热交换器和用于该热交换器的壳体的制作方法

专利名称：热交换器和用于该热交换器的壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换器。背景介绍热交换器，例如用在机动车工业且更特别地用在机动车的内燃机中的热交换器， 包括热交换和流体流动部件，流体在它们之间流动和进行热交换。热交换部件可例如包括 管、板、翅片、流动扰动件等。可设想许多结构性配置。例如，交换器包括彼此平行地设置在 一个或多个平行排上的管束，这些管被设计为传送第一流体，而第二流体在管之间流动且 与第一流体交换热量。可设想流体的许多组合，且该流体可以是液体或气体。具有用于容纳管的壳体的热交换器是具体已知的，该壳体具有多个壁，该壁形成 其中容纳管的体积。在其两端通常是敞开的，以将管连接至流体分配箱即进口分配箱和出 口分配箱。第一流体在管中从进口分配箱流动向出口分配箱。第二流体在管周围从进口管 流动到出口管，且与第一流体进行热交换。每个流体分配箱通常包括用于保持管的集管板和安装在集管板上的流体总管以 形成壳体空间。管穿过在集管板上制造的并开放到流体总管的孔。集管板通常固定到壳体且总管固定到集管板，例如通过压接。为此目的，每个集管 板具有用于压接到与其关联的流体总管的一个边缘上的装置，这些装置增加了交换器的外 部体积并引起整体尺寸过大的问题。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种紧凑的交换器。为此，本发明涉及一种热交换器，具有交换和流体流动部件、至少一个流体总管、 用于保持交换部件的至少一个集管板和用于容纳交换部件的壳体，其中，交换部件通到该 至少一个流体总管中，其特征在于，流体总管被壳体直接保持。因为本发明，根据总管被壳体直接保持，集管板不再需要包括用于保持总管的装 置。因此，交换器的整体尺寸(整体体积)被限制成壳体的外部尺寸；交换器由此更紧凑。在一个实施例中，集管板也被壳体保持。在一个实施例中，总管和壳体被焊接或钎焊。在一个实施例中，总管包括端部部分，该端部部分具有与壳体的一端形状互补的 形状，该端部部分焊接或钎焊到所述一端，以提供交换器外表面的连续性。在一个实施例中，总管和壳体被压接。在一个实施例中，壳体包括至少一个凸片，用于压接在总管上，该至少一个凸片被 设计为与总管的表面协作，以保持总管。在一个实施例中，集管板也被壳体保持，壳体包括至少一个止挡部，且总管和集管 板被保持在压接凸片和止挡部之间。在一个实施例中，交换器包括在流体总管和集管板之间的密封装置，例如总管和 集管板之间的钎焊接头或密封环。
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本发明还涉及一种壳体，用于在交换器中容纳交换和流体流动部件，交换部件设 计为被集管板保持并通到流体总管中，其特征在于，壳体包括被设计为直接保持流体总管 的装置。在一个实施例中，该壳体具有至少一个压接凸片。在一个实施例中，该壳体包括止挡部，该止挡部被设计为将总管和集管板保持在 压接凸片和止挡部之间。在交换器的具体实施例中，其中，交换和流体流动部件通过用于保持交换部件的 集管板中的孔通到流体总管中，所述孔设置有增强装置。因为增强装置，集管板具有高的机械强度且孔的尺寸得以保证。注意，陈述孔设置有增强装置时的语言在本发明的该特定实施例的介绍中稍微有 些误用。实际上，孔是由壁界定的开口。由此应理解，集管板具有该增强装置，孔通过该增 强装置而被提供；所述装置实际上是增强形成(或界定)孔的壁的装置。在一个实施例中，交换部件包括管。在一个实施例中，管与孔对齐地抵靠集管板。在一个实施例中，增强装置包括至少一个带，该至少一个带延伸到孔中并还形成 用于与孔关联的管的止挡部。在一个实施例中，每个孔具有至少一个增强带，所述增强带也用作与该孔关联的 管的止挡部。在一个实施例中，所述增强和止挡带形成集管板的整体部分，更具体地是与集管 板制作成一个件。在一个实施例中，增强装置包括至少一个凸缘，该凸缘界定出孔。在一个实施例中，每个孔被至少一个凸缘界定，所述凸缘还用于支承与孔关联的 管的端部。在一个实施例中，所述管的端部被钎焊到凸缘。在一个实施例中，集管由板形成，优选由金属板，且凸缘通过弯曲该板来形成。在一个实施例中，用作用于管的止挡部的至少一个增强带在位于孔任一侧上的相 对凸缘之间延伸。在一个实施例中，每个孔具有大于50mm的第一尺寸，且孔沿基本垂直于第一尺寸 的第二尺寸彼此分开小于或等于3mm的距离。在交换器的另一具体实施例中，壳体可通过连结在一起的多个壁形成并包括两个 L形壁。本发明的该具体实施例的结果是，壳体由两个L形壁形成，所述壁用相同工具形 成；两个L形壁还可被嵌套。这有助于要用于形成壳体的壁的存放。与将交换部件滑入U 形壁中相比，可以更容易地将交换部件放入到L形壁中。在一个实施例中，所述两个壁具有相同的外部形状。这使得壳体可以更易于制造和存放。在一个实施例中，每个壁具有彼此垂直的两个面板，每个壁的一个面板具有凸起 边缘，用于固定到另一壁的面板。在一个实施例中，每个壁具有两个面板，且面板中的一个具有凹部，用于接触用于
4让第一流体流过的管，所述管彼此平行组装，由此形成用于让第二流体在所述管之间流过 的通道。L形壁有助于形成该凹部，允许容易地操作每个面板的两侧，用于形成凹部(其与 U形壁的情况不同)。在一个实施例中，具有凹部的面板还具有至少一个孔，用于连接到让第二流体流 过的回路，且所述孔定位在与凹部分开的面板的一部分上，以提供第二流体在其流动通道 中更好的分布。在一个实施例中，每个壁具有至少一个密封部分，其设计为填充其固定到另一壁 的区域中的间隙。更具体地，该间隙是在这些壁与用于将交换部件保持在位的集管板之间 形成的间隙。在一个实施例中，壁被彼此钎焊，且交换部件优选地钎焊到壁。在一个实施例中，壁具有用于在钎焊过程中保持交换部件的装置。在交换器的另一具体实施例中，通过本发明提供的壳体通过彼此连结在一起的多 个壁形成并包括两个L形壁。该壳体具有如上所述的交换器的壳体的优点。该壳体具有如上所述的交换器的壳体的特点。本发明适用于任意热交换器。其特别较好地适用于通过水冷却气体的热交换器， 且更特别适用于用于机动车内燃机的所谓的“再循环”排气的冷却器或适用于这种发动机 的增压空气冷却器。


借助于根据本发明的交换器的优选实施例的下述详细说明，参考附图，可更好地 理解本发明，在附图中图1示出了根据本发明的交换器的第一实施例的分解透视图；图2示出了其各部件彼此装配的图1的交换器的透视图；图3示出了图2中的交换器的一端的透视图，流体分配箱被固定至其壳体；图4示出了在图2中的交换器中水流扰动件的一部分的透视图；图5示出了图2中的交换器的一个集管板的透视图；图6示出了图2中的交换器的一端的沿图2中的VI-VI面的截面视图；图7是图2中的交换器的沿纵向轴线观察的右手端的视图；图8是图2中的交换器的一端的截面的轮廓视图；图9是图7中的区域A的放大视图；图10是图3中的交换器的分配箱的和壳体的固定区域的截面轮廓视图；图11示出了根据本发明的交换器的第二实施例的分解透视图；图12示出了图11的交换器的透视图，其各部件被装配在一起；图13示出了图12的交换器的一端的沿图12的XIII-XIII面的截面图；图14示出了图12中的交换器的一端的截面轮廓视图；图15示出了沿一平面的截面视图，该平面在交换器的壳体的止挡部位置处平行 于图14中的截面平面；
图16示意性地示出了图5中的集管的两个单独截面视图，一个在没有剖穿任何带 的平面中(从上面作图)，另一个在剖穿带的平面中(从下面作图)；和图17是根据特定实施例的壳体的壁的透视图。
具体实施例方式参考附图，且更特别参考图1，根据第一实施例的热交换器1具有热交换部件2、 2’、3、3’;用于容纳这些部件2、2’、3、3’的壳体4 ；空气进口分配箱5和空气出口分配箱(未 示出)。壳体4具有孔6、7用于连接至水流动管8、9，在该例中是进口管9和出口管8，其被 连接至水回路，交换器1被安装在该回路中。在所述实施例中，交换器1的各个部件被钎焊 在一起，具有被钎焊部件的这种交换器对于本领域技术人员来说是已知的。所述的交换器1是所谓的空气/水交换器，也就是说该交换器中进行热交换的流 体是空气和水。例如其为一种冷却器，其用于通过水冷却机动车内燃机的所谓的再循环排 气，或者是这种发动机的增压空气冷却器；水优选地是来自所述发动机的所谓的低温冷却 回路的水；其典型地是乙二醇/水溶液。参考图2，交换器1具有平行六面体的整体形状。习惯上，且为了简化其说明，定义 以下方向交换器1的长度的方向L，是其最大尺寸，且流体沿该方向流动；交换器1的宽度 的方向1 ；和其高度(或厚度)的方向h。随后，这些尺寸的方向不与其值区分；换句话说， 词L、1或h将分别表示交换器1的长度、宽度和高度或者交换器1的长度方向、宽度方向和 高度方向。而且，本说明中使用的外部(或外)和内部(或内)的概念是指部件相对于交 换器1的外侧或内侧的相对位置。交换部件具有空气流动管2，其中装配有用于扰动该空气流动的翅片2’。管2在 它们之间限定水流动通道3，其中安装有水流的扰动件3’。更确切地，空气流动管2具有扁平的形状；它们的较长尺寸(其为空气在管中流 动的大致方向)平行于交换器1的长度L的方向且它们的相对于该长度L的横截面是矩形 的；每个管2的截面形成的该矩形具有平行于交换器1的宽度1的一个尺寸和平行于交换 器1的高度h的一个尺寸。每个管2具有大致等于交换器1的长度L的长度和大致等于交 换器1的宽度1的宽度；其平行于交换器1的高度h的尺寸小于交换器1的高度，因为管2 沿该尺寸被堆叠；该尺寸在该例中相对较小，由此使得管2具有它们的扁平的形状；其实际 上与它们的厚度相同。作为示例，管2的厚度可以对于每个管2是约7或8mm，管2的宽度 1是约100mm。在另一方面，管间空间(也就是说是水流动通道3)可例如具有小于3mm的 尺寸(平行于交换器1的高度h)，例如约2mm。参考图7，翅片2’被安装在管2的内部空间中。这些翅片2’的功能是扰动管2中 的空气的流动，以利于通过管2的壁的水和空气之间的热交换。这些翅片2’对于本领域技 术人员是已知的且其不必详细说明它们；它们在该例中具有波状形状且它们的截面具有当 沿交换器1的长度L的轴线从端部观察时在每个管2的壁之间蜿蜒的形状。管2被彼此平行地组装，管2的组件形成沿交换器1的高度h的方向的堆叠结构 (这也被称为管束)；该管束1的平行于交换器1的高度h的尺寸基本上等于交换器1的高 度h。因此，管2被彼此平行地组装在一起，其能使得空气在它们中流动，沿交换器的长度L 的大致方向。这里所述的交换器1具有有六个管2的管束；当然，其可具有更低或更高数目的管；这里应注意，在一些情况下，交换器1的高度h可大于其宽度1，如果管2的数目足够
高ο管2在它们之间形成水流动通道3，在这些通道中固定有在管2之间的水流的扰动 件3’，在该例中是通过钎焊固定。扰动件3’的一部分在图4中示出。类似地，图1仅示出 了扰动件3’的一部分；在这种情况下，扰动件3’是大致在管2的整个侧向表面上延伸的板 的形式(术语“侧向表面”是指管2的由平行于交换器1的长度L和宽度1的尺寸限定的 表面)，除了管2的端部附近(沿交换器1的长度L的方向)，如下所示。而且，每个扰动件 3’沿平行于交换器1的高度h的方向填充装配有该扰动件的水流动通道3的所有空间，因 为其在每侧被钎焊至限定所述通道3的管2的表面。这里应注意，扰动件3’被安装在所有 管2之间，但是还在壳体4的壁和端部管2之间，如图6所示。扰动件3’的形状使得在流过它们的水流中形成湍流。在该例中，扰动件3’是波 状壁的形式，这些波状部沿形成扰动件3’的板的两个方向(L，l)且成直角。换句话说，扰 动件3’沿平行于交换器1的宽度1的方向和沿平行于交换器1的长度L的方向具有波状 壁部件，这些部件的排相对于彼此偏移。凹陷还在壁部件中周期性间隔地设置；限定扰动件 3’的形状的样式(pattern)是周期性的。不必更确切地描述扰动件3’的结构，因为它们对 于本领域技术人员是已知的且它们的结构可在图4中清晰可见。水在空气流动管2之间流 动且其流动被扰动件3’扰动，由此利于与通过管2的壁的空气进行的热交换。如上所述，交换器1在其每个端部处(沿其长度L的尺寸)具有空气分配箱。在 左手侧(在附图中)上，该箱是空气进口分配箱5，在右手侧上其是空气出口分配箱(未示 出)。空气流动管2的端部被连接至空气分配箱5，管2的内部体积由此与分配箱5的内部 体积存在流体连通；换句话说，管2开口至箱5中。分配箱5被连接至安装有交换器1的空 气回路的管。空气通过进口分配箱5被引入管2且在管2的出口处被出口分配箱收集。现在将描述进口分配箱5的结构。为了简化说明，其部件的位置和形式相对于箱 5在交换器1上的安装位置被描述。出口分配箱(未示出)在该例中与进口箱5相同且被 对称地安装；当然，在其他实施例中，箱可不同。进口分配箱5具有集管板10，其功能是把管2保持在位，以弓I导空气在管2和分配 箱5的内部体积之间流动和阻挡水流入箱5的内部体积，同时防止空气和水流相遇；集管板 10通常对于本领域技术人员来说已知为“集管10”。应注意，出口分配箱的集管10在该例 中与进口分配箱的集管10相同且在附图中被赋予相同的附图标记10。箱5还具有空气总 管11、或盖体11、或总管11，与集管10 —起形成箱5的体积。更确切地，参考图10，箱5的 体积在该例中是由总管11、集管10和一部分壳体4形成。这是因为，在图1至10所示的实 施例中，集管10被固定至壳体4且距离也固定至壳体4的总管11的端部一距离d，如下所 示；因此，箱5的体积部分地由壳体4的把集管10从总管11分开的那部分形成。参考图5，集管10是横向于交换器1的长度L安装的板的形式，以接收管2的端 部。集管10被多个孔12刺穿，每个孔12与管2相关联。每个孔12具有与管2的截面对 应的形状。每个孔12由壁13或凸缘13或边沿13界定，用于增强集管10。该凸缘13确保 孔12的尺寸是恒定和确定的；这是因为，凸缘13形成限定(界定)孔12的增强壁，也就是 说它们形成增强这些孔12的装置。凸缘13还实现支承与它们关联的管2的端部的功能。大体上，这些凸缘13垂直于形成集管10的板的总平面延伸，且由此平行于交换器1的长度L的方向，每个凸缘13的 突出端27朝向交换器1的内侧指向；换句话说，用于增强和支承管2的凸缘13从集管10 绕管2延伸，它们环绕该管的端部。在图5中，集管10可从后部看到，且其凸缘13向前延 伸。凸缘13的功能是要把管2保持在位。为此，管2的端部滑入这些凸缘13，该凸缘形成 滑动路径以环绕它们；每个凸缘13与和其关联的管2的端部的表面形成接触表面，使得它 们能被彼此钎焊。一旦管2以此方式钎焊至凸缘13 (界定集管10的孔12)，管2就被固定 在位。集管10的每个孔12还设置有增强条14或带14或联接件14。该带14在用于增 强和支承管2的凸缘13的基部处延伸，也就是说在与它们的突出端27相对的侧部上；由 此，带14从交换器1的外侧延伸。在所述的实施例中，带14被形成在集管10的孔12中， 在孔的平行于交换器1的宽度1的尺寸的大致四分之一处，从一个孔12到另一个沿该尺寸 交替地形成在集管10的一侧和另一侧之间。由于带14在集管10的每一侧上的交替，它们 的增强功能均勻分布在集管10上。带14的一个增强功能是它们固定界定孔12的凸缘13的间隔且由此固定孔12的 尺寸，也就是说它们确保所有的孔12沿平行于交换器1的高度h的方向具有相同的尺寸， 而不管凸缘13的可观的突出(projection)。术语“突出”表示每个凸缘13的最长尺寸(平 行于交换器1的宽度1的尺寸)与该凸缘13的其中一个较短尺寸(平行于交换器1的厚 度h的尺寸或平行于交换器1的长度L的尺寸)的比。由此，凸缘13和带14彼此互补，以增强集管10且由此固定孔12的尺寸和确保它 们的稳定性。由于带14与凸缘13为一体，这些部件13、14的组合被增强，因为它们与它们 是一个件且从它们的基部延伸。带14的另一功能是形成对于滑动到凸缘13中的管2的端部的止挡部(止挡部由 此是交换器1的纵向轴线L上的轴向止挡部)。由此，管2与孔12对齐地邻接集管10，这 意味着它们不穿过孔12而是被带14挡止在孔12 (与其垂直)的位置处。图6示出了滑入 凸缘13中的管2的端部的截面图，该端部支承在带14上且钎焊至凸缘13 ；该截面是沿图2 中的VI-VI面，该VI-VI面是在带14处剖穿集管10的区域的平面。由于带14，每个管12被优选地定位为和与其关联的孔12对齐。由于孔12的尺寸 被带14永久地固定，沿管2的端部的周边，在该端部的外表面和环绕其的凸缘13的内表面 之间的间隔中没有显著波动；(凸缘13的和管2的端部的)所述表面可由此被利用钎焊接 头钎焊在一起，该接头是规则的且是高质量的。还可以钎焊管2的端部至带14;带由此增 加了可用钎焊表面且由此改善交换器1的机械强度。当然，带14的其他分布或配置是可设想的。例如，带14可都在集管10的孔12的 中部延伸；在该例中它们都被对齐。还例如，每个孔12可具有多个增强带14。此外，可以 设置其它增强装置，其也作为用于管2的止挡部。在任何情况下，应理解，增强装置(由此 在该例中是带14)实际上是孔12的增强装置但不是用于隔开两个孔的装置；每个孔12 (通 过其增强装置14)与单个管2关联；增强装置(带14)由此不必与用于隔开两个孔12的装 置混同。而且，如果集管10包括沿其平行于交换器1的宽度的方向对齐的多个孔，这种孔 将通过与带14分开的装置而被隔开；特别地，且优选地，用于增强和支承管的凸缘的一部 分沿该方向1在相继的孔之间延伸。
图6和7示出了集管10如何相对于管2定位以及由此其如何实现其功能，该功能 不仅是把管2保持在位，还包括在总管11的体积和管2之间引导空气以及阻止水朝向总管 11流动的功能。在提出的实施例中，集管10被包括在壳体4中；换句话说，壳体4是用于 容纳交换部件2、2’、3、3’以及集管10的壳体4。管2与孔12对齐地邻接集管10，它们的端壁钎焊至凸缘13 ；管2的端部由此被这 些凸缘13彼此间隔开；相继的管2的间隔形成的空间形成水流动通道3，扰动件3’被安装 在所述水流动通道中。由于凸缘13被钎焊至管2的端部且横向地填充(相对于交换器1 的长度L的方向)管之间的所有空间；这些凸缘13防止水流入总管11的体积；而且，这些 凸缘13还防止水流入管2。现在还描述交换器的集管10的结构，为了更好地理解，参考图16。该图示出了集 管10的截面图，该截面沿横向于交换器1的宽度1的平面(当集管10被安装在该交换器 中时)。换句话说，该截面沿相对于孔的最长方向横向地剖穿集管10的孔12的平面。集管10由平金属板形成。该板被冲压以形成凸缘13且被冲孔以形成由凸缘13 界定的孔12。凸缘13由此是平行于集管10的最长尺寸1的双壁的形式，这些双壁在它们 的自由端27处连结。带14在冲孔操作过程中通过与带14对应的区域没有被冲孔而形成。 带14由此是集管10的整体部分，且更确切地是与该集管10为一个件且特别是与其凸缘13 为一个件。集管10的周边边缘凸起以形成集管10的周边通道23 (该通道23由此形成在周 边边缘和凸缘13的外壁之间)。在参考图1至10所示的交换器1的第一实施例中，通道 23没有被如此采用，但是集管10的外部边缘的凸起提供垂直于集管10的平面的表面10’， 其能被钎焊至壳体4的内部表面。在参考图11至15所示的交换器1的第二实施例中，周 边通道23容纳密封环21。由于凸缘13绕它们的最长轴线弯折，凸缘13在通过冲孔该板形成孔12的过程中 不被干涉。而且，应注意，根据未示出的实施例，弯折的凸缘13可以是唯一的增强装置，而 不必提供带14。在每个孔12中，带14在孔12的任一侧上在相对的凸缘13之间延伸，由此维持且 确保这些凸缘13之间的间隔。带14形成集管10的整体部分，且更特别地，带与集管10为 一个件，由此增强组件的刚性。由于增强装置(弯折的凸缘13和/或带14)，集管10可形成有细长孔12，被窄壁 13(对应于小的管间距离)隔开；因此，凸缘13具有高的突出。由此可以把孔12关联至管 2，该管2具有扁平的且细长的截面。这可使得小厚度h的管2具有大的空气通过截面以及 制造具有良好空气流速的交换器1，尽管沿其厚度h的方向具有小的整体尺寸；这在其中要 安装交换器1的发动机的整体尺寸对交换器1的厚度h设定限制(其必须由此是相对扁平 的)时特别有利。作为实例，用于形成集管10的板具有约Imm的厚度时，集管10可被形成为具有测 量为约IOOmm乘7或8mm的孔12，且具有2至3mm的管间间隔。凸缘13的整体尺寸(沿平 行于交换器1的长度L的方向的尺寸)可约为4mm ；由此，如果减去带14的厚度(Imm)，凸 缘13具有约3mm的有用表面，用于支承管2的端部和用于钎焊至管2。交换部件(即管2及其翅片2’和通道3及其扰动件3’)被包含在容纳壳体4内。壳体4具有第一壁15和第二壁16，这些壁15、16是L形；换句话说，每个壁15、16具有L形 的横截面(相对于交换器1的长度L的方向)。每个壁15、16通过绕角部15’、16’弯折以 形成彼此垂直的两个面板(lfe、Mb)、(16a、16b)而形成L形。更确切地，每个壁15、16在该情况下具有大面板15a、16a和小面板15b、16b。大面 板15a、16a是矩形板的形式，其具有约等于交换器1的长度L和其宽度1的尺寸，而小面板 15b、16b是矩形板的形式，其具有约等于交换器1的长度L和其高度h的尺寸。大和小面板 的概念在这里被引入以使得每个壁15、16的每个面板(15a、15b)、(16a、16b)被分开识别； 在所示的实施例中发生的是，由于交换器1的高度h和宽度1的相对尺寸，一个面板(15a、 15b)比另一个(16a、16b)大，但显然，如果这些尺寸之间的比例颠倒，大和小面板的概念也 被颠倒；简单地说，应理解，大和小这些概念不约束或限制交换器1，而是以这种方式识别 它们更简单，因为在这里就是这种情况。用于水流入和流出交换器1的管9和管8这里被连接至交换器1的同一个面。因 此，要连接至这些管8、9的孔6、7在两个壁15、16中的仅一个中的同一个面板中刺穿，在该 情况下是穿过第一壁15的小面板15b。两个壁15、16是相同的，除了孔6、7被刺入第一壁15的小面板15b ；特别地，它们 的外形由此是相同的。因此，制造它们更简单，因为这可被统一化，同时储存它们是更容易 的，因为壁15、16的外形使得它们能嵌套在一起。因此，可以用单个工具来制造L形壁，这 些壁仅一半随后被穿孔。这些壁随后被容易地且以理想的方式储存(就它们的整体尺寸来 说)，因为它们被简单地嵌套且叠放于彼此上。为了将壳体4形成为其最终形状，壁15、16绕交换部件2、2’、3、3’和集管10被固 定至彼此；在该例中，它们被钎焊。为此，每个壁15、16在其小面板15b、16b的自由端处具 有凸起边缘15c、16c，其为要固定至另一壁16、15的大面板16a、15a的边缘15c、16c。该凸 起边缘15c、16c从弯折角部15d、16d垂直于小面板15b、16b延伸，该凸起边缘通过该弯折 角部连接到小面板；该弯折角部15d、16d平行于大面板和小面板(1^1、1恥)、(16a、16b)之 间的弯折角部15，、16，。凸起边缘15c和16c的取向(在这里垂直于小侧面1 和16b且朝向外侧)允 许壳体4和集管10之间的良好接头。表述“朝向外侧”应理解为表示凸起边缘(一个或多 个)15c、16c在该例中不接触管2。在这里所示的实施例中，仅一个或多个弯折角部与交换 部件接触。换句话说，凸起边缘15c或16c在交换部件2、2’、3、3’和/或集管10限定的体 积外延伸。L形壁15、16绕热交换部件2、2’、3、3’和集管10定位在相反位置中，换句话说，头 至尾；在该位置中，每个壁15、16的小面板15b、16b的凸起边缘15c、16c压靠另一壁16、15 的大面板16a、15a的自由端。壁15、16的不同部件被构造为使得，每个凸起边缘15c、16c的 自由端(平行于弯折角部15d、16d)与其压靠的大面板16a、15a的自由端对齐地延伸。在 该位置中，壳体4的壁15、16通过钎焊它们面板(15a、15b)、(16a、16b)的彼此接触(S卩，折 起边缘15c、16c和面板16a、15a的压靠它们的端部)的表面而被钎焊在一起。一旦壁15、 16已被固定，L形壁15、16的面板(1如、1恥)、(16a、16b)形成交换器1的四个侧向面(术 语“侧向”相对于交换器的纵向方向L)。在这里应注意，在所述实施例中，集管10通过钎焊被固定至壳体4。更确切地，沿
10其周边延伸的外表面10，被钎焊至壁15,16的面板(15aU5b), (16a、16b)的内表面。壁15、16的L形有利于壳体4绕交换部件2、2’、3、3’的定位。这是因为把管束容 纳在尺寸适合于该束外形的U形壁中是难的；特别地，该束必须被保持以使其保持在位，而 该束必须在形成U形壁的分支的壁之间滑动，该操作是困难的，因为希望在这些部分之间 不要有太大间隙。但是，非常简单的是，把第一壁15、16定位为与该管束2的两个面接触， 然后定位第二壁16、15且最终钎焊它们。特别地，当以该方式定位壁15、16时，不必把管2 和扰动件3’非常牢固地保持在位，因为它们在第二壁16、15的作用下(当其被定位时)使 它们自己定位。而且，没有间隙问题，因为该束在壁之间不滑动，而是壁15、16被压靠该束。由于壳体4的壁15、16的L形，壁15、16的面板15a、16a (平行于管2的侧向面) 不从交换器1的体积突出；换句话说，大面板15a、16a是平面的且没有部件沿垂直于它们的 方向从它们突出。该特征是由于，由于壁15、16的L形，固定沿平行于这些大面板15a、16a 的平面的表面发生(大面板15a、16a和小面板15b、16b的凸起边缘15c、16c之间的接触表 面)。在交换器1的钎焊过程中，钎焊装备，也就是说用于实施该钎焊的设备，包括工具，例 如压机，其压靠壳体4的面((在该例中是大面板15a、16a)其平行于管2的侧向面)，因为 用于把管2钎焊至扰动件3’的表面与这些面平行且由此优选的是垂直于这些表面施加力。 由于大面板15a、16a是平坦的，工具与它们的接触更简单，因为工具可与面板15a、16a的整 个表面接触而没有任何整体尺寸约束。每个壁15、16的小面板15a、16a在其中央部具有凹部15e、16e或凹陷15e、16e。 该凹部15e、16e是通过冲压壁15、16而获得。该冲压区域15e、16e被设置为与管2的部分 接触以被钎焊至其；更确切地，其内表面被钎焊至管2的部分。表述“管2的部分”被理解 为表示其在由交换器1的长度L的方向和交换器1的厚度h(或高度h)的方向限定的平面 内延伸的壁。该钎焊的功能是要防止水流动到管2之间形成的水流动通道3之外且由此确 保水仅沿管2的侧向壁的表面流动以与管2内流动的空气交换最大热量。由此，壳体4的 凹部15e、16e的钎焊迫使水在管2之间流动。而且，该钎焊增加了交换器1的整体机械强 度。这些壁15、16的L形有利于壁15、16中的这种凹部15e、16e的形成，因为这使得 工具容易接近每个面板(15aU5b), (16a、·)的两侧。每个壁15、16的小面板15b、16b的端部(15f、15f，)、(16f、16f，)(沿交换器1的 纵向方向L)(在凹部15e、16e的任一侧)的内表面在距离管2的部分一距离处延伸。由 此，在它们的端部部分(15f、15f’)、(16f、16f’)处，壁15、16与管2的部分形成体积V(所 述的所有体积具有相同的字母)；这些体积V被形成在交换器1的两端处，在管2的任一侧 上。这些体积V与水流动通道3组流体地连通。用于连接至水回路的管8、9的孔6、7形成 在壁15、16的小面板15b、16b的这些端部部分(15f、15f，)、(16f、16f，)处，也就是说在凹 部15e、16e的隔开部分中；由此，水通过与水流动通道3组连通的体积V到达交换器1中或 从其离出。而且，这些体积V的存在使得可以形成足够的空间来把集管10安装在交换器1 的每个端部处，如图8所示。附带地，这里应注意，图8是形成在管2内的截面；彼此平行的 部件可在其中看到；即，用于扰动空气流动的翅片2’的壁。由于壁15、16和它们的凹部15e、16e相对于管2的配置，水通过连接至水进口管 9的孔7而被供应给交换器1，且水流入靠近该孔7形成的体积V，由此使得水可被分布在
11所有水流动通道3中。水流入这些通道3且被防止流动超出管2的部分，因为后者被钎焊 至壁15、16的小面板15b、16b的凹部15e、16e的内表面；换句话说，水被限制在形成在管2 之间的通道3中，由此最大化了水和管2中流动的空气之间的热交换。水被收集在靠近孔 6形成的体积V中的出口处，该孔被连接至水出口管8，且水被通过该管8排出。实际上，钎焊至管2的部分的凹部15e、16e参与水流动通道3的形成。附带地，应注意，水同样地流入通过第二壁16的小面板16b的端部16f、16f’形成 的体积V ；这些体积V可确保水被正确地分配，但是这些体积V不是必须的；更具体地，它们 的形成是因为，为了制造成本节省和易于储存它们，L形壁15、16优选地具有完全相同的外 部形状；因此，一些部件可以是冗余的但是仍被保留，以利用壁15、16外形相同的性质。壁15、16的端部部分(15f、15f，)、(16f、16f，)相对于相应凹部15eU6e凸起，在 该例中是在它们的整个表面上。当然，这些端部部分(15f、15f’)、(16f、16f’)的范围(沿 交换器1的纵向方向L)可变化。它们的形状可变化；例如，端部部分可绕孔6、7成锥形以 容纳管8、9 ；在该例中，所有的未刺穿端部部分16f、16f’优选地具有相同的形状，这是因为 上述的壁15、16的外部形状相同的性质。优选地，安装在水流动通道3中的扰动件3’不沿交换器1的纵向方向L延伸直到 管2的端部，且由此不到集管10。因此，形成不具有扰动件3’的水收集体积。现在将说明壁15、16的一个独特特征。图7示出的是，在每个壁15、16的小面板 15b、16b的凸起边缘15c、16c和另一壁16、15的大面板16a、15a之间的接触区域附近，存 在一区域，在该区域中，壁和集管10的角部具有间隙J(交换器1上的这两个对角地相对的 间隙被赋予相同的附图标记J)。应注意，在壁15、16的小面板和大面板(15b、16b)、(15a、 16a)之间的弯折角部15’、16’处没有这种间隙，这是因为该弯折角部15’、16’的内表面在 该情况下匹配集管10的相应角部的外表面。由于这些间隙J的存在，存在水通过它们泄漏的危险。为此每个壁15、16 (靠近其 大面板15a、16a的每个自由角部)具有密封部分P(交换器1的所有密封部分被赋予相同 附图标记P)。每个密封部分P是从壁15、16的大面板15a、16a的内表面朝管2突出的部分 的形式；该突出部分P具有角部或翅片的形式。这种突出部分P可在其制作后被冲压在壁 15、16上或在壁15、16的制造过程中直接形成。图9清晰地显示了该密封部分P的位置和由此其功能。可清楚地看到，密封部分 P与集管10的角部的外表面以及第二壁16的小面板16b的凸起边缘16c的弯折角部16d 的面对表面接触。各部件在这些接触区域被钎焊，由此使得间隙J在这些位置处消失且防 止水的任意流动。密封部分P沿交换器1的纵向方向L不延伸太远，因为它们存在于集管 10附近就足以避免水泄漏。因此，密封部分P被设计用于填充间隙J，在它们所属的壁15、 16的与另一壁16、15的固定区域，在这些壁15、16和集管10之间。显然，本段中的描述可 适用于交换器1的四个密封部分P。图17示出了根据一个特定实施例的L形壁15。该壁15仅具有一个孔6用于连 接至水管8，在该例中是水出口管8 ；该孔6以前面相同的方式被形成在壁15的小面板1 的一端附近。另一水管道(进口管9)在该例中被连接至形成在另一 L形壁上的孔(未示 出)；其优选地还形成在其小面板上和在图17所示的壁15的端部相对的端部处。注意，图17中的壁15具有两个加宽区域E，沿交换器1的高度h的方向，其形成在其大面板15a的每端附近。这些加宽区域E在该例中通过冲压壁15而形成。它们在集 管10的尺寸比L形壁15的小面板15b的尺寸大(沿交换器1的高度h的方向)的情况下 被设置；加宽区域E (或压制区域E)由此用于容纳集管10。这些压制区域E具有额外的优 点由于它们沿交换器1的高度h的方向容纳集管10，它们形成沿交换器1的纵向尺寸L的 止挡部；由此，它们形成用于在交换器1的部件组的钎焊过程中(如果它们被钎焊)轴向地 (沿该方向L)保持集管10且由此保持所有交换部件2、2’、3、3’的装置。注意，这种加宽区域E可被设置在根据图1至10或根据图11至15的实施例的壁 上。同样可存在用于连接至水管的单个孔6，与加宽区域E的存在或不存在无关。这是因 为，图1至10的实施例和图11至15的实施例之间的不同之处涉及它们被固定到流体分配 盒的方法。现在将说明总管11在交换器1上的固定。位于交换器1的右手侧上的总管(未 示出)的固定将不予描述，但是其当然是完全类似的。总管11被交换器1的壳体4直接保持。注意，在这里所示的实施例中，总管11被 保持在壳体4内侧。换句话说，在该例中壳体4覆盖总管11的至少一部分。更特别地，壳 体4包围总管11的位于集管10附近(或与其接触)的那部分。在图1至10的实施例中，总管11是金属的且壳体4和总管11被彼此钎焊，例如 如图3所示；总管11例如可由铝制造。为此，要被钎焊至壳体4的总管11的边缘具有肩部 17，其用作壳体4的壁15、16的端部的止挡部(沿纵向方向L)。肩部17被设计为具有支承 表面，该支承表面具有与总管11所钎焊至的壁15、16的端部形状互补的形状，从而交换器1 的外表面在壳体4的壁15、16和总管11之间具有连续性。肩部17优选地沿总管11的边 缘的整个周边上延伸。壳体4和总管11之间的钎焊由此容易实施。总管11被直接固定至壳体4，这降低了交换器1的整体尺寸。这是因为集管10被 包括在壳体4的体积内且不从其突出；换句话说，交换器1的整体尺寸由壳体4的尺寸确 定。这导致流过交换器1的流体的流速和其整体尺寸之间比例的良好优化。这是因为，无论 总管11如何被固定至交换器1(直接固定至壳体或经由集管，如现有技术)，流体的最大流 动截面总是被壳体4的尺寸约束，因为所有流体都在壳体4内流动。由于总管11被直接固 定至壳体4，由此组合导致的整体尺寸也可被限制至壳体4的整体尺寸；由此交换器1的整 体尺寸对应于壳体4的整体尺寸，其直接与流体的流动截面关联；该整体尺寸由此被优化， 因为其对于流体的给定通路截面最小。注意，在图10中，总管11的端部和集管10之间的距离d不是零。根据一个实施 例，总管11可由此被焊接(不是被钎焊)至壳体4的壁15、16;这是可能的，由于所述距离 d，焊接没有造成管2和集管10之间的钎焊接头被熔化的危险。注意，集管10还被壳体4保持，在该例中是通过沿其周边边缘的外壁10’钎焊。参考图11至15描述交换器1的第二实施例。该实施例非常类似于上一实施例， 且由此用于图11至15的交换器部件(与图1至10中的交换器的部件具有相同的、等同或 类似结构或功能)的附图标记是相同的，以简化说明。而且，图1至10的交换器的全部描 述不再重复，因为该描述在没有不相容性时适用于图11至15中的交换器。仅描述重要的 结构或功能差异。图11至15中的交换器1具有下面的特定特征分配箱5的被壳体4直接保持的总管11 (仅其端部可见)不是通过如上所述的钎焊或焊接而被固定至该壳体，而是通过压 接(crimping)。为此，壁15、16的端部(沿交换器1的纵向方向L)具有凸片18用于压接总管11。 在该例中，每个壁15、16的两个面板(15a、15b)、(16a、16b)在它们的每个端部处具有压接 凸片18 ；每个面板(15a、15b)、(16a、16b)的每个边缘在该例中都具有沿所述边缘均勻分布 的三个压接凸片18 ；大面板15a、16a的压接凸片18具有比小面板15b、16b的压接凸片18 更大的尺寸。总管11的边缘(其与壳体4的壁15、16接触)具有支承压接凸片18的边沿19 ； 该边沿19形成用于接收压接凸片18的通道。壳体4的压接凸片18被弯曲以被压制在总 管11的接收通道中且由此直接保持其。壳体4的凸片18由此与总管11的表面(边沿19 的通道的表面)协作以保持总管11。在所示实施例中，集管10还被壳体4保持。为此，壳体4的壁15、16的面板(15a、 15b)、(16a、16b)具有止挡部20，在该例中通过冲压面板(15a、15b)、(16a、16b)形成。这些 止挡部20从面板(15a、15b)、(16a、16b)的内表面突出。参考图15，集管10的外边缘被总 管11的边沿19和壳体4的壁15、16的止挡部20捕获，也就是说在任一侧上被止挡(沿交 换器1的纵向方向L)。换句话说，总管11的边沿19和集管10在止挡部20和壳体4的壁 15、16的压接凸片18之间保持在位；由此，通过压接的作用，凸片18施加应力至总管11和 集管10，该凸片将总管和集管在凸片和止挡部20之间保持在位。在该例中，两个止挡部20 被设置在每个壁15、16的每个面板(15aU5b), (16a、16b)的端部附近。根据所示的实施例，密封接头21被插在总管11的边缘的端部部分22和形成在集 管10的周边处的通道23之间；该通道23沿集管10的边缘的整个周边延伸，且具有U形截 面，其开口朝向总管11。该接头21提供总管11和集管10之间的气密性。其例如由弹性体 制造。附带地，注意，图15是沿位于两个凸缘13之间在止挡部20的位置处的平面的截 面。为此在密封环21的内侧上在该图中可看到一空间。该空间仅存在于两个凸缘13之间， 且可从另一图中看到，环21还被适当地压在集管10的通道23中，由此正确地执行其密封 功能。根据替换实施例，总管11和其被固定至的集管10之间的密封是通过钎焊提供的。 为此，总管11的边缘的端部部分22被直接钎焊在通道23中。这制造了具有压接至总管11 的壳体4的交换器1，且总管被钎焊至集管10。换句话说，集管10和总管11之间的密封装 置包括钎焊接头。无论哪种类型的实施例(通过环或通过钎焊来密封)，具有压接至总管11的壳体 4的交换器1具有上面关于第一实施例(其中它们被钎焊)提出的所有的优点(由于总管 11被壳体4直接保持)。其还具有通过压接固定导致的所有优点。特别地，可以提供由塑 料制造的总管11，这在通过钎焊或焊接的背景中是不可能的(为此总管11必须由金属制 造)；当然总管11通过压接固定至壳体4还可通过金属总管11进行。注意，相比现有技术的在集管和总管之间的压接，总管11通过壳体4的这种压接 具有额外的优点交换器1的壳体4的壁15、16的厚度通常大于形成其集管10的壁的厚度 (例如对于集管10的壁是Imm而对于壳体4的壁是2mm)；对于金属集管10更是如此，其例如由铝制造，其已经被热处理以将其钎焊至其它部件，所述处理降低了其机械强度。由于其 直接通过壳体4完成，通过压接的固定更硬且没有变形的危险。此外，集管10不受应力且 由此没有变形的危险。交换器1 (无论哪个实施例)如下描述地起作用(其被简单描述，因为这对于本领 域技术人员是已知的)。空气被供应至空气进口分配箱5，流过管2(该流动被翅片2’扰 动)且通过空气出口分配箱(未示出)离开交换器1。交换器通过水进口管9被供应水，水 流过水流动通道3 (该流动被扰动件3’扰动)且通过水出口管8离开交换器1。空气和水 沿交换器1的纵向方向L沿相反方向流动；交换器1被称为“逆流”热交换器；这种交换器 1的效率非常好。热交换器1以关于在其管2内流动的空气和在管之间跨过扰动件3’流动的水而 被描述。显然，该设置可被颠倒，也就是说水在管内而空气在管之间。而且，可以在两种情 况下都是空气或两种情况下都是水，或其他流体。交换器的各个部件的上述各个特征可被组合或彼此独立地提供，当这是相容时。
权利要求
1.一种热交换器，具有交换和流体流动部件(2、2’)、至少一个流体总管(11)、用于保 持交换部件(2、2’ )的至少一个集管板(10)和用于容纳交换部件(2、2’ )的壳体，其 中，交换部件(2、2’ )通到该至少一个流体总管中，其特征在于，流体总管(11)被壳体(4)直接保持。
2.如权利要求1所述的交换器，其中，集管板(10)也被壳体(4)保持。
3.如权利要求1和2中的一项所述的交换器，其中，总管(11)和壳体(4)被焊接或钎焊。
4.如权利要求3所述的交换器，其中，总管(11)包括端部部分(17)，该端部部分具有 与壳体的一端形状互补的形状，该端部部分焊接或钎焊到所述一端，以提供交换器外 表面的连续性。
5.如权利要求1和2中的一项所述的交换器，其中，总管(11)和壳体(4)被压接。
6.如权利要求5所述的交换器，其中，壳体(4)包括至少一个凸片(18)，用于压接在总 管(11)上，该至少一个凸片被设计为与总管(11)的表面(19)协作，以保持总管。
7.如权利要求6所述的交换器，其中，集管板(10)也被壳体(4)保持，壳体(4)包括至 少一个止挡部(20)，且总管(11)和集管板(10)被保持在压接凸片(18)和止挡部00)之 间。
8.如权利要求1到7中的任一项所述的交换器，其中，壳体(4)具有两个L形壁(15、16)。
9.如权利要求1到8中的任一项所述的交换器，包括在流体总管(11)和集管板(10) 之间的密封装置，例如总管(11)和集管板(10)之间的钎焊接头或密封环01)。
10.一种壳体，用于在交换器(1)中容纳交换和流体流动部件(2、2’)，交换部件(2、 2’)设计为被集管板(10)保持并通到流体总管(11)中，其特征在于，壳体(4)包括被设计 为直接保持流体总管(11)的装置(18)。
11.如权利要求10所述的壳体，具有至少一个压接凸片(18)。
12.如权利要求11所述的壳体，包括止挡部，该止挡部被设计为将总管(11)和集管板 (10)保持在压接凸片(18)和止挡部(20)之间。
全文摘要
本发明的热交换器具有流体流动/热交换部件(2、2’)、至少一个流体总管(11)、用于保持交换部件(2、2’)的至少一个集管板(10)和用于容纳交换部件(2、2’)的至少一个壳体(4)，其中，交换部件(2、2’)通到该至少一个流体总管。根据本发明，流体总管(11)被壳体(4)直接保持。由于本发明，可以获得紧凑的热交换器。
文档编号F28F9/02GK102138056SQ200980133690
公开日2011年7月27日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年6月26日
发明者保罗.加勒特, 约恩.诺丁, 菲利普.费尔 申请人:法雷奥热系统公司