CN203657589U - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种具有一组彼此平行布置的扁管（4）以及布置在扁管之间的肋条的热交换器（1），其中扁管（4）构成供制冷剂穿流的流管，且冷却剂可以绕着扁管环流，其中扁管在其端部区域与集流箱（2，2a）以流体连通，其中所述制冷剂可以流进集流箱（2）的流入区（3），它与至少一个流管以流体连通，所述流入区（3）具有延伸贯穿所述流入区（3）的管道（5，5a）用于制冷剂的流入，其中制冷剂过渡部（6）被提供为从管道（5，5a）到集流箱（2）的流入区（3），所述制冷剂过渡部被布置在集流箱（2）的流入区（3）的中心区域，其中该中心区域是以垂直于扁管（4）的平面定向的方向为参照。

Description

热交换器
技术领域
本实用新型涉及一种具有一组彼此平行布置的扁管以及布置在扁管之间的肋条的热交换器，其中扁管构成流管，制冷剂可以穿流该流管，且冷却剂可以绕着扁管环流，其中扁管在其端部区域与集流箱以流体连通，其中所述制冷剂可以流进集流箱的流入区，它与至少一个流管以流体连通。
背景技术
机动车辆空调系统中的蒸发器通常由制冷剂流穿流。所述制冷剂为两相状态，在蒸发器内完全转化为气态。
制冷剂在引入蒸发器时，同时具有液相和气相。
在扁管蒸发器的使用中，如果（制冷剂）两相均匀地分布在扁管上，有利的是以便获得蒸发器均匀的效果。如果为不均匀分布，例如，热区则会在供应较少的液态制冷剂的区域出现。这些热区能够对蒸发器的效率产生不利影响。
为实现制冷剂的均匀分布，现有技术中已知有多种方法。
例如，DE102005004284A1公开了一种扁管蒸发器，在其侧部布置的其中一个集流箱上，在侧部平行于扁管平面的侧面表面上具有流入孔口，通过该流入孔口制冷剂能够流入蒸发器内。在此，制冷剂在流入区自由地分配，并从该处流入到扁管内。
US2006/0201198A1公开了一种扁管蒸发器，该蒸发器在集流箱平行于扁管平面的侧壁上具有喷嘴。通过该喷嘴试图确保制冷剂在集流箱的整个长度上尽可能均匀地流入。
由此带来的缺点是，尤其在高质量流或高蒸汽流速时，根据伯努利效应，在流入区出现静压力显著降低。这种降低在某些情况下可能如此之大，以致于设置在喷嘴后的第一扁管不再接受制冷剂。在极端情况下，由此甚至能够在这些扁管内发生制冷剂的反向流动。这同样导致热区的形成，这些热区对蒸发器的效率产生不利影响。
EP1548380A2公开了一种通入集流箱内的喷射管路，在集流箱内随着它的伸展具有多个孔口，这些孔口优选地定向于同一方向。所述制冷剂流经该喷射管道，且从多个孔口溢出，以便均匀地分布于集流箱内。
这些孔口在此指向远离扁管的入口的方向。
在此缺点是，尤其在高质量流动速率的情况下，各个孔口要接受制冷剂的不同蒸汽量，从而导致在集流箱内产生严重的非均匀分布。这甚至加剧了这一问题，例如，热区的形成。
现有技术的设备的缺点是，在低质量流动速率或高质量流动速率时，均不可实现两相制冷剂在集流箱内的均匀分布。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种热交换器，在高质量流动速率和低质量流动速率的情况下，它都能实现流入的制冷剂在流入区内的均匀分布。
本实用新型的目的通过一种热交换器得以实现。
本实用新型的实施例涉及一种具有一组彼此平行布置的扁管以及布置在扁管之间的肋条组成的热交换器，其中扁管构成流管，制冷剂可以穿流该流管，且冷却剂可以绕着扁管环流，其中扁管在其端部区域与集流箱以流体连通，其中所述制冷剂可以流进集流箱的流入区，它与至少一个流管以流体连通，其中流入区具有通过延伸贯穿所述流入区的管道用于制冷剂的流入，其中制冷剂过渡部提供为从管道到集流箱的流入区，所述制冷剂过渡部被布置在集流箱的流入区的中心区域，其中该中心区域以垂直于扁管的平面定向的方向为参照。
通过在集流箱内部延伸的管道，使得制冷剂在某个确定的点流到集流箱的流入区成为可能。由此，可以形成制冷剂在集流箱的流入区更为均匀的分布。通过该更为均匀的分布能够提高热交换器的效率。
制冷剂过渡部布置在流入区的中心区域，对于制冷剂在流入区的均匀分布是十分有益的，因为这样到各最远的扁管的流动路径是相同的。
扁管基本上由两个相对而置的、大而平的端面组成，这些端面通过两个窄边彼此连接。因此，扁管的平面定义为与扁管的大而平的端面平行的一个平面。
同样有利的是，所述管道基本上垂直于扁管的平面延伸。
根据本实用新型的一个有利的实施例，管道基本上在流入区的半长度上延伸，或基本上在流入区的整个长度上延伸。
如果管道在流入区的整个长度上延伸，从而通过管道形成屏障效应，使得流进流入区的制冷剂在流入区的整个长度上是均匀的。在此，由管道形成的屏障效应阻挡了制冷剂在流入区的自由流动。
如果管道在流入区的半长度上延伸，原料费得到降低。此外，如果空间条件不允许管道在整个长度上延伸，这种具有仅在流入区的半长度上延伸的管道的实施例则尤其是有利的。
此外，如果从制冷剂过渡部溢出的气流垂直于管道的延伸方向定向也是有利的。
通过从制冷剂过渡部溢出的气流垂直于管道的延伸方向，即在制冷剂继续流入到其中一个扁管内之前，优选地在流入区的其中一个侧壁上流动。通过该种方式实现了制冷剂在流入区的更为均匀的分布。
在一个尤其有利的实施例中，可以这样设置，即制冷剂过渡部布置成与扁管的主流方向成一个角度并位于扁管平面上，其中所述角度的范围为140°至220°，在此优选地角度为160°至200°，并且，优选大约为180°。
通过将制冷剂过渡部布置在扁管平面上并与扁管的主流方向成一预先设定的角度，从而使得制冷剂不直接流入扁管内，而是预先沿着流入区分布。通过该种方式实现了制冷剂在流入区的更为均匀的分布。
如果制冷剂过渡部由孔口构成同样是有利的。
通过仅仅设置一个孔口用于制冷剂过渡部，能够避免在流入区的不适当分布，尤其如果这一孔口布置在流入区的中心区域。在低质量流动速率的情况下，制冷剂在流入区的整个长度上得到更加均匀的分布。在高质量流动速率的情况下，要通过这一孔口，其定位在流入区的内部且优选地实现在扁管平面内从管道处流出，来阻止制冷剂能够流过单个的扁管，例如可能发生在直接通过集流箱的侧壁流入的情况下。无论如何，通过设置单个的流入孔口避免了液体和蒸汽的不适当分布。
在本实用新型的一个有利的实施例中，有利的是制冷剂过渡部由多个孔口构成，这些孔口彼此相邻地布置在管道的延伸方向上，且布置在扁管平面上，与扁管的主通流方向成相同角度或布置成与扁管的主流通方向成各不相同的角度。
多个孔口直接彼此相邻地布置在管道的小区域内，能够对制冷剂在流入区的均匀分布十分有利。通过在小区域内布置多个孔口，保持了单个孔口的优点，而另一个附加的优点在于，通过多个单独定向的孔口还能够实现更加有利的分布。
所述的小区域指的是这样一种区域，其与管道在集流箱上的全长相比至多占据管道长度的四分之一。
此外，根据本实用新型的一个特别有利的实施例，管道的外部尺寸与集流箱的内部尺寸的比例为0.25～0.5。
限制管道的外部尺寸与集流箱的内部尺寸的比例是有利的，因为这样做确保了管道和集流箱的内壁之间始终保持有足够大的间隙。与集流箱的内部尺寸相比，如果管道占据太大的区域，该管道将会对制冷剂产生非常大的屏障效应。由此将会阻碍制冷剂流入扁管内。
对于圆柱状的管道，外部尺寸例如可以是外径。
此外，同样优选地是，制冷剂过渡部的一个孔口或制冷剂过渡部的多个孔口的宽度与集流箱的内部尺寸的比例为0.1至0.4。
此外有利的是，制冷剂过渡部的一个孔口或多个孔口在流入区的长度的约1%至25%的区域上延伸。
制冷剂过渡部与流入区的长度相比的空间限制是有利的，因为这样能够实现，制冷剂过渡部不能够在流入区任意长的片段内延伸，而这种任意长的片段内延伸可能会对均匀分布产生不利影响。
在另外一个实施例中，有利的是，管道通过集流箱的平行于扁管平面布置的端部表面引导进入流入区内。
通过集流箱的平行于扁管平面布置的端部表面来引导管道是有利的，因为在集流箱的内部，管道也在集流箱的沿着垂直于扁管平面的方向延伸。其能够通过管道的已经在该方向的导入避免不必要的转向位置，该转向位置能够带来不希望的压力损失。
根据本实用新型的一个特别有利的实施例，热交换器即是蒸发器。
在以下附图说明中将对本实用新型的有利的实施例进行阐述。
附图说明
以下将借助于实施例参照附图详细地阐述本实用新型。其中：
图1示出了贯穿热交换器的集流箱的剖面图，所述集流箱具有突出进入流入区的管道，通过该管道使得制冷剂同心地流入到流入区，并且具有沿着整个流入区延伸的管道；以及
图2是根据图1示出的热交换器具有缩短的管道的可选方案。
具体实施方式
图1示出了贯穿热交换器1的剖面图。具体而言，图1示出了贯穿集流箱2的剖面图。该热交换器1在两个相对而置的侧面上各具有一集流箱2，2a。这两个集流箱2，2a通过扁管4彼此相连。制冷剂能够通过扁管4在这两个集流箱2，2a之间流动。
图1和图2分别仅描述了这两个集流箱2，2a中的一个。该分别示出的集流箱2具有热交换器1的流入区。
图1中的集流箱2通过挡板8分割为多个腔室。在制冷剂通过扁管4流入各第二集流箱2a之前，流入集流箱2的制冷剂能够各自仅沿着所述腔室中的一个流动。制冷剂在该第二集流箱2a内重新分布，且通过其他的扁管4流入到集流箱2的下一个腔室内。根据集流箱2的长度和挡板8的数量，在第一集流箱2和第二集流箱2a之间会出现较多或较少次数的偏转。
集流箱2的第一腔室是热交换器1的流入区3。集流箱2的侧部的平行于扁管平面的端部表面在此由管道5延伸贯穿。该管道5与制冷剂源通过流体连通。通过该管道5制冷剂流入集流箱2的流入区3内。
在图1中示出的管道5在流入区3的整个长度上延伸。在流入区3的中心区域，管道5具有制冷剂过渡部6。通过该制冷剂过渡部6，经由管道流入到集流箱2内的制冷剂，能够由管道5进入流入区3。
在图1中示出的制冷剂过渡部6仅由一个孔口构成。所述制冷剂过渡部允许制冷剂由管道5流到平行于扁管平面延伸的流入区3。该制冷剂过渡部6安置在管道5上，以便制冷剂沿着集流箱2的与扁管4相对而置的壁板9的方向从管道5流出。
通过这种方式，制冷剂撞击到壁板9上，并在此沿着整个流入区3在其长度l上分布。从而导致制冷剂在流入区3内均匀分布。最后，以基本均匀分布的形式存在于流入区3中的制冷剂流入到扁管4内直到相对的集流箱2a中。
在此处示出的实施例中，在扁管平面上，构成制冷剂过渡部6的孔口与主流孔口10之间成约180°的角度。在可选的实施例中，可提供为不同的角度。然而制冷剂过渡部6在各种情况下应当这样定向，以便制冷剂主要朝着与扁管4相对而置的集流箱2的壁板9上偏转。从而有助于制冷剂更好在流入区3分布。
在其他实施例中，同样可以设置为制冷剂过渡部不仅仅由一个孔口构成，而是由多个小孔口构成。例如这些孔口可被直接彼此相邻地布置在一个区域内。沿着管道的延伸方向观察，该区域优选位于流入区的中心区域。通过将制冷剂过渡部布置在流入区的中心区域有利于制冷剂的均匀分布。
如果制冷剂过渡部6由多个孔口构成，所述孔口可被定向成统一地与扁管的主流方向10成相等的角度并位于扁管平面上，或者也可被定向成与扁管的主流方向10成各不相同的角度。同样在布置所述多个孔口时，优选地是每个孔口均被定向使得制冷剂主要向着与扁管4相对而置的壁板9流动。
图2示出了根据图1的实施例的热交换器的布局。两幅图中的附图标记基本一致。唯一的区别在于与图1相比，管道5a并非在流入区3的整个长度l上延伸，而是仅仅在流入区3的超过一半的长度l上突出进入集流箱2内。在图2中，制冷剂过渡部6布置在管道5a的端部区域。上述图1已示出的可能的可选的实施方式对于制冷剂过渡部6的布局是适用的。
如图1所示出的管道优选为如图2所示的管道构造。通过沿着流入区3的整个长度l延伸的管道，确保了所有流到在管道5、5a的上部的流入区3内的制冷剂获得相同的流动阻力。
通过管道5、5a产生的屏障效应，制冷剂从管道5、5a的上部到扁管4的流动会受到不同强度的阻碍。在实现制冷剂的均匀分布的范围内，所述屏障效应应当尽可能在流入区3的长度l上均匀。

Claims (16)

1.一种热交换器（1），该热交换器（1）具有一组彼此平行布置的扁管（4）和布置在所述扁管之间的肋条，其中所述扁管（4）构成供制冷剂穿流的流管，且冷却剂可以绕着所述扁管环流，其中扁管在其端部区域与集流箱（2，2a）以流体连通，其中所述制冷剂可流进集流箱（2）的流入区（3），它与至少一个流管以流体连通，其特征在于，所述流入区（3）具有延伸贯穿所述流入区（3）的管道（5，5a）用于制冷剂的流入，其中在管道（5，5a）到集流箱（2）的流入区（3）之间设置有制冷剂过渡部（6），所述制冷剂过渡部被布置在集流箱（2）的流入区（3）的中心区域，其中所述中心区域是以垂直于扁管（4）的平面定向的方向为参照。 
2.根据权利要求1的热交换器（1），其特征在于，所述管道（5，5a）垂直于所述扁管（4）的平面延伸。 
3.根据前述权利要求之一所述的热交换器（1），其特征在于，所述管道（5，5a）沿着流入区（3）的超过一半的长度（1）延伸，或沿着流入区（3）的整个长度（1）延伸。 
4.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，从制冷剂过渡部（6）溢出的气流定向为垂直于所述管道（5，5a）的延伸方向。 
5.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）布置为与扁管（4）的主流方向（10）成一角度并位于所述扁管（4）的平面上，其中所述角度的范围为140°至220°。 
6.根据权利要求5所述的热交换器（1），其特征在于，所述角度的范围为160°至200°。 
7.根据权利要求6所述的热交换器（1），其特征在于，所述角度为180°。 
8.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）由一个孔口构成。 
9.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）由多个孔口构成，所述孔口彼此相邻地布置在所述管道（5，5a）的延伸方向上，并布置在所述扁管（4）的平面上与所述扁管（4）的主流通方向成相同的角度，或布置成与所述主流通方向（10）成各不相同 的角度。 
10.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述管道（5，5a）的外部尺寸与所述集流箱（2）的内部尺寸的比例为0.25～0.5。 
11.根据权利要求8所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）的一个孔口的宽度与所述集流箱（2）的内部尺寸的比例为0.1～0.4。 
12.根据权利要求9所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）的多个孔口的宽度与所述集流箱（2）的内部尺寸的比例为0.1～0.4。 
13.根据权利要求8所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）的一个孔口沿着所述流入区（3）的长度（l）1%～25%的区域延伸。 
14.根据权利要求9所述的热交换器（1），其特征在于，所述制冷剂过渡部（6）的多个孔口沿着所述流入区（3）的长度（1）1%～25%的区域延伸。 
15.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述管道（5，5a）通过所述集流箱（2）的平行于所述扁管（4）的平面布置的端部表面（7）引入到流入区（3）。 
16.根据权利要求1所述的热交换器（1），其特征在于，所述热交换器（1）是蒸发器。 
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