CN101907418A - 用于热交换器的管板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热交换器的管板。本发明旨在提供一种用于热交换器(1)的扁平管(3)的板(10)，包括至少一个连接边(5)，该连接边(5)沿着接触平面(P2)延伸且包括至少一个接触区(13)，其特征在于，接触区(13)从板(10)的接触平面(P2)至少沿着与接触平面(P2)垂直的第一方向(x-x)延伸。本发明同样涉及一种由两个板(10)构成的扁平管(3)以及包括至少两个扁平管(3)的热交换器(1)。

Description

用于热交换器的管板

技术领域

本发明关于机动车的加热、通风和/或空调设备领域。本发明旨在提供一种安装在加热、通风和/或空调设备内部的热交换器。本发明还旨在提供一种并入在所述热交换器中的管，尤其是扁平管。本发明最终旨在提供一种构成所述管的板。

背景技术

机动车通常装配有加热、通风和/或空调设备，用于改变散布在机动车驾驶舱内气流的空气动力学和热力学参数。加热、通风和/或空调设备主要由塑料的加热、通风且/或空调箱组成，该箱安装在机动车仪表板的下面。加热、通风和/或空调箱用于将至少一个进气口和至少一个配气口之间的气流导向至少一个驾驶舱区，所述配气口在加热、通风和/或空调箱之外。

为了在加热、通风和/或空调箱之外的气流被分配进入驾驶舱之前改变气流的温度，在加热、通风和/或空调箱中需要安装至少一个热交换器。对气流空气动力学和热力学的处理，尤其是对其温度的改变，可以通过使气流经过热交换器而获得。

例如，热交换器可以是安装在内部循环流通着载热流体的车辆发动机冷却回路上的散热器，或是安装在内部循环流通着冷却流体的空调回路上的蒸发器。蒸发器能够冷却和干燥气流，而散热器可以重新加热气流。

热交换器包括可使流体在热交换器中循环流通的多个扁平管构成的管束。所述扁平管相继堆叠且间隔有间距，在该间距中设置有波纹状的插件。根据不同的实施方式，扁平管由通过金属带实现的两个面对面的冲压板组装而成，所述金属带同样限定了用于流体通过的流通管道。设置在两个邻近的扁平管之间的插件有利于使经过热交换器的气流和循环流通在热交换器内部的流体(无论是载热流体还是冷却流体)之间进行热交换。

两个邻近的扁平管相互连接是为了保证两个扁平管之间的流体循环流通，其结果是确保了流体在整个热交换器中的循环流通。两个邻近扁平管的组装是通过设置在其各接触区的钎焊连接部(joint de brasage)而实现的。

每个钎焊连接部由厚度范围为5％至12％(特别地，7.5％至10％)的填充金属层与一定厚度的金属带构成，在所述金属带厚度中实现有形成扁平管的冲压板。为了减少所述热交换器的重量和/或生产成本，力图尽可能地减少用于实现热交换器的金属带的厚度。由此导致的结果是钎焊连接部的厚度减少。通常，钎焊连接部的厚度较薄(尤其是低于0.03毫米)且长度较短(尤其是低于1.5毫米)。

然而，经过热交换器的气流携带有微粒，尤其是水和/或杂质(例如金属微粒)。当气流经过热交换器时，微粒倾向于沉积在扁平管上且易于与钎焊连接部接触。该沉积易于发生腐蚀，从而导致钎焊连接部的衰耗和/或损坏。另外，钎焊连接部薄的厚度导致其对腐蚀敏感。

此类装置在保护钎焊连接部不受腐蚀方面显得不尽人意。

发明内容

本发明的目的在于提出一种抗腐蚀的热交换器。所述腐蚀是由经过热交换器的气流携带的微粒所引起的。本发明的另一个目的是提出一种用于形成抵抗所述腐蚀的热交换器的扁平管。本发明的最后一个目的是提出一种用于实现所述扁平管的板。

本发明中所述的板是用于热交换器的扁平管的板。该板包括至少一个连接边。该连接边包括至少一个接触区，沿着主延伸平面或接触平面延伸。接触区用于通过钎焊与另一个邻近的板的接触区接合。

根据本发明，从板的主延伸平面或接触平面延伸的接触区沿着至少一个与主延伸平面或接触平面垂直的第一方向延伸，延伸长度大于或等于1.5毫米。替换地或补充地，接触区沿着至少一个与主延伸平面或接触平面平行的第二方向延伸。

有利地是，接触区包括至少一个拐点(point d’inflexion)。通过这种设置，接触区优选地包括分别位于拐点两侧的第一基本接触区和第二基本接触区。

根据第一可替代方案，第一基本接触区和第二基本接触区之间可以是相互平行的。而第二可替代方案在于，第一基本接触区和第二基本接触区之间仍然是相互垂直的。可替代的方法是，第一基本接触区和第二基本接触区之间相互之间形成的角度在0度到180度之间，优选地在0度到90度之间。特别地，接触区为挡板的形式。

本发明所述的扁平管由至少两个如上所述的板构成。

最后，本发明适用于由至少两个如上所述的扁平管构成的热交换器。优选地，扁平管借助它们的接触区组装，所述组装通过长度大于或等于1.5毫米的钎焊连接部实现。

附图说明

本发明的其他特征和优点将出现在下述附有附图的作为非限制性示例给出的描述中，这些示例作为对理解本发明的补充以及对实施例的描述，但同时也用于限定，其中：

图1示出的是根据本发明的热交换器的示意图，

图2和图3示出的是根据图1所示的热交换器的扁平管的示意图，

图4到8示出的是根据本发明的两个邻近的扁平管之间的接触区的不同实施例的图示。

具体实施方式

图1是根据本发明的热交换器1的示意图。热交换器1可以无关紧要地是能够安装在车辆发动机冷却回路上的散热器，也可以是能够并入在空调回路上的蒸发器。在第一种情况下，散热器可以使载热流体(例如，水和乙二醇的混合物)循环流通。散热器用于再加热气流2。在第二种情况下，蒸发器传送冷却流体(如卤化烃，尤其是命名为R134A的已知流体)，或是氢氟烯烃制冷剂流体(尤其是命名为1234yf的已知流体)。蒸发器用于冷却气流2。

在所述两种情况下，热交换器1被设置在加热、通风和/或空调设备的内部，用于改变气流2的温度，所述气流2的循环流通由加热、通风和/或空调设备引导。这种温度的改变是通过气流2经过热交换器1而实现的。

热交换器1也完全可以是另外的热交换设备，尤其是冷凝器、气体冷却器，等等。

热交换器1沿着第一方向x-x延伸至长度为L，沿着第二方向y-y延伸至高度为H以及沿着第三方向z-z延伸至厚度为P。第一、第二和第三方向x-x、y-y和z-z形成直二面角。根据实施例，热交换器1总体上沿着第一主延伸平面P1延伸，所述第一主延伸平面P1包括第一方向x-x和第二方向y-y。在图1中，第一主延伸平面P1与图1的平面平行。气流2经过热交换器1时垂直于第一主延伸平面P1循环流通。因此，气流2沿着第三方向z-z循环流通。

热交换器1是由沿着第一方向x-x一个接一个设置的扁平管3堆叠构成的。每个扁平管3由两个金属板10组装形成。

每个扁平管3具有至少一个流通口4，以便使得两个邻近的扁平管3中的第一流体通过。每个流通口4在扁平管3的连接边5中实现。优选地，流通口4为环形的。根据本发明，扁平管3的连接边5和流通口4沿着第二主延伸平面P2或接触平面P2延伸。扁平管3的连接边5构成了两个邻近的扁平管3之间的连接区。两个邻近的扁平管3通过钎焊在每个扁平管3的连接边5的位置上互相连接。

第二主延伸平面P2或接触平面P2被设置为垂直于第一主延伸平面P1。

扁平管3包括对称平面P2’。对称平面P2’与第二主延伸平面P2或接触平面P2平行。

插件6被设置在两个邻近的扁平管3之间，用于限定第一流体与气流2之间的热交换表面，所述第一流体在热交换器1中循环。

图2和图3是根据图1所示的组成热交换器1的扁平管3的示意图。每个扁平管3由两个板10连接(优选地使用钎焊)而成。每个板10通过金属带的冲压得到，以形成槽和凸缘，用于第一流体循环流通。有利地是，每个板10的形状大体为长方形。

每个板10包括设置在板10端部的至少一个凸缘以及占据板10大部分高度的槽。

每个板10同样包括位于与接触平面P2平行的垂直平面上的周边11。两个邻近的板10的周边11互相以密封不使第一流体渗透的方式组装(尤其是通过钎焊)，用于界定两个板10之间的内部体积。两个板10的周边11的组装发生在对称平面P2’上。

扁平管3的两个板10的钎焊组装可以限定热交换器1中的第一流体的循环流通管7。循环流通管7通过使构成扁平管3的每个板10的槽相对(vis-à-vis)而形成。另外，两个板10的钎焊组装可以限定上室8和下室9，所述上室8和下室9通过使组成扁平管3的每个板10的凸缘相对而形成。每个上室8和每个下室9分别包括至少一个流通口4。该流通口4可使得两个邻近的上室8之间相通，用来限定上集流管；和使得两个邻近的下室9之间相通，用来限定下集流管。

当扁平管3的两个板10沿着其各自的周边11组装时，循环流通管7、上室8和下室9形成了两个板10之间的内部体积。

板10的流通口4与邻近的板10的流通口4协同操作，用于分别使两个上室8以及两个下室9相通。属于同一对的两个板10彼此以一方式被组装在一起，该方式使得凹处相互旋转，所述凹处由槽和各自的凸缘限定。

上室8之间和下室9之间各自互相协同操作，以便限定流体的两个集流管。热交换器1包括上集流管和下集流管。所述上集流管和下集流管分别由每个扁平管3的循环流通管7连接。

根据未示出的另一个实施例，根据形成扁平管3的板10的设置，热交换器1包括两个并列的集流管。所述两个并列的集流管设置在扁平管3的一个端部且由每个扁平管3的循环流通管7连接。

同样，为了使热交换器1中的第一流体形成特有的循环流通，某些流通口4可以被封闭。

这样，扁平管3的设置可以使得在热交换器1中第一流体实现不同类型的循环流通，尤其是所谓的“I”型或“U”型循环。

分别属于不同两对板10的邻近的两个板10的凸缘使得可以产生间距且形成第二流体循环流通的通道(根据上述实施例所述的环境空气的循环流通通道)，在所述间距中设置有波纹状金属带形式的插件6。插件6的波纹顶点交替地与两个板10接触，所述两个板10限制了设置有插件6的通道。

根据特定的实施例，每个板10另外包括中间隔板。该中间隔板能够与同一对的另一个板10的相应中间隔板组装。同样，同一对的两个板10之间限定的每个内部体积界定了第一流体的“U”型路线。热交换器1另外包括进入管和排出管(未示出)，分别用于热交换器1中第一流体的进入和将第一流体排出到热交换器1之外。这样，第一流体可以在分别由各对板10形成的不同室中循环流通。

在图3中，每个扁平管3由两个板10组装(尤其是通过钎焊)而成。每个板10通过金属带的冲压获得。每个板10包括周边11。该周边11与另一个板10的另一个周边11连接(尤其是通过钎焊)在一起。

经过热交换器1的气流2充满微粒(尤其是水且/或灰尘)。所述微粒会逐渐进入到两个扁平管3之间并积聚在两个扁平管3之间的连接边5上。为了阻止对连接边5的腐蚀，本发明提出了连接边5的特殊配置。

这种特殊配置在图4到图8中详细示出。图4到图8为包括每个板10的接触区的实施例的示意图。

根据本发明所述的特殊配置具有共同的优点，即限制气流2进入到钎焊连接部12中。该钎焊连接部12实现在接触的两个扁平管3的两个邻近板10的各连接边5上。事实上，板10的每个连接边5包括接触区13。

同样，钎焊连接部12构成了两个接触区之间的机械连接部，通常称之为颈部(collet)，所述两个接触区分别包括在两个邻近的扁平管3的两个板10中。

根据本发明的另行方案，每个板10的接触区13沿着第一方向x-x延伸超过板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2。同时，当邻近的两个板10之间组装时，板10各自的接触区13叠放在重叠区域14，因此两个板10的两个第二主延伸平面P2或接触平面P2是混在一起的。

重叠区域14限定了邻近的两个板10之间的钎焊连接部12。同样，钎焊连接部12被其中一块板10的接触区13保护，防护气流2进入。有利地是，板10构成了与气流2的通道相反的屏障。

重叠区域14延伸长度为Lo，该长度Lo限定了钎焊连接部12的长度。优选地，钎焊连接部12的长度最好大于1.5毫米，特别是大于2毫米。所述长度Lo用于确保内部体积相对于第二流体的密封性。另外，该长度对于确保良好的腐蚀抵抗性也是最理想的。

有利地是，当对板10进行冲压操作时获得接触区13，因此本发明提出的装置不需要为了使扁平管3的连接边5和板10的接触区13成形而进行特殊操作。

根据图4所示的第一实施例，接触区13大体是圆柱形的。更具体地说，接触区13沿着绕轴线D的圆柱设置。该轴线与板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2垂直，也与扁平管3的对称平面P2’垂直。轴线D的圆柱设置在流通口4的轮廓上，该流通口4实现在扁平管3的连接边5上。根据图4的示例所示，接触板13之间沿着轴线D具有长度Lo的轴向接触。

图5示出了本发明的第二实施例。在该实施例中接触区13大体为圆锥形。更具体地说，接触区13被设置在绕轴线D’的圆锥上。该轴线与板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2垂直，也与扁平管3的对称平面P2’垂直。轴线D’的圆锥设置在流通口4的轮廓上，该流通口4实现在扁平管3的连接边5上。根据图5的示例所示，接触板13之间沿着轴线D’具有长度Lo的轴向接触。所述布置方便了邻近两个扁平管3的嵌套组装。

图4和图5中示出的布置的最终结果是便利了扁平管3互相之间通过使其各自接触区13嵌套的组装。事实上，根据图4和图5中示出的第一和第二实施例，接触区13总的来说是沿直线延伸。

图6到8分别示出的是本发明的第三、第四和第五实施例。根据这些可行方案，接触区13包括至少一个拐点17。这里的“拐点”是指接触区13的一部分，在该一部分处接触区13的延伸方向改变。

根据这种设置，接触区13包括设置在拐点17两侧的第一基本接触区15和第二基本接触区16。拐点17的存在尤其可以使腐蚀现象减少。事实上，拐点17通过形成阻止腐蚀蔓延的障碍从而限制腐蚀在接触区13表面上的发展。

根据图6中示出的第三实施例的可行方案，接触区13只有一个拐点17。同样，根据第三实施例的优选方案，接触区13是弯曲的。第一基本接触区15和第二基本接触区16大体上被设置为互相垂直。根据本实施例的另一种形式，第一基本接触区15和第二基本接触区16之间形成0度到180度之间的角度(优选地是0度到90度之间)。

图7示出的第四实施例中，接触区13具有两个拐点17。同样，根据第四实施例的优选方案，接触区13设置为挡板(chicane)的形式。根据本布置，第一基本接触区15和第二基本接触区16大体上被设置为互相平行且之间通过补充接触区18连接。该补充接触区18被限定在两个拐点17之间。

根据图7中示出的第一可替代方案，第一基本接触区15和第二基本接触区16沿着与板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2平行且和扁平管3的对称平面P2’平行的平面延伸。

根据第二可替代方案(未示出)，第一基本接触区15和第二基本接触区16沿着与板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2垂直且和扁平管3的对称平面P2’垂直的平面延伸。

最后，根据另一可替代方案，第一基本接触区15和第二基本接触区16沿着与板10的第二主沿伸平面P2或接触平面P2形成任意角度且和扁平管3的对称平面P2’形成任意角度的平面延伸。

第四实施例的接触区13都被成形为使得重叠区域14为“S”形。

根据图8中示出的第五实施例的可行方案，接触区13具有三个或四个拐点17，因此接触区13形成了隆凸(bosse)或峰。在接触区13具有三个拐点17的情况中，包含在另外两个拐点17之间的拐点17是一个歧点(point de rebroussement)。在这两种情况中，接触区13被设置成与第二主延伸平面P2或接触平面P2大体平行且和扁平管3的对称平面P2’平行。优选地，互相距离最远的第一基本接触区15和第二基本接触区16之间平行。

根据上述不同的实施例，接触区13至少部分地从板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2开始沿着第一方向x-x延伸。同样，根据不同的实施例，在图4和图5的示例中，接触区13完全沿着第一方向x-x延伸。在图6到图8的示例中，接触区13部分地沿着第一方向x-x延伸。同样，在图6中，接触区13的第二基本接触区16部分地沿着第一方向x-x延伸。在图7中，接触区13的补充接触区18部分地沿着第一方向x-x延伸，而在图8中，由拐点限定的隆凸和/或峰部分地沿着第一方向x-x延伸。

在本发明的范围内，不加区别地，接触区13可以从板10的第二主延伸平面P2或接触平面P2向上室8和/或下室9的内部延伸，和/或向上室8和/或下室9的外部延伸。

本发明呈现的优点是，能够使用普通铝合金材料(通常被命名为长寿合金(alliage longue durée))的金属带。特别是，所述合金为被4000系列的钎焊材料所涵盖的3000系列合金。通过使用所述合金，本发明可以将板10的厚度降低到小于0.3毫米(特别地，等于0.25毫米)，同时保持了最理想的抗腐蚀性。

显然，本发明不局限于上述实施例，上述实施例仅提供了示例。本发明包括不同的变化、替代方案和其他可行方案(尤其是上述不同实施例的所有结合)可供技术人员考虑。

Claims (12)

1.一种用于热交换器(1)的扁平管(3)的板(10)，包括至少一个连接边(5)，该连接边(5)沿着接触平面(P2)延伸且包括至少一个接触区(13)，其特征在于，接触区(13)从板(10)的接触平面(P2)至少沿着与接触平面(P2)垂直的第一方向(x-x)延伸。

2.根据权利要求1所述的板(10)，其特征在于，接触区(13)从板(10)的接触平面(P2)沿着第一方向(x-x)延伸长度为大于或等于1.5毫米。

3.根据权利要求1或2所述的板(10)，其特征在于，接触区(13)包括至少一个拐点(17)。

4.根据权利要求3所述的板(10)，其特征在于，接触区(13)包括位于拐点(17)两侧的第一基本接触区(15)和第二基本接触区(16)。

5.根据权利要求4所述的板(10)，其特征在于，第一基本接触区(15)和第二基本接触区(16)之间平行。

6.根据权利要求4所述的板(10)，其特征在于，第一基本接触区(15)和第二基本接触区(16)之间垂直。

7.根据权利要求4所述的板(10)，其特征在于，第一基本接触区(15)和第二基本接触区(16)之间形成在0度到180度之间的角度，优选地为0度到90度之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的板(10)，其特征在于，接触区(13)为挡板的形式。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的板(10)，其特征在于，接触区(13)沿着至少一个与接触平面(P2)平行的第二方向(y-y)延伸。

10.一种扁平管(3)，由根据上述权利要求中任一项所述的两个板(10)构成。

11.一种热交换器(1)，包括至少两个根据权利要求10所述的扁平管(3)。

12.根据权利要求11所述的热交换器(1)，其特征在于，扁平管(3)(12)借助接触区(13)组装，所述组装借助长度为大于或等于1.5毫米的钎焊连接部(12)实现。

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