特别用于机动车辆的热交换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于在第一流体和第二流体之间热交换的热交换器，包括：热交换束(3)，包括用于循环第一流体的第一通道和用于循环第二流体的第二通道)；用于第一流体的入口总管(5)和出口总管(7)，所述第一通道的端部通入其中；和用于第二流体的入口管(9)和出口管(11)。所述用于第一流体的入口(5)和出口(7)总管附连至所述束(3)的第一表面(3c)并且被分隔件(13)分隔，所述交换器进一步中间总管(21)，其与用于使第一流体在所述第一通道中沿U形路径循环的所述第一通道连通。所述交换器包括附连至所述束(3)的第二表面(3e)的至少一个壁(33)，所述表面(3e)与所述第一表面(3c)连续，用于第二流体的所述入口(9)和出口(11)管设置在所述壁(33)的一端上，彼此分离，且所述交换器包括中间隔间(39)，其与所述第二通道连通，用于使第二流体在所述第二通道中沿U形路径循环。根据本发明，所述中间总管(21)和所述中间隔间(39)设置在所述束(3)的相互垂直的表面(3d、3e)上。
【专利说明】特别用于机动车辆的热交换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及热交换器，特别用于机动车辆的热交换器。
[0002]本发明申请的优选领域是用于机动车辆的增压式发动机的领域，机动车辆采用作为“增压空气冷却器”热交换器来冷却空气。
【背景技术】
[0003]事实上，增压式或涡轮压缩式热机，特别是柴油机，充有来自压缩机或涡轮压缩机的称为“增压空气”的加压空气。在其压缩之后，该空气处于非常高的温度下并且可取的是其在进入发动机之前被冷却，以使得发动机正常运转。
[0004]传统上，增压空气冷却器用于此目的。该冷却器的功能是通过与另一流体的热交换冷却增压空气，所述另一流体例如是室外空气，或也可以是例如乙二醇水的液态冷却剂。
[0005]已知多种结构用于这种类型的热交换器或冷却器。特别地，已知热交换器包括安装在壳体或外壳中的热交换芯部。热交换芯部包括，例如，堆叠的平行板或平行设置的管以运送第一流体，而第二流体在管之间流动。接收该热交换芯部的外壳通常在其两端敞开，使得其能连接至流体分配壳体:入口壳体和出口壳体。
[0006]两流体的循环对于热交换性能来说是重要的。
[0007]根据已知的解决方法，流体中的一个或两个流体循环通过扰流器或紊流器，以增加两个流体之间的热交换表面。
[0008]此外，汽车行业现在的趋势是该类型的热交换器的总尺寸减少。然而，交换器尺寸的减少可以减少两流体之间的交换表面，并且由此改变交换器的性能。
【发明内容】
[0009]本发明的目标是进一步改善具有最小尺寸的在两流体之间的热交换的质量。
[0010]为此，本发明的目标是第一流体和第二流体之间的热交换器，所述交换器包括:
[0011]-热交换芯部，用于第一和第二流体之间的热交换，包括第一流体的第一循环通道和在所述第一通道之间的第二流体的第二循环通道，
[0012]-用于第一流体的入口收集箱和用于第一流体的出口收集箱，所述第一通道的端部敞开到所述收集箱中，和
[0013]-用于第二流体的入口连接件和用于第二流体的出口连接件，
[0014]其特征在于:
[0015]-用于第一流体的所述入口和出口收集箱固定在所述芯部的第一侧部上且由导流器分开，所述交换器还包括中间收集箱，所述中间收集箱与所述第一通道连通，以建立第一流体在所述第一通道中的U形循环，其中
[0016]-所述交换器包括固定在所述芯部的邻接所述第一侧部的第二侧部的至少一个壁，且用于第二流体的所述入口和出口连接件设置在所述壁的一端处，彼此分离，且所述交换器包括中间隔间，该中间隔间与所述第二通道连通，用于第二流体在所述第二通道中的U形循环，且其中
[0017]-所述中间收集箱和所述中间隔间设置在所述芯部的彼此垂直的侧部上。
[0018]两流体的U形循环允许热交换性能在具有较小交换器超出的情况下被改善。
[0019]所述热交换器可以还包括一个或多个以下特征，单独地或结合地采用:
[0020]-所述第一和第二流体逆向循环；
[0021]-所述交换器包括连结收集箱，所述连结收集箱被所述导流器分成两个隔间，以一方面形成所述入口箱和另一方面形成所述出口箱；
[0022]第一流体的入口收集箱和出口收集箱由两个不同的部件实现；
[0023]-前述芯部包括堆叠管，所述堆叠管中的至少两个管连结，以使得所述连结管的侧表面定位为基本对着所述连接件之间的结合处；
[0024]-与所述第一通道的组件连通的中间收集箱设置在所述芯部的对着第一例部的第三侧部，用于第一流体的U形循环；
[0025]-与所述第二通道的组件连通的所述中间隔间设置在所述壁的对着所述连接件的一端，用于第二流体的U形循环；
[0026]-所述芯部具有基本上平行六面体的总体形式，具有两个端部侧部、两个小侧向侧部和两个大侧向侧部，且其中，所述第一侧部是所述芯部的小侧向侧部，所述第二侧部是所述芯部的大侧向侧部；
[0027]-前述交换器构造用于机动车辆发动机的增压空气的冷却，以及
[0028]-第一流体是增压空气，且第二流体是乙二醇水。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本发明的其他特征和优点将通过阅读以下借助说明性非限制性示例给出的描述和附图而更加显而易见，在图中:
[0030]图1示出热交换器的侧视图，
[0031]图2示出图1中的交换器的立体图，
[0032]图3是图1中的热交换器芯部的立体透视图，
[0033]图4是图3中的芯部的侧视图并且
[0034]图5是根据图4中的部分II的视图。
【具体实施方式】
[0035]在这些图中，基本上相同的元件采用相同的标号识别。
[0036]本发明涉及热交换器1，特别用于冷却用于发动机的增压空气，所述发动机例如机动车辆的柴油机。
[0037]根据描述的实施例，该交换器被称作“空气-水”交换器，换句话说，在该热交换器中，是热交换的流体是空气和水的交换器。在增压空气冷却器的情况下，水优选是前述发动机的被称为“低温”冷却回路的水；其典型地是乙二醇水。
[0038]这种类型的热交换器I已在图1中描述。该交换器I，其可以在图2的立体透视图中更好地看到，具有基本上平行六面体的总体形式。
[0039]交换器I包括芯部3，该芯部用于在第一流体，例如空气，和第二流体，例如水，之间热交换。
[0040]为此，交换器包括用于第一流体(在该情况下为空气)的第一入口收集箱5和出口空气的第二收集箱7，以便允许芯部3中的空气的循环，以及包括第二流体(在该情况下为水)的入口连接件9和水出口连接件11，以便允许水在芯部3中通过与空气热交换进行循环。
[0041]如在图2至4中可以看到的，芯部3具有基本上平行六面体的总体形式。因此芯部3具有两个端部侧部3a、3b，两个小侧向侧部3c、3d和两个大侧向侧部3e、3f。每个大侧向侧部3e、3f邻近小侧向侧部3c、3d。
[0042]根据示出的实施例，空气入口收集箱5和出口收集箱7例如制成在在芯部3的小侧向侧部3c上。这些收集箱5、7连接至空气回路的通道，热交换器I安装在所述回路中。
[0043]参照附图1和2，因此收集箱5和7设置为一个在另一个上面，由导流器13(图2中可见)隔开。
[0044]为了确保交换器I的密封，交换器包括在收集箱和芯部3之间的密封装置(未示出)。当然，交换器I同样地在分隔收集箱5、7的导流器13的水平处具有密封装置。作为例子，可以设置密封环。
[0045]热交换芯部3包括，例如，用于空气流堆叠平行管15、15a、15b、15'、15"(图3)。因此该堆叠沿管15的堆叠方向具有两个端管15a、15b，并且这些端管15a、15b限制芯部3的端部侧部3a、3b。
[0046]这些管15、15a、15b、15,、15"分别具有例如基本扁平的总体形式。
[0047]管15、15a、15b、15'、15"分别限定用于空气第一循环通道，所述第一循环通道产开入口箱5和出口箱7 (参照图2和3)。因此空气通过入口箱5被引入管并且通过出口箱7聚集在管的出口处。
[0048]可以提供具有基本波状形式的扰流器翅片17，例如，设置在这些管15、15a、15b、15'、15"中，以扰动空气流动并且增加交换表面，以有助于空气和水之间通过管15、15a、15b、15'、15"的壁进行的热交换。
[0049]翅片17例如可以焊接至管15、15a、15b、15'、15"。
[0050]更精确地，以已知的方式，这些翅片17可以实现为波状插入件的形式，例如由金属条形成，其可以变形以形成波形。每个波状插入件可以设置为通过波形的端部区域分别接触管的内壁(参照图5)。
[0051]管15、15a、15b同样限定处于它们之间的用于水流的第二循环通道。
[0052]因此第二通道插入在管15、15a、15b之间并且芯部3呈现第一和第二循环通道的
交替堆叠。
[0053]可以想象，例如，水流的扰流器19安装于这些第二通道中。这种类型的扰流器19在图3和5中以局部和示意性方式示出。
[0054]这些扰流器19在两个管之间延伸，例如，在两个相邻管之间的整个长度上。
[0055]这些扰流器19具有在穿过它们的水流中产生紊流的形式。为此，扰流器19可以实现为板，该板具有扰流器设计，或，根据说明性例子，也可以实现为两个叠置的敞开扰流板19的形式。
[0056]每个板19可以焊接至限定第二通道的两个相邻管中的一个。[0057]这些扰流板19形成管15、15a、15b之间的支柱并且允许交换表面通过干扰水流而增加。这允许空气和水之间通过管壁的热交换。
[0058]在该情况下，芯部3包括交替堆叠的管和扰流器19。
[0059]此外，在该堆叠中，至少两个管15'、15"连结，因此该两个管不被第二通道或板19分开。根据示出的实施例，两个管15'、15"连结。
[0060]这两个连结的管15'、15"例如基本位于堆叠的中间。如可以在图5中更好地看到的，这两个连结的管15'、15"限定芯部3的第一部分A或第一半部，和第二部分或第二半部B。
[0061]第一部分A从端管15a延伸直到连结管15'。第二部分B从连结管15"延伸直到对面的端管15b。
[0062]根据图2和5示出的实施例，在芯部3的小侧向侧部3c的一侧，第一部分A的管15aU5U5/的端部敞开到空气出口收集箱7中。第二部分B的管15"、15、15b的端部本身敞开到入口空气收集箱5中。管15'和15"之间的结合部定位为基本对着分隔两个收集箱5和7的导流器13。
[0063]该布置允许在芯部3的管中的基本U型的空气循环。
[0064]此外，交换器I包括中间收集箱21 (参照图1和2)，该中间收集箱制成与第一小侧向侧部3c相反的第二小侧向侧部3d上。
[0065]为了确保交换器I的密封，交换器在该中间收集箱21和芯部3之间包括密封装置(未示出)，例如密封环。
[0066]第二小侧向侧部3d的一侧上的管15、15a、15b、15'、15"的组件的端部敞开到该中间收集箱21中(参照图2和3)。
[0067]因此，已在第二部分B的管中循环的空气在第一部分A的管中循环之前被收集到该中间收集箱21中，直到其通过出口箱7离开。
[0068]与入口收集箱5和出口收集箱7相对的该中间收集箱21因此参与芯部3中空气U形循环。
[0069]此外，分配箱5、7和21由收集器23(图2和3)和互补的相关盖25和27共同形成。
[0070]根据示出的实施例，两个入口箱5和出口箱7由收集器23和相关盖25共同形成。
[0071]盖25由单个部件形成，并且包括将盖25分隔成两个隔间的导流器13，以这种方式一方面形成入口箱5和另一方面形成出口箱7。
[0072]收集器23设置在管组件的端部处，在小侧向侧部3c的水平处，并且允许与相关盖25的组装。
[0073]收集器23由单个部件形成并且接收多个端管部，所述端管部来自管芯部的第一部分A和第二部分B。
[0074]为了达到这个目的，收集器23具有用于接收管15、15a、15b的端部的多个孔29，并且显示出较大孔31以同时接收两个连结管15'、15"的端部。该较大孔31具有的尺寸是例如普通管端部的孔29的尺寸的两倍。
[0075]当然可以以不同的方式实现具有两个收集器23和两个相关盖的两个收集箱5和7。[0076]以类似的方式，中间箱21由收集器23和相关盖27共同形成，所述收集器23设置在管组件的端部处，位于小侧向侧部3d的水平处。
[0077]在这种情况下，收集器23等同于入口箱5和出口箱7的收集器23。
[0078]盖27与盖25不同在于，盖27不限定通过导流器13分隔开的两个隔间。盖27具有收集器形式23的互补形式，以这种方式限定空气收集腔，管组件的端部敞开到该空气收
集腔室。
[0079]此外，根据图1至4中示出的实施例，交换器I包括两个靠近芯部3的侧壁33。
[0080]这些壁33，例如，制成在对着芯部3的两个大侧向侧部3e、3f上(图3)。因此壁33对着芯部3的堆叠管的侧表面。
[0081]壁33可以例如通过焊接固定于芯部3。
[0082]根据图2示出的例子，相对侧壁33通常是矩形形式，以与端管15a、15b共同限定敞开的平行六面体形式，其一方面连接入口箱5和出口箱7，另一方面连接用于空气分配的中间箱21。
[0083]为了达到这个目的，两个壁33可以在端管15a、15b上分别具有固定装置34。
[0084]如前面所述，水入口连接件9和出口连接件11允许水在芯部3中循环。
[0085]为了达到这个目的，这些入口连接件9和出口连接件11设置在壁33的一个上。更准确地，为了允许水的U形循环，两个连接件9、11设置在壁33的第一端部的水平处，彼此分离。
[0086]连接件9、11例如设置为邻近空气入口箱5和出口箱7。
[0087]图3中可以看出，壁33可以具有基本圆形形式的开口 35，例如，用于入口和出口，并且该开口 35的右边，具有朝交换器I的外部取向的冠部37，如图2和3中所示。
[0088]该冠部37例如通过冲压实现。
[0089]连接件9和11分别连接于开口 35的水平处，并且在冠部37之间延伸的壁33形成入口连接件9和出口连接件11之间的密封间隔部(参照图3和5)。
[0090]此外，由在两个冠部37之间延伸的壁33形成的该间隔部基本定位为对着两个连结管15'、15"的侧表面(参照图5)。
[0091]该布置允许水的基本U形循环。
[0092]因此，经由出口 9连接件被引入芯部3的第二流体(在这种情况下是水)在插置在第一部分A的管15a、15、15'之间的第二通道中循环，然后水在经由出口 11连接件离开之前在插置在管15"、15、15b之间的第二通道中循环。
[0093]此外，设置中间隔间39(图1至4)，其与芯部3的第一部分A的第二通道以及芯部3的第二部分B的第二通道两者连通，以这种方式接收已在第一部分A中循环的水，然后将水朝向第二部分B重新分配以去除。
[0094]因此该中间隔间39参与水在芯部3中的U形循环。
[0095]中间隔间39设置在芯部3的垂直于侧部3d的一侧上，中间收集箱21设置在侧部3d上。
[0096]该特殊设置允许两种流体的双U形循环。
[0097]根据示出的实施例，中间隔间39位于与入口 9和出口 11连接件相同的壁33上，但是位于相反端部处。[0098]此外，为了形成水收集腔，该隔间39例如呈现为壁33的冠部的形式，以类似于冠部37的方式，接收入口 9和出口 11连接件。
[0099]该冠部例如由冲压实现。
[0100]此外，根据描述的实施例，两流体逆向地循环。该逆向循环进一步增加热交换器I的性能。
[0101]为了达到这个目的，参照图2，空气入口箱5基本位于与水出口连接件11相同的平面上，并且空气出口箱7基本位于与水入口连接件9相同的平面上。
[0102]因此，空气入口箱5和出口连接件I I与芯部3的第二部分B连通，并且空气出口箱7和水入口连接件9与芯部3的第一部分A连通。
[0103]允许第一流体和第二流体两者的U形循环的该类型交换器I允许通过延长两流体的循环路径来增加热交换表面。
[0104]此外，对于与现有技术的不具有双U形循环的交换器有关的相同的热交换能力，得到了没那么大体积的交换器I。
【权利要求】
1.第一流体和第二流体之间的热交换器，所述交换器包括: -热交换芯部(3)，用于第一和第二流体之间的热交换，包括第一流体的第一循环通道和位于所述第一通道之间的第二流体的第二循环通道， -用于第一流体的入口收集箱(5)和用于第一流体的出口收集箱(7)，所述第一通道的端部敞开到所述入口收集箱(5)和所述出口收集箱(7)中，和 -用于第二流体的入口连接件(9)和用于第二流体的出口连接件(11)，其特征在于: -用于第一流体的所述入口收集箱(5)和出口收集箱(7)固定在所述芯部(3)的第一侧部(3c)上并且由导流器(13)分隔，且所述交换器还包括中间收集箱(21)，所述中间收集箱与所述第一通道连通，以建立第一流体在所述第一通道中的U形循环，其中 -所述交换器包括固定在所述芯部(3)的邻接所述第一侧部(3c)的第二侧部(3e)上的至少一个壁(33)，并且用于第二流体的所述入口连接件(9)和出口连接件(11)设置在所述壁(33)的一端处，彼此分离，且所述交换器包括中间隔间(39)，所述中间隔间与所述第二通道连通，用于第二流体在所述第二通道中的U形循环，并且其中 -所述中间收集箱(21)和所述中间隔间(39)设置在所述芯部(3)的彼此垂直的侧部(3d、3e)上。
2.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，其包括连结收集箱，所述连结收集箱由所述导流器(13)分成两个隔间，以一方面形成所述入口箱(5)和另一方面形成所述出口箱(7)。
3.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，第一流体的入口收集箱(5)和出口收集箱(7)通过两个不同部件实现。
4.根据前述任一权利要求所述的交换器，其特征在于，所述芯部包括堆叠管(15、15a、15b、15'、15")，所述堆叠管中的至少两个管(15'、15")以如下方式连结: -所述连结管(15'、15")的侧表面定位为基本上对着所述连接件(9、11)之间的结合处，且 -分隔所述收集箱(5、7)的所述导流器(13)定位为基本上对着所述连结管(15'、15")之间的结合处。
5.根据前述任一权利要求所述的交换器，其特征在于，与所述第一通道的组件连通的中间收集箱(21)设置在所述芯部(3)的对着所述第一侧部(3c)的第三侧部(3d)上，用于第一流体的U形循环。
6.根据前述任一权利要求所述的交换器，其特征在于，与所述第二通道的组件连通的中间隔间(39)设置在所述侧壁(33)的对着所述连接件(9、11)的端部上，用于第二流体的U形循环。
7.根据前述任一权利要求所述的交换器，其特征在于，所述芯部(3)具有基本平行六面体的总体形式，具有两个端部侧部(3a、3b)、两个小侧向侧部(3c、3d)和两个大侧向侧部(3e、3f)，且其中所述第一侧部(3c)是所述芯部的小侧向侧部，且所述第二侧部(3e)是所述芯部的大侧向侧部。
8.根据前述任一权利要求所述的交换器，其特征在于，其构造用于机动车辆发动机的增压空气的冷却。
9.根据权利要求8所述的交换器，其特征在于，第一流体是增压空气，第二流体是乙二醇水。
【文档编号】F02B29/04GK103890524SQ201280032750
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】A·戴 申请人:法雷奥热系统公司