CN102341578A - 用于设置在吸管中的增压空气中间冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于设置在吸管(7)中的增压空气中间冷却器，包括多个由冷却介质流经的流道(1)，这些流道构成一个可由增压空气环绕流动的冷却器芯体，其中，所述冷却器芯体连接有管板构件(5)；并且，集流器(2)具有至少一个冷却介质接口(3)；增压空气中间冷却器通过法兰构件(8)固定在吸管(7)的开口中；法兰构件(6)和管板构件(5)设计为单独的部件。

Description

用于设置在吸管中的增压空气中间冷却器
技术领域
本发明涉及一种用于设置在吸管中的增压空气中间冷却器。
背景技术
公知的，增压空气中间冷却器设计为间接冷却器，从而使热量由液态的冷却介质散发出去。这种增压空气中间冷却器特别能够设计为带有内燃机吸管的集成单元。
在此公知的，增压空气中间冷却器的管板设计为管束结构同时又是安装板，用以固定在吸管开口的边缘上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于设置在吸管中的增压空气中间冷却器，该增压空气中间冷却器以简单并且可靠密封的方式与吸管连接。
本发明通过法兰构件和管板构件的分离设计，能够相对于振动实现改善的误差。此外，还实现了关于吸管和/或法兰构件的成型和材料匹配的较高灵活性。根据具体设计，本发明的另一个优点还在于，吸管和法兰构件之间的连接不会受到由于冷却器芯体的焊接而可能产生的焊剂残留物或类似污染物的影响。
在一个优选的实施方案中，管板构件由铝制成，其中，流道设计为与管板构件焊接在一起的扁管。在该实施方案中，本发明的方案尤其使扁管在管板构件上的连接从振动和机械应力中解脱。
在一个低成本和简单的实施方案中，法兰构件由塑料制成。在优选的简单的结构方案中，可以在管板构件和法兰构件之间设有密封件，优选该密封件为O环密封件。然而，可替换或可补充地，还可以在管板构件和吸管之间设有密封件。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，法兰构件形成为集流器的一部分，例如形成为集流箱。法兰构件尤其可以形成为位于外界空间和增压空气之间的隔断壁，以及位于冷却介质和增压空气或外界空气之间的隔断壁。法兰构件可以设计为例如塑料成型件，由此以简单和低成本的方式实现这些功能。优选地，它还可以包括集流器的隔断壁。同样地，能够以简单和低成本的方式使冷却介质接口设置在法兰构件上，例如采用同一材料、一体式塑料管接头的形式。在一个特别优选的具体结构方案中，管板构件具有用于连接法兰构件的翻边，该翻边特别为波纹槽式翻边。通过这些方案或其它方案，可以实现简单的装配，例如通过管板构件和法兰构件或集流箱的卡掣连接(latching)来实现装配。
在本发明的另一个实施方案中，法兰构件接合于集流器上，其中，法兰构件形成位于增压空气和外界空间之间的隔断壁。在此特别可以在集流器和法兰构件之间设置密封件，例如为O环密封件。特别在该设置方案中，冷却器芯体不仅可以设计为管式冷却器，还可替换地设计为堆叠的圆盘式冷却器。在这种情况下，可以将集流器理解为由圆盘开口叠加而形成的流道，其中，堆叠结构的顶部圆盘板相当于管板构件。
在本发明的一个可行的实施方案中，集流器与管板构件一起完全形成为由铝质部件构成的焊接单元。这种方案特别可靠，且能够以冷却介质密封的和低成本的方式制造。
在本发明的另一个实施方案中，法兰构件以固结的方式与吸管连接，优选通过粘接和/或焊接、特别优选摩擦焊接。在该结构方案中，除了实现可靠和持久的固接以外，所需的密封件数量可以实现最小化。根据需要，可替换或可补充地，还可以采用螺接、铆接或其它方式将法兰构件固定在吸管上。
特别有利地，法兰构件经由大体上呈圆环形的区域与吸管连接，优选通过摩擦焊接。在该圆形连接方案中，摩擦焊接可以简单、低成本且可靠的方式经由在圆形方向上的高动态振动运动来实现。
本发明其它的优势和特征将结合以下的典型实施例进行论述。
附图说明
接下来，结合附图对本发明的多个典型实施例进行详细说明。
图1示出了现有技术的增压空气中间冷却器的示意图；
图2示出了本发明的增压空气中间冷却器的第一实施例的立体图；
图3示出了图2的增压空气中间冷却器的截面图；
图4a和图4b示出了图2的增压空气中间冷却器在不同角度的两个分解示意图；
图5示出了本发明的增压空气中间冷却器的第二典型实施例的截面图；
图6示出了本发明的增压空气中间冷却器的第三典型实施例的截面图；
图7示出了图6的增压空气中间冷却器的立体图；
图8示出了本发明的增压空气中间冷却器的第四典型实施例的俯视图。
具体实施方式
图1中所示的增压空气中间冷却器示出一个冷却器芯体，该冷却器芯体由一束扁管1构成，在各个扁管之间设有翅片1a。扁管1形成液态的冷却介质的流道，冷却介质经由具有冷却介质接口3的集流器2而分配到流道1中。在流道1的一端，冷却介质于第二集流器4中进行转向，从而使增压空气中间冷却器具有U型流冷却器(U-flow-Kühler)型设计。流道或扁管1在集流器2的管板构件5中向外开口，该管板构件是板式的，且在边侧自冷却器芯体上突伸出冷却器芯体，并且管板构件设有装配孔5a，用以固定在吸管(图1未示出)中的插入口上。由此，已知的间接增压空气中间冷却器的管板构件2同时形成用于固定在吸管上的法兰构件。
图2至图4b所示的本发明的增压空气中间冷却器包括一束双排式的扁管1，在扁管之间，翅片1a被焊接在平面上。增压空气L环绕扁管或流道1和翅片流动，其中，液态冷却介质依次流过流道1，例如为了散热而流经低温冷却回路。
扁管1总体构成一个冷却器芯体且打开，使每个扁管端部伸入到管板构件5中，该管板构件由铝板金属件形成。在机械预装配之后，将两个位于端侧的管板构件5、扁管1和翅片于一个焊炉中焊接在一起。特别地，为了进一步简化和节省成本，两个管板构件5可以设计为相同部件。
第一管板构件5是增压空气中间冷却器的位于接口侧的第一集流器2的一部分。集流器2由管板构件5和塑料注塑件6构成；该塑料注塑件同时形成集流箱和法兰构件，用以将增压空气中间冷却器以气密的方式固定在吸管7的开口上(参见图3的截面图)。
法兰构件6具有沿圆周延伸的凸缘8，该凸缘与管板构件5的翻边9相互作用，在这种情况下，该翻边为波纹槽式翻边。对此，在凸缘8和管板构件5之间插入一个O环密封件，据此，法兰构件6随其凸缘8以冷却介质密封的方式连接到管板构件9上。通过波纹槽式翻边9的变形而建立管板构件5与法兰构件或集流箱6的固定连接。可替换或可补充地，这种连接还可以由卡掣连接(latching)、粘接或其它固定方法来实现。
具有螺纹孔10a的周向的法兰面10在法兰构件6的凸缘8的侧面上延伸，通过该法兰面实现法兰构件6在吸管开口边缘上的气密固定。对此，在法兰面10中和/或在吸管开口上，可以另外设有用于嵌入O环密封件的开槽。
此外，在法兰构件6上一体成型有两个管接头式的冷却介质接口3。为了在供给流道和回流流道1上分配冷却介质流，还在冷却介质接口3之间设有隔断壁12，同样地，隔断壁由相同材料制成且一体成型在法兰构件6上。
在扁管1的相对侧上，第二管板构件5以类似方式与第二集流箱13连接。该第二集流箱在管端上方形成空腔，从而使来自供给扁管1的冷却介质以180°的转向而流入到回流扁管1中。
有利地，冷却器芯体还在第二集流器4的相对于吸管的一侧受到支撑，例如，通过第二集流箱13的由弹性材料(未示出)制成的支撑物来实现。
图5示出了本发明的第二典型实施例，其与第一典型实施例的区别在于选用了另一种形式的密封。
同样在该例中，法兰构件6也同样设计为由塑料制成的集流箱并具有隔断壁12。然而，在这种情况下，在板式的侧面突起的管板构件5和吸管7中开口的外侧边缘之间设有O环密封件11，该O环密封件在冷却介质和增压空气之间形成密封。
法兰构件6被以支撑方式连接到管板构件5上，并且密封件被以挤压方式连接到所述管板构件5上，其中，法兰构件的边缘14与对应的、围绕吸管7开口沿圆周延伸的边缘15以固接方式连续地连接。在这种情况下，该连接通过吸管7的塑料材料与法兰构件6的焊接来实现，例如通过摩擦焊接或超声焊接来实现。可替换和可补充地，还可以通过粘接来实现。为了改善定位和固定，相对应的边缘还具有相互咬合的梯台。
图6和图7示出了本发明的第三典型实施例。与上述实施例的区别在于，法兰构件6没有被同样设计为集流箱。而是，集流箱与管板构件5同样都是由铝制成，并且与扁管1和冷却介质接口3在焊炉中焊接在一起。
由这种方式形成的、由冷却器芯体1和集流器2、4(参见图7)构成的铝质结构单元通过由塑料制成的法兰构件6而固定在吸管7中(参见图6)。在这种情况下，法兰构件6与吸管7采用密封件21而螺接在一起，然而还可以粘接或焊接在一起。
法兰构件6接合在增压空气中间冷却器的集流器2上，其中，集流器的冷却介质接口3贯穿法兰构件6中的凹槽。集流器2和法兰构件6之间的所述O环密封件17用于使增压空气和外界空间气密地隔离。为此，法兰构件6形成位于增压空气和外界空间之间的气密的隔断壁。
在增压空气中间冷却器的的相对端上，该增压空气中间冷却器通过第二集流器而相对于吸管7的内壁受到支撑，冷却介质在第二集流器中进行转向，其中，为了改善对振动的抑制，在集流器4和吸管壁之间设置弹性的嵌件18。
可以了解到，在图6和图7的典型实施例中，在不背离本发明的在吸管中密封固定的原理的情况下，增压空气中间冷却器可以具有基本上任意的结构。例如，增压空气中间冷却器还可以形成为堆叠的圆盘式冷却器(Stapelscheiben-Kühler)(未示出)。对于这种构造方案，可以被认为与具有集流器和管板构件的增压空气中间冷却器的其它结构方案是一致的。在这种情况下，集流器可以理解为由圆盘开口叠加而形成的流道，其中，例如堆叠结构的顶部基板相当于管板构件。
图8示出了本发明的第四典型实施例，其大体上是第三典型实施例的一个变形。这里，法兰构件6也设计为接合在集流器2上的塑料成型件且具有带有密封环17的开口19，该开口由冷却介质接口3贯穿。
作为扩展方案，法兰构件6的边缘与由塑料制成的吸管连接且具有圆环形状，从而首先呈现圆环形的接触面20。随后，通过摩擦焊接以简单、可靠且低成本的方式实现了法兰构件6与吸管7的固接。通过表面2的圆环形结构，使摩擦焊接能够以特别有利的方式通过围绕圆心点(振动箭头V的方向)的动态振动或旋转振动来实现。在圆形密封件17没有受到高载荷的情况下，圆形摩擦焊接特别具有优势。如果密封件在摩擦焊接的过程中于冷却器集流器表面上产生旋转，那么可能更好地防止密封件受损。这里特别适合采用具有一定的滑动性能的密封环。通过在摩擦焊接过程中的旋转运动，使密封件受损的危险降低。
可以理解，各个典型实施例的具体特征可以根据需要而彼此相结合。只要这些特征不需要特殊材料，就可以任意选材。在本发明范围内，吸管可以由塑料或还可以由铝制成。

Claims (13)

1.一种用于设置在吸管(7)中的增压空气中间冷却器，包括多个由冷却介质流经的流道(1)，这些流道构成一个可由增压空气环绕流动的冷却器芯体，其中，
所述冷却器芯体连接有管板构件(5)；并且
集流器(2)具有至少一个冷却介质接口(3)；
所述增压空气中间冷却器通过法兰构件(6)固定在所述吸管(7)的开口中；
其特征在于，
所述法兰构件(6)和所述管板构件(5)设计为单独的部件。
2.根据权利要求1所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述管板构件(5)由铝制成，其中，所述流道(1)设计为与所述管板构件(5)焊接在一起的扁管。
3.根据权利要求1或2所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)由塑料制成。
4.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述管板构件(5)和所述法兰构件(6)之间设有密封件，所述密封件特别为O环密封件。
5.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述管板构件(5)和所述吸管(7)之间设有密封件(11)，该密封件特别为O环密封件。
6.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)形成为所述集流器(2)的一部分。
7.根据权利要求6所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)包括所述集流器(2)的隔断壁(12)。
8.根据权利要求6或7所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述冷却介质接口(3)设置在所述法兰构件(6)上。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述管板构件(5)具有用于连接所述法兰构件(6)的翻边(9)，该翻边特别为波纹槽式翻边。
10.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)接合于所述集流器(2)上，其中，所述法兰构件(6)形成位于增压空气和外界空间之间的隔断壁。
11.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，包括所述管板构件(5)的所述集流器(2)完全形成为由铝质部件构成的焊接单元。
12.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)与所述吸管(7)以固接的方式连接，特别通过粘接和/或焊接连接，所述焊接特别为摩擦焊接。
13.根据前述任意一项权利要求所述的增压空气中间冷却器，其特征在于，所述法兰构件(6)经由基本呈圆环形的表面(20)与所述吸管(7)连接，特别通过摩擦焊接连接。
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