CN112944999A - 主板组件及换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热装置技术领域，尤其是涉及一种主板组件及换热器。所述主板组件，包括：主板和副主板；所述主板上设有安装孔，所述安装孔用于套设在换热管的端部；所述副主板包括板本体和衬板，所述板本体上设有与所述安装孔匹配的通孔，所述衬板固定在所述通孔的边沿，且所述衬板的长度方向与所述板本体的板面相交；所述板本体位于所述安装孔外，所述衬板穿过所述安装孔以用于插入所述换热管内。本发明提供的主板组件能够减低换热管的泄漏风险，从而降低换热器的泄漏风险。

Description

主板组件及换热器

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，尤其是涉及一种主板组件及换热器。

背景技术

一种换热器，包括室体、主板和多个换热管；沿主板的长度方向，主板上间隔设有多个安装孔，多个安装孔与多个换热管一一对应设置；换热管的端部穿过安装孔伸入室体内以与室体的内腔连通，换热管的两端均设有主板和室体，两个主板将多个换热管连接在一起，两个室体中，一个为进流体室体，另一个为出流体室体，流体由进流体室体进入换热管内，再由换热管流出至出流体室体，实现流动。

上述结构的换热器得到广泛应用，例如作为中冷器使用，中冷器是发动机增压系统中的重要零部件，在提高发动机动力和减少NOx 排放方面的产生起到重要作用。换热管的内腔作为待换流道，高温高压气体由换热管的进口端进入换热管，换热管的进口端首先受到高温高压气体的冲击，进口端的热应力较大，换热管的进口端(也即换热管的一侧根部)，易发生热疲劳失效而导致换热管断裂、泄漏。排放的升级带来更高的进气温度，成本竞争的白热化使换热管的材料厚度不断减薄，两方面都进一步使得换热管的泄漏风险高，从而使得换热器的泄漏风险高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主板，以在一定程度上解决现有技术中存在的换热管的泄漏风险高，从而使得换热器的泄漏风险高技术问题。

本发明提供了一种主板组件，包括：主板和副主板；所述主板上设有安装孔，所述安装孔用于套设在换热管的端部；所述副主板包括板本体和衬板，所述板本体上设有与所述安装孔匹配的通孔，所述衬板固定在所述通孔的边沿，且所述衬板的长度方向与所述板本体的板面相交；所述板本体位于所述安装孔外，所述衬板穿过所述安装孔以用于插入所述换热管内。

作为一种可选方案，所述副主板的数量为一个；

作为一种可选方案，所述安装孔的数量为多个，多个所述安装孔沿所述主板的长度方向间隔设置；所述副主板的数量为多个。

作为一种可选方案，所述安装孔的数量为多个，多个所述安装孔沿所述主板的长度方向间隔设置；所述副主板包括多个所述通孔和多个与所述通孔一一对应的多个所述衬板，多个所述通孔与多个所述安装孔一一对应设置。

进一步地，所述安装孔为条形孔，所述衬板包括中部段和设置在所述中部段两侧的翻边部，所述翻边部向靠近所述通孔的中心延伸；在所述安装孔的长度方向上，所述板本体上相对设有两个所述衬板。

进一步地，所述副主板一体成型设置。

进一步地，所述板本体上设有加强筋。

进一步地，所述衬板的远离所述板本体的一端先向靠近所述通孔的中心的方向设置。

进一步地，所述衬板的长度小于或者等于所述通孔的长度的二分之一，且所述衬板的长度大于或者等于所述通孔的长度的四分之一。

进一步地，在所述主板的厚度方向上，所述板本体的底板面与所述主板的顶板面之间设有间隙。

本发明还提供一种换热器，包括换热管以及上述主板组件，所述换热管的端部依次穿过所述安装孔和通孔，所述衬板插设在所述换热管内，且所述衬板与所述换热管的内壁贴合。

进一步地，换热管包括两个的宽侧板和两个窄侧板，所述窄侧板的宽度小于所述宽侧板的宽度；一个宽侧板、一个窄侧板、另一个宽侧板和另一个窄侧板首尾依次连接，相邻的宽侧板和窄侧板之间形成换热管拐角部；所述安装孔为条形孔，所述衬板包括中部段和设置在所述中部段两侧的翻边部，所述翻边部向靠近所述通孔的中心延伸；在所述安装孔的长度方向上，所述板本体上相对设有两个所述衬板；所述翻边部与所述换热管拐角部贴合，所述中部段与所述窄侧板贴合。

本发明提供的主板组件，包括：主板和副主板；所述主板上设有安装孔，所述安装孔用于套设在换热管的端部；所述副主板包括板本体和衬板，所述板本体上设有与所述安装孔匹配的通孔，所述衬板固定在所述通孔的边沿，且所述衬板的长度方向与所述板本体的板面相交；所述板本体位于所述安装孔外，所述衬板穿过所述安装孔以用于插入所述换热管内。

将本发明提供的主板组件与其他部件装配成换热器，至少在换热管的流体进口端设置本实施例提供的主板组件，也即至少管热管的流体进口端依次穿过安装孔和通孔，衬板插入到换热管内，使衬板与换热管的内壁抵接；衬板抵接在换热管的内壁，从而至少间接增加了换热管的流体进口端的厚度，进而至少提高了换热管的流体进口端的强度，至少提高换热管的流体进口端的抗热疲劳失效能力，进而至少避免换热管的流体进口端断裂，至少降低了换热管的流体进口端的泄漏风险，从而降低换热器的泄漏风险；而且，衬板设置在换热管内，高温高压流体进入后首先作用在衬板(换热管的设有衬板的位置)上，从而减少高温高压流体对换热管的冲击；在主板上设置副主板，可以避免高温高压气体直接冲击主板，从而可以使得主板的变形减小，进而可以使主板的变形对换热管产生的热应力也会减小，提高了换热管的可靠性，从而提高了换热器的可靠性。另外，本发明提供的副主板的结构简单，安装方便，衬板的厚度设置灵活，可以根据换热管的根部的强度需要设置。

应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的主板组件的结构示意图；

图2为图1所示的主板组件中的副主板的结构示意图；

图3为图2所示的副主板的主视图；

图4为图2所示的副主板的俯视图；

图5为本发明一实施例的换热器的结构示意图；

图6为图5所示的换热器的侧视图；

图7为本发明另一实施例的换热器的结构示意图；

图8为本发明实施例的换热器的整体结构示意图；

图9为图8所示的换热器的切面图。

附图标记：100-主板组件；200-换热管；300-室体；400-翅片；110-主板；120-副主板；121-板本体；122-衬板；123-通孔；124-加强筋；1221-中部段；1222-翻边部；1223-引导部。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图9所示，本发明提供一种主板组件100，包括：主板 110和副主板120；主板110上设有安装孔，安装孔用于套设在换热管的端部；副主板120包括板本体121和衬板122，板本体121上设有与安装孔匹配的通孔123，衬板122固定在通孔123的边沿，且衬板122的长度方向与板本体121的板面相交；板本体121位于安装孔外，衬板122穿过安装孔以用于插入换热管内。

将本实施提供的主板组件100与其他部件装配成换热器，至少在换热管的流体进口端设置本实施例提供的主板组件100，也即至少管热管的流体进口端依次穿过安装孔和通孔123，衬板122插入到换热管内，使衬板122与换热管的内壁贴合抵接(也即衬板与换热管的内壁配合)；衬板122抵接在换热管的内壁，从而至少间接增加了换热管的流体进口端的厚度，进而至少提高了换热管的流体进口端的强度，至少提高换热管的流体进口端的抗热疲劳失效能力，进而至少避免换热管的流体进口端断裂，至少降低了换热管的流体进口端的泄漏风险，从而降低换热器的泄漏风险；而且，衬板122设置在换热管内，高温高压流体进入后首先作用在衬板122(换热管的设有衬板122的位置)上，从而减少高温高压流体对换热管的冲击；在主板110上设置副主板120，可以避免高温高压气体直接冲击主板110，从而可以使得主板110的变形减小，进而可以使主板110的变形对换热管产生的热应力也会减小，提高了换热管的可靠性，从而提高了换热器的可靠性。另外，本实施例提供的副主板120的结构简单，安装方便，衬板122的厚度设置灵活，可以根据换热管的根部的强度需要设置。

其中，至少在换热管的流体进口端设置本实施例提供的主板组件 100，是指可以只在换热管的流体进口端(高温高压流体首先进入的端部)设置本实施例提供的主板组件100，换热管的流体进口端受到的冲击和热应力最大，提高该部位的强度降低该部位的泄漏风险，既能够大大降低换热器的泄漏风险。当然，还可以在换热管的流体出口端(经过换热后的流体流出的端部)设置本实施例提供的主板组件 100，进一步提高换热管的根部的强度。

换热包括多个换热管，相应的，沿主板110的长度方向，主板 110上间隔设有多个安装孔。

副主板的数量可以为一个，也可以为多个；当副主板为多个时，副主板的数量可以少于换热管的数量，多个副主板可以相互独立设置，哪一个换热管需要安装副主板，就将副主板设置在相应的位置，灵活性高。

或者，多个副主板120与多个安装孔一一对应(也即多个副主板与多个换热管一一对应设置)，也即可以在每个换热管的端部均插入衬板122。多个副主板120可以相互独立设置，一个一个将副主板120 安装在安装孔内，从而安装在相应的换热管内。

作为一种可选方案，如图1至图4所示，安装孔的数量为多个，多个安装孔沿主板的长度方向间隔设置；副主板包括多个通孔和多个与通孔一一对应的多个衬板，多个通孔与多个安装孔一一对应设置。本实施例中，安装孔的数量与换热管的数量对应，通孔的数量与安装孔的数量对应，每个通孔处均设有衬板，则每个换热管内均能够插入衬板，从而每个换热管均能够提高强度，降低失效风险，进而最大程度上提高换热器的强度，降低换热器的失效风险；而且，多个衬板能够统一完成装配，节省装配过程，方便装配，提高装配效率。

其中，衬板122可以通过焊接、黏胶连接、卡接或者铆接等固定在板本体121上。

在上述任一实施例基础之上，衬板122的结构形式可以为多种，例如：衬板122的横截面的形状为环形(可以为圆环形、三角环形或者四边环形等)，该环形与换热管的内部轮廓贴合、配合，也即换热管的端部的周壁被衬板122覆盖。

对于扁平状的换热管，换热管包括两个的宽侧板和两个窄侧板，所述窄侧板的宽度小于所述宽侧板的宽度；一个宽侧板、一个窄侧板、另一个宽侧板和另一个窄侧板首尾依次连接，相邻的宽侧板和窄侧板之间形成有拐角(一般是圆角，通常称R角)，在同一横截面上，窄侧板的宽度大大小于宽侧板的宽度，通常是在窄侧板以及窄侧板与宽侧板之间的拐角出现断裂、泄漏。为了避免过多增加换热器的成本和重量，相应的在换热管的窄侧板以及拐角处设置衬板122即可。

也即，如图2至图4所示，安装孔为条形孔，衬板122包括中部段1221和设置在中部段1221两侧的翻边部1222，翻边部1222向靠近通孔123的中心延伸；在安装孔的长度方向上，板本体上相对设有两个衬板122。

本实施例中，衬板122呈U型设置，当衬板122插入到换热管后，翻边部1222与换热管拐角部贴合，中部段1221与窄侧板贴合，也即衬板与换热管的窄侧板以及相邻的两个拐角相配合。

作为一种可选方案，副主板120一体成型设置，也即对毛坯板进行冲压和翻边，在毛坯板上形成通孔123，通孔123对应的板料翻边至通孔123的侧部，从而形成衬板122。

作为一种可选方案，所述副主板一体成型设置，可以对平板进行冲压和翻边，以使平板上形成多个通孔123，以及在安装孔的长度方向上，通孔123的两侧的边沿翻边形成衬板122。本实施例中，当在安装孔的长度方向上，板本体上相对设有两个衬板122时，多个副主板120可以通过冲压和翻边一体成型，强度高，生产效率高。

如图4所示，在上述任一实施例基础之上，进一步地，板本体 121上设有加强筋124。本实施例中，设置加强筋124能够提高副主板120的强度，可选的，对板本体121进行冲压或者拉伸形成加强筋 124，避免再加工，提高生产效率。

如图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，衬板122的远离板本体121的一端先向靠近通孔123的中心的方向设置，从而形成引导部1223，引导部1223相较于衬板122的其他部位更靠近通孔123 的中心，也可以理解为，衬板122的远离板本体121的一端缩口设置，这样更容易插入换热管内。

在上述任一实施例基础之上，进一步地，衬板122的长度H小于或者等于通孔123的长度L的二分之一，且衬板122的长度H大于或者等于通孔123的长度L的四分之一。

本实施例中，衬板122的长度H可以等于通孔123的长度L的四分之一、三分之一、八分之三或者二分之一等，从而使衬板122 能够覆盖换热管的端部处的足够长度(在主板110的厚度方向上，也即换热管的长度方向)，从而降低换热管的泄漏风险。

如图6所示，主板110的安装孔的四周的边缘翻边设置，这样能够在换热管的外侧对换热管进行加强，安装孔的尺寸(长和宽)与换热管的横截面尺寸(长和宽)匹配，翻边的较短，易失效区域在图6 中的S处。通孔的大小不妨碍换热管的端部伸入室体内；设置副主板 120后，衬板122的长度至少为通孔123的四分之一，则衬板122的长度大于安装孔的翻边的长度，会使易失效区域下移至N区域，易失效区域沿换热管长度方向移动的同时热应力值会大幅下降，从而降低换热管的泄漏风险，提高换热管的安全性和可靠性。

副主板120中的板本体121可以与主板110抵接；可以在主板 110上设置凹槽，将板本体121嵌入在凹槽内。

或者，如图6所示，在上述实施例基础之上，进一步地，在主板 110的厚度方向上，板本体121的底板面与主板110的顶板面之间设有间隙。本实施例中，可以通过将主板110、副主板120、换热管和室体装配好后，进行统一钎焊，使得副主板120与换热管焊接固定，从而保持副主板120的底板面与主板110的顶板面之间存在间隙，设置间隙能够在高温高压流体进入换热管的流体进口端部时，进一步降低流体对主板110的冲击，从而进一步减小主板110的变形。

如图5至图9所示，本发明的实施例还提供了一种换热器，包括换热管200和上述任一技术方案的主板组件100，所述换热管200的端部依次穿过所述安装孔和通孔，所述衬板插设在所述换热管内，且所述衬板与所述换热管的内壁贴合，因而，具有该主板组件100的全部有益技术效果，在此，不再赘述。本实施例提供的换热器的泄漏失效风险小，可靠性高。

另外，换热器还包括室体300，换热管200的端部伸入室体300 以与室体300的内腔连通。还可以在换热管200内设置翅片400，或者在相邻两个换热管200之间也设置翅片400。可以通过统一钎焊将各个部件连接固定形成换热器。

具体的，室体300的数量可以为两个，一个室体设置在换热管的流体进口端作为流体引入室体，另一个室体设置在换热管的流体出口端作为流体引出室体，流体由流体引入室体进入换热管，然后再进入流体引出室体。

如图6所示，在上述实施例基础之上，进一步地，换热管包括两个的宽侧板和两个窄侧板所述窄侧板的宽度小于所述宽侧板的宽度；一个宽侧板、一个窄侧板、另一个宽侧板和另一个窄侧板首尾依次连接，相邻的宽侧板和窄侧板之间形成换热管拐角部；安装孔为条形孔，衬板122包括中部段1221和设置在中部段1221两侧的翻边部1222，翻边部1222向靠近通孔123的中心延伸；在安装孔的长度方向上，板本体上相对设有两个衬板122；翻边部1222与换热管拐角部贴合，中部段1221与窄侧板贴合。这种结构的换热器成本低，重量小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims (11)

1.一种主板组件，其特征在于，包括：主板和副主板；所述主板上设有安装孔，所述安装孔用于套设在换热管的端部；所述副主板包括板本体和衬板，所述板本体上设有与所述安装孔匹配的通孔，所述衬板固定在所述通孔的边沿，且所述衬板的长度方向与所述板本体的板面相交；所述板本体位于所述安装孔外，所述衬板穿过所述安装孔以用于插入所述换热管内。

2.根据权利要求1所述的主板组件，其特征在于，所述副主板的数量为一个；

或者，所述安装孔的数量为多个，多个所述安装孔沿所述主板的长度方向间隔设置；所述副主板的数量为多个。

3.根据权利要求1所述的主板组件，其特征在于，所述安装孔的数量为多个，多个所述安装孔沿所述主板的长度方向间隔设置；所述副主板包括多个所述通孔和多个与所述通孔一一对应的多个所述衬板，多个所述通孔与多个所述安装孔一一对应设置。

4.根据权利要求2或3所述的主板组件，其特征在于，所述安装孔为条形孔，所述衬板包括中部段和设置在所述中部段两侧的翻边部，所述翻边部向靠近所述通孔的中心延伸；在所述安装孔的长度方向上，所述板本体上相对设有两个所述衬板。

5.根据权利要求4所述的主板组件，其特征在于，所述副主板一体成型设置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的主板组件，其特征在于，所述板本体上设有加强筋。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的主板组件，其特征在于，所述衬板的远离所述板本体的一端先向靠近所述通孔的中心的方向设置。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的主板组件，其特征在于，所述衬板的长度小于或者等于所述通孔的长度的二分之一，且所述衬板的长度大于或者等于所述通孔的长度的四分之一。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的主板组件，其特征在于，在所述主板的厚度方向上，所述板本体的底板面与所述主板的顶板面之间设有间隙。

10.一种换热器，其特征在于，包括换热管以及如权利要求1-9中任一项所述的主板组件，所述换热管的端部依次穿过所述安装孔和通孔，所述衬板插设在所述换热管内，且所述衬板与所述换热管的内壁贴合。

11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于，换热管包括两个宽侧板和两个窄侧板，所述窄侧板的宽度小于所述宽侧板的宽度；一个宽侧板、一个窄侧板、另一个宽侧板和另一个窄侧板首尾依次连接，相邻的宽侧板和窄侧板之间形成换热管拐角部；

所述安装孔为条形孔，所述衬板包括中部段和设置在所述中部段两侧的翻边部，所述翻边部向靠近所述通孔的中心延伸；在所述安装孔的长度方向上，所述板本体上相对设有两个所述衬板；所述翻边部与所述换热管拐角部贴合，所述中部段与所述窄侧板贴合。

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