專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過膨脹，特別是在泵內(nèi)部的膨脹來產(chǎn)生處于壓 力下的液體的熱交換器。
背景技術(shù)：
液壓泵和包括這種泵的液壓系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中，具體從專利申請F(tuán)R-A-2851796和WO-A-2004/079194中是公知的。該液壓系統(tǒng)包括液壓泵、液壓流體貯存器和液壓馬達(dá)。液壓泵包括至少一個(gè)泵活塞以及由兩級相同的差動活塞構(gòu)成的傳 動活塞。泵活塞在泵缸內(nèi)限定了增壓室(pumping chamber),而傳動活 塞在傳動缸內(nèi)限定了傳動室。以傳動室的容積的增加對應(yīng)于增壓室的 容積的降低且反之亦然的方式，泵活塞和傳動活塞通過運(yùn)動連接裝置 彼此連接。增壓室液壓連接到系統(tǒng)的液壓流體貯存器和系統(tǒng)的液壓馬達(dá)，該 液壓馬達(dá)通過液壓泵提供動力。泵的傳動室液壓連接到管狀熱交換束。具有高熱膨脹系數(shù)的液體 存在于傳動室和管狀熱交換束中。將此具有高熱膨脹系數(shù)的液體交替 置于與熱源和與冷源處于熱交換的關(guān)系。因此，具有高熱膨脹系數(shù)的液體交替地經(jīng)受熱膨脹和熱收縮，這 分別增加傳動室的容積，而減小增壓室的容積，因而迫使液壓流體進(jìn) 入液壓馬達(dá)中隨后進(jìn)入系統(tǒng)貯存器中，或者減小傳動室的容積，因而引起液壓流體從系統(tǒng)貯存器中的吸入。因此通過交替的液壓流體的排出和吸入運(yùn)動來獲得增壓(pumping)效果。管狀熱交換束由一束垂直管構(gòu)成，所述垂直管在其下端處封閉而 在其上端處經(jīng)由集合器彼此連通，連接到傳動室的導(dǎo)管通向該集合器。將管狀熱交換束放在由水平分隔分開的封閉室內(nèi)。此熱絕緣分隔 穿有孔，因而使每個(gè)管能夠從一側(cè)到另一側(cè)地通過該分隔同時(shí)在分隔 與管之間盡可能好的保持不可滲透性。該封閉室因此被分成包括循環(huán)冷的冷卻劑的下室和包括循環(huán)熱的 冷卻劑的上室。因而通過封閉室內(nèi)的上下運(yùn)動，將管狀熱交換束交替置于與冷的 冷卻劑和與熱的冷卻劑處于熱交換的關(guān)系。此上下運(yùn)動通過起重螺旋 產(chǎn)生。具有高熱膨脹系數(shù)的流體所經(jīng)受的交替熱膨脹和收縮使得管狀熱 交換束的交替膨脹和收縮，這具有伸展每個(gè)管的趨勢，最終引起構(gòu)成 管狀束的管的疲勞。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是提出一種能夠長時(shí)間地承受高機(jī)械應(yīng)力的熱 交換器。此目的通過一種熱交換器來實(shí)現(xiàn)，所述熱交換器包括多個(gè)管狀元件或芯，每個(gè)所述管狀元件或芯包括支撐圓柱體或半圓柱體，至少一個(gè)彎曲的熱交換板，每個(gè)板將第一腔與第二腔分開，該第 一腔容納液體而該第二腔容納冷卻劑，該冷卻劑引起板的熱膨脹或收縮，并因而分別引起第一腔中的液體的壓縮或膨脹， 外保持管或半管。根據(jù)另一個(gè)特征，該液體具有高熱膨脹系數(shù)。根據(jù)另一個(gè)特征，外保持管或半管、熱交換板或板、以及支撐圓 柱體或半圓柱體具有遞減的直徑。根據(jù)另一個(gè)特征，第一腔和第二腔在一側(cè)通過熱交換板中的一個(gè) 限定，而在另一側(cè)通過支撐圓柱體或半圓柱體或者外保持管或半管限 定，熱交換板、支撐圓柱體或半圓柱體、以及外保持管或半管是同中 心的。根據(jù)另一個(gè)特征，每個(gè)管狀元件在該管狀元件的末端的每一個(gè)處 通過法蘭封閉，所述法蘭中的一個(gè)適合于允許液體通過該法蘭的循環(huán)， 另一個(gè)法蘭阻止此循環(huán)。根據(jù)另一個(gè)特征，每個(gè)管狀元件在該管狀元件的末端的每一個(gè)處 通過法蘭封閉，所述法蘭中的至少一個(gè)適合于允許冷卻劑通過該法蘭 的循環(huán)。根據(jù)另一個(gè)特征，所述法蘭適合于允許通過熱源加熱的冷卻劑以 及通過冷源冷卻的冷卻劑的交替循環(huán)。根據(jù)另一個(gè)特征，熱交換板中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與液體接觸的第一 翼片。根據(jù)另一個(gè)特征，熱交換板中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與冷卻劑接觸的第 一翼片。中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與冷卻劑接觸的第二翼片。根據(jù)另一個(gè)特征，各個(gè)管狀元件彼此平行。根據(jù)另一個(gè)特征，各個(gè)管狀元件通過帶子保持在一起，每個(gè)所述 帶子夾緊管狀元件并附接到位于至少兩個(gè)管狀元件之間的螺桿。根據(jù)另一個(gè)特征，各個(gè)管狀元件通過帶子保持在一起，每個(gè)所述 帶子夾緊管狀元件并彼此焊接(Wdd)。根據(jù)另一個(gè)特征，各個(gè)管狀元件通過帶子保持在一起，每個(gè)所述帶子夾緊管狀元件并彼此軟焊(solder)。根據(jù)另一個(gè)特征，每個(gè)管狀元件或芯還包括冷卻劑導(dǎo)管以及適于 將冷卻劑從冷卻劑導(dǎo)管噴射到熱交換板上的噴嘴。本發(fā)明還涉及一種泵，該泵包括泵活塞，所述泵活塞適于經(jīng)由流體的運(yùn)動來驅(qū)動控制裝置， 傳動活塞，所述泵活塞通過運(yùn)動裝置連接到該泵活塞并且適于通 過上述熱交換器的液體的運(yùn)動來驅(qū)動， 熱源， 冷源。根據(jù)另一個(gè)特征，該泵還包括支路，該支路適于將在壓力下通過 該熱源加熱的冷卻劑和在大氣壓力下通過該冷源冷卻的冷卻劑交替地 輸送到熱交換器的管狀元件或芯中。本發(fā)明還涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 上文所述的泵，流體貯存器， 控制裝置。


通過閱讀下文僅作為示例給出的本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照 附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)，所述附圖顯示圖l，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的管狀元件的透視圖； 圖2，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的橫截面圖； 圖3，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的縱截面圖； 圖4，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的熱交換器的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
在各個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似或等同的元件。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器包括多個(gè)管狀元件。每個(gè)管狀元件包括支 撐圓柱體、將第一腔與第二腔分開的至少一個(gè)彎曲的熱交換板、以及 外保持管。該第一腔容納液體而該第二腔容納冷卻劑，該冷卻劑引起 板的熱膨脹或收縮，并因而引起第一腔的液體的壓縮或膨脹。熱交換板根據(jù)循環(huán)通過熱交換器的一種冷卻劑或多種冷卻劑的溫 度通過與冷卻劑的接觸而膨脹或收縮，因而引起第一腔并因此引起容 納在該第一腔中的液體的壓縮或膨脹。支撐圓柱體和外保持管由高抗壓材料構(gòu)成并且能是熱的不良導(dǎo) 體，支撐圓柱體和外保持管能很大程度地限制熱交換器的縱向膨脹并 因而能夠比現(xiàn)有技術(shù)中公知的管狀熱交換束承受更長的高機(jī)械應(yīng)力。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的管狀元件的透視圖。該熱交換器包括多個(gè)管狀元件。
在本發(fā)明的此第一實(shí)施例中，每個(gè)管狀元件1包括外保持管6，
該外保持管6包含兩個(gè)分別稱為外板和內(nèi)板的熱交換板3e， 3f，所述兩 個(gè)熱交換板3e、 3f本身包含支撐圓柱體2。在此實(shí)施例中，熱交換板 3C、 3f是圓柱形的。也可設(shè)想其它具有一個(gè)或多個(gè)熱交換板的實(shí)施例， 其中所述熱交換板是彎曲的但不是圓柱形的，或者所述熱交換板僅形 成圓柱體的一部分。支撐圓柱體2例如是實(shí)心圓柱體。外保持管6、兩
個(gè)熱交換板3e、 3f以及支撐圓柱體2基本是同中心的。
形成在兩個(gè)熱交換板3e、 3f之間的第一腔容納液體4。優(yōu)選地，液
體4具有高熱膨脹系數(shù)。熱交換板允許冷卻劑與液體4之間的熱交換。 因此，液體4根據(jù)循環(huán)通過熱交換器的冷卻劑的溫度而膨脹或收縮， 這引起液體4的熱膨脹或收縮。當(dāng)液體不具有高熱膨脹系數(shù)時(shí)以及當(dāng) 液體4的壓縮或膨脹僅僅由于熱交換板的熱膨脹或收縮時(shí)，所產(chǎn)生的 壓縮或膨脹甚至更大。
分別形成在板3e中的一個(gè)與外保持管6之間以及另一個(gè)板3f與支 撐圓柱體2之間的兩個(gè)另外的腔分別容納處于液態(tài)的熱的冷卻劑5e和 冷的冷卻劑5f。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的目的中的一個(gè)是通過板與冷卻劑5e、 5f 之間的熱交換來壓縮或膨脹液體4，而該液體仍恒定地保持處于液態(tài)。 為了使此熱交換最優(yōu)化，特別是在持續(xù)時(shí)間方面，這些板3C、 3f由具 有非常好的熱導(dǎo)率的材料即金屬制成。這也允許與液體4的良好熱交 換，當(dāng)液體4具有高熱膨脹系數(shù)時(shí)，這是特別重要的。
為了使熱交換器更好地抗疲勞，外保持管6和支撐圓柱體2由高 抗壓材料構(gòu)成。因此，要給出非限制性的示例，它們由碳復(fù)合材料或
纖維纏繞的材料或玻璃制成。這些材料還提供具有不良熱導(dǎo)率(例如
10在0.034 W/mK與0.045 W/mK之間)的優(yōu)點(diǎn)，因而還能很大程度地限 制到熱交換器外部的熱損失。當(dāng)不使用具有高熱膨脹系數(shù)的液體時(shí)， 通過使用具有不良熱導(dǎo)率的液體能限制熱損失。具體在與熱的冷卻劑 5c接觸的熱交換板上施加高壓。此板具有小的厚度，根據(jù)構(gòu)成板的金 屬的特征以及取決于應(yīng)用的交換器的尺寸，所述厚度通常在十分之幾 毫米與幾毫米之間。因此，由于在膨脹期間壓力主要徑向地施加在板 上(并優(yōu)選朝著管狀元件的內(nèi)側(cè))，與現(xiàn)有技術(shù)中主要縱向相反，所以 提高了熱交換的速度，而不會削弱該板。因此，與現(xiàn)有技術(shù)中公知的管狀熱交換束不同，對于相同的厚度， 根據(jù)本發(fā)明的熱交換器能夠使用較大直徑的熱交換板，這對較高的壓 力有更多的抵抗力，從而能夠拓寬應(yīng)用。因?yàn)閴毫耐庀騼?nèi)而不從內(nèi) 向外施加，或者因?yàn)橛筛呖箟翰牧现瞥傻耐獗３止?或支撐圓柱體2 促進(jìn)了板對機(jī)械應(yīng)力的抵抗力，所以對于恒定的厚度，能增加板的直 徑。如果外保持管6或支撐圓柱體是金屬的，則必須保護(hù)它們避免受 熱以便防止它們膨脹，因?yàn)檫@將降低系統(tǒng)的效率。因此可以設(shè)想利用 流體5f來冷卻外保持管的外部。在一實(shí)施例的變形中，外保持管6和支撐圓柱體2均由金屬制成， 但管狀元件在該管狀元件的末端的每一個(gè)處包括法蘭，該法蘭焊接或 軟焊到管以便使這兩個(gè)元件2、 6能承受高壓。優(yōu)選地，熱的冷卻劑5c容納在外保持管6與外熱交換板3e之間， 而冷的冷卻劑5f容納在內(nèi)熱交換板3f與支撐圓柱體2之間。因此，當(dāng)熱交換板3J彭脹時(shí)，熱交換板3f將經(jīng)受徑向壓縮應(yīng)力。 支撐圓柱體2的存在能夠幫助所述內(nèi)熱交換板3f承受沿支撐圓柱體2 的方向徑向施加在管狀元件上的此壓縮應(yīng)力。內(nèi)熱交換板3f還包括多個(gè)位于容納冷的冷卻劑5f的腔內(nèi)部的第一11縱向翼片31。這些第一翼片31能更容易地承受由于外熱交換板3。的 膨脹而施加在管狀元件上的徑向壓縮應(yīng)力。這些第一翼片還用于將支 撐圓柱體2基本定位在內(nèi)板3f的中心處。
外熱交換板3c還包括多個(gè)位于容納熱的冷卻劑5e的腔內(nèi)部的第二 縱向翼片32。具體來說，這些第二翼片32用于將外板3e基本定位在 外保持管6的中心處。
選取這樣的示例，其中板3c和3f由鋼制成，板3c具有例如3mm 的厚度而板3f具有l(wèi) mm的厚度。由此在外保持管6的幫助下，板3C 能承受400bar的壓力。因?yàn)閴毫耐庀騼?nèi)施加，所以盡管板3f的厚度 較小，但是它能承受與板3e相同的壓力。
圓柱形熱交換板3f交替地與來自冷源的冷的冷卻劑5f接觸以及當(dāng) 冷的冷卻劑5f的流動停止時(shí)與空氣接觸。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱交換器的橫截面圖。
在此第二實(shí)施例中，該熱交換器包括多個(gè)管狀元件1。每個(gè)管狀 元件1包括外保持管6，外保持管6包含單個(gè)熱交換板3，該熱交換板 3本身包含支撐圓柱體2。同樣在此實(shí)施例中，熱交換板3是圓柱形的， 但不局限于圓柱形。支撐圓柱體2例如是實(shí)心圓柱體。外保持管6、熱 交換板3、和支撐圓柱體2基本是同中心的。
第一腔形成在熱交換板3與外保持管6之間，而第二腔形成在熱 交換板3與支撐圓柱體2之間。這些腔中的一個(gè)容納液體4，而另一個(gè) 腔容納冷卻劑5。液體4具有例如高熱膨脹系數(shù)。因此如上面所述的， 與熱交換板單獨(dú)膨脹相比，能實(shí)現(xiàn)液體的更大壓縮。
如上面所述的，熱交換板3由具有非常好的熱導(dǎo)率的材料即金屬制成，以便使熱交換最優(yōu)化。同樣地，如上面所述的，外保持管6和支撐圓柱體2由具有不良 熱導(dǎo)率的高抗壓材料諸如例如復(fù)合材料碳或纖維纏繞的材料或玻璃制 成。在此實(shí)施例中，將熱的和冷的冷卻劑5交替注入設(shè)置用于容納所 述流體的腔中。優(yōu)選地，液體4容納在外保持管6與熱交換板3之間，而冷卻劑 5容納在熱交換板3與支撐圓柱體2之間。因此，當(dāng)熱交換板膨脹時(shí)，它將經(jīng)受徑向壓縮應(yīng)力。支撐圓柱體 2的存在能夠幫助熱交換板3承受沿所述支撐圓柱體2的方向在對管狀 元件橫向的平面中施加的此壓縮應(yīng)力。熱交換板3還包括多個(gè)位于容納液體4的腔內(nèi)部的第一縱向翼片 31。這些第一翼片31能增加熱交換表面。熱交換板3還包括多個(gè)位于容納冷卻劑5的腔內(nèi)部的第二縱向翼 片32。這些第二翼片32既用于將支撐圓柱體2基本定位在板3的中心 處，還用于更容易地承受明顯變形，該明顯變形可能產(chǎn)生于由于板3 的膨脹在對管狀元件的橫向施加的壓縮應(yīng)力。如圖2中所示，管狀元件基本彼此平行，并優(yōu)選是垂直的。它們 優(yōu)選彼此接觸地布置，由此以限制能量損失，并且例如使得它們的軸 形成三面體。管狀元件的這種布置以及如下文所述的管狀元件附接的 方式也能應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例和第三實(shí)施例的管狀元件1。每個(gè)管狀元件1通過帶子(未示出)夾緊，該帶子附接到位于三面體的中心處的螺桿7。
為了使熱交換器更耐用，通過合成樹脂將該管狀元件1的陣列保 持在一起。
在一實(shí)施例的變形中，帶子彼此焊接或軟焊。
此外，每個(gè)管狀元件1在該管狀元件的末端的每一個(gè)處通過未示
出的法蘭封閉。所述法蘭中的僅一個(gè)需要允許液體4循環(huán)通過所述法 蘭。具體來說，適于使液體4循環(huán)的法蘭必須全部設(shè)置在構(gòu)成熱交換 器的各個(gè)管狀元件的同一側(cè)。
另一方面，對于兩個(gè)法蘭中的一個(gè)或兩個(gè)，允許冷卻劑5循環(huán)通 過這個(gè)或這些法蘭是可能的。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的縱截面圖。
在此第三實(shí)施例中，該熱交換器包括多個(gè)管狀元件1。每個(gè)管狀 元件1包括外保持管6，外保持管6包含單個(gè)熱交換板3，該熱交換板 3本身包含支撐圓柱體2。同樣在此實(shí)施例中，熱交換板3是垂直的和 圓柱形的，但不局限于圓柱形。支撐圓柱體2例如是實(shí)心圓柱體。外 保持管6、熱交換板3、和支撐圓柱體2基本是同中心的。
第一腔形成在熱交換板3與外保持管6之間，而第二腔形成在熱 交換板3與支撐圓柱體2之間。這些腔中的一個(gè)容納液體4，而另一個(gè) 腔容納冷卻劑5。液體4具有例如高熱膨脹系數(shù)。因此如上面所述的， 與熱交換板單獨(dú)膨脹相比，能實(shí)現(xiàn)液體的更大壓縮。
如上面所述的，熱交換板3由具有非常好的熱導(dǎo)率的材料即金屬 制成，以便使該熱交換最優(yōu)化。
14優(yōu)選地，液體4容納在外保持管6與熱交換板3之間，而冷卻劑 5容納在熱交換板3與支撐圓柱體2之間。因此，當(dāng)熱交換板3膨脹時(shí)，它將經(jīng)受徑向壓縮應(yīng)力。支撐圓柱 體2的存在能夠幫助熱交換板3承受沿所述支撐圓柱體2的方向在對 管狀元件橫向的平面中施加的此壓縮應(yīng)力。熱交換器還包括位于支撐圓柱體2與容納冷卻劑5的腔之間的兩 個(gè)導(dǎo)管8、 9，所述導(dǎo)管8、 9將熱的或冷的冷卻劑從熱源或冷源輸送到 熱交換器中。這些導(dǎo)管通過第一隔離物IO彼此熱絕緣并通過第二隔離 物11與容納冷卻劑的腔熱絕緣。隔離物由具有非常低的熱導(dǎo)率的材料 制成，以便避免熱損失。噴嘴12、 13能夠通過延伸通過隔離物10、 11的毛細(xì)管將熱的或 冷的冷卻劑從導(dǎo)管8、 9噴射到腔中，該腔最初充滿空氣并用來容納熱 的或冷的冷卻劑5。這些毛細(xì)管能夠在大氣壓力下當(dāng)冷卻劑是液體時(shí)將 冷卻劑精確地阻擋在出口處，并且能夠減少冷卻劑從控制閥到熱交換 板3所需的時(shí)間。此噴射基本是徑向的并且允許熱交換板3的快速和 完全噴射。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的熱交換器的橫截面圖。在此第四實(shí)施例中，熱交換器包括多個(gè)芯101。每個(gè)芯101包括兩個(gè)彼此對稱的元件107。兩個(gè)元件107在接縫 100處不可滲透地彼此連接。每個(gè)芯101包括兩個(gè)保持半管106，所述 保持半管106定向?yàn)槠浒紓?cè)朝著芯的外側(cè)。兩個(gè)半管106因此彼此背 靠著。每個(gè)保持半管106包含熱交換板103，該熱交換板103本身包含 支撐半圓柱體102。在此實(shí)施例中，熱交換板換板103被插入以便靠在保持半管106內(nèi)的肩部114上并通過例如軟 焊的保持手段來保持在此肩部上。
第一腔形成在熱交換板103與保持半管之間，而第二腔形成在熱 交換板103與支撐半圓柱體102之間。這些腔中的一個(gè)容納液體104， 而另一個(gè)腔容納冷卻劑105。液體104具有例如高熱膨脹系數(shù)。因此如 上面所述的，與熱交換板單獨(dú)膨脹相比，能實(shí)現(xiàn)液體的更大壓縮。
如上面所述的，熱交換板由具有非常高的熱導(dǎo)率的材料即金屬制 成，以便使熱交換最優(yōu)化。
優(yōu)選地，液體104容納在保持半管與熱交換板103之間，而冷卻 劑105通過包含在支撐半圓柱體102中的噴射裝置噴射到熱交換板103 上。
因此，當(dāng)熱交換板103膨脹時(shí)，它將經(jīng)受徑向壓縮應(yīng)力。支撐半 圓柱體102的存在以及交換板103的形狀能夠幫助此交換板103承受 沿所述支撐半圓柱體102的方向在對管狀元件橫向的平面中施加的壓 縮應(yīng)力。
每個(gè)支撐半圓柱體102的噴射裝置包括兩個(gè)導(dǎo)管108、 109，所述 導(dǎo)管108、 109將熱的或冷的冷卻劑從熱源或冷源輸送到熱交換器中。 這些導(dǎo)管彼此熱絕緣并且與容納冷卻劑的腔熱絕緣。噴嘴112、 113能 夠?qū)岬幕蚶涞睦鋮s劑從導(dǎo)管108、 109噴射到熱交換板103上。此噴 射基本是徑向的并且允許熱交換板103的快速和完全噴射。
熱交換板的周界可以不是圓形或圓柱形的。使人聯(lián)想到有槽的蛋 糕模具的葉形(lobed)形狀或者弓形形狀能夠從周界的增加的長度中 受益，從而有助于熱交換板的更大的線性膨脹，因此有助于位于腔104
內(nèi)的液體的壓縮位移。
16在上述的本發(fā)明的四個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑5、 5C、 5f例如是水，而 液體4例如是乙醇。乙醇的熱膨脹系數(shù)是1.1X10'3K"。熱的冷卻劑5。通過冷源加熱，而冷的冷卻劑5f通過冷源冷卻。熱源例如是太陽能電池板。在這種情形中，通過熱源產(chǎn)生的能量 的流動低，特別重要的是將熱損失減少到最小值以便保存可利用的能里。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器將要安裝在泵中，該泵還包括適于經(jīng)由流 體(液壓液體或氣體)的運(yùn)動來驅(qū)動控制裝置的泵活塞、通過運(yùn)動裝 置連接到該泵活塞并適于通過經(jīng)熱源以及通過冷源來自上述熱交換器 的液體4的運(yùn)動來驅(qū)動的傳動活塞。泵包含例如幾個(gè)熱交換器。為了運(yùn)行，泵還包括支路，該支路能夠?qū)⑼ㄟ^熱源加熱的熱的冷 卻劑和通過冷源冷卻的冷的冷卻劑交替地輸送到熱交換器的管狀元件 l中，以便產(chǎn)生交替的熱膨脹和收縮，從而能夠驅(qū)動傳動活塞。根據(jù)本發(fā)明的泵將要安裝在還包括例如馬達(dá)的控制裝置、和流體 貯存器的系統(tǒng)中。系統(tǒng)例如是空氣調(diào)節(jié)器。在這種情形中，增壓室吸入并壓縮氣體 并且用作壓縮機(jī)。熱源例如是一個(gè)或多個(gè)太陽能電池板或者是能在夜 間使用的用于存儲熱的冷卻劑的恒溫罐。冷源例如是裝飾性的水池或 泳池。在一變形中，該系統(tǒng)是產(chǎn)生家庭用電的液壓系統(tǒng)。在這種情形中，控制裝置是液壓馬達(dá)。熱源例如是一個(gè)或多個(gè)太陽能電池板和/或能在 夜間使用的用于存儲冷卻劑的恒溫罐。冷源例如是罐、裝飾性的水池 或泳池。
在一變形中，該系統(tǒng)是從地?zé)崮墚a(chǎn)生家庭用電的液壓系統(tǒng)。在這 種情形中，液壓泵操作液壓馬達(dá)，該液壓馬達(dá)驅(qū)動發(fā)電機(jī)。在此情形 中，熱源由通過地?zé)崮墚a(chǎn)生的熱水構(gòu)成，而冷源例如由自然環(huán)境，即 山坡徑流、河流、海洋等構(gòu)成。
當(dāng)系統(tǒng)包括由太陽能電池板構(gòu)成的熱源時(shí)，熱的冷卻劑循環(huán)中的 普遍壓力應(yīng)相對高，以便保持冷卻劑(例如水)處于液態(tài)；通過該系 統(tǒng)產(chǎn)生的壓力的部分用于將冷卻劑重新注入太陽能電池板中。另外， 水蒸發(fā)。另一方面，冷的冷卻劑循環(huán)中的普遍壓力能為環(huán)境壓力。因 而，在此情形中，使用具有根據(jù)上述第一實(shí)施例的管狀元件的熱交換 器是特別合適的。
權(quán)利要求
1.熱交換器，所述熱交換器包括多個(gè)管狀元件或芯(1、101)，每個(gè)所述管狀元件或芯包括支撐圓柱體或半圓柱體(2、102)，至少一個(gè)彎曲的熱交換板(3、3c、3f、103)，每個(gè)板將第一腔與第二腔分開，所述第一腔容納液體(4、104)而所述第二腔容納冷卻劑(5、5c、5f、105)，所述冷卻劑引起所述板的熱膨脹或收縮，并因而分別引起所述第一腔中的所述液體的壓縮或膨脹，外保持管或半管(6、106)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述液體(4) 具有高熱膨脹系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，所述外保 持管或半管(6、 106)、所述熱交換板(3、 3e、 3f、 103)、以及所述支撐 圓柱體或半圓柱體(2、 102)具有遞減的直徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于， 所述第一腔和第二腔在一側(cè)通過所述熱交換板(3、 3e、 3f、 103)中的一 個(gè)限定，而在另一側(cè)通過所述支撐圓柱體或半圓柱體(2、 102)或者所述 外保持管或半管(6、 106)限定，所述熱交換板(3、 3e、 3f、 103)、所述支 撐圓柱體或半圓柱體(2、 102)、以及所述外保持管或半管(6、 106)是同 中心的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于， 每個(gè)管狀元件(l)在該管狀元件的末端的每一個(gè)處通過法蘭封閉，所述 法蘭中的一個(gè)適合于允許所述液體(4)通過所述法蘭的循環(huán)，另一個(gè)法 蘭阻止此循環(huán)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于， 每個(gè)管狀元件(l)在該管狀元件的末端的每一個(gè)處通過法蘭封閉，所述 法蘭中的至少一個(gè)適合于允許所述冷卻劑(5、 5C、 5f)通過所述法蘭的 循環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，所述法蘭適合 于允許通過熱源加熱的冷卻劑以及通過冷源冷卻的冷卻劑的交替循 環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于， 所述熱交換板(3)中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與所述液體(4)接觸的第一翼片(31)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于， 所述熱交換板(3f)中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與冷卻劑(5f)接觸的第一翼片(31)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的熱交換器，其特征在于，所述熱 交換板(3、 3c)中的一個(gè)設(shè)有多個(gè)與冷卻劑(5、 5e)接觸的第二翼片(32)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在 于，各個(gè)所述管狀元件(l)彼此平行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的熱交換器，其特征在于，各個(gè)所述管 狀元件(l)通過帶子保持在一起，每個(gè)所述帶子夾緊管狀元件并附接到 位于至少兩個(gè)管狀元件之間的螺桿(7)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的熱交換器，其特征在于，各個(gè)所述管 狀元件通過帶子保持在一起，每個(gè)所述帶子夾緊管狀元件并彼此焊接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，各個(gè)所述管狀元件(l)通過帶子保持在一起，每個(gè)所述帶子夾緊管狀元件并彼此軟 焊。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)管狀元 件或芯(l、 101)還包括冷卻劑導(dǎo)管(8、 9; 108、 109)以及適于將所述冷 卻劑從所述冷卻劑導(dǎo)管(8、 9; 108、 109)噴射到所述熱交換板(3、 103) 上的噴嘴(12、 13; 112、 113)。
16. 泵，所述泵包括泵活塞，所述泵活塞適于經(jīng)由流體的運(yùn)動來驅(qū)動控制裝置， 傳動活塞，所述傳動活塞通過運(yùn)動裝置連接到所述泵活塞并且適于通過根據(jù)權(quán)利要求1到15中的任一項(xiàng)所述的熱交換器的所述液體(4) 的運(yùn)動來驅(qū)動， 熱源，冷源。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的泵，其特征在于，所述泵還包括支路， 所述支路適于將在壓力下通過所述熱源加熱的冷卻劑和在大氣壓力下 通過所述冷源冷卻的冷卻劑交替地輸送到所述熱交換器的所述管狀元 件或芯(l)中。
18.系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求16和17中的任一項(xiàng)所述的泵，流體貯存器，控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器，該熱交換器包括多個(gè)管狀元件或芯(1)，每個(gè)所述管狀元件或芯包括支撐圓柱體或半圓柱體(2)；至少一個(gè)彎曲的熱交換板(3_c、3_f)，每個(gè)板將第一腔與第二腔分開，該第一腔容納液體(4)而該第二腔容納冷卻劑(5_c、5_f)，該冷卻劑引起板的熱膨脹或收縮，并因而分別引起第一腔中的液體的壓縮或減壓；以及外保持管或半管(6)。本發(fā)明可應(yīng)用于一種泵和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器能夠承受高機(jī)械應(yīng)力。而且，盡管圓柱形熱交換板的直徑大，但是該熱交換器能夠承受高壓，而無需增加這些板的厚度，該壓力主要徑向地，并且具體是對于與容納冷的冷卻劑或空氣的腔接觸的最薄的圓柱形熱交換板從外向內(nèi)施加在管狀元件上。
文檔編號F28D7/10GK101568789SQ200680055908
公開日2009年10月28日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者皮埃爾·比尼翁 申請人:皮埃爾·比尼翁