RU2470244C2

RU2470244C2 - Теплообменник, многокамерный коллектор и способ изготовления этого коллектора

Info

Publication number: RU2470244C2
Application number: RU2011102325/06A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Д. ГОВАН; Александр Н. КУРОЧКИН
Original assignee: Хамильтон Сандстранд Корпорейшн; Закрытое Акционерное Общество "Хамильтон Стандард-Наука"
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-12-20
Also published as: CN102128557B; EP2345861A3; EP2345861B1; EP2345861A2; CN102128557A; US20110174472A1; RU2011102325A

Abstract

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплообменников. Предложен теплообменник с экструдированными многокамерными коллекторами, содержащий, по меньшей мере, две пластины, каждая из которых формирует, по меньшей мере, один канал, обеспечивающий связь по потоку. Теплообменник содержит первый и второй коллекторы, каждый из которых снабжен, по меньшей мере, двумя камерами. Каждая пластина прикреплена к камере первого коллектора и к камере второго коллектора, а каждая камера имеет внутреннюю и внешнюю стенки. У внешней стенки имеется поверхность, обращенная наружу по отношению к камерам коллекторов. Кроме того, во внешней стенке выполнено сквозное отверстие, образующее отводную прорезь, позволяющую осуществить связь по потоку между камерами. Технический результат - упрощение изготовления многокамерного коллектора теплообменника. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к теплообменникам и, более конкретно, к экструдированному многокамерному коллектору с отводным каналом, выполненным посредством механической обработки.

Уровень техники

Чтобы выдерживать повышенные давления, возникающие при протекании текучих сред через коллектор теплообменника при его функционировании, коллектор должен быть достаточно прочным. Чтобы обеспечить возможность увеличения потока текучей среды, во многих теплообменниках используют несколько пластин, соединенных между собой. Такие пластины располагают одну рядом с другой и присоединяют к раздельным камерам. В результате возникают ситуации, в которых необходимо связать по потоку смежные камеры коллектора.

Ранее предлагался теплообменник с D-образным коллектором, имеющим единственную камеру. Типичными вариантами применения такого теплообменника являются приложения, связанные с автомобилями и кондиционерами, имеющимися в продаже. Теплообменник состоит из одного ряда трубок и ребер, соединенных в стопу с образованием панели. На один конец такой панели установлен D-образный коллектор.

Многокамерные коллекторы, полученные посредством экструзионного процесса, могут создавать проблему, связанную с тем, что в них не предусмотрено наличие отводного канала для текучей среды. Когда нужны коллекторы именно этого типа, для связи по потоку между камерами обычно требуется наружный отводной канал, проходящий между двумя или более вышеупомянутыми D-образными коллекторами. В результате увеличивается расстояние, которое приходится проходить текучей среде, а давление у наружного отводного канала повышается до неприемлемых уровней.

Когда теплообменники оборудованы несколькими пластинами, индивидуальных входных каналов недостаточно. Необходим коллектор, который можно согласовать с каждой пластиной индивидуально, т.е. требуются несколько коллекторов или многокамерный коллектор.

Раскрытие изобретения

Представленный в качестве примера теплообменник с экструдированными многокамерными коллекторами содержит, по меньшей мере, две пластины, каждая из которых образует, по меньшей мере, один канал, через который проходит текучая среда. Теплообменник содержит первый и второй коллекторы, каждый из которых имеет, по меньшей мере, две камеры. Каждая пластина прикреплена к камере первого коллектора и к камере второго коллектора, а каждая камера имеет внутреннюю и внешнюю стенки. Внешняя стенка имеет поверхность, по отношению к камерам коллекторов обращенную наружу. Кроме того, через внешнюю стенку проходит отверстие, образующее отводную прорезь, позволяющую осуществить связь по потоку между камерами.

Представленный в качестве примера экструдированный многокамерный коллектор с отводным каналом, выполненным посредством механической обработки, содержит, по меньшей мере, две камеры, к каждой из которых прикреплена пластина. При этом камера коллектора имеет внутреннюю и внешнюю стенки, а коллектор снабжен, по меньшей мере, одной отводной прорезью. Во внешней стенке коллектора выполнено отверстие, проходящее до отводной прорези и закрываемое пробкой.

Представленный в качестве примера способ формирования экструдированного многокамерного коллектора с внутренним отводным каналом включает экструдирование коллектора, имеющего, по меньшей мере, две камеры. Затем во внешней и внутренней стенках камеры коллектора посредством механической обработки выполняют отверстие, образующее гнездо и отводную прорезь. Для герметизации указанной камеры в гнездо устанавливают пробку.

Перечисленные, а также другие особенности настоящего изобретения будут более понятны из дальнейшего описания и прилагаемых чертежей, краткое описание которых приведено в следующем разделе.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 в перспективном изображении представлен теплообменник с экструдированным многокамерным коллектором.

На фиг.2 представлен в сечении экструдированный многокамерный коллектор.

На фиг.3 экструдированный многокамерный коллектор представлен на виде сверху, причем с закрытыми и открытыми отверстиями.

На фиг.4 на виде сверху, с частичным вырезом, представлен экструдированный многокамерный коллектор; видны гнездо и отводная прорезь, сформированные посредством механической обработки.

На фиг.5 на виде сверху, с частичным вырезом, представлен экструдированный многокамерный коллектор; видны отводная прорезь и пробка, установленная в гнездо.

На фиг.6А на виде спереди представлен теплообменник в случае второго варианта прохождения текучей среды между первым и вторым экструдированными коллекторами.

На фиг.6В на виде спереди представлен теплообменник в случае первого варианта прохождения текучей среды между первым и вторым экструдированными коллекторами.

На фиг.7А иллюстрируется начальный этап первого варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с отводным каналом, выполненным посредством механической обработки.

На фиг.7В иллюстрируется следующий этап первого варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с отводным каналом, выполненным посредством механической обработки.

На фиг.7С иллюстрируется еще один этап первого варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с отводным каналом.

На фиг.8А иллюстрируется начальный этап второго варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с указанным отводным каналом.

На фиг.8В иллюстрируется следующий этап второго варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с указанным отводным каналом.

На фиг.8С иллюстрируется еще один этап второго варианта способа формирования экструдированного многокамерного коллектора с указанным отводным каналом.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.1, теплообменник 26 содержит пластины 22, первый экструдированный многокамерный коллектор 16, второй экструдированный многокамерный коллектор 18, входную камеру 12, выходную камеру 14 и источник 10 текучей среды, подаваемой в камеру 12. Текучей средой могут быть вода, охлаждающая жидкость или другой хладагент, причем перечисленными средами этот список не ограничен. Пластины 22 присоединены к первому и второму экструдированным многокамерным коллекторам 16, 18 и обеспечивают перенос текучей среды между коллекторами. Текучая среда может переноситься через пластины в одном направлении (однонаправленный вариант) или в различных направлениях (многонаправленный вариант).

Как показано на фиг.2-5, которые следует рассматривать совместно с фиг.1, экструдированный многокамерный коллектор 16 (как и подобный ему коллектор 18) имеет внутреннюю стенку 40 и внешнюю стенку 42. В коллекторе 16 имеются, по меньшей мере, две камеры 20, разделенные внутренней стенкой 40. Стенка 40 сформирована посредством экструзии таким образом, чтобы без дополнительной механической обработки между камерами 20 не было связи по потоку. В наружной поверхности 56 внешней стенки 42 посредством механической обработки выполнены отверстия 62 с гнездами 52 и отводными прорезями 54. Предусмотрена возможность разместить отверстия 62 на выбранных расстояниях одно от другого по длине коллектора 16. Отводная прорезь 54 находится в коллекторе 16 внутри гнезда 52. Она вырезана посредством механической обработки во внутренней стенке 40 и проходит во внешней стенке 42 к гнезду 52. Данная прорезь 54 позволяет обеспечить связь по потоку между камерами 20 коллектора 16. Прорезь 54 может отличаться по размеру от гнезда 52, что позволяет придавать камерам 20 различные конфигурации и использовать необходимые градации связи по потоку. После выполнения отводной прорези 54 в каждое гнездо 52 устанавливают пробку 44. Для герметизации отверстия 62 пробку 44 можно приварить по месту или прикрепить по месту, используя пайку, модификации эпоксидного клея или другие известные средства. Таким образом, находясь в гнезде 52, пробка 44 герметизирует камеру 20. Пробка 44 может быть больше отводной прорези и образовывать с внешней стенкой 42 ровную поверхность. В альтернативных вариантах предусмотрена возможность установить пробку 44 выше или ниже внешней стенки 42, так что указанная поверхность будет ступенчатой. На фиг.3-5 представлена только одна из конфигураций выполнения гнезд 52, отводных прорезей 54 и пробок 44, но возможны также и другие варианты.

На фиг.6А и 6В показана связь по потоку между экструдированными многокамерными коллекторами 16, 18. Фиг.6А иллюстрирует конфигурацию, соответствующую однонаправленному прохождению, при котором текучая среда протекает по каналам 24 внутри пластин 22 в одном направлении, а именно от второго экструдированного многокамерного коллектора 18 к первому коллектору 16 с возможностью перетекать между камерами 20 каждого коллектора через отводные прорези 54. Фиг.6В иллюстрирует конфигурацию, соответствующую многонаправленному прохождению, при котором текучая среда протекает внутри пластин 22 в различных направлениях, также с возможностью перетекать между камерами 20 каждого коллектора через отводные прорези 54. Указанные варианты осуществления коллекторов 16 показаны с тремя камерами 20 и с прорезями, выполненными уже описанным образом.

На фиг.7А-7С, начиная с фиг.7А, иллюстрируется способ изготовления экструдированного многокамерного коллектора 16 с внутренним отводным каналом. В процессе экструдирования указанный коллектор 16 с камерами 20 выполняют со сплошной внутренней стенкой 40. Затем, как показано на фиг.7В, во внутренней стенке 40 посредством механической обработки с использованием режущего инструмента 80 вырезают отверстие 62 с отводной прорезью 54 и с гнездом 52, проходящее через внешнюю стенку 42 и далее во внутреннюю стенку 40. Предусмотрена возможность обработать гнездо 52 дополнительно, чтобы придать ему размер, отличающийся от размера прорези 54. Затем для герметизации камер 20 коллектора в отверстие 62 вставляют пробку 44 (см. фиг.7С). После установки пробки 44 ее можно приварить или закрепить с помощью других средств.

На фиг.8А-8С, начиная с фиг.8А, представлен альтернативный способ изготовления экструдированного многокамерного коллектора 16, 18 с внутренним отводным каналом. В процессе экструдирования указанный коллектор 16, 18 с камерами 20 выполняют со сплошной внутренней стенкой 40. Затем во внешней стенке 42 посредством механической обработки вырезают отверстие 62, используя для этого режущий инструмент 80, причем указанное отверстие 62 сначала образует только гнездо 52. После этого, как показано на фиг.8В, во внутренней стенке 40 посредством механической обработки с использованием режущего инструмента 80 внутри каждого гнезда 52 вырезают отводную прорезь 54. Данная прорезь 54 проходит до гнезда 52. При этом прорезь 54 может иметь размер, отличающийся от размера гнезда 52. Затем для герметизации камер 20 коллектора в гнездо 52 вставляют пробку 44 (см. фиг.8С). После установки пробки 44 ее можно приварить по месту.

Хотя настоящее изобретение было описано на примере предпочтительного варианта осуществления, для специалиста в данной области будет понятно, что возможны определенные изменения, не выходящие за границы изобретения. Поэтому объем и содержание изобретения должны определяться на основе приложенной формулы.

Claims

1. Теплообменник, содержащий:
по меньшей мере, две пластины, при этом каждая пластина образует, по меньшей мере, один канал,
первый коллектор и второй коллектор, каждый из которых имеет, по меньшей мере, две камеры, причем каждая пластина прикреплена к камере первого и к камере второго коллекторов, камеры первого коллектора и камеры второго коллектора имеют внутреннюю стенку и внешнюю стенку, а внешняя стенка имеет поверхность, обращенную от камер коллектора наружу, и
отверстие во внешней стенке, при этом отверстие содержит отводную прорезь, обеспечивающую связь по потоку между двумя камерами коллектора.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что пластины, присоединенные к первому и второму коллекторам, делают возможным течение потока только в одном направлении.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что отверстие закрыто пробкой отводного канала.

4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что пробка отводного канала герметизирована относительно коллектора посредством сварки.

5. Экструдированный многокамерный коллектор, содержащий:
по меньшей мере, две камеры, при этом каждая из камер коллектора имеет внутреннюю стенку и внешнюю стенку, и
отверстие во внешней стенке коллектора, которое проходит до отводной прорези и которое закрыто пробкой.

6. Коллектор по п.5, отличающийся тем, что отводная прорезь обеспечивает связь по потоку, по меньшей мере, между двумя камерами коллектора.

7. Коллектор по п.6, отличающийся тем, что коллектор содержит, по меньшей мере, три камеры, причем, по меньшей мере, одна камера коллектора не имеет отводной прорези.

8. Способ формирования экструдированного многокамерного коллектора с внутренним отводным каналом, включающий следующие этапы:
формируют экструдированный коллектор, по меньшей мере, с двумя камерами,
посредством механической обработки выполняют, по меньшей мере, одно отверстие во внешней стенке и внутренней стенке камер коллектора, при этом отверстие образует отводную прорезь и гнездо, и
вводят пробку в отводную прорезь, чтобы герметизировать, по меньшей мере, две камеры коллектора, при этом пробка находится в гнезде.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает приваривание пробки.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает дополнительный этап, состоящий в механической обработке гнезда, чтобы сделать его более широким, чем отводная прорезь.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что отводную прорезь и гнездо подвергают механической обработке по отдельности.