翅片式热传递装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及特别是用于车辆应用的翅片式热传递装置（1），具有多个在堆叠方向（5）上相互堆叠的翅片（2），其形成翅片堆栈，其中，每个翅片（2）均形成由轴衬（3）围绕的多个开口（4），并且相邻翅片（2）的轴衬（3）被相互连接，从而在连接的轴衬（3）的区域内形成用于第一流体的第一流路（8）的管道系统（7）的每个管道（6），并且在相邻翅片（2）之间形成第二流体的第二流路（9），所述装置还在翅片堆栈的末端具有端板（10），其在堆叠方向（5）上相互远离，其中，所述管道（6）在端板（10）内相互流体连接。这样的翅片式热交换装置（1）特别地能够使低成本和简单的生产成为可能，并且可组装为无管式构造。
【专利说明】翅片式热传递装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及特别是用于车辆应用的翅片式热传递装置。
【背景技术】
[0002]热传递装置用于将热能从一种流体传递至另一种流体。在热传递过程中，热量特别地因此而被交换，即流体的温度变得均衡。因此，第一热流体通过热传递装置由更冷的第二流体而冷却，其中，第二流体被加热，或者第一流体为更冷的流体并通过第二热流体而被加热，其中，第二流体被冷却。热传递装置因此而被应用于很多应用中。例如在车辆中，作为增压空气冷却器，它们用于冷却将被供给至内燃机的增压空气，或者作为废气热传递装置或者作为用于排出由内燃机产生的热量以备他用的热传递装置。
【发明内容】
[0003]因此，本发明所要解决的问题是提供在最开始提及的类型的热传递装置的改进或者至少是可替换的实施方式，其特征特别地在于简化生产。
[0004]本发明的总体构思基于形成翅片式的热传递装置。为此，所述的翅片式热传递装置包含多个在堆叠方向上相互堆叠的翅片，其形成翅片堆栈。在这里，每个翅片均具有由轴衬所围绕的开口，其中，相邻翅片的轴衬被相互连接，从而在该连接轴衬的区域内会形成用于第一流体的第一流路的管道系统的每个管道。堆叠翅片，由此所述轴衬形成管道系统的这些管道，其贯穿各自翅片的开口以及相应的轴衬。此外，第二流体的第二流路通过翅片的堆叠而形成在相邻的翅片之间。第二流路由此通过相互间隔堆叠的翅片产生。翅片式热传递装置在翅片堆栈的末端还包含端板，其在堆叠方向上为相互远离的。端板由此而相对于堆叠方向被设置在翅片式热传递装置的相对端。端板还以这样的方式形成或装备，从而使得端板内的管道流体相互流体连接。这样的热传递装置的特征特别地在于各自管道之间的第一流体的偏转在翅片式热传递装置内进行，并且所述翅片式热传递装置被构建为在其内部是无管的。
[0005]在一种有利的实施方式中，各自翅片的边缘形成在翅片式热传递装置的至少一侧上，即所述边缘在垂直于堆叠方向的方向上，以这种方式，它们在该侧形成翅片堆栈的闭合侧壁。为此，翅片的相应边缘具有与翅片平面呈偏角的形状，其中，翅片的相邻边缘相互接触。形成侧壁的边缘由此以相同的角度并且在相同的方向上与相应的翅片呈偏角。在这里，翅片式热传递装置的两侧彼此相对设置，在优选的实施方式中，每个均通过翅片相应边缘的形成而形成闭合侧壁。
[0006]其他的实施方式也是可以想到的，其中，通过每个相应翅片的边缘的相应形成，翅片式热传递装置的相邻侧面会形成翅片堆栈的闭合侧壁，其中，在这种情况中，相邻侧壁的共同角任选地允许通过在该区域内相应翅片或边缘的相应形状而从一个侧壁循环至相邻侧壁。通过如在这里所描述的翅片边缘的形成而产生的侧壁是特别有利的，即其它组件的使用或装配可被省略。[0007]可替换地，与之相比，在优选的实施方式中，翅片式热传递装置在相对于堆叠方向横向定向的横向方向上的壳体由相对定位的两个侧壁以及在堆叠方向上通过第二流路的端板而限定，并且由此在圆周方向上管道状地包围后者，同时在其纵向方向上，其被第二流路穿透并包含两个开启纵向末端，从而使得一个纵向末端形成第二流体的入口，同时另一个纵向末端形成第二流体的出口。
[0008]在实践上，管道被设置在第二流路内，由此，所述管道通过第二流体在所有侧面上循环，其导致在两个流路的流体之间通过管道的壁和翅片的特别密集的热交换。在另一种优选的实施方式中，可以提供的是，管道横向于翅片式热传递装置的纵向方向通过第二流路而延伸，并且在翅片式热传递装置的纵向方向以及横向方向均为彼此平行设置的。基于此，可以实现紧凑构型。
[0009]在另一种有利的实施方式中，单独的翅片会以这样的方式堆叠，即相应连接的轴衬相互邻接。由此，直接相邻和连接的轴衬特别地为相互接触的。在这种情况中，相互邻接的相应轴衬的连接任选地通过接合点来实现，例如熔接接合点和焊接接合点。
[0010]相应翅片的轴衬可被成型为任意的形状和尺寸。然而，有利的是，轴衬被成型为圆锥形的形状。这些特别地导致了相应翅片简单的堆叠，从而简单地连接相邻的轴衬或者相应的开口，并额外地确保单独翅片之间的空间。作为轴衬形状的其它例子，在这里提到的有圆柱形、椭圆形、双曲面和抛物面轴衬。还可想到这样的实施方式，其中，不同形状的轴衬被使用。在这里，并不是翅片式热传递装置的所有轴衬都具有相同的取向。特别地，并不是翅片的所有轴衬由此均在相同的方向上从相应的翅片凸出。特别地，轴衬还可以以这样的方式来成型，即它们在第一流体的流动方向上或者与该流动方向相反的方向上或者沿着翅片的堆叠方向或者与该堆叠方向相反的方向上从翅片凸出。为此，形成管道系统的相邻管道的翅片的相邻轴衬例如在相对的方向上形成。轴衬的这样的成型特别地用于减弱或者增强例如通过轴衬边缘产生的流动的制动的目的。由此，对于流过管道的第一流体流速的一定影响是可能的，通过这种方式，翅片式热传递装置内的热交换时间是可变化的。
[0011]需要指出的是，单独的轴衬并不用必须包含相应翅片的单独开口。同时包含多个相应翅片的开口的轴衬也是可行的。
[0012]在另一种实施方式中，每个端板具有一个或多个开口，其中的每一个均用于将第一或第二流体供给至翅片式热传递装置或将其排出。这样的第一流体的供给或排出例如被设置在相应端板的区域内，其中，管道系统的两个管道相互流体连接。在这里，供给优选地设置在一个端板，并且排出设置在与之相对的另一个端板。其它的实施方式中，供给和排出发生在相同的端板，然而，包含多个供给和/或排出的端板的实施方式也是可行的。
[0013]根据另一种实施方式，翅片式热传递装置的端板以这样的方式形成，即它们分别在这些翅片的开口或轴衬之外接触直接相邻的翅片。在这里，这些接触为线的或者面的，并且任选地用于将端板连接至各自直接相邻的翅片。在这里，该连接例如通过连接方法而实现。端板和相邻翅片之间的接触现在会在管道之间建立流体连接，并确保第一和第二流体的两个流路之间的隔离。为此，所述端板例如包含板中空空间，其中，单独的板中空空间在它们各自的末端接触，并由此在这些翅片的开口外侧区域中接触相邻的翅片。端板的中空空间在这种情况中优选具有有规则的、特别是周期性的设置。
[0014]在有利的实施方式中，至少一个端板的板中空空间以这样的方式形成，即它们每一个均将单个管道的出口端与单个其它管道的入口端相连接。板中空空间由此形成连接管道，其将第一流体的相应管道相互连接。在这种情况中管道的相应出口端或入口端相对于第一流体的第一流路而定义，其还通过端板的连接管道以及由此板中空空间而确定。可替换地，板中空空间以这样的方式而形成，即它们每一个均将多个管道的出口端与多个其它管道的入口端相连接。板中空空间由此形成连接腔，其影响流路并由此影响所提及的出口端和入口端。此外，其它的实施方式也是可行的，其中，端板包含一个或多个连接管道以及一个或多个连接腔以及连接管道和连接腔的任意组合。
[0015]在另一种有利的实施方式中，单独翅片的轴衬或开口以这样的方式形成，即管道系统的管道相互平行地延伸。为此，翅片式热传递装置的翅片轴衬例如面向相同的方向或者相反的方向。另外地或者可替换地，管道沿着依次横向于第二流体流动方向的线路延伸。在这里，这些线路可以具有平行设置。然而，这样的线路的设置也是可行的，其中，在第二流体的流动方向上相互跟随的线路相互对齐或者横向于第二流体的流动方向偏移地设置。
[0016]根据另一种有利的实施方式，至少一个衬套延伸穿过通过轴衬形成的至少一个管道。该衬套现在特别地用于这样的目的，其使得单独翅片例如通过焊接的连接成为可能。此夕卜，所述衬套通过支撑功能而特别地加强了翅片式热传递装置的稳定性。
[0017]翅片式热传递装置的翅片和端板优选由在翅片式热传递装置运行期间由于热条件而具有恰当的热传递并具有所期望的热传导能力的耐热材料制造。特别是金属和金属合金、例如像铝，金属薄片和镍基合金以及铝合金。单个翅片和翅片式热传递装置以及相应的轴衬和开口的特别简单和由此低成本的生产在这种情况中特别地通过冲压或者内高压成型(液压成型)而成为可能。这样的生产方法对于由连续材料、特别是金属或金属合金构成单独翅片是特别优选的。然而，其它形式的开口，例如椭圆形或者卵形以及尖形的也是可行的。
[0018]此外，需要指出的是，翅片式热传递装置允许简单的组装和容易改变的尺寸。由此，为了改变翅片式热传递装置的尺寸，仅改变翅片式热传递装置的翅片数量即可。由此可省略制备其它的组件，例如不同尺寸的管。因此，翅片式热传递装置可用于很多用途中。其可能的例子为废气热传递装置、蒸发器、废气循环冷却器、增压空气冷却器、冷凝器、热量传递装置、空气调节装置和废热利用装置。
[0019]本发明其它重要的特征和优点由从属权利要求、附图以及根据附图所做的【专利附图】
【附图说明】而获得。
[0020]应当理解上文提及并且仍将在下文中解释的特征并不仅以所述的相应组合使用，而且还应用于其它的组合或者单独使用，其均没有脱离本发明的范围。
[0021]本发明优选的示例性实施方式在附图中示出并在下文的说明中更加详细的解释，其中，相同的附图标记表示相同的或者相似的或者功能相同的组件。
[0022]在每种情况中示意性地示出，
[0023]图1翅片式热传递装置的细节侧视图，
[0024]图2翅片式热传递装置的横截面，
[0025]图3和4不同实施方式的翅片式热传递装置的透视图，
[0026]图5和6不同实施方式的翅片式热传递装置的细节的横截面。
[0027]根据图1至6，翅片式热传递装置I包含翅片2，其在堆叠方向5上相互堆叠，其中的每一个均包含由轴衬3所围绕的开口 4。在这里，堆叠的翅片2与直接相邻的翅片2相间隔。此外，相邻翅片2的轴衬3在堆叠方向5上相互连接。通过这些连接，在堆叠方向5上相邻的轴衬3分别形成管道系统7的管道6。管道系统7的管道6还形成第一流体的第一流路8。此外，特别地通过相邻翅片2和轴衬3的空间，第二流体的第二流路9在相邻的翅片2之间而产生。此外，如在图2至4中所示的，翅片式热传递装置I还包含两个端板10，其中，第一流体的管道6的流体连接在这些端板10内建立。
[0028]在图1所示的实施方式中，每个翅片2的轴衬3均成型为圆锥形的形状。此外，所有翅片2的轴衬3均具有相同的尺寸并在相同的方向上取向，即所有的轴衬3均在堆叠方向5上由相应的翅片2凸出。每个翅片2的两个边缘11相互之间相对地定位，其与堆叠方向5上的相应翅片2呈偏角。由此，在堆叠方向5上相邻的直接相邻翅片2的边缘11相互面接触，其中，边缘11的角度确定了每个翅片2与相邻翅片2之间的空间。通过所有边缘11的相同尺寸和形状，以及在翅片2的相应侧上在堆叠方向上5上相邻的所有边缘11的相同的角度，由此在每种情况中在直接相邻的翅片2之间获得相同的空间。通过该空间，圆锥形的轴衬3会陷入至开口 4内或者轴衬3内，其在直接相邻的翅片2的堆叠方向5上直接相邻。由此，会形成管道系统7的平行管道6，其平行于堆叠方向5延伸。在堆叠方向上直接相邻的每个翅片2的边缘11的面接触还在相应侧上形成翅片堆栈的闭合侧壁12。在这里,相互之间面接触的边缘11通过接合点14而在相应接触区域13内相互连接。
[0029]在图2中所示的翅片式热传递装置I中，翅片2的轴衬3具有锥形的形状。翅片2以这样的方式堆叠，即每个所连接的轴衬3均相互邻接并通过接合点14而经由此产生的接触区域13而相互连接。这种翅片式热传递装置I的端板10包含中空空间15，其具有相同的尺寸和形状，并且各自通过隔离部分16而隔离，每个隔离部分16也具有相同的尺寸和形状。在堆叠方向5上的一个端板10被设置在翅片式热传递装置I的顶部，其连接至在垂直于堆叠方向5的方向17上的管道6，其通过一个中空空间15直接相邻，并且隔离通过中空空间15连接的一个管道6和通过隔离部分16在方向17上直接相邻的另一个管道6之间的连接。端板10的中空空间15由此形成为连接管道。通过上端板10的隔离部分16而隔离的两个前述的管道6之间的连接通过相对于堆叠方向5的另一个下端板10的中空空间15而实现，下端板10与上端板10具有相同形状和尺寸的中空空间15和隔离部分16。为此，下端板10的中空空间15相对于上端板10在方向17上偏离一个中空空间15宽度的一半。每个端板还通过它们的隔离部分16在轴衬3和开口 4之外的这些翅片2的平坦区域内接触相应直接相邻的翅片2。在这里，端板10以这样的方式成型，即每个端板10的两个直接相邻的隔离部分16之间的空间相应于在方向17上直接相邻的两个管道6的空间的双倍。此外，端板10通过它们的隔离部分16而面接触每个相邻的翅片2。在该面接触区域中，端板10通过接合点14而连接至相邻的翅片2。
[0030]在图3和4中所示的翅片式热传递装置I在堆叠方向5上的上端板10上还包含开口 18，其通过管19而使得第一流体至管道系统8的供给或排出成为可能。在这里，端板10的开口 18被设置在端板10的中空空间15上，其使得在横向于堆叠方向5的方向20上的翅片式热传递装置的管道列22与在横向于堆叠方向5的方向21上的为翅片式热传递装置I的最外侧管道列22相互连接。该中空空间15由此而被设计为连接腔。在图3和4中所示的翅片式热传递装置I的实施方式还示出具有不同中空空间的上端板10。[0031]在图3中所示的翅片式热传递装置I的上端板10包含中空空间15，每一个均使在方向21上直接相邻的管道6相互连接。在这些中空空间15之间，端板10具有隔离部分16，其并不允许在方向20上相邻的管道6之间的任何连接。这些中空空间15由此形成为
连接管道。
[0032]图4所示的实施方式的上端板10的中空空间15具有相应于方向20上热传递装置I长度的长度，以及相应于在方向21上直接相邻的两个管道6的空间的宽度。由此，这些中空空间15中的每一个均连接至在方向21上直接相邻的管道列22，并在方向20上延伸。这些中空空间15由此形成为连接腔。
[0033]根据图3和4，翅片式热传递装置I的壳体25在圆周方向上在横向于堆叠方向5取向的横向方向20上通过彼此相对定位的两个侧壁12并且在堆叠方向5上通过两个端板10限定了第二流路9。壳体25还由第二流路9在其径向方向21上穿透，并且在其纵向末端包含第二流体的入口 26和出口 27。
[0034]翅片式热传递装置I还经构建以使得管道6被设置在壳体25内和第二流路9内。此外，所提供的管道6横向于翅片式热传递装置I或壳体25的纵向方向21通过第二流路9并且在翅片式热传递装置I或壳体25的纵向方向21和横向方向20上延伸，其依次平行设置。
[0035]尽管在图3和4中，管道6已被简化描述，但是它们还可以包含轴衬3以及类似于图1和2的表述以及图5和6各自的实施方式的构造。
[0036]图4中所示的翅片式热传递装置I的翅片堆栈的细节中，在每个所示管道6中的衬套23与这些管道6共轴地设置并与之接触。每个衬套23还通过接触位置而被连接至相应的管道6。衬套23由此特别地用于连接翅片2并进一步稳定翅片式热传递装置I。然而，不具有这样的衬套23的实施方式是优选的。
[0037]图6示出翅片式热传递装置I的堆叠翅片2。在这里，所有的轴衬3均成型为圆锥形的形状。此外，方向17上直接相邻的单独翅片2的两个轴衬3具有相反的取向。轴衬3由此而以这样的方式成型，即在轴衬3在堆叠方向5上由相应的翅片2凸出的过程中，方向17上与该轴衬3直接相邻的轴衬3与在与堆叠方向5相反的方向上由相应的翅片2凸出。此外，翅片堆栈的轴衬3以这样的方式成型，即每个相同管道6的轴衬3均在相同的方向上由相应的翅片2凸出，即所有的均在堆叠方向5上或者所有的均与堆叠方向5相反。由此，特别是通过轴衬3的边缘24，以及通过管道6的流动方向或者流路8的恰当选择，可影响第一流体的流速或者流动阻力以及热传递。
【权利要求】
1.一种特别是用于车辆应用的翅片式热传递装置(1)， -具有多个翅片(2),在堆叠方向(5)上相互间隔地堆叠,形成翅片堆栈， -其中，每个翅片(2)均包含多个由轴衬(3)所围绕的开口(4)， -其中，相邻翅片(2 )的轴衬(3 )被相互连接，从而在连接轴衬(3 )的区域中，形成用于第一流体的第一流路(8)的管道系统(7)的每个管道(6)， -其中，在相邻翅片(2)之间，形成第二流体的第二流路(9)， -在翅片堆栈的末端具有端板(10)，其在堆叠方向(5)上相互隔离， -其中，在端板(IO )内，管道(6 )相互之间被流体连接。
2.根据权利要求1的翅片式热传递装置，其特征在于翅片(2)的边缘(11)以这样的方式形成在翅片式热传递装置(I)的至少一侧上，即其形成翅片堆栈的闭合侧壁(12)。
3.根据权利要求2的翅片式热传递装置，其特征在于翅片式热传递装置(I)在其横向于堆叠方向(5)取向的横向方向(20)上的壳体(25)在圆周方向上通过两个彼此相对相对定位的侧壁(12 )并且在堆叠方向(5 )上通过端板(10 )而包围第二流路(9 )，同时在其纵向方向(21)上，其由第二流路(9 )穿透并且在其纵向末端包含第二流体的入口( 26 )和出口(27)。
4.根据权利要求1至3任一项的翅片式热传递装置，其特征在于管道(6)被设置在第二流路(9)内。
5.根据权利要求4的翅片式热传递装置，其特征在于管道(6)横向于翅片式热传递装置(I)的纵向方向(21)通过第二流路(9 )而延伸，并且在翅片式热传递装置(I)的纵向方向(21)以及横向方向(20)上相互平行地设置。
6.根据权利要求1至5任一项的翅片式热传递装置，其特征在于翅片(2)的轴衬(3)为圆锥形的形状。
7.根据权利要求1至6任一项的翅片式热传递装置，其特征在于翅片(2)的轴衬(3)在第一流体的流动方向上或者与第一流体的流动方向相反的方向上由各自的翅片(2)凸出。
8.根据权利要求1至7任一项的翅片式热传递装置，其特征在于每个端板(10)均包含至少一个开口(18)，其用于将第一流体供给至管道系统(7)或者由其排出。
9.根据权利要求1至8任一项的翅片式热传递装置，其特征在于 -每个端板(10)均在开口(4)或轴衬(3)的外侧接触直接相邻的翅片(2)，和 -通过这些接触，形成管道(6 )之间的流体连接，和 -通过该接触，第一和第二流体的两个流路(8，9 )之间的间隔被保持。
10.根据权利要求9的翅片式热传递装置，其特征在于 -在端板(10)和各自相邻的翅片(2)之间的接触为线的或者面的，和/或 -通过该接触，端板(10 )被紧固至直接相邻的翅片(2 )。
11.根据权利要求1至10任一项的翅片式热传递装置，其特征在于，每个端板(10)均包含板中空空间(15 )，通过其，相应管道(6 )在端板(10 )内相互流体连接。
12.根据权利要求1至11任一项的翅片式热传递装置，其特征在于， -至少一个端板(10)的板中空空间(15)形成连接管道，其中的每一个均连接单个管道(6)的出口端和单个其它管道(6)的入口端，或者 -至少一个端板(10)的板中空空间(15)形成连接腔，其中的每一个均连接多个管道(16)的出口端和多个其它管道(6)的入口端。
13.根据权利要求1至12任一项的翅片式热传递装置，其特征在于 -管道(6 )相互平行地延伸，和/或 -管道(6)被依次地设置在第二流体的线路中，其横向于第二流体的流动方向(9)延伸，其中，特别地，管道(6)沿着第二流体的流动方向(9)上的线路相互对齐或者横向于第二流体的流动方向(9)偏离地设置。
14.根据权利要求1至13任一项的翅片式热传递装置，其特征在于，所连接的轴衬(3)相互邻接和/或通过接合点(14)相互连接。
15.根据权利要求1至14任一项的翅片式热传递装置，其特征在于，至少一个衬套(23)延伸通过由轴衬(3)形成的 至少一个管道(6)，并且特别地绝缘轴衬(3)。
【文档编号】F28F1/28GK103733012SQ201280024443
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月20日
【发明者】格尔德·盖泽 申请人:埃贝斯佩歇废气技术合资公司