ТЕПЛООБМЕННЫЙ БЛОК, СОДЕРЖАЩИЙ НЕСКОЛЬКО ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к теплообменному блоку, содержащему несколько теплообменников.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные варианты осуществления теплообменных блоков.
Например, из заявки США №20080115746 известен теплообменный блок, содержащий первый теплообменник и второй теплообменник, через который проходит охлаждающий воздух. Из заявки США №20080087402 известен теплообменный блок, содержащий первый теплообменник для охлаждения первой части потока и второй теплообменник для охлаждения второй части потока.
Из патента США №7347248, который может быть выбран в качестве ближайшего аналога, известен теплообменный блок, содержащий первый теплообменник для охлаждения первой жидкости, конструкция которого содержит трубы, и второй теплообменник, содержащий две части для охлаждения второй жидкости, конструкция которого содержит трубы, при этом охлаждающий воздух проходит через первый и второй теплообменники.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом настоящей полезной модели является обеспечение компактного теплообменного блока для повышения эффективности охлаждения нескольких жидкостей одновременно. Указанный технический результат достигается использованием совокупности признаков формулы полезной модели.
В одном варианте осуществления настоящей полезной модели теплообменный блок содержит первый и второй теплообменники, имеющие конструкцию из ребер и труб. Первый теплообменник выполнен для охлаждения первой жидкости. Второй теплообменник расположен рядом с первым теплообменником и содержит первую часть для охлаждения первой жидкости и вторую часть для охлаждения второй жидкости. Охлаждающий воздух проходит через первый теплообменник, а затем проходит через второй теплообменник.
В одном варианте осуществления настоящей полезной модели теплообменный блок содержит первый и второй теплообменники. В первом теплообменнике есть первая внутренняя часть, имеющая конструкцию из ребер и труб, для охлаждения охлаждающего вещества. Во втором теплообменнике есть вторая внутренняя часть, имеющая конструкцию из ребер и труб, которая расположена на определенном расстоянии от первой внутренней части. Вторая внутренняя часть содержит первую часть и вторую часть. Первая часть имеет жидкостное соединение с первой внутренней частью. Вторая часть расположена ниже первой части и выполнена для охлаждения второй жидкости. Охлаждающий воздух проходит через первую внутреннюю часть, а затем проходит через вторую внутреннюю часть. Охлаждающее вещество охлаждается вторым теплообменником, а затем охлаждается первым теплообменником.
В одном варианте осуществления настоящей полезной модели теплообменный блок содержит первый и второй теплообменники, расположенные в целом параллельно друг другу. Первый теплообменник содержит первую внутреннюю часть, имеющую конструкцию из ребер и труб, для охлаждения охлаждающего вещества. Второй теплообменник содержит вторую внутреннюю часть, имеющую конструкцию из ребер и труб, которая расположена на определенном расстоянии от первой внутренней части. Первый и второй теплообменники имеют жидкостное соединение таким образом, что первый теплообменник получает охлаждающее вещество, которое было охлаждено вторым теплообменником. Первый теплообменник расположен выше по потоку, чем второй теплообменник, так что охлаждающий воздух проходит через первую внутреннюю часть, а затем проходит через вторую внутреннюю часть. Кроме этого, первый теплообменник содержит больше каналов для охлаждающего вещества, чем второй теплообменник.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 изображен местный вид в перспективе первого варианта осуществления теплообменного блока с примерами первого и второго теплообменников.
На Фиг.2 изображен вид спереди первого теплообменника согласно Фиг.1, изображающий направление потока жидкости.
На Фиг.3 изображен вид спереди второго теплообменника согласно Фиг.1, изображающий направление потока жидкости.
На Фиг.4 изображен вид сверху теплообменного блока согласно Фиг.1.
На Фиг.5 изображен вид сверху второго варианта осуществления теплообменного блока.
На Фиг.6 изображен вид сверху третьего варианта осуществления теплообменного блока.
Осуществление полезной модели
Здесь подробно описываются варианты осуществления настоящей полезной модели; тем не менее, следует понимать, что описанные варианты осуществления являются лишь иллюстративными примерами полезной модели, которое может осуществляться в различных альтернативных формах. Фигуры не обязательно изображены в масштабе, некоторые особенности могут быть увеличены или уменьшены для того, чтобы показать детали определенных компонентов. Кроме этого, любая из особенностей или все особенности одного варианта осуществления могут комбинироваться с любым другим вариантом осуществления. Таким образом, определенные структурные и функциональные детали, описанные здесь, не должны трактоваться как ограничивающие, а лишь как иллюстративная основа для формулы полезной модели и/или как иллюстративная основа при обучении специалиста в данной области техники для различного применения настоящей полезной модели.
Теплообменный блок может содержать первый и второй теплообменники, выполненные таким образом, что охлаждающий воздух проходит через первый теплообменник, а затем проходит через второй теплообменник. Первая жидкость может быть охлаждена по меньшей мере частью второго теплообменника, а затем дополнительно охлаждена первым теплообменником. Такое выполнение обеспечивает более компактный теплообменный блок по сравнению с одним теплообменником, имеющим такой же коэффициент теплопередачи. Кроме того, такое выполнение может увеличить количество тепла, отводимого от первой жидкости.
Охлаждение первой жидкости вторым теплообменником, а затем первым теплообменником может улучшить коэффициент теплопередачи по сравнению с охлаждением такой жидкости в обратном порядке (то есть охлаждение первым теплообменником, а затем вторым теплообменником). Количество тепла, передаваемого охлаждаемому воздуху первым теплообменником будет увеличено (по сравнению с охлаждением в обратном порядке), поскольку первая жидкость будет сначала охлаждена вторым теплообменником. Поэтому охлаждающий воздух, выходящий из первого теплообменника может иметь более низкую температуру, и из-за этого может быть увеличено количество тепловой энергии, передаваемого вторым теплообменником охлаждающему воздуху.
Рассмотрим Фиг.1, на которой изображен первый вариант осуществления примерного теплообменного блока 10. Теплообменный блок 10 может быть выполнен для использования в транспортном средстве, таком как автомобиль, например легковой автомобиль или грузовой автомобиль. По меньшей мере в одном варианте осуществления теплообменный блок 10 может быть расположен на переднем конце транспортного средства и может быть выполнен как часть модуля на переднем конце транспортного средства, который может содержать вентилятор, кожух вентилятора и/или один или несколько других теплообменников.
Теплообменный блок 10 может содержать первый теплообменник 20 и второй теплообменник 22. По меньшей мере в одном варианте осуществления первый теплообменник 20 может быть расположен выше по потоку, чем второй теплообменник 22, так что охлаждающий воздух 24, находящийся снаружи теплообменного блока 10, проходит через отверстия в первом теплообменнике 20, а затем проходит через отверстия во втором теплообменнике 22.
На Фиг.1 и 2 изображен первый теплообменник 20, который может быть выполнен для охлаждения первой жидкости. По меньшей мере в одном варианте осуществления первый теплообменник 20 может быть конденсатором, и первая жидкость может быть охлаждающим веществом кондиционера.
В первом теплообменнике 20 может быть первая внутренняя часть 30, которая может иметь конструкцию из труб и ребер. В этой связи, первая внутренняя часть 30 может содержать несколько труб 32 и несколько ребер 34. Трубы 32 могут располагаться на расстоянии друг от друга и быть в целом параллельными друг другу. Каждая труба 32 может определять по меньшей мере один канал 36, по которому может течь жидкость. Ребро 34 может располагаться между соседними трубами 32 и крепиться к ним. Ребро 34 может быть ребром жалюзийного типа с обычно волнообразной конструкцией, которое может увеличить протяженность связанной трубы 32. Ребро 34 может быть выполнено таким образом, чтобы направлять охлаждающий воздух 24 через отверстия в ребре 34 для способствования передаче тепла от внутренней части 30 к охлаждающему воздуху 24 и окружающей среде.
Первый и второй коллектор 40, 42 могут быть расположены на противоположных концах первой внутренней части 30. Первый и второй коллектор 40, 42 могут содержать несколько отверстий, в каждом из которых расположена труба 32. В этой связи, первый и второй коллектор 40, 42 могут принимать и/или направлять первую жидкость по трубам 32 первой внутренней части 30. По меньшей мере в одном варианте осуществления первый и второй коллекторы 40, 42 могут содержать одну или несколько поперечных перегородок 44 для направления первой жидкости по нескольким каналам через внутреннюю часть 30.
Рассмотрим Фиг.2, на которой изображен вариант осуществления первого теплообменника 20 с примером трехканальной конфигурации, которая содержит первый канал 50, второй канал 52, и третий канал 54. Последовательные каналы могут содержать небольшие области внутренней части 30, так как плотность жидкости может увеличиваться при охлаждении жидкости.
Первый канал 50 может располагаться наверху первого теплообменника 20. Первая жидкость может поступать во второй коллектор 42 через впускное отверстие 56 и может распределяться вторым коллектором 42 по нескольким трубам 32, связанным с первым каналом 50. Первая жидкость может течь по трубам 32 первого канала 50 в первом направлении от второго коллектора 42 к первому коллектору 40. Поперечная перегородка 44 во втором коллекторе 42 может предотвращать течение первой жидкости через второй коллектор 42 к трубам 32, связанным со вторым каналом 52. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество труб 32 и ребер 34 или высота первого канала 50 может быть меньше, чем соответствующее количество или высота части второго теплообменника 22, которая может находиться выше по потоку, чем первая жидкость или подавать первую жидкость к первому ходу 50.
Второй канал 52 может быть расположен непосредственно ниже первого канала 50, рядом с ним. Первая жидкость может течь по направлению вниз через первый коллектор 40 из первого канала 50 и может распределяться первым коллектором 40 по нескольким трубам 32, связанным со вторым каналом 52. Первая жидкость может течь по трубам 32 второго канала 52 во втором направлении от первого коллектора 40 ко второму коллектору 42. Поперечная перегородка 44 в первом коллекторе 40 может предотвращать течение первой жидкости через первый коллектор 40 к трубам 32, связанным с третьим каналом 54. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество труб 32 и ребер 34 или высота второго канала 52 могут быть меньше, чем соответствующее количество или высота первого канала 50.
Третий канал 54 может быть расположен непосредственно ниже второго канала 52, рядом с ним. Первая жидкость может течь по направлению вниз через второй коллектор 42 из второго канала 52, и может распределяться вторым коллектором 42 по нескольким трубам 32, связанным с третьим каналом 54. Первая жидкость может течь по трубам 32 третьего канала 54 из второго коллектора 42 к первому коллектору 40 в том же направлении, что и в первом канале 50. Затем первая жидкость может покинуть первый коллектор 40 через выпускное отверстие 58. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество труб 32 и ребер 34 или высота третьего канала 54 могут быть меньше, чем соответствующее количество или высота второго канала 52.
Приемное и влагопоглощающее устройство 60 может быть снабжено первым теплообменником 20. Приемное и влагопоглощающее устройство 60 может хранить жидкость и может содержать осушитель, который поглощает небольшое количество водной влаги из жидкости. Приемное и влагопоглощающее устройство 60 может располагаться в коллекторе, так что второй коллектор 42 находится вблизи второго и/или третьего каналов 52, 54. В качестве альтернативы, приемное и влагопоглощающее устройство 60 может находиться снаружи коллектора 40, 42 и может иметь жидкостное соединение с первым теплообменником 20 посредством дополнительных труб.
Рассмотрим Фиг.1 и 3, на которых изображен вариант осуществления второго теплообменника 22. Второй теплообменник 22 может быть выполнен для охлаждения одной или нескольких жидкостей, таких, как первая жидкость и вторая жидкость. В варианте осуществления, предусматривающем одну жидкость, второй теплообменник 22 может быть конденсатором, который охлаждает охлаждающее вещество кондиционера. В варианте осуществления, предусматривающем несколько жидкостей, первая жидкость может быть охлаждающим веществом кондиционера, а вторая жидкость может быть другой жидкостью, такой как трансмиссионное масло или жидкость для механизма усиления рулевого управления.
Во втором теплообменнике 22 может быть вторая внутренняя часть 30', которая может иметь конструкцию из ребер и труб, подобно первой внутренней части 30 первого теплообменника 20. В этой связи, вторая внутренняя часть 30' может содержать несколько труб 32 и несколько ребер 34, имеющих характеристики, подобные характеристикам первой внутренней части 30. Второй теплообменник 22 также может содержать первый и второй коллектор 40', 42', подобные первому и второму коллектору 40, 42 первого теплообменника 20. Вторая внутренняя часть 30' может быть отделена от первой внутренней части 30 зазором 62 (как можно увидеть на Фиг.1 и 4), а первые коллекторы 40, 40' и вторые коллекторы 42, 42' могут располагаться на расстоянии друг от друга для препятствования теплопередаче между внутренними частями 30, 30'.
Рассмотрим Фиг.3, на которой изображен вариант осуществления второго теплообменника 22, выполненного для охлаждения нескольких жидкостей. Второй теплообменник 22 может содержать первую часть 70 и вторую часть 72. Первая и вторая часть 70, 72 могут быть выполнены для охлаждения, соответственно, первой и второй жидкости. Кроме этого, первая часть 70 может быть расположена непосредственно выше второй части 72 и рядом с ней. Первая часть второго теплообменника может являться конденсатором.
По меньшей мере в одном варианте осуществления первая часть 70 может иметь одноканальную конфигурацию. Первая жидкость может поступать в первый коллектор 42' через впускное отверстие 56' и может распределяться первым коллектором 42' по нескольким трубам 32. Первая жидкость может течь по трубам 32 из первого коллектора 40' ко второму коллектору 42' и затем покидать второй коллектор 42' через выпускное отверстие 58'. Выпускное отверстие 58' может иметь жидкостное соединение с первым теплообменником 20, как будет подробнее описано ниже. Поперечные перегородки 44 в первом и втором коллекторах 40', 42' могут предотвращать течение первой жидкости через первый и второй коллекторы 40', 42' к трубам 32, связанным со второй частью 72.
Вторая часть 72 может иметь одноканальную или многоканальную конфигурацию. В изображенном варианте осуществления вторая часть 72 изображена с первым и вторым каналом 80, 82. В одном или нескольких вариантах осуществления трубы второй части 72 могут иметь больший гидравлический диаметр, чем трубы первой части 70.
Первый канал 80 может располагаться наверху второй части 72, рядом с первой частью 70. Первая жидкость может поступать во второй коллектор 42' через впускное отверстие 84 второй части и может распределяться вторым коллектором 42' по нескольким трубам 32, связанным с первым каналом 80. Первая жидкость может течь по трубам 32 первого канала 80 в первом направлении от второго коллектора 42' к первому коллектору 40'. Поперечная перегородка 44 во втором коллекторе 42' может предотвращать течение второй жидкости через второй коллектор 42' к одной или нескольким трубам 32, связанным со вторым каналом 80.
Второй канал 82 может быть расположен непосредственно ниже первого канала 80 и рядом с ним. Вторая жидкость может течь по направлению вниз через первый коллектор 40' из первого канала 80, и может распределяться первым коллектором 80 по одной или нескольким трубам, связанным со вторым каналом 82. Вторая жидкость может течь во втором направлении из первого коллектора 40' во второй коллектор 42' через одну или несколько расширенных труб 86, которые могут иметь больший гидравлический диаметр, чем отдельные трубы, связанные с первым каналом 80. По меньшей мере в одном варианте осуществления количество труб 32 и ребер 34 или высота второго канала 82 могут быть меньше, чем соответствующее количество или высота первого канала 80. Затем вторая жидкость может покинуть второй коллектор 42' через выпускное отверстие 88.
По меньшей мере в одном варианте осуществления вторая часть может содержать расширенную возвратную трубу, которая позволяет второй жидкости течь из первого коллектора во второй коллектор после того, как вторая жидкость перетечет из второго коллектора в первый коллектор.
Рассмотрим Фиг.4, первый и второй теплообменник 20, 22 могут соединяться друг с другом при помощи скоб 90, которые могут располагаться между первыми коллекторами 40, 40' и вторыми коллекторами 42, 42'. Скобы 90 могут быть приспособлены для облегчения крепления теплообменного блока 10 к монтажной поверхности, такой как корпус транспортного средства. Одно или несколько уплотнений 92 могут быть расположены между первым теплообменником 20 и вторым теплообменником 22 для того, чтобы помочь направить охлаждающий воздух 24, который проходит через первую внутреннюю часть 30 первого теплообменника 20 ко второй внутренней части 30' второго теплообменника 22. Кроме того, может быть выполнена соединительная труба 94, которая обеспечивает жидкостное соединение первого и второго теплообменников 20, 22. Например, первая жидкость, выходящая из выпускного отверстия 58' второго теплообменника 22, может течь по соединительной трубе 94 к впускному отверстию 56 первого теплообменника 20.
Рассмотрим Фиг.5, на которой изображен второй вариант осуществления теплообменного блока 10". Теплообменный блок 10" может иметь конфигурацию, подобную конфигурации теплообменного блока 10 согласно Фиг.4, и может быть выполнен для охлаждения одной или нескольких жидкостей. В данном варианте осуществления у первого и второго теплообменника 20, 22 может быть общий второй коллектор 32". Второй коллектор 32" может содержать несколько отверстий, в которых установлены концы труб первой и второй внутренней части 30, 30'. Второй коллектор 32" может обеспечивать жидкостное соединение второго теплообменника 22 с первым теплообменником 20 без применения соединительной трубы 94. Например, второй коллектор 32" может направлять первую жидкость, которая выходит из второго теплообменника 22, к первому каналу 50 первого теплообменника 20. Первые коллекторы 40, 40' первого и второго теплообменника 20, 22 могут иметь такую же конфигурацию, как и в варианте осуществления, изображенном на Фигуре 4.
Рассмотрим Фиг.6, на которой изображен третий вариант осуществления теплообменного блока 10'". В этом варианте осуществления у первого и второго теплообменника 20, 22 есть общие первые коллекторы 30'" и общие вторые коллекторы 32'". Первые и вторые коллекторы 30'", 32'" могут содержать несколько отверстий, в которых установлены концы труб первой и второй внутренних частей 30, 30'. Второй коллектор 32'" может обеспечивать жидкостное соединение второго теплообменника 22 с первым теплообменником 20 без применения соединительной трубы 94, как в варианте осуществления, изображенном на Фиг.5. Первый коллектор 30'" может содержать поперечную перегородку 98 разделения внутренних частей, которая разделяет жидкость в первой и второй внутренних частях 30, 30'. Поперечная перегородка 98 разделения внутренних частей может быть в целом вертикальной и может пересекать одну или несколько поперечных перегородок 54, которые могут быть расположены в целом перпендикулярно поперечной перегородке 98 разделения внутренних частей.
Хотя были описаны и проиллюстрированы варианты осуществления полезной модели, предполагается, что эти варианты осуществления не предназначены для иллюстрации и описания всех возможных форм выполнения полезной модели. Вместо этого, использованные в данном описании слова являются описательными, а не ограничивающими словами, и следует понимать, что можно внести различные изменения, не выходя за пределы сущности и объема полезной модели.