CN101490382A - 具有流连接器的热交换器 - Google Patents

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CN101490382A CNA2007800262977A CN200780026297A CN101490382A CN 101490382 A CN101490382 A CN 101490382A CN A2007800262977 A CNA2007800262977 A CN A2007800262977A CN 200780026297 A CN200780026297 A CN 200780026297A CN 101490382 A CN101490382 A CN 101490382A
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Abstract

本发明涉及一种具有冷却体的热交换器(例如，增压空气冷却器)，其中冷却体由以间隔排列的扁平管组成并在间隔中安置有波状鳍片。扁平管中的增压空气在所述扁平管中可以由流经所述波状鳍片的冷却空气冷却。热交换器可以包括流连接器和结合的预冷却器，其中诸如增压空气的介质被冷却剂冷却。预冷却器/后冷却器可以被集成到冷却体的一部分中。流连接器至少包括两个管状部分，其中一个可以被插入另外一个并被锁止和密封，可以包括在管状部分之一中延伸的分隔壁。至少一个入口连接器和/或至少一个出口连接器可以被设置在一个或其他所述管状部分中。

Description

具有流连接器的热交换器
技术领域
本发明涉及一种具有流连接器的热交换器。在一些实施例中，该热交换器可以为增压空气冷却器，其中增压空气由冷却空气冷却，并且具有集成的预冷却器，其中增压空气由冷却剂冷却。
背景技术
在一些实施例中，本发明涉及一种具有流连接器的热交换器(例如，增压空气冷却器)，其中增压空气由冷却空气冷却，并且具有集成的预冷却器，其中增压空气由冷却剂冷却。此外，本发明涉及一种用于热交换器的流连接器。
所描述的增压空气冷却器的一些独立方面在JP 59-145325A中公开。之后在其他的文件中也描述了此参考文件并使其得到了部分地发展，例如在DE 3722248C1、WO 02/090739A1或DE 10136861A1中(在这里仅列举这三个文件)。
在传统应用中，预冷却器可以被集成到增压空气冷却器的收集箱中，构成已经在实践中被验证为合适的方法。但是，此设计使得预冷却器所集成的收集箱在大部分情况下需要被构造得具有相对大的尺寸以能够实现可察觉的预冷却。因此，特别在客车应用中，这种集成预冷却器的方式通常不是最好的选择。
发明内容
本发明的一个独立的目的是提供将预冷却器集成到例如增压空气冷却器的热交换器内的方法，其为多种应用而改进并需要较少的安装空间和/或相对地增加可以被用来进行热交换的空间，并且相比于没有集成预冷却器的增压空气冷却器来说，不会显著地增加所需要的总体安装空间。
在一些实施例中，本发明也包括用于热交换器的流连接器，其支持热交换器的紧凑设计。
因为预冷却器和/或后冷却器被集成在冷却网络或热交换器体的部分中，所以使得热交换器的收集器有可能相对地显著地变得更小。除了或代替预冷却器，也有可能提供所提议类型的后冷却器。在预冷却器中，增压空气在流进增压空气冷却器之前首先流进预冷却器中。在结合后冷却器的情况下，增压空气流进应用了冷却空气的增压空气冷却器的网络，之后流进应用了冷却剂的后冷却器中。
发明人将其出发点放在这些认识上：收集箱或接收空间为功能地受限制的、必备的热交换器的元件，但是其自身几乎不能适合交换热量，为此，假定现有技术中预冷却器也容纳在其中。相反，发明人提供了尽可能小(特别是尽可能扁平)的收集箱，并且发明人将预冷却器和/或后冷却器移出收集箱，移入增压空气冷却器的冷却网络中。
发明人优选设置具有位于扁平管之间的间隔中的扁平冷却剂管的预冷却器/后冷却器。发明人认为这样是有优点的，即：预冷却器/后冷却器优选地在冷却网络的整个深度上延伸，但仅在冷却网络或扁平管的高度或长度的一小部分上延伸。发明人还优选地使冷却剂管相对于扁平管横向地布置。发明人认为此部分或区域大约占据冷却网络或热交换器体的5-40％是正确的。
发明人的目的在于实现热交换器(例如增压空气冷却器)的紧凑设计和低制造成本，并因此将预冷却器/后冷却器设置为仅具有单流连接器，其中流连接器中将入口和出口集成在一起，以便于例如能够引导冷却剂进入以及离开预冷却器/后冷却器。
发明人具有可理解的观点，即：流连接器适合于整个系列的不同应用，特别是热交换应用，当然也适合于没有任何预冷却器/后冷却器的热交换器。发明人因此要求了单独的保护。流连接器由至少两个管状部分组成，所述管状部分中的一个可以被共轴地插入另一个中、锁止并密封。流连接器可以包括在管状部分之一中延伸的分隔壁，其中至少一个入口连接器和/或至少一个出口连接器设置在一个或另一个管状部分中。
管状部分之一与位于收集箱的壁上的相邻的至少两个开口相连接，收集箱具有至少一个将所述收集箱分为入口部分和出口部分的子分隔壁。分隔壁和子分隔壁近似在一个平面内。也可以提供连续地作为分隔壁的子分隔壁。在这种情况下，设置在收集箱中的子分隔壁将会从收集箱的壁中的单开口中突出，其然后将此开口分为两个开口并延伸进入管状部分。为此，涉及流连接器的权利要求应当被理解为分隔壁连接到管状部分或者是管状部分的一部分或者仅仅是延伸进入其中。上述开口或开口部分之一指定为入口部分，其他开口或另一个开口部分与出口部分相通。
可以相互插入的部分相对地近似于封口成形领域和锁闭领域的现有技术，特别是近似于所称的VDA耦合，其已经被广泛地应用在特别是汽车领域并已经验证在此领域应用极佳(VDA-德国汽车工业协会)。在所述位置，通常存在允许将两个耦合部分相互迅速插入的圆锥形区域。此部分通过定位夹被锁止，其中定位夹锁止在凹槽中并被用在例如“快松耦合”中。凹槽形成在一个管状部分的壁中。在其他管状部分的壁中有两个缝隙。如果缝隙与在平面内的凹槽相应，安装到缝隙中的定位夹与凹槽相配合。
附图说明
以下将参考示例性实施例描述本发明。描述中将包括其他特征(在特定情况下也是必须的)以及他们的优点。在附图中：
图1为热交换器的立体图；
图2为相同的热交换器的不同的立体图；
图3为具有流连接器的热交换器的局部图；
图4示出了通过热交换器和流连接器的截面；
图5为另一个具有流连接器的热交换器的视图；
图6示出了通过热交换器和流连接器的截面。
具体实施方式
在详细描述本发明的任何实施例之前，应该认为本发明不限于应用到在以下描述中阐明或在附图中描绘的结构细节和组件布置中。本发明能够有其他实施例并能够以不同方式实践或实现。同样，应该认为这里使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被认为是限制。这里使用的“包括”、“包含”、“具有”以及它们的变化是意图包括其后列出的项目以及它们的等价物和其他项目。除非说明或限制了，否则术语“安装”、“连接”、“支持”和“耦合”以及它们的变化都是宽泛地使用的并包括直接和间接地安装、连接、支持和耦合。此外，“连接”和“耦合”并不局限于实体地或机械地连接或耦合。
附图中示出的热交换器为具有集成的增压空气预冷却器5的空气冷却式增压空气冷却器。根据图1和图2，热交换器具有冷却网络1，由设置有间隔2的扁平管3构成，并且在间隔2中具有波状鳍片4，其中扁平管3中的增压空气被流经波状鳍片4的冷却空气冷却。在图1中，深色方箭头示出了冷却空气。白色方箭头示出了增压空气的流入和流出，虚箭头示出了预冷却器5的液体冷却剂的流入和流出。
如上所述，示出的热交换器同样具有集成的预冷却器5，其中增压空气被机动车辆发动机的冷却剂冷却。此外，热交换器具有两个流连接器51，已经被设置在根据图1和图2的示例性实施例中，用于连接将要被冷却的增压空气的馈送线和冷却的增压空气的排出线。设置在示例性实施例中的流连接器51并不是特殊的流连接器51，而是现有技术中的连接器。在此示例性实施例中，只有连接器40用于连接预冷却器5上的冷却剂管。连接器40被布置在预冷却器5的收集箱60上。在预冷却器5的另一端设置有偏导箱70。预冷却器5已经被集成到冷却网络1的一部分中，特别是直接地集成在冷却网络1的起点，即直接邻近增压空气进入的收集箱20。如果将冷却器5设置在热交换器相反的一侧，即邻近收集箱30，可以将其认为是后冷却器5。上述集成已经通过以下方式实现：预冷却器5的冷却剂管50设置在增压空气冷却器的扁平管3与热交换器的扁平管3之间的前述间隔2处。其相对于扁平管3的纵方向横向地延伸。在扁平管3中，存在仅在图3中的两个扁平管3中示出的内部插入物10。除了内部插入物10，扁平管3也可以有其他的湍流产生结构。如图所示，预冷却器5在冷却网络1的整个深度上延伸，但仅仅在冷却网络1的高度或长度的一小部分上延伸。
在图3和图4中示出的示例性实施例中，预冷却器5也具有收集箱60和偏导箱70。与上述示例性实施例相反，用于冷却剂的单流连接器51已经被连接到所述收集箱60，其中收集箱的入口513和出口514被集成在一起。
流连接器51至少包括两个管状部分510、511，它们中的一个可以被插入另外一个、锁止并密封，其中分隔壁512已经被设置在部件510或511中的一个中。如图4所示，第一部件511已经经由收集箱60的壁中的两个开口61、62得到连接。一个开口61为流入开口，另一个开口62为相应的流出开口。在图4中，已经通过意在示出空气流通的相应箭头进行了表示。第二耦合部件510已经被共轴地插在第一耦合部件511上。在未示出的实施例中，第一部件511可以被共轴地插在第二部件510上。部件510、511将要被相互锁止并密封，与实质上对于这种耦合部件所公知的相同，因此这里不需要更多的解释。在示出的示例性实施例中，分隔壁512已经被连接到第一耦合部件511。这里，术语“连接”包括全部的可能的实施例，例如，用做整体部分并连接，与耦合部分510或511整体地实施或者与子分隔壁63整体地实施。在此示例性实施例中示出的分隔壁512在其一侧与第二耦合部件510相结合，在另外一侧与收集箱60的壁相结合，以确保将流入侧与流出侧之间充分地分离。如上所述，在收集箱60中的整个长度上使子分隔壁63延伸，也起到将上述两侧分离的作用。
参考示出了在预冷却器5区域通过热交换器的水平截面的上述图4，可以容易理解在不脱离权利要求的内涵范围的前提下，很有可能实现流连接器51的一系列的变化。例如，可以在收集箱60的壁上设置单开口，并使得子分隔壁63具有向外延伸通过单开口的突出部分，并起到耦合部件中的分隔壁512的作用(未示出)。对于材料的问题可以同样地保持开放，因为这是由本领域的技术人员不需要通过参考特定应用的情况所决定的。例如，部件510可以由金属制成并被焊接到金属收集箱60的壁上。第二部件512可以由金属或者塑料制成。但是，第一部件510也可以由塑料制成，也可以以使其与收集箱60的壁相集成的方式来实施。
图3和图4中示出并描述的流连接器51可以简单地被图1或图2中的两个连接器40所替换。此外，这种流连接器51也可以被方便地提供给所有的热交换器应用。尽管图1-4示出的流连接器51仅与预冷却器5相结合，但是这并不是打算将其限制于此，它们根本不应被限制到在预冷却器5中使用。
所提出的流连接器51有利于热交换器的紧凑设计并可以使得成本减少。
这也可以通过参考图5和图6看出。这两幅图示出了一种平板热交换器，其类型是公知的并可以为例如油冷却器。流连接器51被布置在其罩板80上。此流连接器51同样具有相互共轴地接合的两个耦合部件510和511。分隔壁512确保从入口513流入的介质与从出口514流出的介质之间被分隔开。在此示例性实施例中入口513和出口514也设置在外部耦合部件510上。内部耦合部件511围绕被分隔壁512分开的开口61设置。如图5所示，平板热交换器还具有用于其他介质的两个连接器或类似物。
所附权利要求书中阐明了本发明的各种特征和优点。
相关申请的交叉引用
这里要求于2007年6月12日申请的PCT专利申请No.PCT/EP2007/005150的优先权，以及于2006年7月12日申请的德国专利申请No.DE 10 2006 032 205.3的优先权，通过引用将其全部内容结合在本说明书中。

Claims (15)

1.一种具有耦合连接器的热交换器，例如增压空气冷却器，具有由以间隔(2)排列的扁平管(3)组成的冷却网络(1)，并在所述间隔(2)中设置有波状鳍片(4)，其中，例如，扁平管(3)中的增压空气依靠流经所述波状鳍片(4)的冷却空气冷却，其中所述热交换器具有集成的预冷却器(5)，其中诸如增压空气的介质依靠冷却剂冷却，其特征在于：所述预冷却器/后冷却器(5)集成在所述冷却网络(1)中。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所述预冷却器/后冷却器(5)具有位于所述间隔(2)中的扁平的冷却剂管(50)。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：所述冷却剂管(50)相对于所述扁平管(3)横向地布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述预冷却器/后冷却器(5)在所述冷却网络(1)的整个深度上延伸，但是仅在所述冷却网络(1)的高度或长度的一小部分上延伸。
5.根据权利要求1或4所述的热交换器，其特征在于：所述部分或区域占据所述冷却网络(1)的约5％-40％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述预冷却器/后冷却器(5)具有至少一个收集箱(60)和一个耦合连接器(51)，例如用于冷却剂，其中所述耦合连接器的入口和出口是集成到一起的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述耦合连接器(51)由至少两个管状部分构成(510，511)，其中一个管状部分可以被插入另外一个管状部分并被锁止密封，其中分隔壁(512)被设置在所述管状部分之一(510或511)中，并且其中至少一个入口连接器(513)和至少一个出口连接器(514)设置在所述管状部分的一个或另一个(510或511)中，并且其中所述管状部分之一设置在所述收集箱(60)的壁中的至少一个开口(61，62)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述收集箱(60)具有将所述收集箱(60)分为入口部分(64)和出口部分(65)的子分隔壁(63)，其中一个开口(61)与所述入口部分相通，另一个开口(62)与所述出口部分相通。
9.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述管状部分之一由金属制成并被焊接到所述收集箱(60)的壁上，另一管状部分可以由塑料构造。
10.一种用于热交换器的耦合连接器(51)，所述耦合连接器至少包括两个管状部分(510，511)，其中一个可以被插入另外一个并被锁止密封，其特征在于：分隔壁(512)在所述管状部分之一(510或511)中延伸，并且其中在所述管状部分之一或另一个(510或511)上设置至少一个入口连接(513)和/或至少一个出口连接(514)。
11.根据权利要求10所述的耦合连接器，其特征在于：所述管状部分(510，511)之一被安装至收集箱(60)的壁中相邻布置的至少两个开口(61，62)，所述收集箱(60)具有至少一个将所述收集箱(60)分为入口部分(64)和出口部分(65)的子分隔壁(63)。
12.根据权利要求10所述的耦合连接器，其特征在于：所述分隔壁(512)为所述子分隔壁(63)的突出部分，其中所述部分从所述收集箱(60)的壁中的开口延伸进入所述管状部分(510，511)之一。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的耦合连接器，其特征在于：安装至所述收集箱(60)的所述部分(510)由诸如铝的金属制成，并被焊接在所述收集箱(60)的壁上，其中所述另一部分(511)可以由塑料构造。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的耦合连接器，其特征在于：所述耦合连接器(51)可以用于存在或不存在预冷却器/后冷却器(5)的任何热交换器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的耦合连接器，其特征在于：所述热交换器为平板热交换器，在其罩板或基板上设置有所述耦合连接器(51)。
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