專利名稱：具有換熱器的換熱系統(tǒng)和用于制造換熱系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)各個類別的獨立權(quán)利要求的前序部分所述的一種具有換熱器的
換熱系統(tǒng)以及一種用于制造換熱系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
換熱系統(tǒng)的應(yīng)用在幾乎不能全部數(shù)清的大量的來自現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用中是已知的。 換熱器被用在冷卻設(shè)備中，例如在常用的家用冰箱中，在用于建筑物的空調(diào)設(shè)備中或者在 所有類型的行駛工具中，尤其是在機動車、飛行器和船舶上作為內(nèi)燃機中的水-或油冷卻 器、作為冷卻循環(huán)回路中的冷凝器或蒸發(fā)器以及在另外無數(shù)的不同的、由技術(shù)人員已知的 應(yīng)用中。 可以相應(yīng)合理地對來自完全不同的應(yīng)用的換熱器進行不同的分類。 一種嘗試是 根據(jù)換熱器的不同類型的結(jié)構(gòu)或制造來加以區(qū)分。 因此可以按照一方面所謂的"翅片式換熱器"并且另一方面的"微通道"或"微通 道換熱器"進行分類。 很長時間來已知的翅片式換熱器如所有類型的換熱器那樣用于在兩種介質(zhì)之間 進行傳熱，例如但不僅僅是用于從冷卻介質(zhì)傳遞至空氣或者反之亦然，例如在常規(guī)的家用 冰箱中這是已知的，其中通過用于在冰箱內(nèi)部中產(chǎn)生冷卻能力的換熱器來將熱量排出至環(huán) 境大氣。 在換熱器之外的外界介質(zhì)，也就是說例如水、油或經(jīng)常簡單的是例如吸收了熱量 或者由其將熱量傳遞至換熱器的環(huán)境大氣在此相應(yīng)地得到冷卻或者得到加熱。第二介質(zhì)例 如可以是液態(tài)的載冷體或載熱體或者蒸發(fā)的或者說冷凝的冷卻介質(zhì)。在各種情況下，外界 介質(zhì)即例如空氣具有與第二介質(zhì)也就是例如在換熱系統(tǒng)中循環(huán)的冷卻劑相比明顯更低的 傳熱系數(shù)。這通過用于這兩種介質(zhì)的非常不同的傳熱面積加以補償具有高的傳熱系數(shù)的 介質(zhì)在管道中流動，該管道在外側(cè)上由于薄板(肋、薄片)而具有劇烈增大的表面，在該表 面上發(fā)生例如與空氣的傳熱。
圖6示出了這種自身是已知的翅片式換熱器的一個簡單的例子。 外表面與內(nèi)表面的關(guān)系在此取決于薄片的幾何形狀(=管道直徑，管道布置方式
和管道間距)并取決于薄片間距。為不同的應(yīng)用選擇了不同的薄片間距。然而在純熱力學(xué)
方面這應(yīng)是盡可能的小，然而并不能小到使得空氣側(cè)的壓力損失過大。經(jīng)濟上最適宜的是
在大約2mm，這對于液化器和中間冷卻器(Rilckk他ler)來說是典型的值。 這種所謂的翅片式換熱器按照長時間以來已知的標(biāo)準(zhǔn)化的步驟而得以實現(xiàn)薄片
利用擠壓和特殊工具沖制而成并彼此成組地放置。隨后將管插入并或者以機械方式或者以
液壓方式對管進行擴張，從而產(chǎn)生非常良好的接觸并進而產(chǎn)生良好的在管與薄片之間的傳
熱。單個的管隨后通過折彎部以及總管及分配管彼此連接。 在此，效率大體上是通過這樣的事實來確定，即在薄片表面與空氣之間傳遞的熱 量必須經(jīng)由熱路通過薄片而傳遞至管。因此這種傳熱在傳導(dǎo)性或者說薄片的厚度越大時亦或在管之間的間距越小時就越發(fā)高效。在此涉及的是薄片效率。因此當(dāng)今主要將鋁用作 為薄片的材料，其具有相對于經(jīng)濟性的條件來說高的傳熱能力(大約220W/mK)。管的間距 應(yīng)該盡可能的小，這然而導(dǎo)致了這種問題，即需要許多管。許多管意味著高的費用，因為管 (通常由銅制成)與薄的鋁制薄片相比要昂貴得多。這種材料費用可能由此來降低，即減 小管直徑和壁厚，也就是說利用許多小型管來替代利用少量的大型管來制造換熱器。在熱 力學(xué)方面上這種解決方案的理想之處可能在于非常多的、狹窄間隔的管具有很小的直徑。 然而一個更重要的費用因素也在于用于對管進行擴張和焊接的工作時間。該費用因素可能 在這種幾何形狀的情況下大大升高。 因此在幾年前就已經(jīng)研發(fā)出一種新型的換熱器，即所謂的微型通道_或也稱為微 通道換熱器，其按照完全不同的方法來制造并幾乎符合于翅片式換熱器的理想構(gòu)造具有 小間距許多小型管。 然而在微通道換熱器中替代小型管而應(yīng)用了具有非常多的小型通道的沖壓型材， 該小型通道具有例如大約為lmm的直徑。這種同樣自身是已知的沖壓型材例如在圖2中示 意性地示出。這種型材例如可以以合適的沖壓方法來簡單地并且呈各式形狀地由多種材料 制成。當(dāng)然也已知另外的用于制造微通道換熱器的制造方法，例如將合適成形的型材薄片 組合在一起或者是其它合適的方法。 這種型材不可擴張而且其也并不插入到?jīng)_制的薄片組中。而是例如在兩個彼此狹 窄并靠的型材之間(通常間距例如為< lcm)放置板條，特別是鋁制板條，從而通過交替并 置板條和型材而產(chǎn)生了換熱器組。該組隨后完全地在釬焊爐中得到釬焊。這種組例如在圖 3中示出。 通過狹窄的間距和小的通道直徑產(chǎn)生了具有非常高的薄片效率和非常小的填充 體積(通道內(nèi)側(cè))的換熱器。這種技術(shù)的另外的優(yōu)點是材料成組(腐蝕)得以避免、低的 重量(沒有銅)、高的壓力穩(wěn)定性(大約100bar)以及完整的結(jié)構(gòu)形式(換熱器的典型的深 度例如為20mm)。
不利的是復(fù)雜的、需要釬焊爐的制造方法；以及通過釬焊爐所預(yù)定的、被限定的 尺寸；受到限制的連接可能性(配合數(shù))；但尤其是高耗費的連接系統(tǒng)(分配管和總管)。
在移動的使用中，在90年代時創(chuàng)造出了微型通道換熱器。小的重量、小的組塊深 度以及受到限定的尺寸都是這里所需要的并且是對此理想的必要條件。用于行駛工具空調(diào) 設(shè)備的行駛工具冷卻器以及液化器和蒸發(fā)器在現(xiàn)今幾乎僅利用微通道換熱器來實現(xiàn)。
在固定的領(lǐng)域中，一方面大多數(shù)情況下需要更大的換熱器，而另一方面在此重量 和緊湊性的重要性降低，更主要的是存在最佳的價格性能比。為了顧及于此，微通道換熱器 迄今為止不得不在尺寸方面受到限制。不然的話勢必會有許多小的模塊復(fù)雜地連接。此外， 就沖壓型材而言鋁的使用較為普遍，從而從材料使用上也幾乎不可能期待費用上的優(yōu)勢。
基于在行駛工具行業(yè)中高的生產(chǎn)能力，用于微通道換熱器的制造過程得以標(biāo)準(zhǔn)化 并改善，從而這種技術(shù)在現(xiàn)今可被稱作是成熟的。釬焊爐的尺寸同時也得到提高，從而已經(jīng) 可以制造尺寸為大約lX2m的換熱器。涉及連接系統(tǒng)的最初的困難被排除。同時存在多種 被授予專利權(quán)的方法，如可以釬焊加固管和總管。 尤其現(xiàn)如今相對于鋁大大提高的銅的價格固然也導(dǎo)致了，這種技術(shù)對于固定的使 用也是非常有吸引力的。
在簡單的系統(tǒng)中用于換熱的換熱器基本上僅僅用于提供一種外界介質(zhì)例如空 氣，除了簡單的系統(tǒng)之外也已知了所謂的混合式冷卻器或者說混合式干燥冷卻器，例如在 W090/15299或EP 428647B1中公開的那樣，其中初級冷卻回路的待冷卻的氣態(tài)的或液態(tài)的 介質(zhì)流過薄片換熱器，并且待導(dǎo)出的熱量通過冷卻薄片部分地作為靈敏的熱量且部分地作 為潛在的熱量被排出至空氣流。 一個或多個通風(fēng)機輸送空氣流穿過換熱器并有利地具有可 變的轉(zhuǎn)速。潛在的熱量的導(dǎo)出通過液態(tài)的介質(zhì)優(yōu)選水來實現(xiàn)，該介質(zhì)由其比值例如傳導(dǎo)性、 硬度、碳酸鹽含量來匹配并分別作為形成水滴的液膜而被施加到空氣側(cè)的傳熱面上。直接 地在換熱器元件的下方，多余的水回滴到匯集盤中。還已知噴灑的換熱器方案，在這里，水 被噴灑到薄片換熱器上并且完全蒸發(fā)，并且在此使用了汽化能量以用于改善傳熱，比如在 用于能量優(yōu)化的潤濕的情況下。這也可以在沒有水余量的情況下進行，當(dāng)然必須防止形成 沉積物，為此例如使用了 VE水(非侵蝕性水)。 當(dāng)然，在特殊的情況下也可考慮使用除了水之外的其它冷卻流體，例如油。
換熱器的薄片的潤濕或噴灑的工作方式實現(xiàn)了與通常的方法例如打開冷卻塔相 比顯著的節(jié)能-和節(jié)水。然而不利的是被潤濕的或被噴灑的換熱器管連同薄片的材料的選 擇受到限制，在這里，在關(guān)系到電解質(zhì)的情況下不允許發(fā)生腐蝕。 因此混合的傳熱可以理解為，具有管的薄片_傳熱器的傳熱通過有針對性的水的
潤濕和噴灑得以顯著的改善。在此尤其需要的是這樣調(diào)整薄片組中的空氣速度，從而在薄
片表面上不出現(xiàn)水裂紋。這有利地通過通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或通過其它合適的措施來實現(xiàn)。 在此不利的是，噴灑的或潤濕的水與溶解離子共同作為電解質(zhì)起作用，這在通常
使用的、銅管和換熱器的鋁薄片的材料配組中可能導(dǎo)致大量的腐蝕問題。 在此，作為用于換熱器的合適的表面保護已知的是應(yīng)用例如所謂的電泳的浸入
漆。此外，不僅是如銅管和_薄片的材料配組，還是鋁管和_薄片的材料配組以及優(yōu)質(zhì)鋼管
和-薄片的材料配組都被采用，以便控制接觸性腐蝕的問題。還已知的是，將換熱器整體鍍
鋅。對于循環(huán)-或?qū)α魉馁|(zhì)量來說在此在pH值、水硬度、氯含量、傳導(dǎo)性等方面提出了高
的要求，以便防止一方面當(dāng)由于汽化在薄片上發(fā)生濃縮時形成沉積物和另一方面形成過高
含量的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)，過高含量的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)本身連同沉積物可導(dǎo)致腐蝕。 —個決定性的缺點在于，在混合的工作方式的情況下用于制造和用于換熱器壁的
防腐蝕的投入非常大。 為了獲得更高的傳熱功率，正如例如在行駛工具-或家用技術(shù)中的小型換熱器中
已知的那樣，在更大的傳熱系統(tǒng)中迄今為止一直在嘗試采用前述的混合技術(shù)。 另一種用于達到更大的傳熱功率的可能性原則上在于，即通過組連多個單獨的換
熱器構(gòu)件，例如通過連接AI-MCHX-模塊，而嘗試獲得更大的換熱功率。 然而就此而言在實踐中卻存在這種問題，即可能會出現(xiàn)在模塊或連接點中的溫度 應(yīng)力，其經(jīng)常導(dǎo)致?lián)Q熱系統(tǒng)的損壞或完全損毀，因此在實踐中以這種方式直到今天也不能 交換足夠大的熱量。 這種溫度應(yīng)力出現(xiàn)在冷卻技術(shù)和中間冷卻技術(shù)中，并且一般出現(xiàn)在傳熱期間，例 如在冬天期間外部安裝的設(shè)備里，特別是在非常低的外界溫度的情況下，例如在乃至或者 低于_301:時，并且/或者也在換熱器在以可達120°C的熱氣_或冷卻介質(zhì)始流溫度運行的 情況下增強地出現(xiàn)。
因此溫度應(yīng)力的問題絕不限于大的、固定式的換熱系統(tǒng)中，而是更多通常在那些 交換或補償了大的溫度差和/或大的熱量的地方出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種改善的換熱系統(tǒng)，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中已知的 問題并在具有小的磨損和過低的費用的情況下具有特別高的冷卻功率，特別在大的固定的 設(shè)備中實現(xiàn)，但也可以在移動的設(shè)備中實現(xiàn)。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種用于制造 這種換熱系統(tǒng)的方法。 本發(fā)明的實現(xiàn)這現(xiàn)目的的內(nèi)容通過各個類別的獨立權(quán)利要求的特征來表明。
各個從屬權(quán)利要求涉及了本發(fā)明的特別有利的實施方式。 因此本發(fā)明涉及一種換熱系統(tǒng)，其具有用于在流體與環(huán)境大氣之間的換熱的換熱
器。在此，該換熱器包括引入通道、引出通道和具有多個微通道的傳熱器，其中引入通道與
傳熱器的引入?yún)^(qū)段流動連接，且引出通道與傳熱器的引出區(qū)段流動連接，使得流體為了與
環(huán)境大氣進行換熱而從引入通道經(jīng)由引入?yún)^(qū)段通過傳熱器的多個微型通道并且經(jīng)由引出
區(qū)段被輸送至引出通道。根據(jù)本發(fā)明，換熱系統(tǒng)包括用于平衡熱機械應(yīng)力的補償機構(gòu)。 本發(fā)明還涉及一種換熱系統(tǒng)，特別用于冷卻-和空調(diào)設(shè)備并特殊地關(guān)系到釬焊的
換熱器，特別但不僅僅關(guān)系到用于例如液態(tài)的冷卻介質(zhì)的混合的或非混合的冷卻或者用于
冷卻介質(zhì)的液化的鋁-換熱器，在一個特別的實施例中具有能夠用水潤濕或噴灑的、空氣
側(cè)的傳熱面，通過其可以在冷卻回路中引導(dǎo)冷卻的介質(zhì)或使其完全地汽化。 根據(jù)本發(fā)明，在運行狀態(tài)中出現(xiàn)的構(gòu)件的熱膨脹為了提高運行安全性和泄漏安全
性而通過適合的連接技術(shù)得以補償。
本發(fā)明可以特別有利地在冷的條件下例如當(dāng)大大低于室溫時例如在-301:時或者
在更低的溫度時，或者在換熱系統(tǒng)運行時作為蒸發(fā)器或空氣冷卻器在冷藏庫中或者在待冷 卻的空間內(nèi)以及在借助于熱氣的除霜時加以使用。 經(jīng)證明，本發(fā)明在連接多個冷卻模塊以用于提高冷卻功率時是特別有利的。根據(jù) 本發(fā)明，通過補償器來避免熱機械應(yīng)力，該補償器使得單獨的模塊能夠例如就管連接點而 言對應(yīng)力加以平衡。 作為補償機構(gòu)，在本發(fā)明的特殊的實施例中特別提出了釬焊到模塊上的波形管、 柔性軟管或其它的連接件，它們可以對熱機械應(yīng)力加以補償。作為材料例如在波形管的情 況下或者在類似的固定的連接技術(shù)的情況下可以考慮的是可釬焊的鋁-合金，例如但并不 強制性地具有較小的的鎂份額。柔性的連接件也可以通過在總管和連接點之間的相應(yīng)的間 距，在一定條件下也以U形彎的形式來實現(xiàn)。在u-形或W-形構(gòu)造的熱交換系統(tǒng)中，例如可 以設(shè)計有中央的、位于中心的總管用于溫度補償。 特別有利地也可以當(dāng)需要非常大的冷卻功率時并且當(dāng)在那里因此而必須設(shè)置多 于兩個、三個或者多于四個模塊的連接時來應(yīng)用本發(fā)明。 同時除了簡單的冷卻系統(tǒng)之外，本發(fā)明也涉及混合的中間冷卻器或液化器即換熱 系統(tǒng)，其中為了換熱還附加利用冷卻的流體例如水、油或另外的流體來潤濕或噴淋換熱器面。 在一個特殊的實施例中，補償機構(gòu)是能夠膨脹的并且/或者柔性的連接機構(gòu)，特別是波形管和/或柔性軟管，特殊地是連接板和/或其他合適的補償機構(gòu)，其優(yōu)選地可以由
金屬或合金制成，特殊地但也例如由塑料、復(fù)合材料或其他合適的材料制成。 在一個對于實踐來說重要的實施例中，在根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)中設(shè)置有至少兩
個傳熱器，并且/或者至少兩個傳熱器通過總引入管路并且/或者通過總引出管路連接以
用于導(dǎo)入或?qū)С隼鋮s流體。通過將至少兩個傳熱器在一個根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)中組連，
可在特殊的情況下按照需要非常靈活地配合所需要的傳熱功率。 為了進一步改善換熱功率，換熱系統(tǒng)可以包括換熱體，從而由換熱體和傳熱器構(gòu) 成換熱器組。換熱體例如可以是一種自身是已知的冷卻薄板或冷卻肋或其他合適的換熱 體，正如其自身由現(xiàn)有技術(shù)已知的那樣。 在一個對于實踐具有重要意義的實施例中，換熱系統(tǒng)包括多個傳熱器和/或多個 換熱器和/或多個換熱體和/或多個換熱器組，并且特別設(shè)計為模塊化的換熱系統(tǒng)。特別 優(yōu)選地設(shè)計為能夠模塊化地擴展并且/或者能夠模塊化地縮減的換熱系統(tǒng)，其可非常靈活 地，簡單且價廉地配合于變化的要求，例如配合于變化的對于換熱功率的要求，而不必在相 應(yīng)的情況下更換整個的換熱系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的補償機構(gòu)可以設(shè)置在換熱系統(tǒng)的不同的構(gòu)件之間。因此補償機構(gòu)可 以設(shè)置在傳熱器和/或引入通道和/或引出通道之間。 并且/或者補償機構(gòu)可以設(shè)置在傳熱器和/或總引入管路和/或總引出管路之
間，并且/或者在換熱體與傳熱器之間，并且/或者在兩個換熱器組之間。 優(yōu)選但不必要的是，兩個傳熱器和/或兩個換熱器和/或兩個換熱器組在彼此成
一能夠預(yù)定的角度的情況下布置，特別是彼此平行并且/或者成V形和/或成W形地布置。 在此，作為用于補償熱機械應(yīng)力的補償機構(gòu)不是非要設(shè)置一個單獨的補償機構(gòu)。
在特殊情況下也可能的是，將引入通道自身、和/或引出通道和/或引入?yún)^(qū)段和/或引出區(qū)
段和/或總引入管路和/或總引出管路和/或換熱器組設(shè)計為補償機構(gòu)，方法是它們例如
以波形管或彈性的或能夠膨脹的軟管的形式或以其他的形式來作為補償機構(gòu)布置。 尤其當(dāng)需要特別高的傳熱功率時，根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)可以包括用于冷卻傳熱
器的冷卻裝置，尤其可以以自身已知的方式在傳熱器上設(shè)置用于產(chǎn)生氣流通風(fēng)器。 為了還可能實現(xiàn)更大的傳熱功率，換熱系統(tǒng)可以設(shè)計為混合系統(tǒng)，并且包括利用
冷卻流體尤其利用冷卻水或冷卻油來對傳熱器進行噴淋的噴淋裝置，并且/或者可以設(shè)置
例如以盆為形式的用于分離和收集冷卻流體的水滴分離器。 優(yōu)選的是，傳熱器和/或換熱器和/或補償機構(gòu)和/或換熱體和/或換熱器組特 殊地整個換熱系統(tǒng)由金屬或合金制成，尤其由唯一的金屬或唯一的合金制成，特別地由優(yōu) 質(zhì)鋼制成，特殊地由鋁或鋁合金制成。 其中例如可以設(shè)置所謂的犧牲金屬作為防腐蝕保護，犧牲金屬例如以技術(shù)人員已 知的方式在電化學(xué)的腐蝕過程中有利地即在獲得根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)的另一種金屬構(gòu) 件的情況下被腐蝕。 在此作為替代方案或附加方案也可以的是，換熱系統(tǒng)至少部分地配有保護層，特 別地設(shè)有防腐蝕保護層，其例如可以是防腐蝕漆、熱噴層、電鍍層或其他合適的防腐蝕層。
對于同時要求片狀換熱器和微通道換熱器的有利性能的非常特殊的應(yīng)用來說，換 熱系統(tǒng)可以利用翅片式的、具有冷卻片的換熱器構(gòu)成組合式換熱器。
根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)在此可以在多種技術(shù)領(lǐng)域中有利地應(yīng)用。因此換熱系統(tǒng)可 以在許多另外的應(yīng)用可能性的情況下是冷卻器，特別是用于行駛工具的冷卻器，特殊地是 用于陸上運輸工具、用于飛行器或用于船舶的冷卻器，或者是器用于移動的或固定的暖氣 設(shè)備、冷卻設(shè)備或空調(diào)設(shè)備的冷卻器、冷凝器或蒸發(fā)，尤其是用于機器或建筑物的冷卻器裝置。 本發(fā)明還涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)的方法，其中優(yōu)選地應(yīng)用了釬 焊方法和/或熔焊方法。 有利地的是，換熱系統(tǒng)在釬焊爐中制造，其中特殊地，將換熱系統(tǒng)的構(gòu)件機械地連 接并且隨后在釬焊步驟中釬焊。 為了防止腐蝕性的或其它有害的環(huán)境影響，可以給換熱系統(tǒng)在釬焊之后以自身已 知的方式至少部分地設(shè)置保護層，尤其設(shè)置防腐蝕保護層并且/或者設(shè)置犧牲金屬。


下面參照附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。示意性的附圖所示為 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)的第一實施例； 圖2在剖面中示出了沿著圖1截面線I-I的具有微通道的傳熱器； 圖3示出了具有換熱器組的換熱系統(tǒng)； 圖4示出了在平行布置中的模塊化的換熱系統(tǒng)； 圖4a示出了另一種模塊化的換熱系統(tǒng)； 圖4b示出了第三種模塊化的換熱系統(tǒng)； 圖5示出了具有布置成V-形的換熱器的換熱系統(tǒng)； 圖6示出了用于形成組合式換熱器的、翅片式的換熱器； 圖7示出了作為具有噴淋裝置的混合系統(tǒng)的換熱系統(tǒng)。
具體實施例方式
圖1在示意性的視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)的第一個簡單的實施例，其 在下面整體上以標(biāo)號1標(biāo)示。 圖1中的根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)1具有作為重要的元件的換熱器2用于在流體3、 例如冷卻液3與環(huán)境大氣例如空氣之間換熱。換熱器2包括引入通道4、引出通道5和具有 多個微通道61的傳熱器6。傳熱器6也就是例如本身已知的微通道_或微型通道系統(tǒng)6。 引入通道4與傳熱器6的引入?yún)^(qū)段62流動連接，并且引出通道5與傳熱器6的引出區(qū)段63 流動連接，使得流體3能夠為了與環(huán)境大氣進行換熱而從弓I入通道4經(jīng)由引入?yún)^(qū)段62通過 傳熱器6的多個微通道61并最終通過引出區(qū)段63被輸送至引出通道5。在此對于本發(fā)明 必不可少的是，根據(jù)圖1的換熱系統(tǒng)1包括用于平衡熱機械應(yīng)力的補償機構(gòu)7，其在當(dāng)前情 況下處于引入通道4與傳熱器6之間或處于引出通道5與傳熱器6之間，從而在引入通道 4和/或傳熱器6和/或引出通道5之間出現(xiàn)的熱機械應(yīng)力能夠得到補償。
在圖2中以剖面圖示意性地示出了沿著圖1的截面線I-I的具有微通道61的傳 熱器6。替代小型管像已經(jīng)提到過的那樣在微通道傳熱器6中應(yīng)用了例如鋁制的沖壓型材， 其具有非常多的小型通道61，這些通道的直徑為例如大約lmm。根據(jù)圖2的傳熱器6例如可以以合適的擠壓方法簡單地并以多種形式由多種材料制成。根在另一個在圖2中未明確 地示出的實施變體中，據(jù)圖2的傳熱器也可以通過另外的制造方法，例如通過將合適成形 的型材薄片接合在一起或者通過其他合適的方法來制成。 為了提高和改善換熱功率，可以如在圖3中示例性地示出地那樣將根據(jù)本發(fā)明的 換熱系統(tǒng)1也通過多個換熱體IO來設(shè)計為換熱器組11，它們整體上可以構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的 換熱系統(tǒng)l。在當(dāng)前實施例中，換熱體10是冷卻薄片IO，其以自身已知的方式在兩個例如 在圖1和2中示意性地示出的傳熱器6之間成V-或W-形地布置。 如果必須將變化的傳熱功率計算在內(nèi)，那么在實踐中特別有利的是，首先但不只 是使用根據(jù)圖4、圖4a和圖4b的特殊的實施例。例如當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)1用作用 于對大的建筑物組合體或全部機械設(shè)備進行冷卻的冷卻系統(tǒng)并且其大小必須隨時間的推 移而重新計量即例如需要變小或者變大時，那么需要更小的或更大的傳熱功率。在這種情 況下提出了根據(jù)圖4、圖4a和圖4b的模塊化的換熱系統(tǒng)l，其中例如在圖4中以平行的布 置方式在總引入管路8與總引出管路9之間設(shè)置多個傳熱器6。同時當(dāng)然地，傳熱器6或 換熱器2在總引入管路8與總引出管路9之間的其它類型的、如在兩個特殊的根據(jù)圖4a和 圖4b的實施例中所展示的那樣的布置方式也是可能的。因此換熱器2或傳熱器6例如也 可以根據(jù)圖4a成V-形或部分成V-形地布置，或者也可以根據(jù)圖4b以平面并列的布置方 式來布置，或者以各種其他合適的、關(guān)于彼此或關(guān)于總引入管路8和/或關(guān)于總引出管路9 的布置方式來布置。 正如還在圖4、圖4a和圖4b中示意性地示出的那樣，根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)1具 有可達6m的長度，特殊地具有6m到12m或者甚至更大的尺寸。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的換熱系 統(tǒng)也可以明顯小于6m，例如僅為lm或甚至還具有更小的尺寸。 同時，根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)也可以沒有問題地承受非常大的可達12(TC甚至更 大的溫差或者說溫度波動，而無需擔(dān)心出現(xiàn)對功能的損害或影響。借助于根據(jù)本發(fā)明的能 夠全部地亦或僅部分地由流體3流過的補償機構(gòu)7，根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)即使在相對于 換熱系統(tǒng)1的長度L的長度變化大到百分比范圍內(nèi)也能應(yīng)對。其中不言而喻的是換熱系 統(tǒng)1的長度L根據(jù)實施方式的類型不同可以指各種線性的膨脹L。 在試驗中，例如在應(yīng)用鋁的情況下可達0.3%的長度變化得到補償，或者在換熱系 統(tǒng)l由銅制成時可達0.2%的長度變化得到補償。在一種具體的情況下，對于由鋁制成并 具有12000mm的換熱系統(tǒng)1而言能夠容易地補償可達34mm的長度變化。對于相應(yīng)的由銅 制成的換熱系統(tǒng)1而言能夠補償可達25mm的長度變化，其中調(diào)節(jié)了相應(yīng)的可達12(TC的溫差。 傳熱器6或換熱器2可以在根據(jù)圖4、圖4a或圖4b的根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)1中 簡單地移除或添加，從而換熱系統(tǒng)1的換熱功率可以非常靈活地匹配于變化中的需求。
圖5示出了具有布置成V-形的正如例如在圖1中詳細(xì)示出地那樣的換熱器2的 換熱系統(tǒng)l，其中為了改善冷卻功率額外設(shè)置了用于產(chǎn)生氣流的通風(fēng)器12、121。
為了進行說明，圖6示出了自身已知的翅片式的、具有冷卻片161的、如在根據(jù)本 發(fā)明的非常特殊的實施例中例如可以應(yīng)用于組合式換熱器的換熱器16。也就是說，根據(jù)本 發(fā)明的換熱系統(tǒng)1可以為了非常特殊的應(yīng)用而除了具有多個微通道61的傳熱器6之外還 同時包括帶有冷卻片161的換熱器16。
為了實現(xiàn)可能還更大的傳熱功率，換熱系統(tǒng)1可以根據(jù)圖7設(shè)計為混合系統(tǒng)1、 101。在這種情況下優(yōu)選地設(shè)置噴淋裝置13用于利用外部的冷卻流體14尤其冷卻水14或 冷卻油14來對傳熱器6進行噴淋。圖7所示的特殊的實施例還包括以盆15為形式的水滴 分離器15用于分離和收集外部的冷卻流體14，從而使外部的冷卻流體14可以在外部的用 于對外部的冷卻流體14進行冷卻的冷卻系統(tǒng)1000中再循環(huán)并且為了進一步冷卻換熱器2 而通過噴淋裝置13再次輸送至該換熱器。 不言而喻的是，對在該申請的范疇中所描述的實施例僅僅示例性地加以理解。也 就是說，本發(fā)明不僅限于所描述的特殊的實施例。特別地，所提出的特殊的實施方式的所有 合適的組合同樣也由本發(fā)明所覆蓋。 通過本發(fā)明也首次達到了更大的傳熱功率，方法是通過將多個單獨的換熱構(gòu)件連 接在一起例如通過連接AI-MCHX-模塊來達到更大的換熱功率，而不必?fù)?dān)心換熱系統(tǒng)由于 熱機械應(yīng)力而遭受損害。 也就是說，由現(xiàn)有技術(shù)已知的在模塊或連接點中的經(jīng)常導(dǎo)致?lián)Q熱系統(tǒng)損壞或完全 損毀并從而在實踐中導(dǎo)致以這種方式直到今天也不能交換足夠大的熱量的溫度應(yīng)力問題 通過本發(fā)明得到了完全排除。 溫度應(yīng)力比如出現(xiàn)在冷卻技術(shù)和中間冷卻技術(shù)中，并且一般出現(xiàn)在傳熱期間，例
如在冬天期間外部安裝的設(shè)備里，特別是在非常低的外界溫度的情況下，例如在乃至或者
低于_301:時，并且/或者也在換熱器在以可達120°C的熱氣_或冷卻介質(zhì)始流溫度運行的
情況下增強地出現(xiàn)，現(xiàn)在通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)，溫度應(yīng)力不再成問題。 但通過本發(fā)明不僅排除了在大型的、固定式的換熱系統(tǒng)中的溫度應(yīng)力的問題，而
且，在所有其它的亦或小型的換熱系統(tǒng)中例如在用于家用設(shè)備或行駛工具的系統(tǒng)中尤其在
那些交換或補償較大的溫度差和/或較大的熱量的地方，根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)也可以非
常有利地得以使用。
權(quán)利要求
一種換熱系統(tǒng)，具有用于在流體(3)與環(huán)境大氣之間的換熱的換熱器(2)，其中所述換熱器(2)包括引入通道(4)、引出通道(5)和具有多個微通道(61)的傳熱器(6)，并且所述引入通道(4)與所述傳熱器(6)的引入?yún)^(qū)段(62)流動連接且所述引出通道(5)與所述傳熱器(6)的引出區(qū)段(63)流動連接，使得所述流體(3)能夠為了與環(huán)境大氣進行換熱而從所述引入通道(4)經(jīng)由所述引入?yún)^(qū)段(62)通過所述傳熱器(6)的所述多個微通道(61)并且經(jīng)由所述引出區(qū)段(63)被輸送至所述引出通道(5)，其特征在于，所述換熱系統(tǒng)(1)包括用于平衡熱機械應(yīng)力的補償機構(gòu)(7)。
2. 按權(quán)利要求l所述的換熱系統(tǒng)，其中所述補償機構(gòu)(7)是能夠膨脹的并且/或者柔 性的連接機構(gòu)(7)，特別是波形管(7)和/或柔性軟管(7)，特殊地是連接板(7)和/或其 他合適的補償機構(gòu)(7)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的換熱系統(tǒng)，其中設(shè)置了至少兩個傳熱器(6)，并且/或者所 述至少兩個傳熱器(6)通過總引入管路(8)并且/或者通過總引出管路(9)連接，并且/或 者其中所述換熱系統(tǒng)(1)包括換熱體(IO)，并且由所述換熱體(10)和所述傳熱器(6)構(gòu)成 換熱器組(11)，并且/或者其中所述換熱系統(tǒng)(1)包括多個傳熱器(6)和/或換熱器(2) 和/或換熱體(10)和/或換熱器組(ll)，并且特別設(shè)計為模塊化的換熱系統(tǒng)(l)，優(yōu)選設(shè) 計為能夠模塊化地擴展的并且/或者能夠模塊化地縮減的換熱系統(tǒng)(1)。
4. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中所述補償機構(gòu)(7)設(shè)置在所述傳熱 器(6)和/或所述引入通道(4)和/或所述引出通道(5)之間，并且/或者其中所述補償 機構(gòu)(7)設(shè)置在所述傳熱器(6)和/或所述總引入管路(8)和/或所述總引出管路(9)之 間，并且/或者其中所述補償機構(gòu)(7)設(shè)置在所述換熱體(10)與所述傳熱器(6)之間，并 且/或者其中所述補償機構(gòu)(7)設(shè)置在兩個換熱器組(11)之間，并且/或者其中兩個傳熱 器(6)和/或兩個換熱器(2)和/或兩個換熱器組(11)在彼此成一能夠預(yù)定的角度的情 況下布置，特別是彼此平行并且/或者成V形地布置。
5. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中所述引入通道(4)和/或所述引出 通道(5)和/或所述引入?yún)^(qū)段(61)和/或所述引出區(qū)段(62)和/或所述總引入管路(8) 和/或所述總引出管路(9)和/或所述換熱器組(11)設(shè)計為補償機構(gòu)(7)。
6. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中所述換熱系統(tǒng)(1)包括用于冷卻所 述傳熱器(6)的冷卻裝置(12)尤其用于產(chǎn)生氣流的通風(fēng)器(12，121)，并且/或者其中所述 換熱系統(tǒng)(1)設(shè)計為混合系統(tǒng)(1，101)，并且包括利用冷卻流體(14)尤其冷卻水(14)來對 所述傳熱器(6)進行噴淋的噴淋裝置(13)，并且/或者設(shè)置了用于分離所述冷卻流體(14) 的水滴分離器(15)。
7. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中所述傳熱器(6)和/或所述換熱器 (2)和/或所述補償機構(gòu)(7)和/或所述換熱體(10)和/或所述換熱器組(11)特殊地整 個換熱系統(tǒng)(1)由金屬或合金制成，尤其由唯一的金屬或唯一的合金制成，特別地由優(yōu)質(zhì) 鋼制成，特殊地由鋁或鋁合金制成，并且/或者其中所述傳熱器(6)和/或所述換熱器(2) 和/或所述補償機構(gòu)(7)和/或所述換熱體(10)和/或所述換熱器組(11)特殊地整個換 熱系統(tǒng)(1)由金屬或合金制成，其中作為防腐蝕保護設(shè)置了犧牲金屬，并且/或者其中所述 換熱系統(tǒng)至少部分地設(shè)有保護層尤其防腐蝕保護層。
8. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中，所述換熱系統(tǒng)利用翅片式的、具有冷卻片(161)的換熱器(16)構(gòu)成組合式換熱器。
9. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的換熱系統(tǒng)，其中所述換熱系統(tǒng)(1)是冷卻器(l)，特 別是用于行駛工具的冷卻器(1)，特殊地是用于陸上運輸工具、用于飛行器或用于船舶的冷 卻器(1)，或者是用于移動的或固定的暖氣設(shè)備、冷卻設(shè)備或空調(diào)設(shè)備的冷卻器(D、冷凝 器(1)或蒸發(fā)器(l)，尤其是用于機器或建筑物的冷卻器裝置(1)。
10. —種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的換熱系統(tǒng)(1)的方法，其中應(yīng) 用了釬焊方法和/或熔焊方法，并且/或者其中所述換熱系統(tǒng)(1)在釬焊爐中制造，并且/ 或者其中將所述換熱系統(tǒng)(1)的構(gòu)件機械地連接并接著在釬焊步驟中釬焊，并且/或者其 中給所述換熱系統(tǒng)(1)在釬焊之后至少部分地設(shè)置保護層，尤其設(shè)置防腐蝕保護層并且/ 或者設(shè)置犧牲金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換熱系統(tǒng)(1)，具有用于在流體(3)與環(huán)境大氣之間的換熱的換熱器(2)。換熱器(2)包括引入通道(4)、引出通道(5)和具有多個微通道(61)的傳熱器(6)，其中引入通道(4)與傳熱器(6)的引入?yún)^(qū)段(62)流動連接，并且引出通道(5)與傳熱器(6)的引出區(qū)段(63)流動連接，使得流體(3)能夠為了與環(huán)境大氣進行換熱而從引入通道(4)經(jīng)由引入?yún)^(qū)段(62)通過傳熱器(6)的多個微通道(61)且經(jīng)由引出區(qū)段(63)被輸送至引出通道(5)。根據(jù)本發(fā)明，換熱系統(tǒng)(1)包括用于平衡熱機械應(yīng)力的補償機構(gòu)(7)。本發(fā)明還涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的換熱系統(tǒng)(1)的方法。
文檔編號F28D5/02GK101730829SQ200880023930
公開日2010年6月9日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者F·蘇梅勒, H·科尼格, S·佩倫塞維克 申請人:聯(lián)合熱交換技術(shù)股份公司