CN106716037A - 换热器和用于制造换热器的方法 - Google Patents

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CN106716037A CN201580049789.2A CN201580049789A CN106716037A CN 106716037 A CN106716037 A CN 106716037A CN 201580049789 A CN201580049789 A CN 201580049789A CN 106716037 A CN106716037 A CN 106716037A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的换热器(1)，该换热器具有换热器机体(7)以及具有至少一个带有管板(8)的集流箱(5)，其中，所述换热器机体(7)由多根彼此相邻的管子(2)和设置在它们之间的波形翅片元件(3)构成，并且所述管子以它们的一个端部区域流体密封地容纳在所述集流箱(5)的管板(8)中，其中，所述集流箱(5)的管板(8)由塑料制成并且被注塑在所述换热器机体(7)上，其中，在所述集流箱(5)的管板(8)与所述换热器机体(7)之间设有被所述管子(2)穿过的间隔元件(4)，其中，所述波形翅片元件(3)通过所述间隔元件(4)与所述集流箱(5)的管板(8)隔开。此外，本发明还涉及一种用于制造换热器(1)的方法。

Description

换热器和用于制造换热器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的换热器，该换热器具有换热器机体以及具有至少一个带有管板的集流箱，其中，换热器机体由多根彼此相邻的管子和设置在它们之间的波形翅片元件构成，并且管子以它们的一个端部流体密封地容纳在集流箱的管板中。此外，本发明还涉及一种用于制造换热器的方法。
背景技术
在机动车辆中使用换热器来对流体进行冷却或者加热，借助于换热器在第一流体与第二流体之间引起热传递。
在现有技术中已公开了各种形式的换热器。尤其是具有所谓管子-翅片结构的换热器也属于已知的结构形式。在这种结构形式中，多根管子的管子端部在端侧容纳在管板的孔中，该管板又与盖状元件连接成集流箱。在管子之间可以设有波形翅片元件，这些波形翅片元件有利于管子中流动的流体与围绕管子绕流的流体之间的热传递。
管子、波形翅片元件和管板在某些已知实施方式中由金属材料制成。盖状元件在此或者由金属材料比如铝制成，或者由塑料制成。
在现有技术中公开的换热器的缺点特别是，由于变型的多样性，使用的管子几何形状不同，相邻管子之间设置的间隔不同，以及所使用的管子数量不同。因此，将模块化构件用于制造换热器是很难实现的，由此换热器的制造是复杂且昂贵的。
在现有技术中还已知这样的换热器，它们具有由塑料制成且被直接注塑到管子和波形翅片元件上的集流箱。
已知的具有注塑的集流箱的换热器的缺点特别是，由管子和波形翅片元件构成的换热器机体在注塑过程期间没有得到足够的保护以免与塑料接触。敏感的波形翅片元件也没有得到足够的保护而免受在注塑过程中产生的压力，从而可能造成损坏，特别是损坏波形翅片元件。具有注塑的集流箱的换热器因此常常只具有很少数量的管子，由此大大限制了换热器的有效功率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种换热器，该换热器相对于现有技术得到改进，并且具有在注塑过程中对由管子和波形翅片元件构成的换热器机体进行保护而免与塑料接触以及免受产生的工作压力的装置。此外，本发明的目的还在于提供一种用于制造换热器的方法。
关于换热器的目的是通过一种具有权利要求1的特征的换热器得以实现。
本发明的一个实施例涉及一种用于机动车辆的换热器，该换热器具有换热器机体以及具有至少一个带有管板的集流箱，其中，换热器机体由多根彼此相邻布置的管子和设置在它们之间的波形翅片元件构成，并且管子以它们的一个端部流体密封地容纳在集流箱的管板中，其中，集流箱的管板由塑料制成并且通过注射成型注塑到换热器机体上，其中，在集流箱与换热器机体之间设有间隔元件，管子延伸穿过该间隔元件，其中，波形翅片元件通过间隔元件与集流箱的管板隔开。
管子和波形翅片元件由金属材料制成并且通过钎焊方法或者熔焊方法相互连接。替代地，管子和波形翅片元件也可以通过工具装置固定，直到集流箱的管板的注塑在各元件之间产生足够的连接。
换热器可以只具有一个集流箱，或者在替代实施例中也可以具有两个集流箱。在只有一个集流箱的情况下，要么管子可以在一端侧容纳在该集流箱中，而相应的另一端侧区域容纳在另一结构中，要么管子例如可以设计成U形，从而管子分别以两个端侧区域容纳在所述一个集流箱中。
集流箱的管板有利地由塑料制成，并且通过注射成型注塑到换热器机体上。这是特别有利的，因为集流箱的管板可以快速且简单进行制造并且特别是可以简单地进行调整以与不同换热器相适应。为此，只需要调整用于制造集流箱的注塑的管板的模具。因此，所述一个或者所述两个集流箱的管板或者换热器可以简单地以许多不同的变型进行制造。
特别优选的是，在换热器机体与集流箱的管板之间设有间隔元件。该间隔元件主要实现分隔功能和保护功能。通过该间隔元件，有利地防止集流箱的管板的塑料侵入波形翅片元件之间并将它们损坏。此外，换热器机体还通过间隔元件得到保护，免受在塑料的注塑过程中可能产生并且特别是可能损坏局部为薄壁的管子和同样壁特别薄的波形翅片元件的较大压力。
也有利的是，间隔元件通过多孔板构成，该多孔板具有孔，这些孔与位于换热器机体中的管子相对应，使得这些管子配合地延伸穿过这些孔。
间隔元件被设计成多孔板是特别有利的，因为以这种方式，一方面管子可以用它的一个端部区域延伸穿过间隔元件，而另一方面，波形翅片元件将被间隔元件遮盖。因此，可以简单的方式将集流箱注塑在换热器机体上，同时不会损坏波形翅片元件。
间隔元件的孔优选被设计成相对于管子只具有很小的间隙，以便使得管子能够尽可能配合精确地安装在间隔元件中。为了防止在集流箱的管板的注塑期间，塑料从管子与孔之间穿过并且因此损坏波形翅片元件，这是特别有利的。
也可以优选的是，集流箱的管板用塑料注塑工艺注塑在换热器机体上。塑料注塑工艺对于集流箱的管板的制造来说是特别有利的，因为一方面实现了高的模塑自由度，并且另一方面能够制造具有足够高抗压强度的集流箱。
此外还有利的是，管子在端侧具有至少是部分环绕的沟槽和/或在端侧被粗糙化。
为了在管子与集流箱的注塑的管板之间建立更好的连接，至少是部分环绕沟槽的和/或经过表面预处理的和/或具有涂层的，比如是被粗糙化的端部区域是有利的。沟槽可以形成一条棱边，集流箱的管板的局部区域从后面与该棱边接合，由此改善连接。通过管子端部区域上的粗糙性可以改善集流箱的管板的塑料与管子之间的连接。
此外还有利的是，换热器具有两个集流箱，其中，管子分别在各端侧通至一个集流箱中并且流体密封地与该集流箱连接，其中，在每个集流箱与换热器机体之间设有一个间隔元件。
特别有利的是换热器具有两个对置的集流箱，这两个集流箱在通过换热器机体的管子相互流体连接。因此，换热器通常可以从一个集流箱经过管子到对置的集流箱而被通流。根据集流箱的设计，可以用这种方式实现流经换热器的流体的一次或者多次转向，由此可以产生不同的通流原则。不同的通流原则在这里与采用常规结构形式的换热器的通流原则基本一致。
也有利的是，间隔元件在背向换热器机体的一侧上被构成集流箱的管板的塑料包覆注塑，其中，管子与集流箱的注塑的管板通过材料锁合和/或通过形状锁合连接。
特别有利的是，集流箱四周都以注塑的塑料为边界。这在间隔元件不是流体密封地与管子连接的情况下是特别有利的。间隔元件因此形成一个表面，集流箱的管板被注塑到该表面上。但是，集流箱的管板在这里优选与延伸穿过间隔元件的管子部分连接，由此集流箱的管板与换热器机体直接连接并且管子流体密封地与集流箱的管板连接。在这里，根据管子和/或集流箱的管板的设计，可以在管子与集流箱的管板之间产生材料锁合连接和/或形状锁合连接。
此外还有利的是，间隔元件构成集流箱朝向换热器机体的底部区域的加强件，其中，间隔元件通过形状锁合和/或通过材料锁合与集流箱连接。
在一个有利的实施方案中，可由例如金属材料制成的间隔元件可以构成集流箱朝向换热器机体的底部区域的加强件。这提高了集流箱的稳定性进而也提高了换热器的耐久性。为此，间隔元件可以例如具有沉淀物、棱边或者粗糙区域，它们改善集流箱的塑料与间隔元件之间的连接。
此外还适宜的是，间隔元件与管子和/或波形翅片元件钎焊和/或熔焊和/或夹紧和/或粘接在一起。根据间隔元件的材料选择，间隔元件可以与管子和/或波形翅片元件连接，由此总体上可以提高换热器的强度。
关于方法的目的是通过一种具有权利要求9的特征的方法得以实现。
本发明的一个实施例涉及一种用于制造换热器的方法，其中，使换热器机体由多根彼此相邻的管子和设置在它们之间的波形翅片元件制成，其中，将间隔元件套到管子的端侧上并且将集流箱的管板一体地注塑到换热器机体和/或间隔元件上。
换热器机体优选可以用常规方式制造，例如通过将管子与波形翅片元件钎焊在一起，。因此，制造出一个独立构件，可以选择性地对该独立构件进行继续加工。为了避免在随后的集流箱的管板的注塑期间，塑料成分可能对波形翅片元件造成损坏，套上间隔元件是有利的。集流箱的管板有利地被注塑到换热器机体上，使得在延伸穿过间隔元件的管子端部与集流箱的注塑的管板内部之间产生流体密封且压力密封的连接。
也有利的是，管子通过模塑配合的孔穿过间隔元件并且波形翅片元件完全被间隔元件遮盖。为了实现间隔元件在换热器机体上的尽可能无间隙的配合以及为了避免塑料注入到由波形翅片元件填充的区域中，这是特别有利的。
此外还可优选的是，将集流箱的管板注塑到延伸穿过间隔元件的管子上，其中，集流箱的管板与穿过的管子部分和/或间隔元件通过材料锁合和/或通过形状锁合连接。
这是特别有利的，因为在管子与集流箱的管板之间必须产生流体密封且压力密封的连接，以便确保换热器的功能。波形翅片元件通常被设计成纤细的，由此它特别是非常容易出现机械损坏。集流箱的管板与换热器机体的连接因此应当优选不是通过波形翅片元件建立。
集流箱通过集流箱的管板与集流箱的盖子的连接而形成或者说封闭。在这里，管板和盖子可以分开制造并且相互连接或者它们可以通过注射成型一起制成。
本发明的有利改进方案在从属权利要求中以及在随后的附图描述中进行描述。
附图说明
下面借助于实施例参照附图对本发明进行详细说明。在附图中：
图1示出了换热器机体的一个端部区域的剖视图，其中，管子通至集流箱的被注塑在换热器机体上的管板内，并且在集流箱的管板与波形翅片元件之间设有间隔元件，以及
图2示出了如在图1中被用于将集流箱的管板与波形翅片元件隔开的间隔元件的俯视图。
具体实施方式
图1示出了换热器1的剖视图。换热器1具有换热器机体7，该换热器机体由多根管子2和设置在它们之间的波形翅片元件3构成。换热器机体7采用常规结构形式，其中，管子2彼此平行且相互隔开地设置。波形翅片元件3设置在管子2之间的间隙中并且与管子2导热接触。
管子2具有比波形翅片元件3更长的长度，因此波形翅片元件3在侧面从换热器机体7突出。间隔元件4套在突出的管子2上，该间隔元件具有多个孔6。管子2延伸穿过这些孔6。孔6的横截面与管子2的横截面相匹配，从而实现间隔元件4在管子2上的无间隙配合。间隔元件4或者说孔6与管子2在换热器机体7内的设置相匹配。
间隔元件4连接有带有管板8的集流箱5，该管板通过注塑方法制成。集流箱的管板8被直接注塑在换热器机体7上。集流箱5的管板8被注塑在管子2延伸穿过间隔元件4的部分的周围，由此根据管子2的设计产生形状锁合连接和/或材料锁合连接。
间隔元件4同样可以全部或者部分被集流箱5的管板8的塑料材料包覆注塑，由此同样产生形状锁合连接和/或材料锁合连接。间隔元件4或者可以只是被套在换热器机体的管子2上或者可以与管子2和/或波形翅片元件3连接。这尤其是可以通过常规接合方法，比如熔焊或者钎焊来实现。
间隔元件4的主要功能是防止在形成集流箱5或者集流箱5的管板8的注塑过程期间，塑料侵入波形翅片元件3的区域中并且在那里引起波形翅片元件3的损坏或者堵塞。在这里，在单独形成管板8的情况下，可以将管板8与一个盖子配合在一起形成集流箱5。
集流箱5在图1中被示作长方体形主体，该主体容纳换热器机体7的管子2的端侧区域。在替代实施例中，集流箱5的管板8以及集流箱5也可以呈现其它形状。特别地，管板8和集流箱5的造型必须与预期用途相适应。集流箱5在内部可以由一个单独的部分构成或者也可以由在注塑过程期间一起制成的隔离壁划分成多个部分。
集流箱5和/或管板8的形状改变可以通过简单地对用于注塑塑料的工具进行影响来实现。通过使用适当的工具和间隔元件4，可以制造一种可行的换热器1，该换热器可以在尽可能充分利用特别是在换热器机体7的区域中所提供的空间的条件下进行制造，特别是不会损坏换热器机体7。此外，复杂的密封工作和附加的密封元件是不必要的，因为集流箱5的管板8是一体形成的。通过使用合适的塑料，可以产生足够且令人满意的耐久性。
图2示出了间隔元件4的俯视图。间隔元件4具有矩形的板状形状。沿着间隔元件4设有多个孔6，这些孔用于供管子2的端部区域穿过。正如已经提到的那样，孔6与管子2的布置相适应并且具有这样的横截面，该横截面与管子2的外径相对应，使得在间隔元件4与管子2之间产生尽可能小的间隙。
在图2中用线条3指示了设置在间隔元件4后面的波形翅片3。间隔元件4可以由与管子2和波形翅片3相同的材料构成，或者由例如与集流箱5的管板8一样的塑料构成。
图1和2的实施例是示例性的并且说明了发明构思。它们特别是在造型、材料选择以及各个元件的设计方面不具有限制性。特别地，通过将管子和/或波形翅片设计成不同以及布置上相对不同，换热器机体7可以不按图1中所示的实施例而设计成多样化。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的换热器(1)，该换热器具有换热器机体(7)以及具有至少一个集流箱(5)，其中，所述换热器机体(7)由多根彼此相邻的管子(2)和设置在管子之间的波形翅片元件(3)构成，并且所述管子以它们的一个端部区域流体密封地容纳在所述集流箱(5)的管板中，其特征在于，所述集流箱(5)的管板由塑料制成并且被注塑在所述换热器机体(7)上，其中，在所述集流箱(5)的管板与所述换热器机体(7)之间设有被所述管子(2)穿过的间隔元件(4)，其中，所述波形翅片元件(3)通过所述间隔元件(4)与所述集流箱(5)的管板隔开。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述集流箱的管板与所述集流箱的盖子连接以形成所述集流箱。
3.如权利要求1或2所述的换热器(1)，其特征在于，所述间隔元件(4)由多孔板构成，该多孔板具有孔(6)，这些孔与位于所述换热器机体(7)中的所述管子(2)相对应，使得这些管子配合地延伸穿过所述孔(6)。
4.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述集流箱(5)的管板利用塑料注塑方法注塑在所述换热器机体(7)上。
5.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述管子(2)在端侧具有至少是部分环绕的沟槽和/或在端侧经过表面预处理和/或具有涂层。
6.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述换热器(1)具有两个集流箱(5)，其中，所述管子(2)分别在各端侧通至一个集流箱(5)中并且流体密封地与该集流箱连接，其中，在每个集流箱(5)与所述换热器机体(7)之间设有间隔元件(4)。
7.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述间隔元件(4)在背向所述换热器机体(7)的一侧上被构成所述集流箱(5)的管板的塑料包覆注塑，其中，所述管子(2)与所述集流箱(5)的注塑的管板通过材料锁合和/或通过形状锁合连接。
8.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述间隔元件(4)构成所述集流箱(5)的朝向所述换热器机体(7)的底部区域的加强件，其中，所述间隔元件(4)通过形状锁合和/或通过材料锁合与所述集流箱(5)的管板连接。
9.如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其特征在于，所述间隔元件(4)与所述管子(2)和/或所述波形翅片元件(3)钎焊和/或熔焊和/或夹紧和/或粘接在一起。
10.一种用于制造如前述权利要求中任一项所述的换热器(1)的方法，其特征在于，制造由多根彼此相邻的管子(2)和设置在管子之间的波形翅片组件(3)构成的换热器机体(7)，其中，将一间隔元件(4)套到所述管子(2)的端侧上并且将所述集流箱(5)的管板一体地注塑到所述换热器机体(7)和/或所述间隔元件上。
11.如权利要求10所述的用于制造换热器(1)的方法，其特征在于，所述管子(2)通过模压配合的孔(6)穿过所述间隔元件(4)并且所述波形翅片元件(3)完全被所述间隔元件(4)遮盖。
12.如权利要求10或11中任一项所述的方法，其特征在于，将所述集流箱(5)的管板注塑在延伸穿过所述间隔元件(4)的管子(2)上，其中，所述集流箱(5)与所述管子(2)的延伸穿过的部分和/或与所述间隔元件(4)通过材料锁合和/或通过形状锁合连接。
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