CN107810378A - 热交换器及其有关制造方法 - Google Patents

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CN107810378A CN201680036778.5A CN201680036778A CN107810378A CN 107810378 A CN107810378 A CN 107810378A CN 201680036778 A CN201680036778 A CN 201680036778A CN 107810378 A CN107810378 A CN 107810378A
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P.布瓦塞尔
K.阿祖兹
S.布里
X.马沙迪尔
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Abstract

本发明涉及一种热交换器(1)，包括：o管束(2)，该管束包括彼此平行布置的多个管(20)和布置在所述管(20)之间的间隔件(21)；o收集器板(4)，该收集器板包括分别由所述管(20)的端部(22)插入其中的第一凸缘(44)界定的孔(43)，所述管束(2)被钎焊并且所述收集器板(4)包括形成第二凸缘(45)的至少一个可压缩密封件(41)，所述第二凸缘(45)被压缩在所述第一凸缘(43)和所述管(20)的端部(22)之间以便提供所述管(20)的所述端部(22)和相应的第一凸缘(43)之间的紧密密封。

Description

热交换器及其有关制造方法
技术领域
本发明涉及特别是用于机动车辆的热交换器，及其制造方法。
更具体地，它涉及一种包括多个管的热交换器，在这些管之间插入间隔件。这些管通常是具有由长轴和短轴限定的卵形的或椭圆形的横截面并且具有插入收集器板的孔中的端部的管。为了确保紧密密封性和便于生产，管、间隔件和收集器板通常由金属材料制成，并在单个钎焊步骤中附接在一起。
背景技术
然而，在热交换器的使用期间，管与收集器板之间的链接是刚性的，并且不能补偿由温度变化引起的膨胀和回缩现象。随着时间的推移，这些链接会减弱，并可能发生破损或泄漏。
发明内容
因此，本发明的目的之一是至少部分地克服现有技术的问题，并提出一种改进的热交换器及其制造方法。
因此，本发明涉及一种热交换器，包括：
o管束，该管束包括彼此平行布置的多个管和布置在所述管之间的间隔件，
o收集器板，该收集器板包括分别由所述管的端部插入其中的第一凸缘界定的孔，
所述管束被钎焊并且所述收集器板包括形成第二凸缘的至少一个可压缩密封件，所述第二凸缘被压缩在所述第一凸缘和所述管的端部之间，以便提供所述管的所述端部和相应的第一凸缘之间的紧密密封。
使用一可压缩密封件或多个可压缩密封件来建立管束与收集器板之间的链接提供了一定的柔性，其可以吸收由温度变化引起的膨胀和回缩。管束与收集器板之间的链接因此更能抵抗这些温度变化。管束与收集器板板之间的链接的柔性和管束被钎焊的事实之间具有协同效应。由此，热交换器由于钎焊管束而提供了最佳的热性能，并且由于管束与收集器板之间的链接而提高了对温度变化的抵抗力。而且，由于收集器板没有被钎焊，所以收集器板可以更薄，并且不太需要加强所述收集器。
根据本发明的一个方面，每个管的至少一端具有椭圆形的横截面。
根据本发明的另一方面，管的端部包括第一扩口和压缩所述可压缩密封件的支承区域。
根据本发明的另一方面，除了第一扩口之外或作为第一扩口的替代，管的端部包括在可压缩密封件之上延伸的至少一个第二扩口。因此可以理解，管的端部可以分别包括第一扩口或第二扩口，或者实际上包括第一扩口和第二扩口。
根据本发明的另一方面，第二扩口被制造在管的端部的有限部分上。
根据本发明的另一方面，所述第二凸缘的压缩率在10％至50％的范围内，优选在25％至35％的范围内。
本发明还涉及一种方法，用于制造如前所述的热交换器并且包括以下步骤：
a)组装管束，该管束包括彼此平行布置的多个管和布置在所述管之间的间隔件，
b)将管钎焊到间隔件上，
c)组装收集器板，所述收集器板设置有由横截面与所述管的端部相对应的第一凸缘界定的孔并且配备有可压缩密封件，该可压缩密封件形成适于分别穿过所述孔接合的第二凸缘，
d)将管的端部插入收集器板的孔中，以便压缩所述可压缩密封件的第二凸缘。
根据本发明的方法的一个方面，将管的端部插入收集器板的孔中以压缩第二凸缘的步骤d)包括将管的端部插入所述收集器板的孔中的第一子步骤，以及在管的端部处制造第一扩口和支承区域的第二子步骤。
根据本发明方法的另一方面，将管的端部插入收集器板的孔中以便压缩第二凸缘的步骤d)是将管的端部压配合到收集器板的孔中的步骤，至少所述端部的尺寸大于第二凸缘的开口。
根据本发明方法的另一个方面，该方法包括在可压缩密封件之上延伸的管的端部处制造至少一个第二扩口的附加步骤。
根据本发明方法的另一个方面，第二扩口被制造在管的端部的有限部分上。
附图说明
通过阅读以下作为说明性和非限制性示例提供的描述以及查看附图，本发明的其他特征和优点将变得更清楚，在附图中：
-图1示出了热交换器的示意性透视图；
-图2示出了热交换器的示意性横截面透视图；
-图3示出收集器板的示意性分解横截面图；
-图3'示出了图3的收集器板的示意性横截面图；
-图4示出了沿着切割平面XX的图3的收集器板的示意图；
-图5示出了根据第一实施例的热交换器的示意性横截面图；
-图6至8示出了根据第二实施例的热交换器在不同的制造步骤期间的示意性横截面图。
在不同的图中相同的元件已经被给予相同的附图标记。
具体实施方式
以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但是这不一定意味着每个引用涉及相同的实施例，或者这些特征仅适用于单个实施例。不同实施例的单个特征也可以被组合以提供其他实施例。
在本说明书中，某些元件或参数可以被编号为例如第一元件或第二元件，作为第一参数和第二参数，或者实际上是第一标准和第二标准等。该编号的目的仅仅是要区分和指定相似但不相同的元件、参数或标准。该编号并不意味着一个元件、参数或标准相对于另一个元件、参数或标准的优先权，并且在不脱离本说明书的上下文的情况下，这样的指定可以容易地互换。该编号也不意味着时间顺序，例如在评估这样或那样的标准方面。
图1和图2所示的热交换器1包括由多个管20形成的管束2，第一传热流体可以在管内流动。管20彼此平行地布置并堆叠。在管20之间布置间隔件21，起到干涉装置的作用，并且增加了用于与在所述管20之间通过的第二传热流体交换热量的表面积。管20和间隔件21由金属材料制成并被钎焊在一起以形成管束2。具有钎焊管束2与机械组装管束相比有助于改进热性能，即两种传热流体之间的热交换。如图1和2所示，管20优选具有椭圆形的且相对平坦的形状。而且，管20可以在其内壁之间具有内部间隔件26。该间隔件26有助于为所述管20提供良好的刚度水平。
热交换器1还包括布置在管20的每个端部22处的两个水收集器或箱。这些收集器包括收集器板4和覆盖所述收集器板4并封闭收集器的盖(未示出)。这些收集器用于收集和/或分配第一传热流体以使其流入管20中。
如在图3'中更详细地示出的，收集器板4提供收集器和钎焊管束2之间的密封连接。所述收集器板4包括芯部40，其可以是大致矩形的，限定多个孔43，该多个孔具有与管20的横截面的形状匹配并且能够接收管的端部22的横截面。每个孔43由朝向管束2的内侧转向的第一凸缘44界定。孔43在尺寸上类似于第一凸缘44的开口。第一凸缘44可以有利地形成为收集器板4的整体部分，并且例如可以与孔43通过拉拔同时形成。
由于孔43和第一凸缘44的形状与管20的横截面或至少其端部22的形状相匹配，并且该形状通常是椭圆形的，所以可以根据不同长度的两个轴表征所述孔43和第一凸缘44。长度L1对应于较长的长度并且可以对应于孔43的宽度，如图3，3'和5至8所示。此时长度l1对应于较短的长度并且可以对应于孔43的厚度，如图4所示。为了允许管20的端部22插入到第一凸缘44中，孔43的长度L1和l1大于管20的端部22的长度。这里参照的孔43的宽度和厚度反映了参照要被插入到所述孔43中的管20的宽度和厚度。
芯部40通过外围槽42延伸，外围槽42以形成可折叠凸片的外围边缘46结管束。外围槽42用于接收盖的边缘，并且外围边缘46可以被折叠以将所述盖附接到收集器板4上。
收集器板4接收至少一个可压缩的密封件41，特别是为了确保在孔43处的密封。
根据图1和图2所示的第一实施例，收集器板4可以仅设置有单个可压缩密封件41。该可压缩密封件41包括抵靠在收集器板4的芯部40上的芯部。可压缩密封件41的芯部链接到多个第二凸缘45，每个第二凸缘45插入到孔43中。当管束2与收集器板4组装时，第二凸缘45被压缩在第一凸缘43和端部22之间以确保管20的所述端部22与相应的第一凸缘43之间的紧密密封。凸缘45的压缩率为30％。根据本发明的变型，该比率在10％至50％的范围内，优选在25％至35％的范围内。而且，可压缩密封件41的芯部可以在其外围处珠状部47，该珠状部形成布置在外围槽42并且当外围边缘46被折叠时能够与盖紧密密封。
根据这里未示出的第二实施例，收集器板4可以包括多个可压缩密封件41，这些密封件形成凸缘45，每个凸缘45插入到孔43中以便确保管20的端部22和相应的第一凸缘43之间的紧密密封。在该实施例中，通过位于外围槽42中的单独的可压缩密封件可以确保与盖的紧密密封。
使用可压缩密封件41或多个可压缩的密封件41来制造管束2与收集器板4之间的链接，提供一定的柔性，其可以吸收由于由温度变化而引起的膨胀和回缩。管束2和收集器板4之间的链接因此更能抵抗这些温度变化。在管束2和收集器板4之间的链接的柔性和管束2被钎焊的事实之间存在协同效应。由此，热交换器1由于钎焊管束2而提供最佳的热性能，并且由于管束2和收集器板4之间的链接而提高了对温度变化的抵抗力。另外，由于收集器板4没有被钎焊，所述收集器板4可以更薄，并且不太需要加强收集器。
第二凸缘45的形状也与管20的横截面的形状或至少其端部22的形状匹配。因此可以根据不同长度的两个轴来表征所述第二凸缘45。当可压缩密封件41未被压缩时，长度L2对应于第二凸缘45的开口的宽度，如图3，3'，4和6所示。长度l2对应于第二凸缘45的开口的厚度，当可压缩密封件41未被压缩时，如图4所示。当被压缩时，第二凸缘45在这些长度(宽度和/或厚度)中的至少一个处的开口增大，例如如图5，7和8所示，其中可压缩密封件45的开口宽度较大并且对应于长度L2'。如以前的，此处参照第二凸缘45的开口的宽度和厚度反映了参照预期要插入到第二凸缘45的所述开口中的管20的宽度和厚度。
管20的端部22的尺寸大于第二凸缘45的开口，但尺寸小于孔43的尺寸，以便在第二凸缘45处压缩可压缩密封件41。应当采用更大或更小的尺寸意味着至少在管20与孔43或第二凸缘45的开口之间的宽度和/或厚度上存在差异。
如图5所示，管20的主体及其端部22的宽度和厚度可以是相同的，即管20的尺寸(宽度和厚度)在管束2内是恒定的。可压缩密封件41被压缩，因为管20整体的宽度和厚度大于第二凸缘45的开口的宽度和厚度并小于孔43的宽度和厚度。
相反，如图7和8所示，管20的主体及其端部22可具有不同的宽度和/或厚度。端部22可以具有密封扩口23，在下文中被称为在管束2的内侧上的第一扩口23，并且增加了所述端部22的宽度和/或厚度。端部22还包括支承区域24，由于第一扩口23，其比管20的主体的其余部分更宽和/或更厚，并且压缩所述可压缩密封件41。
作为第一扩口23的替代或除第一扩口23之外，管20的端部22还可以包括至少一个第二扩口25-允许机械锁定的保持扩口-在管束2的外侧上并且在所述可压缩密封件41之上延伸，如图1，2和8所示。该第二扩口25尤其可以制造在管20的端部22的有限部分上。该第二扩口25尤其允许收集器板4固定并保持在管束2上的适当位置。在图1和2所示的示例中，管20的端部22各自包括在有限部分上制造的两个第二扩口25。端部22的第一扩口23和第二扩口25位于收集器板4的任一侧。
本发明还涉及一种方法，用于制造如前所述的热交换器1并且包括以下步骤：
a)组装管束2，该管束包括彼此平行布置的多个管20和布置在所述管20之间的间隔件21，
b)将管20钎焊到间隔件21上，
c)组装收集器板4，该收集器板4设置有由横截面与管20的端部22相对应的第一凸缘44界定的孔43并且配备有可压缩密封件41，该可压缩密封件形成适于分别穿过孔43接合的第二凸缘45，
d)将管20的端部22插入收集器板4的孔43中，以便压缩可压缩密封件41的第二凸缘45。
根据一个实施例，并且特别是当管20的端部22的尺寸小于或等于第二凸缘45的开口的尺寸时，该最后的步骤d)可以包括将管20的端部22插入收集器板4的孔43中的第一子步骤，以及在管20的端部22处制造第一扩口23和支承区域24的第二子步骤。该第一子步骤示出在图6中，因此容易进行插入，因为管20的端部22的尺寸小于或等于第二凸缘45的开口，并且可压缩密封件41通过形成第一扩口23和支承区域24被压缩，如图7和8所示。该第一扩口23和支承区域24例如可以通过使用具有与管20的端部22的形状相对应的形状的冲头来制造。
根据另一个实施例，将管20的端部22插入收集器板4的孔43中以便压缩所述可压缩密封件41的第二凸缘45的步骤d)可以是将管20的端部22压配合到收集器板4的孔43中的步骤。为了压缩可压缩密封件41，管20的至少端部22的尺寸大于第二凸缘45的开口的尺寸，因为管20整体尺寸通常较大，如图6所示，或者因为如图7和8所示的第一扩口23和支承区24已经预先制造在管20的端部22上。
如图1，2和8所示，该制造方法还可以包括制造在可压缩密封件41之上延伸的至少一个第二扩口25的附加步骤。该第二扩口25可以制造在管20的端部22的有限部分上。
因此清楚的是，由于钎焊管束2，根据本发明的热交换器1提供了最佳的热性能，并且由于管束2和收集器板4之间的机械链接而提高了对温度变化的抵抗力。

Claims (11)

1.一种热交换器(1)，包括：
o管束(2)，该管束包括彼此平行布置的多个管(20)和布置在所述管(20)之间的间隔件(21)，
o收集器板(4)，该收集器板包括分别由第一凸缘(44)界定的孔(43)，所述管(20)的端部(22)插入所述第一凸缘中，
其特征在于，所述管束(2)被钎焊并且所述收集器板(4)包括形成第二凸缘(45)的至少一个可压缩密封件(41)，所述第二凸缘(45)被压缩在所述第一凸缘(43)和管(20)的端部(22)之间，以便提供管(20)的所述端部(22)和相应的第一凸缘(43)之间的紧密密封。
2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于，每个管(20)的至少所述端部(22)具有椭圆形的横截面。
3.如前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述管(20)的端部(22)包括第一扩口(23)和压缩所述可压缩密封件(41)的支承区域(24)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述管(20)的端部(22)包括在所述可压缩密封件(41)之上延伸的至少一个第二扩口(25)。
5.根据前述权利要求所述的热交换器(1)，其特征在于，所述第二扩口(25)被制造在所述管(20)的端部(22)的有限部分上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其特征在于，所述第二凸缘的压缩率在10％至50％的范围内，优选在25％至35％的范围内。
7.一种用于制造如权利要求1至6中任一项所述的热交换器(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)组装管束(2)，该管束包括彼此平行布置的多个管(20)和布置在所述管(20)之间的间隔件(21)，
b)将管(20)钎焊到间隔件(21)上，
c)组装收集器板(4)，该收集器板设置有由横截面与管(20)的端部(22)对应的第一凸缘(44)界定的孔(43)并且配备有可压缩密封件(41)，该可压缩密封件形成适于分别穿过孔(43)接合的第二凸缘(45)，
d)将管(20)的端部(22)插入所述收集器板(4)的孔(43)中以便压缩所述可压缩密封件(41)的第二凸缘(45)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述管(20)的端部(22)插入到所述收集器板(4)的所述孔(43)中以便压缩所述第二凸缘(45)的步骤d)包括将管(20)的端部(22)插入所述收集器板(4)的孔(43)的第一子步骤和在所述管(20)的端部(22)处制造第一扩口(23)和支承区域(24)的第二子步骤。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述管(20)的端部(22)插入所述收集器板(4)的所述孔(43)中以便压缩所述第二凸缘(45)的步骤d)是将所述管(20)的端部(22)压配合到所述收集器板(4)的孔(43)中的步骤，至少所述端部(22)在尺寸上大于第二凸缘(45)的开口。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述可压缩密封件(41)之上延伸的所述管(20)的端部(22)处制造至少一个第二扩口(25)的附加步骤。
11.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第二扩口(25)被制造在所述管(20)的端部(22)的有限部分上。
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