CN113028865B - 换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换装置技术领域，尤其是涉及一种换热器。所述换热器，包括框架、侧板和缓冲加强件，所述缓冲加强件包括能够在与所述侧板的板面的方向相交的方向上伸缩的横向弹力元件，所述横向弹力元件夹设在所述侧板和所述框架之间。本发明提供的换热器的可靠性高。

Description

换热器

技术领域

本发明涉及热交换装置技术领域，尤其是涉及一种换热器。

背景技术

发动机是车辆和机械设备的主要动力，发动机在工作中会产生大量的热，为了使发动机在合适的温度下工作，需要采用发动机冷却系统对发动机进行冷却。其中，换热器是发动机冷却系统的核心部件，通过发动机驱动水泵，从而带动冷却水经过发动机缸盖、节温器和水箱等部件回到发动机。高温冷却水经过换热器时被同时经过换热器的冷却空气冷却。

换热管主要包括室体、主板、换热管组、侧板和框架；换热管组包括多个换热管，多个换热管沿主板的长度方向间隔设置，相邻两个换热管之间设置翅片，翅片可以提高换热效果和换热器的强度，换热管穿过主板与室体连通，侧板与主板连接且位于换热管组的一侧（在主板的长度方向上），侧板与换热管之间设置翅片，框架与室体连接且位于侧板的远离换热管组的一侧。

换热器在工作时，其内部的工作压力可达到100kPa-350kPa，换热管在受压时会发生膨胀变形，换热管在主板的长度方向上有一定变形量，当前换热管的变形会影响到与之相邻的换热管，在主板的长度方向上（即多个换热管的堆叠方向）变形量依次叠加后导致最外侧的换热管的变形量最大，该换热管的变形量可以达到2-3mm。而位于最外侧的换热管的根部又受到主板的约束，则该换热管产生扭曲变形，在与主板交接的位置达到最大应力。在压力冲击下，最外侧的换热管的根部不停的产生变形，从而产生疲劳裂纹，进而会断裂，导致换热管泄露。这种换热器的耐压能力低，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种侧板、换热芯体及换热器，以在一定程度上解决现有技术中存在的换热器的耐压能力低，可靠性差的技术问题。

本发明提供一种换热器，包括框架、侧板和缓冲加强件，所述缓冲加强件包括能够在与所述侧板的板面的方向相交的方向上伸缩的横向弹力元件，所述横向弹力元件夹设在所述侧板和所述框架之间。

进一步地，所述框架和所述侧板两者中的至少一个上设有固定件，所述固定件用于固定所述缓冲加强件。

进一步地，所述固定件为卡槽，所述卡槽的开口方向与所述横向弹力元件的伸缩方向相同；所述框架和所述侧板上的至少一者上设有所述卡槽，所述缓冲加强件卡设在所述卡槽内。

进一步地，所述缓冲加强件为弹力块，所述弹力块采用具有弹性的非金属材料。

进一步地，所述固定件为黏胶层。

进一步地，在垂直于所述侧板的板面的方向上，所述弹力块的至少一侧上设有变形余量凹槽。

进一步地，所述变形余量凹槽的数量为多个，多个所述变形余量凹槽沿所述侧板的长度方向间隔设置。

进一步地，所述横向弹力元件包括弹簧和/或弹簧片。

进一步地，所述缓冲加强件还包括纵向弹力元件和两个底板，所述横向弹力元件的两端分别与两个所述底板连接，所述底板包括至少两个板段，所述纵向弹力元件的两端分别与两个所述板段连接。

进一步地，所述缓冲加强件的刚度为50-400N/m。

本发明提供一种换热器，包括框架、侧板和缓冲加强件，所述缓冲加强件包括能够在与所述侧板的板面的方向相交的方向上伸缩的横向弹力元件，所述横向弹力元件夹设在所述侧板和所述框架之间。

本发明提供的换热器中的侧板中的横向弹力元件夹设在框架和侧板之间，框架可以给横向弹力元件一作用力，对横向弹力元件进行限制，阻碍其向远离换热管的方向移动，则横向弹力元件又对侧板进行限制，阻碍侧板向远离换热管的方向移动，同理，侧板通过翅片给外侧换热管一作用力，对外侧换热管进行限制，阻碍外侧换热管的中部向靠近侧板的方向移动，依次类推，后一个换热管给与前一个换热管一个作用力，抵消前一个给与后一个换热管的挤压力，则可减少后一个换热管的位移量，依次叠加后，外侧换热管的位移量能够减少，外侧换热管的中部的变形量减小，则外侧换热管的根部的应力可以降低，从而降低换热管的根部的断裂风险，进而提高换热器的耐压能力，提高换热器的可靠性。另外，本实施例提供的换热器中的侧板中的横向弹力元件具有弹性，能够与侧板的板面的方向相交的方向上伸缩，那么横向弹力元件能够在与侧板的板面的方向相交的方向上运动，那么在垂直于侧板的板面的方向上有分量，那么，可以在主板的长度方向上向靠近框架的方向压缩一定量，起到缓冲的作用，避免横向弹力元件与侧板的连接处的应力过大导致侧板断裂。

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为本发明第一实施例提供的换热器的结构示意图；全部结构图；

图2为本发明第二实施例提供的换热器的结构示意图；框架固定件；

图3为本发明第三实施例提供的换热器的结构示意图；侧板固定件；

图4为本发明第四实施例提供的换热器的结构示意图；

图5为本发明第五实施例提供的换热器的结构示意图；

图6为本发明第六实施例提供的换热器中缓冲加强件的结构示意图；

图7为本发明第七实施例提供的换热器中缓冲加强件的结构示意图；

图8为本发明第八实施例提供的换热器中缓冲加强件的结构示意图；

图9为本发明第九实施例提供的换热器中缓冲加强件的结构示意图。

图标：10-侧板；20-框架；30-缓冲加强件；40-主板；50-换热管；60-室体；70-翅片；80-固定件；11-断裂豁口；31-横向弹力元件；32-框架侧底板；33-侧板侧底板；34-变形余量凹槽；35-纵向弹力元件。

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和图2所示，本发明提供的换热器，包括框架20、侧板10和缓冲加强件30，所述缓冲加强件30包括能够与侧板10的板面的方向相交的方向上伸缩的横向弹力元件31，所述横向弹力元件31夹设在所述侧板10和所述框架20之间。

换热器还包括主板40、换热管50组和室体60，所述换热管50组包括多个沿所述主板40的长度方向间隔设置的换热管50；所述换热管50的端部穿过所述主板40的安装孔并伸入所述室体60内，在主板40的长度方向上，所述侧板10设置在所述换热管50的一侧，相邻两个换热管50之间以及侧板10与所述换热管50之间均设置有翅片70，翅片70可以提高换热器的换热效果，还能够对换热管50进行支撑。

本实施例提供的换热器在工作时，具有一定压力的流体流入换热管50内，换热管50的两端插设在主板40的安装孔内，而换热管50中部（换热管50的位于两个主板40之间的部分）在流体的压力作用下有产生变形的趋势，换热管50的中部在换热管50的厚度方向（即主板40的长度方向）有产生变形量（也可以理解为在换热管50的厚度方向上产生位移量）的趋势；前一个换热管50因变形，可以通过翅片70挤压后一个换热管50，依次叠加，位于最外侧的换热管50（为方便描述将位于最外侧的换热管50定义为外侧换热管50）受到前面多个换热管50的共同作用；外侧换热管50受到的力又通过翅片70传递给侧板10，侧板10传递给缓冲加强件30，缓冲加强件30传递给框架20。

本实施例提供的换热器中的侧板10中的横向弹力元件31夹设在框架20和侧板10之间，框架20可以给横向弹力元件31一作用力，对横向弹力元件31进行限制，阻碍其向远离换热管50的方向移动，则横向弹力元件31又对侧板10进行限制，阻碍侧板10向远离换热管50的方向移动，同理，侧板10通过翅片70给外侧换热管50一作用力，对外侧换热管50进行限制，阻碍外侧换热管50的中部向靠近侧板10的方向移动，依次类推，后一个换热管50给与前一个换热管50一个作用力，抵消前一个给与后一个换热管50的挤压力，则可减少后一个换热管50的位移量，依次叠加后，外侧换热管50的位移量能够减少，外侧换热管50的中部的变形量减小，则外侧换热管50的根部的应力可以降低，从而降低换热管50的根部的断裂风险，进而提高换热器的耐压能力，提高换热器的可靠性。另外，本实施例提供的换热器中的侧板10中的横向弹力元件31具有弹性，能够与侧板10的板面的方向相交的方向上伸缩，那么横向弹力元件31能够在与侧板10的板面的方向相交的方向上运动，那么在垂直于侧板10的板面的方向上有分量，那么，横向弹力元件31在受到侧板10的作用力后，可以在主板40的长度方向上向靠近框架20的方向压缩一定量，起到缓冲的作用，避免横向弹力元件31与侧板10的连接处的应力过大导致侧板10断裂。

其中，横向弹力元件31的伸缩方向较佳的与侧板10的板面垂直，使得横向弹力元件31简单，可靠。

需要说明的是，缓冲加强件30可以位于侧板10的各个位置，缓冲加强件30的数量可以为一个、两个、三个或者四个等等。

换热管50在热流体的作用下会在换热管50的长度方向上拉长，从而可以使得换热管50的两端的主板40之间的距离拉长，但侧板10会约束换热管50的伸长，使换热管50产生弯曲，从而换热管50产生热应力，因此为了降低换热管50的热应力，在侧板10上设置减弱结构（例如镂空结构或者断裂豁口11等），使得侧板10易拉长变形，从而减少侧板10对换热管50的束缚。但是减弱结构降低了侧板10的强度，可以在减弱结构处设置缓冲加强件30，从而提高侧板10的减弱结构处的强度。

其中，当减弱结构为断裂豁口11时，断裂豁口11的长度方向与侧板10的长度方向相交设置，也即断裂豁口11使得侧板10在中部断开，如图2所示。断裂豁口11的形状可以为一字型、Z型、V型、M型、波浪型或者锯齿型等。

其中，如图3所示，可以在框架20上设置固定件80，固定件80用于固定缓冲加强件30；或者，如图4所示，可以在侧板10上设置固定件80，从而固定缓冲加强件30；或者，如图5所示，框架20和侧板10上均设有固定件80，以固定缓冲加强件30。

作为一种可选方案，如图1至图4所示，所述缓冲加强件30为弹力块，所述弹力块采用具有弹性的非金属材料。本实施例中，缓冲加强件30采用具有弹性的非金属材料，则缓冲加强件30不仅在横向上可以伸缩，还可以在纵向（与侧板10的长度方向平行）上伸缩，而且这种缓冲加强件30结构简单，易加工制造；缓冲加强件30的各个位置都有弹性，则能够进一步降低缓冲加强件30与侧板10连接处的应力。

其中，弹力块可以采用橡胶、硅胶或者闭孔发泡材料（例如：CR发泡材质或者EPDM材质等）等。

其中，固定件80可以为卡槽，弹力块卡设在卡槽内，卡槽的开口方向与横向弹力元件31的伸缩方向重合；可以通过在框架20或者侧板10上通过焊接、螺纹连接或者过盈连接等连接方式固定槽板，槽板与框架20的板面形成卡槽，或者槽板与侧板10的板面形成槽板；可选的，通过冲压件将槽板与框架20或者将槽板与侧板10一体成型，加工效率高；或者，所述固定件80为黏胶层，也即通过黏胶将弹力块与框架20固定，或者通过黏胶将弹力块与侧板10固定，或者通过黏胶将弹力块分别与框架20和侧板10固定。

在上述实施例基础之上，进一步地，在垂直于所述侧板10的板面的方向上，所述弹力块的至少一侧上设有变形余量凹槽34。本实施例中，在弹力块上设置变形余量凹槽34，则能够使得缓冲加强件30压缩时比较容易，进一步降低缓冲加强件30与侧板10的连接处的应力。

其中，变形余量凹槽34可以为半圆形槽、V型槽、U型槽或者矩形槽等。

变形余量凹槽34的数量可以为一个。

变形余量凹槽34的数量可以为多个，例如：两个、三个或者四个等等，多个变形余量凹槽34沿侧板10侧板10的长度方向间隔设置。

作为一种可选方案，所述横向弹力元件31包括弹簧和/或弹簧片，即：横向弹力元件31为如图6所示的弹簧；或者，如图7所示的弹簧片或者，横向弹力元件31既包括弹簧又包括弹簧片；横向弹力元件31一端与框架20抵接，横向弹力元件31的另一端与侧板10抵接。

具体的，如图7所示，横向弹力元件31为弹簧片，可以理解为，在金属板片上设置至少一个横向缓冲凹槽，横向缓冲凹槽的长度方向与侧板10的板面垂直，横向缓冲凹槽可以伸缩，从而使得金属板片可以伸缩，当横向缓冲凹槽为多个时，多个横向缓冲凹槽沿金属板片的长度方向间隔设置，可以形成波浪形或者锯齿形等。

其中，固定缓冲加强件30的固定件80可以为卡槽，缓冲加强件30卡设在卡槽内，卡槽的开口方向与横向弹力元件31的伸缩方向重合；可以通过在框架20或者侧板10上通过焊接、螺纹连接或者过盈连接等连接方式固定槽板，槽板与框架20的板面形成卡槽，或者槽板与侧板10的板面形成槽板；可选的，通过冲压件将槽板与框架20或者将槽板与侧板10一体成型，加工效率高。

其中，横向弹力元件31可以直接与框架20抵接或者直接与侧板10抵接；还可以如图6所示，缓冲加强件30包括所述缓冲加强件30还包括两个底板，所述纵向弹力元件35的两端分别与两个所述底板连接，两个底板中的一个为框架侧底板32，另一个为侧板侧底板33，框架侧底板32与框架20连接固定，侧板侧底板33与侧板10连接固定，横向弹力元件31的一端与框架侧底板32连接，横向弹力元件31的另一端与侧板侧底板33连接。

侧板侧底板33采用具有弹性的非金属材质，例如：橡胶或者硅胶等，这样侧板侧底板33自身能够伸缩，吸收一定量的作用力，从而能够进一步降低侧板侧底板33与侧板10的连接处的应力，进一步避免侧板10断裂。

如图8和图9所示，在上述实施例基础之上，进一步地，所述缓冲加强件30还包括纵向弹力元件35，所述底板包括至少两个板段，所述纵向弹力元件35的两端分别与两个所述板段连接，也即框架侧底板32和侧板侧底板33均分为两个板段，框架侧底板32的两个板段之间连接有纵向弹力元件35，侧板侧底板33的两个板段之间连接有纵向弹力元件35。

本实施例中，纵向弹力元件35使得缓冲加固件在平行于侧板10的长度方向上实现伸缩，从而可以实现缓冲弹力元件的在横向弹力元件31的伸缩方向上的两端固定，而又能够适应侧板10的长度变化。

其中，纵向弹力元件35的结构形式可以为多种，例如：如图8所示，纵向弹力元件35为弹簧，弹簧的一端与侧板侧底板33连接，弹簧的另一端与框架侧底板32；或者，如图9所示，纵向弹力元件35为弹簧片，即在金属板片上设置有至少一个纵向缓冲凹槽，纵向缓冲凹槽的长度方向与侧板10的宽度方向平行，纵向缓冲凹槽可以伸缩，从而使得金属板片可以伸缩，当纵向缓冲凹槽为多个时，多个纵向缓冲凹槽沿侧板10的长度方向间隔设置，可以形成波浪形或者锯齿形等；或者，纵向弹力元件35包括弹簧和弹簧片。

纵向弹力元件35的结构形式和横向弹力元件31的结构形式可以相同，也可以不同。

在上述实施例基础之上，进一步地，所述缓冲加强件30的刚度为50-400N/m，例如：50 N/m、80 N/m、100 N/m、130 N/m、150 N/m、180 N/m、200 N/m、245 N/m、280 N/m、300 N/m、350 N/m或者400 N/m等。

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 (9)

1.一种换热器，其特征在于，包括框架、侧板和缓冲加强件，所述缓冲加强件包括能够在与所述侧板的板面的方向相交的方向上伸缩的横向弹力元件，所述横向弹力元件夹设在所述侧板和所述框架之间；

所述缓冲加强件还包括纵向弹力元件和两个底板，所述横向弹力元件的两端分别与两个所述底板连接，所述底板包括至少两个板段，所述纵向弹力元件的两端分别与两个所述板段连接。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述框架和所述侧板两者中的至少一个上设有固定件，所述固定件用于固定所述缓冲加强件。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述固定件为卡槽，所述卡槽的开口方向与所述横向弹力元件的伸缩方向相同；所述框架和所述侧板上的至少一者上设有所述卡槽，所述缓冲加强件卡设在所述卡槽内。

4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述缓冲加强件为弹力块，所述弹力块采用具有弹性的非金属材料。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述固定件为黏胶层。

6.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，在垂直于所述侧板的板面的方向上，所述弹力块的至少一侧上设有变形余量凹槽。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述变形余量凹槽的数量为多个，多个所述变形余量凹槽沿所述侧板的长度方向间隔设置。

8.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述横向弹力元件包括弹簧和/或弹簧片。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的换热器，其特征在于，所述缓冲加强件的刚度为50-400N/m。

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