专利名称：热交换器、热交换器板以及制造热交换器的方法
技术领域：
本发明涉及热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板具有至少一个贯通开口，最外面的板是端板。此外，本发明涉及热交换器板，所述热交换器板由具有三维结构图案并且具有至少一个贯通开口的金属板形成。本发明还涉及制造热交换器的方法，所述热交换器形成热交换器板对的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，每个板具有至少一个贯通开口，最外面的板是端板。
背景技术：
从US 2007/0261829 Al已知上述类型的热交换器。该热交换器的热交换器板具有三维结构图案，包括凸起部和中空部。凸起部和中空部被设置在相邻热交换器板的相应中空部和凸起部上，以 形成热交换器的主侧和次侧上的流路。可使用其他图案。另一已知图案是箭尾形图案。热交换器通常需要四个端口，即两对端口。一对端口有必要用于主侧，即供应端口和返回端口。另一对端口有必要用于次侧，即用于接收和返回应当借助热交换器被加热或冷却的流体。这些端口必须被连接到外部流体管线。这些端口通常与相应贯通开口对齐地设置。为了建立外部流体管线与热交换器之间的连接，特殊顶板和底板是有必要的，从而使得热交换器制造昂贵。在下文中，顶板和底板然后被简称为“端板”。发明蕴含的任务在于，有利于热交换器与外部流体管线的连接。
发明内容
该任务按如下方式解决，所述端板的所述贯通开口包括形成凸缘的升高边缘。所述凸缘可用于连接到外部流体管线。凸缘形成筒体或短管，从而使得容易将流体管线直接固定到旋塞，或固定到旋塞，其中该旋塞包括所需连接机构，例如螺纹等。该凸缘是热交换器板的一体部件。该凸缘由从供设置贯通开口的区域冲压出的材料形成。迄今，该贯通开口通过冲压或切出该贯通开口而形成。切除的材料被浪费掉。现在，该材料被保持与热交换器板成一体并且被用于形成凸缘。该贯通开口以及形成该凸缘的升高边缘可在供制造凸起部和中空部的同一压机或冲模中被制造，即简单地通过将板材的板冲压成期望形状来制造。优选地，所述凸缘从叠堆向外指向。在该情况下，存在从热交换器板叠堆向外突出的短管。该短管或筒体可被容易地使用，以将包括所需连接机构的旋塞固定或直接固定到外部流体管线。 优选地，所述端板的至少相邻板包括至少一个贯通开口，所述贯通开口具有形成为凸缘的升高边缘，所述凸缘被插入到所述端板的凸缘中。该第二凸缘(即，邻近于端板的板的凸缘)使得该端口更为稳定，这是因为该第二凸缘至少在其一部分长度上承靠端板的凸缘的内部。优选地，所述板的所述凸缘彼此连接。这些凸缘之间的连接借助焊接或钎焊形成。这种连接使得该端口更稳定。优选地，所述凸缘与所述板的平面之间的过渡区域是倒圆的，并且板的凸缘越过所述过渡区域接触相邻板的凸缘。当过渡区域是倒圆的时，板中的应力被最小化。当不是在所述倒圆的过渡区域中实现两个相邻或邻近的板的凸缘之间的接触时，清楚的是，这些凸缘之间的接触发生在这些凸缘均具有筒形或稍微锥形形状的区域中。这种接触区域有利于两个凸缘之间的连接。优选地，全部板的贯通开口设置有形成凸缘的升高边缘，每个凸缘被连接到相邻板的凸缘。当全部板借助凸缘被连接时，存在用于增强热交换器的抵抗压力的附加机构，使得能使用具有较高压力的流体。具有升高压力的流体试图“爆开”两个热交换器板之间的空间。借助两个相邻或邻近板的凸缘之间的连接防止这种情况。该压力在桥接两个相邻板之间的空间的凸缘中产生张应力。然而，由于该凸缘由金属板制成，因此该凸缘能够耐受这些张应力，使得防止热交换器的爆开。该任务借助上述类型的热交换器板来解决，在于所述贯通开口具有形成凸缘的升高边缘。如上所述，凸缘是热交换器板的一体部件。该凸缘可与该图案形成在同一冲模或压机中。贯通通孔的区域中的材料不再被移除，而是被冲压成为凸缘的形式。该凸缘可用于数个目的。一个目的在于当凸缘是端板(即，热交换器板叠堆的顶板或底板)的一部分时提供连接端口的部分。另一目的在于连接相邻或邻近的热交换器板。优选地，所述 板的平面与所述凸缘之间的过渡区域是倒圆的。这种倒圆的过渡区域最小化金属板中的应力，使得最小化受损的危险。该任务借助如上所述的用于制造热交换器的方法来解决，在于通过将所述贯通开口的区域的金属板冲压成为凸缘从而形成升高边缘，所述端板的所述贯通开口形成有所述升高边缘。所述端板的凸缘可用于直接或间接固定到外部流体管线，使得顶板或底板在构造方面更为简单。优选地，所述端板被固定到所述叠堆，其中所述凸缘向外指向。由此，形成连接端口的一部分，从而形成向外突出的短管或筒体，使得容易直接固定旋塞或流体管线。在优选的实施方式中，与所述端板相邻的相邻板形成有围绕所述贯通开口的凸缘，并且该凸缘被插入到所述端板的凸缘中。这使得连接部分更稳定。优选地，所述端板的凸缘与其相邻板的凸缘被连接。这两个凸缘例如可被焊接或钎焊。这种连接使得该端口更稳定。
现将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中:
图1是热交换器板的平面图；图2是贯穿热交换器板的叠堆的截面 图3是贯通开口的透视 图4是多个热交换器板在所述贯通开口的区域中的布置的示意性截面 图5是图4的替代实施方式的示意性截面 图6是示出了热交换器板的凸起的示意 图7示出了被连接在所述贯通开口的区域中的多个热交换器板的示意性截面 图8是一个示例的平面图，示出了开口如何通过在开口区域中切割舌部相当自然地形成在凸缘中；以及
图9示出了 在上板的凸缘和顶板的凸缘之间的连接的示意剖面图。
具体实施例方式图1示出了如US 2007/0261829 Al中所示的热交换器板la。该板Ia包括凸起部2，所述凸起部在热交换器板Ia的平面上方升高给定高度。此外，热交换器板Ia包括中空部3，所述中空部在该热交换器板Ia中下沉给定深度。凸起部2用空心圆标记，而中空部3用具有叉的圆标记。如在US 2007/0261829 Al中描述的，两个这种热交换器板Ia形成一对板，其中一个热交换器板Ia绕其长边4旋转180°。多个这种板对被上下叠置。在这些板对内形成第一流路，而在这些板对之间形成第二流路。相邻或邻近的热交换器板Ia被连接成使得下热交换器板的凸起部2被焊接到倒置(绕长边4旋转180° )的上热交换器板的凸起部。下热交换器板的中空部3被焊接到倒置(绕长边4旋转180° )的热交换器板的中空部3。这种中空部3形成倒置热交换器板的凸起部2。这在图2中被示意性地示出。在该图中(对于其他附图也是如此)，板的数量以及中空部和凸起部的尺寸并不代表真实系统。为了简化后述描述，凸起部2和中空部3被统称为“凹窝”。热交换器板以如下方式堆叠，其中上板的凹窝底部15被对齐到下板的凹窝顶部14，并且在此这些板借助焊接16彼此焊接到一起，由此由于在整个热交换器上的致密分布而形成牢固连接。热交换器板Ia包括四个贯通开口 5-8。这些贯通开口 5-8被用于形成通道或连接部，流体通过这些通道或连接部分别被供应以及返回到该对热交换器板内或者热交换器板对之间的对应空间。例如，贯通开口 5、7形成用于第一流路的供应部和返回部，而贯通开口6、8形成用于第二流路的供应部和返回部。热交换器板I由金属板形成。术语“金属板”限定具有良好导热性的材料。此外，该材料可借且压机或冲模成形。这种材料在大多数情况下当然是金属。但是，同样可使用具有该能力的其他材料，例如一些塑性材料。凸起部2和中空部3形成三维结构型面或图案。该图案在压机或模具中形成。也可使用其他图案，例如箭尾形图案。当多个热交换器板Ia被堆叠并且形成热交换器时，有必要将外部流体管线连接到端口，该端口继而被连接到贯通开口 5-8。参考图2，边框部形成与顶部凹窝14或底部凹窝15 (即凸起部2和中空部3)之一处于相同的高度。因此，当板被堆叠时，每隔一个连接是“打开”凹窝13至“打开”凹窝13，从而形成到位于相应两个板之间的空间的流体连接，而另一每隔一个连接是边框部17直接连接到边框部17，其排除到在相应两个板之间的空间内的流体连接。由此，形成两个单独的密封流系统。如从图2可看到的，设置两个端板，即顶板Ia和底板le。这些端板la、le大致更厚并且由更刚性的材料制成，以保护热交换器板，如本领域公知的。图2示出了两个流路，即主流路P和次流路S。如可看到的，两个流路是分离的。图2示出了仅能够进入到主流路P的开口 6以及仅能够进入次流路S的开口 8。贯通开口 5-8必须被连接到使得流体被供应以及返回到主流路和次流路的相应管线。图3和图4描述了本发明的第一方面，其中不是仅在相应顶板Ia (或底板Ie)中形成贯通开口，而是贯通开口 5形成有升高边缘9，该升高边缘9形成凸缘10。该凸缘10与顶板Ia的其余部分一体形成。凸缘10由已经从热交换器板Ia冲压出以形成贯通开口5的材料形成。当形成贯通开口 5时，不会有材料浪费。旋塞13可以本领域公知的任何方式固定到凸缘10，其中旋塞13可包括所需的连接机构，例如绕组等。凸缘10因此形成用于附接顶板Ia的旋塞13的稳定平台。由此可形成成本有效的热交换器，其中旋塞13或其他连接机构可在钎焊之后被焊接到热交换器，从而解决客户需求。图5示出了替代方案，其中旋塞13定位在凸缘10内部。如图6所示，热 交换器板lb、lc、Id…形成有重叠并且焊接到一起的弯曲边缘23，因此内部流系统被密封与外部流系统隔开。如图2所示，在开口 8的区域中在热交换器内部存在腔22，从而形成不具有支承件的弱化点，从而导致从图6中看到的“凸出”热交换器。板lb、lc、lcl...被良好地焊接，但是已经发现如上所述的顶板Ia (同样适用于底板Ie)不容易形成至热交换器板的流体密封的焊接。在图7中示出了用于克服该问题的方案。图7示出了如下方案，其中顶板Ia以及多个热交换器板lb、lc、Id彼此上下堆叠。顶板Ia以及每个热交换器板lb、lc、ld设置有凸缘10、11、12。顶板Ia的凸缘10指向外，即，几乎垂直于最外面的热交换器板Ia的平面延伸。邻近于顶板Ia的热交换器板Ib的凸缘11被插入到顶板Ia的凸缘10中。此外，凸缘11被连接到凸缘10。这种连接可通过焊接、钎焊等来建立。此外，邻近于第二热交换器板Ib的热交换器板Ic的相应凸缘12被插入第二热交换器板Ib的凸缘11中并且连接到凸缘11。三个凸缘10、11、12形成相当稳固的筒体或管件类型。如图7所示，这解决了“凸出”热交换器板lb、lc、Id等…的问题，因为该筒体或管件形成延伸通过热交换器的支承“柱”。开口当然必须形成在全部凸缘12中，其中要形成至板Ic和Id等之间的流动通道的来自开口 5、6、7、8的流体入口。图8示出了这种开口如何通过在开口 5-8的区域中切割舌部30 (例如，在形成凸缘之前)可相当自然地形成在这些凸缘12中的一个示例。因此，当以如图7所述的方式重叠这些舌部30、形成凸缘12时，当然得到这种开口。通过沿一方向切割而形成舌部10，所述方向具有包括沿朝向相应开口 5-8的中心的径向方向的不等于零的分量的矢量。该矢量的角度分量(与该开口的圆周相切)可以是零或不等于零。
通过借助切口中的径向矢量分量形成舌部30，将从开口移除31材料，也如图8所示的，并且这将增加进入到热交换器的通道中的这些开口的尺寸，因此取决于相对于流量和压力等的实际需要而给出设计参数。凸缘10、11、12之间的连接具有附加优势在于，热交换器板la、lb、Ic不仅在凸起部2和中空部3的区域中被连接，而且在贯通开口 5的区域中被连接(当然在其他贯通开口6-8的区域中也可设置同一连接)。再次参考图2，存在于顶板Ia与相邻热交换器板Ib之间的腔25由焊接件16密封。但是，已经证实，顶板Ia与热交换器板Ib之间的这种焊接件16不太牢固，因此不想要的流体可能泄漏到该容积中。这可以如图7和图9所述的方式来解决，其中邻近于顶板Ia的上板Ib的凸缘11形成为不具有任何舌部30，使得当该凸缘11被连接并且可能焊接到顶板Ia的凸缘10上时，那么该容积将从相应开口 5-8被密封。为了进一步增加密封作用，凸缘10会可选地设置有到达凸缘11的端部上方的“边缘” 32。
权利要求
1.一种热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板(la, lb, lc)的叠堆,所述热交换器板由具有三维结构图案(2，3)的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板(la，lb, lc)具有至少一个贯通开口(5-8)，最外面的板是端板(la)，其特征在于，所述端板(Ia)的所述贯通开口包括形成凸缘(10)的升高边缘(9)。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述凸缘(10)从所述叠堆向外指向。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，与所述端板(Ia)相邻的至少一个相邻板(Ib)包括至少一个贯通开口，所述贯通开口具有形成为凸缘(11)的升高边缘，所述凸缘(11)被插入到所述端板(Ia)的凸缘(10)中。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述板(la，lb,lc)的所述凸缘(10，11)彼此连接。
5.根据权利要求3至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述凸缘(10)与所述板(Ia)的平面之间的过渡区域是倒圆的，并且板(la，lb)的凸缘(10，11)越过所述过渡区域接触相邻板(lb，lc)的凸缘(11，12)。
6.根据权利要求1至6中任一项所述的热交换器，其特征在于，全部板(la，lb,lc)的贯通开口(5)设置有形成凸缘(10，11，12)的升高边缘，每个凸缘(10，11)被连接到相邻板的凸缘(11，12)。
7.一种热交换器板(Ib),所述热交换器板由金属板形成,所述金属板具有三维结构图案(2，3)并且具有至少一个贯通开口(5-8)，其特征在于，所述贯通开口(5-8)具有形成凸缘(10)的升高边缘。
8.根据权利要求8所述的热交换器板，其特征在于，所述板(Ia)的平面与所述凸缘(10)之间的过渡区域是倒 圆的。
9.一种用于制造热交换器的方法，所述热交换器形成热交换器板(la, lb, lc)对的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案(2，3)的金属板形成，每个板具有至少一个贯通开口(5-8)，最外面的板是端板(la)，其特征在于，通过将所述贯通开口(5-8)的区域的金属板冲压成为凸缘(10)从而形成升高边缘(9)，所述端板(Ia)的所述贯通开口(5-8)形成有所述升高边缘。
10.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述端板(Ia)被固定到所述叠堆，其中所述凸缘(10)向外指向。
11.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，与所述端板(Ia)相邻的相邻板(Ib)形成有围绕所述贯通开口的凸缘(11)，并且该凸缘(11)被插入到所述端板(Ia)的凸缘(10)中。
12.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述端板(Ia)的凸缘(10)与其相邻板(Ib)的凸缘被连接。
13.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，稳定环(14)定位在所述端板(Ia)与所述相邻板(Ib)之间，所述稳定环(14)围绕所述相邻板(Ib)的凸缘(11)。
14.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，全部板(la，lb,lc)的贯通开口(5)形成有凸缘(10，11，12)，并且板(la，lb)的凸缘(10，11)被连接到相邻板(lb, lc)的凸缘(11，12)。
全文摘要
本发明涉及热交换器、热交换器板以及制造热交换器的方法。提供热交换器，所述热交换器包括多对热交换器板(la,lb,lc)的叠堆，所述热交换器板由具有三维结构图案的金属板形成，在所述多对热交换器板内限定第一流路，并在所述多对热交换器板之间限定第二流路，每个板具有至少一个贯通开口，最外面的板是端板。本发明的目的是有利于热交换器与外部流体管线的连接。为此，至少所述端板(1a)的所述贯通开口包括形成凸缘(10)的升高边缘。
文档编号F28D9/00GK103225973SQ20131002439
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月23日 优先权日2012年1月23日
发明者L.珀森 申请人:丹福斯有限公司