CN106414944B - 用于机动车辆的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，用于在第一和第二流体之间的热交换，其特别地用于将空气供应到机动车辆内燃机，该热交换器包括至少一个热交换芯束(5)和外壳(7)，第一流体流动通过该热交换芯束，所述热交换芯束(5)容纳在该外壳中，从而第二流体可流动通过其。所述热交换器(1)包括至少一个密封件(9)，其布置在所述热交换芯束(5)和所述外壳(7)之间，以便限制第二流体绕芯束(5)流动。

Description

用于机动车辆的热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，特别地用于向机动车辆发动机供应空气，更具体地，涉及发动机，其增压空气来自压缩机或涡轮增压机，其递送称为超增压空气的物质。
背景技术
在以下，根据通常按首字母EGR(排气再循环)已知的系统，增压空气或超增压空气被理解为涵盖仅来自发动机的空气进气回路的空气，以及涵盖在发动机出口处回收(recover)的排气和空气的混合物。
为了增加进入涡轮增压发动机的增压空气的密度，已知的实践是，通过热交换器冷却离开压缩机的增压空气，该热交换器还称为增压空气冷却器或简称为CAC。
增压空气冷却器包括至少一个热交换芯束。该热交换器芯束包括堆叠的板，所述板交替地形成用于要被冷却的增压空气的流通管道以及用于交换冷却流体的流通的管道。
该交换器通常并入到内燃机的进气歧管中。热交换的效果很大地取决于芯束和歧管之间的泄露水平。在该区域中的不良密封导致交换性能的明显下降。另外，非常重要的是确保芯束在歧管内的准确和可重复定位，以便确保密封。
发明内容
为此，本发明涉及一种热交换器，用于在第一流体和第二流体之间的热交换，其特别地将空气供应到机动车辆内燃机，该热交换器包括至少一个热交换芯束和外壳，第一流体通过该热交换芯束，所述热交换芯束容纳在该外壳中，使得第二流体可通过其。
根据本发明，所述热交换器包括至少一个密封件，其布置在所述热交换芯束和所述外壳之间，以便限制第二流体能够绕过芯束的程度。
换句话说，在芯束和外壳之间留出的间隙构造为导致密封件的挤压，密封件则提供针对第二流体的密封。通过所述密封件，防止第二流体从外壳的入口直接通过到出口而没有通过热交换芯束。这则防止第二流体的一部分能够在还没有被冷却时离开交换器。
有利地，外壳构造为连接到发动机的空气进气部。所述热交换器特别地用于冷却发动机增压空气。
根据本发明的其他特征，其能够单独地或组合地考虑：
-所述密封件位于芯束的输出面的水平处，
-所述外壳沿其一个面通过称为前凸缘的板关闭，所述热交换芯束以流体密封的方式固定至该板，
-所述热交换芯束为矩形平行六面体，
-所述芯束具有固定到所述前凸缘的大面、相对的大面和连接所述大面的侧向面，所述密封件沿所述侧向面且沿与固定到前凸缘的大面相对的所述大面延伸，
-所述热交换芯束沿与所述前凸缘相对的大面通过称为结构板的板关闭，
-热交换芯束包括彼此堆叠的流体流通板，所述板每个具有至少一个横向边沿，特别地垂直于它们的平面，
-一个或多个所述边沿垂直于芯束的侧向面，
-一个或多个所述边沿从板的顶部突出，
-一个或多个所述边沿沿同一个方向平行于板的堆叠方向布置，特别地平行于纵向入口或出口面的——经由其第二流体进入或离开芯束——的边缘，特别地平行于纵向出口面——经由其第二流体离开芯束——的边缘，
-所述结构板包括至少一个边沿，该边沿通过包含板的一个或多个所述边沿的平面，
-所述密封件沿芯束板的一个或多个所述边沿和/或沿结构板的所述边沿安装，
-所述密封件具有U形横截面，特别地矩形横截面，其能够接合在一个或多个所述芯束板边沿和/或所述结构板边沿上，
-所述密封件被构造为沿一个或多个所述芯束板边沿和/或所述结构板边沿连续地延伸，特别地沿芯束的结构板和侧向面的每个，
-所述密封件包括唇部，特别地是有轮廓的外唇部，
-所述外唇部能够压靠外壳的壁，特别地是挤压该壁，以便为第二流体在芯束和外壳之间提供所述密封，
-所述密封件是热塑性塑料或弹性体制成的元件，
-所述密封件可被固定到一个或多个所述芯束板边沿和/或所述结构板边沿，特别地夹持到其，
-所述密封件成形为U形件，以便沿结构板和芯束的所述侧向面延伸，
-所述密封件设置有两个铰链地带，一个在与结构板对应的U形件的主分支的每个端部处，所述铰链地带能够使得U形件敞开得更宽，且将其带到原始轮廓，以便允许密封件容易地安装在芯束上，
-所述外壳包括用于密封件的壳体，
-所述壳体构造为肋轮廓，其允许装备有密封件的芯束通过滑动安装在外壳中，
-所述壳体被构造为是刚性的，以便允许芯束机械地牢固地保持在外壳中，特别是用作增强件，由此在芯束和外壳之间的连接部中消除间隙和无支撑伸出的量，并衰减振动，且所以芯束的振动频率模式增加，且每个模式中的振动的幅度减弱，
-密封件包括与所述壳体协作的支撑带状部(bead)，特别地用于将芯束保持在外壳中。
本发明还涉及一种用于组装这样的热交换器的方法，该方法包括以下步骤：
-将所述密封件安装在热交换芯束上，特别是在一个或多个芯束板边沿和/或结构板边沿上，和
-将装备有密封件的芯束安装在外壳中。
所述芯束通过前凸缘固定到外壳，其特别地旋拧到外壳中，还可以插置另一密封件，以便防止第二流体从外壳泄露出。
本发明还涉及一种车辆发动机进气模块，其包括如上所述的热交换器。
附图说明
本发明的其它优势和特征将参考本发明的一些实施例的描述以及参考附图更清楚，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的热交换器的分解透视示意图，
图2是根据图1的热交换器在组装过程中的密封件和热交换芯束的透视示意图，
图3是密封件的放大透视图，特别地显示出其横截面，
图4是图1的交换器的热交换芯束的正视图，
图5是图4的A-A的局部截面图，
图6是图4在密封件的铰链地带的区域中的细节的放大视图，
图7和8是显示安装密封件的方式的热交换芯束的视图，
图9是显示实施例的变体形式的类似于图5的局部截面图，
图10是芯束和外壳之间安装的密封件沿芯束的结构板的边沿的局部截面图。
具体实施方式
参考附图，特别地参考图1和2，本发明涉及一种热交换器1，特别地用于将增压空气供应到机动车辆内燃机，如在此的。交换器允许在第一流体F1和第二流体F2之间的热交换。在所示应用中，第一流体F1是液体冷却剂，特别地是乙二醇水，第二流体F2是需要被冷却的增压空气。该交换器1由此例如形成并入到内燃机的进气歧管3中的增压空气冷却器。
所述交换器1包括至少一个热交换芯束5，第一流体F1通过该芯束，还包括外壳7，所述热交换芯束5被容纳在该外壳中，从而所述第二流体F2可通过其。
根据本发明，所述热交换器1包括至少一个密封件9，密封件9布置在所述热交换芯束5和所述外壳7之间，以便限制第二流体F2可绕过芯束5的程度。
通过本发明，第二流体F2在热交换芯束5和外壳7之间的通过可被避免。这样的特征使得可以极大地改善交换器的热效率。特别地，由于芯束的高密度且因此由于施加在束中的第二流体F2上的可观压降，即便是外壳和芯束之间的最小量的泄露也会导致没有冷却的气体通过交换器的显著通过量(throughput)。
如图1可见，外壳7在此构造为连接到发动机的空气进气部11。其特别地在它的其中一个大面上包括隆起(proeminence)或出口歧管13，通过该特征结构，其连接到所述进气部11。用于第二流体的入口歧管位于相对面上。
所述外壳7在此在其一个面上通过板关闭，该板称为前凸缘15，所述热交换芯束5以流体密封的方式固定至该板，特别是通过钎焊来固定。该前凸缘15固定到外壳7，在此通过螺钉17固定。另一密封部可用在所述凸缘15和所述外壳7之间，以便防止第二流体泄露到外面。所述凸缘15还包括入口和出口管19，第一流体通过入口和出口管19进入和离开热交换芯束。应注意到，该前凸缘15关闭外壳的开口21，开口21意图在热交换芯束5安装在外壳内时用于热交换芯束5的通过。
所述热交换芯束5在该情况下为矩形平行六面体。其包括堆叠的板23，其交替地形成用于第一流体和第二流体的流通管道。板例如成对组装，以形成用于第一流体的流通管道。在该情况下，所述管道被构造为U形形状，第一流体在沿芯束5的同一侧31定位的孔处进入和离开板对。板对的孔彼此对与对之间彼此连通，以形成用于第一流体的入口歧管和出口歧管，这些分别与前凸缘15的管19连通。所述板例如通过压制形成，且然后堆叠和钎焊在一起。部分地通过位于板对之间的扰动器25的手段(agency)而实现在板23和第二流体之间的热交换。
所述热交换芯束5在此沿一大面在与所述前凸缘15相对的侧上通过称为结构板27的板关闭。该板27例如通过钎焊固定到芯束。
板23可每个具有边沿29，边沿29形成为从它们的平面凸伸，特别地垂直于它们的平面。边沿29在此垂直于芯束的侧向面31，即，邻近纵向入口和出口33的面，空气经由纵向入口和出口33进入和离开芯束。该边沿或这些边沿29——特别地在图7至9中看到——优选地布置为多个相同边沿29，其在板对处均匀地间隔开。
一个或多个所述边沿29有利地沿同一个方向平行于板的堆叠方向布置。它们例如沿束的纵向面33的边缘35定位，在该情况下，为用于第二流体的出口的纵向面。
换句话说，所述边沿29形成沿直线d的总体边沿，直线d在该情况下是用于第二流体自芯束的出口的所述纵向面33的边缘线35。
所述边沿39可以沿所述纵向面33延伸，以便与扰动器25接触。它们则形成屏蔽部，其防止第二流体通入板的没有被所述扰动器覆盖的地带，由此有利于热交换。
所述结构板27还包括至少一个边沿37，在该情况下为均匀边沿37(图10)，其通过包含板23的一个或多个所述边沿29的平面。该边沿37是直的，垂直于结构板27的平面。
所述密封件9沿芯束的板的一个或多个所述边沿29且沿结构板的所述边沿37安装，固定(例如粘合)至其。
有利地，所述密封件9沿芯束5的三侧安装在芯束的板的所述边沿29上且安装在结构板的所述边沿37上，如在此的。其特别构造为具有U形轮廓(如图7和8)，以便沿芯束的所述侧向面31和结构板27的每个、沿束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37纵向地连续延伸。
另外，所述密封件9具有一致的U形横截面(如图3)，其能够允许密封件接合在芯束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37上或接收它们。接合可以是相对紧的配合，以便在接合之后为密封件提供保持。边沿29和边沿37的轮廓在此相同，但可以是不同的，密封件9具有互补轮廓。
优选地，在已经接合到芯束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37上之后，所述密封件9能够被固定到芯束的板的所述边沿29和结构板的所述边沿37，特别地通过U形件的钩38夹持，如图5可见。
如图9和10可见，所述密封件9包括有轮廓的外唇部39，在该情况下，具有为在端部41处渐缩的圆形横截面的纵向轮廓。
所述外唇部39能够压靠外壳的壁43，特别地是挤压该壁43，以便赋予对第二流体的在芯束和外壳之间的所述密封。
更特别地，密封件9容纳在外壳的有轮廓凹部45中，其与该密封件互补。在该情况下，凹部45具有容纳密封件9的矩形横截面，特别地，使得其在凹部的两个相对侧向面47之间被挤压。密封件9特别地在与唇部39相对的端部处包括条状(beadlike)部分49，由此允许芯束5牢固地保持在外壳7中。
所述密封件9有利地是热塑性塑料或弹性体制成的元件，特别地在一定容差带内可变形，以便抵抗所述密封挤压。该容差在挤压之前和之后例如在0.1mm至0.25mm之间。
如前所述，所述密封件9是U形的，以便沿芯束的结构板27和所述侧向面31延伸。在U形件的与结构板27对应的主分支的每个端部处，密封件9设置有铰链地带51(如图6和7)，所述两个铰链地带51设计为，当密封件安装在芯束上时增加U形件的开度，且能够在接合在所述边沿29、37上时将U形件返回到其初始构造。这样的布置使得密封件更容易安装在芯束上。密封件可甚至沿边沿29滑动(如图8)，直到其在密封件的装配结束时接合在边沿37上。
所述外壳7包括用于所述密封件9的壳体，其在该情况下是所述凹部45。该壳体45成形为肋轮廓，特别地在所述矩形截面中，以便允许装备有密封件9的芯束5通过从开口21滑动而安装在外壳7中。
所述壳体45被构造为是刚性的，以便允许芯束5机械地牢固地保持在外壳7中，特别是通过用作增强件。该布置使得可以在芯束和外壳之间的连接部中消除间隙和无支撑伸出部，并使振动衰减。由此，芯束以及由此交换器1的振动频率模式增加，且每个模式中的振动的幅度减弱。交换器的可靠度以及其安静操作被改善。
现在描述组装这样的热交换器的方式。该方法涉及以下步骤：
-将所述密封件9安装在热交换芯束5上，特别是在芯束板的所述一个或多个边沿29和结构板的所述边沿37上，和
-将装备有密封件9的芯束5安装在外壳7中，特别地通过从其开口21沿所述凹部45滑动到外壳7中。
所述芯束5则通过前凸缘15固定到外壳7，该前凸缘在该情况下旋拧到外壳的开口21的边缘上。
本发明还涉及一种车辆发动机进气模块53，其包括如上所述的热交换器，且在图1中局部可见。
本发明由此提供了一种用于车辆发动机的热交换器，特别是增压空气冷却器，其良好、安静且可靠地运行。

Claims (14)

1.一种热交换器(1)，用于在第一流体和第二流体之间的热交换，该热交换器包括至少一个热交换芯束(5)和外壳(7)，第一流体通过该热交换芯束，所述热交换芯束(5)容纳在该外壳中，使得第二流体可通过其，所述热交换器(1)包括至少一个密封件(9)，其布置在所述热交换芯束(5)和所述外壳(7)之间，以便限制第二流体能够绕过所述热交换芯束(5)的程度，
其中，所述热交换芯束(5)包括彼此堆叠的流体流通板(23)，所述流体流通板(23)每个具有垂直于它们的平面的至少一个芯束板边沿(29)，一个或多个所述芯束板边沿(29)沿平行于所述流体流通板的堆叠方向的同一个方向布置，且所述密封件(9)安装在一个或多个所述芯束板边沿(29)上。
2.如权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述密封件(9)位于热交换芯束(5)的输出面的水平处。
3.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述外壳(7)沿其一个面通过称为前凸缘(15)的板关闭，所述热交换芯束(5)以流体密封的方式固定至所述称为前凸缘(15)的板。
4.如前一权利要求所述的热交换器(1)，其中，所述热交换芯束(5)具有固定到所述前凸缘(15)的大面、相对的大面和连接所述大面的侧向面(31)，所述密封件(9)沿与固定到前凸缘(15)的大面相对的所述大面且沿所述侧向面(31)延伸。
5.如权利要求4所述的热交换器(1)，其中，所述热交换芯束(5)在与所述前凸缘(15)相对的大面上通过称为结构板(27)的板关闭。
6.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述芯束板边沿(29)从流体流通板(23)的顶部突出。
7.如权利要求5所述的热交换器(1)，其中，所述结构板(27)包括至少一个称为结构板边沿的下边沿(37)，所述结构板边沿通过容纳所述流体流通板(23)的一个或多个所述芯束板边沿(29)的平面，且所述密封件还安装在结构板边沿(37)上。
8.如权利要求7所述的热交换器(1)，其中，所述密封件(9)具有U形横截面，其能够接合在一个或多个所述芯束板边沿(29)和/或所述结构板边沿(37)上方。
9.如权利要求8所述的热交换器(1)，其中，所述密封件(9)被构造为沿一个或多个所述芯束板边沿(29)和/或所述结构板边沿(37)连续地延伸。
10.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述密封件(9)包括有轮廓的外唇部(39)，所述唇部(39)能够压靠所述外壳(7)的壁(43)。
11.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述外壳(7)包括用于所述密封件(9)的壳体(45)，所述壳体(45)以肋轮廓构造。
12.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述密封件是热塑性塑料部件或弹性体部件。
13.如权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述热交换器用于将空气供应到机动车辆内燃机。
14.一种机动车辆空气进气模块(53)，包括根据权利要求1至13中的任一项所述的热交换器(1)。
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