专利名称：换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构简单的换热器，其可应用于汽车排气再循环装置中使用的换热器(EGR冷却器)或其他换热器，其中芯部主体通过以折扇方式卷起和弯曲带状金属板制成，并且具有沿金属板厚度方向交替的扁平第一流动通道和第二流动通道，所述芯部主体的每个第一流动通道在两个端部位置处由一对梳状构件的各个梳齿封闭。
背景技术：
传统的EGR冷却器由多个扁平管或多个板、多个翅片、壳体和集管的组件构成，其中冷却水通过壳体侧部连通，废气在每个扁平管或类似部件内连通，如日本专利申请公开No.5-18634中所述发明建议的那样。
另一种换热器，其中换热器的芯部主体由以折扇方式弯曲的带状金属板和一对梳状构件形成，外周与筒形壳体配合，并且在沿纵向方向的两端设置储槽，如WO2004/065876A1中所述发明建议的那样。
在前一种换热器，例如EGR冷却器中，部件数量多，使得装配繁重并增加了部件上钎焊部分的数目，而且存在下列问题，即，在钎焊部分处往往发生泄漏。
在后一种换热器的芯部主体中，梳状构件的梳齿布置在芯部主体内多个扁平凹槽部分的每隔一个部分上，所述芯部主体以折扇方式形成，凹槽底部和梳齿尖端结合在一起。壳体与芯部主体外周配合。所述壳体形成为筒形，槽道形材料覆盖芯部主体外周的三个表面，盖构件封闭槽道形材料的开口，并且壳体两端连接到集管上。在这类换热器中，存在以下问题，即在壳体和芯部主体的连接处往往产生裂缝，从该处容易发生流体泄漏。除此之外，在梳齿的齿底和芯部主体侧面之间的钎焊部分处往往发生泄漏。
本发明的目的在于提供一种可靠的换热器，其中部件数目少、装配容易、钎焊部分处的强度高、并且很难发生泄漏。
发明内容
权利要求1中描述的本发明为换热器，包括芯部主体(5)，其中带状金属板以折扇方式被卷起并弯曲，并且卷起端部边缘(1)、(2)交替形成在矩形平面部分(1a)的一端和另一端，并且扁平第一流动通道(3)和第二流动通道(4)沿金属板的厚度方向交替设置，芯部主体(5)的每个第一流动通道(3)由位于卷起端部边缘(1)的两个端部位置处的一对梳状构件(6)的每个梳齿封闭，并且翅片(7)设置在第二流体通道(4)内，从而构成芯部(8)，芯部主体(5)的外周与圆柱形壳体(9)相配合，从而封闭相邻的卷起端部边缘(1)，(2)，第一流体(10)通过位于壳体(9)外表面上的一对端口(11)被引导至每个第一流动通道(3)，而第二流体(12)通过每个第二流动通道(4)从圆柱形开口(13)之一被导向另一开口(13)，其中壳体(9)包括槽道形材料(9a)和盖材料(9b)，所述槽道形材料覆盖芯部主体(5)外周的三个表面，所述盖材料封闭槽道形材料(9a)的开口；在芯部主体(5)中，带形金属板卷起的起始端和终止端都位于一侧上的卷起端部边缘处；带有U形卷起部分的配合边缘部分(15)设置在起始端和终止端，所述U形形状与槽道形材料(9a)的板厚度相一致；和槽道形材料(9a)的开口的端部边缘与配合边缘部分(15)配合，并且两者都被钎焊并固定。
权利要求2中描述的本发明是权利要求1中的换热器，其中盖材料(9b)的端部边缘被卷起并且该卷起部分被钎焊以与配合边缘部分(15)的外周以接触状态配合。
权利要求3中描述的本发明是权利要求1或2中的换热器，其中配合边缘部分(15)与槽道形材料(9a)的开口的部分缠绕/拉紧并弯曲成L形。
权利要求4中描述的本发明是权利要求2或3中的换热器，其中槽道形材料9a和盖材料9b的板厚度形成为大于芯部主体5的板厚度。
权利要求5中描述的本发明是权利要求1-4中任意一项中的换热器，其中梳状构件(6)的齿底(6c)和梳齿(6b)制成彼此垂直交叉，梳齿(6b)的根部(14)弯曲成L形，并且在齿底(6c)保持在芯部主体(5)的侧面和盖材料(9b)之间的状态下，齿形构件(6)和芯部主体(5)以及盖材料(9b)之间的每个连接部分被一体地钎焊/固定。
权利要求6中描述的本发明是权利要求1-5中任意一项中的换热器，其中高耐热/耐腐蚀材料用于构成壳体(9)的槽道形材料(9a)，而盖材料(9b)由比槽道形材料(9a)的耐热/耐腐蚀性低的材料制成；沿纵向方向的壳体(9)的两端构成一对集管部分(31)，其从芯部主体(5)的两端向外伸出，并且壳体(9)的两个开口端由集管端盖(16)、(17)封闭，所述集管端盖由高耐热/耐腐蚀材料制成；以及集管端盖(16)、(17)具有延伸部分(16a)、(17a)，其覆盖集管部分(31)的盖材料(9b)的内表面。
本发明的换热器如上构造并具有下列效果。
在本发明中，壳体9由槽道形材料9a和盖材料9b形成，具有U形部分的配合边缘部分15形成在以折扇方式弯曲的芯部主体5的两个边缘部分处，槽道形材料9a的尖端部分与配合边缘部分15相配合并且两者都被钎焊/固定。因此，芯部主体5和壳体之间的连接处(在该连接处特别容易产生裂缝)的钎焊强度增强，钎焊可靠性得以提高。
在上述结构中，在盖材料9b的端部边缘弯曲，并且弯曲部分与配合边缘部分15的外周接触配合且两者钎焊在一起的情况下，充分保证了盖材料9b和芯部主体5之间的钎焊区域，使两者之间的间隙消除，并且提高了钎焊可靠性。
在上述结构中，在位于配合边缘部分15和槽道形材料9a的开口的端部处的部分缠绕/拉紧并弯曲成L形的情况下，钎焊的可靠性进一步提高。
在上述结构中，在槽道形材料9a和盖材料9b的板厚度大于芯部主体5的板厚度的情况下，弯成复杂形状的芯部主体5的制造变得方便，U形截面部分的精度可以得以提高，并且芯部主体5和槽道形材料9a以及盖材料9b的钎焊精度得以提高。
在上述结构中，在梳状构件6的齿底6c和梳齿6b制成彼此垂直交叉的情况下，梳齿6b的根部14被弯成L形并且梳状构件6和芯部主体5以及盖材料9b的各连接部分与保持在芯部主体5的侧面和盖材料9b之间的齿底6c整体钎焊/固定，从而可以保证齿底6c和盖材料9b以及芯部主体5之间的钎焊区域很大，间隙得以消除，泄漏得以避免。
在上述结构中，比盖材料9b的耐热/耐腐蚀性更高的材料可以用于槽道形材料9a，一对集管部分31可以设置在壳体9(包括它们在内)的纵向方向的两端，集管部分31的开口可以由一对高耐热/耐腐蚀性的集管端盖16、17封闭，并且盖材料9b的集管部分31的内表面部分由延伸部分16a、17a覆盖，所述延伸部分从集管端盖16、17伸出。在这样情况下，因为集管部分31的具有较低耐热/耐腐蚀性的部分仅由小延伸部分16a、17a补偿，并且盖材料9b的材料也可以廉价地获得，从而能够以较低成本提供换热器。
图1是本发明的换热器的分解透视图。
图2是显示了换热器的装配状态的透视图。
图3是换热器的芯部主体5和梳状构件6的组件的示意图。
图4是梳状构件6的透视图。
图5是基本部件的放大透视图，显示了梳状构件6插入到芯部主体5中的状态。
图6是显示了梳状构件6和芯部主体5的装配状态的透视图。
图7是显示了梳状构件6的梳齿6b的另一实例的示意图。
图8是本发明的换热器的横截面视图。
图9是图8中IX部分的放大图。
图10是沿纵向方向的芯部中间部分的同一放大图。
图11是显示了图9的另一实例的基本部件的横截面视图。
图12是显示了本发明的换热器的缓冲板的示意性透视图。
图13是换热器的纵截面的平面图。
具体实施例方式
接下来，将根据附图对本发明的实施例进行描述。
图1是本发明的换热器的分解透视图，图2显示了其装配状态并且图3是芯部主体5和梳状构件6的组件的示意图。同样，图4是梳状构件6的透视图，图5是显示了装配状态的部分剖开的放大透视图，并且，图6是装配状态的透视图。
另外，图8是换热器的横截面视图，并且图9是图8中IX部分的放大图。
该换热器具有芯部主体5，多个翅片7，壳体9，一对集管16、17，以及成对梳状构件6。
芯部主体5通过以折扇方式卷起和弯曲带状金属板构成，如图3所示，使得卷起端部边缘1、2交替形成在矩形平面部分1a的一端和另一端，并且扁平第一流动通道3和第二流动通道4沿金属板的厚度方向交替设置。在该实例中，第一流动通道3的空间小于第二流动通道4的空间。不用说，两者的空间可以相同，或反之亦然。
在带状金属板的第一流动通道3侧部形成有多个凹坑29。在该实例中，相对的凹坑29在其尖端形成彼此接触，从而恒定保持第一流动通道3的空间。对每个第一流动通道3来说，每个梳状构件6安装在卷起端部边缘1的两个端部位置处，并且配合部分整体钎焊/固定。而且，取代凹坑，内部翅片可以插入到第一流动通道3中，并且内表面和沿内部翅片厚度方向上的两侧可以钎焊/固定在一起。
在梳状构件6中，齿底6c设置为垂直于梳齿6b，并且梳齿6b的根部14沿齿底6c弯曲成L形(图4，5)。
如上构造的梳状构件6使其齿底6c与卷起端部边缘2的端面接触，如图5所示，并且根部14与角部接触，进一步，根部14与盖构件9b接触，如图9所示，使得每个接触部分的钎焊区域很大。凭此，钎焊的可靠性提高。
根部14和齿底6c接触或者制造为具有极小的间隙。
接下来，翅片7设置在每个第二流动通道4之间，如图3所示。尽管位于最高位置处的第一流动通道3在图3中显示为抬起状态，使得翅片7易于看见，但是位于最高位置处的第一流动通道3的下表面实际上与最高处的翅片7相接触，如图6所示。通过使金属板弯曲成沿其脊线和沟槽部分的横截面方向和纵向方向的波形而形成翅片7，从而增强流过第二流动通道4的流体的搅动作用。
图6中的芯部8由上述芯部主体5、梳状构件6和翅片7的组件构成。取代上述翅片7，未示出的狭缝翅片(slit fin)、偏置翅片(offsetfin)或百页窗翅片(louver fin)可以插入到第二流动通道4中。
接下来，安装在芯部8外周上的壳体9形成为筒形状并具有长于芯部8的长度的矩形截面，该壳体具有一对位于芯部8两个端部外面的集管部分31(参见图12、13)。该壳体9在该实施例中包括槽道形材料9a和盖材料9b，如图1和8所示。通道形主体材料9a和盖材料9b的板厚度形成为充分大于芯部主体5的厚度，如图9所示。这提高了壳体9的强度，方便了弯成复杂形状的芯部主体5的形成，并且提高了配合边缘部分15的加工精度，所述配合边缘部分具有设置在其两端的U形部分，壳体9和芯部主体5之间连接处的钎焊精度也得以提高。
槽道形材料9a使其内周表面与芯部主体5的上下表面和一个侧面接触，从而使芯部主体5的相邻卷起端部边缘1之间封闭。盖材料9b封闭槽道形材料9a的开口侧，封闭芯部主体5的另一侧，并且使相邻卷起端部边缘2之间封闭。槽道形材料9a由高耐热/耐腐蚀性的镍钢、不锈钢等材料制成，并且防止受到作为第二流体12流过内表面的高温排气的损坏。另一方面，由于作为第一流体10的冷却水流过盖材料9b的内表面，它可以比槽道形材料9a具有更差的耐热性和耐腐蚀性。一般而言，具有较差耐热性和耐腐蚀性的不锈钢板比耐热/耐腐蚀材料具有更好的成形性，而且材料便宜。在该实施例中，盖材料9b形成有一对小储槽部分28，其通过在位于两个端部位置处的外表面上压力加工而突出，如图1所示，其中端口11分别敞开，并且管26连接至端口11。通过使用在某种程度上具有较差耐热/耐腐蚀性的不锈钢板，使得该小储槽部分28的加工变得容易。
槽道形材料9a的两个侧壁的尖端边缘安装到配合边缘部分15(图6、8和9)上，所述配合边缘部分卷起并形成在芯部主体5的上下两个端部处。图10是芯部的中间部分沿纵向方向的剖视图。盖材料9b的上下两个端部的L形部分与配合边缘部分15的外表面相配合。图11显示了端部弯曲成L形并且缠绕/拉紧的情况。这样，盖材料9b的尖端制成与所述端部相一致的形状。
接下来，沿纵向方向的壳体9的两个端部的集管部分31的开口端被集管端盖16、17封闭，该集管端盖由一对高耐热/耐腐蚀材料制成，并且法兰25安装在其外面。集管端盖16、17在该实施例中向外膨胀成壶形，并且用于第二流体12的端口在中心处开口。此外，在每个集管端盖16、17的一侧，延伸部分16a、17a整体延伸并且延伸部分16a、17a盖住盖材料9b的两个端部的内表面，如图13所示。
钎焊材料覆盖或布置在如上所述的这类换热器的连接部分之间，并且图2示出的处于装配状态的整体在高温炉中一体钎焊/固定。
如图7所示，第一流体10提供给第一流动通道3侧，而第二流体12提供给第二流动通道4侧。举例来说，由冷却水构成的第一流体10通过管26和突出在壳体9一侧上的小储槽部分28之一提供给每个第一流动通道3，并且它沿纵向方向流通，从另一根管26流出。同样，举例来说，由高温排气构成的第二流体12通过集管端盖16的开口和壳体9的开口13提供给每个第二流动通道4。
成对的梳状构件6(图1)构成了集管板。
该梳状构件6可以使其尖端部分形成为曲线部分24，如图7所示，并且在这种情况下，第一流体10的流动可以在梳状构件6端部沿纵向方向顺畅地被引导。凭此，可以消除第一流体10的滞留部分，并且如果第一流体10为冷却水的话，该部分处的沸腾可以避免，并且加快了热交换。
接下来，图12、13显示了这种情况，其中，缓冲板30设置在第一流体10的进口侧，从而使第一流动通道3的每个部分中的冷却水能够均匀连通。在图2的实施例中，因为成对小储槽部分28位于盖材料9b的两端，所以来自管26的第一流体10在通过第一流动通道3的每个部分连通时更趋向于流到盖材料9b上。随后，缓冲板30与管26的冷却水出口侧上的相对面对置，并且只在图13中的左侧形成狭缝形开口，这样从开口流出的第一流体10的流速增大。第一流体10通过动能被导向到与盖材料9b隔开的位置。也就是说，第一流体10旁通过缓冲板30并且如箭头所示以更窄的状态流出到第一流动通道3。
权利要求
1.一种换热器，包括芯部主体(5)，其中带状金属板以折扇方式被卷起并弯曲，并且卷起端部边缘(1)、(2)交替形成在矩形平面部分(1a)的一端和另一端，并且扁平的第一流动通道(3)和第二流动通道(4)沿金属板的厚度方向交替设置，芯部主体(5)的每个第一流动通道(3)由位于所述卷起端部边缘(1)的两个端部位置处的一对梳状构件(6)的每个梳齿封闭，并且翅片(7)设置在所述第二流体通道(4)内，从而构成芯部(8)，芯部主体(5)的外周与筒形壳体(9)相配合，从而封闭相邻的卷起端部边缘(1)、(2)，第一流体(10)通过位于所述壳体(9)的外表面上的一对端口(11)被引导至每个第一流动通道(3)，而第二流体(12)通过每个第二流动通道(4)从所述壳体(9)的筒形开口(13)之一被导向到另一开口(13)，其中所述壳体(9)包括槽道形材料(9a)和盖材料(9b)，所述槽道形材料覆盖所述芯部主体(5)的外周的三个表面，所述盖材料(9b)封闭槽道形材料(9a)的开口；在所述芯部主体(5)中，所述带形金属板卷起的起始端和终止端都位于一侧上的所述卷起端部边缘处；带有U形卷起部分的配合边缘部分(15)设置在所述起始端和终止端，所述U形卷起部分与所述槽道形材料(9a)的板厚度相一致；以及槽道形材料(9a)的所述开口的端部边缘与配合边缘部分(15)相配合，并且两者都被钎焊并固定。
2.如权利要求1所述的换热器，其中，所述盖材料(9b)的端部边缘被卷起并且该卷起部分被钎焊以与所述配合边缘部分(15)的外周以接触状态配合。
3.如权利要求1或2所述的换热器，其中，配合边缘部分(15)与槽道形材料(9a)的所述开口的部分缠绕/拉紧并弯曲成L形。
4.如权利要求2或3所述的换热器，其中，所述槽道形材料(9a)和盖材料(9b)的板厚度形成为大于所述芯部主体(5)的板厚度。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的换热器，其中，梳状构件(6)的齿底(6c)和梳齿(6b)制成彼此垂直交叉，梳齿(6b)的根部(14)弯曲成L形，并且在齿底(6c)保持在芯部主体(5)的侧面和盖材料(9b)之间的状态下，梳状构件(6)和芯部主体(5)以及盖材料(9b)之间的每个连接部分被一体地钎焊/固定。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的换热器，其中，高耐热/耐腐蚀材料用于构成所述壳体(9)的所述槽道形材料(9a)，而所述盖材料(9b)由比槽道形材料(9a)的耐热/耐腐蚀性低的材料制成；沿纵向方向的壳体(9)的两端组成一对集管部分(31)，该对集管部分从所述芯部主体(5)的两端向外伸出，并且壳体(9)的两个开口端由集管端盖(16)、(17)封闭，所述集管端盖由高耐热/耐腐蚀材料制成；以及集管端盖(16)、(17)具有延伸部分(16a)、(17a)，该延伸部分覆盖所述集管部分(31)的所述盖材料(9b)的内表面。
全文摘要
一种换热器，其具有更少的部件以使装配更为容易，并且在每个部件上具有更少的连接部分以增加钎焊可靠性。带状金属板反复折叠成锯齿形以构造芯部主体(5)，从而沿厚度方向形成第一流路(3)和第二流路(4)。第一流路(3)的每个相对端部由一对梳状构件(6)的每个梳齿(6b)封闭，翅片(7)放置在第一流路(4)中，从而形成芯部(8)。管状壳体(9)安装在芯部主体(5)的外周上。壳体(9)由槽状构件(9a)和盖构件(9b)构造而成，所述槽状构件覆盖芯部主体(5)外周的三面，并且所述盖构件封闭槽状构件(9a)的开口。在芯部主体(5)中，带状金属板反复折叠的起始端和终止端两者位于折叠一侧上的端部边缘处，并且在终止端和起始端处，形成有配合边缘部分(15)，其折叠成C形的正方形横截面，从而与槽状构件(9a)的厚度相配合。槽状构件(9a)开口的端部边缘安装到配合边缘部分(15)上，并且它们钎焊并固定在一起。
文档编号F28F9/26GK101031769SQ20058003280
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月28日
发明者中村洋一 申请人:株式会社T.Rad