CN1329705C - 层叠板式热传导器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种层叠板式热传导器，它由众多槽状的相互叠置的第一种类型和第二种类型的板片组成，这些板片之间形成了流道，第一高度为h的流道用于第一种介质，第二高度为H的流道用于第二种介质。该板片在其周边处带有向上翻起并被钎焊在一起的边缘部位，第一种类型和第二种类型板片的边缘部位高度不同。按照本发明，第一种类型的板片的边缘部位的高度为h1，坡口面角度为α。第二种类型的板片则具有更高的边缘部位，它至少由三段组成，这三段的高度分别为H1、H2和H3。其中，高度为H1的第一个边缘段和高度为H3的第三个边缘段各自拥有一个坡口面角度α。而高度为H2的第二个边缘段则垂直于板底。

Description

层叠板式热传导器
技术领域
本发明涉及一种层叠板式热传导器，它由申请人在德国申请DE-A 19511991中公开。
背景技术
层叠的板式热传导器已在DE-A 4314808和DE-A 19750748中被其各自的申请人所公开。已公开的这种热传导器类型原则上采用一种单一类型的板片，这样就可采用大量的通用零部件。在这种情况下，参与热交换的介质如油和制冷剂的流道的高度相同，也就是说，具有相同的流道截面。不同介质的不同的热交换条件可以通过不同的即各自匹配的位于各块板片之间的紊流套管来满足。
而对于差别很大的介质，例如液态和气态的介质，为了达到有效的热传递，则需要不同截面的流道。为此在DE-A 19511991中，申请人为层叠板式热传导器提出了两个方案，其中，第一种介质-如一种发动机制冷剂循环中的制冷剂的流道截面要小于第二种介质-如用于发动机的经压缩机压缩和加热的增压空气。第一种方案只使用了相同的板片和高度相同的流道，但在增压空气侧则有两个或更多的流道并联在一起，这样增压空气的流道截面与制冷剂的流道截面相比就增加了一倍或者更多倍。在第二种方案中使用了不同类型的板片，即，使用了两种结构类型的板片，这样就使增压空气流道的高度为制冷剂流道高度的两倍。这两种不同类型的板片带有与板底垂直的边缘，边缘上还带有凸缘。这样，在将板片叠置时，这些环形的凸缘就可作为相邻的板片的支座和接触面。板片的边缘在其与板底垂直并相互重叠的地方被钎焊在一起。在这里，需要一条确定的、公差相对很小的缝，否则钎焊就不能达到密封的效果。就这方面而言，这种结构形式增加了制造成本和费用。
发明内容
本发明的任务是改进上述板式热传导器，降低其制造成本和费用。
这一任务通过具有如下特征的层叠板式热传导器来完成：它由多个槽状的相互叠置的板片组成，这些板片分为第一种类型和第二种类型，第一种类型和第二种类型的板片交替叠置，在它们之间形成了流道，相邻的流道具有不同流道高度h、H，第一高度为h的流道用于第一种介质，第二高度为H的流道用于第二种介质，其中，板片在其周边处带有向上翻起并被钎焊在一起的边缘部位，而第一种类型和第二种类型板片的边缘部位高度不同。第一种类型的板片的边缘部位的高度为h1，坡口面角度为α，第二种类型的板片则具有更高的边缘部位，它至少由三段组成，这三段的高度分别为H1、H2和H3，其中，高度为H1的第一个边缘段和高度为H3的第三个边缘段各自拥有一个坡口面角度α，而高度为H2的第二个边缘段则垂直于板底。在本发明中，首先，第一种类型和第二种类型的板片的边缘与板底成一斜度，也就是说带有一个坡口面角度α，这样板片的叠置就变得容易。由于边缘或坡口的斜度，那么就可以通过塑性变形来补偿制造精度。按照本发明，第二种类型的板片形成的流体截面有着高度更高的流道。第二种类型的板片的边缘区域具有第一个和第三个坡口段，以及位于中央的与板底相垂直的第二个坡口段，这一坡口段决定着流道高度。板片是通过多步的深度拉伸制成的，在这一方面，制造费用是相对较低的。
按照本发明一个具有优点的结构形式，第一种和第二种类型的板片交替叠置，那么高度低的流道就和高度高的流道交替排列。但也可以采用其它的排列顺序，以使一种流体介质可以平行地充入到两个或者更多的流道中去。
按照本发明的一个具有优点的结构形式，第一种类型板片的边缘带有一个导入坡口，其坡口面的角度大于与板底相邻的坡口段的角度。这样在将下一块板片叠置到上一块板片时，更容易将其导入，从而使装配变得简单。此外，这样一个导入坡口更有利于边缘部位的钎焊。
按照本发明的另一个具有优点的结构形式，第二种类型的板片也带有一个导入坡口，它同样也具有前面所提到的装配和钎焊上的优点。
按照本发明的一个具有优点的结构形式，板片之间的流道上布置了用于产生涡流的手段，例如紊流套管或紊流板、栓钉、卷边等等，并且它们与板片钎焊在一起。由此产生介质的涡流而改善传热，提高层叠板片的抗压强度。紊流套管还可以在压降和形状上配合不同的介质，如制冷剂和增压空气。紊流套管的高度确定了各板片之间的距离并因此确定了流道高度。
附图说明
下面通过在附图中展示的实施例详细说明本发明：
图1为一个层叠板式热传导器沿图2中I-I平面的截面图，其中，左半侧为按照现有技术的结构形式，右半侧为按照本发明的一个结构形式；
图2为板式热传导器的俯视图；
图3为一个用来计算板片边缘坡口面角度α的略图；
图4为按照本发明的第一种类型和第二种类型板片的边缘部位示意图。
具体实施方式
图1展示的是一个板式热传导器1沿着I-I平面(图2)的截面图，其左侧结构为现有技术的结构，是按照DE-A 19511991的一种结构形式，其右侧为按照本发明的板式热传导器1的结构形式，它由两种类型的板片构成，即高度较低的板片2和高度较高的板片3。这两种类型的板片2、3各自有一个平坦的板底2a、3a和一条部分高出的边缘2b、3b，对其几何形状将在下面作进一步的说明。板片2、3按照已知的方式相互叠置在一起，从而形成了高度为h的流道4和高度为H的流道5，也就是说，流道高度不同(H＞h)。按照图中所示的实施例，在流道4、5之内布置有紊流套管6、7，它们充塞于流道截面并与相接的板底2a、3a钎焊在一起。流道4与一条分配管道8相连，该管道与第一种介质的进口接管9对齐。流道高度为H的流道5与一条分配管道10相连，该管道与第二种介质的进口接管11对齐。通过进口接管9进入到热传导器1的第一种介质是汽车发动机制冷剂循环(未在图中显示)中的制冷剂；而通过进口接管11进入到热传导器1的第二种介质则是经过一个压缩机(图未示)压缩和加热的增压空气，它在这一热传导器中被制冷剂冷却并随后被输送到未在图中显示的发动机。这一板式热传导器的其它部件包括高度不同的环形隔板12和13，它们分别用于高度较低的流道4和高度较高的流道5，此外，它还包括采用现有已知技术的下盖板14和上盖板15。
图2为图1中的板式热传导器的俯视图，图中可以看到增压空气进口接管11。制冷剂进口接管9被遮挡，因此图中用虚线表示。此外，上盖板15之上还布置有制冷剂出口接管16，而增压空气出口接管17(被遮挡)则用虚线表示。也就是说，一方面，增压空气沿对角线从进口接管11经过流道5到达出口接管17，另一方面又从上往下穿过板式热传导器1。与之相对，制冷剂同样沿对角线从进口接管9经过流道4到达出口接管16，当然，它是从下往上穿过热传导器。按照前面所提及的现有技术也可以采用其它的流动形式。
图中所示的板式热传导器1的所有零件均优选用铝合金制成，由钎料包覆并相互钎焊在一起，带有斜度的边缘部分2b和3b也是这样焊在一起。下面将对边缘部分2b、3b的斜度进行详细说明。
图3为一个略图，图中为相互层叠的第一种板片20和第二种板片21。板片20和21各自有一个平坦的板底20a、21a，以及呈倾斜状的环形边缘部分20b、21b，其倾斜的角度为与板底20a、21a所成的钝角γ。其中，钝角γ可分成一个90°的角加上一个角α。板片20、21的板底和边缘部分的壁厚为s，而位于板片20、21之间的流道高度为h。直线的交点A、B、C和交点A、C、D分别形成直角三角形。线段A-C等于s加上h，而线段A-D则等于壁厚s。由此可以得出一个角的关系式：sinα＝s/(s+h)；因此，只要确定了壁厚s和流道高度h就可以得到坡口面角度α。条件在于，点A位于点C之上并与C点垂直。在将板片20、21叠置在一起时，就在边缘部分21b的外表面和边缘部分20b的内表面之间产生一个接触面22。板片就在接触面22处被相互钎焊在一起。
图4展示的是两种板片类型的示意图，也就是说，在左侧被单独展示的是第一种类型的板片23，在右侧被单独展示的是第二种类型的板片24；在图中央所展示的是两种板片23、24被组装在一起，这样就得到了一个高度为h的流道25(用于制冷剂)和一个高度为H的流道26(用于增压空气)。如图所示，H＞h；在选择板片时，应使流道高度H和h的比例关系在1.5到10之间，优选地为2到6之间。板片23、24相当于图1中的板片2、3。
在左面被单独展示的是板片23的一部分，它带有一个呈环形的边缘段23a，其高度为h1并且坡口面角度为α。与第一个边缘段23a相连的是第二个边缘段23b，其高度为h2并且坡口面角度为β，其中，β＞α。由于角β较大，因而第二个边缘段23b就形成了一个所谓的导入坡口。
图4的右面单独展示的是第二种类型的板片；它具有一个板底24e和4个前后连接的边缘段，即第一个边缘段24a，其高度为H1并且坡口面角度为α，第二个边缘段24b，其高度为H2并且坡口面角度为0，第三个边缘段24c，其高度为H3并且坡口面角度为α，以及第四个边缘段24d，其高度为H4并且坡口面导入角度为β。第二个边缘段24b并不带斜度，而是垂直于板底24e。
通过板片23、24的这种几何形状，也就是指边缘部分23a、23b以及24a到24d，使得板片在层叠后就得到一个图4中央所示的形状，其中，不同的流道高度h和H分别属于制冷剂流道25和增压空气流道26。板片23、24在其倾斜的边缘部位相互贴在一起，也就是说，倾斜角度为α的坡口面在区域27、28处相互平行并贴在一起，并在这些区域被钎焊在一起。各自相连的导入坡口区域23b或24d使装配被简化，并提高了钎焊质量-由于焊缝加宽。通过改变第二个边缘段24b的高度H2，就可改变流道高度H。

Claims (8)

1.层叠板式热传导器(1)，它由多个槽状的相互叠置的板片(23、24)组成，这些板片分为第一种类型和第二种类型，在这些板片之间形成了流道(25、26)，相邻的流道(25、26)具有不同流道高度h、H，第一高度为h的流道用于第一种介质，第二高度为H的流道用于第二种介质，其中，板片(23、24)在其周边处带有向上翻起并被钎焊在一起的边缘部位，而第一种类型和第二种类型板片的边缘部位高度不同，其特征在于，第一种类型的板片(23)的边缘段(23a)的高度为h1，坡口面角度为α，第二种类型的板片(24)则具有更高的边缘部位，第二种类型的板片至少由三段(24a、24b、24c)组成，这三段的高度分别为H1、H2和H3，其中，高度为H1的第一个边缘段(24a)和高度为H3的第三个边缘段(24c)各自拥有一个坡口面角度α，而高度为H2的第二个边缘段(24b)则垂直于板底(24e)。
2.按照权利要求1所述的板式热传导器，其特征在于，流道高度H与流道高度h之间的比例关系为1.5到10之间。
3.按照权利要求1或2所述的板式热传导器，其特征在于，与第一种类型的板片(23)的第一个边缘段(23a)相连的是该板片的第二个边缘段(23b)，其高度为h2并带有一个导入坡口且坡口面角度为β，其中，β＞α。
4.按照权利要求1或2所述的板式热传导器，其特征在于，与第二种类型的板片(24)的第三个边缘段(24c)相连的是该板片的第四个边缘段(24d)，其高度为H4并带有一个导入坡口且坡口面角度为β。
5.按照权利要求3中所述的板式热传导器，其特征在于，与第二种类型的板片(24)的第三个边缘段(24c)相连的是该板片的第四个边缘段(24d)，其高度为H4并带有一个导入坡口且坡口面角度为β。
6.按照权利要求1或2或5所述的板式热传导器，其特征在于，在板片之间和流道的区域内布置了用于产生紊流的装置(6、7)。
7.按照权利要求3中所述的板式热传导器，其特征在于，在板片之间和流道的区域内布置了用于产生紊流的装置(6、7)。
8.按照权利要求4中所述的板式热传导器，其特征在于，在板片之间和流道的区域内布置了用于产生紊流的装置(6、7)。
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