專利名稱：熱交換器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，并且更具體地，涉及一種排氣循環(huán)冷卻器 及其組裝方法和操作方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一些實施例中，本發(fā)明提供了一種熱交換器，其限定了用于第一工 作流體的第一流路和用于第二工作流體的第二流路，管體至少部分地限定 第一和第二流路，波紋狀插入件緊固到管體并沿著第一工作流體的流路設(shè) 置。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)缺陷設(shè)置在插入件上的位置處，使得結(jié)構(gòu)斷裂 發(fā)生在該位置。
本發(fā)明也提供了一種熱交換器，其具有頭部以及緊固到所述頭部的管 體。波紋狀插入件可以被緊固到所述管體的表面上并且可以包括凹槽，該 凹槽沿著所述插入件的長度的至少一部分形成并且與插入件所緊固到的所 述管體的所述表面間隔開。在一些實施例中，波紋狀插入件可以被緊固到 所述管體的兩個相對表面之間，并且凹槽可以形成在插入件高度的中間位 置。
在一些實施例中，本發(fā)明提供了一種熱交換器，其具有管體和由管體 支持的插入件。插入件可以具有帶有峰部和谷部的波紋狀部分，以及在峰 部與谷部之間沿著插入件的縱向尺寸延伸的凹槽，使得所述結(jié)構(gòu)斷裂發(fā)生 在所述峰部與所述谷部之間的優(yōu)先位置。
本發(fā)明還提供了一種組裝熱交換器的方法，包括提供熱交換器管體以 及將插入件定位到所述管體中。此方法還可以包括以下步驟將所述插入 件連接到所述管體的表面；在距離所述插入件與所述管體的所述表面之間
的連接點最大距離處，沿著所述插入件的長度的至少一部分形成結(jié)構(gòu)缺 陷，使得斷裂沿著所述結(jié)構(gòu)缺陷發(fā)生。本發(fā)明的其他方面將通過考慮下面的具體實施方式
和附圖變得更加清楚。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的熱交換器的透視圖。
圖2為圖1中示出的熱交換器的一部分的剖開圖。
圖3為圖1中示出的熱交換器的管體的一部分的透視圖。
圖4為圖1中示出的熱交換器的管體和插入件的一部分的分解圖。
圖5為圖1中示出的熱交換器的管體和插入件的一部分的端視圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的熱交換器的管體和插入件的分解圖。
圖7為圖6中示出的熱交換器的管體和插入件的一部分的端視圖。
具體實施例方式
在詳細(xì)說明本發(fā)明的任何實施例之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明就其應(yīng)用而 言不限于在以下說明中闡述或在以下附圖中圖示的部件的結(jié)構(gòu)和布置的細(xì) 節(jié)。本發(fā)明可以具有其他實施例，并可以以各種方式實際應(yīng)用或?qū)嵤?。?外，還應(yīng)該理解，本文所用的措詞和術(shù)語是用于說明的目的，而不應(yīng)該被 視為限制。在這里"包括"、"包含"或"具有"及其變化的使用表示包 括其后所列的各項及其等同方案，以及附加項。
除非另外指明或限制，術(shù)語"安裝"、"連接"、"支撐"和"耦 合"及其變化以廣義方式使用，并包括直接和間接的安裝、連接、支撐和 耦合。此外，"連接"和"耦合"并不限于物理或機械的連接或耦合。
此外，應(yīng)該理解，本文針對裝置或元件方位所用的措詞和術(shù)語(例 如，類似"中央"、"上"、"下"、"前"、"后"等的術(shù)語)僅用于 簡化對本發(fā)明的說明，并不單一地表示或暗示所涉及的裝置或元件必須具 有特定方位。此外，諸如"第一"和"第二"之類的術(shù)語在本文用于說明 的目的，并不意在表示或暗示相對的重要性或顯著性。
圖1-5圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的熱交換器10。在包括圖1-5的圖示實施例在內(nèi)的一些實施例中，熱交換器io可以作為排氣再循環(huán)冷 卻器(EGRC)工作，并可以與車輛的排氣系統(tǒng)一同工作。在其他實施例 中，熱交換器10可以用于其他(例如，非車輛的)應(yīng)用，例如電子設(shè)備 冷卻、工業(yè)設(shè)備、建筑物加熱和空調(diào)等。此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明的熱交 換器10可以采取許多形式，利用較寬范圍的材料，并可以結(jié)合在各種其 他系統(tǒng)中。
在工作期間并如以下更詳細(xì)說明的，熱交換器10可以將熱能從高溫 的第一工作流體(例如，排氣、水、發(fā)動機冷卻劑、C02、有機制冷劑、 R12、 R245fa、空氣等)傳遞至較低溫度的第二工作流體(例如，排氣、 水、發(fā)動機冷卻劑、C02、有機制冷劑、R12、 R245fa、空氣等)。此外， 雖然此處提到在兩個工作流體之間傳遞熱，但是在本發(fā)明的一些實施例 中，熱交換器10可以工作以在三個或更多個流體之間傳遞熱?？蛇x地或 附加地，熱交換器10可以用作換熱器(recuperator)，并可以將熱能從熱 回路的高溫位置傳遞至同一熱回路的低溫位置。在一些這種實施例中，熱 交換器10可以將熱能從流經(jīng)熱傳遞回路的第一部分的工作流體傳遞至流 經(jīng)熱交換回路的第二部分的同一工作流體。
如圖l所示，熱交換器IO可以包括第一頭部18和第二頭部20，它們 分別位于熱交換器管體26的堆疊體的第一和第二端部22、 24處。在圖1-5的圖示實施例中，第一頭部18包括第一集管箱30并且第二頭部20包括 第二集管箱32。在其他實施例中，熱交換器IO可以包括位于熱交換器10 的第一和第二端部22、 24中的一者處或其他位置處的單個頭部18。
如圖1-5所示，每個管體26都可以被緊固到第一和第二頭部18、 20 上，使得流經(jīng)熱交換器10的第一工作流體與流經(jīng)熱交換器10的第二工作 流體保持分離。更具體地，熱交換器10限定了用于第一工作流體的第一 流路(由圖1中的箭頭34表示)和用于第二工作流體的第二流路(由圖1 中的箭頭36表示)，并且第一和第二流路34、 36相分隔，使得第一工作 流體不會進(jìn)入第二流路36并且第二工作流體不會進(jìn)入第一流路34。
在諸如圖l-5的圖示實施例的一些實施例中，管體26被緊固至第一和 第二頭部18、 20，使得第一工作流體通過第一頭部18中的第一入口孔40進(jìn)入熱交換器10，沿著第一流路34流經(jīng)熱交換器10，并使其不會進(jìn)入第 二流路36。在這些實施例中，管體26可以被緊固至第一和第二頭部18、 20，使得第二工作流體通過第二頭部20中的第二入口孔42進(jìn)入熱交換器 10，沿著第二流路36流經(jīng)熱交換器10，并使其不會進(jìn)入第一流路34。
在一些這種實施例中，第一流路34延伸通過第一頭部18中的第一入 口孔40，再通過管體26，并通過第二頭部20中的第一出口孔44延伸到 熱交換器IO之外；第二流路36延伸通過第二入口孔42，在管體26周圍 和管體26之間延伸(例如，沿著管體26的外部表面45)，并且通過第一 頭部18中的第二出口孔46延伸到熱交換器10之外。
在其他實施例中，管體26可以具有其他方位和構(gòu)造，可以通過分離 器(divider)、插入件、分隔器(partition)等使第一和第二流路34、 36 保持分隔。在其他實施例中，第一流路34可以延伸通過一些管體26，而 第二流路36可以延伸通過其他管體26。
可選地或附加地，分離器38可以位于第一或第二頭部18、 20中，以 將第一流路和第二流路34、 36分隔開或至少部分地分隔開。在諸如圖1-5 的圖示實施例的一些實施例中，分離器38的輪廓線可以布置成與第一和/ 或第二頭部18、 20的內(nèi)部緊密地接觸，并防止第一和/或第二工作流體從 第一和/或第二頭部18、 20的內(nèi)壁與分離器38的外部周邊之間泄露。
如圖2所示，分離器38可以具有孔39，設(shè)置孔39的尺寸使其能接收 一個或多個管體26。在具有被支持在第一和/或第二頭部18、 20中的分離 器38的實施例(諸如圖l-5的圖示實施例)中，沿著第一流路34流動的 第一工作流體可以通過形成在分離器38中的孔39進(jìn)入管體26。在這些實 施例中，分離器38可以防止第一工作流體進(jìn)入管體26。在這些實施例 中，分離器38還可以將來自第二入口孔42的第二工作流體引導(dǎo)到相鄰的 管體26之間，并可以防止第二工作流體流入管體26。分離器38也可以防 止第一工作流體流到管體26之間。
在圖l-5的圖示實施例中，熱交換器IO被構(gòu)造為交叉流動熱交換器， 使得第一流路34或第一流路34的一部分與第二流路36或第二流路36的 一部分相對或反向。在其他實施例中，熱交換器10可以具有其他構(gòu)造和配置，例如平行流動或反向流動構(gòu)造。
在圖l-5的圖示實施例中，熱交換器IO被構(gòu)作為單次通過熱交換器， 其中第一工作流體沿著第一流路34流動通過許多管體26中的至少一個， 并且第二工作流體沿著相鄰的管體26之間的第二流路36流動。在其他實 施例中，熱交換器10可以被構(gòu)造為多次通過熱交換器，其中第一工作流 體在第一次通過中流動通過一個或多個管體26，然后在第二次通過中沿著 與第一次通過中的第一工作流體的流動方向相反的方向流動通過一個或多 個不同的管體26。在這些實施例中，第二工作流體可以沿著相鄰管體26 之間的第二流路36流動。
在其他實施例中，熱交換器10可以被構(gòu)造為多次通過熱交換器，其 中第二工作流體在第一次通過中在第一對相鄰的管體26之間流動，然后 在第二次通過中沿著與第一次通過中第二工作流體的流動方向相反的方向 在另一對相鄰的管體26之間流動。在這些實施例中，第一工作流體可以 沿著第一流路34流動通過管體26中的至少一個。
在圖1-5的圖示實施例中，熱交換器IO包括七個管體26，其每個管 體都具有矩形橫截面形狀。在其他實施例中，熱交換器10可以包括一 個、兩個、三個、四個、五個、六個、八個或更多個管體26，其每個管體 可以具有三角形、圓形、方形或其他多邊形、扁圓或不規(guī)則橫截面形狀。
如圖2所示，以堆疊方向50將管體26組裝到一起。在諸如圖1-5的 示出實施例的一些實施例中，強化板52可以被增加到管體26的堆疊中， 以至少部分地包圍管體26。在一些這種實施例中，強化板52可以被安置 在與管體26的堆疊的頂部和底部相鄰的位置?？蛇x地或附加地，可以圍 繞至少一些管體26設(shè)置外殼。在具有強化板52和/或外殼的實施例中，強 化板52和/或外殼可以保護(hù)管體26使其不受溫度波動的機械效果的影響。
如上所述，在一些實施例中，第二流路36或第二流路36的一部分可 以延伸穿過一個或多個管體26的外表面45。在一些這種實施例中，可以 繞管體26設(shè)置殼如圖1中所示，熱交換器IO可以包括連接器54，用于支持熱交換器 10和/或用于將熱交換器IO緊固到外部結(jié)構(gòu)。在諸如圖示的實施例的一些 實施例中，連接器54可以被設(shè)置在集管箱22、 23上。如圖l所示，第二 入口孔42和/或第二出口孔46可以沿著連接器54設(shè)置。仍如圖1所示， 可以圍繞第二入口孔42和/或第二出口孔46形成密封凹槽或密封墊圈 55,使得可以將熱交換器10直接地固定到外部結(jié)構(gòu)上并使得第二工作流 體不能在第二入口孔42和/或第二出口孔46附近從熱交換器10中泄露出 來。
在具有向外延伸的肋部56的諸如圖1-5的圖示實施例那樣的實施例 中，每個管體26的肋部56可以緊固到相鄰的管體26上。在一些這樣的實 施例中， 一個管體26的肋部56可以釬焊(solder)、銅焊(braze)或焊 接(weld)至相鄰的管體26。在其他實施例中，可以使用互相配合緊固 件、其他常規(guī)緊固件、粘接或粘合接合材料通過干涉配合等將相鄰管體26 緊固在一起。
附加的凸起、凹入或變形部60也可以或者可替代地設(shè)置在管體26的 外表面45上，以提供對熱交換器IO的結(jié)構(gòu)支撐，防止-一個或多個管體26 的變形或擠壓，保持相鄰管體26之間的期望間距，提高第一和第二工作 流體之間的熱交換，并且/或者產(chǎn)生沿著第一和第二流路34、 36中的一者 或兩者的擾流(turbulence)。
在一些實施例中，熱交換器10可以包括插入件66，以改善當(dāng)?shù)谝缓?第二工作流體分別沿著第一和第二流路34、 36流動時第一和第二工作流 體之間的熱交換。如圖1-5所示，插入件66可以位于管體26中?？商鎿Q 地或附加地，插入件66可以位于相鄰的管體26之間。在其他實施例中， 插入件66可以與管體26 —體地形成，并可以從管體26的外表面45向外 延伸。
在圖1-5的圖示實施例中，插入件66被支撐在每個管體26中，并在 管體26的相反兩端68之間沿著每個管體26的整個長度或大體整個長度延 伸。在其他實施例中，插入件66可以被支撐在一個管體26中或少于全部 管體26中，并且(一個或多個)插入件66可以在一個或多個管體26的相反兩端部68之間延伸到管體26的大體整個長度，或者可替換地，插入件 66可以沿著顯著小于(一個或多個)管體26的整個長度的長度延伸通過 管體26。在其他實施例中，可以由每個管體26支撐或在每個管體26中支 撐兩個或更多個插入件66。
在一些實施例中，插入件66可以緊固至管體26。在一些這種實施例 中，插入件66可以錫焊、銅焊或焊接至管體26。在其他實施例中，可以 用其他方式將插入件66連接至管體26，例如通過干涉配合、粘接或粘合 接合材料、緊固件等。
在諸如圖1-5的圖示實施例的一些實施例中，可以將管體26的端部 68壓配合到第一和第二頭部18、 20中的一者或兩者中。在一些這種實施 例中，當(dāng)管體26和/或插入件66被壓配合到第一和/或第二頭部18、 20中 時，管體26的端部68以及被支撐在管體26中或管體26之間的插入件66 可以至少部分地變形。在一些這種實施例中，管體26和/或插入件66被擠 壓并保持壓縮以確保管體26和/或插入件66處于期望的方位，防止泄漏。
在圖l-5的圖示實施例中，插入件66由折疊的金屬片制成。在其他實 施例中，可以將插入件66鑄造或模制為期望的形狀，并可以由其他材料 (例如，鋁、鐵和其他金屬、復(fù)合材料等)形成。在另一些實施例中，可 以用任意方式將插入件66切削或機加工成型，插入件66可以被模壓或壓 制，并可以用這些操作的任意組合等來制作插入件66。
如圖2、 4和5所示，插入件66可以是波紋狀的，并且可以具有一系 列的交替的峰部72和谷部74。如圖2、 4和5所示，峰部72和谷部74可 以分別與管體26相應(yīng)的上、下內(nèi)側(cè)相接觸，并且側(cè)翼板76可以在相鄰的 峰部72和谷部74之間延伸(例如，在圖2、圖4和圖5的圖示實施例 中，以基本垂直的方向延伸)。
在諸如圖6和圖7的示出實施例(下文中詳細(xì)描述)的一些實施例 中，側(cè)翼板76可以在相對的內(nèi)部側(cè)面之間(例如，在圖6和圖7的圖示實 施例中的上、下相對側(cè)之間)以基本直線的方向延伸。在諸如圖1-5的圖 示實施例的其他實施例中，側(cè)翼板76可以在管體26的相對的內(nèi)部側(cè)面之 間(例如，圖1-5的圖示實施例中的上側(cè)和下側(cè)之間)以非直線的方向延伸。在圖示實施例中，峰部72和谷部74沿著插入件66和管體26的縱向 維度延伸。在其他實施例中，插入件可以僅與管體26的一側(cè)相接觸。
如圖2、圖4和圖5所示，在一些這種實施例中，側(cè)翼板76可以具有 大體波浪形的截面形狀。在其他實施例中，插入件66可以具有其他形狀 和結(jié)構(gòu)。例如，在一些實施例中，插入件66可以具有尖角的、方形的或 不規(guī)則形狀的峰部72和/或谷部74。在其他實施例中，插入件66可以具 有鋸齒形的或正弦曲線的輪廓。
在具有波浪形截面形狀的諸如圖1-5的圖示實施例的一些實施例中， 插入件66作為彈性件工作，以吸收或至少部分地吸收振動和/或吸收由第 一和/或第二工作流體的注入溫度的變動所引起的插入件66的膨脹和收 縮。在一些這種實施例中，波浪形插入件66的彈性防止和/或減少了插入 件66的破裂或損壞?？蛇x地或附加地，波浪形插入件66的彈性防止和/或 減少了插入件66的峰部72和谷部74與管體26的內(nèi)側(cè)之間的連接部分
(例如，錫焊點、銅焊點或焊接點等)的破裂或損壞。在一些實施例中， 插入件66的波浪形截面可以僅在插入件66的長度L的一部分上延伸。例 如，波浪形截面可能只設(shè)置在管體26的端部，在該端部處插入件66與頭 部18、 20相連，或者可選地，設(shè)置在管體26和/或插入件66經(jīng)受最大的
熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的地方。
如圖2、圖4和圖5所示，可以沿著插入件66的至少一個側(cè)翼板76 形成至少一個結(jié)構(gòu)缺陷78。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)缺陷78可以包括在插 入件66的相反端部80之間沿著側(cè)翼板76的整個長度L或者大體整個長 度L延伸的凹槽。在其他實施例中，凹槽78可以沿著小于側(cè)翼板76的整 個長度L的長度延伸(例如，凹槽78可以沿著凸緣76的長度L交錯 開)。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)缺陷78可以僅延伸到插入件66的長度L的 一部分。例如，凹槽78可以設(shè)置在插入件66的這些端部，在該端部處管 體26與頭部18、 20相連接，或者設(shè)置在管體26和/或插入件66經(jīng)受最大 的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的地方。在一些實施例中，凹槽78或其他結(jié)構(gòu)缺陷 78可以形成在插入件66的相反兩側(cè)，以在側(cè)翼板76的特定位置處進(jìn)一步 削弱插入件。結(jié)構(gòu)缺陷78可以具有各種形式和形狀，并且可以以包括刻痕、沖 壓、蝕刻等的各種方式設(shè)置在插入件66上。在一些實施例中，凹槽78具 有V形、U形、矩形或不規(guī)則的截面。結(jié)構(gòu)缺陷78可以在折疊或切割插 入件66之前或之后形成在插入件66中。
在具有凹槽78的諸如圖l-5的圖示實施例的一些實施例中，由插入件 66的膨脹或收縮所引起的插入件66的斷裂和/或破裂將會沿著凹槽78發(fā) 生，其中插入件66在凹槽78處最不牢固。在這些實施例中，凹槽78被設(shè) 置在插入件66上預(yù)料到破裂和/或斷裂將對插入件66的結(jié)構(gòu)完整性造成的 損害最小的位置，或者預(yù)料到破裂和/或斷裂將對熱交換器10的熱交換性 能造成的影響最小的位置。
如圖2、圖4和圖5所示，凹槽78可以位于側(cè)翼板76的高度H的中 間位置，使得凹槽78可以與峰部72和谷部74以及插入件66的相應(yīng)的連 接部分隔開最大的距離。因此，結(jié)構(gòu)缺陷(即，插入件66的破裂、褶皺 等)將會與插入件66的峰部72和谷部74與管體26的內(nèi)側(cè)之間的連接點 (例如，錫焊點、銅焊點、焊接點等)隔開最大的距離。如下文所述，這 使得插入件66能夠?qū)荏w26提供足夠的結(jié)構(gòu)支持，同時即使插入件66的 結(jié)構(gòu)有缺陷也能使第一流體與第二流體之間的熱交換最大化。
在凹槽78沿著插入件66的側(cè)翼板76設(shè)置的諸如圖1-5的圖示實施例 的一些實施例中，任何的破裂或斷裂都發(fā)生在側(cè)翼板76的高度H的中間 處或其附近，距離插入件66的峰部72和谷部74與管體26的內(nèi)側(cè)之間的 連接點(例如，錫焊點、銅焊點、焊接點等)最大距離的位置。在這些實 施例中，即使側(cè)翼板76破裂或斷裂之后，側(cè)翼板76的高度H也近似地等 于在側(cè)翼板76破裂或斷裂前側(cè)翼板76的原始高度H的1/2?？蛇x地或附 加地，即使在側(cè)翼板76破裂或斷裂之后，插入件66的峰部72和谷部74 仍然與管體26的內(nèi)側(cè)(例如，在圖1-5的圖示實施例中的上下內(nèi)側(cè))相 連。以此方式，即使在側(cè)翼板76破裂或斷裂之后，插入件66也保持與管 體26的連接并且繼續(xù)提供對管體26最大的結(jié)構(gòu)支持。
更確切地，已經(jīng)認(rèn)識到對于諸如圖l-5的圖示實施例的插入件66的波 紋狀插入件66，可以通過公式1/12X (插入件厚度T) X (插入件高度H) H十算插入件66的剛度。因此，對于在凹槽78處發(fā)生破裂或斷裂的諸 如圖l-5的圖示實施例的實施例，即使在破裂或斷裂之后，側(cè)翼板76的高 度H仍然被最大化，其中凹槽78與插入件66的峰部72和谷部74隔開最 大的距離并且與插入件66的峰部72和谷部74與管體26的內(nèi)側(cè)之間的連 接點(例如，錫焊點、銅焊點、焊接點等)隔開最大的距離。以此方式， 即使在破裂或斷裂之后，每個側(cè)翼板76都可以保持最大可能的剛度。
圖6和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器210的替換實施例。圖6和 圖7中示出的熱交換器210在許多方面類似于上面描述的圖1-5的圖示實 施例。因此，為了更完整的描述圖6和圖7的實施例的特征和元素(以及 特征和元素的替換)，除了在圖6和圖7的實施例與圖1-5的實施例之間 相互不一致的特征和元素之外，這里參考上面結(jié)合圖1-5的實施例的描 述。在圖6和圖7的實施例中與圖1-5的實施例中的特征和元素相對應(yīng)的 特征和元素以200系列編號。
在圖6和圖7的圖示實施例中，熱交換器210的管體226支持具有一 系列交替的峰部272和谷部274的插入件266。如也在圖6和圖7中所示 出的，峰部272和谷部274可以與相應(yīng)的管體226的上下內(nèi)側(cè)相接合。在 圖6和圖7的圖示實施例中，側(cè)翼板276可以以基本垂直的方向在相鄰的 峰部272與谷部274之間延伸。
如圖6和圖7所示，側(cè)翼板276可以以基本直線的方向在管體226的 上下內(nèi)側(cè)之間延伸，并且可以基本垂直于管體226的上下內(nèi)側(cè)。在其他實 施例中，插入件266可以具有其他形狀和結(jié)構(gòu)。
凹槽278可以沿著插入件266的至少一些側(cè)翼板276形成。凹槽278 可以具有各種形式和形狀，并且可以以例如刻痕、沖壓、彎曲等的各種方 式提供插入件266。如圖6和圖7所示，凹槽278可以位于插入件266上 預(yù)料到破裂和/或斷裂將對插入件266的結(jié)構(gòu)完整性造成的損害最小的位 置，以及/或者預(yù)料到破裂和/或斷裂將對熱交換器210的熱交換性能造成 的影響最小的位置。
如圖6和圖7所示，凹槽278可以位于側(cè)翼板276的高度H的中間位 置，使得凹槽278可以與插入件266的峰部272和谷部274隔開最大的距離，并且使得凹槽278將會與插入件66的峰部72和谷部74與管體26的 內(nèi)側(cè)之間的連接點(例如，錫焊點、銅焊點、焊接點等)隔開最大的距 離。
僅通過示例的方式展示了上面描述和在附圖中圖示的實施例，并且不 意味著作為本發(fā)明的概念和原理的限制。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn) 識到在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可能有元件及其結(jié)構(gòu)和布置 的各種改變。
相關(guān)申請
本申請要求遞交于2007年1月23日的美國臨時申請序號60/881,919 的優(yōu)先權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括用于第一工作流體的第一流路；用于第二工作流體的第二流路；沿著所述第一流路設(shè)置的波紋狀插入件；位置設(shè)置在所述插入件上的結(jié)構(gòu)缺陷，使得在所述位置優(yōu)先于所述插入件上的其他位置而發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂；至少部分地限定所述第一流路和第二流路中的一者的管體，所述插入件被緊固到所述管體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷包括凹槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷包括交錯排 列的凹槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述波紋狀插入件包括峰 部和相鄰的谷部，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷設(shè)置在所述峰部和所述谷部之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中，在基本平行于所述插入件 的折痕的方向上，所述峰部和所述谷部沿著所述插入件的縱向維度延伸， 并且所述結(jié)構(gòu)缺陷沿著所述插入件的縱向維度延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷基本上等距 離地設(shè)置在所述峰部與所述谷部之間，使得所述結(jié)構(gòu)斷裂發(fā)生在所述峰部 與所述谷部之間的中間位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述插入件包括相鄰的折 痕，使得所述插入件在所述管體的相對表面之間延伸并且在所述折痕處被 緊固到所述管體的所述表面上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷位于所述管 體的所述相對表面之間的所述插入件的高度的中間位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷與所述插入 件的所述折痕分隔開。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中，所述折痕通過焊接、錫焊或銅焊中的一者而緊固到所述管體的所述表面上。
11. 一種熱交換器，包括 頭部；緊固到所述頭部的管體；以及緊固到所述管體的至少一個表面的波紋狀插入件，所述插入件具有凹 槽，其中所述凹槽沿著所述插入件的長度的至少一部分形成并且與所述插 入件被緊固到的所述管體的所述表面間隔開。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中，所述插入件限定相鄰的 腿部，并且其中所述凹槽沿著所述腿部之一設(shè)置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中，所述腿部中的一者的至 少一部分具有波浪形截面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中，所述插入件被緊固到所 述管體的相對表面之間，并且其中，所述凹槽沿著所述插入件設(shè)置，使得 在結(jié)構(gòu)斷裂后所述插入件仍保持緊固到所述相對表面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其中，在結(jié)構(gòu)斷裂后，所述插 入件的所述腿部為所述管體的所述相對表面提供足夠的結(jié)構(gòu)支持。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中，所述波紋狀插入件包括 峰部和相鄰的谷部，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷設(shè)置在所述峰部和所述谷部之 間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中，所述波紋狀插入件包括 峰部和相鄰的谷部，其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷基本上等距離地設(shè)置在所述峰部 與所述谷部之間，使得所述結(jié)構(gòu)斷裂發(fā)生在所述峰部與所述谷部之間的中 間位置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其中，所述凹槽具有基本為V 形的截面。
19. 一種具有管體和由所述管體支持的插入件的熱交換器，所述插入 件包括波紋狀部分，其限定了峰部和相鄰的谷部；凹槽，其在所述峰部和相鄰的所述谷部之間沿著所述插入件的縱向維度延伸，并且為結(jié)構(gòu)斷裂提供優(yōu)先位置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中，所述凹槽基本上等距離 地設(shè)置在所述峰部與所述谷部之間，使得所述結(jié)構(gòu)斷裂發(fā)生在所述峰部與 所述谷部之間的中間位置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中，所述凹槽位于所述峰部 與所述谷部之間的最大距離處。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中，在沿著所述峰部和所述 谷部的至少一者的至少一個位置處，所述插入件與所述管部的相對表面相 連。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中，所述凹槽基本上沿著所 述插入件的整個縱向維度延伸。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其中，所述插入件的所述縱向 維度在所述插入件的相對端部終止，并且其中，所述凹槽從端部延伸到沿 著所述插入件的所述縱向維度的位置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱交換器，還包括頭部，所述管體的端部 延伸到所述頭部中，其中，所述插入件延伸到所述管體的基本上整個長 度，并且所述凹槽延伸到所述管體與所述頭部相連的位置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的熱交換器，還包括頭部，所述管體的端部延伸到所述頭部中，其中，所述插入件延伸到所述管體的基本上整個長 度，并且所述凹槽延伸超出所述管體與所述頭部相連的位置。
27. —種組裝熱交換器的方法，包括以下步驟 提供熱交換器管體； 將插入件定位到所述管體中； 將所述插入件連接到所述管體的表面；在距離所述插入件與所述管體的所述表面之間的連接點最大距離處， 沿著所述插入件的長度的至少一部分形成結(jié)構(gòu)缺陷，使得斷裂沿著所述結(jié) 構(gòu)缺陷發(fā)生。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，形成所述結(jié)構(gòu)缺陷包括形成 凹槽，并且其中，所述結(jié)構(gòu)缺陷被形成為具有大體上U形、V形或矩形中的一者的截面。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過刻痕、沖壓和焊接中的 一者形成所述結(jié)構(gòu)缺陷。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過銅焊、錫焊或焊接中的 一者將所述插入件連接到所述管體的所述表面。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括將所述插入件折疊以形成交 替的峰部和谷部。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，在折疊所述插入件之前形成 所述結(jié)構(gòu)缺陷。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，在折疊所述插入件之后形成所述 結(jié)構(gòu)缺陷。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述插入件的所述峰部和谷 部與所述管體的相對表面相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換器和方法。一種熱交換器包括用于第一工作流體的第一流路，用于第二工作流體的第二流路，至少部分地限定第一和第二流路的管體，以及緊固到管體并沿著第一流路設(shè)置的波紋狀插入件。結(jié)構(gòu)缺陷設(shè)置在插入件上的位置，使得結(jié)構(gòu)斷裂優(yōu)先于插入件上的其他位置而發(fā)生在該位置。
文檔編號F28F3/00GK101589286SQ200880002935
公開日2009年11月25日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日
發(fā)明者丹·R·拉杜恩茲, 史蒂文·P·密斯凱 申請人:摩丁制造公司