一种热交换装置的制作方法

本发明涉及换热技术领域，特别涉及一种热交换装置。

背景技术：

热交换装置可以实现两种介质之间热量的传递，其主要用于需要对系统中工作流体进行温度调节的系统中，以便控制系统中工作流体的温度处于正常温度范围，满足系统正常的工作需求。

对于车辆而言，润滑油对车辆工作零部件的正常润滑是车辆安全行驶的关键。在车辆正常行驶时，润滑油通常能够满足车辆润滑的需求，但是当车辆超负荷或者在四驱模式设定在雪地行驶或者越野时，车辆在液力变矩器过渡打滑状况下行驶，则可能造成变速箱温度过高，从而导致润滑油失去润滑性能。

现有技术主要通过调温器和外部冷却装置组成的冷却流路来实现温度调节功能。通常采用换热器来对变速箱油液进行冷却，利用冷却水或者冷媒对热油进行冷却，以达到变速箱油保持在一定的工作温度范围内。调温器通常通过热动元件来控制润滑油或者冷却液的流动路径，以达到切换流体流动路径的目的。

调温器的动作快慢对车辆工作性能有着至关重要的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种热交换装置，包括换热器本体和调温组件，所述换热器本体包括散热组件、流体进口、流体出口以及均连通于所述流体进口和流体出口之间彼此独立的换热通道、旁通通道，所述换热通道形成于所述散热组件；

所述换热器本体还包括第一通道，所述第一通道的一端与所述流体进口相连通，所述调温组件设置于所述换热器本体的流体进口，所述调温组件包括形成有阀腔的阀体，所述阀体设有均与所述阀腔连通的进口、第一出口和第二出口，所述第一出口和所述第二出口之间设置有第一阀口，所述阀腔内还设置有回复弹簧、记忆弹簧以及沿轴向往复滑动的阀套，所述记忆弹簧由记忆合金材料制成，所述回复弹簧和所述记忆弹簧分别位于所述阀套轴向的两侧，且所述回复弹簧的两端分别支撑于所述阀体和所述阀套，所述记忆弹簧的两端分别支撑于所述阀体和所述阀套；

当温度低于预定温度时，所述记忆弹簧弹性功能失效，在所述回复弹簧的作用下，所述阀套处于第一位置，所述阀套抵靠所述第一阀口，所述进口与所述第一出口断开，所述进口通过所述第二出口连通所述旁通通道；

当温度大于等于预定温度时，所述记忆弹簧的弹性势能激活，且所述记忆弹簧的弹力大于所述回复弹簧的弹力，在所述记忆弹簧与所述回复弹簧弹性势能差作用下，所述阀套轴向滑动至第二位置进而关闭所述第二出口，此时所述阀套远离所述第一阀口，所述进口通过所述第一阀口连通所述第一出口。

可选的，所述阀体为一端部为封闭端部，另一端部具有开口的中空柱体，所述中空柱体的开口安装有阀座，所述阀座上设置有第二阀口，所述进口通过所述第二阀口连通所述阀腔，所述回复弹簧的两端部分别支撑于所述阀座和所述阀套上。

可选的，所述阀套为下端开口的筒体，所述筒体将所述阀腔分隔为上腔体和下腔体，所述上腔体和所述下腔体通过所述筒体上设置的通道连通；所述记忆弹簧位于所述上腔体与所述筒体的一端部之间，所述回复弹簧压设于所述筒体的另一端部与所述阀座之间；所述筒体的上端部具有与所述第一阀口配合抵靠的抵靠部。

可选的，自下而上，所述筒体包括大径部和小径部，所述抵靠部形成于所述小径部的端面，所述大径部的外周壁与相应所述阀腔周向滑动密封，所述大径部和所述小径部通过台阶面连接，所述台阶面上设置有连通所述上腔体和所述下腔体的通孔。

可选的，所述上腔体的内周壁具有向内延伸的环形支撑板，所述环形支撑板的内缘向下延伸形成预定长度的中空筒，所述中空筒形成所述第一阀口，并且所述记忆弹簧的上端部套设于所述中空筒的外部，其下端部套设于所述小径部的外部。

可选的，所述散热组件包括若干平行布置的板体，所述换热器本体还包括上安装板和下安装板，各所述板体安装于两个安装板之间；两个安装板以及各板体开设有同轴安装通孔，所述阀体插装于各所述安装通孔内部，并且所述阀体的封闭端部与所述上安装板周向密封固定，所述阀体与所述下安装板也周向密封；所述旁通通道形成于所述下安装板内部。

可选的，所述下安装板包括内侧安装板和外侧安装板，所述散热组件安装于所述内侧安装板上表面，所述内侧安装板和所述外侧安装板周边密封以围合形成所述旁通通道；并且换热器本体的流体进口和流体出口均开设于所述外侧安装板。

可选的，所述上安装板的安装通孔周向向上凸起形成环形安装座，所述热交换装置还包括设于所述环形安装座中的卡环，所述卡环抵靠于所述封闭端部的外端以将所述阀体固定于所述上安装板。

可选的，当所述阀套刚好完全关闭所述第二出口时，所述阀套的下端面与所述阀座之间具有预定间距。

可选的，所述阀套的外周壁与所述阀腔的内周壁周向相贴合且滑动密封。

当流入阀腔内的油液的温度大于或者等于预定温度时，记忆弹簧的弹性势能被激活，即记忆弹簧具有弹性，并且其弹力大于回复弹簧的弹力，即记忆弹簧对阀套的弹性作用力大于回复弹簧对阀套的作用力时，阀套在弹性力差的作用下，将轴向移动，当其移动至第二位置时，阀套完全将第二出口关闭，阀套远离第一阀口，第一阀口打开，此时进口通过第一阀口连通第一出口。这样由进口流入的油液经第一阀口、第一出口流入换热通道，在流经换热通道的过程中与冷媒介质换热，最后由流体出口流出。

本发明中调温组件中记忆弹簧的热反应快，响应时间短，大大提高了变速器工作的性能以及使用安全性；并且记忆弹簧的体积小，安装稳定性比较高，无需与其他部件配合使用，简化调温组件的结构，大大缩小了调温组件的体积，可以将调温组件安装于板式换热器的流体入口位置，二者集成一体设计，这样无需现场安装，提高安装效率，并且大大降低了对车辆空间的占据，有利于优化整车设计。

附图说明

图1为本发明一种实施例中热交换装置处于低温工作状态时的剖视示意图；

图2为图1所示热交换装置处于高温工作状态时的剖视示意图；

图3为图1所示热交换装置另一方向的剖视示意图；

图4为本发明一种实施例中调温组件处于低温工作时的剖视图；

图5为图4所示调温组件处于高温工作时的剖视图；

图6为本发明一种实施例中调温组件的爆炸示意图。

其中，图1至图6：

调温组件1、阀体10、中空柱体101、第一阀口101a、环形支撑板1011、中空筒1012、封闭端部102、进口10c、第一出口10a、第二出口10b、阀套11、通道11a、大径部111、小径部112、记忆弹簧12、回复弹簧13、阀座14、第一密封圈15、第二密封圈16、卡圈17、卡环18；

换热器本体2、流体进口2a、流体出口2b、冷媒进口2c、冷媒出口2d、旁通通道2e、换热通道2f、第一通道2g、散热组件21、上安装板22、环形安装座22a、下安装板23、内侧安装板231、外侧安装板232。

具体实施方式

针对影响调温器响应快慢的因素，本发明进行了大量研究。研究发现：调温器的热动元件是根据热敏物质感受流体的温度热胀冷缩，从热敏物质感受温度到热胀冷缩再到给予弹簧作用力，需要一定的响应时间，即热动元件的相应时间较慢，会使润滑油的温度产生一定的滞后性，严重影响了变速器的性能，甚至损坏变速器。

另外，热动元件体积较大，需要与弹簧配合才能实现流动路径的切换，故调温器的体积较大。所以调温器安装于系统中时，通常需要现场通过管路与换热器进行连接。车辆安装空间一般较小，调温器和换热器在进行管路连接时，操作不便，并且也不方便管路及换热器的布置。并且调温器也需要额外的设备进行固定安装。

鉴于上述原因，如何改进对变速箱油液进行冷却的冷却系统的结构，解决上述技术问题是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

针对上述技术问题，本发明进行了进一步的探索，提出了解决上述技术问题的一种技术方案，具体描述如下。

需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”仅是为了区分功能或者结构相同的一类部件，以便表述技术方案的简洁，并不是对顺序的限定。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6图1为本发明一种实施例中热交换装置处于低温工作状态时的剖视示意图；图2为图1所示热交换装置处于高温工作状态时的剖视示意图；图3为图1所示热交换装置另一方向的剖视示意图；图4为本发明一种实施例中调温组件处于低温工作时的剖视图；图5为图4所示调温组件处于高温工作时的剖视图；图6为本发明一种实施例中调温组件的爆炸示意图。

本发明所提供的热交换装置包括换热器本体2和调温组件1。换热器本体2包括散热组件21、流体进口2a、流体出口2b、换热通道2f和旁通通道2e。本文中的流体进口2a和流体出口2b可以与外界变速箱油液的管路连接，形成循环回路，也可以与冷媒介质的管路连接形成循环冷媒回路。本文以流体进口2a、流体出口2b与变速箱油液管路形成循环回路为例，介绍技术方案和技术效果。当然，换热器本体2必然还进一步包括冷媒进口2c和冷媒出口2d，冷媒进口2c和冷媒出口2d可以形成于散热组件21的同侧，散热组件21形成冷媒介质流通通道和油液流通通道，以使变速箱油液和冷媒介质在散热组件21内部完成热量传递，以对油液进行降温。冷媒与油液可以逆流进行热交换。经散热组件21后的冷媒介质和油液分别由流体出口2b和油液出口流出。

换热器本体2可以有多种形式，例如板式换热器，即散热组件21包括若干平行设置的板片，相邻板片之间形成流体通道或者冷媒通道，冷媒介质和油液依次流经所有板片后，二者完成能量交换。当然，换热器本体2还可以为套管式换热器或者其他结构形式。

本文主要以换热器本体2为板式换热器为例进一步介绍技术方案和技术效果。

本发明中换热器本体2的换热通道2f和旁通通道2e二者彼此独立，并且二者均连通流体进口2a和流体出口2b，也就是说，外界流体自流体进口2a可以经过换热通道2f流至流体出口2b，也可以通过旁通通道2e流至流体出口2b。本发明中的换热通道2f形成于散热组件21之间，也就是说当流体经过换热通道2f时与冷媒介质进行换热。

本发明中的旁通通道2e不经过散热组件21，也就是说，流体自流体进口2a流入后可以不用经过散热组件21换热，由旁通通道2e流至流体出口2b。

本发明中的换热器本体还包括第一通道2g，第一通道2g的一端与流体进口相连通。第一通道2g可以优选为靠近流体进口2a的管段。调温组件1设置于换热器本体2的第一通道2g内部。调温组件1包括形成有阀腔的阀体10，阀体10设有均与阀腔连通的进口10c、第一出口10a和第二出口10b。

外部流体经阀体10的进口流入换热器本体2，也就是说，外部流体由阀体10的进口流入阀腔，再由第一出口10a或者第二出口10b流至换热器本体2内部的换热通道2f或者旁通通道2e。第一出口10a和第二出口10b之间设置有第一阀口，进口与第一出口10a通过第一阀口连通。

本发明中阀体10的阀腔内还设置有回复弹簧13、记忆弹簧12以及沿轴向往复滑动的阀套11，即阀套11与阀腔轴向密封滑动。回复弹簧13和记忆弹簧12分别位于阀套11轴向的两侧，并且回复弹簧13的两端分别支撑于阀体10和阀套11，记忆弹簧12的两端分别支撑于阀体10和阀套11。

需要解释的是，本文中的记忆弹簧12由记忆合金材料制成，又称为形状记忆合金弹簧(英文全称为：shapememoryalloys，简称sma)，一旦被激活，随着温度的升高，记忆弹簧12伸长长度越长，其弹性势能越大，记忆弹簧12可以由镍钛(ni-ti)合金制成。

sma弹簧反应速度极快，温度瞬间超越值可被控制在2℃以下。并且sma弹簧在40℃附近的反应极其灵敏，可满足车辆变速箱油液的工作温度调节需求。

调温组件1的第一出口10a与第一换热通道2f连通，调温组件1的第二出口10b与旁通通道2e连通；

当温度低于预定温度时，记忆弹簧12弹性功能失效，在回复弹簧13的作用下，阀套11处于第一位置，阀套11抵靠第一阀口，进口11c与第一出口11a断开，进口11c和第二出口10b连通。

当温度大于等于预定温度时，记忆弹簧12的弹性势能激活，且记忆弹簧12的弹力大于回复弹簧13的弹力，在记忆弹簧12与回复弹簧13弹性势能差作用下，阀套11轴向滑动至第二位置进而关闭第二出口10b，阀套11远离第一阀口，进口11c通过第一阀口连通第一出口10a，进而连通换热通道2f。

本发明的热交换装置使用时，将其流体进口2a连接变速箱的油液出口，流体出口2b连通变速箱的油液出口，进入换热器本体2流体进口2a的油液首先流入阀体10的阀腔，当油液的温度低于预定温度时，记忆弹簧12无弹性，阀套11仅受回复弹簧13的作用处于第一位置，第二出口10b连通旁通通道2e，此时流入阀腔的油液将经第二出口10b、旁通通道2e、流体出口2b流出，不经过散热组件21与冷媒介质换热。即此时油液稳定比较低，无需冷却。

该实施方式中第一出口11a与换热通道处于常通状态，靠阀套的移动关闭第二出口11b及打开第一阀口，实现进口与第一出口11a的连通，进而油液流入换热通道。。

需要说明的是，因旁通通道2e的内阻远远小于换热通道2f的内阻，故即使第一阀口出现微泄露的情形，腔体内的油液大部分也仅经第二出口10b流至旁通通道2e。也就是说，当内漏要求不高时，第一阀口也可以不完全关闭，也可以处于开启状态，只要第二出口11b打开，由于流体通过旁通通道2e的流体阻力远远小于流体通过换热通道2f的流体阻力，流体大部分会通过旁通通道2e，这样也能满足车辆正常运行的功能要求。

当流入阀腔内的油液的温度大于或者等于预定温度时，记忆弹簧12的弹性势能被激活，即记忆弹簧12具有弹性，并且记忆弹簧12的弹力大于回复弹簧13的弹力，即记忆弹簧12对阀套11的弹性作用力大于回复弹簧13对阀套11的作用力，阀套11在弹性力差的作用下，将轴向移动，当其移动至第二位置时，阀套11完全将第二出口10b关闭，第一阀口101a打开，进口11c通过第一阀口101a与第一出口11a连通，进而连通换热通道2f。这样由进口流入的油液经第一阀口101a、第一出口10a流入换热通道2f，在流经换热通道2f的过程中与冷媒介质换热，最后由流体出口2b流出。

当系统中油液经散热组件散热降温后温度降低至预定温度以下时，记忆弹簧12的弹性失效，阀套11在回复弹簧13的回复力作用下，再次轴向移动至第一位置，阀套11关闭第一阀口101a，第二出口10b打开，进口再次连通旁通通道2e。

本发明中调温组件1中记忆弹簧12的热反应快，响应时间短，大大提高了变速器工作的性能以及使用安全性；并且记忆弹簧12的体积小，安装稳定性比较高，无需与其他部件配合使用，简化调温组件1的结构，大大缩小了调温组件1的体积，可以将调温组件1安装于板式换热器的流体入口位置，二者集成一体设计，这样无需现场安装，提高安装效率，并且大大降低了对车辆空间的占据，有利于优化整车设计。

具体地，阀体10可以为一端部为封闭端部，另一端部具有开口的中空柱体，中空柱体的内腔形成阀腔。中空柱体的开口安装有阀座14，阀座14上设置有第二阀口，进口10c通过第二阀口连通阀腔，油液自进口后通过阀口进入阀腔。回复弹簧13的两端部分别支撑于阀座14和阀套11上。

阀座14可以通过卡圈17等部件固定于阀体10的进口位置。

在一种具体的实施方式中，阀套11为下端开口的筒体，筒体将阀腔分隔为上腔体和下腔体，上腔体和下腔体通过筒体上设置的通道11a连通；记忆弹簧12位于上腔体内壁与筒体的一端部之间，回复弹簧13压设于筒体的另一端部与阀座14之间；筒体的上端部具有与第一阀口101a配合抵靠的抵靠部。

具体地，自下而上，筒体包括可以大径部111和小径部112，抵靠部形成于小径部112的端部，大径部111的外周壁与相应阀腔周向滑动密封，大径部111和小径部112通过台阶面连接，台阶面上设置有连通上腔体和下腔体的通孔。

该结构的筒体结构简单，加工工艺较低。

在一种具体实施方式中，上述各实施例中上腔体的内周壁具有向内延伸的环形支撑板1011，环形支撑板1011的内缘向下延伸形成预定长度的中空筒1012，中空筒1012形成第一阀口101a，并且记忆弹簧12的上端部套设于中空筒1012的外部，其下端部套设于小径部112的外部。回复弹簧13的上端部安装于小径部112的内部。

小径部112起到弹簧安装座的作用，增加了回复弹簧13和记忆弹簧12安装及动作的稳定性。

第一出口10a和第二出口10b的布置方式由多种形式，以下给出了一种具体的布置方式。

上述各实施例中，沿轴向，中空柱体与散热组件21相对应的轴段上均布有多个间隔布置的第一出口10a，也就是说，沿周向，第一出口10a的数量为多个，第一出口10a也可以沿周向均匀布置，第一出口10a可以为弧形开口段。根据阀体10上开设第一出口10a的位置，设计阀套11的结构，理论上使阀套11处于第一位置封堵第一出口10a，阀套11处于第二位置，第二出口10b打开。

支撑板111上设置有至少一个通孔，用于连通进口与位于支撑板111上方的各第一出口10a。支撑板111大致位于阀套11的中部。环状本体可以沿其周向开设有多个通孔，同样环状本体形成的中空轴段可以为两端开口的中空筒。

如上所述散热组件21可以包括若干平行布置的板体，换热器本体2还包括上安装板22和下安装板23，各板体安装于两个安装板之间；两个安装板以及各板体开设有同轴安装通孔，阀体10插装于各安装通孔内部，并且阀体10的封闭端部与上安装板22周向密封固定，阀体10与下安装板23也周向密封；旁通通道2e形成于下安装板23内部。换热器本体2的流体进口2a和流体出口2b均开设于所述外侧安装板232。

当然，旁通通道2e也可以形成于上安装板22，相应地，阀体10上的第二出口10b设置于阀体10的上轴段。

需要说明的是，本文中上、下等位置关系均是以图1中各部件之间的相对位置关系为参考进行的描述，仅是为了描述技术方案的简洁，便于本领域内技术人员理解技术方案。本领域内技术人员应当理解，本文中方位词的使用不应限制本文的保护范围。

为了便于下安装板23上旁通通道2e的加工，进一步地，本发明中的下安装板23可以包括内侧安装板231和外侧安装板232，散热组件21安装于内侧安装板231上表面，内侧安装板231和外侧安装板232围合形成旁通通道2e；并且阀体10与内侧安装板231、外侧安装板232均周向密封。

阀体10与上安装板22、下安装板23之间可以使用密封圈进行周向密封。如图所述，阀体10与上安装板22之间设置有第一密封圈15，阀体10与内侧安装板231之间设置有第二密封圈16。

上安装板22的安装通孔周向向上凸起形成环形安装座22a，热交换装置还包括设于环形安装座22a中的卡环18，卡环18抵靠于封闭端部的外端以将阀体10固定于上安装板22。也就是说，环形安装座22a的周壁设置有卡槽，卡环18安装于卡槽内部，以限制阀体10向外移动。

上述各实施例中，当阀套11刚好完全关闭所述第二出口10b时，阀套11的下端面与阀座14之间具有预定间距；阀套11与阀座14之间保持一定距离可以起到缓冲作用，当润滑油温度过高时，记忆弹簧12继续膨胀可以推动阀套11继续向下运动一定距离，有利于避免记忆弹簧12过度膨胀导致调温组件1损坏。

上述各实施例中的阀套11与阀腔可以周向贴合且密封滑动。两者的横截面可以为圆形，也可以为其他形状。

以上对本发明所提供的一种热交换装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。