叠板式换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有多个细长板（1，6）的叠板式换热器，所述板相互堆叠并互相连接，并且所述细长板具有用于引导待被冷却的介质沿板（1，6）的纵向方向通过的空腔，并且所述细长板限定用于引导冷却剂通过的另一空腔，其中，大致在每个细长板（1，6）的两个端部区域中设置有用于供给待被冷却的介质的通孔（3,8），所述通孔（3,8）的边界至少部分由圆顶（4，10）包围。为了在保持一个简单的板几何形状的同时获得最大的功率体积比，所述通孔（3，8）大致设置在所述细长板（1，6）的边缘上，其中所述圆顶（4，10）和/或所述通孔（3，8）集成在所述细长板（1，6）的所述边缘上。
【专利说明】叠板式换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种叠板式换热器，其具有多个互相堆叠并互相连接的细长板，所述细长板具有用于引导待被冷却的介质沿板的纵向方向通过的空腔和用于引导冷却剂通过的另一空腔，其中，大致在每个细长板的两个端部区域中设置有通孔用于供给待被冷却的介质，该通孔的边界至少部分由圆顶包围。
【背景技术】
[0002]在冷却器行业中，已知通过油冷却剂或空气冷却将供给内燃机的空气冷却的叠板式换热器。图1示出了叠板式换热器的一个细长板，其用油冷却。在图1a中的立体图中，细长板I具有的板边沿2和多个扇形冲压的通孔3。在此，扇形的通孔3中的至少两个由拱顶4包围(图lb)。如从图1c中的横截面可以看出，每个贯通孔3离开板的边缘一距离5。这导致换热器的有效性受到限制，因为并非细长板的所有区域的用于传热。
[0003]在用空气冷却并且在图2中示出的叠板式换热器中给出类似的装置。同样，在这里叠板式换热器特别是包括多个细长板6，在图2中只示出其中一个。该细长板6完全由板缘7包围。在此每个板6具有两个通孔8用于待被冷却的介质，此外具有两个用于冷却剂的通孔9。如在图2b中所示，通孔8和通孔9都由圆顶10，11包围。这样的圆顶10，11在板6中是必要的，以便在换热器中将冷却剂与待被冷却的介质分开。通过在板6中所描述的通孔8和9的布置，导致较高的材料消耗并且更复杂的板几何形状，由于在通孔8和9方面较高的成形度。同样地，这里的缺点是，可供使用的安装体积只能提供用于热交换的有限的功率。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的一个目的是提供一种叠板式换热器，其中在保持一个简单的板几何形状的同时实现传热的最大功率体积比。
[0005]根据本发明，该目的以如下方式实现，所述板相互堆叠并互相连接，并且所述细长板具有用于引导待被冷却的介质沿板的纵向方向通过的空腔，并且所述细长板限定用于引导冷却剂通过的另一空腔，其中，大致在每个细长板的两个端部区域中设置有用于供给待被冷却的介质的通孔，所述通孔的边界至少部分由圆顶包围，所述通孔大致设置在所述细长板的边缘上，其中所述圆顶和/或所述通孔集成在所述细长板的所述边缘上。所述圆顶设置成邻近边沿，所述边沿限定所述细长板的所述基板。所述圆顶设置在与所述细长板的边沿不同的平面中，所述边沿限定所述细长板的所述基板，其中所述圆顶优选压印到所述基板中或者从所述基板升高或突出。所述圆顶完全填充在限定所述板的基板的边沿和相应的通孔之间的空间。所述通孔设置在与所述细长板不同的平面中。所述圆顶具有多个供应冷却剂的细长孔。所述通孔大致是圆弓形，和/或围绕所述通孔的所述细长孔以圆弧形的方式弯曲，第一个细长板的圆顶与设置在其下面的另一个细长板一起形成环形槽道，所述槽道由所述细长孔中断。所述基板所位于的平面位于相应的通孔所位于的平面和所述细长孔所位于的平面之间。所述圆顶至少部分地集成到边沿中，所述边沿限定所述细长板的基板。所述圆顶沿板的边缘伸展的外壁集成在所述边沿上。所述圆顶形成有预定的倾斜角度，所述倾斜角度特别是朝向所述通孔的内部。在所述圆顶的封闭区域和所述边沿之间形成部段，所述部段的另一倾斜角度大于所述圆顶的预定的倾斜角度，其中所述圆顶的预定的倾斜角度与所述部段的另一角度偏离大约5°。所述部段设置在所述圆顶的高度上并且与所述细长板的边沿齐平地终止。接近所述圆顶的至少一个封闭区域，在所述圆顶上形成有凸轮，其中凸轮大致具有所述边沿的预定倾斜角度并且优选地平行于所述圆顶延伸。圆弧形的所述圆顶的封闭区域以半圆形的方式配置，和/或所述凸轮具有小于6毫米的延伸部，和/或所述圆顶和至少一个凸轮一体地由所述细长板形成。所述细长板由可焊接的铝制成。
[0006]有利地，所述通孔大致设置在所述细长板的边缘上，其中所述圆顶和/或所述通孔集成在所述细长板的所述边缘上。这样做的好处是，在使用这种细长板的换热器中不存在热技术上的无效区域。因此，整个细长板用于热交换，这导致一个紧凑的设计。所述紧凑的设计节约材料成本，并允许简单的板几何形状。
[0007]有利地，所述圆顶设置成邻近边沿，所述边沿限定所述细长板的所述基板。因此，能够充分利用可用的安装空间，因为热交换在细长板的整个表面上发生。
[0008]在一个配置中，所述圆顶设置在与所述细长板的边沿不同的平面中，所述边沿限定所述细长板的所述基板，其中所述圆顶优选压印到所述基板中或者从所述基板升高或突出。这种布置导致换热器各个板的改进的堆叠性。
[0009]有利地，在另一实施例中，所述圆顶完全填充在限定所述板的基板的边沿和相应的通孔之间的空间。通过这个，最佳地利用可用的安装空间而不会产生用于待被冷却介质的死区。
[0010]在一个改进方案中，所述通孔设置在与所述细长板不同的平面中。这种配置也提高了细长板的堆叠性。
[0011]在一个变形方案中，所述圆顶具有多个供应冷却剂的细长孔。这增加了组件的紧凑性，因为圆顶用来作为设置在上方的板的间隔件并且在相同的表面上容纳用于引导冷却剂通过的细长孔。
[0012]此外，所述通孔大致是圆弓形，其中围绕所述通孔的所述细长孔以圆弧形的方式弯曲。通过这种结构，降低材料消耗并且实现最佳板几何形状。
[0013]在一个改进方案中，第一个细长板的圆顶与设置在其下面的另一个细长板一起形成环形槽道，所述槽道由所述细长孔中断。通过采用用于运输冷却剂环形槽道的圆顶，进一步减少换热器的材料要求，设计也可以配置成特别紧凑的方式。
[0014]在另一个有利的实施例中，所述基板所位于的第一平面位于相应的通孔所位于的第二平面和所述细长孔所位于的第三平面之间。因此，在一个很小的区域内，获得高刚度的多台阶结构。
[0015]根据另一个有利的实施例，所述圆顶至少部分地集成到边沿中，所述边沿限定所述细长板的基板。在这种情况下，边缘和圆顶准过渡到对方，使相应的壁段能够双重用途。这导致特别紧凑的结构。
[0016]特别有利的改进方案是，所述圆顶沿板的边缘伸展的外壁集成在所述边沿上。换句话说，当圆顶和边沿设置在板的同一侧上时所述圆顶的外壁形成所述边沿的一个一体的部分，或者当圆顶和边沿设置在板的两侧时形成一体延伸。这也导致特别紧凑的设计。
[0017]有利地，所述圆顶形成有预定的倾斜角度，所述倾斜角度特别是朝向所述通孔的内部。通过这个，进一步改进细长板的堆叠性，因为防止在上下重叠的板的焊接接缝中出现缝隙。
[0018]此外，在所述圆顶的封闭区域和所述边沿之间形成部段，所述部段的另一倾斜角度大于所述圆顶的预定的倾斜角度，其中所述圆顶的预定的倾斜角度与所述部段的另一角度偏离大约5°。通过这种几何形状，清除了在圆顶区域中的细长板的边沿，导致位于一个平面中的圆周焊接接缝。可靠地放置在换热器内的泄漏。
[0019]特别是，所述部段设置在所述圆顶的高度上并且与所述细长板的边沿齐平地终止。这个实施例只需要在制造圆顶期间一个小成形程度的改变。
[0020]在另一实施例中，在所述圆顶的至少一个封闭区域中，在所述圆顶上形成有凸轮，其中凸轮大致具有所述边沿的预定倾斜角度并且优选地平行于所述圆顶延伸。当堆叠两个细长板时，该凸轮密封槽道，该槽道利用所述圆顶和所述部段的不同角度形成。
[0021]有利地，圆弧形的所述圆顶的封闭区域以半圆形的方式配置。通过圆顶的封闭区域的配置，所述凸轮形成一种封闭件以便限制任何液体通过这个槽道渗漏到换热器中。凸轮可以具有很小的尺寸。在一个改进方案中，所述凸轮小于6毫米的延伸部。
[0022]在一个改进方案中，所述圆顶和至少一个凸轮一体地由所述细长板形成。这些零件可以很容易地制造为冲压件。在一个单一的工作步骤进行制造，这只需要简单的工具。这显著地降低了制造成本。
[0023]有利地，细长板由可焊接的铝制成。通过使用这种简单形成的材料，就简化了叠板式换热器的生产过程，而且也减少了材料成本。
[0024]本发明允许不同的实施例。其中一些实施例根据附图中所示的图详细地解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]其中:
[0026]图1为根据现有技术的油冷的叠板式换热器的一个细长板。
[0027]图2为根据现有技术的气冷的叠板式换热器的一个细长板。
[0028]图3为用空气冷却的换热器中的圆顶构造。
[0029]图4示出了根据图3的换热器的一个细长的板，具有向内弯曲的圆顶。
[0030]图5示出具有向外弯曲的圆顶的油冷的换热器的细长板。
[0031]图6示出具有向内倾斜的圆顶的油冷的换热器的细长板。
[0032]图7示出具有在板的边沿上具有台阶的细长板的端部边缘的切下部分。
[0033]图8示出根据图7的台阶的详细说明图。
[0034]图9示出设置在圆顶上的部段的视图。
[0035]图10示出具有根据图9的台阶的换热器的横截面。
[0036]图11示出在圆顶的半径区域的凸轮。
[0037]图12示出穿过具有根据图11的凸轮的换热器的横截面。
【具体实施方式】[0038]相同的特征使用相同的附图标记。
[0039]图3示出用于空气冷却的叠板式换热器的细长板6，所述细长板构造为椭圆形。该细长板6包括基板12，绕着基板的边缘连接有边界7。该边界7相对于基板12成约90°的角度并且用于更好地堆叠不同的板6。在板6的相对端，分别设置一个通孔8，其从板6中加工出。每个通孔8定位成如此靠近边界7使得在通孔8和边界7之间仅仅设置圆顶10，其也被指定为通道。因此，该通道10完全填充在边界7和通孔8之间的空间。通孔8具有半圆的形状，其中的半圆的半径是完全由通道10包围。
[0040]图3b显示近距离观察通孔8a的视图，其具有围绕所述孔的通道10。通道10具有多个细长孔13，其填充通道10的整个表面并且远离细长板6的基板12。所述通道升高到由基板12预定的平面上方，使得细长孔13被定位在由基板12所延伸的平面上方的平面中。
[0041 ] 待被冷却的介质通过通孔8a供应给换热器并且通过另外的通孔Sb再从换热器中排出，其在图3a中示出。细长孔13用于将冷却介质——在这种情况下是空气——供应换热器。在两个通孔8a、8b之间设置紊流嵌件，其在这里没有示出并且其用来产生紊流，其目标是待被冷却介质流动到基板12的整个表面上，从而达到与冷却介质的大的热接触。
[0042]从图3b可以看出，所述通孔10使用冲压工艺沿朝外的方向从细长板6的基板12的材料中冲压出。
[0043]在图3a和3b所示出的实施例中，圆顶10或通道10至少部分地集成在板6的边沿7中，即在圆顶10或通道10的外壁的区域中，其外壁在这里不详细描述并且沿板6的边缘延伸。在图3的例子中，边沿7和通道10的外壁从板6的不同侧面突出，使得通道10在其外壁区域中形成边沿7的整体的延伸。
[0044]图4显示了细长板6的一个类似布置，该细长板用于空气冷却的叠板式换热器。细长板6同样包括基板12，其具有椭圆的形状并且由边界7包围。在细长板6的两端延伸的两个通孔8a、8b分别沿其半圆半径由通道10a、10b包围。这里，通道10a、10b同样具有用于输送冷却液的细长孔13。与图3相反,通孔10a、10b向内形成,这意味着细长板6的基板12形成在比通道10a、10b的细长孔13更高的平面中。如从图4b中可以看到，因此，在基板12和通道8a、8b的表面的外缘之间存在台阶15。
[0045]图4a和4b特别示出一个实施例，其中板6的基板12位于在这里没有详细说明的第一平面中，该第一平面沿堆叠方向观察位于第二平面和第三平面之间，其中第二平面在这里也没有详细示出并且相应的通孔8a或Sb位于所述第二平面上，第三平面在这里也没有详细示出并且细长孔13位于第三平面中。这样导致板6在细长孔13的区域中的一个极其刚性的，多台阶结构。
[0046]图5和图6说明用于用油冷却的叠板式换热器的一个类似的布置。细长板I形成为近似长方形并具有圆角，其中基板14也完全由边界2包围。在基板14的角部设置四个通孔3a至3d，所述四个通孔中两个相对的通孔3b、3c沿基板14的纵向侧设置并且分别具有一个通道4a、4b (图5a和5c)。如在图5b中所示，存在台阶15，基板14离开法向面并且在位于其上的平面中过渡到通道4a。在该实施例中，每个通孔3a至3d完全延伸到基板14的边缘地区并且直接在那由边界2封闭。通道4a、4b完全包围通孔3b、3c，其中的通道4a、4b的一部分集成在边界2中。[0047]图6显示了用于油冷的叠板式换热器的板1，其中通道4a、4b朝内。两个通道4a、4b互相相对朝向基本14的内侧设置。例如在图6b和6c中所示，由基板14所占据的平面比通孔3a、3b所位于的平面更高。
[0048]图7示出用空气冷却的叠板式换热器的细长板6切下部分。图7a显示一个向内压印的通道10，而图7b示出一个向外延伸的通道10。从标记的区域明显地看出，在基板12的边界7和通道10之间在基板12过渡到通道8的位置上存在台阶15。如图8所示，这样的台阶15导致在焊接多个互相重叠的板6时出现间隙16的问题。该间隙16特别是在图8中清晰可见。为了防止在焊接接缝中出现这种间隙16并且以特别紧固密封的方式配置叠板式换热器，在通道10过渡到基板12的高度上插入部段17，部段17具有比通道10相对于细长孔13倾斜的角度陡峭大约5°的角度。通过朝向基板12的内部的表面的这个清除，实现彼此重叠的两个板6的最佳焊接，因为在这种方式下，获得在焊接表面和板6之间的圆周接触。直接接触在各处都是均匀的(图9)。
[0049]板6与焊接表面的圆周直接接触再次在图10中示出，图10示出具有多个互相堆叠的板的堆积板式换热器。在这里，在互相堆叠的两个板6之间产生圆周槽道18。为了密封这个圆周槽道18和防止冷却液从槽道18中泄漏，在半圆形的通道10的半径区域中放置一个凸轮19，特别是靠近通道10的两端。所述凸轮19位于通道10的最后的细长孔13的外部边缘上，其中凸轮19在一个角度垂直于基板12，该角度比通道10的外侧相对于基板12的角度更大。所述凸轮19约5毫米宽并且大致设置在通道10的壁的靠近部段17的径向端部(见图1la和Ilb)。
[0050]图1lc和Ild显示通过叠板式换热器的互相堆叠的多个板6的剖面中凸轮19的布置。凸轮19定位在细长板6的边界7的区域中并且相对于其成钝角。当将板6互相重叠时，板如此定位，使得在每种情况下两个相邻板6的通道10彼此重叠。
[0051]图12也显示叠板式换热器的互相堆叠的板6的横截面。由部段17确定的5°的第二角度导致圆周18槽道(图12b)，其完全由凸轮19密封(图12a)。
[0052]叠板式换热器的各个细长板1、6是由可焊接的铝制成并且借助所描述的实施例形成紧凑式换热器，其具有较高的功率体积比，从而导致在待被冷却的介质和冷却剂之间最大程度的传热。结构紧凑的换热器使得在生产期间减少了材料消耗。此外，较低的成形度导致成本有效的解决方案。一个可靠的焊接过程中由于圆周焊接表面而可以没有台阶，使得产生紧固密封的换热器。
【权利要求】
1.一种具有多个细长板(1，6)的叠板式换热器，所述板相互堆叠并互相连接，并且所述细长板具有用于引导待被冷却的介质沿板(1，6)的纵向方向通过的空腔，并且所述细长板限定用于引导冷却剂通过的另一空腔，其中，大致在每个细长板(I，6)的两个端部区域中设置有用于供给待被冷却的介质的通孔(3，8)，所述通孔(3，8)的边界至少部分由圆顶(4，10)包围， 其特征在于，所述通孔(3，8)大致设置在所述细长板(1，6)的边缘上，其中所述圆顶(4，10)和/或所述通孔(3，8)集成在所述细长板(1，6)的所述边缘上。
2.根据权利要求1所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)设置成邻近边沿(2，7 )，所述边沿限定所述细长板(1，6 )的所述基板(12，14 )。
3.根据权利要求1或2所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)设置在与所述细长板(I，6 )的边沿(2，7 )不同的平面中，所述边沿限定所述细长板(I，6 )的所述基板(12，14)，其中所述圆顶(4，10)优选压印到所述基板(12，14)中或者从所述基板(12，14)升高或突出。
4.根据权利要求3所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)完全填充在限定所述板(1，6)的基板(12，14)的边沿(2，7)和相应的通孔(3，8)之间的空间。
5.根据权利要求4所述的叠板式换热器，其特征在于，所述通孔(3，8)设置在与所述细长板(1，6)不同的平面中。
6.根据权利要求5所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(10)具有多个供应冷却剂的细长孔(13)。
7.根据权利要求6所述的叠板式换热，其特征在于， -所述通孔(3，8)大致是圆弓形，和/或围绕所述通孔的所述细长孔(13)以圆弧形的方式弯曲， -第一个细长板(6)的圆顶(10)与设置在其下面的另一个细长板(6) —起形成环形槽道，所述槽道由所述细长孔(13)中断。
8.根据权利要求7所述的叠板式换热器，其特征在于，所述基板(12，14)所位于的平面位于相应的通孔(3，8)所位于的平面和所述细长孔(13)所位于的平面之间。
9.根据权利要求8所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)至少部分地集成到边沿(2，7)中，所述边沿限定所述细长板(1，6)的基板(12，14)。
10.根据权利要求9所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)沿板(1，6)的边缘伸展的外壁集成在所述边沿(2，7 )上。
11.根据权利要求10所述的叠板式换热器，其特征在于，所述圆顶(4，10)形成有预定的倾斜角度，所述倾斜角度特别是朝向所述通孔(3，8 )的内部。
12.根据权利要求11所述的叠板式换热器，其特征在于，在所述圆顶(4，10)的封闭区域和所述边沿(2，7)之间形成部段(17)，所述部段的另一倾斜角度大于所述圆顶(4，10)的预定的倾斜角度，其中所述圆顶(4，10)的预定的倾斜角度与所述部段(17)的另一角度偏离大约5°。
13.根据权利要求12所述的叠板式换热器，其特征在于，所述部段(17)设置在所述圆顶(4，10)的高度上并且与所述细长板(1，6)的边沿(2，7)齐平地终止。
14.根据权利要求13所述的叠板式换热器，其特征在于，接近所述圆顶(4，10)的至少一个封闭区域，在所述圆顶(4，10)上形成有凸轮(19)，其中凸轮大致具有所述边沿(2，7)的预定倾斜角度并且优选地平行于所述圆顶(4，10)延伸。
15.根据权利要求14所述的叠板式换热器，其特征在于， -圆弧形的所述圆顶(4，10)的封闭区域以半圆形的方式配置，和/或 -所述凸轮(19)具有小于6毫米的延伸部，和/或所述圆顶(4，10)和至少一个凸轮(19)一体地由所述细长板(1，6)形成。
16.根据权利要求15所述的叠 板式换热器，其特征在于，所述细长板(1，6)由可焊接的招制成。
【文档编号】F28D9/00GK203464814SQ201190000458
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2011年5月4日 优先权日:2010年5月6日
【发明者】福尔克尔·费尔特 申请人:马勒国际有限公司