CN102933930A - 具有增强性能的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换器，所述热交换器包括适于冷却剂流动的至少一个细长管（3）和用于这样的冷却剂的至少一个集管箱（5），所述管的一个端部通向该集管箱中，其中，集管箱包括集管器（9），所述集管器具有用于接收所述管的端部的元件，该接收元件包括向内突出并定形为用于支撑所述管的区域的部分（19）。根据本发明，接收元件还包括连接部分（21），所述连接部分与集管器相对地用于向内突出部分，且所述连接部分在集管器的与集管箱相对的一侧突出，使得所述向内突出部分（19）和所述连接部分（21）具有彼此相反的突出方向。

Description

具有增强性能的热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆中的热交换器，以及涉及这样的交换器的集管板。

背景技术

这样的交换器，例如用于冷却发动机的散热器，具有一系列细长管，冷却剂流体在所述细长管中循环。热交换发生在冷却剂流体和在外部接触所述管的流体（通常是空气）之间。

两个集管箱接收这些管的相应端部，因此确保所述管的流体布置为彼此连通。这些箱每一个包括具有板的形式的集管器和盖。

盖和集管器之间的连结部的密封通常通过沿箱的边缘延伸的密封件实现。作为选择，集管器的边缘可形成为槽道或凹槽，所述槽道或凹槽形成用于该密封件的壳体。该凹槽还确保盖和集管器的相对定位。

集管器被穿有孔，所述孔适于所述管的穿过，使得所述管在它们端部的每一个处通向相应集管箱的内部。一旦在位，所述管被固定至集管器，通常通过钎焊。

为了增强每个管和集管器之间的连接的刚度，通常实践的是将箱的围绕每个孔的区域形成为材料制成的凸缘。每一个凸缘增加管在孔中的引导长度，并增加可用于将管钎焊至盖的表面积。

凸缘通过在孔的制造期间推开集管器的材料而获得。凸缘的高度（通常在集管箱的内侧），即凸缘从板突出的距离，与所使用的材料的厚度关联：材料越厚，凸缘越高。

为了可靠性的原因，管的端部从凸缘突出到集管箱的内部。在集管箱的位于管的从凸缘突出的端部部分之间的区域中，以及在位于凸缘本身之间的区域中，在箱中流动的冷却剂流体形成涡旋。涡旋产生内部压力损失，并不利地影响交换器的性能。此外，所述区域构成“死”区，即对交换器的操作实际上无用的区域。

EP 0990868 B1提出通过使凸缘在集管器的侧部突出到集管箱外侧来减少这些压力损失。凸缘通过沿与管的插入方向相反的方向穿孔而形成，即从集管器的内侧向集管器的外侧。这使得交换器的组装困难，或甚至不可实现，因为孔则没有插入锥部（insertion cone）：当推开集管器的材料时形成的所述锥部具有与管的插入方向相反的变窄方向。

管由于生产率的原因通常必须同时安装在一起使该情况加重。

并且该情况对于具有通常大约5至8毫米的减少的节距（使两个相邻管的轴线分开的距离）的交换器变得更糟。

FR 2 783 903提出将附加板抵靠集管器的内侧面连结至该集管器。管的从凸缘（在该情况下，为内部凸缘）突出的部分之间的空间由附加板填充。附加板还增加组件对模锻力的阻力，并保护管的端部。但是，该板是要被制造并组装到交换器的其余部分的附加部分。其结果是生产成本的增加。

EP 1 384 968提出将箱制成为多个部分：第一中间部分被模锻到集管器上，而第二外部部分通过粘结、模锻或焊接固定至第一部分。中间部分形成为使得管更易于插入。在该情况下，与向交换器增加额外部分相关的缺点再次产生。

US 5 327 959提出配备有斜面的通孔。所述斜面形成为阻止管穿透集管箱的内侧。于是避免了产生涡旋的风险。但是，被设计用于在斜面和管的端部之间接触的区域被减少得非常少，既不能保证该接触对于所有管都发生，也不能保证钎焊可以在该位置进行或保持。最后，交换器的机械强度被减少。

发明内容

本发明的目的是改进该现有情形。意图的交换器包括适于冷却剂流体的循环的至少一个细长管和用于这样的流体的至少一个集管箱，所述管的一个端部通向该集管箱，所述集管箱包括集管器，所述集管器具有用于所述管的端部的接收元件，所述接收元件包括形成在用于该管的保持区域中的向内突出部分。根据本发明，接收元件还包括连接部分，所述连接部分用于将该向内突出部分连接至集管器的其余部分，且该连接部分在集管器与集管箱相对的一侧突出，使得该向内突出部分和连接部分具有彼此相反的突出方向。

由于交换器的该配置，变得可以的是将管的端部布置在包含集管箱的上部面的平面下。这阻止了任何涡旋的产生。但是，其保持了管在孔中的足够引导长度和更易于插入的优势。附带地，这还使得可以减少管的长度并因此节省原材料。

向内突出部分朝向集管箱的内部升起。接收元件形成在集管器中。突出部分具有孔，所述孔具有适于管的端部区域通过的横截面。

根据各实施例：

-允许一个或多个管通过的孔远离连接部分，

-突出部分和连接部分沿管的纵向方向升起，

-保持区域布置为在管的通向集管箱中的端部附近匹配该管的外部的形状，

-连接区域具有基部，连接区域通过所述基部连接到集管板的其余部分，位于同一平面中，所述平面称为集管器的内部封装平面，向内突出部分从所述平面回退，从而所述用于管的保持的区域不向内突出超过所述平面，

-管的端部以至多2毫米在该内部封装平面的朝向集管箱的内侧取向的一侧从集管器的所述内部封装平面突出，

-管的端部基本上布置在集管器的内部封装平面上，

-管的端部在该内部封装平面的朝向集管箱的外侧取向的一侧位于距集管器的所述内部封装平面小于4毫米的距离处，

-集管器由具有0.8至1.8毫米的厚度的板材料制成，优选地为1.2至1.5毫米，

-交换器包括管束，所述管束适于冷却剂流体的循环，其中，所述束具有5至15毫米的管间隔节距，且优选地为6至10毫米，

-箱包括模锻到所述集管箱上的盖，

-箱包括钎焊到所述集管板上的盖，

-所述一个或多个管通过将材料板弯折而获得，

-所述管配备有向内突出的波浪形部。

本发明还涉及一种用于具有如上所述特征的热交换器的集管板。

附图说明

本发明的其它特征和优势将在查阅以下详细描述和附图时呈现，在附图中：

图1表示热交换器的前视图；

图2表示图1的交换器的左视图；

图3表示用于图1和2的交换器的集管器的纵向截面图；

图4表示从图3的集管器的细节IV上方观察的透视性局部剖视图；

图5类似于图4，集管器从下方观察；

图6表示细节IV的纵向截面图；

图7示意性地表示根据本发明的集管器的第一实施例沿所述集管器的横向方向的截面图；

图8类似于图7，针对集管器的另一实施例；

图9示意性地表示细节IV的一部分，集管器和流体循环管处于第一组装配置；

图10类似于图9，管和集管器处于第二组装配置；

图11至13表示细节IV沿纵向截面的一部分，表示了其形成的不同步骤。

具体实施方式

附图可以不仅用于补充本发明，而且，如必要，有助于本发明的限定。

图1和2示出用于机动车辆中的热交换器1，例如用于冷却发动机的热交换器。

交换器1包括用于冷却剂流体的循环的细长管3，所述管成束地布置。管3在一个或多个行或层中对齐。图2示出交换器1具有一层管3。

每一个管3的每一个端部通到相应集管箱5中。交换器1因此包括两个相似的集管箱5，所述集管箱5将管3布置为彼此流体连通。集管箱5具有大致平行六面体的外观。它们被布置为面向彼此。

每次，在两个相邻管3之间存在有波纹形状热交换插件7，其中每一个振荡的顶部与两个相邻管3中的一个接触。

在操作中，交换器1允许在管3中循环的冷却剂流体和在交换器外通过的流体（通常是空气）之间的热交换。

图3示出板9，所述板9形成为用于一个所述箱（未示出）的集管器，集管器和盖（未在该图中示出）一起形成集管箱5。在该情况中，盖具有大致平行六面体形状，而集管器大致在一个平面中成矩形地延伸。

集管器9具有中央部分10和围绕该中央部分10的边界部分11。中央部分10具有多个通孔12，所述通孔在形状和位置上适于管3的端部部分的插入和通过。

边界部分11具有适于容置密封件14的环绕凹槽或槽道13。密封件14用于密封所述箱的盖和集管器9的组件。集管器9的周边部分15被弯折，以便从中央部分10几乎垂直地突出。该周边部分设计为靠近盖的侧壁并将其模锻到集管器上。

中央部分10在两个平面之间延伸，所述两个平面平行于彼此并与集管器9的大致延伸平面平行：

-第一平面或集管器的内部封装平面16，位于大致延伸平面的朝向集管箱5内侧的一侧；

-第二平面或外部封装平面17，位于大致延伸平面的朝向集管箱5外侧的一侧。

根据本发明的一个方面，管3的接收在孔12中的端部基本上在内部封装平面16上或略微不到内部封装平面16。

图4至6详细示出集管器9的一部分，其包括任何一个孔12。

集管器9被形成为具有形成凸缘19的部分，所述凸缘19界定孔12。该凸缘19从集管器9的内表面沿几乎垂直于该集管器9的大致延伸平面以及从外部封装平面17向内部封装平面16的方向突出。凸缘19的自由端部从内部封装平面16回退。凸缘19通过推开板的材料而制成，使得孔12的略微变窄区段形成在集管器9的外表面上。

连接部分21将凸缘19连接至与下一管的通道对应的相同部分21。连接部分21制成为从集管器9沿垂直于大致延伸平面、从内部封装平面16向外部封装平面17的方向突出的部分的形式。该连接部分位于大致延伸平面之下。

换句话说，集管器9在每一个孔12附近具有用于管3的端部的接收元件，其包括形成为用于该管的保持区域的向内突出部分，用于将该突出部分连接至集管器的部分，该连接部分在集管器的与集管箱相对的一侧突出，突出部分和连接部分彼此相反的突出方向。

在该实例中，孔12适于管的通过，所述管已知为扁平的，即，其横截面由两个平行于彼此且在每一种情况下由半圆形边缘连接在一起的长直边缘界定。凸缘19遵从孔12的形状，其可称为圆矩形。

在该情况中，连接部分21通过将盖板9沿孔12的长度局部地形成为细长突起而制成。在横截面中，突起具有波浪形外观。该波浪部几乎在整个相关方向上延伸，特别是当有多行管时：则可以使用同一个连接部分21用于多个凸缘19，所述多个凸缘19沿它们的纵向方向对齐。

凸缘19在它们的基部处通过弯曲部23附连至它们的相应连接部分23，这还使得管的插入更容易。

每一个凸缘19还可被视为围绕孔12的材料条。

在图4至6中，集管器因此具有类似于连接区域的一系列突起，即为波浪形形式，沿孔12的横向方向附连至彼此。换句话说，连接部分21附连至彼此。波浪形部的顶部被交替地包含在内部封装平面16和外部封装平面17中。孔12在大致延伸平面中与包含在内部封装平面17中的顶点线重叠。

如可在图6中看到的，连接区域23包括将它们连接在一起的基部50，且连接区域23通过所述基部50连接至集管板的其余部分。

图7示出用于管在集管器9中通过的孔12，所述集管器9配备有用于容置密封件的槽道13。

图8示出没有设置槽道13的实施例的集管器，密封件则在管3（在该图中不可见）和集管器的边界15之间被保持在位。

图9和10示出本发明的另一方面，根据该方面，凸缘19的自由端部，在内部封装平面16的与集管箱相对的一侧，在距内部封装平面16尽可能接近2毫米的距离D1处定位。这使得管3的端部，在内部封装平面朝向集管箱5的内侧取向的一侧，至多以2毫米从集管器9的该内部封装平面突出（图9）。还可以将管的端部布置在该内部封装平面上（图10）。

图11至13示出用于接收管3的端部的部分的制造。

在图11所示的第一步骤中，金属板的一部分形成为突起部分27。其包括从板的将形成集管器内部封装平面的大面上沿将形成集管器外表面的相反大面的方向实施的至少一个冲压操作。集管器的该变形被实施为在该板的形成突起27的部分上保持板的厚度几乎恒定。

在图12所示的第二步骤中，突起27的顶部形成为沿与突起27的升高方向相反的方向升起的突起29。这包括从外部面向内部面实施的至少一个冲压操作。

在图13所示的第三步骤中，突起29被从盖板9的外部面刺穿，以便在突起29的顶部处形成孔12。该刺穿导致集管器变薄和突起29变长，使得形成凸缘19。

本发明不限于仅作为示例的上述实施例，而是包括本领域技术人员可设想的全部变化例。特别地，管3的横截面的形状可以不同于所描述的，例如圆形、“豆形”、矩形或另外的形状。管的层数也可以改变。以及仍保留在本发明的范围内的，保持区域可以略微向内突出超过内部封装平面。

Claims (14)

1.一种热交换器，这种交换器包括适于冷却剂流体的循环的至少一个细长管（3）和用于这样的流体的至少一个集管箱（5），所述管的一个端部通向该集管箱，所述集管箱包括集管器（9），所述集管器具有用于所述管的端部的接收元件，所述接收元件包括形成在用于该管的保持区域中的向内突出部分（19），其特征在于，接收元件还包括连接部分（21），所述连接部分用于将该向内突出部分连接至集管器的其余部分，且在于，该连接部分在集管器的与集管箱相对的一侧突出，使得该向内突出部分（19）和连接部分（21）具有彼此相反的突出方向。

2.如权利要求1所述的交换器，其中，突出部分和连接部分沿管的纵向方向升起。

3.如权利要求1和2中的任一项所述的交换器，其中，保持区域布置为在管的通向集管箱中的端部附近匹配该管的外部的形状。

4.如前述权利要求中的任一项所述的交换器，其中，连接区域具有基部（50），连接区域通过所述基部连接到集管板的其余部分，所述其余部分位于同一平面中，所述平面称为集管器的内部封装平面（16），向内突出部分从所述平面回退，从而所述用于管的保持的区域不向内突出超过所述平面。

5.如权利要求4所述的交换器，其中，管的端部以至多2毫米在所述内部封装平面的朝向集管箱的内侧取向的一侧从集管器的所述内部封装平面突出。

6.如权利要求4所述的交换器，其中，管的端部基本上布置在集管器的内部封装平面上。

7.如权利要求4所述的交换器，其中，管的端部在所述内部封装平面的朝向集管箱的外侧取向的一侧位于距集管器的所述内部封装平面小于4毫米的距离处。

8.如前述权利要求中的任一项所述的交换器，其中，集管器由具有0.8至1.8毫米的厚度的板材料制成，优选地为1.2至1.5毫米。

9.如前述权利要求中的任一项所述的交换器，包括管束，所述管束适于冷却剂流体的循环，其中，所述束具有5至15之间的管间隔节距，且优选地为6至10毫米。

10.如前述权利要求中的任一项所述的交换器，其中，该箱包括模锻到所述集管箱上的盖。

11.如权利要求1至10中的任一项所述的交换器，其中，该箱包括钎焊到所述集管板上的盖。

12.如前述权利要求中的任一项所述的交换器，其中，所述一个或多个管通过将材料板弯折而获得。

13.如权利要求12所述的交换器，其中，所述管配备有向内突出的波浪形部。

14.一种集管板，用于前述权利要求中的任一项所述的热交换器。

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