CN103097848B - 换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换热器，尤其用于流体冷却装置，具有由平面平行的板（1）组成的堆叠，其中：在相互叠合的板（1）中的各对板之间交替地形成用于热的介质的和用于冷却介质的通流区域（3、5），各通流区域分别在侧部由使各板（1）保持间距的成型板条（7、11）限界，各成型板条形成贴靠在各板（1）上的焊接面（25）；各成型板条（7、11）在一个介质的和另一个介质的通流区域（3、5）上沿着各板（1）的彼此成角度地相交的边缘延伸；并且，至少冷却介质的通流区域（5）的成型板条（11）具有基体（13）、从该基体沿着所述焊接面（25）延伸的两个支腿（17）、以及在所述支腿之间的朝向邻接的通流区域（5）敞口的凹槽（15），其特征在于，所述凹槽（15）至少在邻接于该凹槽的内端部部段（23）的区域中由平坦面状壁部件（29）限界。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，尤其是用于流体冷却装置的换热器，该换热器具有由平面平行的板组成的堆叠，其中：在相互叠合的板中的各对板之间交替地形成用于热的介质的通流区域和用于冷却介质的通流区域，各通流区域分别在侧部由使各板保持间距的成型板条限界，各成型板条形成贴靠在各板上的焊接面；各成型板条在一个介质的通流区域和另一个介质的通流区域上沿着各板的彼此成角度地相交的边缘延伸；并且，至少冷却介质的通流区域的成型板条具有基体、从该基体沿着所述焊接面延伸的两个支腿、以及在所述支腿之间的朝向邻接的通流区域敞口的凹槽。
背景技术
这种类型的换热器(也称为肋片式冷却器)是现有技术，参见DE20 208 748 U1。利用空气作为冷却介质，这样的换热器经常用于冷却机械设备(如建筑机械等)的工作液压系统的液压液或静液压走行传动机构的液压液，或者用作(尤其是在风力发电设备中的)高负荷传动机构的油冷却器。在操作这类设备时，不仅换热器受到机械负荷，而且待冷却的流体也由于高的操作温度而受到特别大程度的热负荷。这特别是在如下情况中如此，即由于间歇式工作模式而产生温度阶跃的情况，这由于材料延展而在通过焊接与刚性块体连接的组件的堆叠中引起强的应力。因此尤其在焊缝的区域中出现应力裂纹，并伴随换热器出毛病并进而危害所属系统的危险。
发明内容
考虑到这些问题，本发明基于的目的是提供一种换热器，其特征在于改善的针对操作负荷的抵抗能力，从而实现安全的长期操作。
根据本发明，所述目的一种换热器得以实现，该换热器具有由平面平行的板组成的堆叠，其中：在相互叠合的板中的各对板之间交替地形成用于热的介质的通流区域和用于冷却介质的通流区域，各通流区域分别在侧部由使各板保持间距的成型板条限界，各成型板条形成贴靠在各板上的焊接面；各成型板条在一个介质的通流区域和另一个介质的通流区域上沿着各板的彼此成角度地相交的边缘延伸；并且，至少冷却介质的通流区域的成型板条具有基体、从该基体沿着所述焊接面延伸的两个支腿、以及在所述支腿之间的朝向邻接的通流区域敞口的凹槽，其中，所述凹槽至少在邻接于该凹槽的内端部部段的区域中由平坦面状壁部件限界；所述凹槽从其内端部部段起具有：延伸到所述支腿的横截面的狭窄部位的、渐扩的第一平坦面状壁部件；毗连到所述狭窄部位上的、汇聚的第二平坦面状壁部件；以及毗连到所述第二平坦面状壁部件上的第三平坦面状壁部件，各第三平坦面状壁部件平行于所述焊接面地延伸到所述凹槽的开口附近。
本发明的一个主要特点在于，由于至少在与冷却介质邻接的成型板条中的凹槽的特殊造型，与支腿的焊接面邻接的横截面的形状在避免过高的应力方面得以优化。由于凹槽从内端部部段起具有平坦面状壁部件，因此可以经由成型支腿的长度实现抗弯强度的至少近似线性的变化，从而通过选择长度和/或斜度，所述平坦面状壁部件能够相对于焊接面平面实现支腿的最佳弯曲特性。
在这种情况下，能够以特别有利的方式这样设置，即，所述凹槽从其内端部部段起具有：延伸到所述支腿的横截面的狭窄部位、渐扩的第一平坦面状壁部件；毗连到所述狭窄部位上的、汇聚的第二平坦面状壁部件；以及毗连到所述第二平坦面状壁部件上的第三平坦面状壁部件，各第三平坦面状壁部件平行于所述焊接面地延伸到所述凹槽的开口附近。因此，在成型支腿上形成抗弯强度低的区域，这些区域在两侧毗连抗弯阻力基本上线性增长的支腿部段。狭窄部位不仅限定弯曲关节型式的弯曲线，而且也构成最陡温度梯度的位置。由于这在最小材料横截面的位置上起作用，所以产生相应小的材料延展和材料应力。
在特别有利的实施例中，所述凹槽以如下方式成型，即：第四平坦面状壁部件毗连到所述第三平坦面状壁部件上，各第四平坦面状壁部件相对于彼此略渐扩地延伸直至所述凹槽的开口。
优选地，各第一平坦面状壁部件能够形成相互垂直的平面，并且所述第二平坦面状壁部件能够与所述第一平坦面状壁部件成钝角，所述钝角优选仅略大于直角。因此，凹槽的在邻接于内端部的区域中的横截面形状大致为朝开口敞口的正方体。
能够有利地这样设置，即，所述第一平坦面状壁部件彼此间的连接以及所述第一平坦面状壁部件与所述第二平坦面状壁部件的连接分别经由拱起的具有相同的曲率半径的壁部位实现。所述第二平坦面状壁部件与所述第三平坦面状壁部件的连接以及所述第三平坦面状壁部件与所述第四平坦面状壁部件的连接优选也分别经由拱起的具有相同的第二曲率半径的壁部位实现，所述第二曲率半径是所述第一曲率半径的两倍。
关于狭窄部位相对于朝开口方向毗连的支腿的横截面厚度的尺寸，优选这样设置，即，所述支腿的横截面在所述第三平坦面状壁部件的区域中的厚度是在所述狭窄部位处的厚度的大致两倍。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明。附图示出：
图1根据本发明的换热器的实施例的堆叠板的一部分的仅一个角部区域的以分解形式彼此分开的立体斜视图；并且
图2仅一个用于构成在各堆叠板之间的间距保持器的成型板条的放大绘出的侧视图。
具体实施方式
图1图解说明制成为传统的板式结构的形式的换热器的一个实施例，该换热器具有一叠平坦的、优选由铝合金制成的板1，各板在平行的平面中延伸并构成用于位于这些板之间的通流区域的分隔板，其中在各连续的板对之间分别交替地构成用于待冷却的介质(例如液压油)的通流区域3以及用于冷却介质(例如冷却空气)的通流区域5。如从图1中可见，通流区域3和5彼此成直角地延伸。在附图中位于上部的用于热的介质的通流区域3在彼此相对置的两侧通过以传统方式构造的端盖板条7封闭，在所述端盖板条之间存在相应的流入和流出区域，其中在所述端盖板条7之间以传统方式设置呈肋片型式的涡流器9。
冷却介质的通流区域5同样在侧面分别通过端盖板条限界，这些端盖板条构成在各个板对之间的间距保持器，并且这些端盖板条构成为具有根据本发明的特殊的构造的成型板条11。该根据本发明的结构借助于图2详细地阐述。
如可见的，同样由铝合金优选挤压成型的成型板条11具有：面向板1的边缘区域的正六面体形或块状的基体13、形式为贯通的纵向槽的凹槽15、以及在两侧对凹槽15限界的支腿17。如图1所示，凹槽15朝通流区域5敞口，在该通流区域中存在有冷却肋片19，与在通流区域3中的涡流器9一样，该冷却肋片扩大有效热传递面积。凹槽15的内端部部段23(图2)与成型板条11的封闭的端部21的间距比端部部段23与凹槽15的开口之间的间距大一些。成型板条11的平坦的上端部部段和下端部部段(即从基体13至支腿17的端部区域)构成用于连接堆叠板的焊接面25。在凹槽15的敞口的端部上存在唇状凸起27。如图1所示，唇部27将肋片5支承在焊接面25的端部之前，从而在形成堆叠时避免肋片端部进入板1和焊接面25之间的间隙中的危险。
凹槽15从其内端部部段23起由平坦面状壁部件29限界，各平坦面状壁部件相对于彼此渐扩且成直角地延伸直至相关的焊接面25附近，并在那里构成支腿17的成型横截面的成型狭窄部位31。第二平坦面状壁部件29毗连到该狭窄部位31上，各第二平坦面状壁部件相对于彼此汇聚地延伸并与第一平坦面状壁部件29成比直角大一些的钝角。第二平坦面状壁部件33的长度比第一平坦面状壁部件29的长度小一些，并且第三平坦面状壁部件35毗连到第二平坦面状壁部件33上，各第三平坦面状壁部件限定相对于焊接面25平行的平面并延伸直至凹槽15的开口附近。第四平坦面状壁部件37又毗连到第三平坦面状壁部件35上，各第四平坦面状壁部件相对于彼此略渐扩地延伸直至凹槽15的开口。第一平坦面状壁部件29相互间的连接以及与第二平坦面状壁部件33的连接分别经由曲率半径相同的拱起的壁部位39实现。第二平坦面状壁部件33与第三平坦面状壁部件35的连接以及该第三平坦面状壁部件与第四平坦面状壁部件37的连接同样经由拱起的壁部位41实现，其中该曲率半径分别为在壁部位39处的曲率半径的两倍。
凹槽15的根据本发明设置的横截面形状有效地降低工作应力峰值以及在焊接部位上形成裂纹的危险。在冷却介质流过凹槽15时，在支腿成型件上的狭窄部位31形成最陡的温度梯度的位置。同时，这也是最小材料横截面的位置，从而热变形局限于对应限界的材料部分。由于支腿17的从狭窄部位31起至开口的成型厚度变大到相当于在狭窄部位31处的大致两倍的成型厚度，所以在焊接面25的区域上形成最佳应力分布。
根据本发明的换热装置不需要局限于流体冷却的领域，而是也能够普遍用于气态介质的冷却，并且在这里尤其也包括增压空气冷却器(柴油发动机)以及二次冷却器和中间冷却器(压缩机)。在这些应用中，(冷却空气相对于介质的)温差还相对明显地高于前面所描述的实施例的温差。

Claims (8)

1.一种换热器，该换热器具有由平面平行的板(1)组成的堆叠，其中：
在相互叠合的板(1)中的各对板之间交替地形成用于热的介质的通流区域(3)和用于冷却介质的通流区域(5)，各通流区域分别在侧部由使各板(1)保持间距的成型板条(7、11)限界，各成型板条形成贴靠在各板(1)上的焊接面(25)；
各成型板条(7、11)在热的介质的通流区域(3)和冷却介质的通流区域(5)上沿着各板(1)的彼此成角度地相交的边缘延伸；并且，
至少冷却介质的通流区域(5)的成型板条(11)具有基体(13)、从该基体沿着所述焊接面(25)延伸的两个支腿(17)、以及在所述支腿之间的朝向邻接的通流区域(5)敞口的凹槽(15)，
其特征在于，所述凹槽(15)至少在邻接于该凹槽的内端部部段(23)的区域中由第一平坦面状壁部件(29)限界；
所述凹槽(15)从其内端部部段(23)起具有：延伸到所述支腿(17)的横截面的狭窄部位(31)的、渐扩的第一平坦面状壁部件(29)；毗连到所述狭窄部位(31)上的、汇聚的第二平坦面状壁部件(33)；以及毗连到所述第二平坦面状壁部件上的第三平坦面状壁部件(35)，各第三平坦面状壁部件平行于所述焊接面(25)地延伸到所述凹槽(15)的开口附近。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，第四平坦面状壁部件(37)毗连到所述第三平坦面状壁部件(35)上，各第四平坦面状壁部件相对于彼此略渐扩地延伸直至所述凹槽(15)的开口。
3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，各第一平坦面状壁部件(29)形成相互垂直的平面。
4.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述第二平坦面状壁部件(33)与所述第一平坦面状壁部件(29)成钝角。
5.如权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一平坦面状壁部件(29)彼此间的连接以及所述第一平坦面状壁部件与所述第二平坦面状壁部件(33)的连接分别经由拱起的具有相同的第一曲率半径的壁部位(39)实现。
6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述第二平坦面状壁部件(33)与所述第三平坦面状壁部件(35)的连接以及所述第三平坦面状壁部件与所述第四平坦面状壁部件(37)的连接分别经由拱起的具有相同的第二曲率半径的壁部位(41)实现，所述第二曲率半径是所述第一曲率半径的两倍。
7.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述支腿(17)的横截面在所述第三平坦面状壁部件(35)的区域中的厚度是在所述狭窄部位(31)处的厚度的大致两倍。
8.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，该换热器是用于流体冷却装置的换热器。
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