CN105683694A - 热交换器组件 - Google Patents

Abstract

一种热交换器组件，通过该热交换器组件，用于内燃机的压缩的增压空气经由液体进行冷却，所述热交换器组件包括壳体及热交换器，该热交换器具有板对的堆叠以及布置在板对之间的翅片，并且具有两个纵向侧和两个横向侧。流板布置在板对中，并且流板朝着所述纵向侧在每个格中暴露于板对内的一个边缘通道。入口和出口连接至边缘通道，并且液体流经边缘通道之间的流板，所述液体相对于增压空气以逆流流动，增压空气在所述壳体的一侧上流动，并且又在相对的另一侧上离开壳体。

Description

热交换器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年11月20日所提交的德国专利申请No.DE102013019478.4的优先权，该德国专利申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本申请涉及热交换器组件，通过该热交换器组件，用于内燃机的压缩的增压空气经由液体进行冷却，在该热交换器组件中，热交换器具有成对的板的堆叠以及布置在板对之间的翅片，并且具有两个纵向侧和两个横向侧，还有流板，流板布置在板对中，并且流板朝着所述纵向侧在每个格中暴露于板对内的一个边缘通道，还有连接至边缘通道的入口和出口，入口和出口一起位于所述横向侧中的一个上，此外，提供了液体相对于增压空气的逆流方向，所述液体流经流板，增压空气流经翅片，最后还有一壳体，所述堆叠或所述热交换器布置在该壳体中，增压空气在壳体的一侧中流动，流经翅片，且又在另一侧上又离开壳体。

由于逆流，所述热交换器组件具有令人满意的热交换效率。形成热交换器形状的板具有两个平行的纵向侧和两个平行的横向侧，它们具有大致相等的长度或者仅是些许不同的长度。然而存在一些应用，其中这种类型的已知实施例在热交换的效率方面并不是很好。

发明内容

本发明的目的是针对应用或针对安装空间来定制所描述的热交换器，这需要一种不同的热交换器形状。热交换器组件将被简单地配置，并且配置有易于制造的结构特征，其配置方式使其仍然可实现高性能。

根据本发明的热交换器组件的一些实施例的一个方面在于板具有修长的形状，其中板的长度与宽度的比例被配置为大于或等于2:1，优选地大于3:1，并且布置了针对液体的另外的入口和另外的出口。此外设置的是，入口连接至入口侧边缘通道并且出口相应地连接至出口侧边缘通道。另外，有利的是，入口位于靠近板的纵向侧(该纵向侧布置为远离空气流入侧)，并且两个出口布置为靠近板的另一纵向侧，所述另一纵向侧代表空气流入侧。

还值得注意的是，在流入侧边缘通道中存在会聚的液体，而在流出侧边缘通道中存在分开的液体。

经由所述的特征中的至少一些而研发的热交换器组件具有出色的热交换效率，甚至是在用于热交换器的安装空间(例如在机动车中)非常窄但是可以在纵向方向延伸的时候。这是因为可用的热交换面积(特别是被母板中的流板所占据的面积)由于本发明的特征而被更加强烈地流过。增压空气出口的温度降低，并且尤其重要的是，温度分布也变得均匀。

本发明的示例性实施例将在下文中使用附图进行描述。

附图说明

图1示出了组件的热交换器的正视图。

图2示出了根据图1的实施例的俯视图。

图3示出了根据图1的实施例的侧视图。

图4示出了修改了的示例性实施例的侧视图。

图5示出了根据图4的实施例的俯视图。

图6和图7示出了整个热交换器组件。

图8和图9示出了包括板对和翅片的堆叠的细节。

图10示出了被布置在板对中的流板的其中之一。

图11示出了另一板(具有插入的流板)的一部分。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明并不将其应用限制为下文的描述中所列或者附图中所示的部件的结构和安排的细节。本发明能够有其他实施例并且能够以多种方式实施或执行。此外，要理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应视为限制。本文中，“包含”、“包括”或“具有”及其变体的使用意味着涵盖了其后列出的项目及其等同物以及附加的项目。除非以其他方式指明或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体被广义地使用，并且涵盖了直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”并不被限定为实体的或机械的连接或联接。

热交换器组件以其整体在图6和图7中示出，通过该热交换器组件，用于内燃机的压缩的增压空气经由液体进行冷却；省略了对壳体100的细节的图示。图6和图7展示的热交换器是来自图4和图5的热交换器。应当看到，图6是部分分解示图，示出了正在插入壳体100的热交换器。

在图4和图5中，入口端5和出口端6位于包括板对1a、1b和翅片2的堆叠的侧面。该实施例可便于所述堆叠在壳体100中的安装，因为所述堆叠可以被简单地推动经过侧向的壳体开口。为了供应和排出液体，在每个格(case)中，一个供应通道50和一个排出通道60在堆叠的上侧上并且在其纵向方向上延伸。在示例性实施例中，上述通道50、60已经在每个格中由两个壳片(shell)形成。如图5所示，已经在壳片中设置了间隔布置的加强珠51、61。通道50、60具有平椭圆截面，然而在侧向突出区域，其显现出大致圆形的截面，因为示例性实施例中提供的是圆形的入口端和出口端5、6。

与图4和图5相比，如果使用根据图1至图3的热交换器，可能要求将入口端5和出口端6(安置于堆叠的盖板10上)安装经过壳体100中相对应的开口(未示出)。入口端5和出口端6安置于图1和图2中的中心位置。还展示了上述的供应通道和排出通道50、60，但是它们在此已经经由盖板10的变形直接形成。

合适的量度确保了液体流大致均等地或者以最高大约70:30被分到板1中的两个入口5a和5b，这在下文更加详细地描述。

图8和图9(与图10相关)形成了对于此建议来说必要的特征。上板1b已经从上板对1a、1b中去除，因此可以看到板对的内部。

热交换器具有成对1a、1b的大致为长方形的板1的堆叠以及布置在板对之间的翅片2。其具有两个纵向侧L和两个横向侧B。流板3位于板对1a、1b中。流板3比热交换器的深度稍窄，或者比横向侧B的延伸度稍窄，因此在每个格中，一个边缘通道4a和4b分别形成在流板3的纵向边缘和板1a、1b的纵向边缘之间。边缘通道4a、4b相应地位于板对1a、1b内并且沿它们的纵向方向延伸。

上述入口5和出口6在每个格中分别液压连接至边缘通道4a和4b中的一个。边缘通道4a、4b应当是自由的通道(即，尽可能没有收缩)，并因此具有低的流阻。

关于板的设计，要注意的是，板1中的每一个具有四个开口，开口在示例性实施例中是圆形结构，但是也可以具有不同的设计(图11，大致为椭圆形开口)。开口代表两个入口5a和5b以及两个出口6a和6b。还可以说，入口5a和5b大致布置在入口侧边缘通道4a的相对的端部。相应地，这适用于两个出口6a、6b在出口侧边缘通道4b上的布置。

入口/出口的开口在其开口边缘上具有成形部。在示例性实施例中，在每个格中，成形部的高度对应于定位在板对之间的翅片2的高度的一半。某一板对1a、1b中的一个板1的成形部(在堆叠中接触并且彼此连接)由此可以形成入口通道和出口通道，所述入口通道和出口通道穿过堆叠，与下一板对1a、1b的板1垂直。例如，某一入口通道已经在图8中由标号70示出，而出口通道之一具有标号80。自入口通道70和出口通道80起，存在进入堆叠的每个板对1a、1b的相应的入口以及离开每个板对的出口，这本身应当在图8或图9中可见。

一个入口5a和一个出口6a一起位于板1的一个横向侧B上，并且另一入口5b和另一出口6b一起布置在相对的另一横向侧B上。因为它们位于板1的角区域中，所以它们同样布置为靠近板的相应的纵向侧L。在入口5a和出口6a以及入口5b和出口6b之间，板1在其横向侧B中具有剪切口。换句话说，这意味着入口和出口5a、5b、6a、6b形成在横向侧B的板突出部中。

板对1a、1b和流板3(依靠液体而位于板对1a、1b中)的通流经由图8、9(及其他附图)中示出的箭头指示。该液体相对于增压空气具有大致逆流方向，增压空气流经翅片2并且已经经由块箭头指示。在本文中，“大致逆流方向”要理解成意味着存在至少一个清楚的逆流分量。即，从热力学图(未示出)上显而易见的是，流板3也在大范围内被倾斜流过。与现有技术相比，整个流板3的通流已经得到明显改善。

流板3的设计经由它的一部分的视图(如图10所示)示出。流板3具有褶皱结构。大量的切口31位于褶皱的褶皱侧边30中。由于切口31，示出的设计允许流板3的在褶皱行进方向上的通流(该通流与高压损耗dp(高)相关)以及在垂直于褶皱行进方向的方向上的通流(该通流与显著的低压损耗dp(低)相关)。在图10中，流板3在每个板对1a、1b内的定位和定向已经经由对符号4a或4b的说明(如上所述，表示边缘通道)而得以强调。这使得褶皱行进方向与两个边缘通道4a、4b的方向垂直是清楚的，也就是说，褶皱行进方向代表横向方向B，同时也是高压损耗dp(高)的方向。相应地，纵向方向L是低压损耗dp(低)的方向。

板1a、1b具有修长的形状。在示例性实施例中，它们的长度L与宽度B的比例大致是3:1。因此，热交换器组件适合用于窄的安装空间，例如机动车。

上述的箭头还强调了入口5a、5b位于靠近板1a、1b的布置为远离空气流入侧的纵向侧L。相反，出口6a、6b布置为靠近板1a、1b的另一纵向侧L，所述另一纵向侧L代表空气流入侧。还可以看出，在流入侧边缘通道4a中存在会聚的液体流，相反，在流出侧边缘通道4b中存在分开的液体流。

此外，可以看出，边缘通道4a、4b中存在通流，该通流定向为相对于增压空气的交叉流。

提供路径40(图8、图9)的板成形部也存在于入口区域和出口区域(在板1的两个横向侧B的附近)，与其余的板设计(尤其是板长度L)相比，该入口区域和出口区域应当是非常窄或小的结构。凭借路径40，液体被转向进入一个边缘通道4a并且离开另一边缘通道4b进入出口。因此，对于长的热交换器组件，就许诺的性能改善而言，对通流特性有所帮助。

图11示出了就板1和流板3的制造技术而言一个有利的设计。为了可以简单地将流板3定位在板对中并且在该步骤中还提供边缘通道4a、4b，适宜的是：提供具有剪切口32的流板3，剪切口32间隔开并且在板1中形成的突出部啮合到剪切口中。此类定位辅助物能够位于横向侧B上。它们无论如何应当布置成，使得纵向侧中的边缘通道4a、4b未被阻挡。因此，定位辅助物还可以是板1的表面中的耳状物(突出部)，该耳状物安置在流板3的相应的孔中，这由图8中的外轮廓所指示并且用符号32进行标记。

参照本发明的具体实施例描述了对于本发明的特定特征和元件的多种选择方式。应当理解，除了彼此不包含或者与上述每个实施例不一致的特征、元件和操作方式，参照一个特定实施例描述的可替换的特征、元件和操作方式可应用于其他实施例。

以上描述并且在图中示出的实施例仅仅经由示例的方式展示，并且并不旨在作为对本发明的概念和原理的限制。如此，本领域普通技术人员将会理解，元件及其配置和安排中的多种改变都是可行的，这不会背离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种热交换器，包括：

板对的堆叠，形成了第一纵向侧、第二纵向侧、第一横向侧、第二横向侧、上侧和下侧，板对中的每一个通过一入口及一出口针对第一流体液压连接，在所述第一纵向侧和所述第二纵向侧之间，所述板对形成针对第二流体的在所述板对之间的流体流动路径；

供应通道，所述供应通道从供应通道封闭端沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸到供应通道开放端，所述供应通道封闭端邻近于所述第二横向侧，所述供应通道开放端被布置在超过所述第一横向侧的一侧向突出区域中，所述第一横向侧与所述第二横向侧相对，其中所述供应通道液压连接至所述入口；以及

排出通道，所述排出通道从排出通道封闭端沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸到排出通道开放端，所述排出通道封闭端邻近于所述第二横向侧，所述排出通道开放端被布置在所述侧向突出区域中，其中所述排出通道液压连接至所述出口。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述供应通道和所述排出通道中的每一个在所述侧向突出区域中均倾斜地朝向所述下侧且远离所述堆叠延伸，并且接下来分别纵向延伸到所述供应通道开放端和所述排出通道开放端中。

3.根据权利要求1所述的热交换器，进一步包括圆形的入口端和圆形的出口端，所述入口端结合至所述供应通道开放端，所述出口端结合至所述排出通道开放端，其中所述入口端和所述出口端二者都至少部分地位于所述上侧和所述下侧之间。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述供应通道和所述排出通道中的每一个均在第一部分上具有平椭圆截面，而在第二部分上具有圆形截面，并且其中所述供应通道和所述排出通道二者都在所述侧向突出区域中从所述平椭圆截面转变为所述圆形截面。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其中沿着所述供应通道的第一部分和所述排出通道的第一部分都布置了一个或多个加强珠。

6.根据权利要求4所述的热交换器，其中所述供应通道和所述排出通道中的至少一个包括一顶壳片及一底壳片。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其中所述顶壳片包括顶壳片平椭圆截面和顶壳片圆形截面，而所述底壳片包括底壳片平椭圆截面和底壳片圆形截面。

8.根据权利要求7所述的热交换器，其中所述顶壳片和所述底壳片二者在所述侧向突出区域中从各自的平椭圆截面转变为各自的圆形截面。

9.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述板对中的每一个通过多个入口和多个出口液压连接，所述供应通道具有向所述多个入口中的每一个的流体连接，并且所述排出通道具有向所述多个出口中的每一个的流体连接。

10.根据权利要求9所述的热交换器，其中所述多个入口包括第一入口和第二入口，所述第一入口布置为邻近于所述第一横向侧和所述第一纵向侧，所述第二入口布置为邻近于所述第二横向侧和所述第一纵向侧，并且其中所述多个出口包括第一出口和第二出口，所述第一出口布置为邻近于所述第一横向侧和所述第二纵向侧，所述第二出口布置为邻近于所述第二横向侧和所述第二纵向侧。

11.一种热交换器，包括：

布置为形成一堆叠的多个板对，每个板是大致长方形的形状，并且每个板具有第一纵向侧和第二纵向侧、比所述纵向侧短的第一横向侧和第二横向侧、第一开口、第二开口、第三开口和第四开口，所述第一开口位于板的由所述第一纵向侧和所述第一横向侧限定的角处，所述第二开口位于板的由所述第一纵向侧和所述第二横向侧限定的角处，所述第三开口位于板的由所述第二纵向侧和所述第一横向侧限定的角处，而所述第四开口位于板的由所述第二纵向侧和所述第二横向侧限定的角处；

布置在所述板对之间的多个翅片；

第一入口通道，所述第一入口通道通过使所述第一开口的成形的边缘相接触而被限定，所述多个板对通过所述第一入口通道而被液压连接；

第二入口通道，所述第二入口通道通过使所述第二开口的成形的边缘相接触而被限定，所述多个板对通过所述第二入口通道而被液压连接；

第一出口通道，所述第一出口通道通过使所述第三开口的成形的边缘相接触而被限定，所述多个板对通过所述第一出口通道而被液压连接；

第二出口通道，所述第二出口通道通过使所述第四开口的成形的边缘相接触而被限定，所述多个板对通过所述第二出口通道而被液压连接；

供应通道，所述供应通道沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸，所述供应通道与所述第一入口通道和所述第二入口通道流体连通；以及

排出通道，所述排出通道沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸，所述排出通道与所述第一出口通道和所述第二出口通道流体连通。

12.根据权利要求11所述的热交换器，进一步包括：

多个流板，所述板对中的每一个内容纳有所述流板中的一个；

第一多个边缘通道，所述板对中的每一个内设置有所述第一多个边缘通道中的一个第一边缘通道，该第一边缘通道在板对的板的第一纵向侧与所述多个流板的被容纳在该板对中的那一个流板之间，所述第一多个边缘通道使所述第一入口通道和所述第二入口通道液压连接；以及

第二多个边缘通道，所述板对中的每一个内设置有所述第二多个边缘通道中的一个第二边缘通道，该第二边缘通道在板对的板的第二纵向侧与所述多个流板的被容纳在该板对中的那一个流板之间，所述第二多个边缘通道使所述第一出口通道和所述第二出口通道液压连接，

其中所述多个流板提供了所述第一多个边缘通道与所述第二多个边缘通道之间的流体流动路径。

13.根据权利要求11所述的热交换器，其中所述第一纵向侧和所述第二纵向侧之间的距离限定了热交换器宽度，所述第一横向侧和所述第二横向侧之间的距离限定了热交换器长度，并且所述热交换器长度与所述热交换器宽度的比例至少是2:1。

14.根据权利要求13所述的热交换器，其中所述热交换器长度与所述热交换器宽度的比例是3:1。

15.根据权利要求11所述的热交换器，其中所述供应通道和所述排出通道二者都延伸到超过所述第一横向侧和所述第二横向侧中的一个的一侧向突出区域中。

16.一种热交换器组件，包括：

壳体，所述壳体包括横向开口、与所述横向开口相对的横向壁、顶壁和底壁；

经过所述横向开口插入所述壳体的热交换器，所述热交换器包括：

板对的堆叠，形成了第一纵向侧、与所述第一纵向侧相对的第二纵向侧、邻近于所述横向壁的第一横向侧、与所述第一横向侧相对的第二横向侧、上侧和下侧，板对中的每一个通过至少一个入口及至少一个出口针对第一流体液压连接，所述板对形成针对第一流体的从所述纵向侧中的一个经过所述板对到达另一纵向侧的流体流动路径；

供应通道，所述供应通道从供应通道封闭端沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸到供应通道开放端，所述供应通道封闭端邻近于所述第一横向侧，所述供应通道开放端被布置为超过与所述第一横向侧相对的所述第二横向侧，所述供应通道液压连接至所述至少一个入口；以及

排出通道，所述排出通道从排出通道封闭端沿着板对的堆叠的上侧纵向延伸到排出通道开放端，所述排出通道封闭端邻近于所述第一横向侧，所述排出通道开放端被布置为超过与所述第一横向侧相对的所述第二横向侧，所述排出通道液压连接至所述至少一个出口，

其中所述供应通道和所述排出通道的每一个均延伸经过所述横向开口。

17.根据权利要求16所述热交换器组件，其中所述供应通道和所述排出通道中的每一个在延伸过所述第二横向侧之后均倾斜地朝向所述下侧且远离所述堆叠延伸，并且接下来分别纵向延伸到所述供应通道开放端和所述排出通道开放端中。

18.根据权利要求16所述热交换器组件，其中所述供应通道和所述排出通道中的每一个均在第一部分上具有平椭圆截面，而在第二部分上具有圆形截面，并且其中所述供应通道和所述排出通道二者都在超过所述第二横向侧的一侧向突出区域中从所述平椭圆截面转变为所述圆形截面。

19.根据权利要求16所述热交换器组件，进一步包括圆形的入口端和圆形的出口端，所述入口端结合至所述供应通道开放端，所述出口端结合至所述排出通道开放端，其中所述入口端和所述出口端二者都完全位于所述顶壁和所述底壁之间。

20.根据权利要求16所述热交换器组件，其中所述供应通道和所述排出通道并排布置，并且所述供应通道和所述排出通道二者被夹在所述壳体的顶壁与所述板对的堆叠的上侧之间。