换热器的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的换热器，该换热器具有包括扁管的换热器块，该扁管分别在纵向端侧被容纳在管板的相关通道开口中并且形成冷却剂通路。此外，本发明涉及一种具有这种换热器的内燃机。

背景技术：

通用的换热器是众所周知的，并且如今安装在几乎每辆具有内燃机的机动车中。这种换热器包括多个扁管，在所述扁管之间设置有换热器元件，例如波纹形翅片，并且所述扁管与换热器元件交替地彼此堆叠。用所述方式形成的叠层在两侧由侧部封闭，该侧部与扁管一起分别在纵向端侧固定的管板上或管板中。管板与水箱一起形成冷却剂收集器，使得冷却剂通路的一部分从一个冷却剂收集器通过扁管到达另一个冷却剂收集器。冷却冷却剂的空气在扁管之间正交地流动。通常，扁管自身是由铝板折叠和/或焊接的，并且通常包括至少一个折叠部或隔板，该折叠部或隔板将扁管中冷却剂的流动通道分成至少两个腔室。

此外，在换热器运行时作用于扁管的交变热负荷取决于在扁管的折叠部或隔板与在纵向端侧上围住扁管的管板的外边缘区域或外边缘之间的温差。温差越高，作用在折叠部或隔板上的应力也越高。在行驶时，管板的外边缘区域或外边缘的温度根据相应的行驶速度改变，并且同时根据机动车的发动机舱中的几何条件改变。相反，扁管的折叠区域或隔板区域的温度在冷却剂入口侧经常保持相对恒定，因为换热器通常提供有恒定的低热冷却剂泄漏流量。

在扁管的折叠区域或隔板区域的相对恒定温度下，通过管板的温度的改变，在所述两个区域之间的局部温度梯度特别地在换热器的冷却剂入口侧上出现，因此通过彼此牢固连接的部件管板和扁管的不同热膨胀，可能会出现热负荷。扁管的折叠区域或隔板区域在周围管板的冷却和热收缩时受到压缩应力，结果是在扁管的薄壁材料中会出现裂缝，该裂缝能够在足够频繁和高的负荷下最终导致冷却剂泄漏，并且因此导致换热器的故障，必须不惜任何代价避免换热器的故障。

因此，本发明致力于为通用类型的换热器提出改进的或至少可替代的实施方式，通过该实施方式，特别地能够减小在工作期间在扁管与管板之间产生的温度梯度，并且因此避免从现有技术已知的缺点。

根据本发明，所述问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

技术实现要素：

本发明基于以下总体构思：通过附加元件保护机动车中的换热器的管板的外边缘或外边缘区域免受逆风的直接流入的影响，从而在此实现相对恒定的温度，因此能够在所述外边缘或外边缘区域与扁管的折叠部或隔板之间保持较低的温度梯度。扁管的折叠区域或隔板区域中的温度相对恒定，特别是因为始终有一定的冷却剂泄漏流流动。然而在安装在机动车中的换热器中，管板的外边缘区域或外边缘根据行驶速度暴露于不同的逆风，并且因此暴露于冷却空气质量流，因此能够在所述外边缘与扁管的折叠区域或隔板区域之间形成较大的温度梯度。根据本发明的换热器包括具有前述扁管的换热器块，该扁管分别在纵向端侧被容纳在管板的相关通道开口(例如通孔)中，并且形成冷却剂通路的一部分。水箱分别与相应的管板连接，其中管板和连接到该管板的水箱形成冷却剂收集器。根据本发明，在管板的外边缘或外边缘区域上设置有附加元件，该附加元件导致管板相对于至少一个流入侧，即相对于冷却空气质量流被至少部分地覆盖。因此，特别能够减少管板的与逆风有关的强冷却。

在本发明的有利的进一步改进中，附加元件设计为隔热体和/或设计为屏蔽元件，该屏蔽元件屏蔽管板的外边缘或外边缘区域。既能够通过隔热体又能够通过屏蔽元件避免与逆风的直接接触，即避免直接流到管板的外边缘或外边缘区域上。因此，在所述管板的外边缘或外边缘区域与扁管的折叠区域或隔板区域之间的温度梯度保持较低。因此，尤其能够减少扁管上的热诱导应力，并且因此延长换热器的寿命。隔热体或屏蔽元件优选地至少设置在管板的区域中，冷却剂通过该区域进入扁管。显然，这种隔热体和/或屏蔽元件还能够设置在其他冷却剂收集器上。

在根据本发明的解决方案的有利的进一步改进中，作为开孔或闭孔泡沫材料的隔热体的附加元件设置在管板的外边缘或外边缘区域上。这种泡沫材料产生隔离层，并且防止逆风直接流到管板的外边缘或外边缘区域上，因此在不同的行驶速度下，该泡沫材料具有显著较低的温度波动。这种泡沫能够是例如泡沫材料或任何其他隔热材料，该材料仅必须能够承受在相应的管板的区域中出现的冷却剂温度。

适合地，设计为隔热体的附加元件设置在管板的外边缘或外边缘区域上，该附加元件被粘合、夹持或注塑成型到管板上。将隔热体粘合到管板的相应外边缘提供了相对简单和快速的组装的主要优点。通过将隔热体夹持到管板同样提供了所述优点。通过将隔热体注塑成型到管板的外边缘或外边缘区域可以设想另外的替代实施方式，因为在所述情况下，可以在制造过程中，特别是在自动化制造过程中并入隔热体的生产。

在根据本发明的解决方案的另外的有利实施方式中，设计为隔热体的附加元件仅设置在管板的外边缘或外边缘区域上的流入侧，或完全围绕管板的外边缘或外部边缘区域。特别地，流入侧应该通过这种隔热体被覆盖，因为在该流入侧由于逆风(冷却空气质量流)导致的温度降低最大。在出口侧，空气已经具有显著较高的温度，并且几乎不会导致任何(逆风)流入到管板的外边缘或外边缘区域，而仅导致流经管板的外边缘或外边缘区域。

在根据本发明的解决方案的另外的有利实施方式中，附加元件是屏蔽元件，该屏蔽元件连接到冷却剂收集器的水箱并且在管板的外边缘之上突出，特别是在换热器块的方向上突出。屏蔽元件设置为与管板的外边缘间隔开，并且仅产生空气偏转元件，使得逆风不再能够直接流到并且因此直接冷却管板的外边缘区域或外边缘。这种屏蔽元件通过尽可能可简单安装方式连接到冷却剂收集器的水箱，例如通过插头连接件、卡入连接件、粘合连接件或螺纹连接件。

适合地，在扁管之间设置有换热器元件，特别是波纹形翅片，该换热器元件设置为与相应的管板以距离a间隔开，其中不在两个邻近的扁管之间设置换热器元件，纯理论上创建冷却空气旁路通道。适合地，因此屏蔽元件以超过距离a突入换热器块中，并且因此覆盖在该距离a内存在的冷却空气旁路。所述冷却空气旁路由此被覆盖，并且由逆风造成的冷却空气流被引导通过换热器元件，因此，除了减少交变热负荷的期望功能外，又实现改进的冷却效果。

本发明的另外的重要特征和优点从从属权利要求、附图以及通过附图的相关附图说明中获得。

应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且在下文中仍会解释的特征不仅能够以所述的相应组合使用，还能够以其他组合或单独使用。

附图说明

在附图中示出并且将在下面的描述中更详细地说明本发明的优选实施例，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

分别示意性地，

图1示出了具有隔热体和管板的外边缘的根据本发明的换热器的视图，

图2示出了如图1所示的示意图，但是以斜视图示出，

图3示出了如图1所示的示意图，但是具有屏蔽元件，

图4示出了如图3所示的示意图，但是以斜视图示出，

图5示出了管板的视图，所述管板中容纳有扁管。

具体实施方式

根据图1至4，根据本发明的换热器1(特别是用于机动车3中的内燃机2的换热器)包括具有扁管5的换热器块4，该扁管分别在纵向端侧被容纳在管板7的相关通道开口6(也参见图5)中，并且形成冷却剂通路。同样设置水箱8，该水箱紧密连接到相应的管板7，并且形成冷却剂收集器。根据图1至4所示的水箱8与相应的相关管板7形成分配器水箱，使得冷却剂9通过所述冷却剂收集器流入扁管5中。为了现在能够至少减小由冷却空气质量流11(逆风)引起的管板7的外边缘10或外边缘区域10’的相对较强的冷却，并且从而减小在管板7的外边缘10或外边缘区域10’与扁管5的折叠区域或隔片区域12(参见图5)之间的较大温度梯度，在管板7的外边缘10或外边缘区域10’上设置有附加元件18，该附加元件导致管板7相对于至少一个流入侧19(即相对于冷却空气质量流11)被至少部分地覆盖。

附加元件18能够设计为隔热体13(参见图1和图2)和/或设计为屏蔽元件14(参见图3和图4)，该屏蔽元件屏蔽管板7的外边缘10或外边缘区域10’。在没有隔热体13或没有屏蔽元件14的情况下，管板7的外边缘10或外边缘区域10’直接暴露于逆风的冲击下，使得由逆风产生的冷却空气质量流11根据机动车3的速度以不同的程度冷却，而将扁管5分成至少两个不同腔室的折叠区域或隔片区域12暴露于几乎恒定温度下，使得在管板7的外边缘10或外边缘区域10’与扁管5的折叠区域或隔片区域12之间将出现较大的温度梯度，至少从长期来看，该温度梯度对扁管5具有负面影响，特别是直到该扁管破裂或撕裂。通过根据本发明设置的附加元件18，例如隔热体13或屏蔽元件14，在管板7的外边缘10或外边缘区域10’与扁管5的折叠区域或隔片区域12之间的所述温度梯度能够减小，从而热负荷在总体上最小化。

换热器1设计为例如机动车3中的内燃机2的冷却剂冷却器，其中在换热器块4的入口侧上的冷却剂9具有的(工作)温度t>70℃。“工作温度”应仅理解为在冷启动阶段或预热阶段之后的温度。这种换热器1能够称为高温冷却器。特别在这种冷却剂温度下，结合与逆风导致的冷却空气质量流11，管板7的外边缘10或外边缘区域10’与扁管5的折叠区域或隔片区域12之间的高温度梯度能够出现并且通过根据本发明的附加元件18减小。

外边缘区域10’是指管板7的沿周向在所容纳的扁管5的叠层和换热器元件17的横截面之上突出的区域，例如波纹形翅片、翅片。外边缘10优选指边缘区域10’的对于冷却空气质量流11所能够进入的表面。

隔热体13仅优选地应用在管板7的由具有与扁管5相似的导热特性的材料(例如铝)制成的区域中。通常不需要额外地保护水箱8免受流入的影响，因为该水箱主要由塑料制成，并且因此不会通过与扁管5的折叠区域或隔片区域12的温差来有助于热应力的出现。在由金属材料，例如铝制成的实施例的情况下，水箱8应该同样优选地通过隔离体保护，该隔离体至少能够应用在逆风可进入的区域中。显然，还能够提供在相对侧上或在外边缘10或外边缘区域10’的周向上的设置。

在此，附加元件18优选仅设置在冷却空气质量流11能够直接流入并且特别地没有通过已经存在的部件得到保护以免受直接流入的影响的区域中。很明显，隔热体13或屏蔽元件14既可以附加地设置，也可以可替代地设置。显然，根据本发明的附加元件18不仅能够用于高温冷却器，还能够用于低温冷却器，特别是用于具有低翅片密度的冷的低温冷却器，因为在这种情况下管板7还能够经受显著的温度变化。

隔热体13优选地由开孔或闭孔泡沫材料，例如泡沫材料或另一隔热材料，例如塑料组成。在此，附加元件18(例如隔热体13)通过将隔热体13粘合、夹持或注塑成型到管板7的外边缘10或外边缘区域10’上来固定到管板7的外边缘10或外边缘区域10’。通过所述方式，能够在管板7上比较简单并且因此还具有成本效益的方式安装隔热体13。

观察根据图3和4的实施方式，可以看到，如图所示的附加元件18是屏蔽元件14，该屏蔽元件与冷却剂收集器的水箱8连接并且在管板7的外边缘10或外边缘区域10’之上突出。此外，屏蔽元件14设置为与管板7间隔开，使得在其之间，即在外边缘10或外边缘区域10’与屏蔽元件14之间保留隔热气隙。屏蔽元件14能够例如形成为注塑成型件。此外，屏蔽元件14能够通过插头连接件15(参见图3)，在此以咬边连接件、卡入连接件、粘合连接件或螺纹连接件与水箱8连接。

进一步观察图3和4，可以看到，屏蔽元件14还覆盖水箱8的至少部分，并且从而还至少在过渡到管板7处保护该部分免受逆风的直接流入，即冷却空气质量流11的影响。此外，屏蔽元件14能够附加地或可替代地在面向扁管5或管板7的内侧上包括隔热材料16，因此又提高隔热效果。

在扁管5之间，还设置有换热器元件17(特别参见图2和4)，特别地以波纹形翅片的方式，该换热器元件使得能够改进在扁管5中流动的冷却剂与逆风11之间的热传导。换热器元件17设置为与相应的管板7以距离a间隔开(参见图3)，使得换热器元件17不接触管板7。现在观察图3，可以看到，屏蔽元件14以超过距离a突入换热器块4中并且因此覆盖了在该距离a内由于缺少换热器元件17而存在的冷却空气旁路，使得因此逆风11以及冷却气流优选仅通过换热器块4的实际上设置有换热器元件17的区域传导。

可替代地，附加元件18，特别是屏蔽元件14，显然还能够仅覆盖管板7，并且不或基本上不突出超过换热器块4。因此，仅保护管板7的外边缘10或外边缘区域10’以免受直接流入的影响，而不减少冷却空气质量流11向换热器块4的流入，从而不减少换热器1的输出。

特别地，通过形成为屏蔽元件14的附加元件18，除了减小温度梯度之外，还能够进行冷却空气质量流11的流量控制，使得该冷却空气质量流不流过在管板附近的冷却空气旁路，因此还能够增加输出。

因此，通过根据本发明的换热器1，尤其能够减小在管板7的外边缘10或外边缘区域10’与扁管5的折叠区域或隔板区域12之间出现的温度梯度，因此能够显著最小化热负荷，并且因此能够延长换热器1的寿命。