CN111536814B - 液体换热器和液体换热器的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种液体换热器和液体换热器的制造方法，液体换热器包括紧挨着的供第一介质流动的第一流道和供第二介质流动的第二流道，第二介质和第一介质的温度不同从而在流动的过程中交换热量，液体换热器包括换热单元，换热单元为通过挤压工艺而形成的一体件，换热单元包括紧挨着的同轴延伸的多个流道，多个流道包括第一流道和第二流道。本液体换热器替代了原本需要通过复杂地拼装板片和翅片才能形成的换热器，该液体换热器的加工工艺简单，生产效率和材料利用率高。可以通过简单地调整(例如切割)换热单元的长度而快速地形成换热量不同的多种液体换热器，因而，本公开提供的通过挤压工艺一体形成的液体换热器的加工效率高。

Description

液体换热器和液体换热器的制造方法

技术领域

本公开涉及换热技术领域，且特别涉及一种液体换热器和液体换热器的制造方法。

背景技术

在现有的液体换热器中，板片通常由金属板受冲压而成，翅片通常通过冲压或滚压工艺加工而成，翅片和板片通常经由焊接而连接成整体。多个板片层叠而形成多个通道，相邻的两个通道中的一者用于流通高温液体，另一者用于流通低温液体。

在这种液体换热器中，零件数量众多，翅片和板片的连接将耗费大量人力物力，生产效率较低。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本公开。本公开的目的在于提供一种液体换热器和液体换热器的制造方法，该液体换热器具有为一体件的换热单元，在加工过程中，无需专门连接翅片和板片，减少了零件数量，提高了生产效率。

提供了一种液体换热器，包括紧挨着的供第一介质流动的第一流道和供第二介质流动的第二流道，所述第二介质和所述第一介质的温度不同从而在流动的过程中交换热量，

所述液体换热器包括换热单元，所述换热单元为通过挤压工艺而形成的一体件，所述换热单元包括紧挨着的同轴延伸的多个流道，所述多个流道包括所述第一流道和所述第二流道。

优选地，所述液体换热器包括外套于所述换热单元的端部的集液单元，所述集液单元包括分区设置的第一区和第二区，所述第一区和所述第二区分别具有与所述第一流道和所述第二流道对准的转接口，所述集液单元为一体件。

优选地，所述多个流道形成交替层叠的多个第一流道层和多个第二流道层，所述第一区和所述第二区沿所述流道的轴向排布，所述第一区的所述转接口和所述第二区的所述转接口垂直于所述第一流道层和所述第二流道层的排布方向和所述轴向地敞开。

优选地，所述换热单元具有第一容腔，所述集液单元具有第二容腔，所述第一容腔与所述第一区的所述转接口和所述第一流道连通，所述第二容腔与所述第二区的所述转接口和所述第二流道连通。

优选地，所述多个流道形成交替层叠的多个第一流道层和多个第二流道层，所述第一容腔由相邻的两个所述第二流道层之间的所述第二流道的流道壁限定。

优选地，所述集液单元为筒形的框架，在所述框架的下半部内并列设置多个截止件，所述多个截止件在所述轴向上封堵所述第一容腔，在相邻的两个所述截止件之间具有所述第二容腔，所述框架的上半部容纳所述换热单元的端部，所述框架的与所述第一容腔和所述第二容腔的开口对应的一个侧部镂空从而形成所述第一区的所述转接口和所述第二区的所述转接口。

优选地，所述第一区的所述转接口暴露全部的所述第一容腔，所述第二区的所述转接口暴露全部的所述第二容腔。

优选地，同一所述第一流道层的多个所述第一流道的长度在所述轴向上逐渐变化。

优选地，所述集液单元和所述换热单元通过注塑或模塑工艺一体形成，且所述集液单元的材料与所述换热单元的材料不同；或者所述集液单元与所述换热单元连接成整体。

优选地，所述多个流道排布成矩形阵列，或者圆形阵列。

还提供一种液体换热器的制造方法，所述液体换热器为上述任一技术方案所述的液体换热器，所述制造方法包括：通过挤压工艺形成所述换热单元。

优选地，所述制造方法包括：通过注塑或模塑工艺一体形成所述集液单元和所述换热单元，用于形成所述集液单元的材料为熔融状态并与未融化的所述换热单元结合。

优选地，所述制造方法还包括：机加工所述换热单元以形成所述第一容腔。

本公开提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

本公开提供具有模块式的换热单元的液体换热器，从而替代了原本需要通过复杂地拼装板片和翅片才能形成的换热器，该液体换热器的加工工艺简单，生产效率和材料利用率高。

在挤压工艺中，调整挤压件的长度是十分方便和快捷的，可以通过简单地调整(例如切割)换热单元的长度而快速地形成换热量不同的多种液体换热器，因而，本公开提供的通过挤压工艺一体形成的液体换热器的加工效率高。

附图说明

图1为本公开提供的液体换热器的立体示意图。

图2为液体换热器的换热单元的立体示意图。

图3为换热单元的横剖图，其中，垂直于流道的轴向剖切了换热单元。

图4为液体换热器的纵剖图，其中，沿着流道的轴向剖切了第一流道。

图5为液体换热器的纵剖图，其中，沿着流道的轴向剖切了第二流道。

图6为液体换热器的斜剖图，其中，在与流道的轴向斜交的方向上剖切了集液单元和换热单元。

附图标记说明：

1换热单元、11第一流道、12第二流道、13第一容腔、2集液单元、21侧部、22底部、23第二容腔、24截止件、210第一区、220第二区。

具体实施方式

下面参照附图描述本公开的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本公开，而不用于穷举本公开的所有可行的方式，也不用于限制本公开的范围。

如图1和图2所示，本公开提供一种液体换热器，该液体换热器包括换热单元1和集液单元2，换热单元1包括紧挨着的同轴延伸的多个流道，多个流道包括供第一介质流动的多个第一流道11和供第二介质流动的多个第二流道12。每两个紧挨着的流道共用流道壁，第二介质和第一介质的温度不同从而在流动的过程中交换热量。换热单元1具有数量众多的第一流道11和第二流道12从而形成微通道式换热器。

应当理解，本文所述“轴向”为流道的轴向，相应物体的“一端”和“另一端”均为相应物体在上述轴向上的一端和另一端。

如图3和图6所示，多个流道排布成矩形阵列，从而在流道的横截面内，换热单元1成网格状，且每个流道的横截面可以为带倒角的正方形。

在其他实施例中，多个流道还可以排布成圆形阵列，或者根据实际的换热量、第一流道11和第二流道12的压力降的需求自由排布。

在其他实施例中，各流道的横截面还可以为圆形或者异形，或者可以根据第一流道11和第二流道12的压力降的需求将第一流道11的横截面形状和第二流道12的横截面形状设计成不相同。

具体地，多个流道可以形成交替层叠的多个第一流道层和多个第二流道层，第一流道层包括多个层叠的第一流道11，第二流道层包括多个层叠的第二流道12。在本实施例中，各流道层的层叠方向、同一流道层内的流道的层叠方向和流道的轴向三者，可以两两垂直。

在图示的实施例中，每个第一流道11可以都与其他的第一流道11和第二流道12紧挨着，每个第二流道12都与其他的第二流道12和第一流道11紧挨着。

在同一流道层(第一流道层或第二流道层)内的紧挨着的两个流道之间的流道壁可以起到现有换热器中的翅片的作用。紧挨着的第一流道层和第二流道层之间的流道壁可以起到现有换热器中的板片的作用。

换热单元1可以由金属(例如铝)或者高性能的塑料制成。换热单元1可以通过挤压/拉伸(型材)工艺加工而形成一体件，第一流道11和第二流道12在一次挤压中同时成型。

本公开提供具有模块式的换热单元1的液体换热器，从而替代了原本需要通过复杂地拼装板片和翅片才能形成的换热器，该液体换热器的加工工艺简单，生产效率和材料利用率高。

在挤压工艺中，调整挤压件的长度是十分方便和快捷的，可以通过简单地调整(例如切割)换热单元1的长度而快速地形成换热量不同的多种液体换热器，因而，本公开提供的通过挤压工艺一体形成的液体换热器的加工效率很高。

如图4至图6所示，集液单元2外套于换热单元1的两端且外套于换热单元1的每一端的集热单元2可以为一体件，集液单元2用于连通换热单元1和外部装置。集液单元2可以包括分区设置的第一区210和第二区220，第一区210和第二区220可以沿流道的轴向排布，第一流道11的长度可以小于第二流道12的长度，从而第一流道11和第二流道12能够与位置不同的第一区210和第二区220对准，具体地与第一流道11的转接口和第二流道12的转接口对准。

集液单元2的第一区210和第二区220分别整合了原本穿插的第一流道11和第二流道12，从而方便第一流道11和第二流道12与外部装置的对接。而且，集液单元2为一体件，这进一步减少了液体换热器的零部件，进一步地简化了液体换热器的结构。

第一区210的转接口和第二区220的转接口可以垂直于第一流道层和第二流道层的排布方向以及流道的轴向地敞开。这样，集液单元2将第一流道11和第二流道12的流通路径延长和转向，便于第一介质和第二介质的进入和流出。

集液单元2可以由塑料或者金属(例如铝)制成，可以通过注塑、冲压或者铸造工艺加工。

换热单元1和集液单元2可以一体形成，例如将加工好的换热单元1放入注塑模具中，在注塑集液单元2时，将换热单元1与融化的塑料等材料融合。

换热单元1和集液单元2还可以分体形成，例如通过粘接或者焊接工艺连接，这样，一个液体换热器的核心结构仅包括一个换热单元1和两个集液单元2。

可以将合适的粘合剂喷涂到集液单元2和换热单元1的配合面，然后将二者压合在一起，经烘干或自然干燥后，换热单元1和集液单元2连接成整体。还可以采用钎焊工艺将均为铝制的集液单元2和换热单元1连接成整体，还可以采用热气焊、激光焊、震动摩擦焊等焊接工艺将均为塑料制的集液单元2和换热单元1连接成整体。

在相邻的两个第二流道层之间具有由第二流道12的流道壁限定的第一容腔13，第一容腔13位于第一流道11的两端之外，第一容腔13与第一流道11和第一区210的转接口连通。第二区220可以具有第二容腔23，第二容腔23位于第二流道12的两端之外，第二容腔23与第二区220的转接口和第二流道12连通。

可以理解，可以在换热单元1的两端，通过将同一第一流道层的多个第一连道连通(例如，去除他们之间的分隔壁)而形成第一容腔13。

换热单元1的两端的第一容腔13的开口方向(朝向换热单元1的厚度方向一侧或另一侧)可以相同或不同。

该液体换热器工作时：

如图4所示，第一介质的流动路径可以包括：换热单元1的一端的第一区210的转接口(第一介质入口)-换热单元1的一端的第一容腔13-第一流道11-换热单元1的另一端的第一容腔13-换热单元1的另一端的第一区210的转接口(第一介质出口)；

如图5所示，第二介质的流动路径可以包括：换热单元1的另一端的第二区220的转接口(第二介质入口)-换热单元1的另一端的第二容腔23-第二流道12-换热单元1的一端的第二容腔23-换热单元1的一端的第二区220的转接口(第二介质出口)。

在集液单元2套装于换热单元1的情况下，在换热单元1设第一容腔13，在集液单元2设第二容腔23，一方面保证换热单元1和集液单元2的连接可靠性和装配便利性，另一个方面也充分利用液体换热器的空间，使液体换热器小型化。

同一第一流道层的多个第一流道11的长度可以逐渐变化。例如，在从靠近转接口向远离转接口延伸的方向(第一介质的流入方向)上，第一流道11的长度逐渐变大，从而第一容腔13的纵截面(沿着流道的轴向的截面)形状为三角形。第一容腔13的开口处的流量较底部更大，第一容腔13具有三角形的截面形状，这可以在保证液体流量的情况下，提高液体流动均匀性，提高端部和换热器整体的换热效率。

应当理解，在其他实施例中，该截面形状还可以为矩形。

第一流道11具体地可以供例如高温的第一介质流入，第二流道12具体地可以供例如低温的第二介质流入，第一介质和第二介质的流动方向可以相反。

具体地，第一介质例如为油，第二介质例如为水；或者第一介质例如为较高温的水，第二介质例如为较低温的水。

第一流道11的一端(例如图中的左端)可以形成为第一介质的入口，另一端(例如图中的右端)可以形成为第一介质的出口；第二流道12的一端可以形成为第二介质的出口，另一端可以形成为第二介质的入口。

集液单元2可以为筒形的框架，其可以包括框体和多个截止件24，框体成筒形从而具有凹腔。多个截止件24在框体内并列设置，且在凹腔内连接框体的侧部21。截止件24可以连接于框架的下半部(带底部22的半部分)，而凹腔的上半部(带开口的半部分)容纳换热单元1的两端。

多个截止件24在轴向上封堵上述多个第一容腔13，在相邻的两个截止件24之间具有上述第二容腔23，从而截止件24隔离第一容腔13和第二容腔23。第一介质能够经由第一区210、第一容腔13进入第一流道11，第二介质能够经由第二区220、第二容腔23进入第二流道12，截止件24隔离第一容腔13和第二容腔23，从而第一介质和第二介质互不干扰、混合。

框架的与第一容腔13和第二容腔23的开口对应的一个侧部21镂空，从而分别形成上述第一区210的转接口和第二区220的转接口。第一区210的转接口与第一容腔13连通，第二区220的转接口与第二容腔23连通。

集液单元2为筒形的框架，框架的侧部21镂空形成转接口，这样的结构形式极为简单。

第一区210的转接口和第二区220的转接口可以均为矩形口。集液单元2的侧部21在第一容腔13和第二容腔23的敞开方向上不遮挡第一容腔13和第二容腔23，从而第一区210的转接口和第二区220的转接口暴露全部的第一容腔13和第二容腔23。从而，使第一介质和第二介质的进出效率最大化。

该液体换热器可以按照如下方法制造。

通过挤压/拉伸工艺形成换热单元1：例如在换热单元1由例如铝等金属挤压成型(材)的情况下，可以挤出预定(较大)长度的换热单元坯体，然后将换热单元坯体切割成期望长度的换热单元中间体，接着在换热单元中间体的两端机工出第一容腔13。

通过注塑或模塑工艺一体形成集液单元2和换热单元1：用于形成集液单元2的材料(例如包括塑料的材料)为熔融状态并与未融化的换热单元1(铝制)结合。

可以采用例如机加工的方式形成第一容腔13：将同一第一流道层的多个第一流道11连通起来(例如，通过去除多个第一流道11之间的分隔壁)，并且使该第一容腔13在换热单元1的厚度方向一侧(例如，图2中的上侧)开口，从而便于第一容腔13与集液单元2的第一区210的转接口连通。

应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本公开。本领域技术人员可以在本公开的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本公开的范围。

Claims (10)

1.一种液体换热器，包括紧挨着的供第一介质流动的第一流道(11)和供第二介质流动的第二流道(12)，所述第二介质和所述第一介质的温度不同从而在流动的过程中交换热量，其特征在于，

所述液体换热器包括：

换热单元(1)，所述换热单元(1)为通过挤压工艺而形成的一体件，所述换热单元(1)包括紧挨着的同轴延伸的多个流道，所述多个流道包括所述第一流道(11)和所述第二流道(12)，所述多个流道形成交替层叠的多个第一流道层和多个第二流道层，每两个相邻的所述第一流道层之间有且仅有一个所述第二流道层，每两个相邻的所述第二流道层之间有且仅有一个所述第一流道层；以及

集液单元(2)，所述集液单元(2)外套于所述换热单元(1)的端部，所述集液单元(2)包括分区设置的第一区(210)和第二区(220)，所述第一区(210)和所述第二区(220)分别具有与所述第一流道(11)和所述第二流道(12)对准的转接口，所述集液单元(2)为一体件。

2.根据权利要求1所述的液体换热器，其特征在于，所述第一区(210)和所述第二区(220)沿所述流道的轴向排布，所述第一区(210)的所述转接口和所述第二区(220)的所述转接口垂直于所述第一流道层和所述第二流道层的排布方向和所述轴向地敞开。

3.根据权利要求1所述的液体换热器，其特征在于，所述换热单元(1)具有第一容腔(13)，所述集液单元(2)具有第二容腔(23)，所述第一容腔(13)与所述第一区(210)的所述转接口和所述第一流道(11)连通，所述第二容腔(23)与所述第二区(220)的所述转接口和所述第二流道(12)连通。

4.根据权利要求3所述的液体换热器，其特征在于，所述第一容腔(13)由相邻的两个所述第二流道层之间的所述第二流道(12)的流道壁限定。

5.根据权利要求3所述的液体换热器，其特征在于，所述集液单元(2)为筒形的框架，在所述框架的下半部内并列设置多个截止件(24)，所述多个截止件(24)在所述流道的轴向上封堵所述第一容腔(13)，在相邻的两个所述截止件(24)之间具有所述第二容腔(23)，所述框架的上半部容纳所述换热单元(1)的端部，所述框架的与所述第一容腔(13)和所述第二容腔(23)的开口对应的一个侧部(21)镂空从而形成所述第一区(210)的所述转接口和所述第二区(220)的所述转接口。

6.根据权利要求5所述的液体换热器，其特征在于，所述第一区(210)的所述转接口暴露全部的所述第一容腔(13)，所述第二区(220)的所述转接口暴露全部的所述第二容腔(23)。

7.根据权利要求2所述的液体换热器，其特征在于，同一所述第一流道层的多个所述第一流道(11)的长度在所述轴向上逐渐变化。

8.根据权利要求1所述的液体换热器，其特征在于，所述集液单元(2)和所述换热单元(1)通过注塑或模塑工艺一体形成，且所述集液单元(2)的材料与所述换热单元(1)的材料不同；或者所述集液单元(2)与所述换热单元(1)连接成整体。

9.根据权利要求1所述的液体换热器，其特征在于，所述多个流道排布成矩形阵列，或者圆形阵列。

10.一种液体换热器的制造方法，所述液体换热器为根据权利要求1至9中任一项所述的液体换热器，所述换热单元(1)具有第一容腔(13)，所述集液单元(2)具有第二容腔(23)，所述第一容腔(13)与所述第一区(210)的所述转接口和所述第一流道(11)连通，所述第二容腔(23)与所述第二区(220)的所述转接口和所述第二流道(12)连通，其特征在于，

所述制造方法包括：

通过挤压工艺形成所述换热单元(1)；

通过注塑或模塑工艺一体形成所述集液单元(2)和所述换热单元(1)，用于形成所述集液单元(2)的材料为熔融状态并与未融化的所述换热单元(1)结合；以及

机加工所述换热单元(1)以形成所述第一容腔(13)。

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