CN101111736A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，其具有多个管(4)和至少一个被带有开口(6)的管板(2)封闭的箱(3)，管(4)的至少一个端部(5)接入到箱中。本发明的特征在于，管板(2)具有凸块(7)和/或凹槽(7’)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器。

背景技术

图36是传统的热交换器的截面图。在这里，箱被管板封闭，管板具有由翻边孔形成的多个开口，这些翻边孔向着箱的方向延伸，并且扁平管的端部伸入到这些孔中。管板具有环绕一周的凹槽，箱的端部伸入到这个槽中，为了使箱的端部和管板之间密封而布置了密封圈。举例来说，管板通过波形槽卷边安装在箱上。这种热交换器还有待改进。

在EP 0 990 868 A2中公开了具有多个管的热交换器，这些管的端部插入到管板中的开口周围的、指向热交换器管系的卷边之中，卷边的横断面为向内凸出，并且在内部为液密的金属连接，其中，不同的换热介质分别在管中和在管周围流动。在这里，管端处于管板表面之下。此外，管板与卷边形成环绕一周的接触面，紧接着接触面的是在两侧的、位于管和卷边之间的钎焊缝。在这个已知的实施形式中，管板还具有环绕一周的凹槽，箱的端部伸入到这个凹槽中，其中，在箱的端部和凹槽的最深部位之间布置着密封圈。

发明内容

以这种现有技术为出发点，本发明的目的是提供一种改进的热交换器。

这一目的由具有下述特征的热交换器实现。

按照发明，热交换器具有多个管和至少一个被带有开口的管板封闭的箱，管的至少一个端部接入到箱中，其中，管板具有若干单独的凸块和/或凹槽。凸块优选地在管板上管之间的区域即在容纳管的开口之间的隔板区域和在管板的纵向侧的端部形成。这样，凸块可以发挥环绕一周的凹槽的作用，按照本发明，这个凹槽被取消，在这种情况下，热交换器可以变得更窄，因为代替环绕一周的凹槽的凸块插入到开口或管之间。在这里，通过取消凹槽，管板变成壳状，并比传统热交换器上的管板更小。

凸块的长度优选最大相当于容纳管的开口的长度的50％，特别为45％，较佳为40％，最佳为25％。各凸块的总长度优选为5到25mm，较佳为10到15mm。

可选的是，凸块可以连续地覆盖边缘区域上的隔板的总长度并与各隔板平行，在这里的实施形式中，凸块在下面又被称为凹槽。并且相对于已知的环绕一周的凹槽，这种凹槽具有与上述的凸块同样的优点。

凸块和/或凹槽沿管的纵向延伸向箱凸出，即背离管系。由于取消了凹槽，管板在压力交变的情况下具有更佳的疲劳强度性能。在这里，凸块和/或凹槽通过它们指向管板边缘的端部来固定箱。

凸块和/或凹槽优选地通过成形工序制成，特别是在一个工序中通过翻边孔加工和侧部弯曲形成。在这里，管板边缘侧的端部的结构使得它能吸收在装配时产生的使箱出现破裂的力，从而避免箱的破裂，并因而可以保证箱和管板连接的密封性。

块和/或凹槽在其整个长度内优选地具有恒定的高度。但凸块和/或凹槽的边缘侧端部却可高于指向内部的端部，后者在必要时也可以具有扁平的尾部。

容纳管的开口优选为翻边孔。它们优选地朝着管的方向延伸，即背离箱的方向。

管的端部优选地与翻边孔齐平或在必要时略超出一点。但翻边孔也可采用与EP 0 990 868 A2相同的形式。

除了凸块、凹槽和翻边孔之外，管板优选为平坦的，而管板的纵向侧和窄侧的端部优选地在与平坦区域相接的部位朝着箱的方向弯曲，弯曲角度为80到90°，在这里设定了足够的的弯曲半径。

箱优选地具有朝向管板的凸耳，它与箱的周边相隔一定距离。这种凸耳原则上也可以设在环绕一周的凹槽上。在凸耳的外周边侧布置着密封件，在这里，密封件可以是密封圈或在箱上注射成型的密封机构。在这种情况下，密封圈既可以套在箱上，也可以压入到管板中，从而能够简化装配。在采用注射成型的密封机构时，可以取消这道装配工序。

在一个较佳的实施形式中，密封件具有吊耳状的固定元件，它可以悬挂在管板的各角所设的切口上。通过这种方式，密封件可以特别具有优点地装配或悬挂在预设的切口上。

凸耳的高度优选地等于凸块和/或凹槽的高度，从而还使凸耳可以保护箱的边缘免受损伤。

凸块或凹槽与凸耳一起限制了由在装配时从侧面作用于管板的力所带来的最大变形。在这里，凸耳与凸块或凹槽在必要时也可以相互紧贴。

按照一个优选的实施形式，箱在其靠近管板的内周边侧具有向内延伸的筋或凸出部。这样，凸块和/或凹槽更进一步地向内进入到管板中。在这里，箱的靠近管板的部分形成局部的材料加厚，但是并没有阻隔管子，因而不会妨碍流动。筋或凸出部优选地紧贴在凸块和/或凹槽上，以便特别地吸收在装配时出现的力。在这里，用于接纳管的开口优选地延伸到筋或凸出部之间，从而使热交换器与传统的热交换器相比可以变得更薄。

为了不影响到流动及过多地加大箱的重量，筋或凸出部的高度优选地沿朝着箱的方向减少。

附图说明

下面通过五个实施例和附图对本发明进行详细说明。其中，

图1是按照第一个实施例的热交换器的局部侧视图，带有局部显示的箱；

图2是沿图1中的A-A线的截面图；

图3是沿图1中的C-C线的截面图；

图4是从所示的箱的方向出发的对图1中的管板的俯视图；

图5是沿图4中的D-D线的截面图；

图6是沿图4中的E-E线的截面图；

图7是图1所示的热交换器的侧视图，带有局部显示的箱；

图8是图1所示的热交换器的立体图，带有局部显示的箱；

图9是管板的立体图；

图10是管板的另一个立体图；

图11是管板角部区域的立体图；

图12是图1所示的热交换器的立体图，带有箱的底部区域；

图13是图1所示的热交换器的另一个立体图，带有箱的底部区域；

图14是按照第二个实施例的热交换器的局部视图，带有箱的截面图；

图15是沿图14中的A-A线的截面图；

图16是按照第三个实施例的管板的立体图；

图17是图16中的管板的俯视图；

图18是沿图17中的A-A线的局部截面图；

图19是沿图17中的B-B线的局部截面图；

图20是沿图17中的C-C线的局部截面图；

图21是沿图17中的D-D线的局部截面图，其中，在左面是扁平管的截面轮廓，在右面是凹槽的截面轮廓，它们分别在箱壁区域，并且没有显示密封元件；

图22是图16中的管板的侧视图；

图23是图16中的管板的另一个侧视图；

图24是沿图17中的F-F线的局部截面图，其中，管板和箱组装在一起但没有固定连接；

图25是热交换器的局部侧面示意图，它带有按照第五个实施例的管板；

图26是沿图25中的A-A线的截面图，它穿过管板和安置在其上的箱的一部分；

图27是沿图25中的B-B线的截面图，它穿过管板和安置在其上的箱的一部分；

图28是从箱的方向出发的图25中的管板的立体图；

图29是从扁平管方向出发的图25中的管板的立体图；

图30是图25中的热交换器的局部立体图，带有安装的管板和夹紧的密封圈；

图31是图25中的热交换器管板的俯视图，带有夹紧的密封圈；

图32是沿图31中的C-C线的截面图，穿过带有箱、密封圈和扁平管的管板；

图33是沿图31中的D-D线的截面图，穿过带有箱、密封圈和扁平管的管板；

图34是沿图31中的E-E线的截面图，穿过带有箱、密封圈和扁平管的管板；

图35是图25中的热交换器的侧视图；

图36是传统的热交换器的截面图。

具体实施方式

图1中是热交换器1，这里是紧凑的增压空气冷却器，由两个被管板2封闭的箱3和多个在箱3之间的管4组成。管4是扁平管，其端部5伸入到管板2中以翻边孔为形式的、与管4的外部尺寸相同的开口6之中。在这里，翻边孔指向管4的方向，同时，管4在这里分别与管板2的朝向相应的箱3的表面大致齐平(见图2)。

此外，由板材一冲压弯曲件形成的管板2具有以凸块7为形式的多个突出部，它们朝着箱3延伸，即高出管板的基准面B。在这里，凸块7通过变形工艺制成。其中，两个第一凸块7a分别布置在两个开口6之间的隔板区域，三个第二凸块7b分别布置在管板2的窄侧(见图4)。

第一凸块7a及第二凸块7b的长度相当于开口6即翻边孔和扁平管(较宽)一侧的长度的大约22％，其中，第一凸块7a在这里的长度为15mm。

在图未示的安装状态中，管板2的纵向侧和窄侧的端部以直角朝着箱3弯曲，其中在管板2的角部8分别设有切口。在端部设有多个槽9，它们用于管板2和箱3通过波形槽卷边形成的连接，即管板2的材料在箱3上相应设有台阶10的端部区域咬紧。例如，如图9所示，槽9分别布置在开口6(纵向侧)或第二凸块7b(窄侧)的高度处。

箱3的管板侧的端部带有环绕一周的凸耳11，它在内周边侧形成并向管板2延伸，因而形成台阶12用于接纳密封圈13(见图2和3)。按照这个实施例，密封圈13在这个台阶12上夹紧，其中，在装配时，夹紧在箱3装到管板2之前进行。密封圈13在这里是一种具有圆形轮廓的密封圈，但也可以具有其它轮廓，特别是椭圆形或矩形轮廓(扁平密封件)。

可选的是，密封圈13在管板2上的夹紧可通过在密封圈13上形成的固定元件进行，这些固定元件卡紧在管板2的角部8上的切口上。这种特别优选的实施形式将通过下面所述的的五个实施例进一步说明。

按照一个图未示的变型，密封件直接在箱3上在台阶12中注射成形，这样可以避免密封圈的错误安装。

在所有三种情况中，在密封件定位或成形之后，箱3被装上，密封件被压紧。接着，按照这个实施例，通过波形槽卷边进行封闭，在这一过程中，与管板2成为一体的凸块7用于支持箱3承受由于封闭元件所带来的力，这样就避免箱3出现凹陷以及由此导致的泄漏。

按照图14和15所示的第二个实施例，它-只要没有明确提及-与前面所述的第一个实施例相同，因此采用带有相同附图标记的相同并具有同样功能的元件，而堆垛状的筋14在箱3的内周边侧形成，它们与第一凸块7a共同作用，而第一凸块则沿着开口6之间的隔板的方向向内进一步位移。箱3上的筋14在这里一直伸到凸耳11的管板侧的端部。在这里，筋14在成形时在第一凸块7a之上的高度逐渐变小。

在图16到24中是按照第三个实施例的管板2。在这里-与前面两个实施例中的凸块7a和7b不同-凸块基本上覆盖了管板2的整个宽度，因此在下面被称为凹槽7’，具有基本上为连续的横断面(见图18)，它们在这里通过与凸块7a和7b相同的变形工艺制成。

在这里，开口6之间的隔板具有沿插入的扁平管大致与管板2垂直的边6’(翻边)，它们在朝向管板基准面B的方向上具有弧形的过渡，即管板2不带有沿隔板纵向连续的凹槽7’。接着，凹槽7’形成，其中，凹槽7’同样具有弧形的过渡。每个隔板的横断面具有三个中心点在隔板内的半径，以及两个中心点在隔板之外的半径，即过渡分别为圆弧段，但各过渡段的弯曲轮廓也可以改变。

并且，在管板2的窄侧上，在按照第一个实施例的三个凸块7b的位置上分别布置着连续的凹槽7’。

如果管板基准面没有如前两个实施例那样由一个表面形成，那么它由翻边和凹槽7’的弯曲轮廓的转向点确定，如图18的局部视图X所示。

按照这个实施例，在组装和钎接状态中，布置在隔板之间的开口中的扁平管4(见图24)的扁平管端部略微高出管板基准面B-即管板所具有的平面，不带有形成的凹槽，但也可以齐平地与管板基准面B相连或向外伸出直到凹槽的端部，在必要时也可超出。

箱3的安装按照在第一个实施例中所述的方式。

按照第四个图未示的实施例，凸块在成形时，凸块逐渐缩小的端部基本上在管板的平均长度所在平面直接相接，即两个凸块几乎形成一个单一的、连续的凸块。

按照第五个、在图25到35中所示的实施例，也是增压空气冷却器的热交换器1具有两个被管板2封闭的箱3和多个在箱3之间的管4。管4为扁平管，在两个管之间布置着波纹翅片。管4的端部5伸入到管板2中以翻边孔为形式的、与管4的外部尺寸相同的开口6之中。在这里，翻边孔指向管4的方向，同时，管4在这里分别略微超出管板2(见图32)。

此外，由板材-冲压弯曲件形成的管板2具有以凸块7为形式的多个突出部，它们朝着箱3延伸，即高出管板的基准面B。在这里，凸块7通过变形工艺借助冲头制成，其横断面为梯形或三角形。其中，两个第一凸块7a分别布置在两个开口6之间的隔板区域。此外，四个布置成一列并且相同的第二凸块7b设置在管板2的窄侧端(见图28)。第一凸块7a和第二凸块7b的长度相同，但形状即有效形式不同。第一凸块7a的形状接近V形，并具有基本恒定的高度；第二凸块7b的形状更接近U形，它们的朝向管板中心一侧被倒圆，向外的一侧更陡峭，并具有基本恒定的高度。

在安装状态中，管板2的纵向侧和窄侧的端部以直角朝着箱3弯曲，其中在管板3的角部8分别设有切口。切口用于接纳在管板2中夹紧的密封圈13，它在四个角部具有吊耳状的固定元件13’，这些元件通过连接片与密封圈13连接成一体。传统的热交换器上布置的密封圈被放入到在外部环绕一周的槽中并被箱压紧，与之不同，密封圈13处于与管板基准面B相同的表面中，在这里，它被固定在切口中的固定元件13’明确地拉紧成矩形，从而可以保证箱和管板之间的良好密封。密封圈13在这里的横断面为圆形，但原则上也可以具有其它的横断面，例如矩形的横断面。

在管板2的端部设有多个槽9，它们用于管板2和箱3通过已知的波形槽卷边形成的连接。

第一凸块7a及第二凸块7b的长度相当于开口6即翻边孔和扁平管(较宽)一侧的长度的大约20％，其中，第一凸块7a在这里的长度为10mm。

当然前面所述的实施例也可以进行组合，举例来说，按照第一个实施例的凸块7和按照第三个实施例的凸块7’交替设置在相邻的隔板处。同样，也可以只在中间的隔板处设有连续的凸块7’，而在较偏外的隔板处设有凸块7。同样，从连续的凸块也可以向外过渡成为位于侧面的、被一个基本未变形的隔板区间隔开的凸块7，即在中央为按照第三个实施例的结构，接着为按照第四个实施例的结构，再向外则为按照第一个实施例的结构，其中，凸块的纵向延伸在向外时逐渐变小。而在边缘区域，单独成形的凸块7与连续的凸块7’没有区别，这样，箱就不需要去专门配合各种不同的隔板区域。

Claims (18)

1.热交换器，具有多个管(4)和至少一个被带有开口(6)的管板(2)封闭的箱(3)，管(4)的至少一个端部(5)接入到箱中，其特征在于，管板(2)具有凸块(7、7a、7b、7’)和/或凹槽。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，凸块(7、7a、7’)和/或凹槽在管(4)之间的管板区域中形成。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，凸块(7、7b)和/或凹槽(7’)在管板(2)的纵向侧的端部形成。

4.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，凸块(7、7a、7b、7’)  和/或凹槽沿管(4)的纵向延伸向箱(3)凸出。

5.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，凸块(7、7a、7b、7’)和/或凹槽通过变形工艺制成。

6.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，接纳管(4)的开口(6)为翻边孔，它们沿朝着管(4)的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，管(4)与翻边孔齐平或略微超出。

8.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，除了凸块(7、7a、7b、7’)和/或凹槽(7’)和翻边孔之外，管板(2)优选为平坦的，而管板(2)的纵向侧和窄侧的端部以80到90°的角度朝着箱(3)的方向弯曲。

9.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，箱(3)具有朝向管板(2)的凸耳，它与箱(3)的周边相隔一定距离。

10.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，在凸耳的外周边侧布置着密封件。

11.根据权利要求9或10所述的热交换器，其特征在于，密封件被套上或注射成形。

12.根据权利要求9到11中任一项所述的热交换器，其特征在于，密封件具有吊耳状的固定元件(13’)，它可以悬挂在管板(2)的角部(8)所设的切口上。

13.根据权利要求9到12中任一项所述的热交换器，其特征在于，凸耳的高度大致等于凸块(7、7a)和/或凹槽(7’)的高度。

14.根据权利要求9到13中任一项所述的热交换器，其特征在于，凸耳紧贴在凸块(7a)或凹槽(7’)上。

15.根据前面的权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于，箱(3)在其靠近管板(2)的内周边侧具有向内延伸的筋(14)或凸出部。

16.根据权利要求15所述的热交换器，其特征在于，筋(14)或凸出部紧贴在凸块(7、7a)和/或凹槽(7’)上。

17.根据权利要求15或16所述的热交换器，其特征在于，筋(14)或凸出部的高度沿进入到箱(3)的方向逐渐减少。

18.根据权利要求15或16所述的热交换器，其特征在于，用于管(4)的开口(6)一直延伸到筋(14)或凸出部之间。

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