CN110411248A - 堆叠板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种堆叠板式换热器(1)，包括多个堆叠板(2、4)，所述多个堆叠板(2、4)彼此上下堆叠并且彼此焊接，其中，在第一堆叠板(4)中设置有至少一个第一通道开口(5)和至少一个第二通道开口(6)，其中从堆叠板平面突出的圆顶(7)包围所述至少一个第一通道开口(5)。对于本发明重要的是：设置有至少一个第二堆叠板(11)，其同样具有突出的圆顶(7)的至少一个第一通道开口(5)和第二通道开口(6)，其中，从堆叠板平面突出的环形凸缘(12)包围所述第二通道开口(6)；第一堆叠板(4)和第二堆叠板(11)形成浸没管通道(17)。

Description

堆叠板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的堆叠板式热交换器，其包括多个彼此上下堆叠且彼此焊接的堆叠板，在所述堆叠板之间交替地形成用于两种介质的中空空间。
背景技术
从现有技术中已知堆叠板式热交换器，其被用作例如机动车辆中的油冷却器、iCond或冷却装置。堆叠板式热交换器包括多个纵向的堆叠板，其彼此上下堆叠，并且在其间形成中空空间。两种介质(冷却介质和待冷却的介质)在彼此上下布置的中空空间中流动，使得能够在两种介质之间发生热交换。此处，中空空间由相应的堆叠板的表面和表面边缘以及相邻地支撑的堆叠板界定。在每个堆叠板中，通常设置四个开口，这些开口在彼此上下叠置的堆叠板中彼此对应并且总共形成四个相对于堆叠板垂直的通道。这些通道中的两个设置成用于一种介质的流入和流出，并且这些通道中的另两个设置成用于位于相应的中空空间中的另一种介质的流入和流出。用于两种介质的中空空间在堆叠板式热交换器中交替，并且所述通道仅与相对应的中空空间流体连通。
为了能够使用堆叠板式热交换器来实现某些流体流动路径，需要在内部引导流体通过堆叠板块的浸没管。浸没管的另一个原因是实现客户所期望的连接状况。然而，这种浸入管是额外的部件，这会导致额外的成本，并且由于密封点和浸没管与其他部件(例如盖板或基板)之间的连接可能存在泄漏而降低工艺可靠性。
发明内容
因此，本发明所解决的问题是，提出一种用于通用类型的堆叠板式热交换器的改进的或至少是替代性的实施例，其克服了现有技术中已知的缺点。
根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题来解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于这样的总体构思，即不再形成旨在堆叠板式热交换器的堆叠板块中实现预定的流体流动路径而作为单独的部件设置的浸没管，并且不再具有其附带的缺点，例如连接问题或紧密问题，而是将该浸没管集成在堆叠板式热交换器的堆叠板中，使得浸没管在由单独的堆叠板形成的完全焊接的堆叠板式热交换器块中形成。通过这种方式，可以至少减少、优选地甚至完全防止现有技术中已知的过程不可靠性以及用于额外的浸入管及其组件的额外成本。根据本发明的堆叠板式热交换器包括多个堆叠板，其彼此上下堆叠并且彼此焊接，在该堆叠板之间交替地形成用于两种介质(例如冷却剂和油)的中空空间。在第一堆叠板中，设置至少一个第一通道开口和至少一个第二通道开口，其中从堆叠板平面突出的圆顶包围所述至少一个第一通道开口。根据本发明，现在提供至少一个第二堆叠板，其与第一堆叠板的形状不同，并且同样包括至少一个具有突出的圆顶的第一通道开口和第二通道开口，其中，从堆叠板平面突出的环形凸缘包围该第二通道开口。该至少一个第二堆叠板布置在两个相邻的第一堆叠板之间，以这样的方式使得环形凸缘的自由边缘紧密地连接至设置在其下方的第一堆叠板的圆顶的自由边缘，且环形凸缘顶部区域紧密地连接至设置在其上方的第一堆叠板的圆顶的底脚部。通过第一堆叠板和第二堆叠板的交替组合，可以因此分别通过环形凸缘和圆顶形成浸没管通道并因此形成浸没管。因此，浸没管构成了堆叠板式热交换器的组成部分，并且不像过去那样在最初被预制成单独的部件并随后安装在堆叠板式热交换器中。通过堆叠板式热交换器的各个堆叠板一体形成浸没管，不仅可以降低组装费用，而且最重要的是由于浸没管焊接到单个堆叠板或基板时出现的泄漏问题到目前为止已不再适用，因此可以显著地提高工艺可靠性。
在根据本发明的方案的有利的进一步发展中，所述至少一个第二通道开口通过冲压形成在第一堆叠板中。通过这种方式，这种第二通道开口不仅可以以过程可靠的方式生产，而且可以非常精确且成本有效地生产。所述堆叠板通常具有周向的凸起边缘，通过该凸起边缘所述堆叠板连接、特别是紧密地焊接至布置在其下方或上方的堆叠板。
在根据本发明的方案的有利的进一步实施例中，在位于第一堆叠板的圆顶的径向外侧的第一堆叠板中设置有至少两个在周向方向上彼此间隔开的第一开口。在第二堆叠板的环形凸缘顶部区域是平坦的并且包括第二开口的情况下，该第一开口和第二开口可以形成环形地包围浸没管通道的返回通道。此处，焊接的堆叠板式热交换器的第一开口和第二开口彼此对齐地布置。分别通过第一堆叠板和第二堆叠板的环形凸缘或圆顶以及彼此对齐的第一开口和第二开口，位于内部的浸没管通道和基本上环形地包围该浸没管通道的返回通道可以因此同轴地布置在同一位置处，这提供了过去无法实现的设计优势。
在根据本发明的方案的有利的进一步实施例中，第一开口和/或第二开口形成为圆形或环形区段的形状。特别地，该环形区段形式的设计可以借助于简单的冲压工具来制造，其中，通过环形区段形式的开口的相应的周向延伸的方式，可以调整流体能够流过的横截面。第一开口和与前者对齐布置的第二开口设置得越多，返回通道的流体横截面就越大。
在根据本发明的方案的另一有利实施例中，湍流插入件布置在至少一个中空空间中。借助于这种湍流插入件，可以在相应的中空空间中实现湍流，并因此显著地改善了热传递。这种湍流插入件可以形成为布置在相应的中空空间中的单独的部件，但也可以在相应的堆叠板底部形成为正或负曲率，其中，后者提供的主要优点是，通过这种方式能够在堆叠板中一体形成湍流插入件，由此可以减少零件的种类和与此相关的存储和物流成本以及组装费用。
实际上，堆叠板式热交换器设计为冷却装置、油冷却器或间接蒸发器。通过这种非结论性的列举，可以想象出根据本发明为堆叠板式热交换器提供的多种可能的应用。
本发明的其他重要特征和优点可从从属权利要求、附图和相关的附图说明中获得。
应当理解，上述特征以及下面还要说明的特征不仅可以用于所述的各个组合，而且可以用于其他组合或者可以单独使用而不脱离本发明的范围。
附图说明
附图中示出了本发明的优选示例性实施例，并且在以下描述中更详细地对其进行了解释，其中，相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。
其在每种情形下示意性地示出了：
图1是根据现有技术的具有单独的浸没管的堆叠板式热交换器的截面图，
图2是根据本发明的浸没管和返回通道集成在堆叠板中的堆叠板式热交换器的截面图，
图3是从上方观察的图2的实施例的图，
图4是具有圆形开口的图3的实施例的图，
图5是根据本发明的堆叠板式热交换器的平面图，
图6是沿图5的截面A-A的截面图，
图7是沿图5的截面B-B的截面图，
图8是根据本发明的具有侧向出口的堆叠板式热交换器的视图，
图9是根据图8的堆叠板式热交换器的截面图，
图10是根据本发明的具有其他侧向出口的堆叠板式热交换器的视图，
图11是根据图10的堆叠板式热交换器的截面图。
具体实施方式
根据图1，堆叠板式热交换器1包括多个堆叠板2，所述多个堆叠板2彼此上下堆叠且彼此焊接，此处是第一堆叠板4，在该第一堆叠板4之间交替地形成用于不同介质的中空空间3。在第一堆叠板4中设置有至少一个第一通道开口5和至少一个第二通道开口6，其中，从堆叠板平面突出的圆顶7包围该至少一个第一通道开口(另见图2至图11)。堆叠板式热交换器1另外包括浸没管8，该浸没管8形成为单独部件，其必须紧密地组装在堆叠式板式热交换器1中并且产生通过堆叠式热交换器1的预定流路。形成为单独部件的该浸入管8涉及相对高的成本并且还具有相对高的组装费用，因此根据本发明的堆叠板式热交换器1(如图2至图11所示)不再具有这种单独的浸没管8，而是在这些情况下将浸没管集成在堆叠板2中。再看图1，显然，浸入管8的下侧与第一分隔平面9紧密连接，其中，在根据图1的堆叠板式热交换器1中另外设置有第二分隔平面10。两个分隔平面9、10强制通过堆叠板式热交换器1的曲折状流动。
在根据图2至图11的根据本发明的堆叠板式热交换器1中，现在提供至少一个第二堆叠板11，其同样包括至少一个具有突出的圆顶7的通道开口5和第二通道开口6，其中，第二通道开口6被环形凸缘12包围，该环形凸缘12从堆叠板平面突出。至少一个第二堆叠板11以这样的方式布置在两个相邻的第一堆叠板4之间：环形凸缘12的自由边缘13紧密地连接至布置在其下方的第一堆叠板4的圆顶7的自由边缘14(另见图6和图7)。同时，环形凸缘顶部区域15紧密地连接至(即，焊接)布置在其上方的第一堆叠板4的圆顶7的底脚部16。此处，第一堆叠板4的第一通道开口5总是与第二堆叠板11的第二通道开口6对齐。通过根据本发明的第一堆叠板4和第二堆叠板11的方式，可以因此通过相应的圆顶7和环形凸缘12形成浸没管通道17，其构成了堆叠板式热交换器1的组成部分，并且不需要像过去那样通过需要分开制造和安装的浸入管8来形成。通过这种方式，不仅可以实现组装优势，而且在紧密性方面也具有更高的工艺可靠性。
更详细地观察图2，显然，在该截面中所示的根据本发明的堆叠板式换热器1中，浸没管通道17仅由堆叠板4和堆叠板11构成，其中，浸没管通道17的长度取决于所安装的第二堆叠板11的数量。在图2中，示出了三个第二堆叠板11，其以作为第一分隔平面9的下部的第一堆叠板4而终止。在第一分隔平面9下方，堆叠板式热交换器1仅由围绕竖直轴线旋转的第一堆叠板4构成，该第一堆叠板4彼此上下堆叠，使得在每种情况下，第一堆叠板4的第一通道开口5均与布置在其顶部上的第一堆叠板4的第二通道开口6对齐，并且也在该区域处彼此焊接。
进一步观察图2至图4，显然，在圆顶7的径向外侧，在第一堆叠板4中设置有至少两个在周向方向上彼此间隔开的第一开口18。这些第一开口18同样可以通过例如冲压来产生，并因此非常精确且具成本有效性。进一步观察图2，显然，第二堆叠板11的环形凸缘顶部区域15是扁平的并且包括两个开口19。第一开口18和/或第二开口19可以呈圆形的形式(参见图4)或者呈环形区段的形式，例如根据图3所示。在堆叠板式热交换器1被焊接的情况下，第一开口18和第二开口19彼此对齐地布置并且形成了环形地包围浸没管通道17的返回通道20。此处，“环形”意指环形不间断。在根据图2所示的实施例中，浸没管通道17和返回通道18能够因此一体地形成在堆叠板4、11中。
除此之外，湍流插入件21(见图7)可以布置在各个堆叠板2、4、11之间，其实现了湍流并因此改善了热传递/热交换。通常，堆叠板式热交换器1可以设计为冷却装置、油冷却器或间接蒸发器。
现在观察图6和7，同样可以看到通过仅由第一堆叠板4和第二堆叠板11整体形成的浸没管通道7。在图6中，例如再次设置三个第二堆叠板11，其结果是，布置在其下方的第一堆叠板4同时形成第一分隔平面9。
根据图7，介质被引入堆叠板式热交换器1中直至第一分隔平面9并且通过由第一堆叠板4和第二堆叠板11构成的浸没管通道17被进一步引导进入图示平面的深处。在相对端，介质流转向并再次从图示平面流出，以便随后被排放到右上方。
在根据图8至图11的根据本发明的堆叠板式热交换器1上，仍设置有附加的侧向出口22，其可以以简单的方式制造。图8和图9的出口22具有圆形轮廓，而图10和图11的出口22具有角形轮廓。通过这种方式，可以实现堆叠板2中的竖直流体流动路径的集成。侧向出口22优选地布置在下部区域中，即远离流入开口23，以便可以产生定向流出，其会产生额外的性能优势。
出口22同样形成了堆叠板2的组成部分，并且能够通过简单地冲压并形成环形凸缘12的自由边缘13和圆顶7的自由边缘14来制造。为此，带24被简单地从边缘13、14冲压出来并特别地弯曲到浸没管通道17中。
利用根据本发明的第一堆叠板4和第二堆叠板11，能够一体地形成浸没管通道17，亦即，特别地不需要单独的元件，如浸没管8。

Claims (10)

1.一种堆叠板式换热器(1)，其包括：
-多个堆叠板(2、4)，所述多个堆叠板(2、4)彼此上下堆叠并且彼此焊接，在所述多个堆叠板之间交替地形成用于两种介质的中空空间(3)，
-其中，在第一堆叠板(4)中设置有至少一个第一通道开口(5)和至少一个第二通道开口(6)，其中从堆叠板平面突出的圆顶(7)包围所述至少一个第一通道开口(5)，
其特征在于，
-所述堆叠板式换热器(1)设置有至少一个第二堆叠板(11)，其同样包括具有突出的圆顶(7)的至少一个第一通道开口(5)且包括第二通道开口(6)，其中，从堆叠板平面突出的环形凸缘(12)包围所述第二通道开口(6)，
-至少一个第二堆叠板(11)被布置在两个相邻的第一堆叠板(4)之间，使得环形凸缘(12)的自由边缘(13)紧密地连接至布置在其下方的第一堆叠板(4)的圆顶(7)的自由边缘(14)，且环形凸缘顶部区域(15)紧密连接至设置在其上方的第一叠层板(4)的圆顶(7)的底脚部(16)，
-浸没管通道(17)由彼此连接的所述圆顶(7)和所述环形凸缘(12)形成。
2.根据权利要求1所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，在所述第一堆叠板(4)中冲压形成所述至少一个第二通道开口(6)。
3.根据权利要求1或2所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，在所述圆顶(7)的径向外侧，在所述第一堆叠板(4)中设置有在周向方向上彼此间隔开的至少两个第一开口(18)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，所述第二堆叠板(11)的所述环形凸缘顶部区域(15)是平坦的并且包括第二开口(19)。
5.根据权利要求3或4所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，所述第一开口(18)和/或所述第二开口(19)形成为圆形形状或环形区段的形状。
6.根据权利要求4或5所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，通过焊接所述堆叠板式热交换器(1)，所述第一开口(18)和所述第二开口(19)彼此对齐地布置，并且形成包围所述浸没管通道(17)的返回通道(20)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，在至少一个中空空间(3)中布置有湍流插入件(21)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，所述堆叠板式热交换器(1)被设计为冷却装置、油冷却器或间接蒸发器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，所述堆叠板式热交换器设置有侧向出口(22)，所述侧向出口(22)具有圆形和角形轮廓。
10.根据权利要求9所述的堆叠板式热交换器，其特征在于，和/或
-所述侧向出口(22)布置在下部区域中，即，远离流入开口(23)，和/或
-通过将所述环形凸缘(12)的所述自由边缘(13)和/或所述圆顶(7)的所述自由边缘(14)冲压并形成带(24)而制造所述出口(22)。
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