CN119213207A - 用于具有交换管束的热交换器的壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，该热交换器(1)包括旨在被传热液体和气流穿过的交换管束(2)，该交换管束(2)包括沿堆叠方向(A)彼此堆叠的多个板(21)，该热交换器(1)包括壳体(3)，该壳体(3)围绕交换管束(2)，并具有至少一个上壁(31)、下壁(32)和至少一个主侧壁(33)，主侧壁(33)布置在上壁(31)和/或下壁(32)的延续部中，其特征在于，壳体(3)包括介于交换管束(2)和主侧壁(33)之间的至少一个中间侧壁(35)。

Description

用于具有交换管束的热交换器的壳体

技术领域

本发明涉及热交换器领域，更具体地涉及那些配备有由堆叠板形成的交换芯束的热交换器。

背景技术

这种热交换器旨在例如装备车辆，特别是机动车辆。在这种车辆内，这些热交换器借助于在热交换器内的专用通道中流通的第二流体(例如冷却液)来热调节流通通过在专用流通空间中的热交换器的第一流体(例如气流)。

此外，机动车辆越来越多地配备有涡轮增压器，用于增加所述车辆的内燃机功率。这些涡轮增压器将气流引向进气歧管，并在该气流到达燃烧室之前对其进行压缩。这种气流，通常被称为“增压空气”，使发动机增压成为可能，使其能够更高效地燃烧燃料。

已知的做法是将热交换器连接到涡轮增压器，该热交换器旨在冷却气流或“增压空气”以增加涡轮增压发动机的进气的密度。这些热交换器，也称为“增压空气冷却器”，通常具有由堆叠板形成的交换芯束，增压气流在所述板之间流通。通过形成在所述板内的通道，与每个板连通的流体穿过该堆板。热能交换可以在板之间发生，或者如果合适的话，在布置在两个相邻板之间的辐射元件与增压气流之间进行。

这种交换芯束容纳在围绕该交换芯束的壳体中。该壳体通常由形成盖板的四个部分形成，所述盖板彼此结合以形成夹紧交换芯束的平行六面体，该平行六面体的两个相对面与盖板不同，这两个相对面是敞开的，旨在被增压气流通过。盖板通过将它们彼此抵靠布置的端部钎焊而相互固定。随着时间的推移，这种解决方案往往在这些钎焊结合处经历磨损。在流通通过热交换器的增压空气的压力的作用下，这种磨损会导致开口，增压气流可以通过该开口逸出，降低涡轮增压器增加内燃机功率的效力。

发明内容

本发明提出克服现有技术的缺点，特别是限制在将两个盖板结合到壳体的钎焊点处的开口的形成。本发明还提出提高盖板相对于由增压气流施加的压力的机械强度，并使用于形成壳体的钎焊结合部更坚固。

在这种情况下，本发明的主要主题是一种热交换器，该热交换器包括旨在被传热液体和气流通过的交换芯束，该交换芯束包括沿堆叠方向彼此堆叠的多个板，并且在至少两个相邻的板之间限定用于传热液体的至少一个流通管道，每个流通管道通过第一端与交换芯束的第一通道连通，并通过第二端与交换芯束的第二通道连通，热交换器包括壳体，该壳体围绕交换芯束并具有至少一个上盖板、下盖板和至少一个主侧盖板，该主侧盖板布置在上盖板和/或下盖板的延续部中，其特征在于，壳体包括介于交换芯束和主侧盖板之间的至少一个中间侧盖板。

热交换器的壳体部分地围绕交换芯束。该壳体是平行六面体，在两个相对的面上是开放的，允许气流流通通过交换芯束。形成所述平行六面体的各个侧面的另外四个面由主侧盖板、上盖板和下盖板形成。传热流体在交换芯束内流通通过的流通管道由一对板界定，并且在每对板之间，交换芯束包括包含散热装置的流通空间。这些散热装置由翅片形成，用于增加热交换器和气流之间的交换表面积。

主侧盖板布置在上盖板和下盖板的延续部中，使得壳体在这些盖板之间的结合处被密封。更具体地，主侧盖板通过对齐这些盖板中的每一个的内表面而布置在上盖板和下盖板的延续部中，该内表面是所述盖板的旨在面对交换芯束的表面。

根据本发明的一个特征，第一通道和第二通道通过在堆叠方向上堆叠所述板而形成。这些通道由板的堆叠形成；更具体地，用于形成通道的凸缘形成在每个板处。应当理解，每个板包括两个凸缘，用于在板彼此堆叠时形成第一通道和第二通道。

根据本发明的一个特征，中间侧盖板的尺寸大于所述中间侧盖板支承抵靠的主侧盖板的尺寸，这些尺寸平行于堆叠方向测量。应当理解，中间侧盖板在平行于板的堆叠方向的方向上延伸超过主侧盖板。应当注意，中间侧盖板支承抵靠主侧盖板，使得这些侧盖板彼此压靠。

根据本发明的一个特征，壳体在至少一个主侧盖板与上盖板和/或下盖板之间具有至少一个结合区，中间侧盖板沿主侧盖板、下盖板和/或上盖板以及所述结合区延伸。应当理解，中间侧盖板完全覆盖主侧盖板与下盖板和/或上盖板之间的结合部。这些盖板之间的结合部的该覆盖形成保护主侧盖板与上盖板和/或下盖板之间的结合部的物理屏障。

根据本发明的一个特征，结合区包括中间侧盖板与上盖板和/或下盖板之间的至少一个第一钎焊结合部，结合区包括中间侧盖板与主侧盖板之间的第二钎焊结合部，结合区包括主侧盖板与上盖板和/或下盖板之间的第三钎焊结合部。与第一钎焊结合部和第二钎焊结合部相比，第三钎焊结合部是主侧盖板与下盖板和/或上盖板之间的边对边钎焊结合部。该边对边钎焊结合部使得主侧盖板能够对齐在上盖板和/或下盖板的延续部中。

根据本发明的一个特征，壳体包括预组装装置，用于中间侧盖板和所述中间侧盖板支承抵靠的主侧盖板之间预组装。这种预组装装置有利地使得在热交换器的组装过程中可以同时组装主侧盖板和中间侧盖板。此外，应当理解，预组装装置使得能够确保所述盖板中的每一个相对于另一个精确定位。

根据本发明的一个特征，预组装装置包括至少一个突出元件和一个孔之间的相互作用，突出元件与侧盖板中的一个成一体，孔形成在另一侧盖板中。应当注意，在不脱离本发明的范围的情况下，突出元件和孔可以形成在中间侧盖板或主侧盖板中的任何一个上，只要突出元件形成在侧盖板中的一个上而孔形成在另一个上。

根据本发明的一个特征，中间侧盖板包括与上盖板接触的第一边缘和与下盖板接触的第二边缘。

根据本发明的一个特征，上盖板和/或下盖板包括至少一个设置有圆角的边缘，中间侧盖板的第一边缘和/或第二边缘具有与所述圆角互补的倒圆角。应当理解，第一边缘和/或第二边缘具有允许主侧盖板紧贴上盖板和/或下盖板的形状。

根据本发明的一个特征，壳体包括两个中间侧盖板，每个中间侧盖板连接到主侧盖板。

附图说明

通过阅读下面的描述和多个示例性实施例，本发明的其他特征、细节和优点将变得更加明显，这些描述和示例性实施例是参考所附的示意图以非限制性指示的方式给出的，其中：

图1示出了旨在装备机动车辆的热交换器；

图2示出了图1所示的热交换器的交换芯束；

图3示出了容纳图2所示的交换芯束的壳体的两个侧盖板；

图4示出了旨在容纳图2所示的交换芯束的壳体；

图5示出了图4所示壳体的结合区的分解图。

具体实施方式

本发明的特征、变型和不同实施例可以以各种组合彼此组合，只要它们不是相互不兼容或相互排斥的。特别地，可以设想本发明的变型，其仅包括下述与其他描述的特征分离的部分特征，如果这部分特征足以提供技术优势或将本发明与现有技术区分开来的话。

在附图中，多个附图共有的元件保留相同的附图标记。

在下面的描述中，将参照根据由图1至5所示的三面体L、V、T任意限定的纵向轴线L、竖直轴线V和横向轴线T的取向。

图1示出了气流将要通过的热交换器1。在所示的实施例中，该气流是在热交换器1的上游被压缩的气流，也就是说，在它进入热交换器1之前被涡轮增压器压缩，并旨在在热交换器1出口处输送到内燃机的进气歧管。

热交换器1包括由沿基本上平行于轴线V的堆叠方向A彼此堆叠的多个板21形成的交换芯束2。板21中的每一个都在基本平行于轴线L的主要延伸的纵向方向上延伸。应理解，板21在垂直于其主要延伸的纵向方向的方向上彼此堆叠。

交换芯束2容纳在壳体3中，如剖视图所示，壳体3与热交换器1的其他元件隔离，如图4所示，壳体3具有上盖板31、与上盖板31相对的下盖板32、和至少一个主侧盖板33。所述至少一个主侧盖板33布置在上盖板31和下盖板32的延续部中。

应当注意的是，在所示的实施例中，壳体3具有分配给板21的每个纵向端的两个主侧盖板33，也就是说，在板21的主要延伸的纵向方向上在交换芯束2的两侧。应当理解，壳体3至少部分地围绕交换芯束2并形成平行六面体，其四个面由上盖板31、下盖板32和两个主侧盖板33形成。

在形成平行六面体的所述壳体3的面中，两个相对的面是开放的，并且允许气流流通通过交换芯束2。这两个开放的相对面各自连接到拱形件34，气流被引导通过拱形件34，以便流通通过交换芯束2。

交换芯束2旨在被能够与气流进行热交换的传热液体通过。为此，上盖板31包括用于传热液体的入口开口311，传热液体能够通过该入口开口311进入交换芯束2。该入口开口311连接到在板21的堆叠方向A上形成在交换芯束2中的第一通道22。上盖板31包括用于传热液体的出口开口312，传热液体能够通过该出口开口312离开交换芯束2。该出口开口312连接到第二通道23，该第二通道23类似于第一通道22，在板21的堆叠方向A上形成在交换芯束2中。

交换芯束2的两个相邻板21在堆叠方向A上彼此抵靠堆叠在一起，有助于界定用于传热液体的流通管道24。该流通管道24通过第一端或入口端241与第一通道22连通，通过第二端或出口端242与第二通道23连通。应当理解，通过上盖板31中的入口开口311进入热交换器1的传热液体经由第一通道22在交换芯束2中流通，并且分布在形成于两个相邻板21之间的每个流通管道24中。传热液体从流通管道24的入口端241流通到所述流通管道24的出口端242，该出口端242与连接到上盖板31中的出口开口312的第二通道23连通，传热液体能够通过该出口开口312离开热交换器1。

此外，根据本发明，壳体3包括至少一个中间侧盖板35，该中间侧盖板35介于交换芯束2和所示至少一个主侧盖板33之间。在所示的实施例中，壳体3包括两个主侧盖板33，每个主侧盖板33连接到介于主侧盖板33中的一个与交换芯束2之间的中间侧盖板35。在这些侧盖板33和35处，由预组装装置4形成的相互作用(图3中更具体地示出)使得相对于中间侧盖板35定位主侧盖板33成为可能。

图2示出了交换芯束2在横向方向上的视图，也就是说，在平行于轴线T的方向上的视图。如上所述，交换芯束2包括在堆叠方向A上彼此堆叠的多个板21。两个相邻板21在它们之间界定流通管道24，这两个相邻板21通过用于气流的流通空间25与同样界定流通管道24的另外两个板21分开。在所示实施例中，该流通空间25被辐射(radiant)元件26部分地填充。

辐射元件26由主要在纵向方向L上延伸的波纹金属片形成，也就是说沿着轴线L，基本上平行于板21。当热交换器1运行时，并且当气流通过流通空间25时，在形成辐射元件26的金属壁和气流之间产生热交换，使得来自金属壁的热量与在两个相邻板21之间界定的流通管道24中流通的传热液体进行交换。应当注意，辐射元件26的形状使得可以增加金属壁和气流之间的交换表面积。当然，辐射元件26可以采用其他形式，只要这些形式能够增加金属壁和气流之间的交换表面积，从而增加能够传递到传热液体的热量。

如上所述，交换芯束2包括两个中间侧盖板35，每个中间侧盖板35连接到一主侧盖板33。这些中间侧盖板35在交换芯束2的整个高度上沿竖直方向延伸，即平行于堆叠方向A延伸，该高度被定义为所述物体在平行于轴线V的竖直方向上的伸长尺寸。

更具体地，这些中间侧盖板35具有旨在面对交换芯束2的内表面351和旨在至少部分面对连接的主侧盖板33的且与内表面351相对的外部面352。

每个主侧盖板33布置在下盖板32和/或上盖板31的延续部中。为此，在所示的实施例中，在第一纵向端36和第二纵向端37之间的沿主要延伸的纵向方向延伸的上盖板31和下盖板32具有形成圆角38的至少一个边缘，该圆角38允许第一纵向端36和第二纵向端37在垂直于堆叠方向A的竖直方向上延伸。这种圆角38允许主侧盖板33布置在上盖板31和下盖板32的延续部中。

中间侧盖板35与上盖板31和下盖板32接触，更具体地在圆角38处接触。如图5所示，中间侧盖板35在圆角38处与上盖板31和下盖板32接触的部分具有与圆角38互补的形状。更具体地，每个中间侧盖板35包括第一边缘353，该第一边缘353形成具有与上盖板31的圆角38互补的形状的倒圆角，并且旨在与圆角38接触。每个中间侧盖板35还包括与第一边缘353相对的第二边缘354，该第二边缘354形成具有与下盖板32的圆角38互补的形状的倒圆角，并且旨在与圆角38接触。

此外，应当理解，每个中间侧盖板35在平行于堆叠轴线A测量的竖直尺寸上延伸超过连接的主侧盖板33。换言之，中间侧盖板35在板21的堆叠方向A上的尺寸大于所述中间侧盖板35所支撑抵靠的主侧盖板33的尺寸。

图3示出了中间侧盖板35和中间侧盖板35所支承抵靠的主侧盖板33。壳体3，更具体地，主侧盖板33和中间侧盖板35，具有预组装装置4。该预组装装置4由至少一个孔和一个突出元件之间的相互作用而形成。更具体地，在所示实施例中，预组装装置4由形成在主侧盖板33中的两个孔41与中间侧盖板35的两个突出元件42之间的相互作用而形成。中间侧盖板35的突出元件42旨在容纳在主侧盖板33的孔41中。为此，孔41有利地具有与突出元件42的形状互补的圆形形状，并且其直径基本上等于突出元件42的直径。

预组装装置4有利地使得可以精确定位中间侧盖板35，以便支承抵靠主侧盖板33。应当理解，包括与两个突出元件42相互作用的两个孔41的预组装装置4有利地使得可以防止侧面33、35中的一个相对于另一个在平行于轴线L的方向以及平行于轴线V的方向上的移动。

应当注意，在所示实施例中，突出元件42从中间侧盖板35的外部面352朝向主侧盖板33延伸。当然，这些突出元件42可以从侧盖板33、35中的任一个朝向包括能够容纳突出元件42的孔41的连接的侧盖板33、35延伸。

图4示意性地示出了与热交换器1隔离的壳体3的横截面。更具体地，图4示出了中间侧盖板35、主侧盖板33和上盖板31和/或下盖板32固定至彼此的结合区5。这些结合区5位于上盖板31和下盖板32的第一纵向端36和第二纵向端37处。

如上所述，主侧盖板33布置在下盖板32和上盖板31的延续部中。这种布置使得主侧盖板33的旨在与中间侧盖板35接触的面位于下盖板32或上盖板31的旨在与中间侧盖板35接触的面的延续部中，更具体地，位于该中间侧盖板35的内表面352的延续部中。

应当理解，主侧盖板33与上盖板31或下盖板32之间的结合使得可以形成平滑表面，中间侧盖板35的外部面352支承抵靠该平滑表面。

在每个结合区5处，主侧盖板33、中间侧盖板35和下盖板32或上盖板31通过钎焊工艺在非常高的温度下相互钎焊。

图5示出了主侧盖板33、连接的中间侧盖板35和下盖板32之间的结合区5。更具体地，图5示出了所述结合区5的分解图，其中中间侧盖板35、主侧盖板33和下盖板32彼此分离。应当注意，以下关于壳体3的结合区5的描述，经过必要的修正，适用于壳体3的每个结合区5。

中间侧盖板35、主侧盖板33和下盖板32的钎焊通过将介于所述盖板33、35、32中的两个之间的涂层加热到高温来进行。为此，结合区5包括布置在中间侧盖板35和主侧盖板33之间的第一涂层51和布置在下盖板32和中间侧盖板35之间的第二涂层52。应当理解，图5示出了在壳体3被加热到非常高的温度之前的结合区5。当包括涂层51和52的壳体3被加热到非常高的温度时，通过迁移形成第三涂层53，特别是通过第一涂层51和第二涂层52的一部分的迁移，所述第三涂层53布置在主盖板33和下盖板32之间。然后，涂层51、52和53中的每一个形成固定在两个相邻盖板之间的聚合层。牺牲层(即第一涂层51和第二涂层52)的熔化、第三涂层53的形成以及所述第一、第二和第三涂层51、52、53的混合确保了所述部件一旦冷却后的固定。

第一涂层51布置成与中间侧盖板35的外部面352和主侧盖板33的面对中间侧盖板35的外部面352的面接触。第二涂层52布置在下盖板的第一纵向端36处，以便与中间侧盖板35的外部面352和下盖板32接触，并且位于下盖板的圆角38和中间侧盖板35的第二边缘354之间，该第二边缘354形成与圆角38互补的倒圆角。与第一涂层51和第二涂层52相比，第三涂层53形成在主侧盖板33和下盖板的第一纵向端36之间，使得由该第三涂层53形成的钎焊结合部是主侧盖板33和下盖板32之间的边对边钎焊结合部。

应当理解，壳体3至少在每个结合区5处包括中间侧盖板35与上盖板31和/或下盖板32之间的第一钎焊结合部、中间侧盖板35与主侧盖板33之间的第二钎焊结合部，以及主侧盖板33与上盖板31和/或下盖板32之间的第三钎焊结合部。不同盖板在每个结合区5处的固定允许壳体3在气流进入交换芯束2所通过的面的每个不同面处被密封封闭。

如上所述，本发明确实实现了其所述目的，并能够提出一种热交换器，其中，壳体的侧盖板被密封加强。在不脱离本发明上下文的情况下，也可以实施此处未描述的变型，只要根据本发明，它们包括热交换器，其中，中间侧盖板介于交换芯束和主侧盖板之间。

Claims (10)

1.一种热交换器(1)，所述热交换器(1)包括旨在被传热液体和气流通过的交换芯束(2)，所述交换芯束(2)包括沿堆叠方向(A)彼此堆叠的多个板(21)，并且在至少两个相邻的板(21)之间限定用于所述传热液体的至少一个流通管道(24)，每个流通管道(24)通过第一端(241)与所述交换芯束(2)的第一通道(22)连通，并通过第二端(242)与所述交换芯束(2)的第二通道(23)连通，所述热交换器(1)包括壳体(3)，所述壳体(3)围绕所述交换芯束(2)并具有至少一个上盖板(31)、下盖板(32)和至少一个主侧盖板(33)，所述主侧盖板(33)布置在所述上盖板(31)和/或所述下盖板(32)的延续部中，其特征在于，所述壳体(3)包括介于所述交换芯束(2)和所述主侧盖板(33)之间的至少一个中间侧盖板(35)。

2.如权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，所述第一通道(22)和所述第二通道(23)通过在堆叠方向(A)上堆叠所述板(21)而形成。

3.如权利要求2所述的热交换器(1)，其特征在于，所述中间侧盖板(35)的尺寸大于所述中间侧盖板(35)支承抵靠的所述主侧盖板(33)的尺寸，这些尺寸平行于所述堆叠方向(A)测量。

4.如前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述壳体(3)在至少一个主侧盖板(33)与所述上盖板(31)和/或所述下盖板(32)之间具有至少一个结合区(5)，所述中间侧盖板(35)沿所述主侧盖板(33)、所述下盖板(32)和/或所述上盖板(31)以及所述结合区(5)延伸。

5.如权利要求4所述的热交换器(1)，其特征在于，所述结合区(5)包括所述中间侧盖板(35)与所述上盖板(31)和/或所述下盖板(32)之间的至少一个第一钎焊结合部，所述结合区(5)包括所述中间侧盖板(35)与所述主侧盖板(33)之间的第二钎焊结合部，所述结合区(5)包括所述主侧盖板(33)与所述上盖板(31)和/或所述下盖板(32)之间的第三钎焊结合部。

6.如前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述壳体(3)包括预组装装置(4)，用于所述中间侧盖板(35)和所述中间侧盖板(35)支承抵靠的所述主侧盖板(33)之间预组装。

7.如权利要求6所述的热交换器(1)，其特征在于，所述预组装装置(4)包括至少一个突出元件(42)和一个孔(41)之间的相互作用，所述突出元件(42)与所述侧盖板(33，35)中的一个成一体，所述孔(41)形成在另一侧盖板(33，35)中。

8.如前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述中间侧盖板(35)包括与所述上盖板(31)接触的第一边缘(353)和与所述下盖板(32)接触的第二边缘(354)。

9.如权利要求8所述的热交换器(1)，其特征在于，所述上盖板(31)和/或所述下盖板(32)包括至少一个设置有圆角(38)的边缘，所述中间侧盖板(35)的所述第一边缘(353)和/或所述第二边缘(354)具有与所述圆角(38)互补的倒圆角。

10.如前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述壳体(3)包括两个中间侧盖板(35)，每个中间侧盖板连接到一主侧盖板(33)。