CN101317069A - 用于碟形板热交换器的加强件 - Google Patents

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Abstract

一种用于热交换器的加强件，该热交换器具有带有倾斜的交叠外围壁的嵌套的碟形板，其中，所述嵌套碟形板中的至少一个与安装板相连，安装板延伸越过嵌套的碟形板的壁的外围。该加强件具有连接在安装板上的底部凸缘，该底部凸缘延伸越过嵌套的碟形板的壁的外围。该加强件还具有外围凸缘，该外围凸缘设置成与附连在安装板上的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接合。

Description

用于碟形板热交换器的加强件
技术领域
本发明涉及一种热交换器，特别是涉及由多个堆叠或嵌套的具有交叠的外围壁的碟形板构成的热交换器。
背景技术
过去已经制造出嵌套式碟形板热交换器，其中具有交叠的外围侧壁的多个堆叠的板装配在一起，从而在板之间限定出中空的流体通路，通常处于热交换关系的不同流体位于板之间的交替空间内。通常，底板或安装板连接在堆叠板的最上面的板或最下面的板上，安装板具有孔或紧固件，用以把热交换器连接到某一设备，如汽车发动机上。来自发动机的油穿过安装板中的开口，发动机冷却剂则穿过安装板中的另一入口孔和出口孔或与热交换器附连的配件，以便在使用中冷却发动机。
在过去制造出的嵌套式碟形板热交换器中，板通常由细薄材料制成。而且，板一般由铝制成，铝相对于铁合金而言具有较低的机械强度，特别是在钎焊之后。但是这种结构的困难在于，由于振动、安装板变形、经由安装板从发动机传递到嵌套的碟形板以及从附连于热交换器的冷却剂管传递到的热交换器的热应力和内压应力，使得一些碟形板(通常是与安装板相连的那些板)易于疲劳断裂。由于安装板往往可能与嵌套的碟形板中最下面的板形成较差的钎焊接头，并且因此易于失效，因此导底板或安装板的变形尤其是有可能导致出现重大问题。
在授予Robert Mendler等人的美国专利No.5927394中，试图通过在最下面的规则碟形板下增加额外的厚加强碟形板来改进上述困难。这种加强碟形板形成有大致平坦的底部，在其纵向侧和横向侧上形成有直立的突出部，它们从底部平面以一定角度向上弯曲。这样的困难在于该额外的加强板增加了热交换器的高度和重量。该加强板还需要单独的、昂贵的模具，而且需要在装配过程中加大维护和管理，因此增加了制造成本。
发明内容
在本发明中，加强件围绕着附连于安装板的规则热交换器的碟形板的至少一部分。该加强件具有连接于安装板的底部凸缘，以及外围凸缘，该外围凸缘与规则的热交换器碟形板的倾斜外围壁平行交叠接触。
按照本发明的一方面，提供了一种用于碟形板热交换器的加强件，该热交换器具有安装板和多个安装在安装板上的嵌套的碟形板，所述碟形板具有倾斜的交叠外围壁，安装板延伸越过嵌套碟形板的壁的外围。加强件包括适于连接到安装板上的底部凸缘，其延伸越过嵌套碟形板的壁的外围。此外，外围凸缘与底部凸缘连接。该外围凸缘适于与附连在安装板上的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接触。
按照本发明的另一方面，提供了一种碟形热交换器，包括安装板和多个安装在安装板上的嵌套的碟形板。碟形板具有倾斜的交叠外围壁，安装板延伸越过嵌套碟形板的壁的外围。加强件具有连接于安装板的底部凸缘，其延伸越过嵌套碟形板的外围。此外，加强件具有连接到底部凸缘上的外围凸缘，该外围凸缘连接成与附连在安装板上的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接合。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于碟形板热交换器的加强件，该热交换器具有安装板和多个安装在安装板上的嵌套的碟形板，所述碟形板具有倾斜的交叠外围壁，安装板延伸越过嵌套碟形板的壁的外围。该加强件包括适于设置在安装板和所述多个嵌套碟形板之间的底部。外围凸缘与底部的至少一部分的外围相连，该外围凸缘适于与所述多个嵌套碟形板中的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接触。该加强件还包括从底部向外伸出的舌状部，该舌状部被构造成与延伸越过嵌套碟形板的壁的外围的安装板的高应力区域交叠。
附图说明
现在参照附图通过举例来描述本发明的实施方案，其中：
图1是按照本发明的嵌套式碟形热交换器的实施方案的透视图；
图2是按照本发明的供碟形板热交换器使用的加强件的一个实施方案的透视图；
图3是沿图1中线3-3的剖面图；
图4是沿图1中线4-4的剖面图；
图5是按照本发明的加强件的另一实施方案的透视图；
图6是类似于图4的剖面图，但是采用了图5中的加强件；
图7是按照本发明的加强件的另一实施方案的部分剖面图；
图8是类似于图7的部分剖面图，但是示出了按照本发明的嵌套式碟形板热交换器的另一实施方案；
图9是按照本发明的在嵌套式碟形板热交换器中使用的加强件的另一实施方案的透视图；
图10是图9所示加强件的透视图。
具体实施方式
首先参照图1至4，图1示出了嵌套式碟形热交换器10。为了说明的目的，图中只示出了几个嵌套的碟形板12，其余的由一系列虚线表示。嵌套碟形板12安装在安装板13上。
嵌套碟形板12具有底壁15，该底壁限定出入口孔14和出口孔16，以及凸起或隆起18，所述入口孔14和出口孔16用于第一热交换流体如机油，所述凸起或隆起18进一步限定出用于第二热交换流体如发动机冷却剂的入口孔20和出口孔22。还设置有入口配件和出口配件(未示出)，用于向入口孔20和出口孔22提供发动机冷却剂和使冷却剂返回。但是，如果需要，安装板13也可以带有与碟形板上的入口孔20和出口孔22连通的入口孔和出口孔(未示出)。可选择地，安装板13可以具有一个与碟形板的入口孔20连通的入口孔，并且，在热交换器10中可以设置有与碟形板的出口孔22连通的出口配件(未示出)。
碟形板12以相互旋转180度的交替板堆叠，从而入口孔14和出口孔16与每隔一对的相邻板之间的空间或流道24连通。类似的，入口孔20和出口孔22与每隔交替的一对相邻板之间的空间或流道26连通。换言之，第一热交换流体如机油和第二热交换流体如发动机冷却剂将流过热交换器10中的交替流道24，26。
如图3和4中所示，碟形板12具有倾斜的交叠外围侧壁28。每个外围壁28都延伸出大约(或者仅仅稍微多于)在它之上的相邻外围壁28的向上一半。这样，除了最下面的碟形板12’之外，为热交换器10提供了双壁厚的侧壁。
接下来尤其是参照图2至4，热交换器10包括加强件30。加强件30包括例如通过钎焊与安装板13连接的底部凸缘32，底部凸缘32可以具有与安装板13匹配的外围构造，在这种情况下，底部凸缘32设有与安装板13中的相应安装孔匹配的安装孔33。加强件30围绕嵌套碟形板12。加强件30还具有与底部凸缘32相连的外围凸缘34。外围凸缘34连接成与最下面的碟形板12’的倾斜外围壁28平行交叠地接合，这样该碟形板12’则与安装板13相连。可以经过适当的修改使外围凸缘34与多个碟形板12上的一个以上的外壁28交叠，但是其应至少与连接到安装板13上的碟形板12’上的所述一个外壁28交叠。这样，热交换器10在其整个高度上均具有双侧壁厚。
接下来参照图5和6，图中示出了加强件40的另一实施方案，可以使用该加强件40代替图1至3中所示的加强件30。该加强件40也具有与安装板13相连的围绕着碟形板12的底部凸缘42，以及与底部凸缘42相连的外围凸缘44。外围凸缘44连接成与连接到安装板13上的至少一个碟形板12’的倾斜外围壁28平行交叠地接合。
加强件40优选通过轧制成型制成，然后再弯曲成围绕着碟形板12的环形结构。因此加强件40具有小间隙46(为了图解目的在图5中着重示出)。如果需要，可以在热交换器10的装配过程中将间隙46封闭、填充或覆盖。如果在间隙区域不需要对热交换器10进行加强，也可以使间隙46更大一些。
图7示出了能够应用于前述任何加强件的变型。在图7中，加强件50具有底部凸缘52和反转的外围凸缘54，其中外围凸缘54为倒V形的形式。
图8示出了在碟形板12反转的情形下嵌套式碟形板热交换器的另一变型。加强件58可以与加强件30或40相同。
图9和10示出了按照本发明的加强件的另一实施方案，其用在与图1-8相关的嵌套式碟形热交换器中。因此，尽管未在图9中示出，但碟形板12包括用于第一和第二热交换流体穿过如图1所示的热交换器流动的入口孔和出口孔。但是，在该实施方案中，加强件60具有设置在嵌套碟形板12堆和安装板13之间的底部64(参见图10)。底部64包括对应于板12中的孔的入口孔14’，20’和出口孔16’，22’。在该实施方案中，加强件60具有未完全包围碟形板12’的外围凸缘62。更确切地说，外围凸缘62终止于沿着嵌套碟形板一侧的端部边缘63，这表明在所有情形下外围凸缘62都不需要连续地包围碟形板12。底部64在没有外围凸缘62的区域中稍微延伸超出嵌套碟形板12的外围。如上所述，尽管不需要外围凸缘62完全包围着碟形板12，但优选地在高应力集中区域，如在安装板中的暴露于高压机油的相邻区，设置至少一部分外围凸缘62。加强件60还形成有伸出部或舌状部66，其从加强件60的底部64延伸出，并且构造成与经受高应力的安装板13的一部分交叠。外围凸缘62跟随舌状部66的至少一部分的外围。在该实施方案中，舌状部66形成有一对从舌状部66的表面向上突出以增加舌状部66的刚性的加强肋68，从而提高了加强件60的整体强度。舌状部66还提供了围绕安装孔35的额外加强作用，该装孔35可以经受由于安装板13在这一区域的挠曲或变形而导致的高应力。
尽管图9和10中的加强件示出了从设置在最下面的嵌套碟形板12’和安装板13之间的底部64延伸出的舌状部66，但应当理解的是，具有加强肋和外围凸缘的类似舌状部也能够被结合到图1-8中所示的任一加强件中，以便在安装板13经受到高应力集中的区域中提供额外的强度。当被结合到图1-8所示的实施方案中时，舌状部可以从底部凸缘32，42或52的一部分上延伸出。
尽管已经参照特定优选实施方案描述了本发明，但本领域技术人员应当理解到本发明并不限于这些精确的实施方案，在不脱离这里所述本发明的范围内，可以进行变化或修改。例如，如图5所描述的，如果不需要在间隙46的区域内使热交换器10加强，可以使间隙46形成得更大一些。事实上，加强件40可以被制成设置在仅位于高应力区域的嵌套碟形板12的周围的小的、单独的部分，而不必使加强件40围绕碟形板12的整个堆垛。另外，除了使用轧制成型和弯曲技术来形成加强件之外，还可以通过冲压形成加强件30，40。可以采用任何合适的材料形成加强件；但是，可以在大多数(如果不是全部)如上所述的实施方案中采用一侧包覆的钎焊板(one-side clad brazesheet)。

Claims (22)

1.一种用于碟形板热交换器的加强件，该热交换器具有安装板和多个安装在所述安装板上的嵌套的碟形板，所述碟形板具有倾斜的交叠外围壁，安装板延伸越过所述嵌套的碟形板的壁的外围，该加强件包括：
适于连接到安装板上的底部凸缘，其延伸越过所述嵌套碟形板的壁的外围；以及
连接到底部凸缘上的外围凸缘，该外围凸缘适于与附连在安装板上的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接触。
2.根据权利要求1所述的加强件，其中，底部凸缘具有与延伸越过所述嵌套的碟形板的壁的外围的安装板的至少一部分对应的外围结构。
3.根据权利要求2所述的加强件，其中，底部凸缘具有形成在其内的安装孔，该安装孔对应于形成在安装板中的安装孔。
4.根据权利要求1所述的加强件，其中，底部凸缘和外围凸缘完全包围与安装板连接的所述至少一个碟形板。
5.根据权利要求1所述的加强件，其中，底部凸缘和外围凸缘围绕与安装板相连的所述至少一个碟形板的仅仅一部分延伸。
6.根据权利要求1所述的加强件，其中，外围凸缘仅接触所述至少一个碟形板的倾斜外围壁的一部分，所述倾斜外围壁的该部分为高应力区域。
7.根据权利要求1所述的加强件，其中，底部凸缘具有从其上延伸的舌状部，该舌状部被构造成与延伸越过所述嵌套碟形板的壁的外围的安装板的高应力区域交叠。
8.根据权利要求7所述的加强件，其中，所述舌状部包括一对从舌状部的表面向上突出的加强肋。
9.根据权利要求7所述的加强件，其中，所述外围凸缘跟随舌状部的至少一部分的外围。
10.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述外围凸缘形成为倒V形。
11.根据权利要求1所述的加强件，其中，底部凸缘和外围凸缘由一侧包覆的钎焊板制成。
12.一种碟形板热交换器，包括：
安装板；
多个安装在安装板上的嵌套的碟形板，所述碟形板具有倾斜的交叠外围壁，所述安装板延伸越过所述嵌套碟形板的壁的外围；
加强件，其具有连接到安装板上的底部凸缘，该底部凸缘延伸越过所述嵌套的碟形板的壁的外围；以及
所述加强件还具有连接到底部凸缘上的外围凸缘，所述外围凸缘连接成与附连到安装板上的至少一个碟形板的倾斜外围壁平行交叠地接合。
13.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，底部凸缘具有与延伸越过所述嵌套的碟形板的壁的外围的安装板的至少一部分对应的外围结构。
14.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，外围凸缘接触所述至少一个碟形板的倾斜外围壁的一部分，所述倾斜外围壁的该部分为高应力区域。
15.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，加强件完全包围与安装板相连的所述至少一个碟形板。
16.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，加强件围绕与安装板相连的所述至少一个碟形板的仅仅一部分延伸。
17.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，加强件具有从底部凸缘向外延伸的舌状部，该舌状部被构造成与围绕所述多个嵌套的碟形板的安装板的高应力区域交叠。
18.根据权利要求12所述的碟形板热交换器，其中，加强件以节段的形式形成，所述节段围绕在经受高应力区域中的与安装板相连的所述至少一个碟形板设置。
19.根据权利要求17所述的碟形板热交换器，其中，所述舌状部包括一对从舌状部的表面向上突出的加强肋。
20.一种用于碟形板热交换器的加强件，该热交换器具有安装板和多个安装在该安装板上的嵌套的碟形板，所述碟形板具有倾斜的交叠外围壁，安装板延伸越过所述嵌套碟形板的壁的外围，该加强件包括：
大致平面的底部，其适于设置在所述安装板和所述多个嵌套碟形板之间；
与底部的至少一部分的外围相连的外围凸缘，该外围凸缘适于与所述多个嵌套碟形板中的至少一个碟形板的倾斜外围壁的至少一部分平行交叠地接触；以及
从底部向外延伸出的舌状部，该舌状部被构造成与延伸越过所述嵌套碟形板的壁的外围的安装板的高应力区域交叠。
21.根据权利要求20所述的加强件，其中，所述舌状部包括一对从其表面向上突出的加强肋。
22.根据权利要求20所述的加强件，其中，所述外围凸缘沿着舌状部的至少一部分的外围从底部延伸。
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