用于制造换热器的方法与流程

本发明涉及一种用于制造换热器的方法。此外，本发明还涉及一种换热器。

背景技术：

换热器被用来在不同流体之间传递热量。对此，在现有技术中公开了不同结构形式的换热器。

例如采用管子翅片结构形式的换热器、管束式换热器或者采用叠片结构形式的换热器属于已知的结构形式。这些换热器的共同点是，它们被流体流过和/或绕流并且因此在参与的流体之间产生热传递。这些已知的换热器尤其是被用作增压空气冷却器、冷却剂冷却器、油冷却器或者被用作加热体等。

换热器由金属和/或非金属材料制成，这些材料借助于钎焊方法、熔焊方法、形状锁合连接或者粘接方法相互连接。例如管子、板元件、翅片元件、管子底板和盖元件属于通过钎焊、熔焊或者粘接相互连接的元件。

为了借助于钎焊方法将各个元件连接，可以或者在将元件接合在一起之后施加焊料或者可以使用已经覆盖有焊料的元件。在热的作用下，焊料材料被熔化并且通过随后的焊料材料的固化产生持久连接。

de10328274a1公开了一种用于制造叠板式换热器的方法，其中，多个板元件被相互叠置并且具有焊料。紧接着，在板元件最后被相互熔焊和/或钎焊之前，该板叠被机械固定。

de102005048452a1公开了一种具有叠片结构形式的换热器，其中，该换热器由多个薄片元件构成，这些薄片相互叠置。薄片堆叠在上方和在下方分别通过一块基板封闭。各个薄片元件相互钎焊并且在薄片堆叠内形成流动通道，这些流动通道能够被一种或者多种流体流过。

替代地，各个元件也可以通过粘接方法相互连接。

de102008019556a1例如公开了一种用作换热器的构件，该构件由通过材料锁合方式接合的板件的堆叠构成。此外，还公开一种用于制造这种构件的方法。各个元件为了连接被施加聚合物胶粘剂。紧接着，它们被相互压紧直到胶粘剂完全硬化。

de10228697a1公开了一种用于将作为换热器组成部分的由金属构成的管子与由非金属构成的位于周边上的翅片连接的方法。这些翅片通过粘接与管子连接。

来自现有技术的装置和方法的缺点特别是，为了钎焊和熔焊必须制造复杂的支架来将元件相互固定，这些支架分别是根据特定的换热器进行设计的。此外，这些支架必须在钎焊以及熔焊中分别承受得住高温。

用于换热器的钎焊过程常常持续几十分钟直到几个小时而且能量消耗非常大。此外，所使用的焊料材料也非常昂贵。另外，在施加焊料材料之前需要对表面进行清洁。紧接在钎焊过程之后，也可能需要对换热器进行清洁，以便去除多余的焊料材料。此外，钎焊方法和熔焊方法也不适合于连接任意材料，从而大大限制了换热器元件的材料选择和可能的材料组合。

在胶粘剂的使用中的缺点是，胶粘剂必须繁琐地被涂覆到待粘接的元件上，这例如可以通过喷涂装置和/或喷射装置实现。此外，这样所产生的粘接面要么被不均匀地施加了胶粘剂，要么覆盖了非常大量的胶粘剂，因为胶粘剂的层厚部分超过2mm。因此，也增加了所需的完全硬化时间，由此使制造变得更加复杂且成本更高。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于制造换热器的方法，该方法相对于现有技术得到改进。此外，本发明的目的还在于提供一种有利的换热器。

关于方法的目的通过一种具有权利要求1的特征的方法得以解决。

本发明的一种实施例涉及一种用于制造换热器的方法，在换热器的两个元件之间具有连接结构，其中，这两个元件能够分别在至少一个接触面上相互连接，其中，所述元件中的至少一个元件在相应接触面的区域中被施加了胶粘剂膜，其中，在施加压力的条件下使两个元件相互接触并且通过胶粘剂膜在元件之间产生粘接连接。

使用胶粘剂膜是特别有利的，因为该胶粘剂膜能够简单地进行操作并且能够以简单的方式进行调整以便与相应元件或者更确切地说与元件之间的接触面相适应。胶粘剂膜可以手动或者自动地被覆盖到元件之一上。也可以是有利的是，胶粘剂膜已经被覆盖到元件的原始材料上并且紧接着在使用成型方法(比如压制方法、切割方法或者冲制方法)的条件下来制造元件。

元件之间有利地通过胶粘剂膜产生粘接连接，该粘接连接代替通常的钎焊连接。因此，否则要使用的焊料材料在该方法中用胶粘剂膜代替。这是特别有利的，因为胶粘剂膜也可以被施加到不清洁的表面上，这些表面例如可能具有油脂、油或者污物颗粒。因此，否则在使用钎焊方法中对元件的表面进行清洁和去油脂的通常步骤在必要时也可以省去。

胶粘剂膜是特别有利的，还因为可以特别简单地产生非常一致且能够容易重现的层厚。这特别是在大规模制造框架下的自动制造过程方面是有利的。

也有利的是，胶粘剂膜是指触干的，其中，胶粘剂的粘接作用通过施加压力和/或通过对胶粘剂膜加热被激活和/或变得高度粘稠。指触干的或者按照专业术语来说不粘手的胶粘剂膜是特别有利的，因为胶粘剂膜的操作明显变得容易。不必采用特别的预防措施来防止与位于元件上的胶粘剂膜接触。胶粘剂膜的粘接作用通过施加压力和/或通过加热才被激活和/或变得高度粘稠，从而粘接作用在实施所述方法期间才产生。这也使得元件的相对定位变得容易，因为无意的粘接得到避免。

也可优选的是，胶粘剂膜具有范围在10μm到250μm之间的层厚。特别薄的胶粘剂膜是特别有利的，因为所使用的材料量因此可以保持在很低的水平。因此，特别是与胶粘剂通过喷嘴用迹线来涂覆的常规粘接方法相比，可以实现胶粘剂用量的明显降低。特别薄的层厚特别是可通过无填料的胶粘剂来产生。在连接状态下，两个元件之间的粘接层特别薄并且优选只为几个纳米直到大约250μm。

胶粘剂的特别薄的层厚此外还有利于产生用于粘接连接的非常短的完全硬化时间。对于热塑性胶粘剂，完全硬化时间优选可以在1分钟直到20分钟的范围内。完全硬化时间低于5分钟是特别优选的，以便确保尽可能高的过程速度。

此外还有利的是，胶粘剂膜被胶粘在所述元件之一上和/或被嵌在所述元件之一的切口中。胶粘剂膜为此可以有利地与所述元件之一借助于另外的粘合剂进行粘接或者简单地被放在该元件上。最后，通过施加压力和/或通过加热产生与两个元件的粘接连接。

此外还有利的是，胶粘剂膜在接触面的区域中全表面地被覆盖到所述元件之一上，或者，胶粘剂膜根据相应接触面经过精确裁剪地被覆盖到所述元件之一上。

根据元件的设计和待连接的元件的实际接触面，胶粘剂膜可以全表面地被覆盖到一个元件的一个区域上或者根据接触面经过专门裁剪。具有全表面胶粘剂膜的元件可以特别简单地按照在适合于大批量的规模进行制造。通过专门裁剪的胶粘剂膜可以进一步减小材料用量。

也适宜的是，为了连接对被置于相互接触的元件施加0.005n/mm²和15n/mm²的压力。在这里，特别有利的是，压力在加热状态下进行施加。通过加热，胶粘剂膜已经变软了，由此使得元件能够沉入胶粘剂层中。

此外还有利的是，所述方法包括以下步骤：

使至少一个元件覆盖有胶粘剂膜，

使元件相互接触，

对元件施加压力，

对元件和设置在接触面中的胶粘剂膜加热，

使元件和胶粘剂膜冷却，

对在元件之间产生的连接的密封性进行检查，

其中，胶粘剂膜通过加热被软化，其中，胶粘剂膜至少部分被所述元件中的至少一个元件挤压，由此在元件之间的层厚在加热之后比在加热之前更小。

所述方法特别是以已经公开的用于对换热器进行钎焊的方法为导向。但是，与钎焊方法不同，不施加焊料材料，而是只施加胶粘剂膜，该胶粘剂膜在明显低于焊料材料的温度下熔化。换热器元件之间的迄今为止通过钎焊产生的所有连接也都可以通过提出的粘接方法来产生。

在这里，能够以简单的方式特别是将不同材料相互连接。这对于在温度影响下具有极其不同的线膨胀的材料来说，或者是对于可以通过导电的钎焊连接而用作电镀元件的材料来说是特别有利的。

关于换热器的目的通过一种具有权利要求8的特征的换热器得以解决。

本发明的一种实施例涉及一种具有至少两个元件的换热器，其中，换热器是按照已经描述的方法制成，其中，所述元件由管子和/或管子底板和/或板元件和/或盖元件和/或管接头和/或翅片元件构成。

通过所述粘接方法可以制造所有已知结构形式的换热器。胶粘剂膜在这里用作在钎焊所使用的焊料材料的完全替代物。胶粘剂膜也可以有利地被施加到形状极其不同的元件上，从而实际上对于待通过胶粘剂膜来连接的元件来说不存在几何限制。

此外还适宜的是，胶粘剂膜由一种胶粘剂构成，该胶粘剂由至少一种成分或者只由一种成分构成并且可以有填料或者无填料。在这里，能导热的碎片或者颗粒适合用作填料。在这里，优选地可以使用比如氮化硼、铝、铜、钢、黄铜、石墨等材料。为了产生胶粘剂膜的尽可能小的层厚，无填料的胶粘剂是特别有利的。

也有利的是，换热器具有至少一个流动通道，该流动通道能够被流体流过，其中，流动通道相对于外界通过设置在换热器的各个元件之间的胶粘剂膜以流体密封的方式被密封。

通过粘接连接，可以简单地产生流动通道，这些流动通道在它们的接口处相对于换热器的其它元件通过所产生的粘接连接被密封。通过例如流动通道通过两个元件的粘接才产生，流动通道本身也可以通过粘接连接被密封。相对于外界的密封可以例如在管子和管子底板之间的连接部位上实现，在两个板元件之间的连接部位上实现或者在管子底板与形成集流箱的盖元件之间的连接部位上实现。

还可优选的是，换热器具有至少一根管子，其中，管子在它的朝外的端部区域中的至少一个端部区域上被施加了胶粘剂膜，其中，被施加了胶粘剂膜的区域被嵌在管子底板的切口中并且胶粘剂膜至少部分遮盖管子与管子底板之间的接触面并且在管子与管子底板之间形成流体密封式密封。

通过使用胶粘剂膜来产生换热器元件之间的连接，尤其可以有利地制造出采用管子翅片结构形式的换热器或者管束式换热器。特别有利的是，通过粘接连接，由不同材料构成的元件可以相互连接。因此，例如管子可以由具有高导热能力的金属材料构成，而管子底板例如由塑料构成，该塑料在对产生的力的吸收方面具有良好的特性。通过使用胶粘剂膜可以产生具有高密封性的连接。通过胶粘剂膜的特别小的层厚，元件可以类似于镀有焊料的元件在钎焊方法中进行装配。

此外还有利的是，换热器由多个相互叠置的板元件构成，其中，板元件在它们的边缘区域上相互接触并且在接触区域中在各个板元件之间设有胶粘剂膜并且在板元件之间形成流体密封式密封。

采用叠片结构形式的换热器也可以通过使用胶粘剂膜而简单地进行制造。板元件为此特别是在它们相互的接触区域中具有胶粘剂膜。

此外还有利的是，换热器具有集流箱，其中，集流箱由管子底板和被嵌在管子底板的容纳区域中的盖元件构成，其中，在管子底板的容纳区域中设有胶粘剂膜，该胶粘剂膜至少部分地遮盖盖元件与管子底板之间的接触面并且在盖元件与管子底板之间形成流体密封式密封。

这种换热器是特别有利的，因为集流箱可以用与换热器的其余部分相同的连接方法来制造。以这种方式，可以节省在制造期间的个别过程步骤，由此制造变得更加简单且成本更加低廉。尽管如此，在各种不同连接部位上仍可以产生相同的连接质量。

也适宜的是，换热器具有至少一根管子，该管子能够被第一流体流过并且能够被第二流体绕流，其中，在管子的一个朝外的表面上和/或在管子的一个朝内的表面上设有至少一个翅片元件，该翅片元件通过胶粘剂膜与管子连接。

特别有利地，翅片元件也可以在管子的内部或者在管子的外表面上在使用胶粘剂膜的条件下与管子连接。为了实现一种改进的换热器，这是特别有利的。为了产生尽可能高的导热能力，胶粘剂膜的很小层厚在这里是特别有利的。

此外还适宜的是，胶粘剂膜在热的作用下能够被破坏。为了能够将制造出的换热器在它们被使用完之后简单地拆卸并且能够将所使用的各种材料提供到回收循环中。用来破坏粘接层所需的温度水平在这里优选明显高于在换热器的正常运行中出现的温度水平。但是，所需的温度水平明显低于为了产生钎焊连接所需的温度水平。

钎焊连接在大约650℃的温度下产生。为了破坏胶粘剂膜所需的温度明显低于这个温度水平。胶粘剂膜的熔化可以优选在约100℃直到380℃的温度范围内进行。足以破坏胶粘剂膜的温度因此优选高于胶粘剂膜的熔化温度并且低于通常的钎焊温度。

此外还有利的是，换热器由金属材料和/或非金属材料制成。

这是有利的，因为特别是也使得不同材料的组合成为可能。在这里，例如可以使用热膨胀系数极其不同的材料，因为为了产生连接所需的温度明显低于在实施钎焊方法期间出现的温度。这改善了在连接部位上的密封效果，因为在换热器中的由热引起的应力结果明显更低。

特别是塑料或者活性炭属于优选使用的非金属材料。此外，特别是铜、铝、钢和钛属于优选使用的金属材料。此外特别有利的是，通过使用胶粘剂膜也可以将通过通常的钎焊方法无法相互连接的材料相互连接。因此，可供材料的多样性得到明显提高。

此外还可优选，胶粘剂膜由热塑性材料构成。

热塑性材料是特别有利的，因为与其它胶粘剂相比具有很好的环境友好性并且能够简单地回收。此外，对于热塑性胶粘剂来说在存放和处理方面只需要遵循很低的最低要求。因此，例如在对热塑性胶粘剂进行处理时不需要提供抽气装置，因为这些胶粘剂不会或者只以很小的程度放出气体。由于不是涉及危险材料，胶粘剂或者覆盖有胶粘剂的部件也可以利用很低的安全预防措施进行存放。

热塑性材料是有利的，此外还因为它具有高的耐介质性，这提高了所制成的构件的使用寿命和故障安全性。特别是鉴于在换热器中的部分具有腐蚀性的介质，这是特别有利的。

此外还特别有利的是，在换热器的各个元件之间的所有连接都在使用胶粘剂膜的条件下产生。这使得统一处理成为可能并且实现一种制造过程，该制造过程非常类似于钎焊换热器的通常制造过程。这使得使已有制造设备与新技术相适应变得容易。

此外，至少部分也通过钎焊方法制造的元件也可以集成到在其它方面是通过粘接而成的换热器中。由于钎焊温度明显高于用于产生粘接连接的温度，所以已经钎焊的元件在粘接过程期间不会被损坏。

本发明的有利改进方案在从属权利要求中以及在随后的附图描述中进行描述。

附图说明

下面根据实施例，参照附图对本发明进行详细说明。在附图中：

图1示出了换热器的管子和波形翅片元件的剖视图，其中，波形翅片元件通过胶粘剂膜被连接在管子的外表面上，以及

图2示出了用于对用于制造换热器的方法进行说明的方框图。

具体实施方式

图1示出了换热器1的剖视图。换热器1具有管子2，该管子上连接有翅片元件3。翅片元件3通过胶粘剂层4被连接在管子2上，其中，胶粘剂层4由胶粘剂膜4构成，该胶粘剂膜4设置在管子2的外表面上。

胶粘剂膜4可以被胶粘在管子2上，也就是说借助于粘合剂与管子2连接，或者简单地被放在管子2的外表面上。

翅片元件3在图1的实施例中由波形翅片元件3构成。在替代实施方式中，也可以设置按照其它方式设计的翅片元件，以便增加管子的用作热传递的外表面。

在图1中只示出了换热器1的有限的局部视图。除了在图1中绘出的元件之外，换热器1还具有其它管子和翅片元件。管子也可以在端侧有利地容纳在管子底板中和/或容纳在集流箱中。

在图1中示出一种状态，在该状态下，翅片元件3平放在胶粘剂膜4上。为了连接，胶粘剂膜4被加热，由此胶粘剂膜熔化。由于在加热时刻有压力作用于管子2和翅片元件3上，因此胶粘剂膜4的一部分被翅片元件3和/或管子2挤压，由此，胶粘剂膜4的层厚变小。

图2示出了用于对用于制造换热器的方法进行说明的方框图。

在方框20中，将胶粘剂膜覆盖到要相互粘接的元件中的至少一个元件之上。这可以通过自动方法或者手动实现。胶粘剂膜可以特别是被胶粘到或者被嵌到一个元件的切口中。

在方框21中，使元件相互接触。为此，根据换热器的随后期望的外观将它们相对定位。在这里，可以或者只是每次两个元件相对定位或者也可以类似于已知的钎焊方法对构成换热器主体或者说换热器的所有元件进行全部设置。

在方框22中，对相对设置的元件施加压力。这可以优选地在为此设计的装置中进行。

在方框23中，对元件和胶粘剂膜加热，由此实现胶粘剂膜的熔化。这些元件经过预先规定的时间间隔之后被保持在预定的温度水平上，以便使得元件能够沉入胶粘剂膜的层中并且最后确保胶粘剂层的完全硬化。

然后，在方框24中，使元件冷却。在随后的方框25中，对所产生的构件进行密封性检查。必要时在这里也进行必要的再加工。

在图1中所示的实施例是示例性的并且示出了采用管子翅片结构形式的换热器的一部分。特别是关于方法在某一换热器的可应用性，该实施例不具有限制性。图2的图表也只是示例性的并且不排除替代的解决方案和变型。