CN106255862A - 具有多件式塑料壳体的增压空气冷却器 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却热气体的气/液热交换器，具有至少部分地围绕金属芯的塑料壳体。壳体具有单独形成的入口分段和出口分段，其可以由具有不同耐热性的塑性材料形成，并且沿着密封接头接合在一起。入口分段和出口分段中的一个或两个设置有旁路阻挡元件，以至少部分地阻挡芯的不规则形状的侧面和壳体的侧面之间的任何间隙。在芯的侧面包括凹口的情况下，旁路阻挡元件可包括梳状结构，其具有延伸到凹口中的指状物。壳体被构造成允许芯滑动地容纳在壳体的入口分段和出口分段中的一个或两个中。

Description

具有多件式塑料壳体的增压空气冷却器

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年4月29日提交的美国临时专利申请No.61/985,588的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及用于借助液体冷却剂冷却热气体的热交换器，并且具体涉及具有包封铝热交换器芯的塑料壳体的气-液增压空气冷却器。

背景技术

已知使用气-液热交换器以冷却涡轮增压的内燃机或燃料电池发动机中压缩的增压空气，或者冷却热的发动机排气。例如，通常通过压缩环境空气产生压缩的增压空气。在压缩期间，空气可以被加热到约200℃或更高的温度，并且必须在其到达发动机之前被冷却。

气体冷却热交换器的各种构造是已知的。例如，气体冷却热交换器通常具有由管或板对的叠层构成的铝芯，同时每个管或板对限定内部冷却剂通路。管或板对被间隔开以限定气流通路，其通常设置有湍流增强插入件，以改善从热气体到液体冷却剂的热传递。

在一些气-液增压空气冷却器中，芯是“自包封”的，这意味着气流通路的侧面被铝芯的侧面包封。气体入口和出口开口通常被设置在气流通路的开口端。箱被设置在芯的端部上以包封芯的开口端，从而设置入口开口和出口开口，并且为气流提供歧管空间。然而，可能难以实现可靠的弯边密封，特别是在箱和芯由不同材料制成的情况下。另外，管或板对包括凸缘或其它结构以包封芯的侧面，从而增加芯的材料成本。

仍然需要气体冷却热交换器，其提供高可靠性，同时避免过多的材料和/或制造成本。

发明内容

在一个方面中，提供一种气/液热交换器，其包括：（a）芯，其具有顶部、底部、一对侧面、入口端、出口端、冷却剂入口开口和出口开口、以及气体入口开口和出口开口，其中气体入口开口和出口开口设置在芯的相应的入口端和出口端处；（b）壳体，其至少部分地围绕芯，其中壳体包括在芯的入口端上方的入口端部，以及在芯的出口端上方的出口端部；其中壳体的入口端部包括与芯的气体入口开口连通的气体入口开口，并且壳体的出口端部包括与芯的气体出口开口连通的气体出口开口；以及其中壳体包括入口分段和出口分段，所述入口分段包括壳体的入口端部，所述出口分段包括壳体的出口端部，其中入口分段和出口分段分开形成。

在实施例中，壳体围绕芯，其中壳体包括芯的顶部上的顶盖、芯的底部上的底盖、以及在芯的侧面上的一对侧盖。在实施例中，壳体包括与芯的冷却剂入口开口连通的冷却剂入口开口,以及与芯的冷却剂出口开口连通的冷却剂出口开口。

在实施例中，入口分段和出口分段分别沿着密封接头接合到壳体的其余部分。在实施例中，壳体的入口分段沿着所述密封接头直接地接合到出口分段。在实施例中，密封接头的一部分位于延伸穿过壳体的两个侧盖的平面中。在实施例中，密封接头的某些部分延伸跨过壳体的顶盖和底盖。

在实施例中，密封接头的一部分位于延伸穿过壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面基本上垂直于壳体的顶盖和/或底盖。在实施例中，密封接头的一部分延伸跨过壳体的冷却剂入口开口和出口开口之间的壳体的顶盖，使得冷却剂入口开口和出口开口中的一个被设置在壳体的入口分段中,并且冷却剂入口开口和出口开口中的另一个被设置在壳体的出口分段中。

在实施例中，密封接头的一部分位于延伸穿过壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面相对于壳体的顶盖和/或底盖倾斜。在实施例中，密封接头的一部分延伸跨过邻近壳体的出口端部的壳体的顶盖，并且其中壳体的冷却剂入口开口和出口开口均被设置在壳体的入口分段中。

在实施例中，壳体的入口分段和出口分段每个均由塑性材料构成，并且其中芯由铝构成。在实施例中，包括入口分段的塑性材料具有比包括出口分段的塑性材料的耐热性更大的耐热性。

在实施例中，壳体的入口分段和出口分段每个由塑性材料构成，其中壳体的冷却剂入口开口设置有塑料入口配件，并且壳体的冷却剂出口开口设置有塑料出口配件，其中芯的冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且芯的冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且其中芯的冷却剂入口配件被密封地容纳在壳体的冷却剂入口开口中，并且芯的冷却剂出口配件被密封地容纳在壳体的冷却剂出口开口中。

在实施例中，芯包括扁平管的叠层，管中每一个具有限定冷却剂流动通路的中空内部，其中管被间隔开，以限定管之间的气流通路。在实施例中，芯的顶部由芯的顶板限定，并且其中芯的入口开口和出口开口均设置在顶板中。

在实施例中，湍流增强插入件设置在气流通路中。

在实施例中，其中壳体的侧盖中的至少一个与芯的侧面中的一个通过间隙间隔开，并且其中热交换器还包括至少一个旁路阻挡元件，其中所述阻挡元件中的每一个至少部分地阻挡间隙中的一个。在实施例中，所述旁路阻挡元件中的每一个沿着芯的侧面中的一个延伸，并且从芯的顶部延伸到底部，以便基本上完全地阻挡所述间隙中的一个。

在实施例中，两个旁路阻挡元件仅仅附接到壳体的分段中的一个。在实施例中，两个旁路阻挡元件附接到壳体的出口分段。

在实施例中，其中旁路阻挡元件设置在壳体的入口分段和出口分段两者中。在实施例中，旁路阻挡元件沿芯的基本上整个长度从入口端延伸到出口端。

在实施例中，芯的侧面包括凹口，并且其中旁路阻挡元件每个均包括梳状结构，梳状结构具有延伸到凹口中的指状物。

在实施例中，密封接头位于从底盖延伸到顶盖的基本上垂直的平面中，将顶盖、底盖和侧盖中的每一个分成两部分。在实施例中，密封接头由一对嵌套的轴向凸缘形成，凸缘中的第一凸缘从入口分段的端部轴向延伸，并且第二凸缘从出口分段的端部轴向延伸。在实施例中，轴向凸缘被成形和设定尺寸，使得凸缘中的一个装配在凸缘中另一个的内侧并与其嵌套。

在实施例中，壳体的入口分段和出口分段均为具有开口端的杯形，并且其中密封接头位于在冷却剂入口开口和出口开口之间的平面中，使得冷却剂入口开口和出口开口位于密封接头的相对侧面上。在实施例中，密封接头被提供在基本上垂直的平面中。

在实施例中，冷却剂入口开口和出口开口与冷却剂入口配件和出口配件被设置在壳体的装配部分中，其中装配部分与入口分段和出口分段分开形成。在实施例中，装配部分包括具有第一端部和第二端部的盖部分，冷却剂入口开口设置在所述第一端部处，并且在该处，入口配件安装在其上表面上，冷却剂出口开口设置在所述第二端部处，并且在该处，出口配件安装在其上表面上。

在实施例中，壳体的顶盖具有细长的槽形开口，并且其中装配部分的盖部分被成形和设定尺寸，以覆盖槽形开口。在实施例中，槽形开口延伸跨过密封接头，并且包括入口分段中的第一部分和出口分段中的第二部分，其中槽形开口的第一部分和第二部分在入口分段和出口分段的开口端处是敞开的。

在实施例中，芯的冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且芯的冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且其中芯的冷却剂入口配件被容纳在壳体的装配部分的冷却剂入口开口中，并且芯的冷却剂出口配件被容纳在壳体的装配部分的冷却剂出口开口中。在实施例中，装配部分的盖部分具有下表面，圆柱形套环从所述下表面向下延伸，其中圆柱形套环适于装配在芯的入口配件和出口配件上并与其密封。

在实施例中，盖部分具有向下延伸的周边凸缘，并且壳体具有基本上围绕壳体的顶盖中的槽形开口的直立的周边凸缘；并且其中盖部分的向下延伸的周边凸缘适于装配在壳体的直立的周边凸缘上并与其嵌套。

在实施例中，芯可滑动地容纳在壳体的入口分段和出口分段中。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明，其中：

图1是根据第一实施例的气/液热交换器的透视图；

图2是沿图1的线2-2’的横截面；

图3是沿图1的线3-3’的横截面；

图4是穿过图1的热交换器的纵截面；

图5是图4的横截面的局部放大图；

图6是图1的热交换器的壳体的分离的顶部透视图；

图7是图1的热交换器的壳体的入口分段的侧正视图；

图8是图1的热交换器的壳体的出口分段的侧视图；

图9是示出出口分段的内部的透视图；

图10是根据第二实施例的热交换器的壳体的分解透视图；

图11是根据第二实施例的热交换器的透视图；以及

图12是沿图11的线12-12’的横截面图。

具体实施方式

下面参考图1至图9描述根据第一实施例的热交换器10。

热交换器10是用于机动车辆的增压空气冷却器，所述机动车辆由需要压缩的增压空气的发动机（诸如涡轮增压内燃机或燃料电池发动机）提供动力。热交换器10将安装在空气压缩机的下游和发动机的进气歧管的上游，以在热的、压缩的增压空气到达发动机之前对其进行冷却。在下面的描述中，通过热交换器10循环的冷却剂是液体冷却剂，其可与发动机冷却剂相同，并且可包含水或水/乙二醇混合物。

应当理解，用于空气和冷却剂的入口和出口的具体布置和位置将至少部分地取决于车辆的进气系统的具体配置，并且随着应用的不同而变化。

热交换器10包括芯12，芯12具有顶部14、底部16、一对侧面18,20、入口端22、出口端24、冷却剂入口开口26和出口开口28、以及气体入口开口30和出口开口32。气体入口开口30和出口开口32被设置在芯12的相应的入口端22和出口端24处。热交换器10的芯12通常由诸如铝或铝合金的金属构成，同时芯12的部件通过钎焊接合在一起。如本文所使用的，术语“铝”旨在包括铝及其合金。

芯12的结构是可变的，并且在本文描述和在附图中示出的具体构造仅仅是可能的芯结构的一个示例。芯12的结构在图2至图4的横截面图中最佳地示出。芯12包括扁平管48的堆叠，管48中的每个具有限定冷却剂流动通路50的中空内部。管48可具有各种构造，并且在第一实施例中由板对构成，所述板对以面对面的关系接合在一起，并且通过钎焊沿着它们的周边凸缘密封地接合在一起。

管48彼此间隔开，同时气流通路52被限定在相邻的管48之间。气流通路52从芯12的入口端22延伸到芯12的出口端24，并且通过芯12的气流的方向由图1和图4中的箭头A示出。

延伸穿过芯12的气流通路52可设置有湍流增强插入件62，诸如波纹状翅片或湍流增强器，以便提供用于热传递的增加的湍流和表面积，并且为芯12提供结构支撑。波纹状翅片和湍流增强器仅在附图中示意性地示出。

如本文所使用的，术语“翅片”和“湍流增强器”旨在涉及通过侧壁连接的具有的多个轴向延伸的脊或波峰的波纹状湍流增强插入件，脊是圆形的或平坦的。如本文所定义的，“翅片”具有连续的脊，而“湍流增强器”具有沿其长度中断的脊，因此通过湍流增强器的轴向流动是曲折的。湍流增强器有时被称为偏置或切缝的条形翅片，并且这种湍流增强器的示例在美国专利No.Re.35,890（So）和美国专利No.6,273,183（So等人）中进行描述。So和So等人的专利的全部内容以引用方式并入本文。

芯12的冷却剂流动通路50通过一对冷却剂歧管连接，即冷却剂入口歧管54和冷却剂出口歧管56。在第一实施例中，通过在构成管48的板的每一个中提供有孔的、直立的凸起或鼓泡，形成歧管54,56，同时相邻板对的凸起被接合以形成连续歧管54,56。歧管54,56与冷却剂流动通路50中的每一个连通，并且从顶部14延伸贯穿芯12的高度到底部16。歧管54,56的下端由限定芯12的底部16的底板58封闭，而芯12的顶部14由顶板60限定，冷却剂入口26和冷却剂出口开口28被限定在顶板60中。

在第一实施例中，入口歧管54和出口歧管56沿气流A的方向间隔开，同时入口歧管54被定位成邻近芯12的出口端24，并且出口歧管56被定位成邻近芯12的入口端22。因此，在第一实施例中，空气和冷却剂是逆流的，冷却剂在与气流方向A相反的方向流动。另选地，入口歧管54和出口歧管56的位置可以颠倒，使得空气和冷却剂平行流动，冷却剂在平行于气流方向A的方向流动。在其它实施例中，歧管54,56可以都被定位成邻近芯12的相同的端部22或24，冷却剂流动通路50是U形的。

热交换器10还包括至少部分地围绕芯12的壳体34。壳体34包括设置在芯12的入口端22上方的至少一个入口端部36，以及设置在芯12的出口端24上方的出口端部38。入口端部36包括与芯12的气体入口开口30连通的气体入口开口40，并且还包括用于直接或间接连接到车辆发动机系统的上游部件，诸如空气压缩机（未示出）的气体入口配件41。出口端部38包括与芯12的气体出口开口32连通的气体出口开口42，并且还包括用于直接或间接连接到车辆发动机系统的下游部件，诸如进气歧管（未示出）的气体出口配件43。

入口端部36和出口端部38被设置在壳体34的不同的、分开形成的分段中。就这一点而言，壳体34由多个分段形成，其包括包括入口分段44和出口分段46，所述入口分段44包括入口端部36，所述出口分段46包括壳体34的出口端部38。

如将理解的，在使用热交换器10期间，壳体34的入口端部36将与尚未通过热交换器10的芯12的热的增压空气直接接触，而壳体34的出口端部38将与冷却的增压空气直接接触，通过穿过芯12的气流通路52，所述冷却的增压空气已经将热量传递到冷却剂。热增压空气和冷增压空气之间的温差可以是显著的，增压空气入口温度为约150-200摄氏度，增压空气出口温度为约50-100摄氏度。

在壳体34的单独分段44,46中提供入口端部36和出口端部38允许与热增压空气直接接触的壳体34的部分由这样一种材料制成，所述材料具有比与冷却的增压空气直接接触的壳体34的部分更高的耐热性。在第一实施例中，包括入口分段44的材料具有比包括出口分段46的材料的耐热性更大的耐热性。例如，构成入口分段44的材料的耐热性足以承受连续工作温度，其大于进入壳体34的入口端部36的增压空气的最大温度。另一方面，构成出口分段46的材料的耐热性足以承受连续工作温度，其大于进入壳体34的出口端部38的增压空气的最大温度。

由于具有较高耐热性的材料通常比具有较低耐热性的材料更昂贵，因此将壳体34分成耐高温的入口分段44和耐较低温度的出口分段46可提供壳体的成本效益，优于壳体由一种材料完全构造的情况，所述材料具有足够的耐热性以承受连续暴露于热增压空气。

在本发明的一些实施例中，壳体34将由塑料构成，同时入口分段44由如上所述的具有高耐热性的一种或多种塑性材料构成，并且出口分段46由如上所述的具有较低耐热性的材料一种或多种塑性塑料构成。

在第一实施例中，壳体34是连续的，并且基本上完全地围绕芯12。除了入口端部36和出口端部38之外，壳体34还包括设置在芯12的顶部14上的顶盖64、设置在芯12的底部16上的底盖66、以及设置在芯12的侧面18,20上的一对侧盖68,70。壳体34的端部36,38和盖64,66,68,70被接合在一起，以便除了在气体入口开口40和出口开口42处之外，围绕芯12形成连续的壳体。

在另选实施例中，壳体34可以是不连续的，端部入口分段44和出口分段46分别包括装配在芯12的端部22或24上的端盖或箱。在这种构造中，分段44,46可以，例如通过卷边或其它紧固装置直接附接到芯12的顶部14、底部16和侧面18,20。在这种类型的构造中，芯12必须是自包封的，其具有封闭的侧面18,20。

在第一实施例的连续的壳体12中，壳体34的入口分段44和出口分段46沿着密封接头76直接接合在一起。密封接头76的一部分可延伸穿过壳体34的侧盖68,70中的一个或两个。在第一实施例中，密封接头76将侧盖68,70中的每一个分成两部分，一部分属于入口分段44，而另一部分属于出口分段46。虽然不是必需的，但是密封接头76的一部分可以位于从底盖66延伸到顶盖64的对角平面中。此外，密封接头76的对角部分可从壳体34的一个端部延伸到另一个端部，在靠近入口端部36的底盖66处开始，并且在靠近出口端部38的顶盖64处结束。另外，密封接头76包括横向延伸穿过邻近出口端部38的壳体34的顶盖64的部分，以及横向延伸穿过邻近入口端部36的壳体34的底盖66的部分。

在第一实施例中，如图7和图8中所示，接头76由一对凸缘77形成，凸缘77从壳体34的外表面向外突出并沿着接头76的整个周边连续延伸，一个凸缘77设置在入口分段44上，而另一个凸缘77设置在出口分段46上。另外，配合的凸缘77可设置有互锁布置（仅仅在图5中示出），其中一个分段44或46的突出脊79被容纳在另一个分段44或46的凹槽81中。

如上所述，由于壳体34由分段44,46构造，壳体34被有效地被分成两个楔形的分段。从制造的观点来看，这种结构是有利的，因为其允许预组装的芯12首先附接到分段44或46中的一个，然后允许将壳体34的另一个分段44或46被添加到组件，并且沿密封接头76固定到另一分段44或46。这种构造的优点将在下面进一步讨论。

如上面所讨论的，冷却剂入口歧管54和出口歧管56在气体流动方向A上被间隔开，并且均由底板58封闭。因此，冷却剂入口开口26和冷却剂出口开口28都被设置在芯12的顶部14中，并且更具体地被设置在顶板60中，以便提供与歧管54,56的连通。类似地，壳体34的冷却剂入口开口72和冷却剂出口开口74都被设置在其顶盖64中，并且与芯12的冷却剂入口开口26和出口开口28连通。壳体34还包括一对冷却剂入口配件78和出口配件80，其与相应的冷却剂入口开口72和出口开口74连通，并且适于连接到冷却剂循环系统（未示出）中的冷却剂管道（未示出）。

在壳体34由塑料制成并且芯12包括由铝构成的钎焊组件的情况下，热交换器10包括用于在芯12的冷却剂入口开口26和出口开口28与壳体34的冷却剂入口开口72和出口开口74之间和/或与入口配件78和出口配件80之间形成密封连接的装置。为此目的，芯12还包括冷却剂入口配件82和出口配件84，其由铝形成并钎焊到芯12的其余部分。在第一实施例中，冷却剂入口配件82和出口配件84是圆柱形接套的形式，其被密封地容纳在围绕壳体34的冷却剂入口开口72和出口开口74的直立的圆柱形套环86,88的内侧。套环86,88与壳体34整合在一起。通过容纳在配件82,84的外表面中的环形凹槽中的O形环85，入口配件82和出口配件84被密封在套环86,88的内侧。

在第一实施例中，冷却剂配件78,80各自具有圆柱形基部，其装配在入口开口72或出口开口74中的一个的直立套环86或88上，并与其密封。

在热交换器10的制造期间，通过将芯12的冷却剂配件82,84插入围绕壳体34的冷却剂入口开口72和出口开口74的套环86,88中，芯12的钎焊组件被固定到壳体34的入口分段44。为了允许形成该子组件，入口分段44的底部基本上是敞开的，因此壳体34的基本上整个底盖66被设置在壳体34的出口分段46中。

湍流增强插入件62为芯12提供一定量的气流阻力，因此热增压空气将倾向于绕过热交换器芯12，并且流动通过壳体34和芯12之间的任何间隙，这允许在壳体34的气体入口开口40和气体出口开口42之间的自由流动。

如图2和图3中最佳地示出，在壳体34的每个侧盖68或70与芯12的相应的侧面18或20之间存在侧间隙90,92。间隙90,92的存在部分是由于管48和壳体34的侧盖68,70之间的间隔，并且部分是由于湍流增强插入件62的边缘与壳体34的侧盖68,70之间的间隔。如果保持打开，则这些间隙90,92将允许热增压空气的过度的旁路流动，降低热交换器10的效率。因此，壳体34的侧盖68,70设置有旁路阻挡元件94,96，每个旁路阻挡元件至少部分地阻挡间隙90或92中的一个。

在附图中所示的芯构造中，管48的边缘由形成管48的芯板的周边凸缘构成。湍流增强插入件62仅仅被设置在限定冷却剂流动通路50的芯板的凸起部分之间，因此不延伸到管48的周边凸缘的边缘。为此，芯12的侧面18,20具有梳状外观。结果，旁路阻挡元件94,96具有带有指状物98的互补的梳状轮廓，如图9中所示。这些指状物98延伸到管48之间的空间中，如图3中所示，从而阻挡间隙90,92中的一些或全部。

为了提供旁路流动的有效阻挡，阻挡元件94,96可从芯12的顶部14延伸到底部16，并且可与壳体34一体地形成。由于阻挡元件94,96的梳状结构可干扰芯12的子组件和壳体34的入口分段44的形成，所以两个旁路阻挡元件94,96都附接到壳体34的出口分段46。为了完成热交换器10的组装，出口分段46然后可以在芯12的入口端22上方在箭头A的方向上被滑动，使得阻挡元件94,96的指状物98在管48之间滑动。

由于旁路阻挡元件94,96都被设置在出口分段46中，并且延伸贯穿芯12的基本上整个高度，因此它们被设置成邻近热交换器10的出口端部38。应当理解，旁路阻挡元件94,96的构造部分地取决于芯12的构造，并且阻挡元件94,96的构造和位置可以与本文所述的不同，取决于芯12的结构。

尽管第一实施例示出了位于对角平面中的密封接头76的具体构造，但是应当理解，其他构造是可能的。例如，壳体34的入口分段44和出口分段46可以沿着切穿壳体34的侧盖68,70的垂直平面被分开。在这个实施例中，密封接头的一部分将位于延伸穿过壳体的两个侧盖68,70的平面中，其中平面基本上垂直于壳体34的顶盖64和/或底盖68。

还应当理解，增压空气通过热交换器10的流动方向可以与附图中所示的方向相反。

下面参考图10至图12描述根据第二实施例的热交换器110。热交换器110包括与上述热交换器10的元件相同或类似的多个元件。因此，相同的附图标记用来标识热交换器110的相同元件，并且除非在下面的讨论中另外说明，这些元件的上述描述同样适用于热交换器110的对应元件。

热交换器110包括在图12的横截面中示出的芯12。芯12可以与上述芯12相同或类似，因此，热交换器110的芯12的部件在本文中不进一步地进行描述。

热交换器110还包括围绕芯12的壳体34，壳体34包括入口分段44和出口分段46，入口分段44包括壳体34（注：原文误为“芯34”）的入口端部36，出口分段46包括壳体34的出口端部38。包括入口分段44的材料可以具有比包括出口分段46的材料更大的耐热性，并且分段44,46可以由塑性材料构成。

壳体34是连续的，并且基本上完全地围绕芯12。除了入口端部36和出口端部38之外，壳体34还包括设置在芯12的顶部14上的顶盖64、设置在芯12的底部16上的底盖66、以及设置在芯12的侧面18,20上的一对侧盖68,70。

芯12的入口分段44和出口分段46沿着密封接头76彼此直接地接合。在第二实施例中，密封接头76可位于从底盖66延伸到顶盖64的基本上垂直的平面中，将顶盖64、底盖66和侧盖68,70中的每一个分成两部分。热交换器110的接头76由一对嵌套的、轴向延伸的凸缘形成，第一凸缘112从位于接头76处的入口分段44的端部轴向延伸，并且第二凸缘114从位于接头76处的出口分段46的端部轴向延伸。凸缘112,114被成形和设定尺寸，使得出口分段46的第二凸缘114装配在入口分段44的第一凸缘112内侧并与其嵌套。第二凸缘114的外表面然后被密封到第一凸缘112的内表面，以形成密封接头76。从附图中可以看出，凸缘112,114具有基本上矩形的形状，并且除了沿着顶盖64的一部分之外是连续的，如下面将描述的。

如上所述，在壳体34由分段44,46构造的情况下，壳体34被有效地被分成具有开口端的两个杯形的分段。从制造的观点来看，这种结构是有利的，因为其允许预组装的芯12首先附接到分段44或46中的一个，然后允许将壳体34的另一个分段44或46被添加到组件，并且沿密封接头76固定到另一分段44或46。这种构造的优点将在下面进一步讨论。尽管热交换器110的密封接头76被示出为位于基本上垂直的平面中，但是应当理解，这不是必需的。有可能在非垂直平面中设置接头，诸如类似于热交换器10的接头76的对角平面。

芯12的冷却剂入口开口26和出口开口28均设置在芯12的顶部14中，更具体地是设置在顶板60中，以便提供与冷却剂入口歧管54和出口歧管56的连通。芯12还包括冷却剂入口配件82和出口配件84，其由铝形成并钎焊到芯12的其余部分。

与热交换器10相比，热交换器110的冷却剂入口开口72和出口开口74以及对应的入口配件78和出口配件80设置在壳体34的装配部分116中。具体地，装配部分116包括具有第一端部和第二端部的盖部分118，冷却剂入口开口72被设置在所述第一端部处，并且在该处，入口配件78安装在盖部分118的上表面上，冷却剂出口开口74被设置在所述第二端部处，并且在该处，出口配件80安装在盖部分118的上表面上。盖部分118被成形和设定尺寸，以覆盖壳体34的顶盖64中细长的槽形开口120，其中槽形开口120延伸跨过接头76的区域，并且包括入口分段44中的第一部分122和出口分段46中第二部分124。槽形开口120的每个部分122,124在杯形入口或出口分段44或46的开口端处是打开的，以便允许分段44,46借助其突出的冷却剂入口配件82和出口配件84在芯12上滑动。

冷却剂入口开口72和冷却剂出口开口74在盖部分118中被间隔开，以便与芯12的冷却剂入口开口26和出口开口228流动连通。另外，盖部分118具有下表面，圆柱形套环86,88从该下表面向下延伸。如在第一实施例中，套环86,88与芯12的入口配件82和出口配件84形成密封。通过分别容纳在配件82,84中一个的外表面中的环形凹槽内的O形环85，配件82,84可被密封在相应的套环86,88的内侧。

如图10和图12中所示，冷却剂配件78,80每个均具有圆柱形基部，其可以与盖部分118的向下延伸的周边凸缘126一体形成。盖部分118的向下延伸的周边凸缘126适于装配在围绕壳体34的顶盖64中的槽形开口120的直立的周边凸缘128上并与其嵌套。在装配部分116的端部处，盖部分118的向下延伸的周边凸缘126与套环86,88间隔开，以便形成间隙128，直立凸缘128被容纳在该间隙中。壳体34的直立凸缘128和盖部分118的向下延伸凸缘126沿其整个周边被密封在一起，从而将配件部分116密封到壳体34的入口分段44和出口分段46。

在制造期间，在如上所述的轴向凸缘112，114嵌套的情况下，芯12首先被容纳在壳体34的入口分段44和出口分段46的内侧。然后，槽形开口120被装配部分116覆盖，装配部分116被向下推动以嵌套凸缘126,128，并且因此芯12的冷却剂配件82,84被容纳在装配部分116的套环86,88的内侧。可以看出，这种布置允许具有突出配件82,84的芯12被滑动地容纳在壳体34（注：原文误为“芯34”）的两个分段44,46的内侧。

壳体34沿着侧盖68,70的内表面设置有旁路阻挡元件94,96，以便至少部分地阻挡芯12的侧盖68,70与不规则的梳状侧面18,20之间的任何间隙。旁路阻挡元件94,96具有带有指状物98的互补的梳状轮廓，如图10和图12中所示。这些指状物98延伸到管48之间的空间中，如图12中所示，从而基本上完全地阻挡芯12的侧面18,20和壳体34的侧盖68,70之间的任何间隙。

阻挡元件94,96从芯12的顶部14延伸到底部16，并且被设置在芯12的相邻管48之间的所有空间中。此外，阻挡元件94,96与壳体34一体地形成。就这一点而言，阻挡元件94,96的指状物98沿着芯12的轴向长度的至少一部分朝向芯12向内延伸。在所示的实施例中，阻挡元件94,96沿着芯12的基本上整个长度延伸，并且因此沿着侧盖68,70的基本上整个长度延伸，其被设置在壳体34（注：原文误为“芯34”）的入口分段44和出口分段46中。但是，应当理解，可提供有效的旁路阻挡，其中阻挡元件94,96沿着芯12的长度的仅仅一部分延伸，并且仅仅沿着侧盖68,70的长度的一部分延伸，并且/或者它们可被仅仅设置在壳体34（注：原文误为“芯34”）的入口分段44或出口分段46中的一个中。

此外，为了使侧盖68,70的厚度最小化，阻挡元件94,96的轮廓可延伸穿过侧盖68,70的厚度，因此使侧盖68,70的外表面具有肋状外观。应当理解，这不是必要的，并且侧盖68,70的外表面可具有平滑的表面。在热交换器110的组装期间，壳体34（注：原文误为“芯34”）的入口分段44和出口分段46都在芯12上沿轴向方向被滑动，如上所述。

虽然已经结合某些实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。相反，本发明包括可以落入下面权利要求的范围内的所有实施例。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种气/液热交换器，其包括：

(a)芯，其具有顶部、底部、一对侧面、入口端、出口端、冷却剂入口开口和出口开口、以及气体入口开口和出口开口，

其中所述气体入口开口和出口开口设置在所述芯的所述相应的入口端和出口端处；并且

其中所述芯的所述侧面包括凹口；

(b)壳体，其至少部分地围绕所述芯，其中所述壳体包括在所述芯的所述入口端上的入口端部，以及在所述芯的所述出口端上的出口端部；

其中所述壳体的所述入口端部包括与所述芯的所述气体入口开口连通的气体入口开口，并且所述壳体的所述出口端部包括与所述芯的所述气体出口开口连通的气体出口开口；

其中所述壳体包括入口分段和出口分段，所述入口分段包括所述壳体的所述入口端部，所述出口分段包括所述壳体的所述出口端部，其中所述入口分段和所述出口分段分开形成；

其中所述壳体围绕所述芯，其中所述壳体包括所述芯的所述顶部上的顶盖、所述芯的底部上的底盖、以及在所述芯的所述侧面上的一对侧盖；

其中所述入口分段和出口分段分别沿着密封接头接合到所述壳体的其余部分；

其中所述壳体的所述侧盖中的至少一个与所述芯的所述侧面中的一个通过间隙间隔开，并且其中所述热交换器还包括至少一个旁路阻挡元件，其中所述阻挡元件中的每一个至少部分地阻挡所述间隙中的一个，并且与所述壳体一体地形成；

其中所述旁路阻挡元件中的每一个沿着所述芯的所述侧面中的一个延伸，并且从所述芯的所述顶部延伸到所述底部，以便基本上完全地阻挡所述间隙中的一个；以及

其中所述旁路阻挡元件每个均包括梳状结构，梳状结构具有延伸到所述芯的所述侧面的所述凹口中的指状物。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述壳体包括与所述芯的所述冷却剂入口开口连通的冷却剂入口开口,以及与所述芯的所述冷却剂出口开口连通的冷却剂出口开口。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段沿着所述密封接头直接地接合到所述出口分段。

4.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个所述侧盖的平面中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的某些部分延伸跨过所述壳体的所述顶盖和所述底盖。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面基本上垂直于所述壳体的所述顶盖和/或所述底盖。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分延伸跨过所述壳体的所述冷却剂入口开口和出口开口之间的所述壳体的所述顶盖，使得所述冷却剂入口开口和出口开口中的一个被设置在所述壳体的所述入口分段中,并且所述冷却剂入口开口和出口开口中的另一个被设置在所述壳体的出口分段中。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面相对于所述壳体的所述顶盖和/所述底盖倾斜。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分延伸跨过邻近所述壳体的所述出口端部的所述壳体的所述顶盖，并且其中所述壳体的所述冷却剂入口开口和出口开口均被设置在所述壳体的所述入口分段中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和所述出口分段每个均由塑性材料构成，并且其中所述芯由铝构成。

11.根据权利要求10所述的热交换器，其中包括所述入口分段的所述塑性材料具有比包括所述出口分段的所述塑性材料的耐热性更大的耐热性。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和所述出口分段每个均由塑性材料构成，

其中所述壳体的冷却剂入口开口设置有塑料入口配件，并且所述壳体的冷却剂出口开口设置有塑料出口配件，

其中所述芯的所述冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且所述芯的所述冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且

其中所述芯的所述冷却剂入口配件被密封地容纳在所述壳体的所述冷却剂入口开口中，并且所述芯的所述冷却剂出口配件被密封地容纳在所述壳体的所述冷却剂出口开口中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的热交换器，其中所述芯包括扁平管的叠层，所述管中每一个具有限定冷却剂流动通路的中空内部，其中所述管被间隔开，以限定所述管之间的气流通路。

14.根据权利要求13所述的热交换器，其中所述芯的所述顶部由所述芯的顶板限定，并且其中所述芯的所述入口开口和出口开口均设置在所述顶板中。

15.根据权利要求13或14所述的热交换器，其中湍流增强插入件设置在所述气流通路中。

16.根据权利要求1所述的热交换器，其中两个所述旁路阻挡元件仅仅附接到所述壳体的所述分段中的一个。

17.根据权利要求16所述的热交换器，其中两个所述旁路阻挡元件附接到所述壳体的所述出口分段。

18.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述旁路阻挡元件设置在所述壳体的所述入口分段和出口分段两者中。

19.根据权利要求18所述的热交换器，其中所述旁路阻挡元件沿所述芯的基本上整个长度从所述入口端延伸到所述出口端。

20.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述密封接头位于从所述底盖延伸到所述顶盖的基本上垂直的平面中，将所述顶盖、所述底盖和所述侧盖中的每一个分成两部分。

21.根据权利要求20所述的热交换器，其中所述密封接头由一对嵌套的轴向凸缘形成，所述凸缘中的第一凸缘从入口分段的端部轴向延伸，并且第二凸缘从所述出口分段的端部轴向延伸。

22.根据权利要求21所述的热交换器，其中所述轴向凸缘被成形和设定尺寸，使得所述凸缘中的一个装配在所述凸缘中另一个的内侧并与其嵌套。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和出口分段均为具有开口端的杯形，并且其中所述密封接头位于在所述冷却剂入口开口和出口开口之间的平面中，使得所述冷却剂入口开口和出口开口位于所述密封接头的相对侧面上。

24.根据权利要求23所述的热交换器，其中所述密封接头设置在基本上垂直的平面中。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的热交换器，其中所述冷却剂入口开口和出口开口与所述冷却剂入口配件和出口配件被设置在所述壳体的装配部分中，其中所述装配部分与所述入口分段和所述出口分段分开形成。

26.根据权利要求25所述的热交换器，其中所述装配部分包括具有第一端部和第二端部的盖部分，所述冷却剂入口开口设置在所述第一端部处，并且在该处，所述入口配件安装在其上表面上，所述冷却剂出口开口设置在所述第二端部处，并且在该处，所述出口配件安装在其上表面上。

27.根据权利要求26所述的热交换器，其中所述壳体的顶盖具有细长的槽形开口，并且其中所述装配部分的所述盖部分被成形和设定尺寸，以覆盖所述槽形开口。

28.根据权利要求27所述的热交换器，其中所述槽形开口延伸跨过所述密封接头，并且包括所述入口分段中的第一部分和所述出口分段中的第二部分，其中所述槽形开口的所述第一部分和所述第二部分在所述入口分段和出口分段的开口端处是敞开的。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的热交换器，其中所述芯的所述冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且所述芯的所述冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且其中所述芯的所述冷却剂入口配件被容纳在所述壳体的所述装配部分的所述冷却剂入口开口中，并且所述芯的所述冷却剂出口配件被容纳在所述壳体的所述装配部分的所述冷却剂出口开口中。

30.根据权利要求29所述的热交换器，其中所述装配部分的所述盖部分具有下表面，圆柱形套环从所述下表面向下延伸，其中所述圆柱形套环适于装配在所述芯的所述入口配件和所述出口配件上并与其密封。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的热交换器，其中所述盖部分具有向下延伸的周边凸缘，并且所述壳体具有基本上围绕所述壳体的所述顶盖中的所述槽形开口的直立的周边凸缘；并且

其中所述盖部分的所述向下延伸的周边凸缘适于装配在所述壳体的所述直立的周边凸缘上方并与其嵌套。

32.根据权利要求25至31中任一项所述的热交换器，其中所述芯可滑动地容纳在所述壳体的所述入口分段和所述出口分段中。

Claims (37)

1.一种气/液热交换器，其包括：

(a)芯，其具有顶部、底部、一对侧面、入口端、出口端、冷却剂入口开口和出口开口、以及气体入口开口和出口开口，

其中所述气体入口开口和出口开口设置在所述芯的所述相应的入口端和出口端处；

(b)壳体，其至少部分地围绕所述芯，其中所述壳体包括在所述芯的所述入口端上的入口端部，以及在所述芯的所述出口端上的出口端部；

其中所述壳体的所述入口端部包括与所述芯的所述气体入口开口连通的气体入口开口，并且所述壳体的所述出口端部包括与所述芯的所述气体出口开口连通的气体出口开口；以及

其中所述壳体包括入口分段和出口分段，所述入口分段包括所述壳体的所述入口端部，所述出口分段包括所述壳体的所述出口端部，其中所述入口分段和所述出口分段分开形成。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述壳体围绕所述芯，其中所述壳体包括所述芯的所述顶部上的顶盖、所述芯的所述底部上的底盖、以及在所述芯的侧面上的一对侧盖。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其中所述壳体包括与所述芯的所述冷却剂入口开口连通的冷却剂入口开口,以及与所述芯的所述冷却剂出口开口连通的冷却剂出口开口。

4.根据权利要求2或3所述的热交换器，其中所述入口分段和所述出口分段分别沿着密封接头接合到所述壳体的其余部分。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段沿着所述密封接头直接地接合到所述出口分段。

6.根据权利要求4或5所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个所述侧盖的平面中。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的某些部分延伸跨过所述壳体的所述顶盖和所述底盖。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面基本上垂直于所述壳体的所述顶盖和/或所述底盖。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分延伸跨过所述壳体的所述冷却剂入口开口和出口开口之间的所述壳体的所述顶盖，使得所述冷却剂入口开口和出口开口中的一个被设置在所述壳体的所述入口分段中,并且所述冷却剂入口开口和出口开口中的另一个被设置在所述壳体的出口分段中。

10.根据权利要求4至7中任一项所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分位于延伸穿过所述壳体的两个侧盖的平面中，并且其中所述平面相对于所述壳体的所述顶盖和/所述底盖倾斜。

11.根据权利要求10所述的热交换器，其中所述密封接头的一部分延伸跨过邻近所述壳体的所述出口端部的所述壳体的所述顶盖，并且其中所述壳体的所述冷却剂入口开口和出口开口均被设置在所述壳体的所述入口分段中。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和所述出口分段每个均由塑性材料构成，并且其中所述芯由铝构成。

13.根据权利要求12所述的热交换器，其中包括所述入口分段的所述塑性材料具有比包括所述出口分段的所述塑性材料的耐热性更大的耐热性。

14.根据权利要求4至13中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和所述出口分段每个均由塑性材料构成，

其中所述壳体的冷却剂入口开口设置有塑料入口配件，并且所述壳体的冷却剂出口开口设置有塑料出口配件，

其中所述芯的所述冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且所述芯的所述冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且

其中所述芯的所述冷却剂入口配件被密封地容纳在所述壳体的所述冷却剂入口开口中，并且所述芯的所述冷却剂出口配件被密封地容纳在所述壳体的所述冷却剂出口开口中。

15.根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的热交换器，其中所述芯包括扁平管的叠层，所述管中每一个具有限定冷却剂流动通路的中空内部，其中所述管被间隔开，以限定所述管之间的气流通路。

16.根据权利要求15所述的热交换器，其中所述芯的所述顶部由所述芯的顶板限定，并且其中所述芯的所述入口开口和出口开口均设置在所述顶板中。

17.根据权利要求15或16所述的热交换器，其中湍流增强插入件设置在所述气流通路中。

18.根据权利要求4至17中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述侧盖中的至少一个与所述芯的所述侧面中的一个通过间隙间隔开，并且其中所述热交换器还包括至少一个旁路阻挡元件，其中所述阻挡元件中的每一个至少部分地阻挡所述间隙中的一个。

19.根据权利要求18所述的热交换器，其中所述旁路阻挡元件中的每一个沿着所述芯的所述侧面中的一个延伸，并且从所述芯的所述顶部延伸到所述底部，以便基本上完全地阻挡所述间隙中的一个。

20.根据权利要求18或19所述的热交换器，其中两个所述旁路阻挡元件仅仅附接到所述壳体的所述分段中的一个。

21.根据权利要求20所述的热交换器，其中两个所述旁路阻挡元件附接到所述壳体的所述出口分段。

22.根据权利要求18或19所述的热交换器，其中所述旁路阻挡元件设置在所述壳体的所述入口分段和出口分段两者中。

23.根据权利要求22所述的热交换器，其中所述旁路阻挡元件沿所述芯的基本上整个长度从所述入口端延伸到所述出口端。

24.根据权利要求18至23中任一项所述的热交换器，其中所述芯的所述侧面包括凹口，并且其中所述旁路阻挡元件每个均包括梳状结构，梳状结构具有延伸到所述凹口中的指状物。

25.根据权利要求4所述的热交换器，其中所述密封接头位于从所述底盖延伸到所述顶盖的基本上垂直的平面中，将所述顶盖、所述底盖和所述侧盖中的每一个分成两部分。

26.根据权利要求25所述的热交换器，其中所述密封接头由一对嵌套的轴向凸缘形成，所述凸缘中的第一凸缘从入口分段的端部轴向延伸，并且第二凸缘从所述出口分段的端部轴向延伸。

27.根据权利要求26所述的热交换器，其中所述轴向凸缘被成形和设定尺寸，使得所述凸缘中的一个装配在所述凸缘中另一个的内侧并与其嵌套。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的热交换器，其中所述壳体的所述入口分段和出口分段均为具有开口端的杯形，并且其中所述密封接头位于在所述冷却剂入口开口和出口开口之间的平面中，使得所述冷却剂入口开口和出口开口位于所述密封接头的相对侧面上。

29.根据权利要求28所述的热交换器，其中所述密封接头设置在基本上垂直的平面中。

30.根据权利要求28或29所述的热交换器，其中所述冷却剂入口开口和出口开口与所述冷却剂入口配件和出口配件被设置在所述壳体的装配部分中，其中所述装配部分与所述入口分段和所述出口分段分开形成。

31.根据权利要求30所述的热交换器，其中所述装配部分包括具有第一端部和第二端部的盖部分，所述冷却剂入口开口设置在所述第一端部处，并且在该处，所述入口配件安装在其上表面上，所述冷却剂出口开口设置在所述第二端部处，并且在该处，所述出口配件安装在其上表面上。

32.根据权利要求31所述的热交换器，其中所述壳体的顶盖具有细长的槽形开口，并且其中所述装配部分的所述盖部分被成形和设定尺寸，以覆盖所述槽形开口。

33.根据权利要求32所述的热交换器，其中所述槽形开口延伸跨过所述密封接头，并且包括所述入口分段中的第一部分和所述出口分段中的第二部分，其中所述槽形开口的所述第一部分和所述第二部分在所述入口分段和出口分段的开口端处是敞开的。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的热交换器，其中所述芯的所述冷却剂入口开口设置有铝入口配件，并且所述芯的所述冷却剂出口开口设置有铝出口配件，并且其中所述芯的所述冷却剂入口配件被容纳在所述壳体的所述装配部分的所述冷却剂入口开口中，并且所述芯的所述冷却剂出口配件被容纳在所述壳体的所述装配部分的所述冷却剂出口开口中。

35.根据权利要求34所述的热交换器，其中所述装配部分的所述盖部分具有下表面，圆柱形套环从所述下表面向下延伸，其中所述圆柱形套环适于装配在所述芯的所述入口配件和所述出口配件上并与其密封。

36.根据权利要求32至35中任一项所述的热交换器，其中所述盖部分具有向下延伸的周边凸缘，并且所述壳体具有基本上围绕所述壳体的所述顶盖中的所述槽形开口的直立的周边凸缘；并且

其中所述盖部分的所述向下延伸的周边凸缘适于装配在所述壳体的所述直立的周边凸缘上并与其嵌套。

37.根据权利要求30至36中任一项所述的热交换器，其中所述芯可滑动地容纳在所述壳体的所述入口分段和所述出口分段中。