CN105473976A - 具有固定在端板上的转接器单元的热交换器以及相关的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，该热交换器包括：用于在流体之间进行热交换的管束；所述管束的端板(10)，所述端板(10)设置有用于分配通过所述管束的流体的孔口(11，12)；和具有外部流体回路的转接器单元(20)，该转接器单元具有与所述端板的所述分配孔口中的全部或一个分配孔口对应的一个或多个流体分配管道(21，22)，并且该转接器单元通过一个面附接至所述端板，其特征在于：所述端板(10)包括至少一个半切口(110，120)，该半切口通过压接在所述转接器单元(20)的与所述端板接触的所述面中形成的容纳部(210，220)中而得到保持。

Description

具有固定在端板上的转接器单元的热交换器以及相关的制造方法
本发明涉及热交换器的领域，并且尤其涉及在汽车中使用的交换器的领域，更具体涉及在空调环路中使用和/或用于管理蓄电池组的温度的交换器的领域。
已知用两种流体覆盖的热交换器：冷却剂流体和热传递流体，冷却剂流体对热传递流体进行冷却。
旨在用于该用途的交换器由多个部件构成，这些部件在组装之后形成管束，流体在该管束中循环。
在制造过程中，在以单个步骤通过钎焊(例如通过在炉中通过)可密封地固定之前，通常在组装操作的范围内以不同元件预先组装管束的部件。
图1以分解视图示出了这种类型的交换器的一个实施例。其意图是确保第一流体(尤其是诸如乙醇酸盐水之类的传热流体)和第二流体(可能为冷却剂、气体、二相物质或液体)之间的热传递。交换器包括沿着纵向方向堆叠的多个板5和6。这些板形成了被第一流体和第二流体覆盖的通道，在这些板的堆叠方向上，用于第一流体的通道与用于第二流体的通道交错。
在管束的一个端部3处，该管束由端板10界定，从而使该管束通过连接装置8而与第一流体和第二流体的循环回路连通，连接装置8在这里由用于传热流体FC的两个管和用于冷却剂流体FR的托架20形成。
该最后元件例如以铝合金形成了厚重金属块，该金属块用于将冷却剂流体回路的部件(未在图中示出)连接至交换器。该金属块被机加工并被两个管道元件穿过，在本申请中这两个管道元件随后被指定为分配管道，每个分配管道都在它们敞开的一个面上与在端板10中贯穿的对应孔口连通。
在制造过程中，引起了在钎焊之前将转接器块20连接并保持在端板10的问题。图2示出了该预先组装的零件组件。
可以想到该问题的各种解决方案。
首先，可以想到通过外收缩部(诸如箍带、钎焊椅上的支撑件)来确保保持两个部件。然而，当组件是本身是将与其他部件组装在一起的子组件时，该解决方案并不适用。
另外，还可以使其中一个部件变形。例如，参照图2，可以通过变形操作将转接器块20连接至端板，目的是在端板的对应孔口处使转接器块的至少一个管道21或22扩张。然而，该解决方案在实践中难以应用，这是因为其中一个通道的大约5mm的小直径不允许进行扩张。
还可以在两个部件之间进行铆接。一方面，该操作包括使端板13局部变形，从而在端板13上形成铆钉13R，另一方面，该操作包括在转接块中机加工板的铆钉的接收容纳部20L。在图3中，可以看到这些容纳部是利用相对于转接块的侧突起制成的。这些突起是贯通突起。接下来，通过将铆钉接合到块上它们的相应容纳部中而将两个部件组装在一起。最后，在位于一侧的砧板E和位于另一侧的冲头P之间在整个块中将端板的铆钉的底部压扁。图3示出了该系列操作。
该解决方案尽管在工业上可能被想到，但是仍然具有若干缺点。
必须在端板上设置自由区域以便产生隆起/凹入部分，和设置侧突起来容纳铆钉。这样的结果是增加了转接块的拥挤以及部件的重量和成本。
另外，该技术的应用意味着额外经过冲压工具，这意味着附加的部件成本。
必须进一步设置用于铆接转接块的通路。这意味着转接块的尺寸、部件的重量和成本的增加。
应该指出的是材料在铆接之后变薄。接着会在这种区域中发生抗外部腐蚀性下降的危险。
另一种解决方案是在两个部件之间进行冲压。在该操作中，在转接块中加工出铆钉，并且在端板中穿出对应的孔口。通过将铆钉引入到端板的孔口内而将两个元件组装在一起，然后使铆钉变形，从而将端板固定在铆钉的变形端部和转接块的与该端板接触的面之间。该解决方案具有的缺点是在转接块上需要特定的隆起/凹入部分，这意味着增加了转接块的尺寸、重量和部件成本。另外，其引入了外部泄漏的危险。
本发明的目的是开发一种用于板和转接块或托架的组装方法，该方法没有以上所示的解决方案的缺点。
因此，本发明涉及一种热交换器，该热交换器包括：用于在流体之间进行热交换的管束；所述管束的端板，所述端板设置有用于在所述管束中分配流体的孔口；和用于转接至外部流体回路的块，该块具有与所述端板的所述流体分配孔口中的一个流体分配孔口配合的流体分配管道，并且该块通过一个面附接至所述端板。
根据本发明，所述端板包括至少一个局部切口，所述局部切口通过压接在所述块的与所述端板接触的所述面中形成的容纳部中而得到保持，所述容纳部尤其是机加工或冷锻的。
术语“局部切口”是指制造所述端板的金属片材被切割而形成翼片，该翼片仅通过所述翼片的周线的一个部分而连接至所述端板。举例来说，所述翼片为通过一条边保持在所述端板上的多边形形状，尤其是矩形。该翼片相对来说平行于所述端板的表面并且突出。该翼片可以是切开冲压部。
本发明的解决方案可以克服以上提到的技术的缺陷。因而，通过局部切口进行的压接操作可以通过得益于所述块的厚重特性而将所述块用作砧板。另外，所述端板中没有产生将变薄并弱化的区域。
根据有利的实施方式，所述局部切口及其相关联的容纳部分别形成在所述流体分配孔口中的一个流体分配孔口的周边处。
所述流体分配孔口的这种布置可以使连接区域不会暴露于外部腐蚀。
所述局部切口可以有利地从所述流体分配孔口中的一个流体分配孔口的周边延伸(尤其是径向延伸)从而出现在所述管束和所述块之间的通道之外。因此，通过确保所述局部切口不延伸到所述流体分配孔口的液压区段，不会干扰流体通过所述流体分配孔口的流动。
优选地，所述端板包括与所述转接块上的两个所述分配管道相关联的两个所述流体分配孔口，并且在两个流体分配孔口中的每个流体分配孔口的周边处，一个所述局部切口压接在一个所述容纳部中。
本发明具体应用在热交换器中，所述热交换器的热交换管束通过堆叠板而使得这些板之间形成供各个流体循环的管道而制成。
更具体地说，所述孔口被布置成使得一个孔口用于供应流体，另一个孔口用于在热交换之后供流体返回。
该热交换器可以有利地为旨在用于在热传递流体和冷却剂流体(即在热交换过程中能够发生相变的流体)之间进行热交换的交换器。
申请人还想要涵盖用于上述热交换器的与转接块相关联的端板，即端板和转接块的组件，其中所述端板包括至少一个局部切口，并且所述转接块包括容纳部，该容纳部的形状和位置与所述局部切口匹配。
更具体地说，本发明涉及一种与转接块相关联的端板，该端板的局部切口形成在被布置成用于在所述管束中分配流体的孔口的周边处，从而没有延伸到所述孔口的液压区段内。
本发明还涉及一种将具有至少一个流体分配管道的转接块附接在热交换器的端板上的方法，该方法包括将所述转接块在所述端板上设置就位并将该转接块保持在该端板上以准备好对所述转接块和所述端板进行钎焊的步骤。该方法的特征在于：在所述端板中形成局部切口，并且在所述转接块中形成容纳部，所述容纳部尤其是沉孔，所述容纳部的形状与所述局部切口的形状对应，所述保持是通过将所述端板的所述局部切口压接在所述转接块的所述容纳部中而获得的。
所述容纳部例如是通过机加工或通过冷冲压形成的，并且所述局部切口(110，120)尤其通过冲压和切缝形成。
所述局部切口有利地通过与可以获得设置在端板上的流体分配孔口的操作相同的操作获得。
更具体地说，相关联的局部切口和容纳部形成在所述流体分配孔口的周边处。
有利地，在将所述端板压接在所述转接块的过程中使用所述转接块作为砧板。
通过阅读参照附图对本发明的非限制性实施方式的详细描述，其他特征和优点将变得明显，在附图中：
图1示出了应用本发明的热交换器的实施例的分解图；
图2示出了由热交换器管束的端板和转接块形成的组件的立体图；
图3示出了将转接块与热交换器的端板铆接的已知连接技术的立体剖视图；
图4示出了根据本发明的位于正在组装位置的端板和转接块的立体图；
图5示出了根据本发明的固定至彼此的转接块和端板的立体图；
图6示出了在端板上形成的局部切口的细节的立体图。
本发明涉及一种热交换器，以上已经与图1相关地提到了该热交换器的一个示例性实施方式。
图4示出了所述交换器的示例性端板10。仅仅示出了接近用于分配流体的两个孔口11和12的部分。在两个分配孔口的周边处分别形成局部切口110和120。利用所谓的金属(例如铝)转接块20贯穿有两个管道21、22，管道21、22在该转接块的面上敞开，该转接块旨在用来抵靠端板放置。该转接块被布置成使得允许将外部回路的管道连接至该交换器。该转接块是一致的从而能够在转接块20的两个开口管道21和22与端板上的对应分配孔口11和12对齐的位置处与端板面对地放置。容纳部210和220在所述转接块的位于所述端板的一侧的面中加工出，并且被布置成收纳所述端板的局部切口。这些容纳部也可以通过冷冲压方法(特别是通过冲挤)来形成。
如在图6中详细地看到的，局部切口110和120分别包括与端板的平面平行的翼片110A。该翼片110A在这里具有细长形状，例如为基本矩形。该翼片在三条边110B、110C、110D上是自由的，而在包括第四条边110F的部分上附接至端板。与第四条边110F相对的自由边110B相对于该翼片所相关联的孔口110的周边向后移。自由边110B可以位于该孔口的边缘的延伸部上，但是优选其成形为不会来干扰通过孔口的流体的流动。在附图中，该条边是曲线形的。局部切口在组装步骤之前的步骤中通过冲压和切割工具形成，并且具有与待形成的分配孔口11以及将获得的翼片的形状对应的形状。
在转接块中形成的容纳部210和220具有与它们应该以轻微侧游隙收纳的翼片的轮廓对应的形状。它们的深度足以使得在所述翼片被引入收纳部中时所述端板可以靠在所述转接块的接触面上。
图5示出了由此组装好的端板和转接块。局部切口相对地形成在两个孔口的周边处，从而确保相对于翼片的容纳部剥离翼片的阻力最佳。
为了确保组件的保持，将冲头引入局部切口的空腔内，并且通过该冲头施加压接压力，直到翼片的一部分材料将抵靠容纳部的侧面流动。因为该转接块的厚重特性，容纳部的底部形成了砧板，所述冲头可以被压靠在该砧板上。由此获得的翼片与容纳部的壁的连接具有抵靠可能的拉扯力的足够强度，在将热交换器的部件构成的组件在炉内进行钎焊之前的不同处理操作过程中其可能经受到这种拉扯力。
在形成交换器的端板的金属片材上实现该组装方法。该金属片材可以具有0.5mm至2mm的厚度，该厚度尤其是1mm。所述孔口可以具有小于20mm的直径，例如分别为5mm和11mm的直径。它们可以间隔开10mm到100mm，尤其是46mm。由金属片材的局部切割得到的所述翼片可以具有以0.5mm至5mm的距离(尤其以1.5mm的距离)平行于所述端板的外面。

Claims (11)

1.一种热交换器，该热交换器包括：用于在流体之间进行热交换的管束；所述管束的端板(10)，所述端板(10)设置有位于所述管束中的流体分配孔口(11，12)；和用于转接至外部流体回路的块(20)，该块具有与所述端板的所述流体分配孔口中的所有或一个流体分配孔口匹配的流体分配管道(21，22)，并且该块通过一个面附接至所述端板，其特征在于：所述端板(10)包括至少一个局部切口(110，120),所述局部切口通过压接在在所述块(20)的与所述端板接触的所述面中形成的容纳部(210，220)中而得到保持。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述容纳部(210，220)是机加工或冷冲压的容纳部。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，所述局部切口(110，120)是所述端板(10)的切开冲压部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器，对于该热交换器来说，所述局部切口(110，120)及其相关联的容纳部(210，220)分别位于所述流体分配孔口(11，12)中的一个流体分配孔口的周边处及所述一个流体分配孔口相关联的分配管道(21，22)的周边处。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述局部切口(110，120)从所述流体分配孔口(11，12)中的一个流体分配孔口的周边延伸从而出现在所述管束和所述转接块之间的通道之外。
6.根据权利要求4或5所述的热交换器，其中，所述局部切口(11，12)相对于所述流体分配孔口(11，12)径向取向。
7.根据权利要求6的热交换器，对该热交换器来说，所述端板(10)包括与所述转接块(20)的两个所述分配管道(21，22)相关联的两个所述流体分配孔口(11，12)，在所述流体分配孔口和所述分配管道中的每个的周边处，一个所述局部切口(110，120)压接在一个所述容纳部(210，220)中。
8.一种用于根据前述权利要求中任一项的热交换器的与转接块相关联的端板。
9.一种将具有至少一个流体分配管道(21，22)的转接块(20)附接在热交换器的端板(10)上的方法，该方法包括将所述转接块(20)在所述端板(10)上设置就位并且将该转接块(20)保持在该端板(10)上以准备好对所述转接块和所述端板进行钎焊的步骤，该方法的特征在于：在所述端板(10)中形成局部切口(110，120)，并且在所述转接块(20)中形成容纳部(210，220)，所述容纳部的形状与所述局部切口的形状对应，所述保持是通过将所述端板的所述局部切口压接在所述转接块的所述容纳部中而获得的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述容纳部(210，220)是通过机加工或通过冷冲压形成的。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述局部切口(110，120)是通过所述端板(10)的冲压和切缝形成的。
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