CN201522226U - 热交换器的芯子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热交换器的芯子，包括层叠分布并由隔板分隔开的冷流体通道和热流体通道，冷流体通道和热流体通道的延伸方向相互交叉。冷流体通道的两侧边缘处设置有冷流体通道封条，冷流体通道由两个冷流体通道封条和位于上下侧的隔板形成；两个冷流体通道封条分别位于热流体通道的入口和出口区域，处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条上沿其长度方向开设孔。将热流体通道的入口区域的冷流体通道封条设置为开孔的中空构造后，冷流体通道封条的柔性增加，使得整个热流体通道的入口区域的柔性增强，这样便可降低热应力的冲击影响，避免在热流体流入的区域因温度突变而导致产生裂纹的现象。

Description

热交换器的芯子

技术领域

本实用新型涉及一种用于冷却高温介质的热交换器的芯子。

背景技术

在工业应用领域中，有许多场合需要使用冷却高温介质的热交换器，比如车辆发动机的中冷器就是要将超过200℃的增压空气通过冷空气或水进行冷却；空气压缩机经压缩后的空气温度有时也超过250℃，在使用前必须用热交换器进行冷却；而有时高温液体也需要冷却。

传统的热交换器的芯子如附图14所示，这种传统芯子上所使用的封条为实心的，截面大致呈长方形或正方形。采用这种传统芯子的热交换器在工作过程中承受着很大的热应力负荷和机械负荷，尤其是在冷却介质持续地通过热交换器而被冷却介质(热流体)仅是间歇地流过热交换器的情况下，热流体通道在热流体流入区域一直经受着经常的温度突变，这样会导致通过钎焊连接构成的刚性热交换器芯子的各个零件频繁地热胀冷缩，导致热交换器芯子上产生裂纹，尤其是在钎焊连接的地方比较严重，从而降低了冷却功率和产品的使用寿命。

因此，如何减少热交换器芯子的热应力、延长使用寿命，成了行业内需要解决的问题。

发明内容

本实用新型是为解决上述问题而提出的，其目的就是提供一种热交换器的芯子，可降低热应力对芯子冲击的影响。

本实用新型的技术方案是：一种热交换器的芯子，包括层叠分布并由隔板分隔开的冷流体通道和热流体通道，冷流体通道和热流体通道的延伸方向相互交叉。冷流体通道的两侧边缘处设置有冷流体通道封条，冷流体通道由两个冷流体通道封条和位于上下侧的隔板形成；两个冷流体通道封条分别位于热流体通道的入口和出口区域，处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条上沿其长度方向开设有孔，即冷流体通道封条为中空封条。通过在封条上开孔的方式，可使处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条的柔性增强，从而可降低热应力对整个热流体通道的入口区域的冲击。

优选地，孔最好开设于冷流体通道封条的中部，且孔沿冷流体通道封条的长度方向贯穿冷流体通道封条，这种开孔方式有利于理想地增强封条的柔性。

处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条上在孔的侧部可以开设缺口，该缺口将孔与冷流体通道连通，以更有效地增强冷流体通道封条的柔性。

而缺口应位于冷流体通道封条的与冷流体通道相邻的一侧，这样的话，缺口便直接与冷流体通道相对。

在一种优选的实施方案中，孔可以为圆形孔，缺口为狭长口。缺口的中心线可以与圆形孔的轴心线相交，当然，缺口的中心线也可以偏离圆形孔的轴心线。

在另一种优选方案中，孔可以为异形孔，异形孔可以有多个，且各孔之间可以相互连通，也可以不连通。

优选地，处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条的外壁上最好开设有凹槽，以达到增强冷流体通道封条的柔性和降低温度突变的效果。

进一步地，冷流体通道中设置有提高换热效率用的冷边翅片，冷边翅片与冷流体通道上下侧的隔板固定连接。

更进一步地，冷流体通道中，在热流体流入区域的冷边翅片有两层，两层冷边翅片上下对放，且两翅片分别对应地与上侧和下侧的隔板相连接。

本实用新型的优点是：一方面，将热流体通道的入口区域的冷流体通道封条设置为开孔的中空构造后，冷流体通道封条的柔性增加，使得整个热流体通道的入口区域的柔性增强，这样便可降低热应力的冲击影响；另一方面，通过在冷流体通道封条外侧开槽，减少了温度突变的速度，从而也减少了热应力的产生。这样，就能避免在热流体流入的区域因应力集中而导致产生裂纹的现象。

附图说明

附图1为按照本实用新型实施的热交换器芯子的立体分解图；

附图2为图1所示芯子钎焊组装后的立体图；

附图3为图2所示结构的正视图；

附图4为图3中所示A-A的剖视图；

附图5为图3所示结构的俯视图；

附图6为按照本实用新型实施的热交换器芯子的局部剖面放大图，图中显示了五种不同形式的封条；

附图7为图6中所示M-M的剖视图；

附图8为图6中所示N-N的剖视图；

附图9-13显示了按照本实用新型实施的五种不同形式的冷流体通道封条的正视图；

附图14为传统的热交换器芯子的立体图；

附图15显示了传统的热交换器芯子的温度变化曲线图；

附图16显示了按照本实用新型实施的热交换芯子的温度变化曲线图；

附图17显示了按照本实用新型实施的一种热交换器芯子的部分结构放大图；

附图18-21显示了其他四种按照本实用新型实施的冷流体通道封条的正面图；

其中：1、热交换器芯子；2、隔板；3、冷流体通道封条；4、冷流体通道；5、热流体通道；6、热流体通道封条；7、流体流入封头；9、流体流出封头；10、冷边翅片；11、热边翅片；

20、孔；24、缺口；40、凹槽。

具体实施方式

以下根据本实用新型的实施例结合附加的图纸进行说明，对于和以往技术相同的部分，只给予相同的参照符号，而详细说明将会省略。

见图1-8所示的一种热交换器芯子1的结构图，与传统技术一致的是，冷流体通道4和热流体通道5间隔、交叉并层叠地设置，在冷流体通道4和热流体通道5之间由隔板2隔开。如图2-4所示，左右设置的两根冷流体通道封条3和位于其上下方的两块隔板2形成前后向的冷流体通道4，前后设置的两根热流体通道封条6和位于其上下方的两块隔板2形成左右向的热流体通道5。从图5中可以看出，在芯子的左右两端分别设置有流体流入封头7和流体流出封头9，热流体W通过流体流入封头7流入热流体通道5，在自左向右流经热流体通道5的过程中，与进入冷流体通道4中的冷流体V进行换热，热流体W冷却后从右侧的流体流出封头9中流出，供继续工作使用。以上所述及后面会提到的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”为相对的位置定义，参考图3，纸面所示的上下方向和左右方向对应于本文中的“上”和“下”以及“左”和“右”，而垂直于纸面的方向按自外向内的顺序定义“前”和“后”。

冷流体通道4中流过的冷流体V即冷却介质，其一般持续地通过冷流体通道4，通常冷流体V为冷空气，当然也可以采用其他冷却介质。

冷流体通道4和热流体通道5中分别设置有翅片，以提高换热效率，这些翅片通过钎焊的方式与隔板2分别连接，如图2所示，冷流体通道4中设置有冷边翅片10，热流体通道5中设置有热边翅片11。

热交换器芯子1优选采用铝材制造，当然也可以采用铜及铜合金、钢、不锈钢等制造。

为了提高热交换器芯子1的抗热负荷和机械负荷的能力，在本实用新型中引入了中空封条的方案，这种封条主要用作冷流体通道封条3，并安置于热流体通道5的入口区域，在热流体通道5的出口区域仍可使用传统的实心封条，当然也可以像图3所示的那样，在热流体通道5的出口区域也应用中空封条。如图9-13及图17-21所示，冷流体通道封条3上开有孔20，这种孔20可以为圆形孔，也可以为异形孔，孔20最好开在冷流体通道封条3的中部并沿封条的长度方向贯穿封条，而此处的中部指的是在封条在上下方向的大体中间位置，如图9-13所示的圆形孔的情况，孔20都大致处于封条的中部，而图17-20所示的异形孔的情况中，孔20可以有一个或多个，而所有孔20在纵向基本都处于冷流体通道封条3的中部。

冷流体通道封条3上还可在孔20的侧部开设缺口24，缺口24应该处于封条的与冷流体通道4相邻的一侧，这样缺口24便直接与冷流体通道4相对，且顺利地将孔20和冷流体通道4连通。而对于有多个孔20的情况，如图17-18所示，在各孔20之间，也可利用缺口24来连通，当然异形孔之间也可以不连通，如图19所示的孔20本身具有波形的情况，这种设置方式也能有效增强封条的弹性。对于图9-13所示的圆形孔的情况，缺口24为狭长口，而缺口24的中心线可以与圆形孔的轴心线相交，当然也可以处在偏离圆形孔的轴心线的一虚拟直线上，如图10和图12所示。

图20所示的实施例中，缺口24为狭长形，而孔20大致呈椭圆形，在冷流体通道封条3(主要是缺口24所经过的位置)的外壁上开设有多个凹槽40，凹槽40分布在上侧和下侧。

对于图21所示冷流体通道封条3的实施例，在冷流体通道封条3的外侧壁上开有多个凹槽40，这些凹槽40主要起到减小温度突变的作用，也可增强冷流体通道封条的柔性。图21所示的这种结构尽管表面看起来没有开中间孔，但也是按照本实用新型思想实施的一种封条，属于本实用新型的范畴。

上面提到，上述结构的冷流体通道封条3主要用在高温热流体流入的区域，也就是说在热流体通道5的入口处的上下方利用上面描述的冷流体通道封条3比较理想，这种中空封条通过开孔20和开缺口24以及开设凹槽40的方式，来增强其柔性，也就增强了整个高温热流体流入区域的抗热负荷和机械负荷的能力，当热流体通道5的入口处流入高温热流体时，由于热流体流入区域的柔韧性的增强，故可降低热应力的冲击影响，因而可避免因温度突变而导致的裂纹现象。

图17-21所示的冷流体通道封条3为加宽封条，通过在这些封条上开孔20、开缺口24、开凹槽40等方式来达到降低温度突变的目的，也是理想的实施方式，其中开孔开槽的大小、形状、数量和位置可根据具体情况而定。

为了进一步减少应力，也可以按照图6所示的那样，将冷流体通道4中的冷边翅片10分割为两个，两个冷边翅片上下对放，上侧的冷边翅片10a与处于其上侧的隔板2通过钎焊的方式固定连接，下侧的冷边翅片10b与上侧位于其下侧的隔板2通过钎焊的方式相固定连接。

另外，在图2和图4中所示的热流体通道5也可以采用挤压中空管型材来形成，这种情况下，热流体通道5的构造就有些变化，独立的隔板2便不再需要，而是用中空管的壁来代替，当然，这种结构的热交换芯子也属于本实用新型的范畴。

实践证明，按照以上叙述的各种方式生产的热交换器芯子1，不再会出现在热流体流入区域因温度突变而导致产生裂纹的现象，图15和图16分别示出了传统的芯子和应用按照本实用新型实施的冷流体通道封条3的热交换器芯子1的温度变化曲线图，从这两个图表中可以看出，特别是利用图17-21所示的加宽封条后，热交换器芯子1的温度突变得以降低。

以上实施例仅针对附图所示的几个实施例对本实用新型的芯子进行了说明，实际上，芯子可以有多种构造形式，其组件冷流体通道封条3(中空封条)也有多种成形结构，适用于本实用新型的不限于图示及以上说明所指的这些形式。

Claims (10)

1.一种热交换器的芯子，包括层叠分布并由隔板分隔开的冷流体通道和热流体通道，所述冷流体通道和热流体通道的延伸方向相互交叉，所述冷流体通道的两侧边缘处设置有冷流体通道封条，所述冷流体通道由两个冷流体通道封条和位于上下侧的隔板形成，两个冷流体通道封条分别位于热流体通道的入口和出口区域，其特征在于：处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条为中空封条，即在中空封条上沿其长度方向开设有孔。

2.根据权利要求1所述芯子，其中，所述孔开设于冷流体通道封条的中部，且所述孔沿冷流体通道封条的长度方向贯穿冷流体通道封条。

3.根据权利要求1或2所述的芯子，其中，所述处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条上在孔的侧部还开有缺口，该缺口将孔与冷流体通道连通。

4.根据权利要求3所述的芯子，其中，所述缺口位于冷流体通道封条的与冷流体通道相邻的一侧。

5.根据权利要求3所述的芯子，其中，所述孔为圆形孔，所述缺口为狭长口。

6.根据权利要求1或2所述的芯子，其中，所述孔为异形孔。

7.根据权利要求6所述的芯子，其中，所述异形孔有多个。

8.根据权利要求1或2所述的芯子，其中，所述处于热流体通道的入口区域的冷流体通道封条的外壁上开设有凹槽。

9.根据权利要求1或2所述的芯子，其中，所述冷流体通道中设置有提高换热效率用的冷边翅片，所述冷边翅片与冷流体通道上下侧的隔板固定连接。

10.根据权利要求9所述的芯子，其中，所述冷流体通道中，在热流体通道的入口区域的冷边翅片分成上下两层，两层冷边翅片上下对放，且两翅片分别对应地与上侧和下侧的隔板相连接。

Images