CN117029529A - 用于机动车辆的热交换器总成 - Google Patents

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莫滕·皮罗斯
克里斯汀·杰尔克
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(20)的热交换器总成(1)，其具有热交换器(2)，热交换器具有通过沿横轴(Y)和竖直轴(Z)延伸的交换器芯(5)的多个交换器管(6)连接的用于流体的至少一个入口箱(3)和至少一个出口箱(4)，每个交换器管形成用于流体的流体通道路径(8)，其中在每种情况下，在相邻的交换器管(6)之间形成沿着纵轴(X)连续的用于环境空气的空气通道路径(10)，其中至少交换器芯(5)是增材制造的。为了优化机动车辆中热交换器的传热性能，根据本发明提供在交热器芯(5)的不同区域(5.1‑5.4)中根据区域有区别地形成至少一个通道路径(8，10)，使得在至少一个通道路径(8，10)内根据区域产生不同的流动阻力。

Description

用于机动车辆的热交换器总成
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分特征的用于机动车辆的热交换器总成。
背景技术
在诸如汽车或卡车的机动车辆中使用热交换器作为冷却回路或制冷剂回路的一部分，冷却回路或制冷剂回路又是用于冷却诸如电动机、变速箱等机动车辆部件或用于车辆内部的空调系统所需的。这些冷却回路中的一些使用连续液体热交换器介质或流体，该介质或流体在热交换器处吸收机动车辆部件的热量并将其排放到环境空气中，热交换器通常是安装在机动车辆前部的散热器。在其他情况下，流体以气态进入热交换器，在热交换器中冷凝并被冷却，然后以液态离开热交换器。相反的情况也是可以想象的，其中流体以液态进入热交换器，在热交换器被加热，蒸发，并以气体的形式离开热交换器。因此，热交换器用作从环境空气中提取热量的蒸发器，并且可以根据热泵的原理用于加热车辆内部。
根据通常的结构，这种热交换器具有入口箱，该入口箱通过交换器芯连接到出口箱。交换器芯通常由多个间隔开的交换器管组成，这些交换器管主要负责流体和环境空气之间的热交换。可以说，流体被保持在入口箱中，从那里被分配到交换器管。流体通过交换器管被引导至出口箱。入口箱和出口箱可以设置在交换器芯的不同侧上或者它们可能也可以作为彼此分离的箱体部分形成在交换器芯的同一侧上。在不同的设计中，入口空间和出口空间作为单独的部分设置在单个容器中。冷却流体所需的空气流可以通过强制或自然对流引导通过交换器芯。最佳的热交换取决于环境空气和热交换器内流体的流动条件。然而，这些流动条件可能受到各种因素的不利影响。例如，相对于空气流，与热交换器相邻或设置在热交换器上游的部件确保了不均匀的空气供应，这反过来又影响到交换器芯部分的热传递。
鉴于所述的现有技术，机动车辆中热交换器的传热性能有改进的余地。
发明内容
本发明所基于的目的是优化机动车辆中的热交换器的传热性能。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的热交换器总成来实现，其中从属权利要求涉及本发明的有利实施例。
应当注意，在以下描述中单独指定的特征和措施可以以任何期望的技术上有意义的方式彼此组合，并且公开了本发明的进一步改进。本说明书特别是结合附图对本发明进行了另外的表征和说明。
本发明提供了一种具有热交换器的用于机动车辆的热交换器总成。热交换器也可以被称为散热器并且通常是前散热器，即安装在机动车辆的前部区域中的散热器或热交换器。特别地，机动车辆可以是道路车辆，例如汽车或卡车。根据实施例，热交换器总成可以仅由热交换器组成，或者它可以具有其他的可以与热交换器具有功能的和/或空间的关系的元件。一旦安装，热交换器是机动车辆热回路的组成部分，其中术语“热回路”包括冷却回路和制冷剂回路，在冷却回路中，连续的液体流体用于热传输，在制冷剂回路中，制冷剂如在热泵的情况下在热交换器中液化或蒸发。
热交换器具有用于流体的至少一个入口箱和至少一个出口箱。该流体用于在上述热回路内输送热量。机动车辆内部的流体通常吸收热量，例如从机动车辆的发动机吸收热量，并在热交换器中排放热量，其中在热泵模式的情况下，在热交换器吸收热量并在机动车辆内部排放热量也是可能的。流体可以是连续的液体，但也可以至少部分是气体，其中在热交换器中至少可以发生部分的液化或蒸发。入口箱形成设置在热回路的上游的热交换器的一部分，而出口箱形成设置在热回路的下游的热交换器的一部分，即，流体在入口箱处进入热交换器，并在出口箱处离开。在某些热回路中，阀门可能会产生流动方向的偏转，因此，根据操作模式，“入口箱”可以位于“出口箱”的下游。在这方面，也可以更中性地指“一级箱”而不是“入口箱”，以及“二级箱”而不是“出口箱”。通常精确地提供一个入口箱和精确地提供一个出口箱，但也可以有多个。
至少一个入口箱通过沿横轴和竖直轴延伸的交换器芯的多个交换器管连接到至少一个出口箱，每个交换器管形成流体通道路径，其中，在每种情况下，用于环境空气的沿着纵轴连续的空气通道路径形成在相邻的交换器管之间。代替交换器管，它也可以被称为交换器管道或类似物。各个交换器管用于将流体从入口箱引导到出口箱。因此，它具有从入口箱到出口箱的连续的流体通道路径。它可以由流体导管形成，但也可以设想交换器管具有多个彼此分离的流体导管。然而，它也可以被认为是多个彼此连接的交换器管。流体通道路径的横截面和交换器管的横截面作为一个整体可以不同地配置，例如圆形、椭圆形、多边形(特别是矩形)、具有圆角的多边形等。
应该理解的是，每个流体导管连接到入口箱的内部和外部箱的内部，而各个交换器管紧密地连接到所述端部箱使得在过渡处没有流体能够逸出。至少一个入口箱和至少一个出口箱可以由金属或塑料(可能是增强塑料)制成。交换器管优选由金属(通常由铝或铝合金)制造，以确保足够的导热性，但也可以由其他材料例如塑料或复合材料制造。交换器管是沿着横轴(Y轴)和竖直轴(Z轴)延伸但也可能说是沿着由这些轴跨越的横向平面延伸的交换器芯的一部分。交换器管在该平面内的整个横截面可以是近似矩形的。通常，交换器芯沿着纵轴(X轴)的范围基本上小于沿着横轴或竖直轴的范围。纵轴、横轴和竖直轴成对地相互垂直。原则上，这些术语不应被解释为限制性的。然而，在热交换器总成的正确安装状态下，这些轴线通常对应于机动车辆的纵轴、横轴和竖直轴。每个交换器管可以完全或部分平行于横轴或竖直轴延伸。
交换器芯对于热交换功能至关重要，因为相对于被引导流体的体积而言，它具有较大的表面。在相邻的交换器管之间形成沿着纵轴连续的用于环境空气的空气通道路径。因此，相邻的交换器管不是直接彼此邻接，或者不是处处邻接，而是至少在某些区域间隔开使得以这样的方式在它们之间形成所述空气通道路径。多个空气通道路径也可以形成在两个交换器管之间，或者形成相对于横向平面中断或分开的空气通道路径。在每种情况下，空气通道路径都沿着纵轴穿过交换器芯。然而，这并不意味着它必须平行于纵轴定向，而是仅意味着环境空气可以沿着空气通道路径穿过交换器芯。(至少)一个这样的空气通道路径通常在每对相邻的交换器管之间形成，尽管在本发明的范围内相邻的交换器管可能像无间隙一样彼此相邻。当环境空气穿过空气通道路径时，环境空气和交换器芯的表面之间发生热交换，从而在环境空气和流体之间发生间接热交换。
至少交换器芯在此是增材制造的，可能还有整个热交换器。因此使用了一种增材制造方法。这里的方法通常是基于结构数据，由不成形或形状中性的材料例如粉末(可能添加粘合剂)或液体(其也包括暂时熔融的固体)制造部件，在这种情况下因此是换热器芯或热交换器。这些过程也被统称为如“快速原型设计”、“快速制造”或“快速工具”
为了制造金属交换器芯，可以考虑粉末床方法，例如选择性激光烧结(SLS)或选择性激光熔化(SLM)，其中施加粉末，然后通过适当的聚焦辐射方式选择性地加热和烧结或熔化粉末。换句话说，部件是从平行层依次构建而成的。
此外，还可以考虑将金属以液体形式施加然后固化的方法。通过这种方式，可以连续地构建金属物体，其中该构建同样可以分层进行。金属可以以股线或金属丝的形式提供，并在其以点的形式局部施加之前熔化。因此，可以产生单独的金属液滴，并以喷射打印机的方式在压力下通过喷嘴喷射。喷嘴指向所需的施加点，在该施加点处相应的液滴随后硬化。这种方法可以归类为液态金属印刷。与粉末床方法相比，不需要施加完整的粉末层，而是在与要制造的物体相对应的点处进行有针对性的施加就足够了。各个层可以具有平面形式并水平延伸(即垂直于重力方向)，但非平面层也是可能的，如倾斜于水平面的层。所施加的层可以形成为平面(“二维”)、线性(“一维”)，甚至点(“零维”)。
在粉末床方法和液态金属印刷中，将层一个接一个地施加到基底上，即将第一层直接施加到基底，之后将另外的层一层接一层地依次施加。基底通常被设计为构建平台或基底平台，其通常具有施加第一金属层的平面。
至少交换器芯是增材制造的，这一说法并不排除也使用非增材方法(例如材料去除方法或分离方法)来完成它。例如，增材制造的物体可以作为一个整体，一方面由随后可以使用的部分(交换器芯或热交换器)构成，另一方面由将可用部分连接到基座的连接结构或支撑结构构成。这些连接结构一方面可以用于在制造过程中机械地支撑物体，另一方面可以将物体的热量耗散到基座中。在增材制造已经结束之后，连接结构应该被移除，例如通过机械加工。此外，在粉末床方法的情况下，在增材制造之后可能仍然粘附在物体上或保留在凹陷中的粉末可以被吹出、冲洗掉，或者例如机械地去除。
根据本发明，在交换器芯的不同区域中根据区域有区别地形成至少一个通道路径，使得在至少一个通道路径内根据区域产生不同的流动阻力。这可以指至少一个流体通道路径，也可能指多个流体通道路径。可替换地或另外地，这也可以指至少一个空气通道路径，也可能指多个空气通道路径。换言之，通过增材制造根据区域有区别地形成至少一个通道路径，使得流体和空气在不同区域产生不同的流动阻力。这可以意味着在不同区域中有区别地形成单个通道路径，和/或有区别地形成设置在不同区域的不同的通道路径。关于不同的设计，有多种选择可供选择，其中一些将在下文中进一步解释。在每种情况下，通过调整某些区域的流动阻力，就有可能调整某些区域中流体和空气的一般流速以及湍流的形成和强度。最后，在某些区域中较高的流动阻力可以确保空气和流体更强烈地流过其他区域，因此可以改善所述其他区域中的热交换。因此，可以相对廉价地通过增材制造方法根据需要定制交换器芯，以获得所需的流动行为。
由于增材制造，交换器管也可以根据需要进行调整，其中在每种情况下都可以进行一体式制造。因此，交换器管还可以在从一个箱到相对箱的方向上延伸一定程度。然而，也有可能的是，入口箱和出口箱设置在同一侧，并且交换器管具有U形设计，即实现流动的反向。这样的管可以最佳地通过增材制造形成。
有利地，在相邻的交换器管之间设置与至少一个交换器管作为一个整体增材制造的空气湍流元件。这些空气湍流元件可以具有多种多样的不同形状，例如平行于纵轴定向的翅片的形状。翅片的形状几乎可以根据需要而变化，例如，它们可以具有直表面、二维或三维曲面和/或一体的扩口表面。翅片也可以具有一个或多个孔或凹槽。然而，除了柱状结构之外，还可以通过增材制造产生柱状结构，该柱状结构可以具有例如圆形、椭圆形、透镜状或多边形例如矩形的横截面。空气湍流元件也可以相对于相邻的交换器管以不同的方式延伸。在最简单的情况下，它们可以垂直于作为一个整体连接到的交换器管的(局部)方向延伸。然而，它们也可以以90°以外的角度延伸，即倾斜延伸。至少两个空气湍流元件也可以相互交叉。空气湍流元件的横截面也可以改变，例如逐渐变细和/或变宽。单个的空气湍流元件可以连接两个交换器管，即连接到这两个交换器管。然而，可替换地，它也可以离开交换器管并朝着相邻的交换器管延伸但不接触后者。在增材制造过程中，相应的空气湍流元件已经与至少一个交换器管作为一个整体一起制造，即它通过材料结合连接到后者。
一个实施例提供了空气湍流元件的相对设置和/或配置在某些区域是不同的。关于相对设置，一方面，相邻空气湍流元件之间的间距可以变化。然而，另一方面，三维设置也可以被修改，例如，以这样的方式，使得两个相邻的空气湍流元件可以相对于纵轴呈现不同的相对位置，即例如处于相同的高度或相对于彼此偏移。空气湍流元件的配置与单个的空气湍流元件的几何形状和尺寸有关。这里有大量的选择，例如，在一个区域中设置翅状空气湍流元件，在另一个区域设置具有圆形横截面的柱状空气湍流元件。
根据优选实施例，在具有较高空气阻力的至少一个区域中相邻的空气湍流元件之间的间距小于在具有较低空气阻力的至少一个区域中的间距。换言之，交换器芯具有至少一个具有较高空气阻力的区域和至少一个具有较低空气阻力的区域，其中在前一区域中相邻的空气湍流元件之间的间距小于在后一区域中的间距。由于较小的间距，可用于空气流过的横截面减小了，结果，空气流趋于减少，并且另外产生更明显的湍流。后者可以积极地影响热交换，因为已经通过与交换器芯的接触而被加热的空气在交换器芯附近停留的时间更少。因此形成了总体上更显著的增强热流的温度梯度。应当理解的是，空气湍流元件之间的间距一方面可以受到所提供的不同数量的空气湍流元件的影响，另一方面也可以受到被选择为不同的单个空气湍流元件的几何形状和尺寸的影响。
另一个实施例提供了，在具有较高空气阻力的至少一个区域中，交换器管沿着纵轴的范围和至少一条空气通道路径沿着纵轴的长度大于在具有较低空气阻力的至少一个区域中的范围和长度。换言之，交换器管沿纵轴的范围在交换器芯的所有区域中并不相同，而是在某些区域中不同。因为交换器管沿着纵轴延伸不同的量，所以位于它们之间的空气通道路径也更长或更短。较长的通道路径反过来意味着在其他类似几何条件的情况下空气阻力增加。
根据一个实施例，具有较高空气阻力的至少一个区域沿着纵轴设置为与风扇对齐。这当然与热交换器在机动车辆内部的正确安装状态有关。风扇尤其可以采用带叶轮的轴流风扇的形式，该叶轮围绕平行于纵轴的旋转轴旋转，或者可能与纵轴成微小角度(例如，不超过30°)。特别地，在风扇的前面(或后面)沿着纵轴产生将引起更明显的气流的显著降低的压力(或升高的压力)，该风扇例如可以由机动车辆的内燃发动机机械地驱动。这又将导致环境空气强烈地流过设置在那里的交换器芯的区域，而流过与其偏移的区域的流动则不那么强烈。这种不均匀的空气流通常会影响热交换器的功能。然而，如果具有较高空气阻力的区域沿着纵轴与风扇对齐，则这导致一定比例的环境空气被偏转到相邻区域中，从而流动更好，并且可以更有效地促进热交换。
同样，具有较高空气阻力的至少一个区域可以有利地沿着纵轴设置在进气口的后面。进气口位于机动车辆的前侧，并且例如可以设置在保险杠的下方或上方，是环境空气流入机动车辆内部的区域。特别地，如果如通常那样，热交换器被相对紧密地设置在进气口的后面，则沿着纵轴到位于进气口后方的区域的流动被加强，并且在传统热交换器的情况下，将经历更明显的通流。在本实施例中，可以通过在某些区域增加空气阻力来防止。空气流因此被部分地转移到其他区域中，从而使得热交换器的整体均匀的通流。
总的来说，在具有较高空气阻力的区域和具有较低阻力的区域之间必须没有二元区别。相反，最大空气阻力和最小空气阻力之间的不同中间水平是可以想象的，其中过渡可以或多或少地连续地或可替代地递增地发生。
根据一个有利的实施例，至少一个交换器管具有沿着其范围变化的横截面。交换器管的基本几何形状在此可以首先被修改，例如在圆形、椭圆形、多边形和/或其他形状之间修改。然而，可替代地或另外地，也可以修改比例，例如，以这样的方式，交换器管在一个区域中具有正方形横截面，而在另一个区域具有对应于细长矩形的横截面。例如，横截面的变化也可以用来改变如所述的交换器管沿纵轴的范围。因此，与之相关的空气通道路径长度的变化不仅可以在相邻的不同交换器管对之间发生，而且可以沿着一对交换器管的路线发生。也可以通过这种方式改变相邻交换器管之间的局部间距。最后，流体阻力(即流过的流体的流动阻力)也可以被修改。例如，可以通过缩小横截面来扩大它。
一个实施例提供了至少一个交换器管具有与交换器管的壁作为一个整体增材制造的并且从壁向内部延伸的多个流体湍流元件，其中流体湍流元件的相对设置和/或构造根据区域而不同。该流体湍流元件可以具有不同的形状，例如平行于交换器管的延伸方向定向的翅片的形状。然而，除此之外，还可以生成柱状结构，该柱状结构可以具有例如圆形、椭圆形、透镜状或多边形(例如矩形)的横截面。横截面也可以沿着流体湍流元件改变，例如变细和/或变宽。此外，可以不同地选择交换器管内的各个流体湍流元件的路线，例如平行于竖直轴、横向于竖直轴或倾斜于竖直轴。两个流体湍流元件也可以相互交叉。单个的流体湍流元件可以完全延伸穿过交换器管内部的流体导管，并且例如连接后者的相对壁部。然而，可替换地，它也可以离开交换器管的壁部分并延伸到流体导管中而不接触另一个壁部分。各个流体湍流元件已经在增材制造过程中与各个交换器管一起制造为一个整体。流体湍流元件的相对设置和/或构造有利地根据区域而不同。关于相对设置，一方面，相邻的流体湍流元件之间的间距可以变化。然而，另一方面，三维设置也可以被修改，例如，以这样的方式，使得两个相邻的流体湍流元件可以相对于交换器管的延伸方向呈现不同的相对位置，即，例如，相对于彼此处于相同的高度或偏移。流体湍流元件的构造与单个的流体湍流单元的几何形状和尺寸有关。这里也有不同的选择，例如在一个区域中设置翅状流体湍流元件，在另一个区域设置具有圆形横截面的柱状流体湍流元件。
在具有较高流体阻力的至少一个区域中相邻的流体湍流元件之间的间距有利地小于在具有较低流体阻力的至少一个区域中的间距。换言之，交换器芯具有具有较高流体阻力的至少一个区域和具有较低流体阻力的至少一个区域，其中在前一区域中相邻流体湍流元件之间的间距小于在后一区域中的间距。由于较小的间距，如果多个流体湍流元件彼此相邻地横向设置于各个交换器管的延伸方向，则可以减小可用于流体流过的横截面。如果流体湍流元件一个接一个地设置在延伸方向上，则流体能够在两个流体湍流元件之间覆盖的自由路径长度在一定程度上减小。在这两种情况下，流体流往往会减少并且还会产生更明显的湍流。后者可以再次积极地影响热交换，因为在交换器管的壁附近已经被冷却或加热的流体在那里停留的时间更少。因此形成了总体上更显著的增强热流的温度梯度。应当理解的是，流体湍流元件之间的间距一方面可以受到所提供的不同数量的流体湍流元件的影响，另一方面，也受到被选择为不同的单个流体湍流单元的几何形状和尺寸的影响。
一个实施例提供了在具有较高流体阻力的至少一个区域中流体湍流元件横向于相应的交换器管的延伸方向的横截面表面大于在具有较低流体阻力的至少一个区域的横截面表面。横向于延伸方向的横截面表面对应于流体在其上流动的横截面。例如，当流体湍流元件通过流体导管从一个壁部分被完全引导到达另一个(例如，相对的)壁部分时，横截面表面较大，而当流体湍流元件仅从一个壁部分突出到流体导管中时，横截面表面较小。
附图说明
以下在附图所示的示例性实施例的基础上更详细地解释本发明的进一步有利细节和效果，其中：
图1A示出了根据本发明的热交换器总成的第一实施例的示意性侧视图；
图1B示出了图1A中热交换器总成的示意性前视图；
图2示出了根据本发明的热交换器总成的第二实施例的示意性侧视图；
图3A示出了根据本发明的热交换器总成的第三实施例的示意性侧视图；
图3B示出了图3A中热交换器总成的示意性前视图；
图4示出了根据本发明的热交换器总成的第四实施例的示意性前视图；
图5-10示出了根据本发明的热交换器总成的一部分的不同实施例的平面图；
图11示出了根据本发明的热交换器总成的第五实施例的交换器管的透视图；以及
图12示出了根据本发明的热交换器总成的第六实施例的交换器管的侧视图。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，因此这些部件通常也只描述一次。
图1A和1B示出了机动车辆20的前视图，机动车辆在这种情况下是轿车，具有根据本发明的具有热交换器2的热交换器总成1的第一实施例。热交换器2沿着纵轴X主要设置在机动车辆20的前面板21的后面，然而，其中前面板21具有进气口22。热交换器2具有用于流体(此处未示出，例如机动车辆20的冷却剂)的入口箱3和出口箱4。入口箱3和出口箱4沿着竖直轴Z延伸并且通过交换器芯5的交换器管6彼此连接。每个交换器管6具有中空设计并且具有用于引导流体的流体通道路径8。所有的交换器管6都具有相似的横截面，在这种情况下，该横截面被设计为矩形并沿着纵轴X延伸。然而，可替换地，它也可以被设计为正方形、圆形、椭圆形或其他形式。在该示例性实施例中，交换器管6平行于横轴Y延伸，并且每个交换器管相对于竖直轴Z具有相同的间距。在每种情况下，在相邻的交换器管6之间限定环境空气可以通过以与流体交换热的空气通道路径10。一方面为了扩大交换器芯5的表面，以及另一方面影响空气的流动特性，这里平行于竖直轴Z延伸的空气湍流元件11分别设置在相邻的交换器管6之间。整个热交换器2由铝合金通过增材制造方法制造，例如通过诸如SLM的粉末床方法或通过液态金属印刷。增材制造方法甚至允许复杂三维结构的有效制造。
空气湍流元件11之间的间距在整个交换器芯5内部不是恒定的。相反，可以大致区分为具有较低空气阻力的两个区域5.1和具有较高空气阻力的区域5.2。在较低空气阻力的区域5.1中，空气湍流元件11具有比在较大空气阻力的区域5.2中更大的间距。由于后者沿着纵轴X设置在进气口22的后面，因此空气主要流到该区域5.2上。因为该区域5.2具有更高的空气阻力，所以一定比例的空气被转移或偏转到其他区域5.1中，使得通过该区域的流动总体上更好并且整个交换器芯5有效地参与热交换。
图2显示了根据本发明的热交换器总成1在机动车辆20内的第二实施例，其在很大程度上对应于第一实施例，在此不再解释。与第一实施例相比，在这种情况下，交换器管6具有不同的横截面。更确切地说，在具有较高空气阻力的区段5.2中的交换器管6形成为使它们沿着纵轴X比在具有较低空气阻力的区段5.1中更长。因此，在具有较高空气阻力的区段5.2中，在交换器管6之间形成的空气通道路径10也较长，这增加了空气摩擦并且还导致更明显的湍流。在该示例中，空气湍流元件11也沿着纵轴X延长，使得它们在一定程度上与交换器管6重合。在该示例中，空气湍流元件11的间距在交换器芯5的所有区域5.1、5.2中可以是相同的，但是如在第一示例性实施例中它们在某些区域中也可以是不同的。
图3A和3B显示了根据本发明的热交换器总成1的第三实施例，其中风扇15沿着纵轴X设置在热交换器2的后面。这里的进气口22足够大，基本上可以有足够的流量流到整个交换器芯5上。然而，由于风扇15的抽吸作用，存在通过交换器芯5的中心区域5.2的流量过大的风险，而通过其他区域5.1的流量不足。为了防止这种情况，中心区域5.2具有更高的空气阻力，这再次通过减小空气湍流元件11之间的间距来实现。可替换地或另外地，这里也有可能在某些区域中延长空气通道路径10。
图4显示了根据本发明的热交换器总成1或热交换器2的第四实施例，其中该附图并不对应于任何实际有利的热交换器2，而是仅用于表示根据本发明提供的用于改变空气通道路径10的不同可能选项。如上所述，空气湍流元件11之间的间距可以变化。此外，空气湍流元件11相对于交换器管6的定向可以被改变，使得它们可以垂直于它们延伸的方向(因此平行于竖直轴Z)定向，或者可替代地倾斜于它们延伸的方向(因此倾斜于竖直轴Z)定向。此外，相邻交换器管6之间的空气湍流元件11可以逐渐变细或变宽和/或它们可以相互交叉。也可能的是，单个空气湍流元件11不是从一个交换器管6连续地形成到下一个，而是仅部分地在相邻的交换器管6的方向上延伸。除了所述措施之外，还可以改变相邻交换器管6之间的间距，其中较大的间距导致比较小的间距更小的空气阻力。
图5至图10分别以示例的方式显示了具有不同实施方式的空气湍流元件11的单个交换器管6。在根据图5的实施例中，空气湍流元件11被设计为翅片，并平行于纵轴X定向。图6和图7分别显示了具有圆形横截面的柱状空气湍流元件，其中图6中仅提供了一排空气湍流元件，而在图7中，两排空气湍流元件相对于纵轴X和横轴Y彼此偏移设置。根据图7的实施例还导致空气湍流元件11之间的间距更小，并且通常对应于比根据图6的实施例更高的空气阻力。
图8和图9示出了具有椭圆形横截面的柱状空气湍流元件11，其中图8中椭圆的半长轴平行于纵轴X定向，而图9中椭圆的半长轴相对于的纵轴X和横轴Y倾斜约45°。图10示出了具有矩形横截面的柱状空气湍流元件11。虽然空气湍流元件11的数量与图5中的数量相对应，但由于沿横轴Y的宽度较大，空气湍流元件之间的间距较小，从而产生较大的空气阻力。
图11示出了根据本发明的热交换器总成1的第五实施例的交换器芯5的一部分，其中为了清楚起见，这里省略了空气湍流元件11。这里以示例的方式示出了三个交换器管6，它们各自具有横截面为矩形的壁7，在该壁中再次形成流体通道路径8。然而，后者修改为横截面不是连续恒定的。对于图11中最上面的交换器管6的情况，沿竖直轴Z的范围在某些部分减小，从而导致具有较小流体阻力的侧边区域5.3和具有较大流体阻力的中央区域5.4。然而，对于图11最下面的交换器管6的情况，尽管沿垂直轴Z的范围是恒定的，但这里也提供了具有增加的流体阻力的中心区域5.4，因为交换器管6沿纵轴X的范围在那里减小。应当注意，沿着竖直轴Z的范围的减小也导致空气通道路径10的局部增大。同样，沿着纵轴X的范围的减小可以导致空气通道路径10的缩短，并因此导致空气摩擦的减小。
图12示出了根据本发明的热交换器总成1的第六实施例的交换器芯的一部分，其中三根交换器管6再次以侧视图的截面图示出。在增材制造过程中与壁7制成整体的多个流体湍流元件9在每种情况下都连接到相应的交换器管6的壁7上。在这里，最上面的和中间的交换器管6在每种情况下都具有沿纵轴X偏移设置的两个流体湍流元件9，而最下面的交换器管6总共具有六个流体湍流元件9。在上面的两个交换器管6的情况下，流体湍流元件9各自从壁7的一个部分穿过到相对的部分。然而，在最上面的交换器管6的情况下，流体湍流元件9的横截面表面与中间的交换器管6相比增大了，使得最上面的交换器管6对应于具有较大流体阻力的区段5.4，而中间的交换器管6对应于具有较小流体阻力4的区段5.3。在最下面的交换器管6的情况下流体湍流元件9的间距小于上面的两个交换器管6的情况，因此在这里总体上产生了具有较大流体阻力的区段5.4，并且流体阻力在这里通过一些流体湍流元件9而改变，该流体湍流元件9不是从壁7的一个区段连续地延伸到相对区段而是以残桩的方式形成并使得在流体通道路径8的中心保留了一个自由区域。
关于流体湍流元件9的横截面，提供了多种的不同选择。例如，如图5至图10所示，对于空气湍流元件11，它们可以以具有矩形、圆形或椭圆形横截面的翅片或柱的方式形成。
尽管在这里所示的示例性实施例中，空气阻力的变化或流体阻力的变化在每种情况下都被示出为替代方案，但是应该清楚的是，这些可能的变化也可以在热交换器2中组合。
附图标记列表：
1热交换器总成
2热交换器
3入口箱
4出口箱
5交换器芯
5.1、5.4区域
6交换器管
7壁
8流体通道路径
9流体湍流元件
10空气通道路径
11空气湍流元件
15风扇
20机动车辆
21前面板
22进气口
X纵轴
Y横轴
Z竖直轴

Claims (10)

1.一种用于机动车辆(20)的热交换器总成(1)，具有热交换器(2)，热交换器(2)具有用于流体的至少一个入口箱(3)和至少一个出口箱(4)，所述至少一个入口箱(3)和所述至少一个出口箱(4)通过沿横轴(Y)和竖直轴(Z)延伸的交换器芯(5)的多个交换器管(6)连接，每个交换器管形成用于流体的流体通道路径(8)，其中，在每种情况下，在相邻的交换器管(6)之间形成沿着纵轴(X)连续的用于环境空气的空气通道路径(10)，其中至少所述交换器芯(5)是增材制造的，
其特征在于，
在所述交热器芯(5)的不同区域(5.1-5.4)中根据区域有区别地形成至少一个通道路径(8，10)，使得在所述至少一个通道路径(8，10)内根据区域产生不同的流动阻力。
2.根据权利要求1所述的热交换器总成，
其特征在于，
在相邻的交换器管(6)之间设置与至少一个交换器管(6)作为一个整体增材制造的空气湍流元件(11)，其中空气湍流元件(11)的相对设置和/或构造根据区域而不同。
3.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
在具有较高空气阻力的至少一个区域(5.2)中相邻的空气湍流元件(11)之间的间距小于在具有较低空气阻力的至少一个区域(5.1)中相邻的空气湍流元件(11)之间的间距。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
在具有较高空气阻力的至少一个区域(5.2)中，交换器管(6)沿着纵轴(X)的范围和至少一个空气通道路径沿着纵轴(X)的长度大于在具有较低空气阻力的至少一个区域(5.1)中交换器管(6)沿着纵轴(X)的范围和至少一个空气通道路径沿着纵轴(X)的长度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
具有较高空气阻力的至少一个区域(5.2)沿着纵轴(X)设置为与风扇(15)对齐。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
具有较高空气阻力的至少一个区域(5.2)沿着纵轴(X)设置在所述机动车辆(20)的进气口(22)的后面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
至少一个交换器管(6)具有沿着其范围变化的横截面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
至少一个交换器管(6)具有与所述交换器管的壁(7)作为一个整体增材制造的并且从所述壁(7)向内部延伸的多个流体湍流元件(9)，其中流体湍流元件(9)的相对设置和/或构造根据区域而不同。
9.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于，
在具有较高空气阻力的至少一个区域(5.4)中相邻的流体湍流元件(9)之间的间距小于在具有较低流体阻力的至少一个区域(5.3)中相邻的流体湍流元件(9)之间的间距。
10.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器总成，
其特征在于
在具有较高流体阻力的至少一个区域(5.4)中流体湍流元件(9)横向于相应的交换器管(6)的延伸方向的横截面表面大于在具有较低流体阻力的至少一个区域(5.3)的横截面表面。
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