CN106917667A - 间接中冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换热器(1)，其具有管(2)，具有两个收集器(7)，所述两个收集器(7)中的至少一个具有基部(8)和箱部(9)，具有两个相对的侧部(12)，其用于第二管道系统(4)的流体划界，管(2)布置在所述侧部之间。对本发明必要的是，至少一个基部(8)以表面冲洗的方式过渡到相关的侧部(12)中，至少一个箱部(9)通过第一接触表面(14)靠在至少一个侧部(12)上，所述箱部(9)和所述侧部(12)通过所述第一接触表面(14)彼此粘合地接合，所述换热器(1)具有至少一个框架部(15)，所述框架部(15)以非自锁和/或粘合的方式例如通过按压以及随后的钎焊连接至相关的所述侧部(12)的外边缘(16)、相关的所述基部(8)的外边缘(17)以及相关的所述箱部(9)的外边缘(18)。

Description

间接中冷器
技术领域
按照权利要求1的前序部分，本发明涉及一种换热器，尤其是用于内燃机的间接中冷器。本发明还涉及一种具有设计为中冷器的所述类型的换热器的内燃机。
背景技术
WO2014/001366A1已经公开了一种普遍的换热器，其具有形成用于沿第一流动方向流动的第一流体的第一管道系统的管。在所述管之间形成有第二管道系统，所述第二管道系统与所述第一管道系统流体地分离，用于第二流体。而且，设置有与所述第二管道系统流体地分离的两个收集器，所述两个收集器中的至少一个具有限定收集室的基部和箱部，所述收集室流体地连接至所述收集器的至少一个管。在此，每个基部具有蜂窝气泡(rimholes)形式的开口，所述管连接至所述开口以便相关的收集室流体地与所述第二管道系统分离。而且，为了所述第二管道系统的流体划界，所述管布置在两个相对侧部之间。
WO2014/140119A1已经公开了另一种换热器，在该情况下处于板式换热器的形式。
迄今所已知的间接中冷器通常集成至内燃机的进气模块并且与后者一起安装。此处的缺点特别是用于进气模块的相对笨重的塑料外壳以及为了能够适应相对高的压力而使用抗拉锚固。为抗拉锚固所预留的空间不可用于换热器表面，使得直接集成到进气模块中的中冷器具有减小的换热容量以及此外需要的额外的密封。
发明内容
本发明因此关于如下的问题：针对普遍类型的换热器提出一种改进的或者至少替代的实施例，其特别是体现了更大的功率并且是更加轻量的结构。
所述问题根据本发明通过独立权利要求1的主题解决。从属权利要求涉及有益的实施例。
本发明基于如下的主要构思：间接中冷器形式的换热器不再集成到进气模块的外壳中，而是配备有专用的、特别组装的外壳，而根据本发明的换热器不但是更加紧凑的结构而且高度耐压和耐温，并且还能够提供比现有的集成到进气模块中的情况更大的换热表面。而且，以这种方式，根据本发明的换热器还能够布置在其他的位置，例如布置在内燃机上。在此，根据本发明的换热器具有形成用于沿第一流动方向流动的第一流体的第一管道系统的管，其中，在管之间，形成有第二管道系统，所述第二管道系统与第一管道系统流体地分离，用于能够被引起沿第二流动方向流过的第二流体。在此，第一流动方向与第二流动方向通常关于彼此垂直。而且，换热器具有两个收集器，所述两个收集器流体地与第二管道系统分离，并且所述两个收集器中的至少一个具有限定收集室的基部和箱部，所述收集室流体地连接至收集器的至少一个管。在此，每个基部具有例如蜂窝泡沫(rim holes)的开口，所述开口中接纳有管，或者管连接至所述开口，以便相关的收集室流体地与第二管道系统分离。在此，为了第二管道系统的流体划界，管布置在两个相对的侧部之间。根据本发明，现在的情况是至少一个基部以表面冲洗的方式过渡到至少一个相关的侧部中，其中至少一个基部可以通过直线的第二接触表面靠在至少一个侧部上，或者在至少一个基部与至少一个侧部之间存在间隙。设置这样的间隙可以具有例如对制造公差进行补偿的益处。至少一个箱部通过第一接触表面靠在至少一个侧部上。箱部和侧部通过第一接触表面粘合地接合在一起。而且，根据本发明的换热器具有至少一个框架部，所述框架部以非自锁和/或粘合的方式例如通过按压和随后的钎焊连接至相应的侧部的外边缘、相应的基部的外边缘以及相应的箱部的外边缘。
通过根据本发明的换热器的选择的结构，其重量相对于现有的由聚酰胺PA6和抗拉锚固组成的外壳能够减少至30％，并且能够大大地增加耐压性，以便通过金属的外壳现在能够容易地适应甚至超过3帕的压力以及超过200℃的温度，并且其由侧部、箱部、基部以及框架部组成的特定结构落入本发明的范围内。作为省去抗拉锚固的结果，还通常能够将直管或者管包裹得更加密集，并且因此能够减小换热器的外部尺寸，虽然现在可替代地能够将迄今为抗拉锚固所预留的空间用于管并且因此用于换热表面，然而根据本发明的换热器的改进的具体功率能够实现高于当前的换热器35％。
在根据本发明的方案的有益的改进中，至少一个侧部的至少一个外边缘具有作为边缘加强件的折转的凸耳，通过所述凸耳侧部连接至框架部。在此，折转的凸耳插入到对应的框架部上的凹槽并且以自锁或非自锁的方式保持在其中，其中，同样在此情况下，额外地设置钎焊的连接，然而也实现侧部的折转的凸耳与框架部之间的粘合连接。通过折转的凸耳，侧部能够被在其外边缘的区域中显著地变硬，并且因此部分地由侧部形成的外壳能够被加强。进一步的益处在于以下事实：在框架部的折弯处制造接纳侧部的折转的凸耳的插孔，实现了相对大的弯折半径，这导致了相对低的材料负荷。
框架部优选地具有S形截面，所述S形截面具有第一插孔并且具有与所述第一插孔反向开口的第二插孔，其中至少一个侧部、至少一个基部或至少一个箱部的外边缘接纳在第一插孔中。通过框架部的与侧部或者与箱部的连接区域中的S形截面，框架部也体现了相对高的硬度，同时却相对低的重量。
在根据本发明的方案的有益的改进中，至少一个换热器元件与至少一个基部间隔开，具体地以自由的旁通段形成在第二管道系统的边缘的方式。在所述区域中，框架部具有突出的套圈段，所述突出的套圈段至少部分地覆盖旁通段，从而减少第二流体通过旁通段的旁通流。通过根据本发明设置的突出的套圈段，因此能够相对容易地将第二流体的不期望的旁通最小化而无需为此目的必需的分别的密封。为此目的所需的套圈段仅仅容易地形成可变形的框架部的突起。
在根据本发明的方案的进一步有益的实施例中，基部与相关的侧部之间的直线的第二接触表面由侧部上的凸耳形成，所述凸耳接合到基部上的凹槽中。凹槽还具有两个横向的突起，在所述两个横向的突起之间凸耳夹紧在凹槽中。两个突起之间的内部尺寸因此在未组装的状态下至少稍微小于侧部上的凸耳的外部尺寸，以便当侧部通过其凸耳被压入到基部上的凹槽中时两个横向的突起向外位移，并且因此实现了基部与侧部之间的非自锁连接。在该情况下同样不言而喻的是突起钎焊至侧部上的凸耳，以便在此除了非自锁作用还设置有粘合作用。在此，同样不言而喻可想到的是凸耳布置在基部上，而相关的凹槽布置在侧部上。
在根据本发明的方案的进一步有益的实施例中，例如通常翅片结构的波浪的翅片的换热器元件布置在第二管道系统中，所述换热器元件与至少一个管热交换接触。这样的热交换接触可以例如凭借钎焊至相关的管的换热器元件实现。这样的换热器元件增加了热交换表面面积并因此增加了根据本发明的换热器的功率，其中这样的换热器元件还引起流体中的动荡，并因此同样引起改善的热交换。
框架部通过压入连接方便地连接至相应的侧部的外边缘、相应的基部的外边缘以及相应的箱部的外边缘。所述类型的压入连接在此情况下例如凭借压入到框架部的第一插孔中的侧部的外边缘、基部的外边缘或者箱部的外边缘而实现。所述类型的压入连接允许预先固定，这在随后的钎焊加工期间将根据本发明的换热器固定，以便换热器无需分别地在钎焊炉中固定，带来了显著的加工益处。粘合连接在此情况下例如可以通过沿着相应的外边缘和/或在框架部的第一插孔中的钎焊镀实现。
本发明的进一步重要的特征和益处从属权利要求、附图以及基于附图的相关附图描述中显现。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，提到的特征以及那些留待在下文中说明的特征不仅可以分别用于具体的结合中，而且可用于其他的结合中或单独使用。
附图说明
在附图中图示了本发明优选的示例性实施例，并且将在之后的描述中更加详细地对其进行讨论，其中相同或相似或功能上等同的部件由相同的附图标记表示。
在附图中，在每种情况下示意性地：
图1为根据本发明的换热器的分解图示，
图2为根据本发明的换热器的处于侧部、基部、箱部以及框架部之间的过渡区域中的细节图示，
图3为如图2中的图示，但具有部分剖面的框架部而不具有箱部，
图4示出了从根据本发明的换热器的侧面的视图，
图5为框架部中的基部和箱部的过渡处的剖面中的细节视图。
具体实施方式
对应于图1至图3，根据本发明的例如可以为用于内燃机34的间接中冷器的形式的换热器1具有管2，特别是形成用于沿第一流动方向5流动的第一流体的第一管道系统3的直管。在管2之间形成有第二管道系统4，所述第二管道系统4流体地与第一管道系统3分离，用于能够被引起沿第二流动方向6流过的第二流体。在此，第一流体例如为冷却剂，而第二流体可以为增压空气。还设置两个收集器7，其流体地与第二管道系统4分离，并且所述两个收集器7中的至少一个具有限定收集室10的基部8和箱部9，所述收集室10流体地连接至收集器7的至少一个管2。在此，每个基部8具有例如上翻的蜂窝气泡(rim holes)形式的开口11，管2接纳在所述开口11中或者管2连接至所述开口11，以便相关的收集室10流体地与第二管道系统4分离。相对地，并且以便形成外壳，为了第二管道系统4的流体划界还设置有两个侧部12，管2布置在所述两个侧部12之间。在此，现在至少一个基部8通过直线的第二接触表面13能够靠在至少一个侧部12上(特别参见图2和图3)，而至少一个箱部9通过第一接触表面14靠在至少一个侧部12上。在此，还可以想到基部8与侧部12之间布置有间隙，所述间隙有助于制造公差的补偿。所述间隙因此被桥接，并且因此由箱部9密封地封闭。在此，箱部9靠在第二接触表面14和基部8上，并且还被密封地钎焊。基部8和相关的侧部12通过第二接触表面13优选粘合地接合在一起，而箱部9和侧部12例如通过钎焊，通过第一接触表面14粘合地接合在一起。根据本发明的换热器1还具有至少一个框架部15，所述框架部15以非自锁和/或粘合方式例如通过按压和随后的钎焊连接至相应的侧部12的外边缘16，相应的基部8的外边缘17以及相应的箱部9的外边缘18，在此情况下为两个框架部15。在此，所述类型的粘合连接确保了密封效果并且支撑了机械连接。
如能够例如从图1至图3看出的，至少一个侧部12的至少一个外边缘16还可以具有作为边缘加强件的折转的凸耳23。通过形成为边缘加强件的所述折转的凸耳23，侧部12连接至框架部件15。在此，框架部15具有S形截面(还参见图3至图5)，所述S形截面带有第一插孔21和与所述第一插孔21反向开口的第二插孔22，其中基部8或箱部9的至少一个侧部12的外边缘接纳在第一插孔21。在该情况下侧边缘16、17以及18被夹紧或压入到框架部15的第一插孔21中，以便框架部15通过压入连接连接至相应的侧部12的外边缘16、相应的基部8的外边缘17以及相应的箱部9的外边缘。所述类型的压入连接构成非自锁连接，并且使所描述的部件能够彼此连接。为了支撑机械固定，和/或也为了支撑密封功能，各个外边缘16、17以及18也可以额外地钎焊在相应的框架部12的插孔21中。
观看图1和图4，能够看出框架部15为具有两个纵向侧边19和两个横向侧边20的闭合的四边形框架的形式，其中每个纵向侧边19连接至相关的侧部12的外边缘16，而每个横向侧边20连接至相关的基部8和箱部19的外边缘17。
为了改善第一流体与第二流体之间的热传递，特别是翅片结构的换热器元件24布置在第二管道系统4中，所述换热器元件与至少一个管2热交换接触。在此，这样的换热器元件24也可以布置在布置于管2外侧和邻近管2的侧部12之间。为了能够进一步地强化热交换，换热器元件24可以特别通过钎焊连接至至少一个管2和/或根据位置连接至侧部12。
特别观看图1，能够看出至少一个换热器元件24与至少一个基部8间隔开，具体地以便自由的旁通段25保持在第二管道系统的边缘。在此，框架部15可以具有套圈段26(还参见图4)，所述套圈段26至少部分地覆盖旁通段25从而减少不期望的第二流体的旁通流。
再一次观看侧部12与基部8之间的非自锁连接以及甚至部分地自锁连接，能够从图2看出由侧部上的凸耳32形成直线的第二接触表面13，所述凸耳接合到基部上的凹槽31中。在此，凹槽31具有两个横向的突起33(还参见图1)，在所述两个横向的突起33之间凸耳32被夹紧在凹槽31中。因此，在根据本发明的换热器1的组装期间，侧部12通过其凸耳32压入到基部上的凹槽31中以便使突起33横向地位移。在此，不言而喻也可想到凸耳32布置在基部8上并且相关的凹槽31布置在侧部12上。
通常，通过根据本发明的换热器1及其框架部15、侧部12、基部8以及箱部9，由于所述换热器相比于现有的换热器不再需要非常重的塑料外壳，所以能够实现不仅体现出高功率而且同时优化的重量的换热器1。为了能够没有问题地适应作用压力，所述类型的重的塑料外壳是必需的。
根据本发明的换热器1用在内燃机34中，在此情况下特别是作为中冷器。在此，换热器1的侧部12可形成新风系统35的外壁。所述新风系统35通常具有布置在换热器1上游的第一管道段27和布置在换热器1下游的第二管道段28，其中换热器1机械地且流体地通过框架部15连接至管道段27、28中的至少一个。
第一管道段27或第二管道段28在此情况下具有如在图1中示出的扩散器29，所述扩散器29的外边缘30接纳在换热器1的框架部15的第二插孔22中并且例如同样通过压入连接而保持。为了能够封闭一侧的扩散器29与另一个侧的框架部15之间的连接，额外地能够设置密封件36(参见图1、图2以及图4)。

Claims (13)

1.一种换热器(1)，特别是用于内燃机(34)的间接中冷器，
-具有管(2)，其形成用于沿第一流动方向(5)流动的第一流体的第一管道系统(3)，
-其中，在所述管(2)之间，形成有第二管道系统(4)，其流体地与所述第一管道系统(3)分离，用于能够被引起沿第二流动方向(6)流过的第二流体，
-具有两个收集器(7)，其流体地与所述第二管道系统(4)分离，并且所述两个收集器(7)中的至少一个具有限定收集室(10)的基部(8)和箱部(9)，所述收集室(10)流体地连接至所述收集器(7)的至少一个管(2)，
-其中每个基部(8)具有开口(11)，所述管(2)连接至所述开口(11)，以便相关的收集室(10)流体地与所述第二管道系统(4)分离，
-具有两个相对的侧部(12)，其用于所述第二管道系统(4)的流体划界，所述管(2)布置在所述两个相对的侧部(12)之间，
其特征在于
-至少一个基部(8)以表面冲洗的方式过渡到相关的侧部(12)中，
-至少一个箱部(9)通过第一接触表面(14)靠在至少一个侧部(12)上，
-所述箱部(9)和所述侧部(12)通过所述第一接触表面(14)彼此粘合地接合，
-所述换热器(1)具有至少一个框架部(15)，所述框架部(15)以非自锁和/或粘合的方式例如通过按压以及随后的钎焊连接至相关的所述侧部(12)的外边缘(16)、相关的所述基部(8)的外边缘(17)以及相关的所述箱部(9)的外边缘(18)。
2.根据权利要求1所述的换热器，
其特征在于
-至少一个侧部(12)的至少一个外边缘(16)具有作为边缘加强件的折转的凸耳(23)，通过所述折转的凸耳(23)所述侧部(12)连接至所述框架部(15)，或者
-所述换热器(1)具有至少一个框架部(15)，所述框架部(15)粘合地连接至相关的所述侧部(12)的外边缘(16)，相关的所述基部(8)的外边缘(17)以及相关的所述箱部(9)的外边缘。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，
其特征在于所述框架部(15)通过压入连接连接至相关的所述侧部(12)的外边缘(16)，相关的所述基部(8)的外边缘(17)以及相关的所述箱部(9)的外边缘。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的换热器，
其特征在于
所述框架部(15)处于具有两个纵向侧边(19)和两个横向侧边(20)的闭合的四边形框架的形式，其中每个纵向侧边(19)连接至相关的侧部(12)的外边缘(16)，并且每个横向侧边(20)连接至相关的所述基部(8)和所述箱部(9)的外边缘。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的换热器，
其特征在于
所述框架部(15)具有S形截面，所述S形截面具有第一插孔(21)并且具有与所述第一插孔反向开口的第二插孔(22)，其中至少一个侧部(12)、至少一个基部(8)或者至少一个箱部(9)的外边缘(16)接纳在所述第一插孔(21)中。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的换热器，
其特征在于
-在所述第二管道系统(4)中，布置有特别是翅片结构的换热器元件(24)，其与至少一个所述管(2)热交换接触，和/或
-特别是翅片结构的换热器元件(24)布置在至少一个所述侧部(12)与相邻的至少一个管(2)之间。
7.根据权利要求6所述的换热器，
其特征在于
至少一个换热器元件(24)钎焊至至少一个所述管(2)。
8.根据权利要求6或7所述的换热器，
其特征在于
-至少一个换热器元件(24)与至少一个所述基部(8)间隔开，以便自由的旁通段(25)形成在所述第二管道系统(4)的边缘，
-所述框架部(15)具有突出的套圈段(26)，所述突出的套圈段(26)至少部分地覆盖所述旁通段(25)，从而减少所述第二流体的通过所述旁通段(25)的旁通流。
9.根据之前的权利要求中的一项所述的换热器，
其特征在于
-至少一个基部(8)通过直线的第二接触表面(13)靠在所述侧部(12)上，
-所述直线的第二接触表面(13)由所述侧部上的凸耳(32)形成，所述凸耳接合到所述基部上的凹槽(31)中，
-所述凹槽(31)具有两个横向的突起(33)，在所述两个横向的突起(33)之间所述凸耳(32)夹紧在所述凹槽(31)中。
10.一种内燃机(34)，其具有根据权利要求1至9中的一项的、处于中冷器的形式的换热器(1)。
11.根据权利要求10所述的内燃机，
其特征在于所述换热器(1)的侧部(12)形成新风系统(35)的外壁。
12.根据权利要求11所述的内燃机，
其特征在于
所述新风系统(35)具有布置在所述换热器(1)上游的第一管道段(27)以及布置在所述换热器下游的第二管道段(28)，其中所述换热器(1)机械地并且流体地通过所述类型的框架部(15)连接至所述管道段(27，28)中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的内燃机，
其特征在于
所述第一管道段(27)或所述第二管道段(28)具有扩散器(29)，所述扩散器(29)的外边缘(30)接纳在所述换热器(1)的所述框架部(15)的第二插孔(22)中。
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