱111返回的油的温度)而膨胀/收缩。在采用电子阀门机构或电磁阀的情况下，也可以利用电磁铁线圈的作动来控制致动器柱塞68。阀盘或密封盘70可工作地联接于热响应致动器66(即联接于致动器柱塞68的一端)，并在阀门机构处于其如图6B中用流动方向箭头示意地图示的“关闭”位置(或第二阀门位置)时，坐落于或密封地抵靠于成形在阀门内腔117内的对应阀座119，在阀门机构处于其如图6A中用流动方向箭头示意地图示的“开启”位置(或第一阀门位置)时，阀盘70被移离阀座119。热响应致动器66还可设有一个或多个偏压装置(即弹簧)，以确保阀盘70能回到其“常态的”开启位置(如图6A所示)。
阀门内腔117有用于接纳从热交换器112通过流体端口128流出的第一流体的第一进口端口144和用于接纳已在绕过热交换器112之后回到岐管结构114的第一热交换流体的第二进口端口146。阀门内腔117还设有流体连通于岐管结构114的出口端口124的出口端口145，用于让第一热交换流体即油返回传动箱111。
如图6A和6B所示，阀帽140有加大的第一端141和加大的第二端143，第一端141是实心的并密封阀门内腔117，第二端143座落在热响应致动器66的一端。加大的第二端143设有穿通其的通孔，以允许流体通过进口端口146进入阀门内腔117而流过阀帽第二端143流向出口端口145。在某些实施例中，还有第二阀盘(未示)联接于热响应致动器66，与阀盘70相反，用于在该阀门处于“开启”或第一阀门位置时密封抵靠于阀帽140的第二端143。阀帽140可设有若干密封件(即O形圈)，以增强阀帽140和阀门内腔117之间的密封。尽管已描述了一个具体的阀帽和阀门机构，但是应能理解，可以用任何适用的阀门机构和阀帽，这是本技术领域知晓和理解的。
在工作中，第一热交换流体或油离开传动箱111并通过进口端口122进入岐管结构114。开始时，例如在汽车起动状态中，流体通过第一和第二内部流体通道130、132被引向进口端口122。相应地，初始进入岐管结构114的第一热交换流体(或传动箱油)的一部分被引向热交换器112，而同时另一部分被引导流过岐管结构114而流向另一个热交换器113，例如处于岐管结构114的出口端口134下游的油对空气(OTA)冷却器。从或者热交换器112或者处于热交换器组合体100外部的其它热交换器113流出而流回岐管结构114的第一热交换流体(或传动箱油)进入阀门内腔117，在这里流体的温度被构成阀门组件116的一部分的热响应致动器66“感受”，而后流体通过出口端口124返回传动箱111。
如果向岐管结构114返回并进入阀门内腔117的流体是“冷的”(或处于一定的温度范围内)，阀门组件116将留在其“常态的”打开位置，从而让进入岐管结构114的流体流向热交换器112(例如油对水(OTW)热交换器)以加热。随着进入阀门内腔117的流体的温度升高，在图示的实施例中，热响应致动器66被其中包含的蜡或其它可膨胀材料的膨胀(或任何其它适用的驱动装置)驱动，而使阀盘70向阀座119运动，直至阀门机构达到其“关闭”位置，在这一位置阀盘70密封地抵靠于阀座119。由于阀门机构处于其“关闭”位置，通过进口端口122进入岐管结构114的流体将被引导通过第二内部通道132而流向出口端口134，从这里流体将被引向整个热交换系统中的别处(即流向OTA或其它热交换器113)以冷却。由于阀门机构是处于“关闭”位置而使流过热交换器112的流动阻力增大，进入岐管结构112的大部分流体，即使不是全部，将流出岐管结构114而被冷却。待到通过岐管结构114的进口端口136进入阀门内腔117的流体的温度被充分地冷却而达到一个预定的温度范围时，热响应致动器66将再一次被驱动(由于热胀冷缩材料的收缩)，而使阀门机构返回到其“开启”位置，进而再一次使流体流向热交换器112而被加热。因此，在图示的实施例中，岐管结构114和内部阀门组件116是用于感受向传动箱111返回的流体的温度，如此而使流体流出传动箱111而流向适应的热交换设备(即流向热交换器112以加热，或流向位于热交换系统中别处的冷却器113)。
尽管已结合上述示例性实施例描述了一个具体的流体回路，但是应能理解，根据具体的应用场合，可将热交换器组合体100改变为或做成为适合于替换的流体回路。例如，可将岐管结构114改成有附加的(或更少的)内部流体通道而允许流体以所希望的流动路径或流体回路流经岐管结构114。还有，尽管已把特定的阀门组件116一般地描述成有“蜡马达”形式的热响应致动器，但是应能理解，本实施例不限于“蜡马达”，而是可以用任何适用的热响应致动器来驱动阀门机构。例如，也可以用电子阀门机构，其中热或温度响应致动器可由具有电磁铁线圈和联接于阀盘的致动器中心杆的电磁铁来运行。所以，应能理解，蜡马达、电子阀门机构、或本技术领域已知的任何其它适用的温度响应阀门机构都可以根据具体的应用场合和所希望的阀门和热交换器组合体100的功能结合所描述的热交换器组合体100使用。
此外，尽管已将岐管结构114描述成有适于接纳阀门机构的组件的阀门内腔117，且该阀门内腔被阀帽140密封而与外界隔绝，但是应能理解，岐管结构114不限于这一特定的结构，而是可将岐管结构114构造成可接纳能够机械地结合于岐管结构114的外部的阀门组件，岐管类似于例如结合图1-3描述的实施例，形成阀门内腔117和阀门组件116。
下面将参照图8-12描述本发明的带有集成的阀门结构或阀门集成单元的热交换器组合体的再一个示例性实施例。
在本实施例中，热交换器组合体200由带有阀门集成单元的热交换器212构成，而阀门集成单元呈带有集成的阀门组件216的基板214的形式。热交换器212的形式大致与上述热交换器12的相同，所以在这一示例性实施例中，对其不做更详细的描述，不过将参考前面所做的描述。但是，应能理解，热交换器组合体200不限于上述的具体热交换器结构，而是根据热交换器212的具体使用/应用场合，可以采用本技术领域已知的任何适用的热交换器。
作为非限制性的例子，在本实施例中，热交换器组合体200是用作传动箱油冷却器。热交换器212在其顶端板36上设有两个流体连接部，用于让热交换流体(即适用于冷却/加热的热交换流体)流经热交换器212，还有两个流体连接部设置成穿过基板214，用于让另一种热交换流体(即传动箱油)流经热交换器212。所以，在本实施例中，通过基板214进入热交换器212的第一热交换流体是油，而通过流体连接部42、44流经热交换器212的第二热交换流体是用于冷却/加热油的一种适用的流体。
基板214一般是一个挤压制造的、锻造的或机械加工的板，它有第一表面216和相对的第二表面218，第一表面做成为可直接地铜焊于热交换器212的底端板38。阀门内腔217成形在基板214的体内并从基板214的第二表面218朝外突伸。阀门内腔217用作阀室因而做成为可接纳阀门机构221的组件，其包括热或温度响应致动器66(即蜡马达，或电子阀门机构，诸如电磁阀或任何其它适用的阀门机构)，如上结合其它示例性实施例所述。阀帽240密封阀门机构而封闭阀门内腔217。在图示的实施例中，热响应致动器66包括致动器柱塞68，其可在装在热响应致动器66里的蜡(或其它适用的材料)的膨胀/收缩的作用下在第一位置和第二位置之间运动，热响应致动器66响应进入阀门内腔217的流体的温度而膨胀/收缩。致动器柱塞68还可由电磁铁线圈或任何其它适用的阀门驱动装置的动作来控制。滑阀型式的阀元件可工作地联接于热响应致动器66，阀元件有第一和第二阀盘71、73，两者之间间隔开。第一阀盘71做成为能在阀门机构221处于允许流体从传动箱流向热交换器212去冷却/加热的位置时密封抵靠于成形在阀门内腔217内的对应阀座219。第二阀盘73做成为能在阀门机构221处于让流体远离或绕过热交换器212而返回传动箱的位置时密封抵靠于阀座241，而阀座241是由阀帽240的延伸进阀门内腔217里的端部提供，这将在下面更详细地描述。
尽管已将阀门机构221一般地描述成有一个呈“蜡马达”形式的、与上述各实施例中一样的热响应致动器66，但是应能理解，本实施例不限于“蜡马达”，而是可以用任何适用的热或温度响应致动器来驱动阀门机构。例如，也可以用电子阀门机构，其中热或温度响应致动器由电磁铁来运行，而电磁铁有电磁铁线圈和联接于阀盘或滑阀型阀元件的致动器中心杆。所以，应能理解，蜡马达、电子阀门机构、或本技术领域已知的任何其它适用的温度响应阀门机构都可以根据热交换器组合体200的具体的应用场合和所希望的阀门功能结合于所描述的热交换器组合体200使用。
基板214在其第二表面设有流体端口220、222，以允许第一热交换流体即传动箱油流进和流出热交换器组合体200。在图示的实施例中，流体端口220用作进口端口并做成为可接纳来自汽车传动箱的第一热交换流体即油，而流体端口222用作一个出口端口，用于让第一热交换流体从热交换器组合体200流出并使流体返回到传动箱。基板214的第一表面里成形有第一流体通道224，其通过阀门进口端口226把流体端口220和阀门内腔217连接起来。成形在基板214的第一表面里的第二流体通道228通过阀门出口端口230把阀门内腔217和流体出口端口222连接起来。第二流体通道228有延伸超过流体端口222的分支229，分支229的端部232做成为对准并密封地抵靠于热交换器214的第一流体出口岐管(即油出口岐管)。所以，第二流体通道228做成为或者让离开阀门内腔117的流体流出热交换器组合体200并通过出口端口222流回汽车传动箱或者让离开热交换器212的流体(通过分支229)流出热交换器组合体200并返回汽车传动箱，这取决于阀门机构或热响应致动器66的具体位置。基板214还包括第三流体通道234，其借助第二阀门出口端口236流体连通于阀门内腔217，第三流体通道234的端部238做成为对准并密封地抵靠于热交换器212的第一流体进口岐管。
下面将更详细地描述流体在热交换器组合体200中的循环。在把热交换器组合体200用作传动箱油冷却器的这一示例性实施例中，油(或第一热交换流体)从汽车传动箱出来并通过流体端口220进入热交换器组合体200。随后流体流经第一流体通道224，从此处，流体通过进口端口226进入阀门内腔217，在其中，流体的温度被热响应致动器(或温度响应致动器)66感受。例如，在汽车起动状态中，传动箱油是冷的，没达到其最佳工作温度，所以不需要冷却。因此，在这一阶段，阀门机构或热响应致动器66是处于其“关闭”或旁通位置(即图9所示的冷的状态)，阀盘71脱离于阀座219，因而通过阀门内腔217的一部分把第一流体通道224和第二流体通道228流体地连接起来，而同时阀盘73密封抵靠于阀座241，因而阻止流体进入热交换器212。因此，流体不是流经热交换器212而是绕过热交换器212，并通过出口端口222流回到传动箱。随着第一热交换流体即传动箱油的温度升高，热或温度响应致动器66在致动器里的材料/蜡的膨胀的作用下(或例如在采用电子电磁阀机构时，由于电磁线圈的动作)而动作，从而使第二阀盘73离开阀座241，同时阀盘71被推动至密封地接合于阀座219。所以，阀门机构从其关闭或称旁通位置运动到它的开启位置，在此情况下，第一流体通道224和第三流体通道234之间通过阀门内腔217的一部分建立起流体连接。于是，第一热交换流体通过进口端口220进入热交换器组合体200，再流过流体通道224，继而通过进口端口226进入阀门内腔217。随后，流体流经阀门内腔217并通过出口端口236进入第三流体通道234，再流过第三流体通道234而进入热交换器212的油进口岐管。油流经热交换器212并通过第二流体通道228的分支部分229向传动箱回流并且通过出口端口222流出热交换器组合体200。
尽管已结合包括带有集成的阀门结构或阀门集成单元的热交换器的热交换器组合体的几个具体的示例性实施例图示并描述了本发明，但是应能理解，本发明不限于这里所展示的那些内容，因为熟悉本技术领域的人，在不以任何方式偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对这里揭示的系统及其工作方式和细节做出各种省略、修改、替换和改变。例如，虽然是结合具体地应用于冷却/加热传动箱油描述了热交换器组合体10、100和200，但是应能理解，这里描述的任一热交换器组合体都可用于各种其它的热交换应用场合，而不应限于与汽车传动箱系统相关的应用。

Claims (30)

1.一种热交换器组合体，包括：
热交换器，它有多个以热交换关系交替的第一和第二流体通路；
至少一个进口岐管和至少一个出口岐管，它们由所述多个第一或第二流体通路之一连接起来，用于使热交换流体流经所述热交换器；
固定地附连于所述热交换器的阀门集成单元，所述阀门集成单元包括流体连通于所述热交换器的所述进口岐管和出口岐管之一的流体通路；以及安装在所述阀门集成单元里、与所述流体通路流体连通的阀门机构，所述阀门机构控制所述热交换流体流向所述至少一个进口岐管和所述至少一个出口岐管之一。
2.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中：
所述阀门集成单元包括阀壳体的第一部分，所述第一部分有固定地附连于所述热交换器的第一端并用于联接于所述阀壳体的第二部分的第二端，所述第一部分的所述第二端设有阀座；
其中，所述阀门集成单元的流体通路把所述第一部分的所述第一端和第二端互连起来，以及其中，所述阀门机构被完全容纳在所述阀壳体的所述第二部分内，所述阀门机构连通于所述阀座。
3.如权利要求2所述的热交换器组合体，其中，所述第一部分的所述第一端被铜焊于所述热交换器。
4.如权利要求2所述的热交换器组合体，其中，所述第一部分和所述第二部分通过卷曲而机械地连接在一起。
5.如权利要求2所述的热交换器组合体，其中，所述第一部分和所述第二部分有用于把所述第一部分和所述第二部分连接在一起的互相对应的阳端/阴端。
6.如权利要求2所述的热交换器组合体，其中，所述第一部分的所述第二端还包括圆周地延伸的凹槽，用于接纳密封件以与所述阀壳体的所述第二部分形成密封。
7.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构包括响应所述流体通路里的所述热交换流体的温度的热响应致动器。
8.如权利要求7所述的热交换器组合体，其中，所述热响应致动器是蜡马达形式的。
9.如权利要求7所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构是电子阀门机构。
10.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构能够在第一阀门位置和第二阀门位置之间运动，以或者阻止或者允许所述热交换流体流向或流出所述至少一个进口岐管和所述至少一个出口岐管之一。
11.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中，所述阀门集成单元是固定地附连于所述热交换器的一端的岐管结构，所述岐管结构包括：
第一对进口端口和出口端口，用于接纳来自流体源的热交换流体和使所述热交换流体返回所述流体源；
第二对进口端口和出口端口，它们流体连通于所述热交换器中各自对应的所述进口岐管和所述出口岐管；
第三对进口端口和出口端口，用于让所述热交换流体从所述岐管结构流出以及让所述热交换流体返回所述岐管结构；
第一内部流体通路，其流体连通于所述第一对进口端口和出口端口中的进口端口和所述热交换器的所述进口岐管；
第二内部流体通路，其流体连通于所述第一对进口端口和出口端口中的进口端口和所述第三对进口端口和出口端口中的出口端口；
第三内部流体通路，其流体连通于所述第三对进口端口和出口端口中的进口端口和所述第一对进口端口和出口端口中的出口端口；
阀腔，其流体连通于所述热交换器的所述出口岐管、所述第三内部流体通路以及所述第一对进口端口和出口端口中的出口端口，所述阀腔容纳所述阀门机构；
其中，所述阀门机构响应进入所述阀腔并返回所述流体源的流体的温度。
12.如权利要求11所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构能在允许流体流向所述热交换器的第一阀门位置和阻止流体流向所述热交换器的第二阀门位置之间运动。
13.如权利要求11所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构包括呈蜡马达形式的热响应致动器。
14.如权利要求11所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构是电子阀门机构。
15.如权利要求11所述的热交换器组合体，其中，所述阀腔是阀门内腔。
16.如权利要求11所述的热交换器组合体，其中，所述阀腔有从内部成形在所述岐管结构内的第一部分和从外部安装于所述岐管结构并机械地联接于所述第一部分的第二部分。
17.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中，所述阀门集成单元是固定地附连于所述热交换器的一端的岐管结构，所述岐管结构包括：
第一对进口端口和出口端口，用于接纳来自流体源的热交换流体和使所述热交换流体返回所述流体源；
第一内部流体通路，其流体连通于所述第一进口端口和所述热交换器的所述进口岐管；
第二内部流体通路，其流体连通于所述第一对进口端口和出口端口，所述第二内部流体通路引导流体离开所述热交换器；
阀门内腔，其流体连通于所述热交换器的所述出口岐管和所述第二内部流体通路，所述阀腔容纳所述阀门机构，所述阀门机构能够在第一阀门位置和第二阀门位置之间工作，第一阀门位置允许流体流向所述热交换器并阻止流体在所述第二内部流体通路里流动，而第二阀门位置阻止流体流向所述热交换器并允许流体在所述第二内部流体通路内流动。
18.如权利要求1所述的热交换器组合体，其中，所述阀门集成单元是基板，所述基板包括：
成形在其内的阀门内腔，所述阀门内腔流体连通于所述热交换器的所述进口岐管和所述出口岐管之一，所述阀门内腔适于容纳所述阀门机构；
一对进口端口和出口端口，用于让热交换流体流向和流出所述热交换器组合体；以及
成形在所述基板内的至少一个流体通道，其把所述阀门内腔与所述进口端口和出口端口之一互连起来；
其中，所述阀门机构能够工作在允许流体流向所述热交换器的第一阀门位置和阻止流体流向所述热交换器的第二阀门位置之间。
19.一种热交换器组合体，包括：
热交换器，它有：以热交换关系交替的第一和第二流体通路；由所述第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管,用于让第一热交换流体流经所述热交换器；以及由所述第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经所述热交换器；
阀门组件，包括：
第一部分，它有由流体通路连接起来的第一和第二开口端；
限定流体室的第二部分，所述第二部分有用于联接于所述第一部分的所述第二端的端部，所述第二部分有至少一个流体端口；以及
定位在所述第二部分的所述流体室内的阀门机构，用于控制所述第一和第二热交换流体之一流进或流出所述热交换器；
其中，所述第一部分的所述第一端是固定地附连于所述热交换器而流体连通于所述第一或第二进口或出口岐管之一，以及其中，所述第一部分的所述第二端是呈与所述阀门机构协同工作的阀座的形状。
20.一种热交换器组合体，包括
热交换器，它有：以热交换关系交替的第一和第二流体通路；由所述第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管,用于让第一热交换流体流经所述热交换器；以及由所述第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经所述热交换器；
固定地附连于并流体连通于所述对的第一或第二进口和出口岐管之一的岐管结构，所述岐管结构包括：
第一内部流体通道，用于让流体流向所述热交换器的进口岐管；
第二内部流体通道，用于让流体离开所述热交换器的所述进口岐管；
阀门内腔，其流体连通于所述热交换器的出口岐管和所述第二内部流体通道；
安装在所述阀门内腔里的阀门机构，所述阀门机构控制流体或者流进所述热交换器或者流进所述第二内部流体通道。
21.如权利要求20所述的热交换器组合体，其中，所述第二内部流体通道流体连通于第二热交换器。
22.如权利要求20所述的热交换器组合体，其中，所述岐管结构包括：
第一对进口端口和出口端口，用于接纳来自流体源的热交换流体和让所述热交换流体返回所述流体源；
第二对进口端口和出口端口，其流体连通于所述热交换器中的各自对应的进口和出口岐管；以及
第三对进口端口和出口端口，用于让所述热交换流体从所述岐管结构流出和让所述热交换流体向所述岐管结构返回；
其中，所述第一内部流体通道把所述第一进口端口和所述热交换器的所述进口岐管连接起来，以及所述第二内部流体通道把所述第一进口端口和所述第三出口端口连接起来并且通过所述阀门内腔把所述第三进口端口和所述第一出口端口连接起来。
23.如权利要求22所述的热交换器组合体，其中，所述第三对进口端口和出口端口流体连通于第二热交换器的对应进口端口和出口端口，该第二热交换器不在所述热交换器组合体里。
24.如权利要求23所述的热交换器组合体，其中，所述热交换器用作加热器，以及其中，所述第二热交换器用作冷却器。
25.如权利要求23所述的热交换器组合体，其中，所述热交换器是油对水热交换器，以及其中，所述第二热交换器是油对空气热交换器。
26.一种热交换器组合体，包括：
热交换器，它有：以热交换关系交替的的第一和第二流体通路；由所述第一流体通路连接起来的第一进口岐管和第一出口岐管，用于让第一热交换流体流经所述热交换器；以及由所述第二流体通路连接起来的第二进口岐管和第二出口岐管，用于让第二热交换流体流经所述热交换器；
固定地附连于所述热交换器的一端的基板，所述基板包括：
阀门内腔，其流体连通于所述热交换器的所述进口岐管和出口岐管之一；
一对进口端口和出口端口，用于让所述第一和第二热交换流体之一流进和流出所述热交换器组合体；
成形在所述基板内的至少一个流体通道，其把所述阀门内腔和所述进口端口和出口端口之一连接起来；
阀门机构，其安装在所述阀门内腔里并可工作于允许流体流向所述热交换器的第一阀门位置和阻止流体流向所述热交换器的第二阀门位置之间。
27.如权利要求26所述的热交换器组合体，其中，所述至少一个流体通道是第一流体通道，所述基板还包括：第二流体通道，其把所述阀门内腔和所述进口端口和出口端口之另一连接起来；以及第三流体通道，其把所述阀门内腔和所述热交换器的进口岐管连接起来。
28.如权利要求26所述的热交换器组合体，其中，所述基板还包括多个安装孔。
29.如权利要求26所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构包括呈蜡马达形式的热响应致动器。
30.如权利要求26所述的热交换器组合体，其中，所述阀门机构是电子阀门机构。
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