CN105324624B - 用于增压空气冷却器的翅片支承结构 - Google Patents

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Abstract

一种换热器，具有包括扁平管的芯体，在扁平管之间的空间中设置有波纹形翅片。端部安装装置包括用于附连到壳体的安装托架。翅片支承结构包括多个支承壁和多个轴向壁，其中，每个支承壁一体地接合到轴向壁中的至少一个，其中，每个支承壁接触所述翅片中一个的最末端波纹部，并且其中，每个所述轴向壁接触所述板对中的一个。翅片支承结构可以具有波纹形结构，并且安装在芯体的端部，安装托架设置在该位置处，该翅片支承结构支承波纹形翅片并且使由在安装托架和芯体之间流动的旁通空气所引起的对波纹形翅片的损坏最小化。

Description

用于增压空气冷却器的翅片支承结构
相关文件的交叉引用
本申请要求2013年4月24日提交的美国临时专利申请第61/815,621号的优先权和权益，通过引用将该申请的内容纳入本文。
技术领域
本发明总体上涉及诸如增压空气冷却器等的板翅型换热器，并且具体地涉及用于防止由绕翅片的暴露边缘流动的空气引起的对冷却翅片的边缘造成的伤害。
背景技术
板翅型换热器通常具有芯体，该芯体包括用于携载液体冷却剂的多个扁平管。各管成堆叠布置，在各管之间设置有空间以用于空气循环。波纹形冷却翅片可以设置在相邻的板对之间，以提高从冷却剂到空气的热传递效果。冷却翅片由非常薄的金属片材或箔支承，并且易于损坏。而且，在诸多情形下，冷却翅片的侧壁设置有孔或百叶板以提高它们的性能，然而，这些孔的存在可能使冷却翅片更加易碎且更易损坏。
在一个具体应用中，本发明人已经发现有诸如旁通流的绕换热器芯体、与翅片侧部接触的空气流可以导致翅片破裂或部分损毁或者部分损失。虽然消除绕换热器芯体的端部的旁通流或其它空气流可以是理想的，但是该方法并不总是可行的。因此，需要装置防止对冷却翅片的损坏，该装置不只依赖于旁通气流的消除。
发明内容
在一个方面中，提供了一种具有芯体的换热器，包括：(a)多个扁平管，所述多个扁平管以平行于彼此的关系布置成堆叠，其中，在所述管的相邻管对之间限定有空间，其中，所述管的长度限定在平行于纵向轴线的方向，所述管的宽度横向于该纵向轴线，其中，该芯体具有沿该纵向轴线隔开的第一端和第二端，并且其中，所述管的每个具有限定第一流体流动通路的中空内部；(b)多个波纹形冷却翅片，其中，翅片的每个设置在所述管的相邻管对之间的空间中，其中，每个所述空间限定第二流体流动通路，其中，翅片的每个包括金属片材，在该金属片材中，多个平行弯曲部限定一系列波纹部，所述波纹部包括多个侧壁、顶壁和底壁，其中各侧壁以相对于彼此间隔、并排的关系布置，相邻的侧壁藉由所述顶壁中的一个或所述底壁中的一个接合在一起。其中，顶壁和底壁都与所述管的相邻管对中的一个管相接触，并且其中，各侧壁沿所述管的宽度横向地延伸；其中，翅片的边缘沿芯体的第一端延伸，并且与第一端向内隔开，所述翅片的边缘由所述波纹部中的最末端一个限定。(c)翅片支承结构，所述翅片支承结构包括多个支承壁和多个轴向壁，其中，支承壁中的每个一体地接合到轴向壁中的至少一个，其中，每个支承壁接触翅片中一个的最末端波纹部，并且其中，每个轴向壁接触板对中的一个。
在另一方面，每个支承壁钎焊到翅片中的一个的最末端波纹部，并且其中，轴向壁的每个钎焊到所述管的一个。
在又一方面，翅片支承结构的每个支承壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个，使得每个支承壁和与它所接合到的轴向壁形成U形通道；并且其中翅片支承结构包括多个所述U形通道。例如，每个所述U形通道可以单独地形成。
在又一方面，翅片支承结构具有波纹状结构，其中，每个翅片支承结构的支承壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个；并且其中，该翅片支承结构还包括多个连接壁，每个所述连接壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个，其中，所述连接壁定位成超出该芯体的第一端，并且与所述支承壁纵向地隔开。
在又一方面，该换热器还包括从该芯体的第一端延伸的托架安装销，并且其中，该翅片支承结构在其连接壁中具有切口以接收托架安装销。
在又一方面，该换热器还包括安装在所述安装销上的安装托架，该安装托架具有与该翅片支承结构紧密相邻的竖直板部，其中翅片支承结构的多个连接壁具有切口，所述切口一起对应该竖直板部的形状和尺寸。
在又一方面，翅片支承结构包括一板，该板沿其高度具有间隔开的多个孔，每个孔定尺寸并且定形为紧密接收所述管中的一个的封闭端；其中，该翅片支承结构的支承壁包括所述板的在所述孔的相邻管对之间延伸的部分；其中，该翅片支承结构的轴向壁包括从孔的边缘延伸的轴向凸缘。所述孔可以通过在该板中横向切出狭缝而形成，并且其中通过将板的与狭缝相邻的部分向外弯曲而形成轴向凸缘。轴向凸缘可以沿每个孔的顶部边缘和底部边缘设置，或者它们可以沿所述孔的一个的顶部边缘或底部边缘形成。所述孔中的至少一些可以都沿其顶部边缘设置有所述轴向凸缘中的第一个，并且沿其底部边缘设置有所述轴向凸缘中的第二个，并且/或者其中，所述孔中的至少一些都设置有沿其顶部边缘或底部边缘设置的所述轴向凸缘中的单独一个。
在又一方面，各孔的边缘与板的边缘是隔开的，使得连续的边缘件基本沿着翅片支承结构的整个高度延伸；并且其中，该连续的边缘件沿着它们的长度弯曲以形成轴向加固凸缘。
在又一方面，每个扁平管包括一对芯体板，每个芯体板具有环绕突出中部的平面外周凸缘，并且其中，每个所述一对芯体板以彼此面对面的关系布置，所述板的外周凸缘接合在一起，所述突出中部彼此间隔以限定该扁平管的所述中空内部。
在又一方面，该换热器还包括顶板和底板，其中在顶板和相邻板对之间限定有空间，并且在底板和相邻板对之间限定有空间，并且其中，该芯体包括两个附加的波纹形冷却翅片，所述翅片中的一个设置在该顶板和所述相邻板对之间的空间中，而所述翅片中的另一个设置在该底板和所述相邻板对之间的空间中。
在又一方面，该扁平管在芯体的第一端处封闭。
在又一方面，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于它所接触的每个所述扁平管的宽度，并且其中每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于该翅片支承结构的宽度。该翅片支承结构可以具有一对边缘，该一对边缘间隔开该翅片支承结构的宽度，其中该翅片支承结构的边缘中的至少一个边缘延伸超出该波纹形冷却翅片的边缘。
在又一方面，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于它所接触的每个所述扁平管的宽度，并且其中每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于该翅片支承结构的宽度；其中，该翅片支承结构具有一对边缘，该一对边缘间隔开该翅片支承结构的宽度，并且所述边缘中的一个与所述安装托架紧密相邻；其中，该翅片支承结构的所述一个边缘延伸超出该波纹形冷却翅片的边缘；并且其中，该翅片支承结构的所述一个边缘与该安装托架隔开一间隙。
在又一方面，该换热器还包括从芯体的第一端延伸的托架安装销和安装在所述安装销上的安装托架，该安装托架包括：第一壁部，其与该翅片支承结构紧密相邻并且沿该芯体的第一端横向地延伸，并且托架经由该第一壁部安装在所述安装销上；第二壁部,其以大约90度的角度从第一壁部突伸，并且在该换热器芯体的一部分上延伸；其中，该第二壁部覆盖在所述扁平管的相邻管对之间的每个空间的一部分，并且沿纵向重叠每个所述波纹形冷却翅片的沿该芯体的第一端延伸的边缘。第二壁可以包括具有多个间隔齿的梳型结构，其中所述齿的每个延伸到位于所述扁平管的相邻管对之间的所述空间的一个中。该托架安装销可以安装在所述扁平管中的第一个的端部，其中，所述第一扁平管的第一流体流动通路与该芯体的第一端间隔开一距离，该距离大于在第一流体流动通路和位于其它扁平管中的芯体的第一端之间的距离，其中，在与所述第一扁平管相邻的空间中的该波纹形冷却销与该芯体的第一端间隔开一距离，该距离至少与该第一扁平管的第一流体流动通路和芯体的第一端之间的距离相等；并且其中，延伸到在第一扁平管和芯体的相邻管之间的空间中的梳型装置的齿沿纵向轴线相对于其它齿是细长的，以在所述空间中重叠于所述波纹形冷却翅片的边缘。
附图说明
现将参照附图仅以示例的方式描述本发明，附图中：
图1是根据现有技术的热交换器的立体图；
图2是图1的沿线2-2’剖切得到的剖视图；
图3是具有根据本发明第一实施例的翅片支承结构的换热器的立体图；
图4是图3的换热器的一部分的特写图；
图5是图3的沿线5-5’剖切得到的纵向剖视图；
图6是图5的沿线6-6’剖切得到的局部纵向剖视图；
图7是图5的沿线7-7’剖切得到的局部纵向剖视图；
图8是图3的换热器的第一端部的放大后部立体图；
图9是图3的换热器的芯体的第一端部的局部放大侧视图；
图10是图3的换热器中翅片支承结构的第一变型的隔离视图；
图11是图3的换热器中翅片支承结构的第二变型的隔离视图；
图12是具有根据本发明的第二实施例的翅片支承结构的换热器第一端的局部放大剖视图；
图13是具有根据本发明第三实施例的翅片支承结构的换热器的局部立体图；
图14是图13的换热器中翅片支承结构的第一变型的隔离视图；以及
图15是图13的换热器中翅片支承结构的第二变型的隔离视图；
具体实施方式
本文所述的换热器是超压或涡轮增压内燃机中或者燃料电池发电机中用于冷却压缩增压空气的气液换热器。
图1和图2示出了根据现有技术的换热器1，如在共同转让的美国专利申请第13/440,064号中描述的，该申请在2012年10月11日以US 2012/0255709 A1予以公布，其全部内容以引用的方式纳入本文。
现有技术换热器1具体构造用于超压内燃机中，并且具有相对细长的矩形，以将进气供应到内燃机的一排缸中。该换热器1意图被封闭在壳体(未示出)中，并且位于空气压缩器(未示出)和内燃机进气歧管(未示出)之间的气流路径中。
现有技术换热器1是板翅型，并且具有芯体12，该芯体12包括以堆叠方式相对于彼此平行布置的多个扁平管14。在附图所示的实施例中，每个扁平管14都由一对芯板18形成，并且因此，扁平管14有时在本文中称为板对14。板对14和芯板18每个都具有长度L1(图1)，该长度L1沿平行于纵向轴线Z的方向被限定。芯体12的和每个板对14的宽度W1(图2)沿轴线X被限定，而芯体12的高度H1(图1)沿轴线Y被限定，其中轴线X和Y都横向(垂直)于轴线Z。芯体12具有沿轴线Z间隔开的第一端33和第二端34。
芯体12还包括多个冷却翅片13。为了方便，冷却翅片13未在图1中示出，但是冷却翅片13的轮廓在图2中以虚线示出。冷却翅片13也在示出了本发明的各个实施例的附图中示出，这些附图包括图5、图8、图9、图12和图13。每个冷却翅片13设置在相邻一对板对14之间的空间中，其中，每个所述空间限定气流通路19，并且将会理解的是，冷却翅片13可以设置成贯穿芯体12的每个气流通路19的长度(沿轴线Z)。
构成每个板对14的各芯板18以面对面的关系在它们的周缘处接合在一起，例如通过钎焊接合在一起。各芯板18的中部17相对于周缘凸出，使得每个板对14具有中空的内部，该中空的内部限定内部冷却剂流动通道20，通过该流动通道20，液体冷却剂在入口和出口之间流动。冷却剂流动通道20可以设置有湍流促进插入件(未示出)。环绕突出的中部17的各板18的周缘形式是平坦的凸缘16，并且各板18沿这些凸缘16接合在一起。这些细节中的某些也在诸如图9等示出了本发明的实施例的附图中示出。
在该具体板构造中，冷却剂流动通道20是U形的，并且每个板18具有一对突出的有孔凸起部22、24，所述凸起部22、24在板对14的靠近芯体12的第二端34的一端处彼此相邻。当板对14组装并且堆叠以形成芯体12时，突出的凸起部22、24例如通过钎焊而接合在一起，以提供入口歧管和出口歧管，所述歧管允许冷却剂在换热器芯体12的整个高度上分布。由此，在各板的突出的凸起部22、24中的孔在本文中分别称为入口歧管口和出口歧管口。在该构造中，可以看到的是，靠近芯体12的第一端33的板对14的端部沿各板18的外周凸缘16完全密封。这些细节中的某些也在诸如图5等示出了本发明的实施例的附图中示出。
将会理解的是，其它板构造也是可以的，例如入口歧管开口和出口歧管开口和相关联凸起部22、24可以位于板对14的相对端处，冷却剂流动通路20包括沿板对14的长度延伸的单个通道。
换热器芯体12也设置有入口配件30和出口配件32，入口配件30和出口配件32与相应的入口歧管和出口歧管连通。配件30、32从芯体12的第二端34延伸出，并且第二端34有时称为“配合端”34。将配件30、32附连到板翅型换热器1的芯体12的第二端34有多种方式。如在上述美国专利申请第13/440,064号更充分描述的，配件30、32都可以附连到靠近芯体12中部的一个板对14A的边缘。此可以通过为位于该板对14A中的每个板18A提供位于其边缘处的一对半圆隆起部而实现。每个隆起部形成冷却剂入口或出口的一半。这些隆起部与相应的突出凸起部22、24连通，突出凸起部22、24中设置有相应的歧管口，由此提供位于入口配件和出口配件30、32与相应的歧管之间的流动连通。虽然在现有技术换热器1中的配件30、32从芯体12的第二端34延伸，但应理解的是，这些配件可以设置在芯体12的侧部。而且，虽然配件30、32从单个板对14A的边缘延伸，但可以在不同的板对14A中提供入口和出口以及配件30、32。
换热器芯体12的端部设置有顶板42和底板44，顶板42和底板44封闭两个最末端板对14的歧管口，并且提供安装托架可以固定到的表面。在所示实施例中，每个板42、44设置有顶部安装托架46或底部安装托架48。每个安装托架46、48包括：竖直板部分，该竖直板部分例如通过钎焊固定到侧板；向外伸出的凸缘50、52(在图1中仅可看到凸缘52)，它们用于将换热器1安装在壳体(未示出)中。凸缘50、52每个都设置有孔口54、56(在图1中仅能看到孔口56)，通过该孔口54、56，换热器1例如通过螺栓(未示出)刚性地固定到该壳体。在安装托架46、48中的孔口54、56都位于换热器1的配合端34附近，并且用于将换热器1的配合端34刚性地安装在该壳体中。
与配合端34相对的现有技术换热器1的第一端33设置有端部安装托架152，其用于将换热器1安装在该壳体中。端部安装托架152包括第一壁部，该第一壁部沿芯体12的第一端33宽向地(平行于轴线X)延伸。在该实施例中，该第一壁部包括竖直板部60，该竖直板部60安装到换热器芯体12的第一端33。在该板部60的上边缘是凸缘62，该凸缘62远离芯体12的第一端33向外延伸，并且具有孔口64，通过该孔口64，端部安装托架152由诸如螺栓(未示出)等紧固件刚性地固定到该壳体。
端部安装托架152的上边缘模制成从凸缘62向后延伸，从而提供第二壁部，在该实施例中，提供第二壁部包括提供梳型结构82以最小化旁通气流。如附图所示，该第一(译者注：应为“第二”)壁部从第一壁部(竖直板部60)以大约90°的角度向内突伸，在芯体12的一部分上延伸。该梳型结构82包括多个间隔齿84，所述间隔齿84接合在一起并且延伸到位于两个相邻板对14的边缘之间的空间中。托架152也具有多个肋部87以提高刚性。
该端部托架安装布置包括托架安装销66，该托架安装销66刚性地固定到换热器芯体12上，并且延伸到设置在端部安装托架152的第一壁部(竖直板部60)内的孔口68中，使得托架152安装在销66上。将会理解的是，端部安装托架152可以改型为具有一个以上的孔口68，在此情形下，有一个以上的销66安装到换热器芯体12。端部安装托架152通常由刚性的耐热塑料制成。由于包括托架152的塑料材料的固有弹性，所以不需要在孔口68中提供用于减振的弹性锁环。
位于芯体12的第一端33处的板对14A的边缘设置有销孔80，该销孔80定尺寸成紧密地接收销66。销孔80由蛤壳式配置形成，因此，板对14A的每个板18A在其边缘具有半圆形隆起部81以形成销孔80的一半。销孔80可以位于一板对14A中，该板对14A居中定位在该芯体12中，并且与其中设置有冷却剂入口和出口的板对14A是同一板对，并且配件30、32附连到该板对14A。该配置可以提供成本益处，因为它最小化了芯体12中所需专用板对14的数量。而且，该板对14A可以可选地比其它板对14厚，并且该附加的厚度可以为销66提供更好的支承。作为对图2的销安装配置的替换，将会理解的是，销66可以通过使用美国专利申请第13/440,064号所公开之配置的任一种安装到板对14A的端部。
该换热器壳体具有用于相对较热空气的至少一个入口和用于已冷却的空气的至少一个出口，该入口和出口布置成使得当空气从入口穿到出口时让空气流过该气流通路19。对于图1中所示的定向的换热器1，空气在换热器芯体12的整个宽度W1上平行于轴线X流过气流通路19。
冷却翅片13设置在相邻板对14之间。而且，在芯体12中的最上方板对14与顶板42之间存在空间，并且在芯体12中的最下方板对14和底板44之间存在空间。这些空间也形成气流通路19，并且设置有冷却翅片13。现在在下文中部分参照图9来描述冷却翅片13的结构和定向，该图9示出了本发明的一实施例。
来自冷却剂的热量经由芯体板18传递到冷却翅片13，然后传递到流过通路19的空气。每个冷却翅片13包括薄金属片或箔，其中平行弯部限定一系列大致矩形、三角形或圆形形式的波纹部，这些波纹部布置成波纹部的条形或排形的形式。所述波纹部包括以相对于彼此间隔、并排的关系布置的一系列侧壁94，各相邻侧壁94由顶壁96和底壁98接合在一起。无论在单个气流通路19中的各波纹部是否由一个或多个波纹部的条或排构成，如本文所使用的单数术语“翅片”都是指在单个气流通路19中的所有波纹部，而不是指个体波纹部。如本文所使用的复数术语“翅片”指两个或更多个气流通路19中的波纹部的条或排。
开口100限定在每个翅片13的相邻侧壁94之间以允许空气流过该翅片13。翅片13定向成使它们的侧壁94、顶壁96和底壁98沿芯体12的宽度W1、平行于气流方向(即平行于轴线X)延伸，并且开口100沿轴线X面向该气流方向。
为了提高从芯体板18到翅片13的导热效率，顶壁96和底壁98紧密接触芯体板18、顶板42和底板44，并且可以钎焊到芯体板18、顶板42和底板44。各翅片13的各侧壁94可以被穿孔、卷曲或者中断，以增加流过气流通路19的空气的湍流。例如，翅片13的侧壁可以设置有如共同转让的美国专利申请第11/183,687号或者美国专利第4,945,981号(Joshi)中所述的百叶板，该申请第11/183,687号在2007年1月18日以US 2007/0012430 A1公布。可替换地，翅片13可以包括湍流增强器或者偏置或开缝的条状翅片，诸如美国专利第Re.35,890号(So)和美国专利第6,273,183(So等人)中所描述的，这两个专利的全部内容通过引用的方式引入本文。
冷却翅片13仅覆盖板对14的其中设置有冷却剂流过通路20的区域，不延伸到板对14的这样的边缘，即，在所述边缘处，板18的各外周凸缘16接合在一起，并且托架152的板部60位于所述边缘处。因此，冷却翅片13具有相比芯体板18的突出中部17相同或略小的尺寸。在此方面，冷却翅片13具有：沿轴线Z测得的长度L2(图2中部分地示出)，该长度L2稍小于芯体12的长度L1；和沿轴线X测得的宽度W2(图2)，该宽度W2稍小于芯体12的宽度W1。W1和W2之间的差值是外周凸缘16的宽度的大约两倍。而且，在大多数板对14中，L1和L2之间的差值对应于外周凸缘16的宽度的大约两倍。然而，在中部板对14A中，由于销66的存在，冷却剂流动通路20(由板18A的突出部17形成，并且也在本文中称为第一流体流动通路)背离板对14A的边缘向后间隔得更远。因此，翅片13的该边缘类似地定位成背离板对14A的边缘向后更远，使得该边缘沿它的整个宽度接合到板对18A的突出部17，如图2所示。由此，在中部板对14A的L1和L2之间的差值大于所示实施例中的外周凸缘16的宽度的两倍。
另外，冷却翅片13具有沿轴线Y测得的高度H2(图9)，该高度H2等于相邻板对14中的各板18的突出中部17之间的距离，使得冷却翅片13的顶壁96和底壁98接触相邻的突出中部17。
尽管存在端部安装托架152的梳型结构82，但是热气可以例如图2中的箭头B所示在现有技术换热器1的换热器芯体12和托架152之间流动，从而使热气在这样的区域中绕过位于换热器芯体12的第一端33处的冷却翅片13，即，在该区域中，各板18的周缘接合在一起并且朝向端部安装托架152延伸出。如箭头B所示，在梳型结构82的后端附近冲击到气流通路19(沿轴线X)上的热气的一部分会倾向于向侧路拐弯，并且沿着冷却翅片13的顶边缘平行于轴线Z流动。在冷却翅片13的表面上流动的热旁通空气以高速移动，并且可能对翅片13造成损坏的效果，从而导致翅片的部分破裂或者局部损毁或损失。翅片13的在换热器1的底部处的相对端可能以类似方式由热旁通空气流损坏。虽然不希望受理论限制，但是本发明人相信翅片损坏可能至少部分地由位于换热器1和增压空气所馈送到的各缸之间的高压漩涡气流引起，例如图2中箭头R所示。
可以通过将弹性密封材料提供在托架152的梳型结构82和换热器芯体12之间而减少换热器芯体12和端部安装托架152之间的旁通流。该弹性密封材料可以是弹性垫圈形式或者其它密封材料。然而，本发明人已经发现弹性密封件的存在不足以消除翅片损坏，特别是不足以消除在换热器1的底部处的翅片损坏。
本发明不是寻求消除旁通流，而是提供结构以在换热器芯体12的位于端部安装托架152附近的端部处支承翅片13。现在参照图3至图11来描述包括翅片支承结构200的换热器10的第一实施例。以下描述的换热器10与上述换热器1相同，除了该换热器包括翅片支承结构200并且安装托架152的梳型结构82改善了以最小化旁通流。因此，换热器1和10的相同的元件由相同的附图标记表示，并且换热器1的相同元件的上述描述同样适于对换热器10的元件的描述，并且不再重复。
在换热器10中的安装托架152的梳型结构82类似于现有技术换热器1的梳型结构，其包括多个齿84，所述齿背离托架152的竖直板部60延伸一段足够的距离以叠置于冷却剂流动通路20的前向边缘和冷却翅片13的前向边缘，由此有助于使梳型结构82和冷却翅片13之间的、旁通空气可以流过的空间最小化。如上所述，在与中部板对14A相邻的气流通路19中，冷却翅片13的前向边缘定位成比其它气流通路19中的前向边缘更远地向后延伸。例如，在图5中可以看到该差别。为了在与中部板对14A相邻的气流通路19中提供梳型结构82和冷却翅片13之间的重叠，梳型结构82的中区包括细长齿84A，细长齿84A背离竖直板部60向后更远地延伸(即沿轴线Z是细长的)，以与相邻于中部板对14的冷却翅片13的前向边缘重叠。
翅片支承结构200具有高度H3(参见图9和图10)，该高度H3与换热器芯体12的高度H1基本相同，高度H1定义为顶板42和底板44之间的距离。翅片支承结构200也具有宽度W3(图10)，该宽度W3基本等于或稍小于芯体12的宽度W1，并且大于翅片13的宽度W2。因此，翅片支承结构200提供了沿每个翅片13的基本整个宽度W2的支承，并且延伸超出每个翅片13的边缘。
翅片支承结构200是外观类似于波纹形翅片的一体式结构，包括金属片材，其中平行弯部限定大体矩形形式的一系列波纹部，但是将会理解的是，各弯曲部不必是成角度的(angular)。形成翅片支承结构200的金属片材可以是具有比构成翅片13的金属更厚的规格。翅片支承结构200包括藉由轴向延伸壁部204连接在一起的横向延伸壁部202。横向延伸壁部202基本横向于纵向轴线Z，而轴向延伸壁部204基本平行于轴线Z。
第一多个横向延伸壁部202位于板对14的端部向内，并且有时在本文中称为支承壁202a。每个支承壁202a在两个相邻的板对14之间延伸，或者在板对14和顶板42或底板44之间延伸，接触翅片13的一个最末端波纹部，并且可以接触在该最末端波纹部的侧壁94。如从图9中可以看到的，支承结构200的轴向延伸壁部204从芯体12的边缘向内延伸一个大于外周凸缘16宽度的量，并且与板18的突出中部17的边缘重叠。由此，支承壁202a在相邻板对14的板18的突出中部17之间延伸，并且具有稍小于翅片13的高度H2的高度。通过将彼此接触的翅片13的最末端波纹部与支承壁202a钎焊在一起，可以改善支承效果，并且图9示出了将每个翅片13的最末端侧壁94接合到支承壁202a中一个的钎焊接缝104。
第二多个横向延伸壁部202位于板对14的端部处，更具体地，位于板对14的端部和安装托架152的竖直板部60之间。这些壁部有时在本文中称为连接壁202b，并且这些壁202b高度稍大于板对14的厚度(沿轴线Y测得)。
支承壁202a和连接壁202b经由轴向壁204接合在一起。每个轴向壁204均与板对14的芯体板18接触，或者与顶板42或底板44接触。钎焊接头也可以设置在每个轴向延伸壁部204和与它接触的芯体板18的突出部17、顶板42或底板44之间，并且图9示出了将轴向壁204与芯体板18的突出部17或顶板42接合的钎焊接缝104。虽然图9示出了与芯体板18的突出部17或顶板42隔开的轴向壁204，但是将理解的是，这些空间可以小于所示空间，或者轴向壁204可以与芯体板18和/或顶板接触。也会理解的是，该间隔可以在钎焊前和钎焊后变化，或者由于翅片13的高度变化而变化。
如上所提到的，支承结构200的轴向壁204从芯体12的边缘向内延伸，并且重叠于板18的突出部17。在图6和图7中也可以看出此。图6示出了板对14中的未携带销66的一个的侧部，并且示出了支承结构200的轴向壁204重叠于板18的突出部17的程度。在图6中的支承壁202a的位置限定翅片13的边缘，该翅片13的大致尺寸由虚线限定。图7示出了携带销66的中部板对14A的一侧。由于销66延伸到该板对中，所以冷却剂流动通路20背离板对14A的在销66附近的边缘而间隔得更远。因此，翅片13的边缘会定位成背离板对14A的边缘更远，使得该边缘沿它的整个宽度接合到板18A的突出部17。由此，轴向壁204重叠于板18A的突出部17的量比图6所示更大，并且其长度(沿轴线Z)大于在支承结构202的其它部分中轴向壁204的长度。图9和图10也可以看到该长度差。
翅片支承结构200具有中部切口106，安装销66突伸通过该切口106。如图10所示，支承结构200也包括更大的切口108，该切口108遵循安装托架152的竖直板部60的轮廓。该切口108允许安装托架152和芯体12的第一端33之间的更紧密配合，同时保持支承壁202a沿着翅片支承结构200的整个宽度。
图11示出了翅片支承结构200的改型，其中去除了该更大的切口108，并且其中仅有的切口是中部切口106。
可以看到的是，翅片支承结构200提供沿翅片13之边缘的附加支承，并且具体地，其中，支承壁202a和轴向壁204钎焊到它们所接触的翅片13、芯体板18、顶板42和/或底板44的表面。虽然翅片支承结构200的存在不会消除翅片13的边缘周围的旁通流，但是可以看到的是，翅片支承结构200防止旁通流在翅片13的边缘上方流动，从而降低旁通流的损坏效果。由于翅片支承结构200在芯体12的整个宽度上延伸，所以翅片支承结构200沿翅片13的整体宽度W3保护翅片13，从而提供保护，免受由旁通流引起的以及由换热器10和增压空气馈送到的缸之间的高压漩涡气流引起的损坏。另外，将轴向壁204钎焊到换热器的顶板42和底板44为顶板42和底板44的在它们未受翅片13支承的区域中的端部提供了附加的支承。
特别地参照图6至图8，以更详细地揭示翅片支承结构200的有益效果。如上所解释的，支承结构200的宽度W3大于翅片13的宽度W2，并且可以与芯体12的和板对14的宽度W1基本相同。为了易于生产，支承结构200的远离托架152的边缘(即，参见图6和图7，在本文中也称为“底部边缘”)与板对14和芯体12的底部边缘基本平齐。这可以帮助简化换热器10的组装。支承结构200的靠近托架152的边缘(即，参考图6至图8，在本文中也称为“顶部边缘”)定位成接近托架152，以最小化空气可能绕芯体12的第一端33流过的任何间隙的尺寸。在图6至图8所示的实施例中，端部安装托架152的上边缘包括梳型结构82，该梳型结构82包括延伸到各板对14之间的空间19中的齿84，使得支承结构200的宽度W3小于芯体12的宽度W1，但是大于翅片13的宽度W2。将会理解的是，支承结构200的靠近托架152的边缘可以是雉堞状的，以形成与托架的梳型结构82的更紧密配合，并且/或者可以去除该梳型结构82，在此情形下，支承结构200的宽度W3会基本等于芯体12的宽度W1。
无论在支承结构200和托架152之间的配合的紧密性如何，都会不可避免地在这两个部件之间具有间隙210(图8)，流过换热器10的空气的一部分可能经由该间隙210而绕过该气流通路19。此部分地是因为制造公差，并且部分地是因为安装托架152和换热器芯体12由不相似的材料制成，安装托架152通常由塑料制成，而芯体12包括铝。另外，这仅最小化支承结构200和安装托架152之间的间隙的不够的，因为随着间隙尺寸减小，侧向流过冷却翅片13的顶部边缘的空气速度会增大，从而增加对翅片13的剪切损坏的可能性。
尽管存在任何间隙，但是，支承结构200会保护翅片13免受沿翅片13的顶部边缘的剪切损坏，因为支承结构200的宽度W3大于在每个气流通路19中的翅片13的宽度W2。在此方面，图6至图8示出了支承结构200的顶部边缘在翅片13的顶部边缘上方延伸。由此，假定在支承结构200的顶部边缘与安装托架152的顶部表面之间具有间隙210，则在梳型结构82的后边缘附近冲击在气流通路19的前部(沿轴线X)上的空气会倾向于沿翅片13的顶部边缘朝向间隙210侧向流动然而，空气将冲击在支承结构200的直立顶部边缘，并且会倾向于远离翅片13的顶部边缘朝向该间隙向上流动。换句话说，该支承结构的突伸顶部边缘的存在会引起再循环效果，该再循环效果导致空气向上并且在冷却翅片13的顶部边缘上方流动。此在图8中以箭头C示出。空气在该顶部空间中的扩散和再循环可防止在冷却翅片13的顶部边缘上方平行于轴线Z产生高速的侧向空气。由此，该特征有助于使沿翅片13的顶部边缘的剪切损坏最小化。支承结构200的顶部边缘在翅片13的顶部边缘上方延伸的程度可以是变化的，并且可以是大约0.5mm至大约5mm的量级。
而且，如可以从附图中理解的，成功穿过间隙210的任何空气在沿芯体12的第一端33平行于轴线X流动时会与支承结构200的相对较厚的金属接触，由此防止对沿轴线X延伸的翅片13的边缘造成损坏。
最后，一旦空气沿轴线X流动并且到达支承结构200的底部边缘，则空气再此沿轴线Z流向出口。由支承结构200的、在翅片13的底部边缘下方延伸的底部边缘防止对翅片13的底部边缘的任何剪切损坏。
翅片支承结构200的波纹形结构允许某些程度的柔性，从而允许该支承结构200适应钎焊前后换热器芯体12高度的改变，或者适应翅片13的高度的变化，同时维持与翅片的充分接触以及与芯体板18、顶板42和/或底板44的充分接触。
图11示出了具有翅片支承结构300的替代形式的换热器10，翅片支承结构300与上述翅片支承结构200具有多个共同特征。翅片支承结构200和300的相同元件因此由相同附图标记表示。
翅片支承结构300包括多个离散的U形元件302，每个U形元件302包括支承壁202a，支承壁202a在它的各端部接合到一对轴向壁204。支承壁202a基本横向于由板对14的长尺寸所限定的纵向轴线，同时轴向壁204基本平行于该轴线。
翅片支承结构300的支承壁202a定位成从板对14的端部向内。每个支承壁202a在两个相邻的板对14之间延伸，或者在板对14和顶板42或底板44之间延伸，并且接触翅片13的一个最末端波纹部的侧壁。可以通过将彼此相互接触的最末端波纹部和支承壁202a钎焊在一起而提高支承效果，并且在图12中示出了钎焊缝102。
每个轴向壁204与板对14的芯体板18接触，或者与顶板42或底板44接触。钎焊接头也可以设置在每个轴向延伸壁部204和它所接触的芯体板18、顶板42或底板44之间，并且在图12中示出了钎焊缝104。
将会看到的是，除了没有连接壁202b外，翅片支承结构300与翅片支承结构200基本相同。由于在支承壁202a和轴向壁204之间的柔性，翅片支承结构300也可适应换热器芯体12的高度的变化。
现在参照图13－图15描述根据本发明的实施例的翅片支承结构110的替代形式。为了方便，图13去除了安装托架152。然而，将会理解的是，图13的安装托架可以与上述托架152相同。
翅片支承结构110包括具有高度H和宽度W的矩形板112，该高度H与各端板42、44之间的距离基本相同，该宽度W大于换热器芯体12的宽度。翅片支承结构110具有多个沿其高度间隔开的矩形孔114，每个矩形孔114紧密地接收板对14之一的端部。板112的顶部边缘和底部边缘以大约90度的角度弯曲，以形成顶部凸缘116和底部凸缘118，该顶部凸缘116接触顶板42，该底部凸缘接触底板44。顶部凸缘116和底部凸缘118形成为使得它们远离翅片13朝向芯体12的端部延伸，并且可以钎焊到相应的顶板42和底板44。
板112包括位于各相邻孔114之间、以及位于凸缘116、118和相邻孔114之间的支承壁部120。这些支承壁部120在功能上对应于翅片支承结构200的支承壁202a，并且定位成从板对14的端部向内。每个支承壁部120以参考翅片支承结构200和300的上述方式接触翅片13的一个最末端波纹部的侧壁94或者可以钎焊到该侧壁94。
孔114可以这样形成，即，通过在板112中横向切割狭缝并且使与狭缝相邻的金属向外弯曲而形成轴向凸缘。各轴向凸缘122基本平行于纵向轴线，并且形成为使得它们远离翅片13朝向芯体12的端部延伸。每个轴向凸缘122接触芯体板18，并且可以钎焊到该芯体板18。
在所示实施例中，轴向凸缘122沿每个孔114的顶部边缘和底部边缘设置，并且因此，每个板对14分别具有它的与轴向凸缘122中的一个接触的上、下芯体板18。
由于携带安装销66的板对14A可以比其它板对更厚，所以接收该板对14A的孔114更高，并且因此与该孔114相邻的轴向凸缘122可以比其它孔的轴向凸缘更长。另外，用于板对14A的该孔114由于用于安装销66的切口128而扩大。
可以看到的是，该实施例的支承壁部120和轴向凸缘122提供沿翅片13的边缘的附加支承，具体地，其中，支承壁部120和轴向凸缘122钎焊到它们所接触的翅片13、芯体板18、顶板42和/或底板44的表面。
孔114的边缘与板112的边缘隔开，使得连续的边缘件124、126沿翅片支承结构110的整个高度延伸。
图15示出了翅片支承结构110的变型，其中除了接收板对14A的较大孔114之外的所有孔114仅沿孔114的各边缘中的一个设置有轴向凸缘122。通过将与每个狭缝的一个侧部相邻的金属向外弯曲而形成轴向凸缘122，从而形成该单个轴向凸缘122与相关联的孔114。根据该实施例的单个凸缘122的高度是图13的变型中的凸缘122高度的两倍。
为了提高图14的变体中的凸缘122的柔性，沿轴向凸缘122的各侧设有切口。轴向凸缘122的如此提高的柔性增强了翅片支承结构的适应上述芯体高度变化的能力。
为了提高该板沿其高度的刚性，可以弯曲边缘件124、126以形成轴向加固凸缘132。
尽管本发明已结合某些实施例来进行描述，但本发明不限于这些实施例。相反，本发明包括可能落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (19)

1.一种具有芯体的换热器，包括：
(a)多个扁平管，所述多个扁平管以平行于彼此的关系布置成堆叠，其中，在所述管的相邻管对之间限定有空间，其中，所述管的长度限定在平行于纵向轴线的方向，所述管的宽度横向于所述纵向轴线，其中，所述芯体具有沿所述纵向轴线隔开的第一端和第二端，其中，每个所述管具有限定第一流体流动通路的中空内部，并且其中，所述扁平管在所述芯体的所述第一端处封闭；
(b)多个波纹形冷却翅片，其中，每个所述翅片设置在所述管的相邻管对之间的空间中，其中，每个所述空间限定第二流体流动通路，其中，每个所述翅片包括金属片材，在所述金属片材中，多个平行弯曲部限定一系列波纹部，所述波纹部包括多个侧壁、顶壁和底壁，其中，各所述侧壁以相对于彼此间隔、并排的关系布置，相邻的所述侧壁藉由所述顶壁中的一个或所述底壁中的一个接合在一起；
其中，所述顶壁和所述底壁都与所述管的相邻管对中的一个管相接触，并且其中，各所述侧壁沿所述管的宽度横向地延伸；
其中，所述翅片的边缘沿所述芯体的第一端延伸，并且与所述第一端向内隔开，所述翅片的所述边缘由所述波纹部中的最末端一个限定；以及
(c)翅片支承结构，所述翅片支承结构包括多个支承壁和多个轴向壁，其中，每个所述支承壁一体地接合到所述轴向壁中的至少一个，其中，每个所述支承壁接触所述翅片中一个的最末端波纹部，并且其中，每个所述轴向壁接触所述管中的一个；
所述翅片支承结构具有波纹状结构，其中，每个所述翅片支承结构的所述支承壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个；
其中，所述翅片支承结构还包括多个连接壁，每个所述连接壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个，其中，所述连接壁定位成超出所述芯体的所述第一端，并且与所述支承壁纵向地隔开；以及
其中，所述换热器还包括从所述芯体的所述第一端延伸的托架安装销，并且其中，所述翅片支承结构在其连接壁中具有切口以接收所述托架安装销。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个所述支承壁钎焊到所述翅片中一个的最末端波纹部，并且其中，每个所述轴向壁钎焊到所述管中的一个。
3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述翅片支承结构的每个所述支承壁在其顶部边缘一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘一体地接合到所述轴向壁中的第二个，使得每个所述支承壁和与它所接合到的轴向壁形成U形通道；并且
其中，所述翅片支承结构包括多个所述U形通道。
4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括安装在所述安装销上的安装托架，所述安装托架具有与所述翅片支承结构紧密相邻的竖直板部，其中，所述翅片支承结构的多个所述连接壁具有切口，所述切口一起对应所述竖直板部的形状和尺寸。
5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述翅片支承结构包括一板，所述板沿其高度具有间隔开的多个孔，每个所述孔定尺寸并且定形为紧密接收所述管中的一个的封闭端；
其中，所述翅片支承结构的所述支承壁包括所述板的在所述孔的相邻管对之间延伸的部分；
其中，所述翅片支承结构的所述轴向壁包括从所述孔的边缘延伸的轴向凸缘。
6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述孔通过在所述板中横向切出狭缝而形成，并且其中，通过将所述板的与所述狭缝相邻的部分向外弯曲而形成所述轴向凸缘。
7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述轴向凸缘沿每个所述孔的顶部边缘和底部边缘设置。
8.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，每个所述轴向凸缘沿所述孔的一个的顶部边缘或底部边缘形成。
9.如权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述孔中的至少一些都沿其顶部边缘设置有所述轴向凸缘中的第一个，并且沿其底部边缘设置有所述轴向凸缘中的第二个，并且/或者其中，所述孔中的至少一些都设置有沿其顶部边缘或底部边缘设置的所述轴向凸缘中的单独一个。
10.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述孔的边缘与所述板的边缘是隔开的，使得连续的边缘件沿着所述翅片支承结构的整个高度延伸；并且其中，所述连续的边缘件沿着它们的长度弯曲以形成轴向加固凸缘。
11.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个扁平管包括一对芯体板，每个所述芯体板具有环绕突出中部的平面外周凸缘，并且其中，每个所述一对芯体板以彼此面对面的关系布置，各所述板的外周凸缘接合在一起，并且各所述突出中部彼此间隔以限定所述扁平管的所述中空内部。
12.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，还包括顶板和底板，其中在所述顶板和相邻的扁平管之间限定有空间，并且在所述底板和相邻的扁平管之间限定有空间，并且其中，所述芯体包括两个附加的波纹形冷却翅片，其中一个设置在所述顶板和所述相邻的扁平管之间的空间中，而其中另一个设置在所述底板和所述相邻的扁平管之间的空间中。
13.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于它所接触的每个所述扁平管的宽度，并且其中，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于所述翅片支承结构的宽度。
14.如权利要求13所述的换热器，其特征在于，所述翅片支承结构具有一对边缘，所述一对边缘间隔开所述翅片支承结构的宽度，并且其中，所述翅片支承结构的所述边缘中的至少一个边缘延伸超出所述波纹形冷却翅片的边缘。
15.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于它所接触的每个所述扁平管的宽度，并且其中，每个所述波纹形冷却翅片的宽度小于所述翅片支承结构的宽度；
其中，所述翅片支承结构具有一对边缘，所述一对边缘间隔开所述翅片支承结构的宽度，并且所述边缘中的一个与所述安装托架紧密相邻；
其中，所述翅片支承结构的所述一个边缘延伸超出所述波纹形冷却翅片的边缘；并且
其中，所述翅片支承结构的所述一个边缘与所述安装托架隔开一间隙。
16.一种具有芯体的换热器，包括：
(a)多个扁平管，所述多个扁平管以平行于彼此的关系布置成堆叠，其中，在所述管的相邻管对之间限定有空间，其中，所述管的长度限定在平行于纵向轴线的方向，所述管的宽度横向于所述纵向轴线，其中，所述芯体具有沿所述纵向轴线隔开的第一端和第二端，其中，每个所述管具有限定第一流体流动通路的中空内部；
(b)多个波纹形冷却翅片，其中，每个所述翅片设置在所述管的相邻管对之间的空间中，其中，每个所述空间限定第二流体流动通路，其中，每个所述翅片包括金属片材，在所述金属片材中，多个平行弯曲部限定一系列波纹部，所述波纹部包括多个侧壁、顶壁和底壁，其中，各所述侧壁以相对于彼此间隔、并排的关系布置，相邻的所述侧壁藉由所述顶壁中的一个或所述底壁中的一个接合在一起；
其中，所述顶壁和所述底壁都与所述管的相邻管对中的一个管相接触，并且其中，各所述侧壁沿所述管的宽度横向地延伸；
其中，所述翅片的边缘沿所述芯体的第一端延伸，并且与所述第一端向内隔开，所述翅片的所述边缘由所述波纹部中的最末端一个限定；
(c)翅片支承结构，所述翅片支承结构包括多个支承壁和多个轴向壁，其中，每个所述支承壁一体地接合到所述轴向壁中的至少一个，其中，每个所述支承壁接触所述翅片中一个的最末端波纹部，并且其中，每个所述轴向壁接触所述管中的一个；
(d)从所述芯体的所述第一端延伸的托架安装销，以及
(e)安装在所述安装销上的安装托架，所述安装托架包括：
第一壁部，其与所述翅片支承结构紧密相邻并且沿所述芯体的所述第一端横向地延伸，并且所述托架经由所述第一壁部安装在所述安装销上；
第二壁部,其以90度的角度从所述第一壁部突伸，并且在所述换热器芯体的一部分上延伸；
其中，所述第二壁部覆盖在所述扁平管的相邻管对之间的每个空间的一部分，并且沿纵向重叠于每个所述波纹形冷却翅片的沿所述芯体的所述第一端延伸的边缘。
17.如权利要求16所述的换热器，其特征在于，所述第二壁包括具有多个间隔齿的梳型结构，其中所述齿的每个延伸到位于所述扁平管的相邻管对之间的各所述空间的一个中。
18.如权利要求17所述的换热器，其特征在于，所述托架安装销安装在所述多个扁平管中的第一扁平管的端部，
其中，所述第一扁平管的所述第一流体流动通路与所述芯体的所述第一端间隔开一距离，所述距离大于所述第一流体流动通路和位于其它扁平管中的所述芯体的第一端之间的距离，
其中，所述多个波纹形冷却翅片包括设置在与所述第一扁平管相邻的空间中的波纹形冷却翅片，并且其中设置在与所述第一扁平管相邻的空间中的波纹形冷却翅片与所述芯体的所述第一端间隔开一距离，所述距离至少与所述第一扁平管的所述第一流体流动通路和所述芯体的所述第一端之间的距离相等；并且
其中，延伸到在所述第一扁平管和所述芯体的相邻管之间的空间中的所述梳型结构的所述齿沿所述纵向轴线相对于其它齿是细长的，以重叠于设置在与所述第一扁平管相邻的空间中的所述波纹形冷却翅片的边缘。
19.如权利要求16所述的换热器，其特征在于，其中，每个所述翅片支承结构的所述支承壁在其顶部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第一个，并且在其底部边缘处一体地接合到所述轴向壁中的第二个，使得每个所述支承壁和与它所接合到的轴向壁形成U形通道；
其中，所述翅片支承结构包括多个所述U形通道；以及
其中，每个所述U形通道是单独形成的。
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