ДВУХКАНАЛЬНАЯ ТРУБКА ДЛЯ ХЛАДАГЕНТА И МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД ТЕПЛООБМЕННИКА (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится главным образом к трубкам для хладагента, которые используются в теплообменниках транспортных средств. Точнее, полезная модель относится к двухканальным трубкам для хладагента, которые используются в теплообменниках и переносят горячий и холодный хладагент.
Сведения о предшествующем уровне техники
Известно, что в автомобилестроении транспортные средства оборудуют теплообменниками, такими как конденсаторы, испарители, радиаторы и охладители. Указанные теплообменники обычно содержат чередующиеся ряды трубок или пластин с криволинейными ребрами. Такие теплообменники обычно выполняют из металлического материала, например алюминия или алюминиевого сплава.
Из уровня техники известно, что теплообменники, такие как автомобильные радиаторы, содержат двухканальные трубки. В двухканальной трубке имеется сплошная общая стенка или разделитель, предусмотренный для разделения хладагента, движущегося в двух каналах, так, что горячий хладагент движется в одном канале, а холодный хладагент движется в смежном канале. Разделитель придает теплообменнику конструктивную целостность.
Хотя множество проблем, с которыми сталкиваются в транспортном средстве, находят свое практические решение, в настоящее время при охлаждении потока хладагента в двухканальных трубках, используемых в теплообменниках, существует проблема потенциального сдвига течения в одном канале двухканальной трубки. Сдвиг течения хладагента возникает, когда горячий или холодный хладагент поступает в один из двух каналов первым. Такой сдвиг течения приводит к возникновению разностей температур в трубке, когда имеющий разную температуру хладагент поступает в каждый из двух каналов в разное время. В результате, в трубке возникают термические напряжения. Со временем такое термическое напряжение приводит к преждевременному выходу теплообменника из строя, и может приводить к неконтролируемым прерываниям течения хладагента из одного канала в другой, что таким образом снижает общую эффективность теплообменника и требует дорогостоящего ремонта или замены теплообменника.
Как и во многих сферах, связанных с транспортными технологиями, всегда есть место усовершенствованиям, касающимся конструкции автомобильных теплообменников.
Из уровня техники известно решение (US 7,422,035 В2, публикация от 09.09.2008), описывающее многосекционную трубку, содержащую по меньшей мере первый и второй жидкостные каналы, а также разделитель, отделяющий первый жидкостный канал от второго жидкостного канала, Указанный разделитель, или перегородка, между секциями может пропускать жидкостную среду из одной секции в другую при чрезмерном увеличении давления. Однако, известная трубка в случае, если горячий или холодный хладагент поступит в одну из нескольких секций первым при нормальном давлении, не способна предотвратить возникновение разности температуры в трубке, т.к. взаимодействие жидкостной среды из одной секции с жидкостной средой из другой секции возможно только при чрезмерном увеличении давления, приводящем к расширению трубки.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель решает проблемы, связанные с известными трубками, за счет того, что обеспечивается контролируемое количество взаимодействующих жидкостей, поступающих в соседние каналы (секции) двухканальной трубки. Главным образом, это достигается за счет того, что в общей стенке или разделителе предусмотрены один или более проходов, или окон, благодаря которым жидкости в разных каналах могут взаимодействовать при стандартных давлениях, что эффективно снижает термическое напряжение (уменьшает разность температур в трубке) в случае сдвига течения.
В частности, предложена двухканальная трубка для хладагента, содержащая первый жидкостной канал, второй жидкостной канал, общую стенку или разделитель, отделяющий первый жидкостной канал от второго жидкостного канала. Двухканальная трубка отличается тем, что, по меньшей мере, один жидкостной проход или окно, выполненное в общей стенке или разделителе.
Жидкостной проход или окно позволяет хладагенту поступать в два соседних канала, расположенных внутри двухканальной трубки, и взаимодействовать внутри нее контролируемым образом, тем самым уменьшая любой существующую разность температур между хладагентом в двух каналах. Таким образом, такой ограниченный обмен жидкостями уменьшает термические напряжения, и, следовательно, уменьшает вероятность того, что теплообменник испытает преждевременное разрушение конструкции.
Жидкостной проход или окно предпочтительно представляет собой продолговатое окно, выполненное вдоль продольной оси двухканальной трубки для хладагента. Хотя возможны и другие формы, но двухканальная трубка для хладагента, согласно настоящей полезной модели, по существу является плоской.
Двухканальная трубка для хладагента, согласно настоящей полезной модели, может быть выполнена из множества металлов, известных в данной области. Такие металлы, помимо других возможных, могут представлять собой алюминий, включая алюминиевые сплавы, а также сталь, включая нержавеющую сталь.
Настоящая полезная модель может также быть осуществлена в виде многоканального жидкостного трубопровода теплообменника, содержащего первую жидкостную трубку; вторую жидкостную трубку и общую стенку, соединяющую первую и вторую жидкостные трубки. Многоканальный жидкостный трубопровод теплообменника отличается тем, что содержит, по меньшей мере, одно окно, выполненное в общей стенке для прохождения жидкости между указанными трубками
Согласно еще одном варианту осуществления настоящей полезной модели многоканальный жидкостный трубопровод теплообменника, может содержать: первую по существу плоскую жидкостную трубку; вторую по существу плоскую жидкостную трубку; и общую стенку, соединяющую первую и вторую жидкостные трубки. Многоканальный жидкостной трубопровод теплообменника отличается тем, что содержит, по меньшей мере, одно продолговатое окно, выполненное в общей стенке, для прохождения жидкостей между указанными трубками.
Вышеуказанные и другие преимущества, а также признаки будут очевидны из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, рассмотренных с учетом прилагаемых чертежей.
Перечень Фигур чертежей
Для лучшего понимания настоящей полезной модели, ниже будут приведены ссылки на варианты его осуществления, которые более подробно проиллюстрированы на прилагаемых чертежах и раскрыты на примерах в последующем описании, при этом:
на фиг. 1 показана перспективная проекция участка двухканальной трубки для хладагента, в соответствии с настоящей полезной моделью;
на фиг. 2 показан вид, аналогичный виду с фиг. 1, но изображающий двухканальную трубку для хладагента со вскрытой наружной частью, чтобы показать внутренний разделитель, содержащий окна для обмена хладагентом, выполненные в соответствии с настоящей полезной моделью;
на фиг. 3 показан вид двухканальной трубки для хладагента в разрезе по линии 3-3 с фиг. 1;
на фиг. 4 показан вид двухканальной трубки для хладагента в разрезе по линии 4-4 с фиг. 1;
на фиг. 5 показан вид, аналогичный виду с фиг. 2, но изображающий расположенную под углом часть внутреннего разделителя;
на фиг. 6 показана вертикальная проекция альтернативного варианта осуществления внутреннего разделителя, в котором окна для прохождения жидкости имеют яйцевидную форму;
на фиг. 7 показана вертикальная проекция другого альтернативного варианта осуществления внутреннего разделителя, в котором окна для прохождения жидкости имеют скругленные углы; и
на фиг. 8 показан вид внутреннего разделителя в разрезе по линии 8-8 с фиг. 7.
Осуществление полезной модели
На прилагаемых фигурах, для ссылки на одинаковые компоненты использованы одни и те же позиционные номера. В нижеприведенном описании различные рабочие параметры и компоненты рассмотрены для различных конструктивных исполнений. Эти определенные параметры и компоненты включены в качестве примеров, и не ограничительного характера.
В соответствии с настоящей полезной моделью, на фиг. 1 индексом 10, в целом, обозначена двухканальная трубка для хладагента.
Двухканальная трубка 10 для хладагента содержит первый жидкостной канал 12 и второй жидкостной канал 12′. Первый жидкостной канал 12 содержит верхнюю стенку 14, нижнюю стенку 16 и боковую стенку 18. Второй жидкостной канал 12′ содержит верхнюю стенку 14′, нижнюю стенку 16′ и боковую стенку 18′.
Следует понимать, что изображенная конструкция приведена только в целях иллюстрации, и что в рамках идеи и объема настоящей полезной модели возможно существование других конструкций. Например, ширина или высота первого жидкостного канала 12 и второго жидкостного канала 12′ могут быть больше или меньше изображенных. Кроме того, хотя показано, что размеры первого жидкостного канала 12 и второго жидкостного канала 12′ одинаковы, следует понимать, что это необязательно, так как один канал может быть больше или меньше другого в зависимости от технических требований.
Общая стенка или разделитель 20 объединяет первый жидкостной канал 12 со вторым жидкостным каналом 12′. Как показано на фиг. 2, на которой удалена часть верхних стенок 14 и 14′, согласно полезной модели, разделитель 20 содержит выполненные в нем окна 22 и 22′ для прохождения жидкости.
Число окон для прохождения жидкости может варьировать, чтобы регулировать объем хладагента, проходящего между первым жидкостным каналом 12 и вторым жидкостным каналом 12′. Кроме того, форма и размера окон 22 и 22′ для прохождения жидкости могут быть такими, чтобы можно было регулировать объем хладагента, проходящего между первым жидкостным каналом 12 и вторым жидкостным каналом 12′. Например, как показано на фиг. 5, для изменения направления течения жидкости через окно 22′ для прохождения жидкости разделителя 20′ и вокруг указанного окна предусмотрен участок 24, который ориентирован под углом относительно поверхности остальной части разделителя 20′. Угол отклонения участка 24 относительно разделителя 20′ может быть изменен и сделан больше, чем показанный на фиг. 5. Кроме того, могут быть предусмотрены дополнительные ориентированные под углом участки, чтобы дополнительно корректировать и регулировать течение хладагента.
Течение хладагента можно дополнительно модифицировать путем изменения формы окон для прохождения жидкости. На фиг. 6 и 7 показаны не имеющие ограничительного характера примеры альтернативных окон для прохождения жидкости. Согласно фиг. 6, окна 26 и 26′ для прохождения жидкости разделителя 20″ имеют яйцевидную форму, и могут быть использованы сами по себе, либо в сочетании с окнами для прохождения жидкости, имеющими другие формы, например, как показанные на фиг. 2 прямоугольные окна 22 и 22′ для прохождения жидкости.
Другой вариант формы окон для прохождения жидкости показан на фиг. 7. Согласно фиг. 7, окна 28 и 28′ для прохождения жидкости разделителя 20″′ имеют скругленные углы. Как и в случае окон 26 и 26′, окна 28 и 28′ для прохождения жидкости могут быть использованы сами по себе, либо в сочетании с окнами для прохождения жидкости других форм, показанных на фиг. 2 и 6.
Что касается дополнительной возможности изменения окон для прохождения жидкости, в соответствии с настоящей полезной моделью, то края окон могут быть модифицированы с целью уменьшения турбулентности жидкости и результирующие напряжения, которые могли бы возникать из-за прямоугольности краев. Согласно не имеющему ограничительного характера примеру, окно 28 для прохождения жидкости содержит пару противоположных скругленных кромок 30, а окно 28′ для прохождения жидкости содержит пару противоположных скругленных кромок 30′. Величину кривизны можно варьировать, чтобы дополнительно изменять направление течения жидкости и контролировать турбулентность.
Двухканальная трубка 10 для хладагента, в соответствии с настоящей полезной моделью, может быть выполнена из множества материалов, пригодных для такого применения. К примеру, двухканальная трубка 10 для хладагента может быть выполнена из металла, пригодного для такого применения. Металл может быть выбран из следующих: алюминий, включая алюминиевый сплав, а также сталь, включая нержавеющую сталь.
Таким образом, двухканальная трубка 10 согласно настоящей полезной модели может функционировать следующим образом: в один 12 из каналов трубки поступает холодный хладагент, а в другой канал 12′ - горячий хладагент. Через окна 22 и 22′ хладагенты взаимодействуют, тем самым снижая термическое напряжение. В случае, если произойдет сдвига течения в одном канале двухканальной трубки, т.е. когда горячий или холодный хладагент поступит в один из двух каналов первым, окна 22 и 22′ позволят температуре равномерно распределиться по всей трубке, минимизируя разницу температур, тем самым предотвращая возможный преждевременный выход теплообменника из строя.
Суммируя вышесказанное, двухканальная трубка 10 для хладагента, в соответствии с настоящей полезной моделью, устраняет проблемы известных систем за счет того, что предусматривает обмен ограниченным количеством холодного и горячего хладагента, тем самым минимизируя или устраняя термические напряжения, которые испытывают известные теплообменники. Хотя на прилагаемых чертежах и в описании рассмотрены предпочтительные варианты осуществления настоящей полезной модели, специалистам в данной области из описания, прилагаемых чертежей и формулы полезной модели должно быть понятно, что в рамках идеи и объема настоящей полезной модели, установленных формулой полезной модели, в нее могут быть внесены различные изменения, а также созданы модификации и варианты.