CN105258546B - 箱肋状部设计 - Google Patents

Abstract

一种用于热交换器的箱，该箱包括壳体，该壳体包括形成在其中的大致平面的封头开口和绕该封头开口的外周设置的脚部。脚部形成向外延伸的凸缘部，一对相对地设置的壁部从该向外延伸的凸缘部延伸，形成弓形形状的相对地设置的壁部包括沿着该弓形形状的顶端延伸的脊状部。相对地设置的壁部由于形成在该相对地设置的壁部中的向外突出的肋状部而具有与脚部相邻的褶皱轮廓。肋状部中的每个肋状部均沿长度方向从脚部朝向脊状部延伸，其中，肋状部中的每个肋状部的远端与壳体的在壳体经受来自流动穿过该壳体的流体的内部压力时经受最小应力的中性应力部相邻地形成。

Description

箱肋状部设计

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月11日提交的美国临时专利申请序列No.62/023,397的优先权和2015年6月25日提交的美国专利申请序列No.14/750,001的优先权，所述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，并且更具体地涉及一种用于热交换器的箱的壳体，该壳体包括形成在其相对两侧的多个褶皱部。

背景技术

热交换器通常包括集中式的多个热交换器管或通道，所述多个热交换器管或通道在其各个相应的端部处连接至入口箱和出口箱中的一者。入口箱和出口箱各自通常包括一个大致平的表面，该表面用作用于将热交换器管接纳在其中的封头(header)。每个箱的封头随后联接至箱的壳体，从而有助于分配或收集流动穿过热交换器管的流体。入口箱和出口箱中的每一者的壳体通常包括连接至壳体的一部分的管，该壳体具有用作覆盖封头的周缘的扩大的壁部的几何形状，其中，封头和壳体配合以限定中空内部室，流体在热交换器的使用期间穿过该中空内部室。

入口箱或出口箱中的任一者内经受的内部压力可以使弯矩形成在每个壳体内，从而将壳体分成经受压应力的部分和经受张应力的部分。图1和图2示出了根据现有技术的壳体1。壳体1包括沿着其长度延伸的一对中性应力线A。该中性应力线A可以在壳体1的每侧对称地形成，然而，在图1中仅画出了中性应力线A中的一个中性应力线。中性应力线A中的每个中性应力线均对应于壳体1的下述部分，在所述部分中，由弯矩产生的应力在壳体1内由于从压应力至张应力的转变而变为最小。壳体1的设置在两个中性应力线A之间并且对应于壳体1的脊状部的部分经受了压应力，同时壳体1的形成在中性线A的下方的各个部分经受张应力。

现有技术的壳体1还包括形成在其外表面上的多个肋状部2以进一步加强壳体1，从而避免变形。图1和图2中示出的壳体1包括绕其周缘形成的向外延伸的脚部3，脚部3具有从其突出的多个大致半圆形的波浪(crimp)接合部4。波浪接合部4包括在壳体1的脚部3上以用于将相关联的封头(未示出)的带状波浪条5联接至壳体1。如图2中所示，带状波浪条5为包括构造成设置在壳体1的脚部3上的凹部6和构造成绕大致半圆形波浪接合部4延伸并且接纳大致半圆形波浪接合部4的突出部7的褶皱材料条。因此，封头可以通过将封头的带状波浪条5绕脚部的外周紧固至壳体1的脚部3而联接至壳体1。

肋状部2中的每个肋状部均从半圆形波浪接合部4中的一个半圆形波浪接合部延伸至波浪接合部4中的相对地设置的一个波浪接合部，从而使肋状部2中的每个肋状部的形状大致为弓形。肋状部2以绕肋状部2中的每个肋状部的整体弓形形状延伸的大致矩形截面远离壳体的外表面突出，如图2中最佳示出的。肋状部2中的每个肋状部的矩形截面产生了若干个尖利的边缘以及从壳体1的外表面的一个部分至相邻部分的急转过渡部。

图1中示出的肋状部2彼此等间隔地间隔开以使肋状部2在壳体1的纵向方向上具有恒定的出现频率。这种设置确保壳体1在任何和所有潜在的问题区域上都被加强。与之相比，图3示出了壳体1’，除了壳体1’包括在壳体1’的外表面上仅沿壳体1’的经受最大内部应力量的这些部分形成的肋状部2，壳体1’与图1和图2中示出的壳体1相同。因此，图3的壳体1’减小了用于形成壳体1’的材料的量，同时还处理了形成在壳体1’中的局部应力的问题。

不幸的是，与图1至3中示出的肋状部2的使用相关联的一个问题是，肋状部2未以解决当肋状部2以弓形形状延伸时沿着肋状部2中的每个肋状部的不同部分受到的应力变化的方式形成在壳体1、1’的外表面上。具体地，肋状部2趋于绕壳体1的整个外表面延伸，其中，壳体1的经受相对较低的应力的部分诸如与中性应力线A中的每个中性应力线相邻的区域没有必要加强。因此，过多的材料用于形成壳体1、1’中的每一者，从而增加了重量、成本和形成壳体1、1’的复杂性。此外，在需要超过图1至图3中示出的那样的额外的加强作用的情况下，用作加强壳体1、1’的肋状部2中的每个肋状部会需要扩大的截面形状以用于额外的加强程度。肋状部2的尺寸的这种增大会不理想地增大了壳体1、1’的包装尺寸，从而又会在壳体1、1’中的一者安装在包装空间有限的车辆或其他设备内时需要对与壳体1、1’相邻的其他部件进行重新布置或修改。

由于图1至图3中示出的肋状部3的使用而遇到的另一问题是，肋状部2中的每个肋状部的大致矩形截面形状会导致由于从壳体1、1’中的每一者的外表面至在该外表面上形成的垂直突出的肋状部2的突然变化而在壳体1、1’内产生局部应力集中。肋状部2的矩形截面形状还可以引起用于形成壳体1、1’的模制操作的时间比模制具有更连续的外部轮廓的壳体花费更长的时间，这是因为模制材料通常花费更长的时间才能在模制过程期间实现形成在这些部件之间的尖利的边缘和拐角。

另一现有技术解决方案包括添加在肋状部的相邻的肋状部之间延伸的交叉联接部以在选择的区域具体地在与壳体的脚部相邻的区域处进一步加强和强化壳体。交叉联接部可以包括与肋状部类似并且沿与肋状部垂直的方向延伸的壳体的外表面的一个或更多个升高的部分。然而，增加交叉联接部对壳体而言增加了额外的重量，同时还明显地增大了用于形成壳体的制造过程的复杂性。

因此，期望的是生产一种用于热交换器的壳体，该壳体加强壳体的仅所选择的区域，同时还使用于制造壳体所需的材料的量最小化。

发明内容

与本发明相兼容并且一致地，提供了一种用于热交换器的壳体，其加强壳体的仅所选择的区域，同时还使制造壳体所需的材料的量最小化。

在本发明的实施方式中，用于热交换器的箱包括具有中空内部的壳体。壳体的脚部绕开口的外周形成向外延伸的凸缘部，所述开口提供进入壳体的中空内部的通路。壳体的相对设置的壁部各自具有与壳体的脚部相邻的褶皱轮廓。

在本发明的另一实施方式中，提供了一种用于热交换器的壳体，壳体包括绕封头开口的外周延伸的脚部，所述封头开口提供进入壳体的中空内部的通路，其中，脚部包括第一侧部，第一侧部与第二侧部相对地形成。壁部以弓形形状从脚部的第一侧部延伸至第二侧部。多个向外突出的肋状部沿着第一侧部和第二侧部中的每一者形成在壁部中且与脚部相邻。

附图说明

对本领域的技术人员而言，本发明的上述以及其他目的和优势在根据附图考虑时将通过阅读本发明的优选实施方式的下文详细描述而变得更明显，其中：

图1为根据现有技术的具有沿着壳体的长度形成的肋状部的壳体的俯视立体图；

图2为图1中示出的壳体的一部分的放大局部俯视立体图，该部分构造成接纳用于将封头联接至壳体的带状波浪条；

图3为根据现有技术的具有仅沿着壳体的需要额外加强的区域形成的肋状部的壳体的俯视立体图；

图4为根据本发明的实施方式的壳体的俯视立体图；

图5为沿着图4的线5-5截取的壳体的放大截面图；

图6为图4中示出的壳体的放大局部俯视立体图；

图7为根据本发明的另一实施方式的壳体的俯视立体图；

图8为沿着图7的线8-8截取的壳体的放大截面图；

图9为图7中示出的壳体的放大局部俯视立体图；以及

图10为根据本发明的另一实施方式的壳体的放大局部俯视立体图。

具体实施方式

以下详细说明和附图描述并示出了本发明的各个实施方式。描述和附图用作使本领域技术人员做出并且使用本发明，并且不意在以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法，呈现的步骤在本质上是示例性的，并且因此，步骤的顺序不是必须的或关键的。

图4至图6示出了根据本发明的实施方式的壳体10。壳体10可以形成设置在热交换器(未示出)的一端处的箱的一部分，例如形成在汽车应用中使用的散热器的箱的一部分。然而，壳体10可以在未背离本发明的范围的情况下适用于在任何应用领域中使用的任何适合形式的热交换器。通常，该热交换器包括一对箱，其中，每个箱均设置在热交换器的芯体的一端处。热交换器的芯体可以包括从箱中的一个箱延伸至箱中的另一个箱的多个热交换管。壳体10形成箱的用作将流体分配至热交换管中的每个热交换管或者在流体穿过热交换管中的每个热交换管之后收集流体的中空容器。壳体10可以适于与热交换器的入口箱或出口箱中的任一者一起使用。

壳体10包括部分地封装壳体10的中空内部12的壁部20。除了大致平面的封头开口26(图5中示出)之外，壁部20绕中空内部12的所有侧面延伸。壁部20包括形成在壳体10的第一端15处的第一端部13、形成在壳体10的第二端16的第二端部14、从第一端部13延伸至第二端部14的弓形部22以及绕壳体10的与其封头开口26相邻的周缘延伸的脚部30。壁部20的边缘28(图5中示出)绕封头开口26的外周延伸。壳体10的脚部30为壁部20的与周缘边缘28相邻地形成的向外延伸的凸缘部。壳体10的脚部30从壁部20的周缘边缘28沿与由封头开口26限定的平面大致平行的方向延伸。脚部30因其绕封头开口26延伸而具有大致矩形外周的形状并且脚部30包括第一长形部31、第二长形部32(图5中示出)、第一短部33和第二短部34。第一长形部31以与第二长形部32大致平行的方式延伸并且与第二长形部32相反地形成，并且第一短部33以与第二短部34大致平行的方式延伸并且与第二短部34相反地形成。第一短部33形成在壳体10的第一端13处，第二短部34形成在壳体10的第二端14处。尽管进行了单独描述，但应该理解的是，第一端部13、第二端部14、弓形部22和脚部30中的每一者若需要均可以一体地形成。

壳体10的脚部30可以设置用于将相关联的箱的封头(未示出)联接至壳体10。封头可以包括形成在其中的多个开口以用于接纳热交换管中的每个热交换管。在一些实施方式中，在封头与壳体10的脚部30之间设置有垫圈或密封件(未示出)以在封头与脚部30之间提供流体密封。封头可以联接至诸如图2中示出的带状波浪条5之类的结构。带状波浪条5和相关联的封头可以随后压接至壳体10的脚部30，从而将封头联接至壳体10，同时压缩封头与壳体10的脚部30之间的垫圈。下文对将带状波浪条5联接至壳体1的方法进行更详细地描述。

如图4和图5中最佳示出的，壁部20的弓形部22具有从脚部30的第一长形部31周向地延伸至相反地设置的脚部30的第二长形部32的大致弓形截面形状。弓形部22的弓形截面沿着壳体10的长度从壳体10的第一端部13延伸至第二端部14。因此，壁部20的弓形部22包括壁部20的一对相对设置的在弓形部20的顶端处相接的区段。壁部20的弓形部22的顶端形成壳体10的与封头26相对且从第一端部13延伸至第二端部14的脊状部25。如图4中所示，脊状部25在其从第一端部13延伸至第二端部14时由于壳体10的沿着壳体10长度的可变几何形状而具有曲线形状。因此，弓形部22的弓形截面形状可以沿着壳体10的长度改变。例如，图4示出了弓形部22，弓形部22具有与第一端部13和第二端部14中的每一者均相邻的大致半圆形截面形状以及沿着壳体10的在第一端部13与第二端部14的中间部分的在从封头开口26朝向脊状部25的方向上拉长的大致半椭圆形形状。

壳体10还包括从壳体10延伸的管11以用于提供流动穿过壳体10的流体或收集流动穿过壳体10的流体。在壳体10用作热交换器的入口箱的情况下，管11可以用作进入壳体10的入口。与之相比，在壳体10用作热交换器的出口箱的情况下，管11可以用作离开壳体10的出口。管11可以与壁部20的与其脊状部25相邻的弓形部22相交。然而，在未背离本发明的范围的情况下，可以使用管11的其他构型，只要管11定位成分配流动穿过壳体10的流体或收集流动穿过壳体10的流体即可。

脚部30形成绕壳体10的外周延伸的包括第一表面37和第二表面38的突出部。第一表面37可以设置成与封头开口26的平面大致平行。第一表面37沿着脚部30的第一长形部分31和第二长形部分32中的每一者与壁部20的弓形部22相交。如图4和图6中所示，脚部30的第一表面37可以设置成与壁部20的弓形部22在它们相交处大致垂直。第二表面38绕脚部30的外周周向地延伸并且第二表面38可以设置成与第一表面37大致垂直。

壳体10还包括从壳体10的壁部20的弓形部22的外表面23突出的多个肋状部40。肋状部40若需要可以仅沿着脚部30的第一侧部31和第二侧部32中的每一者形成。如图6中最佳示出的，肋状部40中的每个肋状部由于肋状部40中的每个肋状部从脚部30的第一表面37朝向脊状部25延伸而具有可变的形状。肋状部40中的每个肋状部的高度限定为肋状部40中的每个肋状部的外表面42与弓形部22的外表面23沿着壁部20的形成在肋状部40的相邻的肋状部之间的区域在垂直方向上间隔开的程度。也就是说，肋状部40中的每个肋状部的高度描述了肋状部40中的每个肋状部从弓形部22的外表面23的不具有从该外表面23突出的肋状部40中的一个肋状部的部分突出了多远。肋状部40中的每个肋状部的宽度沿与壳体10的纵向轴线平行的方向从肋状部40中的每个肋状部与弓形部22的外表面23的一个相交处至相对地设置的肋状部40中的每个肋状部与弓形部22的外表面23的相交处进行测量。肋状部40中的每个肋状部的长度沿壁部20的弓形部22的周向方向从脚部30的第一表面37朝向弓形部22的脊状部25进行测量。

肋状部40中的每个肋状部在肋状部40的每个肋状部的与脚部30的第一表面37相交的基部处均包括圆形部24。圆形部24若需要可以具有大致类似于一部分圆形、半圆形、抛物线部段或任何其他对称的弓形形状的截面形状。肋状部40中的每个肋状部的圆形部24的相对于壁部20的弓形部22的外表面23而言具有最大高度的最外表面可以与脚部30的第二表面38对准。圆形部24的剩余部分远离第二表面28并且沿着脚部30的第一表面37朝向壁部20的弓形部22弯曲。

壳体10的脚部30和肋状部40中的每个肋状部的圆形部24可以配合以接纳图2中示出的带状波浪条5以将带状波浪条5联接至壳体10，从而将联接至带状波浪条5的相关联的封头联接至壳体10。带状波浪条5的凹部6构造成放置在脚部30的第一表面37上，同时突出部分7构造成接纳肋状部40中的每个肋状部的圆形部34，以通过在封头与壳体之间提供过盈配合而将相关联的封头联接至壳体10。因此，肋状部40中的每个肋状部的圆形部24用作提供加强壁部20的结构同时还向壳体10提供沿着壳体10的长度的适合褶皱轮廓以用于将封头的褶皱的带状波浪条5联接至壳体10的双重目的。

随着肋状部40中的每个肋状部均沿着壁部20的弓形部22并且沿肋状部40中的每个肋状部的长度方向朝向脊状部25延伸，肋状部40中的每个肋状部的高度逐渐减小以形成肋状部40中的每个肋状部的曲线表面。此外，随着肋状部40中的每个肋状部均沿长度方向朝向脊状部25延伸，肋状部40中的每个肋状部的宽度也减小。图6示出了肋状部40中的每个肋状部，其中，轮廓线的使用示出了肋状部40中的每个肋状部至壁部20的弓形部22的外表面23的剩余部分的过渡的一个示例。因此，肋状部40中的每个肋状部均包括绕肋状部40中的每个肋状部的外周的至少一部分形成的过渡区43，其中，肋状部40中的每个肋状部从大致圆形突出部44过渡至壁部20的弓形部22的外表面23的剩余部分。过渡区43确保了壁部20的弓形部22至肋状部40中的每个肋状部的突出部分44中的每个突出部分的过渡包括没有尖利边缘的圆形和曲线形的表面。尖利的过渡边缘的消除减小了由于壳体10的几何形状的突然改变而产生的局部应力集中的发生率。

如参照在图1至图3中公开的现有技术的壳体1、1’而描述的那样，壳体10可以经受由在具有壳体10的热交换器的操作期间的流体的引入而产生的内部压力。该内部压力可以形成壳体10内的弯矩，从而将壳体10分成经受压应力的压缩部8和经受张应力的一对张紧部9，其中，压缩部8与张紧部9中的每个张紧部通过一对中性应力线A间隔开。中性应力线A表示壁部20的中性应力部，在该中性应力部中，应力由于从压应力转变成张应力变为最小。如在图4至图6中示出的，壳体10的壁部20的弓形部22的每一侧均包括沿着壳体10的长度的中性应力线A中的一个中性应力线，其中，中性应力线A关于壳体10的脊状部25大致对称。如图4中所示，中性应力线A中的每个中性应力线的形状和位置可以与脊状部25相对于壳体10的脚部30的形状和形式直接相关。

如图4和图6中所示，肋状部40中的每个肋状部均终止于肋状部的与壳体10的脚部30间隔开的远端45处。如从脚部30的第一表面37至肋状部40的远端部45测量的肋状部40中的每个肋状部的长度可以根据中性应力线A中的每个中性应力线的位置而沿着壳体10的长度来改变。由于中性应力线A表示壁部20的具有最小应力的部分，因此壁部20不需要来自肋状部40的沿壁部20的这些部分的额外的加强作用。同样，肋状部40中的每个肋状部在没有与中性应力线A中的任一者相交的情况下终止于肋状部的与中性应力线A中的一个中性应力线相邻的远端45处。

因此，壁部20可以形成为包括仅沿着壁部20的经受张紧部9内的张应力的部分的肋状部40。与图1至图3中示出的现有技术的壳体相比，具有肋状部40的壳体10不需要沿着壳体10的包括脊状部25的压缩部8的额外的加强作用。肋状部的沿着壁部20的这些部分的移除与现有技术的壳体1、1’相比减小了用于形成壳体10的材料的量。

包括第一端部13、第二端部14、弓形部22、脚部30和肋状部40的整个壳体10可以在诸如模制之类的制造过程中一体地形成。在使用模制的情况下，形成在壳体10的不同部件之间的曲线轮廓和形状由于没有尖利的边缘和拐角而有助于模制材料适当地填充相关联的模具的各个部分，因为在一些情况下，尖利的边缘和拐角阻止了模制材料的及时引入。因此，用于形成壳体10的模制过程与诸如在图1至图3中示出的现有技术的壳体中的一个壳体的模制过程相比可以在更短的时间内完成。

此外，再次参照图5，壁部20的内表面24可以在沿着内表面24的对应于肋状部40的部分作出空心，从而允许壁部20的内表面24相对于壁部20的没有肋状部40的部分凹入。图5通过示出了对应于一对肋状部40的内表面24与沿着没有肋状部40的弓形部22形成的内表面24相比而示出了这种关系。因此，壳体10的壁部20可以沿着壁部20的没有肋状部40的弓形部22以及沿着肋状部40两者形成具有大致相等的厚度。壁部20的内表面24的挖空有利地使用于形成壳体10的材料的量最小化，同时也使壳体10的质量最小化。

图7至图9示出了根据本发明的另一实施方式的壳体10’。为了清楚起见，与图4至图6中示出的壳体的结构类似的结构包括相同的附图标记以及上撇号(’)。除了壁部20’的弓形部22’包括沿着壳体10’的脊状部25’形成的多个凹处50，壳体10’与图4至图6中示出的壳体10大致相同。

凹处50中的每个凹处50可以沿壳体10’的纵向方向与对应的一对肋状部40’对准。凹处50中的每个凹处均可以具有大致圆形或椭圆形的外周形状，从而使得凹处50中的每个凹处均具有类似鞍的轮廓。凹处50中的每个凹处均包括绕凹处50的外周形成的过渡区52。过渡区52为壁部20的从壁部20的整个弓形部22过渡至凹处50中的每个凹处50的向下倾斜部的部分。因此，凹处50中的每个凹处的过渡区52中的每个过渡区允许壁部20’的外表面23’形成为没有趋于导致壳体10’内的局部应力增大的任何尖利或突然变化的几何形状。凹处50使壳体10’的脊状部25’具有沿着壳体10’的长度的褶皱轮廓。

如上文所论述的，形成在壳体10’内的弯矩可以使脊状部25’经受壳体10’的压缩部8’内的压应力。因此，凹处50包括在壳体10’中以加强壳体10’的脊状部25’，这是由于形成凹处50中的每个凹处的弯曲表面趋于抵制由压缩部8’内经受的压应力引起的变形。

沿着脚部30’的第一长形部31’和第二长形部32’中的每一者形成的肋状部40’和沿着脊状部25’形成的凹处50使得壳体10’具有沿着壳体10’的由中性应力线A彼此分开的至少三个不同部分的褶皱形状。因此，壳体10’的经受压应力或张应力中的一者的每个部分沿着这些区域被适当地加强，同时壳体10’的经受最小应力量的部分保持壁部20的弓形形状。因此，壁部20’的与脚部30’紧相邻的褶皱轮廓沿着中性应力线A中的每个中性应力线过渡成壁部20’的曲线轮廓。类似地，壁部20’的沿着脊状部25’的褶皱轮廓同样沿着中性应力线A中的每个中性应力线过渡成壁部20’的曲线轮廓。肋状部40’的与壳体10’的脚部30’相邻地形成的褶皱轮廓同样允许壳体10’联接至图2中示出的带状波浪条5中的一个带状波浪条。因此，肋状部40’用作形成用于将封头压接至壳体10’的表面以及还处理了形成在壳体10’中的与壳体10’的脚部30’相邻处的局部应力集中问题的双重作用。

图10示出了根据本发明的另一实施方式的壳体10”的一部分。为了清楚起见，与图4至图6中示出的结构类似的结构包括相同的附图标记以及双上撇号(”)。除了壳体10”包括代替壳体10的肋状部40而形成在壳体10”上的多个肋状部60，壳体10”与图4至图6中示出的壳体10相同。肋状部60中的每个肋状部均包括具有适用于接纳图2中示出的带状波浪条5的突出部7的形状和尺寸的圆形部64。肋状部60中的每个肋状部的圆形部64设置在脚部30”的第一表面37”上并且具有可以最接近地类似于一部分圆形、半圆形、抛物线部段或对称弓形形状的任何其他形状的弓形轮廓。肋状部60中的每个肋状部的圆形部64可以与肋状部60的沿着壳体10”的脚部30”的相邻的一个肋状部的圆形部64间隔开以将图2中示出的带状波浪条5的凹部6中的每个凹部接纳在其间，从而有助于将带状波浪条5压接至脚部30”。

肋状部60中的每个肋状部的圆形部64沿肋状部60中的每个肋状部的长度方向延伸直至肋状部60中的每个肋状部分成第一延伸部65和第二延伸部66为止。随着肋状部60中的每个肋状部均分成第一延伸部65和第二延伸部66直到中央部接合至壁部20”的弓形部”的外表面23”的剩余部分为止，肋状部60中的每个肋状部的形成在其圆形部64的顶端处的中央部的高度减小。第一延伸部65和第二延伸部66均具有大致弓形截面形状，从而使得延伸部65、66中的每一者均具有与图4至图6中示出的肋状部40中的每个肋状部的形状大致类似的形状。肋状部60中的每个肋状部均包括绕其外周形成的过渡区67，在过渡区中，肋状部60中的每个肋状部均过渡至壁部20”的弓形部22”的外表面23”的剩余部分，从而消除了壁部20”的外表面23”上的尖利的边缘和拐角的形成。

肋状部60构造成加强形成在中性应力线A中的每一个中性应力线与壳体10”的脚部30”之间的壳体10”的张紧部9”中的每个张紧部内的壳体10”。因此，第一延伸部65和第二延伸部66中的每一者的远端68可以在不与中性应力线A相交的情况下与中性应力线A中的一个中性应力线相邻地形成。

尽管未在图10中画出，但应该理解的是，壳体10”也可以形成有沿着壳体10”的脊状部并且以与相随的一对肋状部60纵向对准的方式形成的多个凹处，其中，凹处中的每一者均与图7至图9中示出的凹处50的形式类似。

肋状部60有益地用作提供与壳体10”的脚部30”相邻的褶皱表面以用于将带状波浪条5压接至壳体10”以及加强壳体10”的张紧部9”内的壳体10”的双重目的。使肋状部60中的每个肋状部的圆形部64分成第一延伸部65和第二延伸部66使得一列肋状部60具有与一列肋状部40相比两倍的褶皱，从而进一步加强壳体10”以抵抗在其使用期间由形成在壳体10”中的弯矩而引起的变形。

示例

表1示出了利用图1中示出的壳体1、图3中示出的壳体1”、图4中示出的壳体10以及图7中示出的壳体10’中的每一者的计算机模型执行的有限元分析(FEA)的结果，其中，壳体1具有沿着其长度形成的肋状部2，壳体1’具有在需要加强时在选择的区域处形成的肋状部2，壳体10具有肋状部40，壳体10’具有肋状部40’和凹处50两者。执行FEA，其中，施加至壳体1、1’、10、10’中的每一者的内部的内部压力假定为225kPa。当壳体1、1’、10、10’中的每一者承受内部压力时，FEA建立了壳体1、1’、10、10’中的每一者内承受的最大应力和最大变形。表1为了对比还示出了各个壳体1、1’、10、10’中的每一者的质量。

表1

如表1中所指示的，本发明的壳体10、10’在分别与图1和图3中示出的现有技术的壳体1、1’相比时具有若干有利特性。

例如，在与图1中示出的全部加肋状部的壳体1相比，图4中示出的具有肋状部40的壳体10的质量减小了大约8％，最大应力减小了大约49％以及最大变形减小了大约49％。类似地，与图3中示出的具有优化了肋状部2的放置的壳体1’相比，图4中示出的壳体10具有减小了大约54％的最大应力和减小了大约50％的最大变形。

此外，与图1中示出的全部加肋状部的壳体1相比，图7中示出的具有肋状部40’和凹处50两者的壳体10’的质量减小了大约8％，最大应力减小了大约51％以及最大变形减小了大约51％。类似地，与图3中示出的具有优化了肋状部2的放置的壳体1’相比，图7中示出的壳体10’具有减小了大约56％的最大应力和减小了大约51％的最大变形。

因此，与图1中示出的具有沿着壳体1的长度均匀地形成的肋状部2的壳体1相比，本发明的壳体10、10’中的每一者均有利地具有减小的质量、减小的最大应力和减小的最大变形。此外，与图3中示出的具有优化了肋状部2的放置的壳体1’相比，本发明的壳体10、10’还有利地具有减小的最大应力和最大变形，同时仍保持大致相同的质量。

通过前述描述，本领域中的技术人员可以容易地获得本发明的本质特征，并且在未背离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以做出各种改变和改型以使本发明适用于各种用途和情况。

Claims (19)

1.一种用于热交换器的箱，所述箱包括：

壳体，所述壳体包括中空内部，所述壳体的脚部绕开口的外周形成向外延伸的凸缘部，所述开口提供进入所述中空内部的开口的通路，其中，所述壳体的相对地设置的壁部具有与所述壳体的所述脚部相邻的褶皱轮廓，

其中，所述壳体的所述相对地设置的壁部在所述壳体的脊状部处相接，

其中，所述相对地设置的壁部中的每个壁部均包括形成在所述壳体的所述脚部与所述壳体的所述脊状部之间的中性应力部，并且

其中，所述相对地设置的壁部中的每个壁部均从与所述壳体的所述脚部相邻的所述褶皱轮廓过渡成沿着对应的所述中性应力部的大致的平直轮廓。

2.根据权利要求1所述的箱，其中，所述壳体的所述脊状部的一部分具有褶皱轮廓。

3.根据权利要求2所述的箱，其中，所述脊状部中的所述褶皱轮廓由多个凹处形成，并且形成在所述脊状部的所述褶皱轮廓中的每个凹处与所述壳体的所述相对地设置的壁部中的每个壁部的与所述脚部相邻的所述褶皱轮廓的对应的向外突出部在与所述壳体的纵向轴线垂直的方向上对准。

4.根据权利要求1所述的箱，其中，所述相对地设置的壁部中的每个壁部均包括多个向外突出的肋状部，所述多个向外突出的肋状部形成在所述壁部的外表面中从而形成与所述壳体的所述脚部相邻的所述褶皱轮廓。

5.根据权利要求4所述的箱，其中，所述肋状部中的每个肋状部均包括圆形部，所述圆形部具有形成在所述肋状部中的一个肋状部与所述壳体的所述脚部的相交处的大致弓形轮廓。

6.根据权利要求5所述的箱，其中，所述肋状部中的每个肋状部的所述圆形部构造成与带状波浪条的向外突出部配合，所述带状波浪条构造成将所述壳体联接至所述热交换器的封头。

7.根据权利要求6所述的箱，其中，所述脚部的形成在所述圆形部中的相邻的圆形部之间的部分构造成接纳所述带状波浪条的向内凹进部，从而在所述脚部与所述带状波浪条之间形成过盈配合。

8.根据权利要求5所述的箱，其中，所述肋状部中的每个肋状部的所述圆形部将所述肋状部分成第一肋状部延伸部和第二肋状部延伸部，所述第一肋状部延伸部远离所述壳体的所述脚部延伸，所述第二肋状部延伸部远离所述壳体的所述脚部延伸。

9.根据权利要求1所述的箱，其中，所述中性应力部为所述壁部中的每个壁部在设置在所述壳体内的流体向所述壳体施加内部压力时受到最小应力的部分。

10.根据权利要求9所述的箱，其中，所述相对地设置的壁部中的每个壁部均从沿着所述壳体的所述脊状部的褶皱轮廓过渡成沿着各自的所述中性应力部中的每个中性应力部形成的所述平直轮廓。

11.一种用于热交换器的箱的壳体，所述壳体包括：

脚部，所述脚部绕封头开口的外周延伸，所述封头开口提供进入所述壳体的中空内部的通路，所述脚部包括与第二侧部相对地形成的第一侧部；

壁部，所述壁部以弓形形状从所述脚部的所述第一侧部延伸至所述第二侧部；以及

多个向外突出的肋状部，所述多个向外突出的肋状部沿着所述第一侧部和所述第二侧部中的每一者形成在所述壁部中且与所述脚部相邻，

其中，弓形的所述壁部的顶端形成所述壁部的脊状部，

其中，所述壁部包括第一中性应力部和第二中性应力部，所述第一中性应力部形成在所述脚部的所述第一侧部与所述脊状部之间，所述第二中性应力部形成在所述脚部的所述第二侧部与所述脊状部之间，并且

其中，沿着所述第一侧部形成的所述肋状部中的每个肋状部均在所述第一侧部与所述第一中性应力部之间延伸，沿着所述第二侧部形成的所述肋状部中的每个肋状部均在所述第二侧部与所述第二中性应力部之间延伸。

12.根据权利要求11所述的壳体，其中，所述肋状部中的每个肋状部均包括圆形部，所述圆形部具有形成在所述肋状部中的每个肋状部与所述脚部的相交处的弓形轮廓。

13.根据权利要求12所述的壳体，其中，所述肋状部中的每个肋状部的所述圆形部构造成与带状波浪条的向外突出部配合，所述带状波浪条构造成将所述壳体联接至所述热交换器的封头。

14.根据权利要求11所述的壳体，其中，在所述脊状部中形成有多个凹处。

15.根据权利要求14所述的壳体，其中，形成在所述脊状部中的所述凹处中的每个凹处与一对向外突出的所述肋状部在所述壁部的纵向方向上对准。

16.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述凹处中的每个凹处均形成在所述第一中性应力部与所述第二中性应力部之间。

17.根据权利要求14所述的壳体，其中，所述凹处中的每个凹处均为大致鞍形形状。

18.根据权利要求11所述的壳体，其中，所述肋状部中的每个肋状部的宽度和所述肋状部中的每个肋状部从所述壁部向外突出的程度随着所述肋状部中的每个肋状部从所述脚部朝向所述壁部的所述弓形形状的顶端延伸而减小。

19.根据权利要求11所述的壳体，其中，所述肋状部中的每个肋状部均包括绕所述每个肋状部的外周的一部分形成的过渡区，所述过渡区形成平滑的曲线表面，所述平滑的曲线表面将所述肋状部中的每个肋状部的突出部连接至所述壁部的围绕所述肋状部中的每个相应的肋状部的部分。