专利名称：热交换器所用的挡板及其安装方法
技术领域：
本发明总体涉及热交换器的构造和安装方法。更具体而言，本发明涉及一种挡板组件和在热交换器内建立至少两个隔离开的流体回路的方法。
在许多应用场合中都要利用挡板来阻塞和引导流体和气体通过管状构件、如热交换器的歧管的流动。热交换器通常包括互连于一对歧管之间的多根管子。为了优化传热效率，通常在歧管内的某些位置安放挡板来控制通过管子的传热流体(气体或液体)的流动，以便可以通过适当地控制通过其管子的流体的流动路线而在热交换器内建立分立的、平行的流动区域。
现有技术提出了多种挡板设计方案和在热交换器歧管内安装挡板的方法。一个实例使用的是杯状挡板，该杯状挡板安装在歧管的内部通道中、然后利用钎焊方法固定就位。钎焊方法适用于使挡板形成高强度、不透流体的密封，特别是如果热交换器为钎焊结构时更是如此。然而，这种方法的一个缺点是钎焊助焊剂可能会残留在歧管内，而这可能会导致腐蚀热交换器的内部。在Nakajima等人的美国专利U.S.Patent No.5,052,478中公开了另一个实例，它提出将分隔板插入热交换器歧管壁内的圆周狭槽中。虽然狭槽有利于从歧管中除去残留的钎焊助焊剂，但它们可能会大大削弱歧管壁的强度，从而降低其承受大量温度和压力循环的能力。在Clausen的共同受让的美国专利U.S.Patent No.4,762,152中公开了一种挡板设计和安装方法，它不会损害热交换器歧管的结构完整性，又能避免钎焊助焊剂造成污染，该专利使用的是利用一种工具安装的杯状挡板，当该工具取出时能够沿径向向外压住挡板的侧壁。这样一来，侧壁就被压靠在歧管的内表面上，从而使挡板和歧管发生塑性变形而将挡板固定就位。
除了控制通过热交换器的流体的流动路线之外，还利用挡板来在单个热交换器单元内建立两个或更多隔离开的流体回路。在空间的有效利用非常重要的场合，如应用于汽车中的情况下，就特别需要在单个热交换器内提供多个流体回路的能力。在这些应用场合中，每个挡板形成能够经受大量热循环和压力循环的流体密封的能力就变得更加重要，特别是在流体的混合可能会损坏各独立流体回路的组件的情况下更是如此。然而，如果流体回路在热交换器内差别显著的压力下工作，挡板的密封能力就会受到严峻挑战。例如，在单个热交换器单元内综合使用空气调节冷凝器和油冷却器就会因为汽车空气调节流体被压缩至明显高于机油压力峰值的压力而难以实现。因而，为此所需的挡板必须能够在大量的热循环和压力循环中承受冷凝器侧的高得多的压力，而挡板的失效可能会导致空气调节系统和机油系统受到损坏。
因此，可以清楚，如果在单个热交换器单元内需要多个可以在差别显著的压力下工作的流体回路，用来建立流体回路的挡板必须能够在多个热循环和压力循环内提供可靠的不透流体的密封。考虑到现有技术，就需要一种不会损害歧管的结构完整性并且不会造成钎焊助焊剂残留在歧管内的改进型挡板设计方案。
本发明的一个目的是提供一种带有一个挡板的热交换器构件，该挡板可在热交换器构件内限定多个隔离的流动区域。
本发明的另一个目的是这种挡板能够可靠地隔离和密封在热交换器构件内在不同压力下工作的多种流体。
本发明的又一个目的是这种挡板能够在热交换器内进行钎焊，从而便于安放和除去挡板周围的钎焊助焊剂，并且能够单独地进行泄漏检查。
根据本发明，提供了一种具有一个内部通道的热交换器构件，在该内部通道中安放着一个挡板组件以便在通道内限定至少两个隔离的流动区域。挡板组件包括一对挡板，这对挡板中的第一挡板具有一个与热交换器构件的壁接触从而在它们之间形成不透流体的密封的第一外周部分。第一挡板还具有一个与热交换器构件的壁隔开从而在它们之间形成一个外周间隙的第二外周部分。这两个挡板中的第二挡板也具有一个与热交换器构件的壁接触从而在它们之间形成不透流体的密封的外周部分。第二挡板的第二外周部分与第一挡板的第二外周部分接触，从而使这两个挡板连接在一起形成一个组件。在一个优选实施方案中，第一和第二挡板之间的外周间隙通过一个开口通往大气空间。因此，可以通过这个开口将助焊剂引入热交换器构件或者从热交换器构件中取出，以便利用钎焊方法将挡板固定就位。此外，这个开口也可以在安装完成后用作对挡板进行泄漏试验的点，并且如果在热交换器制造完成后还没有密封，还可以用来显示一个挡板的失效情况。由于这个开口能防止间隙内的流体压力增加，因此这个开口还能防止在隔离的流动区域内的两种流体发生混合。
鉴于以上所述，可以清楚本发明的一个显著优点是提供了一种可在单个热交换器单元内限定两个或更多隔离开的流体回路的改进型挡板设计方案。这种挡板设计方案能够在大量的热循环和压力循环中隔离开处于差别显著的压力下的流体，例如汽车空气调节流体和机油。另外，这种挡板设计方案便于进行热交换器单元的钎焊和试验，并且如果一个或两个挡板发生泄漏时，可以防止不同的流体发生混合。
本发明的其它目的和优点通过下文中的详细描述将会得到更好的理解。
现在参照附图通过实例对本发明进行描述，其中
图1为本发明的带有一个挡板组件的热交换器歧管的剖面图。
图1中的剖面图所示为热交换器单元10的一部分，包括一个歧管12和一个挡板组件14。根据本发明，挡板组件14能够在歧管12内隔离开两种流体。本发明的一个特殊方面是尽管一种流体所处的压力比另一种流体高得多，但挡板组件14仍然能够可靠地隔离开两种流体。这种应用场合的一个实例是一个热交换器单元，它具有一个用作汽车空气调节系统的冷凝器的冷却回路和一个用作机油系统的油冷却器的第二冷却回路。然而，本领域的技术人员应当明白本发明也可以用于其它应用场合，包括汽车工业之外的应用场合。
如图所示，挡板组件14包括一对嵌套在一起的挡板18和26。挡板组件14位于歧管12内、处在一对邻近的管开口36之间，每个管开口36中运送着用于挡板组件14所限定的流体回路之一的一种流体。挡板18一般安放在歧管12的高压侧，而挡板26安放在低压侧。挡板18基本为杯状，带有一个径向壁20、一个外环形部分22和一个连接着外环形部分22与径向壁20的内环形部分24。外环形部分22利用钎焊或者其它方法与歧管12的壁16连接，从而形成不透流体的密封。径向壁20和内环形部分24与壁16隔开，从而形成一个环形间隙32。第二挡板26也基本为杯状，并且具有一个径向壁28和一个环形部分30。环形部分30利用钎焊或者其它方法与歧管12的壁16连接，从而形成不透流体的密封。挡板26优选通过压配合或者其它方式与挡板18连接，从而使得挡板28的环形部分30环绕着挡板18的内环形部分24并与其接触。这样，挡板18和26就将环形间隙32与由挡板组14在歧管12内限定的两个流体回路实现流体密封隔离。
从图1中所示的挡板18和26的结构中可以看出，作用于挡板18上的流体压力使得外环形部分22发生扩张从而与歧管12的壁16形成更紧密的接触。因此，挡板18优选地位于两个流体回路的高压侧。内环形部分24也会扩张，但幅度要较小，从而增大了内环形部分24与挡板26的环形部分30之间、以及环形部分30与歧管壁16之间的接触压力。
根据本发明的一个优选实施方案，在歧管12的壁16中有一个开口34以便使环形间隙32与大气连通。因此，经过挡板18和26之一所发生的任何泄漏情况将会因从开口34中渗漏而被观察到。因此，当挡板组件14已经安装在歧管12中后，在热交换器单元10的安装完成后的任何时候，包括单元10已经安装就位投入使用后，开口34都能够用作泄漏试验点。显然，由于开口34能够防止任何流体在环形间隙32内增压，所以一个挡板的失效不会造成剩下的挡板失效。因此，开口34能够防止被挡板组件14所隔离的流体发生混合。开口34还提供了接近挡板18和26的通道以便在将挡板18和26钎焊于歧管壁16上时放入和/取出钎焊助焊剂。因此，在钎焊操作完成后钎焊助焊剂残留在歧管12内的可能性就得以显著降低。
在歧管12内安装挡板组件14的工作优选地通过将挡板26压配合在挡板18上、随后将挡板18和26作为一个单件安装在歧管12中而完成。如果挡板组件14要利用钎焊方法安装就位，则挡板18和26优选地都由带有钎焊合金的适当的铝合金覆层制成。在挡板18和26与歧管12的壁16之间留有间隙以便于安装挡板组件14。适用于本发明的材料、间距和安装工具在本领域内众所周知，因此在本文中不再做进一步的详细讨论。
尽管针对一个实施方案对本发明进行了描述，但本领域的技术人员应当清楚本发明也可以采用其它形式。例如，开口34可以在完成泄漏试验后密封好。另外，挡板18和26可以整体形成，而不是分别加工然后再安装。因此，本发明的范围将由以下权利要求来限定。
权利要求
1.一种具有一个由至少一个壁限定的内部通道的热交换器构件，这种热交换器构件包括-一个第一挡板构件，它安放在内部通道中并且限定了位于内部通道内的至少两个隔离的流动区域中的一个第一流动区域，第一挡板构件具有一个与热交换器构件的壁接触从而在它们之间形成不透流体的密封的第一外周部分，第一挡板构件具有一个与热交换器构件的壁隔开从而在它们之间形成一个外周间隙的第二外周部分；以及-一个第二挡板构件，它安放在内部通道中并且限定了位于内部通道内的至少两个隔离的流动区域中的一个第二流动区域，第二挡板构件具有一个与热交换器构件的壁接触从而在它们之间形成不透流体的密封的第一外周部分，第二挡板构件具有一个与第一挡板的第二外周部分接触的第二外周部分，第一和第二挡板构件将外周间隙与第一和第二流动区域流体密封隔开。
2.权利要求1中所述的热交换器构件，还包括一个穿过热交换器构件的壁并与外周间隙保持流体连通的开口。
3.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第一挡板构件的第一外周部分为环形。
4.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第一挡板构件的第二外周部分为环形。
5.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第二挡板构件的第一外周部分为环形。
6.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第二挡板构件的第二外周部分为环形。
7.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第二挡板构件的第一和第二外周部分由第二挡板构件的环形部分的径向向内和径向向外的表面区域限定。
8.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第一挡板构件的第一外周部分被钎焊于内部通道的壁上。
9.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第二挡板构件的第一外周部分被钎焊于内部通道的壁上。
10.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于第二挡板构件的第二外周部分压配合于第一挡板构件的第二外周部分上。
11.权利要求1中所述的热交换器构件，其特征在于热交换器构件为热交换器的歧管。
12.一种具有一个歧管的热交换器，歧管带有一个由歧管壁所限定的内部通道，这种热交换器包括-一个位于内部通道内的杯状第一挡板，第一挡板具有一个径向壁、一个第一环形部分和一个连接着第一环形部分与径向壁的第二环形部分，第一环形部分与歧管壁连接从而在其间形成不透流体的密封，径向壁和第二环形部分与歧管壁隔开，从而在其间形成一个环形间隙；-一个位于内部通道内并与第一挡板嵌套在一起以便在热交换器内限定两个流体隔离开的流体回路的杯状第二挡板，第二挡板具有一个径向壁和一个环形部分，环形部分与歧管壁连接从而在其间形成不透流体的密封，第一挡板的第二环形部分与第二挡板的环形部分形成压配合从而在其间形成不透流体的密封，第一和第二挡板将环形间隙与两个流体隔离开的流体回路流体式密封隔开；以及-一个穿过热交换器构件的壁并与环形间隙保持流体连通的开口。
13.一种方法，包括以下步骤-制备一个具有第一外周部分和第二外周部分的第一挡板构件；-制备一个具有第一外周部分和第二外周部分的第二挡板构件；-将第一和第二挡板构件安装在热交换器构件的内部通道中以便在内部通道中限定至少两个隔离的流动区域，使第一和第二挡板构件的第一外周壁与热交换器构件的壁接触从而在其间形成不透流体的密封，而第一挡板构件的第二外周部分与热交换器构件的壁隔开从而在其间形成一个外周间隙，该外周间隙与穿过热交换器构件的壁的开口保持流体连通，第二挡板构件的第二外周部分与第一挡板的第二外周部分接触从而在其间形成不透流体的密封，第一和第二挡板构件将外周间隙与两个隔离的流动区域流体式密封隔开；然后-在压力作用下将流体引入这两个隔离的流动区域中并通过检测壁上开口的流体泄漏情况来检查壁与第一和第二挡板构件之间的泄漏。
14.权利要求13中所述的方法，还包括在热交换器构件的内部通道内钎焊第一和第二挡板构件的步骤。
15.权利要求14中所述的方法，还包括在钎焊第一和第二挡板构件之前通过壁上的开口将助焊剂化合物引入外周间隙内的步骤。
16.权利要求13中所述的方法，还包括在将第一和第二挡板构件安装在热交换器构件的内部通道中之前将第一和第二挡板构件装配在一起的步骤。
17.权利要求13中所述的方法，还包括在将第一和第二挡板构件安装在热交换器构件的内部通道中之前将第一和第二挡板构件压配合在一起的步骤。
18.权利要求13中所述的方法，其特征在于第一挡板构件的第一和第二外周部分为环形。
19.权利要求13中所述的方法，其特征在于第二挡板构件的第一和第二外周部分由第二挡板构件的环形部分的径向向内和径向向外的表面区域限定。
20.权利要求13中所述的方法，其特征在于热交换器构件为热交换器的歧管。
全文摘要
一种具有一个内部通道的热交换器构件(12),在该内部通道中安放着一个挡板组件(14)以便在通道内限定至少两个隔离的流动区域。挡板组件(14)包括一对挡板(18、26),这对挡板中的第一挡板(18)具有一个与热交换器构件(12)的壁(16)接触从而在它们之间形成不透流体的密封的第一外周部分(22)。第一挡板(18)还具有一个与热交换器构件(12)的壁(16)隔开从而在它们之间形成一个外周间隙(32)的第二外周部分(24)。这两个挡板中的第二挡板(26)也具有一个与热交换器构件(12)的壁(16)接触从而在它们之间形成不透流体的密封的外周部分(30)。第二挡板(26)的第二外周部分(30)与第一挡板(18)的第二外周部分(24)接触从而使这两个挡板(18、26)连在一起形成一个组件。在一个优选实施方案中,第一和第二挡板(18、26)之间的外周间隙(32)通过一个开口(34)通往大气空间。因此,可以通过这个开口(34)将助焊剂引入热交换器构件(12)或者从热交换器构件(12)中取出,以便利用钎焊方法将挡板(18、26)固定就位。在完成安装后的任何时候,都可以通过这个开口(34)的泄漏情况来显示挡板(18、26)的失效情况。
文档编号B23K101/14GK1326542SQ99813295
公开日2001年12月12日 申请日期1999年8月17日 优先权日1998年11月16日
发明者J·L·因萨拉科, C·W·菲利普斯 申请人:挪威海德罗公开有限公司