CN110953060A - 换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换热器(1)，包括：换热器块(2)，其具有用于第一流体的第一通道系统(3)和与第一通道系统(3)流体分离的用于第二流体的第二通道系统(4)；用于流体限定第二通道系统(4)的两个相对的侧部(5)和两个相对的端部(6)，其中，换热器块(2)具有宽度b1和高度h1，该换热器(1)具有以力配合和/或材料配合的方式连接到侧部(5)的相应边缘(8)和端部(6)的相应边缘的至少一个框架部(7)。本发明的关键是提供通过密封件(13)与框架部(7)连接的进气箱(9)，其中密封件(13)设置为矩形密封环并且具有宽度b2和高度h2，其中b1≥b2且h1≥h2。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，特别是根据权利要求1的前序部分的用于内燃机的间接增压空气冷却器。本发明还涉及一种具有设置为增压空气冷却器的这种换热器的内燃机。
背景技术
例如通过波纹卷边将塑料箱固定到铝制换热器(例如增压空气冷却器或冷却剂冷却器)上。在这种情况下，通过管板或框架的凹槽中的空气箱来压缩密封件以密封待冷却的介质，例如增压空气或冷却剂。
根据DE 10 2015 220 965 A1已知一种具有换热器块的通用换热器，该换热器块具有用于第一流体的第一通道系统，其中该换热器还具有与第一通道系统流体分离的用于第二流体的第二通道系统。这里第二通道系统由两个相对的侧部和两个相对的端部限定。
根据DE 10 2012 206 106 A1已知一种位于进气管中的增压空气冷却器的布置，其中增压空气冷却器具有增压空气能够流过的换热器块并且能够通过进气管的第一开口插入该换热器块。此外，换热器块具有沿着换热器块的主要延伸方向延伸并限定其流通区域的至少一个第一外壁和至少一个第二外壁，其中进气管在三个侧面上包围增压空气冷却器的可插入部分，使得增压空气冷却器的换热器块能够在进气管内流过。进气管还具有分别沿着换热器块的外壁的一个延伸的第一内表面和第二内表面。这里设置，第一内表面和/或第二内表面分别具有第一突出部，换热器块的第一外壁和/或第二外壁能够支撑在所述第一突出部上。由此还能够特别容易将长的增压空气冷却器安装在吸管中。
然而，根据现有技术已知的换热器的缺点在于，由于位于压接连接件外部的框架，本可以更好地用于其他部件的布置或者通过更大的换热器块来提高性能的安装空间被浪费。
发明内容
因此，本发明涉及针对通用类型的换热器提出改进的或至少替代的实施例的问题，其特别克服了现有技术中已知的缺点。
根据本发明，通过独立权利要求1的主题解决了该问题。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体构想：将换热器块和进气箱之间的密封连接界面布置在换热器块的横截面内，使得进气箱不再或仅稍微超出换热器块的外部尺寸，由此这个安装空间能够用于其他部件或用于增大换热器块，例如通过设置一排或多排其他管，由此能够提高换热器的效率。根据本发明的例如能够设置为用于内燃机的间接增压空气冷却器的换热器，具有上述换热器块，所述换热器块具有用于第一流体(例如冷却剂)的第一通道系统，以及与第一通道系统流体分离的用于第二流体(例如增压空气)的第二通道系统。换热器还具有用于流体限定第二通道系统，特别是还用于相对于第一通道系统限定第二通道系统的两个相对的侧部和两个相对的端部。换热器块在此具有宽度b1和高度h1，从中能够计算出横截面积Q1＝b1×h1。换热器还具有以力配合和/或材料配合的方式(例如通过压接连接件挤压和/或焊接)连接到侧部的相应边缘和端部的相应边缘的至少一个框架部。现在根据本发明提供通过密封件连接到框架部的进气箱，其中密封件设置为矩形密封环并且具有宽度b2和高度h2，并因此具有Q2＝b2×h2的横截面积，其中b1≥b2和h1≥h2，使得密封件最多与换热器块一样宽和一样高。由此可以实现，先前位于横截面积Q1之外的换热器块和进气箱之间的界面或连接位置现在优选地位于该横截面积Q1内。由此能够实现进气箱区域中显着更低的安装空间需求，或者在进气箱的尺寸相同时扩大换热器块，例如通过增加一排或多排管，由此能够提高换热器的效率。如果使用较小的进气箱，则由此提供了可用于其他部件的可用空余的安装空间，这在现代狭窄的发动机舱中特别有利。
在根据本发明的解决方案的有利改进中，框架部具有背向换热器块并且将进气箱的边缘容纳在其中的第一安装件。通过将密封件插入第一安装件以及例如通过压接连接件进行挤压，实现在进气箱的边缘和框架部的第一安装件之间的连接。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，进气箱具有向外突出的第一边缘部分，该第一边缘部分由至少一个侧部的至少一个边缘或由框架部从后面接合。在这种情况下，密封件设置为轴向密封件。
框架部上的第一安装件能够具有深容纳区域和相对深容纳区域凸起的不那么深的容纳区域，其中轴向密封件在安装状态下被夹在进气箱的第一边缘部分和第一安装件的深容纳区域之间，并且其中进气箱的边缘具有设置为止动件的第二边缘部分，进气箱的边缘能够通过所述第二边缘部分支撑在凸起的容纳区域上。在这种情况下，至少一个侧部/端部的边缘能够通过例如压接连接件机械连接到进气箱的第一边缘部分。这里侧部/端部的边缘在第一边缘部分后面成形。进气箱的边缘还可以通过其向外突出的第一边缘区域支撑在安装件的外凹槽壁上，使得第二边缘部分实际上仅用作止动件。
可替代地，也可以想到第一安装件具有平坦的容纳区域，其中轴向密封件被夹在进气箱的第一边缘部分和第一安装件的容纳区域之间，并且其中进气箱的边缘具有设置为止动件的第二边缘部分，并且能够通过所述第二边缘部分支撑在平坦的容纳区域上。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，进气箱同样具有向外突出的第一边缘部分，但这次该第一边缘部分具有底切槽，所述底切槽在安装状态下背向换热器块。所述至少一个侧部/端部具有在安装状态下围绕进气箱的第一边缘部分并且接合到底切槽中的凸耳。在这种情况下，密封件设置为径向密封件。框架的第一安装件能够具有外凹槽壁、凹槽底部和弯曲的内凹槽壁，其中进气箱的边缘具有第二边缘部分，其以与凹槽底部和内凹槽壁互补的方式设置，从而优选地在安装状态下抵靠凹槽底部和内凹槽壁。在这种情况下，设置为径向密封件的密封件在安装状态下被夹在外凹槽壁与进气箱边缘的第一和第二边缘部分之间。
有利地换热器块具有管，特别是形成第一通道系统的扁平管。此外，设置有与第二通道系统流体分离的两个收集器，两个收集器中至少一个具有基部(例如管板)和箱部，所述基部和箱部限定与管中的至少一个流体连接的收集器的收集腔。换热器块的管被保持并紧紧地容纳在基部的相应通道中。在这种情况下，根据本发明的换热器块由此设置为扁平管换热器。当然，纯理论上还可以想到第一通道系统由安装在第二通道系统中的板形成。
有利地，基部和/或箱部形成端部。因此，如果换热器块设置为在扁平管的纵向侧上布置有收集器的扁平管换热器块，则它们作为整体形成端部或者分别形成端部。
有利地可以设置的是，框架部具有横截面为S形的边缘，该边缘具有面向换热器块的第二安装件，侧部或端部固定(特别是焊接)在所述第二安装件中。此外，侧部的边缘和/或端部的边缘是弯曲的并且具有双的并因此加强的边缘区域，侧部或端部通过该边缘区域固定(特别是焊接)在第二安装件中。此外，S形边缘能够具有面向进气箱的自由腿，进气箱通过该自由腿固定到框架部，此外该腿能够在其自由端稍微向外弯曲，以便插入进气箱的边缘。
本发明进一步基于这样的总体构思：为内燃机配备这种设置为增压空气冷却器的换热器，从而为内燃机或容纳该内燃机的车辆提供换热器的优点，特别是在性能或所需安装空间要求方面的优点。
本发明的其他重要特征和优点将根据从属权利要求、附图和参考附图的相关附图说明变得显而易见。
应当理解，上面提到的并且下面将进一步解释的特征不仅能够以相应指示的组合使用，而且能够在不脱离本发明的范围的情况下以其他组合或单独使用。
附图说明
本发明的优选实施例示出于附图中，并且将在以下描述中更详细地描述，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
图分别示意性地示出：
图1：根据现有技术的换热器的视图，
图2：根据图1中所示的现有技术的换热器的侧视图，
图3：根据现有技术的换热器沿截面A-A的剖视图，
图4：图3的详图，
图5：根据本发明的换热器的视图，
图6：根据本发明的换热器的侧视图，
图7：沿截面B-B的剖视图，
图8：图7的详图，
图9：图8的详图，
图10：如图9中的详图，但是不具有轴向密封件，而是具有径向密封件，
图11a-c：用于制造根据本发明的换热器换热器换热器的不同方法步骤，该换热器在换热器块中具有管，
图12a-e：用于制造根据本发明的换热器换热器的各方法步骤，该换热器具有带有板的换热器块，
图13：根据本发明的换热器的侧视图，
图14：穿过框架部的剖视图，
图15：使用矩形横截面密封件的具有框架部和侧部的进气箱的连接区域的剖视图，
图16：类似于图15的剖视图，但是使用圆形横截面密封件，
图17：沿图13的截面A-A的局部剖视图，
图18：如图16中的视图，但具有尺寸，
图19：如图15中的视图，但具有尺寸。
具体实施方式
根据图5至7、12e和13和17，根据本发明例如能够设置为增压空气冷却器或冷却剂冷却器的换热器1在当前情况下配置为增压空气冷却器，其具有换热器块2，所述换热器块具有用于诸如冷却剂的第一流体的第一管道系统3，以及与第一通道系统3流体分离的用于第二流体(例如增压空气或空气)的第二通道系统4。还提供了用于流体限定第二通道系统4的两个相对的侧部5和两个相对的端部6。换热器块2具有宽度b1和高度h1。由此得出换热器块2的横截面积Q1，其中Q1＝b1×h1。
此外，根据本发明的换热器1具有以力配合和/或材料配合的方式连接到侧部5的相应边缘8和端部6的相应边缘的至少一个框架部7(也参见图14)。进气箱9布置在框架部7上并且流体传输地连接到第二通道系统4，其中，进气箱9通过密封件13与框架部7连接，其中密封件13设置为横截面是矩形或圆形的密封环并且具有宽度b2和高度h2，从而由此得出横截面积Q2＝b2×h2。根据本发明，这里适用b1≥b2和h1≥h2，因此密封件13最多与换热器块2一样宽和一样高。通过这种方式，与现有技术的换热器1'相比，进气箱9可以明显更少地突出超过换热器块2，特别地甚至位于换热器块2的横截面区域内(尤其见图5至8)。
观察根据图1至4的现有技术中已知的换热器1'，尺寸比恰好相反，密封件13'的高度h2大于换热器块2'的高度h1，由此，进气箱9'和换热器块2'(特别是其侧部5')之间的界面位于换热器块2'的横截面Q1的外侧。这尤其可以从图1、3、4中清楚地看出。
在图1至4中，现有技术中已知的换热器1'中各个部件具有相同的附图标记，但另外具有撇号标记以便能够清楚地区分根据现有技术的换热器1'和根据本发明的换热器1。
相比之下，根据图5和7和8的根据本发明的换热器1表现完全不同，因为进气箱9和换热器块2之间的连接位置优选地位于换热器块2的横截面区域Q1内。由此，可以在进气箱9的区域中或在相对侧的法兰10的区域中节省安装空间，或者可以将换热器块2的高度h1设置得更高，从而例如具有更多用于热交换的管26，由此可以提高其性能。
更近地观察图8至图10能够看出，框架部7具有用于容纳进气箱9的边缘12的第一安装件11。根据图4的现有技术中已知的换热器1'中的第一安装件11位于换热器块2'的外部，而在根据图5至12的根据本发明的换热器1中的第一安装件位于换热器块2内，使得在这种情况下，密封件13的高度h2小于换热器块2的高度h1，因此在这种情况下，进气箱9的高度小于换热器块2的高度。在第一安装件11中布置有将第二通道系统4相对于环境密封的密封件13。
图9和10现在描述根据本发明的换热器1的两种不同的密封件设计。
根据图9，进气箱9具有向外突出的第一边缘部分14，该第一边缘部分由至少一个侧部5的至少一个边缘8从后面接合。侧部5的边缘8从后面接合是通过压接连接件15实现的。在这种情况下，密封件13设置为轴向密封件13a。第一安装件11具有深容纳区域16和相对该深容纳区域凸起的容纳区域17，其中轴向密封件13a被夹在进气箱9的第一边缘部分14和第一安装件11的深容纳区域16之间，其中，进气箱9的边缘12具有设置为止动件的第二边缘部分18，进气箱9的边缘12可以通过该第二边缘部分支撑在凸起的容纳区域17上。以相同的方式或替代地，当然第二边缘部分18也可以支撑在第一安装件11的外边缘上。
观察根据图10的实施例，进气箱9也具有向外突出的第一边缘部分14，然而该第一边缘部分14与根据图9的第一边缘部分14不同，具有底切槽19。这里至少一个侧部5或至少一个端部6具有在组装状态下围绕进气箱9的第一边缘部分14并且同时接合在底切槽19中的凸耳20。在这种情况下，密封件13设置为径向密封件13b。第一安装件11还具有外凹槽壁21、凹槽底部22和弯曲的内凹槽壁23，其中进气箱9的边缘12具有以与凹槽底部22和弯曲的内凹槽壁23互补的方式设置的第二边缘部分24。因此，在这种情况下，设置为径向密封件13b的密封件13在安装状态下被夹在外凹槽壁21与进气箱9的边缘12的第一和第二边缘部分14、24之间。
框架部7可以被挤压并焊接到侧部5的相应边缘8和端部6的相应边缘，其中边缘8或者例如像在图4、13-19中容纳在第二安装件25中，或者在外部至少部分地抵靠进气箱9的边缘12(见图5-12)。
根据本发明的换热器1的换热器块2能够具有例如管26，特别是形成第一通道系统3的扁平管。另外，设置有与第二通道系统4流体分离的两个收集器27，收集器中的至少一个具有基部28和箱部29，该基部和箱部限定与至少一个管26流体连接的收集器27的收集腔。这里基部28和/或箱部29可以形成端部6。在第二通道系统4中还能够布置有例如肋结构的换热器元件30，其与至少一个管26传热地接触并由此改善热交换。
这种换热器1的管26在例如与生产相关的方法步骤11a至11c中示出，其中，根据图11a，首先示出例如扁平管的各个管26，所述各个管具有例如相应的肋结构的相应的换热器元件30。然后根据图11b横向布置框架部7，之后根据图11c中的方法步骤布置端部6和侧部5。在这种情况下，端部6设置为基部28，其中框架部7连接到侧部5的边缘8和端部6(这里是基部28)的边缘。在随后的步骤中，与进气箱9或法兰10连接。
根据图12，示出了在具有板31和布置在板之间的换热器元件30的换热器块2的实施例中用于制造根据本发明的换热器1的各个方法步骤。根据图12a，首先将具有板31和换热器元件30(例如波纹肋)的换热器块2堆叠，之后在方法步骤12b中，在其上放置框架部7。随后，根据方法步骤12c放置侧部5以及根据方法步骤12d放置端部6。在最后的方法步骤12e中，将进气箱9和法兰10现在连接到侧部5和端部6，其中在此还能够看出，进气箱9的高度小于换热器块2的高度h1。
观察图13-19，能够看出第一安装件11具有平坦的容纳区域16a，其中轴向密封件13a被夹在进气箱9的第一边缘部分14和第一安装件11的容纳区域16a之间，其中，进气箱9的边缘12具有设置为止动件的第二边缘部分18，并且能够通过所述第二边缘部分支撑在平坦的容纳区域16a上。
根据图13至19能够进一步看出，框架部7具有横截面为S形的边缘33。S形边缘33具有面向换热器块2的第二安装件25，侧部5或端部6固定(特别是焊接)在第二安装件中。此外，侧部5的边缘8和/或端部6的边缘是弯曲的并且具有双边缘区域34，侧部5的边缘和/或端部6的边缘通过所述双边缘区域固定(特别是挤压和/或焊接)在第二安装件25中。通过具有双壁厚度的双边缘区域34可以形成特别坚硬且有弹性的连接。
框架部7上的S形边缘33还具有面向进气箱9的自由腿35，进气箱9通过该自由腿固定到框架部7。框架部7总计具有四条腿35，所述腿在其自由端处轻微向外弯曲，以便于插入进气箱9的边缘12。
参见图18和19，能够在那里看到示例性尺寸X1、X2、Y1、Y2和Z，其中例如能够假设以下尺寸：X1＝3mm，X2＝6.3mm，Y1＝2.9mm，Y2＝5.4mm。另一个重要的测量值是框架部7和换热器块2之间的距离Z，其中应用以下：Z<10mm，以避免侧部5在压力下折断。
根据本发明的换热器1的所有实施例的共同之处在于，密封件13以及因此进气箱9的横截面面积Q2小于或至多等于与换热器块2的横截面面积Q1。由此，特别是在进气箱9的区域中可以节省安装空间，或者当使用相同尺寸的进气箱9时能够增加换热器块2的尺寸，从而提高换热器1的性能。这种换热器1通常用于内燃机32领域。

Claims (14)

1.一种换热器(1)，特别是用于内燃机(32)的间接增压空气冷却器，
-具有换热器块(2)，所述换热器块具有用于第一流体的第一通道系统(3)和与第一通道系统(3)流体分离的用于第二流体的第二通道系统(4)，
-具有用于流体限定第二通道系统(4)的两个相对的侧部(5)和两个相对的端部(6)，
-其中，所述换热器块(2)具有宽度b1和高度h1，
-其中，所述换热器(1)具有至少一个框架部(7)，所述至少一个框架部以力配合和/或材料配合的方式连接到所述侧部(5)的相应边缘(8)和所述端部(6)的相应边缘，
其特征在于，
提供有通过密封件(13)连接到框架部(7)的进气箱(9)，其中，所述密封件(13)设置为矩形密封环，并具有宽度b2和高度h2，并且其中b1≥b2且h1≥h2，使得密封件(13)最多与换热器块(2)一样宽和一样高。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，
所述框架部(7)具有第一安装件(11)，进气箱(9)的边缘(12)被容纳在该第一安装件中。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，
所述密封件(13)布置在第一安装件(11)中。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，
-所述进气箱(9)具有向外突出的第一边缘部分(14)，所述第一边缘部分由至少一个侧部(5)的至少一个边缘(8)或由框架部(7)从后面接合，
-所述密封件(13)设置为轴向密封件(13a)。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，
-所述第一安装件(11)具有深容纳区域(16)和相对该深容纳区域凸起的容纳区域(17)，其中，所述轴向密封件(13a)被夹在进气箱(9)的第一边缘部分(14)与第一安装件(11)的深容纳区域(16)之间，并且其中，所述进气箱(9)的边缘(12)具有设置为止动件的第二边缘部分(18)，并且能够通过该第二边缘部分支撑在凸出的容纳区域(17)上，或者
-所述第一安装件(11)具有平坦的容纳区域(16a)，其中，所述轴向密封件(13a)被夹在进气箱(9)的第一边缘部分(14)与第一安装件(11)的容纳区域(16a)之间，并且其中，所述进气箱(9)的边缘(12)具有设置为止动件的第二边缘部分(18)，并且能够通过该第二边缘部分支撑在平坦的容纳区域(16a)上。
6.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，
所述进气箱(9)具有向外突出的第一边缘部分(14)，所述第一边缘部分具有底切槽(19)，
至少一个侧部(5)和/或端部(6)具有凸耳(20)，所述凸耳在组装状态下围绕进气箱(9)的第一边缘部分(14)并且接合到底切槽(19)中，
所述密封件(13)设置为径向密封件(13b)，
所述第一安装件(11)具有外凹槽壁(21)、凹槽底部(22)和弯曲的内凹槽壁(23)，
在进气箱(9)的边缘(12)上提供有以与凹槽底部(22)和内凹槽壁(23)互补的方式设置的第二边缘部分(24)。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，
设置为径向密封件(13b)的密封件(13)在安装状态下被夹在外凹槽壁(21)与第一边缘部分(14)和第二边缘部分(24)之间。
8.根据权利要求1到4之一或作为第一替代方案的根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，
所述框架部(7)具有横截面为S形的边缘(33)。
9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，
S形边缘(33)具有面向换热器块(2)的第二安装件(25)，所述侧部(5)或端部(6)固定在所述第二安装件中，特别是焊接在所述第二安装件中。
10.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于，
所述侧部(5)的边缘(8)和/或所述端部(6)的边缘是弯曲的并且具有双边缘区域(34)，所述侧部的边缘和/或端部的边缘通过所述双边缘区域固定在第二安装件(25)中，特别是挤压和/或焊接在第二安装件中。
11.根据权利要求8到10之一所述的换热器，其特征在于，
S形边缘(33)具有面向进气箱(9)的自由腿(35)，进气箱(9)能够通过所述自由腿固定到框架部(7)。
12.根据前述权利要求之一所述的换热器，其特征在于，
-所述换热器块(2)具有用于形成第一通道系统(3)的管(26)，
-其中，提供有与第二通道系统(4)流体分离的两个收集器(27)，所述两个收集器中的至少一个具有基部(28)和箱部(29)，所述基部和箱部限定与管(26)中的至少一个流体连接的收集器(27)的收集腔，或
-所述换热器块(2)具有用于形成第一通道系统(3)的板(31)。
13.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于，
-所述基部(28)和/或箱部(29)形成所述端部(6)，和/或
-在第二通道系统(4)中布置有换热器元件(30)，特别是肋结构，所述换热器元件与管(26)中的至少一个传热地接触。
14.一种内燃机(32)，具有根据前述权利要求之一所述的换热器(1)，所述换热器设置为增压空气冷却器。
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