CN111542725B - 具有增强装置的热交换器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的热交换器，其布置成允许至少一种流体的内部流通，所述热交换器包括至少一个热交换器束和至少部分地在所述热交换器束之外的至少一个管道(10)，所述管道(10)通过布置在所述热交换器束的端板(8)中的孔插入所述热交换器束中，所述管道(10)至少包括衬在所述孔中的套环(40,42)，其特征在于，所述热交换器包括与所述管道(10)的套环(40,42)和所述热交换器束的端板(8)接触的增强装置(20)，在机动车辆中应用。

Description

具有增强装置的热交换器

技术领域

本发明涉及热交换器领域，特别是适于装备机动车辆的空调回路或冷却车辆的任何部件。

背景技术

装备机动车辆的空调回路的热交换器被组织成允许两种不同的流体相邻地流通进入分开的两个空间中，从而实现流体之间的热交换而不混合它们。在汽车领域中使用的一种热交换器是板式热交换器，这种热交换器由彼此焊接的一堆板制成，并且该堆板被组织成限定流体在其中流通的空间。

在热交换器以及与这些热交换器链接的热力学回路内部，流体以通常较高、大约为二十巴的可变压力流通。这些高压力及其变化对热交换器部件和热力学回路部件，特别是吸入和排出流体管施加了重要的力。除了这种力之外，还存在由车辆的运动引起的一些振动，所有这些力和振动最终可能对热交换造成损害，从而增加了对热交换器进行维护的必要性。

已经提出了一些解决方案来解决该问题，例如通过增加热交换器或管的壁厚。但是，这些解决方案并不令人满意，因为壁厚的这种增加限制了流体的流通并增加了热交换器的生产成本。

本发明旨在提出一种抵抗热交换器内部压力升高的单元，从而增加热交换器的使用寿命跨度，而没有上述缺点。

发明内容

本发明的目的是一种用于车辆的热交换器，其布置成允许至少一种流体的内部流通，该热交换器包括至少一个热交换器束和至少部分地在热交换器束之外的至少一个管道，该管道通过布置在热交换器束的端板上的孔穿入热交换器束中，管道至少包括衬在孔中的套环，其特征在于，热交换器包括与管道的套环和热交换器束的端板接触的增强装置。

根据本发明的热交换器可选地包括单独或组合使用的以下特征中的至少一项：

-管至少部分在热交换器束的外部。这意味着管的一部分在热交换器内部的流通流体之间进行热交换的区域之外延伸，

-套环与在端板中制成上的孔相邻。套环靠在界定孔的端板的一部分上。更具体地，来自端板的与套环物理接触的部分包括颈部，该颈部在孔的整个周围延伸。该颈部可以界定孔，

-增强装置被构造成将施加在管上的力的至少一部分传递到热交换器。例如，增强装置被组织为增加管和热交换器之间的接触面积，

-增强装置呈环形，并在管的整个周围伸展。在一个示例中，这种增强装置是可以圆形闭合或打开的环。这样的环的周边边缘可以包括缺口，

-增强装置包括与热交换器束的端板接触的下表面，

-增强装置至少包括第一平坦部分和第二平坦部分，第一平坦部分至少与管道的套环接触，第二平坦部分至少与端板接触。第一平坦部分是增强装置的布置在管道附近的部分，第二平坦部分相对于第一平坦部分远离管道，

-第一平坦部分在第一平面中延伸，第二平坦部分在第二平面中延伸，该第一平面平行于第二平面。考虑到根据本发明的增强装置的制造公差，第一平面基本上平行于第二平面。这些公差可能会达到3°的角度，但仍被认为是平行的，

-可替代地，第一平坦部分和第二平坦部分在倾斜平面延伸。换句话说，这些平面是相互交叉的，

-第二平坦部分包括由至少一个间隔部分开的至少两个径向延伸部。径向延伸部规则地分布在增强装置周围。这些径向延伸部延伸到增强装置外部，

-径向延伸部构造成增加增强装置在热交换器上的接触面积。径向延伸部更特别地适于与热交换器的端板接触，无论其构造如何。通过这种方式，增强装置能够用在至少包括凸部(relief)的端板上，径向延伸部与凸部的形式相配合，

-间隔部形成由端板、套环和增强装置界定的腔室与热交换器的外部环境之间的通道。该通道被构造成允许排出在根据本发明的热交换器的制造期间出现的气体，该制造特别地通过焊接进行，

-第一平坦部分插置于套环和围绕端板的孔的颈部之间，

-增强装置由被上表面和下表面界定的凸缘形成。上表面是凸缘的面向热交换器外部的表面，该表面在趋于远离热交换器的方向上。下表面是凸缘的面向热交换器的表面，该表面在趋于更接近热交换器的方向上。下表面和上表面彼此相对，

-增强装置包括第一下表面和第二下表面。更具体地，上述增强装置的下表面包括第一下表面和第二下表面，

-第一下表面与端板的颈部接触，第二下表面与端板的至少部分地、可选地完全围绕颈部的一部分接触。

-第一下表面与端板的颈部接触，第一下表面与管道的套环接触，

-增强装置的上表面与管道的套环接触；

-端板的颈部包括内部面，管道与该颈部的该内部面接触，

-增强装置布置在热交换器的外部。更特别地，增强装置完全在束的外部，

-热交换器束以第一端板和第二端板结束，增强装置完全布置在由第一端板和第二端板界定的空间的外部，

-增强装置通过贡献金属(a metal of contribution)牢固地结合到管道和热交换器上。增强装置焊接到热交换器上。

本发明的热交换器具有适合于制冷剂流体的第一内部路径和适合于液体冷却剂的第二内部路径。换句话说，所述热交换器可以称为流体冷却冷凝器。

本发明还涉及一种配备有如上所述的热交换器的车辆。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点将在阅读以下参考附图给出的说明时更清楚地显示出来，在附图中：

图1是根据本发明的热交换器的透视图；

图2是根据本发明的端板、管道和增强装置的透视图；

图3是本发明的增强装置的透视图；

图4是根据图2所示的平面I-I的本发明的第一变型的截面图；

图5是根据图2所示的平面I-I的本发明第二变型的截面图；

图6是根据图2所示的平面I-I的本发明的第三变型的截面图；

图7是根据图2所示的平面I-I的本发明的第四变型的截面图。

具体实施方式

首先必须注意，附图非常详细地公开了本发明以实施本发明，上述附图在必要时可以自然地用于更好地定义本发明。

在描述中，纵向、竖直或横向，下部，上部，内部或外部是指根据本发明的热交换器的取向。纵向方向对应于热交换器的主轴线，该热交换器的最大尺寸沿该主轴线延伸。竖直方向对应于形成热交换器束的管子的堆的方向，横向方向是另两个方向的垂直方向。内部或外部方向参考热交换器，内部方向是指趋于靠近热交换器束的方向，外部方向是指趋向于远离热交换器束的方向。在图中所示的三面体L，V，T中也可以看到纵向、横向和竖直方向。

图1以透视图示出了支撑分离相部件6的热交换器1。

热交换器1是装备车辆、特别是机动车辆的制冷剂回路的部件。根据本发明，热交换器1在第一流体和第二流体之间进行热交换，第一流体被第二流体冷却。在这种构造中，热交换器1用作亚临界或超临界制冷剂流体的冷凝器。第二流体有利地是冷却剂液体，例如混合水-乙二醇。

热交换器1包括板束2，其中在第一流体和第二流体之间进行热交换。束2由一堆板4整体形成，这些板沿这些板4的堆3的方向彼此堆叠。束2尤其包括第一端板8和第二端板9，第一端板8和第二端板9沿堆3的方向界定束2。在第一端板8和第二端板9之间布置有多个板4，所述多个板限制了两个不同的回路：被构造为由第一流体使用的第一回路和被构造为由第二流体使用的第二回路。

热交换器1还包括将这些回路一方面与第一流体的外部回路流体连接，另一方面与第二流体的外部回路流体连接的方式。热交换器1包括第一管道10和第一导管12，第一流体可以通过第一管道10进入热交换器1，第一流体可通过第一导管12从热交换器1中流出。该热交换器1另外包括第二管道13和第二导管11，第二流体可通过第二管道13进入束2，且第二流体可通过第二导管11从束2中流出。应当注意，束2包括第二流体所使用的第一开口和第二开口，并且第一开口和第二开口与流体地介于热交换器1和分离相部件6之间的基部5连通，分离相部件6由基部5机械地承载。基部5是热交换器1的一部分，并且布置在第二端板9的前面。

图2更详细地暴露了第一端板8，特别是其与管道10的相互作用。

第一端板8具有矩形形状，并且在第一纵向端17处具有切口16。该切口16构造成允许插入第二管道11的束2中。在第一纵向端部17中也进行第一管道10在第一端板8中的插入。第一管道10特别是在加长形式的腔24的水平处装配在第一端板8中，该腔24在第一端板8的第一纵向端17和第二纵向端18之间延伸。

腔24形成朝向热交换器1的外部取向的半圆形截面的膨胀部。该腔24在第一边缘26和第二边缘28之间延伸，在第一边缘26处第一管道10装配到第一端板8中，第二边缘28布置在第二纵向端18中。腔24特别地被布置成允许流体从第一边缘26、即起始于腔24与第一管道10的接合处，朝向第二边缘28流动，在该第二边缘28处流体可以在热交换器1的束2中穿过。

第一管道10在第一端板8中的插入允许流体从第一管道10流动到热交换器束2中。然而，第一管道10在热交换器束2的外部，即第一管道10的大部分在热交换器束2的外部延伸。该插入通过构造在第一管道10与第一端板8之间的界面处的增强装置20来加强。增强装置20特别地呈围绕第一管道10径向地布置的凸缘22的形状。

这种凸缘22的一个例子在图3中表示为例如环，该环是封闭的圆环或敞开的圆环。

如图3所示的凸缘22具有环形形状。该凸缘22包括第一平坦部分60和第二平坦部分62。关于通过凸缘22的中心的轴线，第二平坦部分62是最远离该轴线的部分，第一平坦部分60布置在该轴线和第二平坦部分62之间。

凸缘22更具体地包括凹面和凸面。凸缘22的凹面是凸缘22的下表面68，凸面是凸缘22的上表面66。此措施在图4-7中更清楚地表示。

仍在图3上，凸缘22包括由间隔部32隔开的多个径向延伸部30。径向延伸部30规则地分布在凸缘22周围。所述径向延伸部和所述间隔部在凸缘22的整个周围形成周边齿。更具体地，径向延伸部30和间隔部32布置在第二平坦部分62上。间隔部32以相同的方式成形，即从上表面66或下表面68的垂直方向看，具有“U”形轮廓。

凸缘22包括开口34，开口34布置成允许第一管道10插入凸缘22中。围绕开口34的凸缘22的一部分的直径略大于第一管道10的外直径，并且更具体地大于第一管道10的第一末端的外直径，如图4-7所示。略大于应当被理解成是，考虑到可能的制造公差，允许将第一管道10插入凸缘22的开口34中而不需迫使第一管道10的较大直径，但是在第一管道10周围具有有限的间隙。

上面给出的凸缘22的例子对本发明完全不是限制性的，可以使用其他形式的凸缘。特别地，包括不同数量的径向延伸部或甚至没有径向延伸部的凸缘22都能够增强第一管道10和第一端板8之间的相互作用，并且因此在本发明的范围内。

现在将描述图4至图7所示的第一管道10、第一端板8和增强装置20的布置的几个示例。对于凸缘22的示例，这些示例仅出于示例性目的而给出，并且不能建立整个发明或以任何方式对其进行限制。

在图4中示出了本发明的第一实施例。

可以在该图4中观察到第一管道10经由孔58插入第一端板8中。第一管道10通向腔24中，更具体地通向第一边缘26处。孔58衬有圆形的颈部50。根据图2的平面I-I截取的截面图，颈部50在其峰顶处成形为截头圆锥形。通过装配到孔58中，第一管道10与颈部50的内部面51接触。颈部50的内部面51对应于颈部50的位于孔58前面的面。更具体地说，是第一管道10的外部面21与颈部50的内部面接触。

第一管道10包括套环40。该套环40是第一类型的，也就是说通过以180°折叠第一管道10形成。这种布置使套环40具有从第一管道10的外部面21出来的环形膨胀部。套环40特别地构造成满足邻接的作用，以限制第一管道10经由孔58穿入第一端板8内。

凸缘22定位成与第一管道10和第一端板8接触。

一方面，凸缘22更具体地定位成使得其具有凹形构造的下表面68被设置为抵靠第一端板8。在这种布置中，凸缘22的第一平坦部分60接触颈部50，而第二平坦部分62接触围绕颈部50的部分52。

另一方面，凸缘22围绕所述第一管道10抵靠第一管道10定位。通过这种方式，第一管道10被定位在凸缘22的开口34中。在这种布置中，凸缘22的上表面66与第一管道10的套环40接触。更具体地，上表面66与套环40的下部面80接触，该下部面是套环40的在第一端板8前面的表面。凸缘22被夹持在第一管道10和第一端板8之间。

在这种布置中，由第一管道10承受的力和振动通过套环40、特别是通过套环40的下部面80传递到凸缘22，凸缘22至少部分将这些力和振动传递到第一端板8，特别是到颈部50和围绕颈部50的部分52，这改善了组件的抵抗力和使用寿命。

在颈部50的周边，在腔室54中，布置有焊接环56，以允许金属的贡献(acontribution of metal)以将第一管道10、凸缘22和第一端板8附接，从而便于在制造热交换器1期间所使用的焊接步骤。

第一管道10的套环40可以以不同的方式构造。特别地，在图5中示出了第二类型的套环42，图5示出本发明的第二实施例。第二类型的套环42由第一管道10的延伸部形成，该延伸部呈圆锥形。凸缘22具有与套环42的下部面80接触的上表面66，与颈部50接触的第一下表面72和与围绕颈部50布置的部分52接触的第二下表面74。该第二实施例的其他技术特征与如上所述的第一实施例相似或相同。第一端板8的布置保持不变。

在图6中示出了本发明的第三实施例。

在该实施例中，第一管道10包括与图4所示的第一实施例中公开的套环相同的套环40。在这种布置中，凸缘22位于套环40上方。更特别地，凸缘22的第一下表面72被定位成与套环40的上部面82接触，也就是说，和套环40的与套环40下部面80相对的面接触。因此，腔室54的体积大于上述两个实施例的腔室54的体积。

凸缘22的第二下表面74与围绕颈部50布置的部分52接触。此外，由于相对于第一实施例改变了凸缘22的位置，套环40的下部面80例如经由直接接触而与第一端板8的颈部50接触。

第三实施例具有如在图4中所示的第一实施例的其他结构和功能特性，特别是第一端板8的布置与本发明的第一或第二实施例相同。

图7示出了本发明的第四实施例。在这种实施方式中，第一管道10包括套环40，该套环40具有以180°折叠的折叠部，例如关于图4所描述的。凸缘22布置在凸缘40和颈部50之间，即凸缘22，并且更具体地，其第一平坦部分60被夹持在凸缘40的下部面80和颈部50之间。

在该实施例中，凸缘22的第一平坦部分60在第三平面76中延伸，第二平坦部分62延展到第四平面78。第三平面76和第四平面78彼此平行，不考虑公差。此外，围绕颈部50的部分52是平坦的并且同时平行于第三平面76和第四平面78。

相对于其他实施例的另一个区别是腔室54中不存在焊接环。然而，有可能在腔室54中添加这种焊接环，因为也有可能去除其他实施例中存在的焊接环，而不脱离本发明的范围。

第一管道10和第一端板8的构造和布局与第一实施方式或第三实施方式的第一管道10和第一端板8的构造和布局相同。

前面的描述清楚地说明了本发明如何实现如前言所述的目的，并且特别提出了一种热交换器，该热交换器包括与管道的套环和热交换器束的端板接触的至少一个增强装置，以限制管道相对于端板的扭曲或移动。

本领域技术人员可以对如上所述的热交换器1进行一些修改和改进，只要能够实现如上所述的增强装置即可。

无论如何，由于可能存在其他实施例，因此本发明不能也不应该限于本文中具体描述的实施例。本发明应扩展到任何等同的手段和手段的任何技术操作的组合。

Claims (13)

1.一种用于车辆的热交换器(1)，其布置成允许至少一种流体的内部流通，所述热交换器包括至少一个热交换器束(2)和至少部分地在所述热交换器束(2)之外的至少一个管道(10)，所述管道(10)通过布置在所述热交换器束(2)的端板(8)中的孔(58)插入所述热交换器束(2)中，所述管道(10)至少包括衬在所述孔(58)中的套环(40,42)，其特征在于，所述热交换器(1)包括与所述管道(10)的套环(40,42)和所述热交换器束(2)的端板(8)接触的增强装置(20)；

其中，所述增强装置(20)至少包括第一平坦部分(60)和第二平坦部分(62)，所述第一平坦部分(60)至少与所述管道(10)的套环(40,42)接触，所述第二平坦部分(62)至少与所述端板(8)接触；且所述第二平坦部分(62)包括由至少一个间隔部(32)分开的至少两个径向延伸部(30)。

2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述增强装置(20)具有圆形形状并且在所述管道(10)的整个周围延伸。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述增强装置(20)包括与所述热交换器束(2)的端板(8)接触的下表面(68)。

4.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述第一平坦部分(60)在第一平面(76)中延伸，所述第二平坦部分(62)在第二平面(78)中延伸，所述第一平面平行于所述第二平面。

5.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述第一平坦部分(60)和所述第二平坦部分(62)在倾斜平面延伸。

6.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述间隔部(32)形成由所述端板(8)、所述套环(40,42)和所述增强装置(20)界定的腔室(54)与所述热交换器(1)的外部环境之间的通道。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的热交换器(1)，其中，所述第一平坦部分(60)插置于所述套环(40,42)和围绕所述端板(8)的所述孔(58)的颈部(50)之间。

8.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述增强装置(20)由被上表面(66)和下表面(68)界定的凸缘(22)形成。

9.根据权利要求8所述的热交换器(1)，其中，所述增强装置(20)包括第一下表面(72)和第二下表面(74)。

10.根据权利要求9所述的热交换器(1)，其中，所述第一下表面(72)与所述端板(8)的颈部(50)接触，所述第二下表面(74)与所述端板(8)的至少部分地围绕所述颈部(50)的一部分(52)接触。

11.根据权利要求9或10所述的热交换器(1)，其中，所述第一下表面(72)与所述端板(8)的颈部(50)接触，所述第一下表面(72)与所述管道(10)的所述套环(40,42)接触。

12.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述增强装置(20)通过焊接共同连接到所述管道(10)和所述热交换器(1)。

13.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，具有适合于制冷剂流体的第一内部路径和适合于液体冷却剂的第二内部路径。

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