用于汽车采暖的热交换器的制作方法

专利名称：用于汽车采暖的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车采暖的热交换器。
背景技术：
用于汽车采暖的热交换器，也被称为取暖器或暖气设备，在今天通常是钎接的全 金属热交换器。已知的取暖器具有一个取暖器芯，也被称为芯体，它由管和翅片、优选为扁 平管和波纹翅片组成。管接入到集流箱中并与集流箱的底部钎接。来自内燃机冷却回路的、 已变热的冷却液穿过取暖器中的管。芯体中的翅片被周围空气环流，所述空气吸收冷却液 的热量并输送到乘客车厢中。对取暖器的首要要求是，尽可能在整个空气出口平面上，即在 高度和宽度方向上，实现空气出口侧温度的均匀分布。 在DE 197 52 139A1中，申请人提出穿过取暖器的冷却液"在深度方向"上——即 沿着气流方向或者沿与之相反的方向折流。这样就使空气出口侧的温度分布尽可能地达到 均匀。为了使冷却液在深度上出现折流，在取暖器的集流箱中布置着一个所谓的纵向间壁， 它使冷却液流首先在整个宽度内分布，然后再只穿过一个管列。在折流箱中折流之后，冷却 液接着在整个宽度内穿过第二个管列。 已公知的是，例如如同在EP 0 777 585B1中所公开的那样，在一个取暖器中冷却 液多次、例如三次在深度方向上出现折流，从而使冷却液沿着四条流路穿过取暖器。在这 里，气流和冷却液流形成交叉对流，从而提高了加热效率。 在将交叉对流中的多次折流的原理在如同前面所述的申请人提供的文件中所描 述的现代取暖器上实现时，特别是当在集流箱中布置两个或多个纵向间壁并与管、管板和 集流箱壁密封钎接时，会造成不少问题。还要考虑到的是，由纵向间壁分成的各室相互之间 没有完全地密封，从而会出现泄露。特别是在冷却液的体积流量较小的情况下，这将会降低 取暖器的效率。

发明内容
本发明的目的是提供一种热交换器，它的制造工艺易于控制，并且制造成本相对 较低。发明的另一个目的是，使从取暖器出来的气流具有尽可能均匀的空气出口侧温度曲 线，即使在载热流体的体积流量较小的情况下。 本发明的目的由具有下述特征的热交换器实现。优选的实施形式参见如下所述。
按照本发明，热交换器，这里也称为取暖器，为板片结构，即流道由板片组形成，而 一个板片分别具有两个相互连接的半板片，它们能以多流路的方式被载热流体、优选为一 种冷却液穿流。已知的是，板片结构特别是用于汽车的油冷却器。两个半板片分别具有一 个竖起的、带有折边的边缘，它与其它板片的折边材料锁合地、特别是通过钎接的方式相互 连接。板片结构的优点在于，各板片能够相对容易地组成一个板片组，并具有简单的、大多 数为平整的钎接面，所述钎接面可牢固地钎接，并且耐压和液密。这样，如本发明所述的、板 片结构的取暖器的制造过程易于控制，特别是不会出现泄露。
3
在优选的实施形式中，板片在其内部具有间壁以形成流道，而在另一个优选的实 施形式中，在间壁的端部布置着折流区，这样，在一个板片内的相邻流道就相互连接，并可 使载热流体、特别是冷却液在深度方向上折流。 在另一个优选的实施形式中，板片具有进口和出口，它们为皿状并且液密地与相 邻板片的对应进口和开口相连。多个并排布置的板片的进口和开口共同形成流道，所述流 道将板片相互连接，即在冷却液侧，板片通过集流管道既在进口侧也在出口侧连通。因此， 集流管道与集流箱中的各室类似，所述集流箱被一个纵向间壁分隔。但是，如发明所述的结 构具有以下优点，即通过带有连续折边的皿状开口，各板片可容易且牢固地相互钎接。
根据冷却液进口和/或出口所在的位置，集流管道可布置在板片组的一侧或者两 按照本发明一个特别优选的实施形式，两个相邻的流道通过一个外部的折流管道 相互连接。通过这个折流管道，载热流体从板片组流出，充分搅拌后进入到相邻的集流管道 中，并从那里分配到各板片的并联流道中。通过这种外部折流使得空气出口侧的温度均匀 化。 按照另一个优选的实施形式，折流管道的流体断面小于板片中流道的流体断面之 和。折流管道的流体断面优选地等于各流道流体断面之和的20到40%。这样，就形成所谓 的冷却液的节流，即由于横断面的縮小产生了一定的滞流效应，从而有利于冷却液的充分 搅拌，即使得冷却液温度分布均匀。 按照一个特别优选的实施形式，如本发明所述的取暖器具有四条流路，其中，载热 流体的第一和第三折流出现在板片内和折流区中，而第二折流在板片外通过折流管道进 行。在经过前两次的穿流之后仍不对称的冷却液温度曲线，在冷却液经过在折流管道中的 折流后将变得均匀，这样在冷却液第三和第四次穿流之后，在空气出口侧将得到一个均匀 的空气出口侧温度曲线。 按照一个优选的实施形式，折流管道布置在第一侧面部件的内部，优选地在侧面 部件中成型，所述侧面部件将板片组的一侧对外封闭。 按照另一个优选的实施形式，设有一个第二侧面部件，它具有进口和出口 ，并将板 片组的第二侧对外封闭。 按照一个优选的实施形式，如本发明所述的取暖器只具有三个不同的零件，即三 个不同的板片类型。第一种板片类型具有进口和出口、间壁和折流区。第二种板片类型为 第一侧面部件，它具有折流管道。第三种板片类型为第二侧面部件，并具有进口和出口 。
在另一个优选的实施形式中，在板片之间布置着第二表面、特别是波纹翅片，它们 用于增大空气侧的换热面，即改善空气侧的热交换。


下面通过附图对发明的实施例进行详细说明，同时可从说明和/或附图得到其它 的特征和/或优点。其中， 图1是按照发明的、板片式结构的取暖器的立体图，它未带有侧面部件；
图2是按照本发明的取暖器的立体图，它带有侧面部件；
图3是取暖器的截面 图4是取暖器的俯视图； 图5中是作为连接件的取暖器的侧面部件； 图6是一个单独的半板片的视图； 图7是一个单独的半板片的立体图； 图8是一个由两个半板片组成的板片的立体图； 图9是一个半板片的截面图； 图10是一个板片(两个半板片)的截面图； 图10a是图10的局部放大图； 图11是穿过板片的皿状区域的截面图。
具体实施例方式
图1中是一个按照本发明的、板片式结构的取暖器1，即取暖器1由多个板片2构 成，它们为汽车内燃机冷却回路中的载热流体、优选为冷却液形成流道。板片2在其上部区 域具有皿状的开口 3、4、5、6，它们与相邻的皿状开口 (也被简称为皿3、4、5、6) —起形成集 流管道7、8、9、10。仅在这里使用的概念"集流管道"还包含着"分配管道"的概念。此外， 板片2还具有未贯穿的间壁11、12和一个在中央贯穿的间壁13。所有的板片2由铝材制 成并相互钎接，这在后面将进一步说明。冷却液的流动路线由表示流动的箭头Kl到K9示 意地表示出来。未贯穿的间壁11、12形成折流区14、15，冷却液通过它们可在深度方向上 折流，空气在板片2之间流动并穿过取暖器l，这由两个箭头L1、L2表示。为了改善换热性 能，在板片2之间布置着以波纹翅片为形式的第二表面(图未示)，所述波纹翅片与板片钎 接。经过加热的空气-图未示-输送到汽车的乘客车厢中。冷却液按照箭头K1所示进入 到取暖器1的集流管道7中并分配到各板片2的内腔中，然后按照箭头K2所示在板片中向 下流动。在间壁11的端部，冷却液按照箭头K3所示在深度方向上，即沿着与气流方向Ll、 L2相反的方向折流，并按照箭头K4所示向上流动。箭头K2、K3、K4适用于整个板片组中的 每个板片2。然后，冷却液在集流管道8中汇集，从那里它按照箭头K5所示通过一个图未 示的管道，从由板片2组成的板片组中流出并进入到相邻的集流管道9中。冷却液在那里 再次被分配到各板片2中，并沿着箭头K6所示向下流动，然后按照箭头K7所示在深度上折 流，接着又按照箭头K8所示向上流动并在集流管道10中汇集，最后沿着箭头K9从取暖器 l流出。 图2是带有侧面部件16的取暖器1的立体图，折流管道17在所述侧面部件中形 成。折流管道17通过两个在图2中未示的皿状开口 4、5与集流管道8、9 (见图1)相连，并 使冷却液按照图1中的箭头K5所示折流。冷却液在各板片2中按照箭头K3、K7所示折流， 而在板片之外则按照箭头K5所示通过折流管道17折流。折流管道17中的流体断面优选 地小于各板片2的流道横断面之和，这样，在折流管道17中流动的冷却液会由于横断面的 縮小而出现所谓的节流。由于横断面的縮小产生了一定的滞流效应，结果使得从集流管道 8流出的冷却液得以充分地混合，即使得冷却液温度分布均匀。折流管道17的流体断面优 选为各板片2中的流道横断面之和的20%到40%。通过这种"外部折流"的方式，得到了 一个尽可能均匀的空气出口侧温度曲线，即在表示流出空气的箭头L1、 L2所在的一侧(见 图1)。
图3是取暖器1的截面图，图中带有表示冷却液和空气流动的箭头。流入的冷却 液由箭头&表示，流出的冷却液由箭头^表示，而进入到取暖器1中的空气由1^表示。在 各板片2垂直于图示平面的流道，与图1中的箭头K2、 K4、 K6、 K8相对应，在图3中由行列 R1、R2、R3、R4表示。因此，冷却液在行列Rl中按照这两个箭头符号(十字)向下流动，在 行列R2中按照箭头符号(点)向上流动，在行列R3中向下并且在R4中又再次向上流动。 在行列R2和R3之间，冷却液通过折流管道17按照箭头U所示(图1中为箭头K5)，沿与气 流方向！^相反的方向折流。空气和冷却液的流动被称为交叉对流并具有更高的加热效率， 如前面现有技术所述。图3中的截面穿过集流管道7、8、9、10共同的中间平面，所述集流管 道由在每个板片2上成型的皿3、4、5、6形成。每个板片2由两个半板片2a、2b组成，它们 分别具有一个皿3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b。 图4是取暖器1的俯视图，在图中可看到分别由半板片2a、2b组成的板片2，带有 折流管道17的第一侧面部件16和第二侧面部件18-它们共同形成板片组。
图5中是第二侧面部件18，它具有一个进口 18a和一个出口 18b，它们与集流管道 7和10同心。因此，第二侧面部件18作为用于冷却液流入和流出的连接件。
图6中是单独的半板片2a，它带有两个未贯穿的间壁lla、 12a和一个贯穿的间壁 13a。在板片2a的上部区域布置着皿3a、4a、5a、6a，图中还带有箭头符号，用于表示流体的 流入和流出。板片2的总深度由T表示，各流道的深度分别由bl、b2、b3、b4表示，其中，在 图示的实施例中所有的流道具有相同的深度，即bl = b2 = b3 = b4。但流道采用不同的深 度，即b3和b4大于bl和b2也是具有优点的。如果冷却液的黏度在强烈冷却的情况下变 大，也是具有优点的。b4优选为bl的两倍。折流区14a、15a的高度由hl表示，其中，hl = bl。板片2a的高度由h表示，其中，按照一个优选的实施形式h为100到400mm，而结构深 度或总深度T为10到120mm，优选为25到80mm。 图7是一个半板片2a的立体"透视"图。未贯穿的间壁lla、 12a及贯穿的间壁13a 由压入的凹槽形成。 图8是由两个半板片2a、2b组成的板片2的立体"透视"图。两个半板片2a、2b沿 着整个周长并沿着间壁1 la、 12a、 13a密封地相互钎接。 图9是半板片2a的截面图，在图中可看到由梯形的凹槽形成间壁11a、12a、13a。
图10是由半板片2a、2b组成的板片2的截面图。板片2具有一个连续的、钎接的 折边19，因此它对外密封。通过将两个半板片2a、2b钎接，形成了间壁11、 12、 13，从而形成 了流道。 图10a是图10中所示的局部E的放大图。在图中标出了流道宽度Bl (净宽)、皿 高度B3和材料厚度s。流道宽度Bl优选为0. 5到2. 5mm，皿高度B3为1. 5到5. Omm。这个 尺寸等于布置在板片2之间的波纹翅片宽度的一半。材料厚度s为0. 15到0. 5mm，这适用铝材。 图11为穿过板片2上皿状区域3、4、5、6的截面图，所述皿状区域决定了板片2的 最大高度，在图中由B4表示。B4优选为3. 8到13. 5mm。 按照图示和所述的实施例，整个取暖器1可仅由三个不同的零件制成它们是由 半板片2a、2b组成的板片2，带有折流管道17的第一侧面部件16及带有进口和出口 18a、 18b的第二侧面部件。零件的数量少，这就降低了制造成本。此外还可以对钎焊工艺进行更好地控制，因为所有需钎接的表面(连续的折边、间壁、皿)是平整的，这样就确保实现钎接
密封。通过这种结构方式可在工艺上制造出一种可多次折流的取暖器。 为了提高加热效率，可在板片2中布置图未示的涡流板，它们同样与板片钎接。
权利要求
用于汽车采暖的热交换器(1)，具有多个流道，所述流道在第一侧被载热流体穿流，在第二侧被空气环流，其中，载热流体流和空气流形成交叉对流，并且载热流体流沿与空气流动方向相反的方向至少两次折流，其特征在于，流道由一组板片(2)形成，其中，板片(2)具有两个半板片(2a、2b)，并具有至少三个可被穿流的流路。
2. 根据权利要求l所述的热交换器，其特征在于，在板片(2)中布置着间壁(11、12、 13)，以形成流道。
3. 根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，折流区(14、15)在间壁(11、12)的端 部形成，所述折流区将相邻的流道连接起来。
4. 根据权利要求1、2或3所述的热交换器，其特征在于，板片(2)具有皿状的进口和出 口 (3、4、5、6)，它们与相邻板片(2)的进口和出口 (3、4、5、6)液密地相连。
5. 根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，皿状的进口和出口 (3、4、5、6)形成流 道(7、8、9、10)。
6. 根据权利要求4或5所述的热交换器，其特征在于，进口和出口 (3、4、5、6)或者流道 (7、8、9、10)布置在板片(2)的一侧或两侧。
7. 根据权利要求5或6所述的热交换器，其特征在于，两个相邻的集流管道(8、9)通过 一个外部的折流管道(17)相互连接。
8. 根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，折流管道(17)的流体断面小于板片 (2)中流道的流体断面之和，优选地等于各流道流体断面之和的20到40%。
9. 根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，载热流体的第一和第 三折流(K3、K7)出现在板片(2)内和折流区(14、 15)中，而第二折流(K5)在板片(2)外通 过折流管道(17)进行。
10. 根据权利要求7、8或9所述的热交换器，其特征在于，折流管道(17)布置在第一侧 面部件(16)的内部，所述侧面部件将板片组的一侧对外封闭。
11. 根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，热交换器(1)具有一 个第二侧面部件(18)，它具有进口和出口 (18a、18b)。
12. 据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，热交换器由三个不同的 零件(2、 16、 18)组成。
13. 根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，在板片(2)之间布置 着第二表面、优选为波纹翅片。
14. 根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，在板片(2)中布置着 涡流板。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车采暖的热交换器(1)，它具有多个流道，所述流道在第一侧被载热流体穿流，在第二侧被空气环流，其中，载热流体流和空气流形成交叉对流，并且载热流体流沿与空气流动方向相反的方向至少两次折流。本发明的特点是，流道由一组板片(2)形成，其中，板片(2)具有两个半板片(2a、2b)，并具有至少三个可被穿流的流路。
文档编号F28F3/08GK101738100SQ200910221258
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月5日 优先权日2008年11月18日
发明者托马斯·施特劳斯, 米夏埃尔·科尔 申请人:贝洱两合公司