专利名称：尤其用于机动车辆空调设备的内部热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尤其用于机动车辆空调设备的内部热交換器，该热交換器带有ー个壳体用以分开地引导ー个冷却性的流体流和一个要被冷却的流体流，这些流体流通过安排在该壳体末端的多个连接部件而导入或导出。
背景技术：
内部热交换器用作燃料冷却器、油压管线的冷却装置和固定的冷却设备的热交换器。它们一般用于冷却流体传输或者气体传输的介质。内部热交换器的ー个主要应用是在机动车辆空调设备中。提高应用于机动车辆内的空调设备的效率的ー种可能性是采用ー种内部热交换器，在该内部热交換器中制冷剂的低压侧的向回流动和高压侧的向前流动在相互分离却彼此相邻的通道中实现。通过对这两种制冷剂流进行这种相邻的、以逆流或者顺流而运行的、分离的引导，附加地冷却了高压侧通道中的制冷剂，而不需要为此消耗额外的能量。从EP I 202 016 A2公知一种带有一个多腔室型材的单件热交换管，该热交换管具有ー个中央通道，围绕该中央通道安排有多个外通道。这些外通道由在径向上延伸的中间壁( Zwischenwande )划分开。在该中央通道的壁上设有向该中央通道内延伸的多个隆起。这些隆起用于减少横截面积并且从而提高流速的作用。这些隆起可以构成为螺旋形。内通道用作高压侧，而外通道用作低压侧。在该装置中热交换并不理想，因为这些外通道安排在围绕该中央通道的ー个同心圆上并且仅以其倾斜的底部尖端(Fuiispitzen)毗邻该引导高压侧制冷剂流体的中央通道。因此，该中央通道中的制冷剂流体与外通道中的更冷的制冷剂流体之间的热传递并不特别有效。从DE 199 44 950 Al公知由一个两件式的同轴管系统构成的ー种内部热交換器。一个内管插进该同轴管系统的ー个外管中或者与该外管一起共挤出。在该内管与该外管之间的环形空间形成了一个管纵向通道，通过接片或者波形筋将该管纵向通道划分成多个平行的外部纵向通道。这些外部纵向通道可以采取ー种螺旋形的走向，以延长被引导经过其中的制冷剂的流体路径。尽管由此提高了该制冷剂流与引导通过该内管的制冷剂流之间的热接触，却仍没有达到空调设备效率的进ー步的、显著的提高。从DE 10 2005 056 651 Al公知一种构成为同轴管的内部热交換器，该内部热交换器构成为用于分开地引导这两种具有不同压カ水平的制冷剂流。在一个内管的内空间中设有ー个螺旋形的涡流发生器。该螺旋使在该内管中流动的制冷剂转向，从而使得在壁区域中不会形成层流。由此应当产生改善的混合作用和改善的热交换作用。引导逆流的这些外通道处于围绕该内管的、该同轴管的一个环形壁中。有效的热传递是不可能的。
发明内容
本发明的基本目的是，设计ー种本文开头所说明的类型的内部热交換器，从而提高在由该内部热交換器分开地引导的这两种流体流之间的热交換的有效程度。
根据本发明，该目的是通过权利要求I的特征部分所述的特征实现的。为了向该热交換器中导入和导出冷却性的液体和要被冷却的液体，在这个圆柱形流量体的两端设置有多个连接部件，通过这些连接部件将主要以对流运行方式流经该内部热交換器的这些流体相互分开地导入和导出。通过本发明提出了在构成具有ー个外部纵向通道的一个环形间隙的前提下，具有一个外管和一个同轴地安排于其中的内管的ー种内部热交換器的同轴管原理。根据本发明，在ー个形成该壳体的圆柱形流量体(DurehflusskBrper)中安排有多个个体管的一个圆形管束，这些个体管各自引导要被冷却的流体流的ー个分量。这些个体管各自安排在一个分开的管纵向通道中并且于其中在该壳体长度上被该冷却性的流体流在直接的接触中环绕冲刷(umspiilt)。由此能够达到ー种在现有技术公知的间接接触原理实施方式的情况下未实现的、特别有效的热传递。本发明的一个有利的实施方式在权利要求2的特征部分中公开。与该流量体的末端间隔开地布置的环形壁限定ー个空腔，从该纵向通孔流出的各个单独的冷却流体流在该 空腔中重新汇合。在本发明的另ー个有利的实施方式中该内部热交换器的壳体具有ー个外管，该流量体相匹配地安排在该外管中。该外管在其末端构成ー个超出该流量体的突出部分((ihers I and ),相应的连接部件可以密封地插入在该突出部分中。在另ー个有利的实施方式中该外管和该流量体单件式地构成。这具有在制造技术上的实质性优势。在本发明的有利实施方式中该个体管有一种星形的横截面。由此，由于表面更大，再次增加了冷却面积。在权利要求6至8中公开了这些连接部件结构的有利的实施方式。在外部的连接凸缘上构成和安排有ー个分配器环，该分配器环起到均匀地分配要被冷却的流体流的作用。在本发明的另ー个有利的实施方式中，该流量体的、与该偏转面相对的端面末端上安排有ー个蘑菇形的、轴向延伸的间隔保持件，在其套环形的周边上安排有用于接收这些个体管的末端的半圆形凹陷。通过该蘑菇式的形状防止冷却性的流体流在此中断。这些个体管在其整个长度和整个圆周面上被环绕冲刷。该间_保持件上的多个轴向向外伸的间_突块(Abstandsnocken)形成ー个间_空间，该冷却性的流体流的部分流量可以在该间隔空间中重新汇合。在本发明的另ー个有利的实施方式中，在这些个体管中贯通地安排了贯通的、把该管内空间划分成多个部分通道的接片，并且这些接片具有划分该管内横截面的十字形安排。通过这种构型提高了该冷却性流体流的流速以及热传递的效率。通过本发明实现了一种结构紧凑的高效能内部热交換器，其特别适用于机动车辆空调设备中，尤其适用于机动车辆的C02空调设备中。然而该内部热交換器还适合用作汽车领域中的高效能燃料冷却器。它可以普遍用于那些借助于内部热交換器把两个具有不同温度水平的流体流以热交換方式相互靠近地引导通过的场合。
下面參照附图详细地说明本发明的两个实施例。在附图中图I以分解、透视的示意图示出带有ー个构成壳体的圆柱形流量体的ー个内部热交換器，该流量体插进ー个外管中；图2用正视图示出该内部热交換器的、插入在该外管中的流量体；图3用经图2中线II-II的纵向剖面示出该内部热交換器的、插入在该外管中的流量体；图4用正视细节图示出插入该外管中的、引导ー个管束的圆柱形流量体；
图5用半剖图示出图4中所示的流量体；图6以纵向剖面图示出这两个连接部件的一个收集器凸缘；图7示出这两个连接部件之一的ー个外部连接凸缘，带有置于其连接管件(Anschlussstutzen)上的分配器环；图8示出由该收集器凸缘和连接凸缘以及置于其上的分配器环组成的连接部件，该连接部件处于插在一起的状态；图9示出该圆柱形流量体的ー个修改的实施方式；图10+11示出图9中所示的流量体的正视图；图12示出图9至图11中所示的流量体的ー个透视图；图13以纵向剖面图示出插入在一个外管中的、图9至图10中所示的流量体。參考标记清单(说明书的一部分)11 外管12个体管13收集器凸缘14连接凸缘15收集器凸缘16连接凸缘13，14连接部件15，16连接部件17连接开ロ18收集器通道，分配器空间19连接通孔20圆柱形的流量体21中央开ロ、流入通孔、流出通孔22连接管件23周边槽24周边槽25密封圈26密封圈27支承眼孔28连接管件
29密封管件31 槽32密封圈33密封圈34周边槽35分配器环42偏转面43纵向通孔、44中心拱起45圆环形的缝隙46圆环形壁47中央开ロ48 空腔49接收通孔50分配器环的开ロ51 套环52 底部53分配器环的末端54分配器空间20 “流量体60间隔保持件61 凹陷62间隔突块
具体实施例方式图I中所示的内部热交換器具有一个外管11和一个匹配地插入外管11中的、构成为圆柱形的流量体20。在该流量体20中轴线平行地安排有位于ー个圆周上的九个个体管12。在这些个体管12中在箭头A的方向上流动着ー种要被冷却的流体流(下文中称为“热的”流体流)。冷却性的逆流(下文中称为“冷的”流体流)由流量体20引导并且在箭头B的方向上流过该热交換器。流量体20在下文其他地方还将详细地说明。为了在构成该热交換器壳体的圆柱形流量体20中导入和导出这些冷的和热的流体流，在流量体20的两端各设置两件式的连接部件13、14及15、16，经这些连接部件主要以逆流运行方式彼此分离地导入及导出这些流体流。每个连接部件13、14及15、16由各ー个外部连接凸缘14及16和各ー个收集器凸缘13及15实质上两部分地组成。每个收集器凸缘13及15具有相应的九个贯通的连接开ロ 17，在安装该热交換器以后，这些连接开ロ密封地接收这九个个体管12的末端。这些连接开ロ 17终止于ー个通过把连接凸缘14及16与相应的收集器凸缘13及15插在一起而构成的环形收集通道18中，该收集通道经由ー个在连接凸缘14及16中处于中轴线之外的连接通孔19而与对应的、图中没有示出的流体循环相连接。
这两个连接部件13、14及15、16结构相同地实施，并且相应地具有一个贯通的、中间的中央开ロ 21，该中央开ロ密封地与流量体20齐平，并且流经流量体20的冷流体与对应的、图中没有示出的流体循环相连接。相应的连接部件13、14及15、16如下地与热交換器壳体安装到一起(图I和图6至图8)。收集器凸缘13及15具有ー个带有两个周边槽23和24的中心连接管件22，在这些周边槽中可以相应地安装进ー个密封圈25及26。收集器凸缘13及15以其连接管件22相配地、密封地插入外管11的突出的边缘区域中，并且在端面上密封地与流量体20的个体管12相连接。 外部连接凸缘14和16相应地具有两个相互同轴安排的管件28和29。有较大直径的连接管件28具有ー个周边的槽31以接收ー个密封圈32。有较小直径的连接管件29同样具有ー个周边槽34以接收另ー个密封圈33。连接管件28构成为环形壁，该管件周边地包绕ー个分配器环35，该分配器环有ー个中央开ロ 50，该中央开ロ的内径大于从其中穿过的、较小的密封管件29的外径。分配器环35以ー个外部的、向回弯曲的套环51而卡合在连接管件28的自由端上。在分配器环35的另一端上,该分配器环具有一个径向向内突起的底部52,其末端53轴向向回弯曲地延伸。分配器环的底部35把连接管件28内的环形空间划分成两个分配器空间18和54。连接凸缘14及16以其连接管件28插入收集器凸缘13及15中。小的密封管件29在收集器凸缘13及15的连接管件22中密封了冷流体到流量体20的流入和流出路径。在收集器凸缘13、15以及连接凸缘14和16中的这些支承眼孔27起到将这些凸缘相互固定并且密封地夹紧流量体20的作用。连接部件15、16和连接部件13、14在该实施例中完全相同地构成。然而仅在该热流体流的流入方向上在连接部件15、16中设置分配器环35可能也是足够的。分配器环35起到将经过位于该中轴线外部的连接通孔19导入的热流体流进行分配的作用，该热流体流经过这两个分配器空间18和54在连接凸缘14及16的整个圆形横截面上分布并且从而均匀地抵达相应的收集器凸缘13及15的所有连接开ロ 19中。为了在流入的冷流体流中产生涡流，几乎在该外管11的整个长度上匹配地插入该外管中的流量体20具有ー个尖部向外的偏转面42 (图2)。在个体管12的区域中流量体20在其整个长度上是穿通的(图5)，其中为每个个体管12都设有处于内径大于相应的个体管12的外径的纵向通孔43形式的一个穿通部分。导入的冷流体流遇到偏转面42，该偏转面有ー个中心的、尖形的拱起44。由此，该冷流体流径向地朝纵向通孔43转向。该冷流体流从形成在个体管12的外周边与流量体20的相应纵向通孔43之间的圆环形缝隙45流过(图2)。每个个体管12都在所配属的、形成一个管纵向通道的纵向通孔43中受到该冷流体流的部分流量的环绕冲刷。这样在改善的热交换的情况下获得了确定的冷却作用。在流量体20的另一端，将环形式地遮盖流量体20横截面的ー个壁46安排为与流量体20的主体轴向地间隔开一个距离(图3和图5)，该壁具有ー个中央开ロ 47用于使冷流体流流出。通过壁46的轴向间距，在流量体20的末端构成ー个圆柱形的空腔48。壁46的环形面被处于ー个圆周上的多个接收通孔49穿通，该管束中的个体管12的末端匹配地穿过接收通孔而伸出，以便通过收集器部件15的这些齐平的连接开ロ 17而与连接部件15、16中的环形的分配器空间18相连接。流量体20以其纵向通孔43构成多个内部的、轴线平行地延伸的管纵向通道，在这些管纵向通道中安排有这些平行的个体管12。被引导穿过流量体20的冷流体可以直接接触且环绕冲刷引导该热流体流的这些个体管12，从而有效地冷却了在个体管12中流动的热流体流。替代性地，还可以以顺流或者逆流来设置对该冷的和热的流体的引导。在图9至图13中示出流量体20 ‘的ー个替代性实施方式。这个流量体20 ‘构造的不同之处在于，它在用于热流体流的流入侧上具有一个通过流量体20 ‘的末端向外突出的、中央的、蘑菇形的间隔保持件60，在该间隔保持件的圆形套环周边上包含有多个半圆形的凹陷61，这些个体管12的末端可以夹入到该缝隙中(图13)。 在端面上，在该间隔保持件60上安排有在轴向上延伸的多个间隔突块62，在该热交換器已组装到一起的状态下，通过这些间隔突块构成ー个朝向收集器凸缘15的轴向空腔，在该空腔中，从纵向通孔43中流出的冷流体流汇合并且可以被引导向连接部件15、16的中央的流出通孔21中。
权利要求
1.尤其是用于机动车辆空调设备的内部热交換器，该内部热交換器带有ー个壳体用以分开地引导ー种冷却性的流体流和一种要被冷却的流体流，这些流体流通过安排在该壳体末端上的多个连接部件导入或导出， 其特征在干， 该内部热交換器的壳体具有一个圆柱形的流量体(20)， 该流量体(20)在一个端面的末端上具有一个通过其横截面而实现的、与该冷却性的流体流的流入方向相反地向外拱起的偏转面(42 ), 在该流量体(20)的周边附近，在一个圆形周边上安排有构成ー个平行的管束的多个个体管(12)，这些个体管引导该要被冷却的流体流， 这些个体管(12)通过该流量体(20)的、轴线平行地延伸的多个纵向通孔(43)而伸出，在相应地形成ー个环形缝隙(45)的情况下，这些纵向通孔具有的直径大于相应的单体管(12)的外径。
2.如权利要求I所述的内部热交換器，其特征在干，这些单体管(12)在流量体(20)的另ー个端面的末端上通过ー个环形壁(46)的多个接收通孔(49)而伸出，该环形壁具有一个中央开ロ(47)并且安置在该流量体(20)的末端、与之间隔开一个距离，其中这些接收通孔(49)的直径对应于相应的个体管(12)的外径。
3.如权利要求I所述的内部热交换器，其特征在于，该内部热交换器的壳体具有ー个外管(11),该流量体(20)配合地安排在该外管中。
4.如权利要求3所述的内部热交換器，其特征在于，该外管(11)和该流量体(20)是单件式地构成。
5.如权利要求I所述的内部热交換器，其特征在干，这些个体管(12)具有一种星形的横截面。
6.如权利要求I所述的内部热交換器，其特征在于，这些连接部件(13、14及15、16)实质上是两件式地构成，并且在此相应地由ー个外部的连接凸缘(14及16)和ー个内部的收集器凸缘(13及15)组成，这两者相互插入地、相应地、密封地安排在该流量体(20)的末端。
7.如权利要求6所述的内部热交換器，其特征在于，该外部的连接凸缘(14及16)具有两个相互同轴安排的管件(22和29)，其中在较大直径的连接管件(22)上安排有ー个将该连接管件(22)的内部空间划分成两个分配器空间(18和54)的分配器环(35)，其中该分配器环(35)具有ー个中央开ロ(50),该中央开ロ的直径大于该密封管件(29)的外径。
8.如权利要求6所述的内部热交換器，其特征在于，该收集器凸缘(13及15)在ー侧具有用于这些个体管(12)的多个贯通的接收孔(17)，且在另ー侧具有用于设有该分配器环(35)的、该连接凸缘(16)的连接管件(22)的ー个接收空间(18)。
9.如权利要求I所述的内部热交換器，其特征在于，在该流量体(20‘)的、与该偏转面(42)相対的端面末端上安排有ー个蘑菇形的、轴向延伸的间隔保持件(60)，在其套环形的周边上安排有用于接收这些个体管 (12)的末端的多个半圆形凹陷(61)。
10.如权利要求9所述的内部热交換器，其特征在于，在该间隔保持件(60)上安排有多个轴向向外延伸的间隔突块(62)。
11.如权利要求I所述的内部热交換器，其特征在于，在这些个体管(12)中安排有贯通的、将管内空间划分成多个部分通道的多个接片。
12.如权利要求11所述的内部热交換器，其特征在于，这些接片具有划分该管内横截面的十字形安排。
全文摘要
本发明涉及一种内部热交换器，用于分开地引一种冷却性的流体流和一种要被冷却的流体流。为了改善在这两种分开地引导的流体流之间的热传递，设有一个圆柱形的流量体(20)，该流量体在其端面末端上具有一个拱起的偏转面(42)。在该流量体(20)中安排有在一个圆形周边上构成一个平行管束的多个个体管(12)，这些个体管引导要被冷却的流体流。在形成一个环形缝隙(45)的前提下，这些个体管处于该流量体(20)的多个轴线平行地延伸的纵向通孔(43)中，该冷却性的流体流通过该环形缝隙而流动。
文档编号F28F9/02GK102667389SQ201080043284
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年9月28日
发明者克劳斯·勒克, 安德烈亚斯·戈尔泽尔 申请人:康蒂泰克屈纳有限及两合公司