CN108534580A - 具有集管槽增强构件的热交换器歧管 - Google Patents

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Abstract

一种用于热交换器歧管的集管，包括集管板和集管槽增强构件，集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，集管槽包括内和外竖直壁以及设置在内和外竖直壁之间的下壁；集管槽增强构件固定到集管槽的外表面并且沿集管槽的外表面延伸，并且还在横向于集管槽的方向上沿着集管板的长度的至少一部分延伸。集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，第一部分在外竖直壁的远端的方向上沿着外竖直壁的长度的至少一部分延伸，第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿集管板的长度的至少一部分延伸。集管槽增强构件在热交换器操作期间防止集管槽在工作压力下扭曲变形。

Description

具有集管槽增强构件的热交换器歧管
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月3日提交的美国专利申请No.62/466,452的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及发动机冷却散热器，并且更具体地，涉及使用铝集管和塑料入口/出口罐的散热器芯体。
背景技术
在汽车发动机冷却散热器领域中，构造散热器芯体(由冷却剂输送管、散热片、以及管的两端被密封到其中的入口集管和出口集管组成)的常用方法是形成钎焊铝的芯体。然后将塑料入口罐和出口罐连接至集管中的槽，在塑料入口罐和出口罐与集管之间具有橡胶密封垫圈，并且集管与罐的机械连接通过将集管接片压接或弯曲在围绕塑料罐的周边的唇部或脚部上来实现。将塑料罐组装到铝制集管上(在它们之间具有橡胶密封垫圈)构成了散热器或热交换器歧管。在使用中，罐中的冷却系统压力趋于迫使罐远离集管，并使接片“伸直”，使集管槽扭曲变形，并最终导致通过密封垫圈的泄漏。已经尝试了许多设计构思来改善罐与集管密封的完整性，并取得了不同程度的成功。
一种这样的解决方案是在集管接片上提供成形的肋，这增强了接片抵抗伸直的能力。然而，已经证明，罐与集管密封失效的最大原因不是接片伸直，而是集管槽扭曲变形。因此，增强集管接片对于防止罐与集管密封的泄漏没有太大帮助。
另一种可能的解决方案是使用钢制压接条将罐夹紧到集管上，这已经在商业上使用，尽管存在与额外的材料和额外的组装劳动相关的成本增加。当适当地使用时，这种压接条可以有助于保持将罐夹到集管。然而，在使用中，钢制压接条遭受严重的腐蚀问题，这导致脱夹并最终导致严重泄漏。将材料更换为不锈钢只会增加材料成本，并且仍会留下压接条和集管之间的材料不同的问题。
另一种已知的解决罐与集管的泄漏问题的方法使用在集管槽的外壁中具有狭缝的集管。在组装散热器的过程中，O型橡胶垫圈放置在集管槽中，并且罐压缩垫圈地组装到集管上。当垫圈被压缩到所需的量时，键条插入通过集管槽壁中的狭缝，以便在所需的垫圈压缩量下将罐保持在集管槽中。然而，由集管槽的底部和侧部以及罐脚部的底部形成的密封压盖不是允许仔细控制密封件的压缩量的精心加工的密封压盖。相反，金属板集管及其集管槽在压力作用下弯曲和扭曲变形，减轻了垫圈的压缩并导致泄漏。
已经发现，最好不要将集管槽和罐脚部作为典型的需要保持精确的密封压缩的密封压盖来处理。相反，橡胶密封件应该被困在罐脚部的底部和集管槽的壁和底部之间并被压缩，直到它完全充满所产生的用作不可压缩流体的体积。在这些情况下，集管槽的轻微扭曲变形将不会导致泄漏。于是，这保持了最小化的集管槽扭曲变形。
Kolb的题为“Heat Exchanger Manifold Sealing System”的美国专利No.7,640,971通过增加集管槽的深度和罐脚部的长度解决了总体上的罐与集管泄漏的问题。在这种设计中，塑料罐的罐脚部的顶部设有小唇部，以便将接片伸直力集中在接片的弯曲部附近。结果是，伸直力往往不会使接片伸直，而是使集管槽扭曲变形。这种集管槽的扭曲变形导致减轻了垫圈的压缩并随时间而导致泄漏。
因此，需要一种用于增强集管槽的构件，以便在使用压力下抵抗变形，而不会显著增加材料或人工成本。
发明内容
考虑到现有技术的问题和缺点，因此本发明的目的是提供一种改进的热交换器歧管，其在塑料罐和铝制集管应用中是有用的。
本发明的另一个目的是提供一种改进的热交换器歧管，其在操作和使用热交换器期间减少了集管槽的变形。
本发明的另一个目的是提供一种改进的热交换器歧管，其与现有技术设计相比在更长的时间内保持罐与集管密封的完整性。
本发明的又一目的是提供一种改进的热交换器歧管，其在关键区域具有增加的集管槽厚度和强度。
本发明的又一个目的是提供一种改进的热交换器歧管，其与现有技术设计相比在更长的时间内保持罐与集管密封的完整性，而不会显著增加劳动力或材料的成本。
本发明的其他目的和优点将部分是显而易见的，部分是从说明书中变得明显。
对于本领域技术人员而言显而易见的上述目的和其他目的在本发明中实现，本发明涉及一种热交换器歧管，该热交换器歧管包括具有集管板的集管，所述集管板具有：周边；在所述集管板的周边内的多个管开口，所述多个管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁。罐具有用于与集管配合的开口和基本上围绕开口的周边延伸并且被容纳在集管槽中的脚部。至少一个可塑性变形的接片从集管槽的边缘延伸并且向内弯曲在罐的脚部上以将罐固定到集管。集管槽增强构件固定到集管槽的外表面并沿集管槽的外表面延伸，并且进一步地在横向于集管槽的方向上沿着集管板的至少一部分长度延伸。
集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述外竖直壁的远端的方向上沿着所述外竖直壁的长度的至少一部分延伸，所述第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿着集管板的长度的至少一部分延伸。所述集管槽增强构件的第一部分在距所述外竖直壁的远端的一定距离处终止。集管槽增强构件还具有跨越集管槽的下壁的长度的中间部分。
集管和集管槽增强构件均可以由金属板(诸如钎焊包层铝)构成，集管槽增强构件可以在芯体钎焊期间钎焊到集管槽的外表面。集管槽增强构件被定位成沿着集管槽增加集管的厚度至少约2：1的比率。集管槽增强构件定位在集管槽的外表面上，以防止在所述热交换器的操作期间由内部压力引起的所述集管槽的扭曲变形，所述内部压力试图沿热交换器芯体的管的方向使所述集管槽的内竖直壁向内弯曲。在一个或多个实施例中，弹性密封垫圈可以被定位在罐的脚部和集管槽之间，以将罐密封到集管。
在另一方面，本发明涉及一种用于热交换器歧管的集管，所述集管包括集管板，所述集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，所述管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁。所述集管还包括集管槽增强构件，所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面并且沿所述集管槽的外表面延伸，并且还在横向于所述集管槽的方向上沿着所述集管板的长度的至少一部分延伸。
集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，第一部分在外部竖直壁的远端的方向上沿集管槽的外竖直壁的至少一部分长度延伸，并且可以在距远端的一定距离处，第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿着集管板的长度的至少一部分延伸、并且在距集管板的周边内的多个管开口中的第一管开口的一定距离处终止。集管槽增强构件还具有跨越集管槽的下壁的长度的中间部分。
集管和集管槽增强构件均可以由金属板(诸如钎焊包层铝)构成，集管槽增强构件可以在芯体钎焊期间被钎焊到集管槽的外表面。集管槽增强构件被定位成沿着集管槽增加集管的厚度至少约2：1的比率。
另一方面，本发明涉及一种组装热交换器歧管的方法。该方法包括：提供具有集管板的集管和可塑性变形的至少一个接片，所述集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，所述管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁，所述至少一个接片从所述集管槽的边缘延伸；提供具有第一部分和第二部分的集管槽增强构件，所述集管槽增强构件适于被固定到集管槽的外表面；提供罐，所述罐具有用于与所述集管配合的开口和基本上围绕所述开口的周边延伸并被容纳在所述集管槽中的脚部。所述方法还包括：将集管槽增强构件固定到集管槽的外表面，使得集管槽增强构件的第一部分在外竖直壁的远端的方向上沿集管槽的外竖直壁的长度的至少一部分延伸，并且所述第二部分延伸经过所述集管槽的内竖直壁的近端并且沿着所述集管板的长度的至少一部分延伸。所述方法还包括：将罐配合至集管，使得罐的脚部被容纳在集管槽中；和将所述至少一个接片的上部部分向内弯曲到罐的脚部上，以将罐固定到集管。
集管和集管槽增强构件均可以由金属板(诸如钎焊包层铝)构成，并且将所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面的步骤可以包括在芯体钎焊期间将所述集管槽增强构件钎焊到集管槽的外表面。
该方法可以进一步包括将集管槽增强构件固定到集管槽的外表面，使得集管槽增强构件的第一部分在距所述外竖直壁的远端一定距离处终止、以及第二部分在距集管板的周边内的多个管开口中的第一管开口的一定距离处终止。
在一个实施例中，罐的脚部可以具有平坦的下表面，并且该方法可以进一步包括：在将罐配合到集管之前，将弹性密封垫圈放置在所述集管槽中，所述垫圈在未变形状态下具有椭圆形的横截面；随后将罐装配到集管，通过与罐的脚部接触使密封垫圈变形，以基本上充满集管槽和罐的脚部的平坦下表面之间的整个区域并将罐密封到集管。
附图说明
本发明的被认为是新颖的特征以及本发明的元件特性在所附权利要求中具体阐述。附图仅出于说明目的并且未按比例绘制，然而，本发明本身(组织结构和操作方法)可以通过参考下面结合附图进行的详细描述来最好地理解，其中：
图1是处于静止状态的现有技术的典型散热器歧管的横截面正视图，其示出了利用橡胶密封垫配合并密封到带接片的铝制散热器芯体的集管的塑料散热器罐。
图2是处于操作状态的如图1所示的现有技术的典型散热器歧管的横截面正视图，其示出了由于内部压力而造成的罐顶部和侧壁的膨胀导致将铝制集管固定至塑料罐的卷曲的集管接片“伸直”。
图3是现有技术的另一种散热器歧管的一部分的横截面正视图，其示出了用于罐与集管泄漏的一种建议的解决方案，其中，集管具有更深的集管槽并且相应的罐脚部具有增加的高度以提供在集管槽内更深的穿透。
图4是图3的热交换器歧管的横截面正视图，其示出了在热交换器操作期间由于内部压力而导致的集管槽的扭曲变形和密封泄漏。
图5是处于静止状态的根据本发明的一个实施例的热交换器歧管的横截面正视图，其示出了塑料散热器罐，该塑料散热器罐利用橡胶密封垫圈配合并密封到带接片的铝制散热器芯体的集管，其中集管槽增强构件固定到集管槽的外表面。
图6是图5的热交换器歧管的一部分的横截面正视图，其示出了根据本发明的一个实施例的钎焊至集管槽的外表面的集管槽增强构件。
具体实施方式
在描述本发明的实施例时，这里将参考附图中的图1-6，其中，相同的附图标记表示本发明的相同特征。
如本文所使用的，热交换器歧管由用于通过热交换器冷却剂的入口罐或出口罐、用于附接到热交换器芯体的管的集管、以及位于罐和集管接头之间的密封件组成。典型地，罐可以由其他传统的模制塑料(例如玻璃增强尼龙6/6材料)制成，并且集管可以由金属(诸如钎焊包层铝)制成。也可以使用其他类型的罐和集管材料。本发明的热交换器歧管可用于重型卡车或其他机动车辆热交换器中，例如用于具有优异耐久性的汽车散热器中，或用于需要强度、抗振性和长寿命的其它热交换器应用中。
本文仅为了方便而使用某些术语，而不是将其视为对本发明的限制。例如，诸如“上”，“下”，“左”，“右”，“水平”，“竖直”，“向上”和“向下”仅描述附图中所示的配置。为了清楚起见，在附图中可以使用相同的附图标记来标识相同的元件。
另外，在本说明书中，词语“示例性”用于表示作为示例、实例或说明。本文描述为“示例性”的任何方面或设计不一定打算解释为优于其他方面或设计或比其它方面或设计具有优势。相反，使用“示例性”这个词仅仅是为了以具体方式呈现概念。
现在参考图1，示出了现有技术的典型歧管的横截面正视图。通常，塑料散热器罐利用橡胶垫圈连接到带接片的铝制散热器芯体集管上，并且通过将集管接片压接在围绕罐的脚部或唇部上以在垫圈上提供压缩而被保持就位。如图1所示，热交换器歧管20包括罐22，罐具有：位于其下侧的开口，开口用于与集管40配合；和脚部或唇部24，脚部或唇部围绕开口的大致整个周边从罐开口向外延伸。集管槽围绕集管40的周边延伸，用于与罐22的脚部或唇部24配合。槽由内竖直壁、外竖直壁、和连接内竖直壁和外竖直壁的下壁形成。如图1所示，外竖直壁的上部包括接片43，接片压接或弯曲在罐的脚部24上以将罐固定到集管。在大多数构造中，多个隔开的接片43基本上围绕集管槽的周边延伸。
置于集管槽底部中的是连续的环形弹性体垫圈70。在将垫圈70放置在集管槽的底部之后，将罐的脚部或唇部24容纳在垫圈上，使得脚部的下表面接触垫圈70的上表面。为了将集管固定到罐上，接片43向内弯曲，使得它们接触脚部24的顶表面。当接片43被压接在罐的脚部24上时，脚部朝向集管槽的底表面向下压到椭圆形横截面的垫圈70的顶部上。这些力导致椭圆形垫圈变形，使得垫圈基本上充满集管槽的壁和罐的脚部的下表面之间的整个区域。当橡胶径向推出到脚部和集管槽的约束表面时产生密封应力。
如上所述，现有技术的典型塑料散热器罐和集管的设计随着罐尺寸的增加而具有一些缺点。值得注意的，随着塑料散热器罐的尺寸变得更大，在操作期间由于罐的内部压力而产生的力增加到接片43可松弛或伸直的程度，从而失去了对罐的脚部或唇部24的夹持、释放了垫圈70上的压缩、并允许冷却剂泄漏。另外，随着散热器罐变得更大，由于内部压力，它们变得更容易膨胀并最终破裂。图1示出了处于静止状态的现有技术的典型热交换器歧管20的横截面图，其示出了如上所述的利用橡胶垫圈70配合并密封到带接片的铝制散热器芯体的集管40的塑料散热器罐22。其它传统散热器芯体的多个管62密封在集管板40中的开口41内。
图2示出了在典型的现有技术的热交换器的操作期间增加内部压力的效果。如图2所示，随着罐22内的压力(用箭头10表示)在操作期间增加，罐的顶部和侧部变得易于膨胀，导致接片43松弛或伸直，从而失去接片对罐的脚部的夹持并降低了密封垫圈70上的压缩，从而允许流体泄漏。内部压力还可以导致集管在罐脚部与集管槽匹配的位置处弯曲，导致集管槽扭曲变形。随着散热器罐变得更大，由于内部压力，它们变得更容易膨胀并最终破裂。
在Kolb的名称为“Heat Exchanger Manifold Sealing System”的美国专利No.7,640,971中描述了一种用于解决整个罐与集管的泄漏问题的解决方案。在该可能的解决方案中，罐与集管的泄漏问题通过增加集管槽的深度和罐脚部的高度来解决。图3示出了Kolb描述的歧管的一部分的横截面正视图。如图3所示，集管槽相对于其深度较窄，优选具有至少大约1.5:1的宽深比，并且罐脚部在入口半以下具有沿着槽内壁穿透的深度，所述深度足以防止当罐处于压力下时脚部在集管槽内旋转弯曲。此外，塑料罐的脚部的顶部设有小唇部或凸脊23，以便将接片伸直力集中在接片的弯曲部附近。凸脊23在歧管组装期间为保持集管接片43的弯曲提供支点。如图3进一步所示，该设计可进一步包括至少一个增强肋50，该增强肋具有延伸到接片43中的上部部分，其基本上正交于在接片43弯曲或压接在罐脚部的位置处的假想线的方向。在操作中，结果是伸直力趋向于不使接片伸直，而是使集管槽扭曲变形，如图4所示。如图4所示，通过集管槽的内竖直壁在芯管62的方向上向内弯曲以及罐脚部的外表面与集管槽的外壁分离而可以观察到集管槽的扭曲变形。这种集管槽的扭曲变形导致减轻了垫圈的压缩并允许随着时间导致流体泄漏。
本发明弥补了现有技术在操作期间内部压力的影响方面的一些缺陷，并且涉及用于将塑料罐紧固和保持到重型散热器芯体的系统和方法，其通过在操作和使用热交换器期间减小集管槽的变形来确保结构完整性和密封紧密性。本发明的热交换器歧管包括在集管槽的关键区域(该关键区域形成用于将带接片的散热器芯体集管固定到塑料散热器罐)处的外部约束件，这有助于在橡胶垫圈上提供压缩并防止在操作和使用热交换器期间集管槽扭曲变形。
本发明的热交换器歧管120的一个实施例示于图5-6中，其显示了附接到铝制芯体的集管上的塑料散热器罐。为了清楚起见，仅示出了歧管的一部分，以说明将罐附接至集管的方法；然而应该理解的是，沿着集管的整个周边，罐和集管以如图所示的相同方式连接。如上所述，本发明的一个实施例通常可以包括散热器罐，该散热器罐利用橡胶垫圈附接到带接片的散热器芯体集管并且通过将集管接片压接在围绕罐的脚部或唇部上以在密封垫圈上提供压缩而被保持就位。在Kolb的名称为“Heat Exchanger Manifold SealingSystem”的美国专利No.7,640,971中也描述了用于将该塑料散热器罐连接到罐与集管接头处的带接片的散热器芯体集管的一种方法，其公开内容在此通过引用并入本文。为了弥补现有技术在操作期间内部压力的影响方面的缺陷，本发明还包括在集管槽周围的关键区域处的外部约束件，这有助于保持橡胶密封垫圈上的压缩并防止在操作和使用热交换器期间集管槽扭曲变形，这将在下面更详细地描述。
如图5-6所示，罐22可以由任何合适的聚合物(例如模制塑料)构成。在至少一个实施例中，罐22由其他传统的模制塑料(例如玻璃增强尼龙6/6材料)组成。罐22是细长的，使得其长度(图5中的水平方向)大于其宽度(图5中的竖直方向)。如图5所示，典型地，对于卡车或其他重型散热器应用，罐22的上表面在从正交于罐长度的横截面中看时具有半圆形的构造，并且具有通常约为0.155英寸(3.9毫米)的壁厚，这是为了具有良好的刚度以最小化罐的弯曲。罐22被固定在集管40上，集管可以由钎焊金属板(诸如钎焊包层铝)构成。围绕集管40的周边的集管槽定位成接收罐22的脚部或唇部24，以在罐和集管接头处形成密封。
集管槽由内竖直壁42、外竖直壁44、和设置在内竖直壁和外竖直壁之间并连接内竖直壁和外竖直壁的下壁46形成(图6)。如图6所示，集管槽的深度是集管板40的顶部和集管槽的下壁46的内表面之间的尺寸。集管板的集管槽相对于其深度可以较窄，优选地根据制造标准所允许的，相对于其深度尽可能窄。在一个实施例中，深度与宽度的比率可以是至少约1.5:1。在本发明的典型卡车或重型散热器应用中，槽的深度约为0.3英寸(7.6毫米)，宽度约为0.205英寸(5.2毫米)。罐的脚部24的宽度基本上等于集管槽的宽度，从而在罐的脚部的内表面26和外表面27以及集管槽的相应的内壁42和外壁44之间形成滑动接触。在本发明的至少一个实施例中，罐的脚部可以在入口半径之下沿着槽的内壁42具有槽深度的至少约一半或约0.15英寸(3.8mm)的穿透深度。穿透深度足以防止在罐处于压力下时脚部在集管槽内旋转弯曲。狭窄的集管槽容纳罐的脚部，这基本上减小了罐的脚部在集管槽内旋转的任何倾向。
在至少一个实施例中，可压缩的垫圈70(诸如连续的环型弹性体垫圈)定位在集管板的集管槽的底部中，并且罐的脚部或唇部24被接纳在垫圈上，使得脚部的底表面接触垫圈70的上表面。为了消除在冷却剂高操作温度下的垫圈劣化，垫圈70可以由EPDM橡胶制成，且典型地具有椭圆形横截面。由于橡胶的一般不可压缩性，密封件被设计成具有椭圆形横截面，以确保在组装期间当垫圈在罐的脚部和槽的侧部42、44以及下壁46之间变形时，罐的脚部或唇部24和集管板的槽之间的空间被橡胶完全地填充。为了将集管40固定到罐22上，接片43向内弯曲并且压接在罐的脚部24上，使得脚部的下表面朝向槽的内底表面向下按压椭圆形垫圈70的顶部，从而导致椭圆形垫圈变形，使得垫圈基本上充满槽的壁42、44、46和罐的脚部的下表面28之间的整个区域，如图5所示。在一个实施例中，塑料罐的脚部的顶部可以设置有小唇部或凸脊23，以便将接片伸直力集中在接片的弯曲部附近。凸脊23在歧管组装期间为保持集管接片43的弯曲提供支点。在本发明的存在凸脊23的实施例中，当接片在罐的脚部上向内弯曲以将罐固定到集管时，接片43与凸脊内部的脚部上表面25没有接触。密封应力是在橡胶垫圈被径向推出而抵靠在脚部和集管槽的约束表面上时产生的。垫圈的装载以及罐脚部的紧密滑动配合与集管槽形成了液压锁定。
本领域技术人员应该理解的是，如上文所述的密封罐-集管接头的方法(例如，将散热器罐利用橡胶垫圈固定到带接片的散热器芯体集管上，并将集管接片压接在围绕罐的脚部或唇部上以提供在垫圈上的压缩)只是密封罐-集管接头的一种方法，根据本发明的目的也可以使用本领域已知的其它方法。
为了进一步有助于将罐固定到散热器芯体集管，并且保持垫圈压缩并防止流体泄漏，本发明的歧管包括在集管周边周围的关键区域处(特别是沿集管槽的外表面)的外部约束件或增强构件。更具体地说，集管槽的增强构件位于集管槽的外表面上并固定在集管槽的外表面上，以用于增加该关键区域中的集管壁的厚度。增强构件148分别沿着集管槽的外竖直壁44、内竖直壁42和下壁46的长度的至少一部分延伸，并且进一步在芯体的管(图6中未示出)的方向上沿集管板40的长度的至少一部分延伸。为了清楚起见，散热器芯体的管没有示出；然而本领域技术人员应该理解，如图5所示，芯体的多个管连接并密封在集管板周边内的管开口内。
在一个或多个实施例中，集管板40和增强构件148都可以由金属板(例如钎焊包层铝)制成，并且增强构件可以在芯体钎焊期间钎焊至集管槽的外表面。这样，材料的附加成本是最小的，并且比增加整个集管壁的厚度(如在一些现有技术设计中那样)少得多，并且在芯体钎焊期间没有用于将增强构件钎焊到集管的额外成本。此外，与许多现有技术设计中使用的相比，组装中涉及的劳动力成本低于提供钢压接条的成本。
如图6的局部视图所示，增强构件148可以具有第一部分144，该第一部分在远端44a的方向上沿着外竖直壁44的长度的至少一部分延伸，但是在接片43向内弯曲在罐的脚部24的上表面25上的位置处的假想线下方停止。增强构件148还具有第二部分142，该第二部分延伸经过内竖直壁42的近端42a，在横向于集管槽的芯管的方向上沿集管板40的长度延伸距离d，并在芯管之前的距离处结束。如图6进一步所示，增强构件的中间部分146可以跨越槽的下壁46的长度。本领域的技术人员应该理解，增强构件148在一个方向上沿槽的外竖直壁44以及在相反方向上沿着集管板40的长度延伸的距离可以是设计选择的问题，其被设计用于根据热交换器的操作要求确保沿集管槽的最大支撑和增强。
优选地，增强构件148定位成使得集管槽的壁的厚度增加至少约2：1的比率，从而基本上防止在换热器操作期间由内部压力引起的集管槽的扭曲变形，同时仍保持罐22和集管40之间的密封压缩，该内部压力倾向于在热交换器芯体的管的方向上使集管槽的内壁42弯曲。当使用本发明的集管槽增强构件使集管槽的扭曲变形最小化时，已经发现不再需要提供具有增加深度的集管槽或具有现有技术(例如Kolb的美国专利No.7,640,971)的歧管的细长罐脚部的罐。
如在图5-6中进一步所示的那样，在一个或多个实施例中，歧管120可以进一步包括至少一个增强肋50，用于进一步增强抵抗接片伸直的接片强度。肋50在接片43的一部分上基本正交于或垂直于假想弯曲线47的方向延伸。肋可以通过使槽的外竖直壁44凸出或以其他方式塑性变形而形成，并且可以被包括在整个接片43上或少于整个接片43上。
为了示例性的目的，图6仅示出了组装好的热交换器歧管的局部部分，并且描绘了集管板的具有用于与罐的脚部配合的集管槽的一侧，并且对应的集管槽增强构件固定到集管槽的外表面；然而本领域技术人员应该理解的是，本发明不限于如上所述的单个增强结构，并且沿着集管板的整个周边的集管槽可以以相同的方式增强。
因此，本发明实现了以下一个或多个优点。本发明以最小的材料和劳动力成本提高了集管槽处的强度。通过将集管槽增强构件钎焊到集管槽上，材料的附加成本被最小化，并且组装成本远低于例如增加钢压接条所需的成本、或者总体上增加集管板的厚度的成本。此外，通过基本上使集管板40在关键区域(包括集管槽内竖直壁的与集管板汇合处的近端)处的厚度加倍而使集管槽抗扭曲变形的强度大大提高，与现有技术的歧管设计相比，导致罐与集管的密封完整性维持长得多的时间。本发明的另一个优点是不需要改变现有的罐、集管和密封垫圈的生产来增加将集管槽增强构件钎焊到集管槽的外表面的附加生产步骤。在一些实施例中，现有歧管可以被改造，以包括本发明的集管槽增强构件。
尽管已经结合具体实施例具体描述了本发明，但显然根据前面的描述，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，预期的是，所附权利要求将包含落入本发明的真实范围和精神内的任何此类替代、修改和变化。

Claims (20)

1.一种热交换器歧管，包括：
具有集管板的集管，所述集管板包括：周边；位于集管板的周边内的多个管开口，所述管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁；
罐，所述罐具有用于与所述集管配合的开口和基本上围绕所述开口的周边延伸并且被容纳在所述集管槽中的脚部；
至少一个可塑性变形的接片，所述接片从所述集管槽的边缘延伸并且在罐的脚部上向内弯曲以将罐固定到集管；和
集管槽增强构件，所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面并且沿着所述集管槽的外表面延伸，并且还在横向于所述集管槽的方向上沿着所述集管板的长度的至少一部分延伸。
2.根据权利要求1所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述外竖直壁的远端的方向上沿着所述外竖直壁的长度的至少一部分延伸，所述第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿着集管板的长度的至少一部分延伸。
3.根据权利要求2所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件的第一部分在距所述外竖直壁的远端一距离处终止。
4.根据权利要求2所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件的第二部分在距所述集管板的周边内的所述多个管开口中的第一个管开口一距离处终止。
5.根据权利要求2所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件还具有跨越所述集管槽的下壁的长度的中间部分。
6.根据权利要求1所述的热交换器歧管，其中，所述集管和集管槽增强构件均由金属板构成，并且其中，所述集管槽增强构件在芯体钎焊期间被钎焊至所述集管槽的外表面。
7.根据权利要求1所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件被定位成沿着所述集管槽增加所述集管的厚度至少约2：1的比率。
8.根据权利要求1所述的热交换器歧管，其中，所述集管槽增强构件定位在所述集管槽的外表面上，以防止在所述热交换器的操作期间由内部压力引起的所述集管槽的扭曲变形，所述内部压力倾向于沿热交换器芯体的管的方向使所述集管槽的内竖直壁向内弯曲。
9.根据权利要求1所述的热交换器歧管，还包括在所述罐的脚部和所述集管槽之间的弹性密封垫圈，以将所述罐密封到所述集管。
10.一种用于热交换器歧管的集管，包括：
集管板，所述集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，所述管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁；和
集管槽增强构件，所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面并且沿所述集管槽的外表面延伸，并且还在横向于所述集管槽的方向上沿着所述集管板的长度的至少一部分延伸。
11.根据权利要求10所述的集管，其中，所述集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述外竖直壁的远端的方向上沿着所述外竖直壁的长度的至少一部分延伸，所述第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿着集管板的长度的至少一部分延伸。
12.根据权利要求11所述的集管，其中，所述集管槽增强构件的第一部分在距所述外竖直壁的远端一距离处终止。
13.根据权利要求11所述的集管，其中，所述集管槽增强构件的第二部分在距所述集管板的周边内的所述多个管开口中的第一个管开口一距离处终止。
14.根据权利要求11所述的集管，其中，所述集管槽增强构件还具有跨越所述集管槽的下壁的长度的中间部分。
15.根据权利要求10所述的集管，其中，所述集管和集管槽增强构件均由金属板构成，并且其中，所述集管槽增强构件在芯体钎焊期间被钎焊至所述集管槽的外表面。
16.根据权利要求10所述的集管，其中，所述集管槽增强构件被定位成沿着所述集管槽增加所述集管的厚度至少约2：1的比率。
17.一种组装热交换器歧管的方法，包括：
提供具有集管板的集管和可塑性变形的至少一个接片，所述集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，所述管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，所述集管槽包括内竖直壁和外竖直壁以及设置在内竖直壁和外竖直壁之间的下壁，所述至少一个接片从所述集管槽的边缘延伸；
提供具有第一部分和第二部分的集管槽增强构件，所述集管槽增强构件适于被固定到集管槽的外表面；
提供罐，所述罐具有用于与所述集管配合的开口和基本上围绕所述开口的周边延伸并被容纳在所述集管槽中的脚部；
将集管槽增强构件固定到集管槽的外表面，使得集管槽增强构件的第一部分在外竖直壁的远端的方向上沿集管槽的外竖直壁的长度的至少一部分延伸并且所述第二部分延伸经过所述集管槽的内竖直壁的近端并且沿着所述集管板的长度的至少一部分延伸；
将罐配合至集管，使得罐的脚部被容纳在集管槽中；和
将所述至少一个接片的上部部分向内弯曲到罐的脚部上，以将罐固定到集管。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述集管和集管槽增强构件均由金属板构成，并且其中，将所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面包括在芯体钎焊期间将所述集管槽增强构件钎焊到所述集管槽的外表面。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括将所述集管槽增强构件固定到所述集管槽的外表面，使得所述集管槽增强构件的第一部分在距所述外竖直壁的远端一距离处终止以及第二部分在距集管板的周边内的所述多个管开口中的第一管开口一距离处终止。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述罐的脚部具有平坦的下表面并且所述方法还包括：在将所述罐配合到所述集管之前，将弹性密封垫圈放置在所述集管槽中，所述垫圈在未变形状态下具有椭圆形的横截面；并且
随后将罐装配到集管，通过与罐的脚部接触使密封垫圈变形，以基本上充满集管槽和罐的脚部的平坦下表面之间的整个区域并将罐密封到集管。
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