CN1738999A - 热交换器,特别是气体冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热交换器，特别是一种用于汽车空调设备的CO2制冷剂循环的气体冷却器，包括至少一个被一个纵向间壁分成两个纵向流道的集流器，以及一列扁平管，而扁平管端部则嵌入到集流器上的开口中，从而与纵向流道形成流体连接。

Description

热交换器，特别是气体冷却器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的热交换器，特别是一种用于汽车空调设备中CO2制冷剂循环的气体冷却器。
背景技术
用于以R134a为制冷剂的空调设备的热交换器，特别是冷凝器，由一个热交换器管系构成，这个管系带有扁平管以及位于管系两侧的、截面为圆形或其它形状的集流管。其它用于空调设备的热交换器，如德国专利DE-A198 26 881所述的双列蒸发器带有一个分成两个纵向集流室的集流器，它优选地由一个预制薄板制成，在制作时将薄板的边缘部分弯曲。这样就得到一个位于中央的双层纵向间壁，它通过舌片固定在集流器底板上的开口中。在底板上布置了两列开口以配置两列扁平管，也就是说，每个纵向集流室由一列扁平管相连通。通过这种结构形式可以得到一个相对高的耐压强度。但在现代的以CO2(R744)为制冷剂的空调设备中，压力显著增大，大约相当于过去的10倍，传统结构的热交换器则无法承受这种压力。因此，在国际申请WO 98/51983中曾建议使用压模成型的扁平管，其壁厚被加大，在这种情况下，集流管具有四个并排布置的圆形流道。由于制作时必需使用模具，制作这种压模成型的集流管需要高昂的成本。
德国专利DE-A 199 06 289则提出另一种类型的集流管，在这里，一个集流管由两个或三个压模或冲压成形的部分组成，并具有两个圆形的制冷剂(CO2)流道。即使是在这种结构形式中，集流管也至少有一个部分通过压模或其它高成本的成形方法制成，这样都会增加如气体冷却器之类的热交换器的制造成本。
发明内容
因此，本发明的目的就是改进本发明开头所提及的那种热交换器，以使集流器实现重量轻、强度高，并降低它的制造成本。
这一目的是通过权利要求1的特征部分实现的。
与前面所提到的现有技术(德国专利DE-A 198 26 881)一样，集流器在结构上为单一构件，由一块薄板弯曲形成，并形成两条纵向流道，但与现有技术不同的是，它们仅与一列扁平管形成流体连接。集流器的这种结构形式使得集流器的截面可以近似圆形并具有很好的耐压性。双层的纵向间壁借助舌片支撑并固定在板条的中央部位，这样就简化了制作过程并提高了强度。
按照本发明的一个优选改进方案，用来固定纵向间壁的舌片既可布置在面朝扁平管的一侧，也可以布置在背朝扁平管的一侧。这样就提高了热交换器的设计自由度。
按照本发明的一个优选改进方案，扁平管插入到纵向流道中，而位于扁平管端部区域内的纵向间壁上布置着向内突出的槽口，扁平管端部则嵌入到该槽口中。通过这种方式，扁平管插进集流器并能够在其内伸入至一个相当的程度，大致到中心部位，并且扁平管的深度达到最大值(沿气流方向测量扁平管的深度)。而集流器的深度则稍大于扁平管。这样就可以为变形或开口保留了空间。
在本发明的另一个优选结构中，槽口和扁平管端部之间留有间隙，它可以呈U形或只是在扁平管两侧或上部。具有优点的是，当扁平管穿过槽状开口插入到集流器中时，槽口同时还作为扁平管的限位。这样，扁平管就可在集流器中准确定位。
间隙还使两个并排布置的纵向流道之间达到压力平衡和流体平衡。
按照本发明的另一个优选结构，在布置有开口及舌片的区域集流器向内收缩，即朝着纵向间壁的方向收缩，于是集流器在截面上就出现一定的“收敛”。这样，纵向流道的截面就更加近似于一个圆形截面，也就是说，其圆周度数超过了270度，这有助于提高强度和减轻重量。
最后具有优点的结构还有：两个纵向流道的截面不一致，而且间壁的位置并不位于中央，也就是说呈非对称结构。在集流器的结构中，重要的是舌片与带有开口的连接区之间大致成直角，以达到最佳的拉紧效果。
附图说明
下面通过附图和实施例对发明进行详细说明。其中
图1是一个气体冷却器的局部透视图，
图2是图1中所示气体冷却器的剖面图，
图3是沿图2中直线III-III的剖面图，
图4中是气体冷却器的第二个实施例，
图5是图4中所示气体冷却器的剖面图，
图6是沿图5中直线VI-VI的剖面图，
图7是气体冷却器的第三个实施例的剖面图。
具体实施方式
图1表示一个气体冷却器1的局部，它带有集流器2和扁平管3，该扁平管的端部3a接入到集流器2中，并嵌入在槽状开口4中。在扁平管3之间布置着波浪形翅片(图中未示)，以增大与空气的热交换面积。该气体冷却器1尤其适合用于以CO2为制冷剂的汽车空调设备的制冷剂循环中，当然其用途也不局限于此。主要是处于大约120bar压力下的气态CO2流经气体冷却器，即在集流器和扁平管中穿流；而其次，空气掠过气体冷却器的表面。气体冷却器将CO2气体的温度从大约摄氏150度降到摄氏50度。这里所出现的压力大致相当于传统冷凝器中以R134a为制冷剂的制冷剂循环中压力的10倍。
图2为图1中所示气体冷却器1的剖面图，从图中可以清楚看出，集流器2为单一构件结构。它有两个纵向流道5、6，它们被一个双层的纵向间壁7分隔开。集流器2由一个薄板或板条8制成，它带有边缘带或纵向边9、10，而边缘带或纵向边又带有舌片11、12。在板条8的中央布置着与舌片11、12的布置相对应的开口13。
集流器2由预制(如裁剪或冲压)的板条8用以下方法制成：纵向边9、10被弯曲形成大致为圆柱形的流道5、6，纵向边9、10位于中央连接区14的中央并与之大致垂直，它们所带有的舌片11、12插入到开口13中。这样纵向边9、10被固定，随后可对集流器2进行钎焊。扁平管3的端部3a插入到开口4之中，端部的上边缘3b伸入至纵向流道5、6截面中大约一半的位置。由于在这个位置上纵向流道5、6截面宽度达到最大，那么之后的截面宽度就变窄，从而形成了对扁平管3的限位。
图3是图2中的气体冷却器1在平面III-III处的剖面图。在这一穿过流道5的剖面图上可以看到间壁7，它在扁平管端部3a所在的位置处设有U形槽口15。在扁平管端部3a的外轮廓和槽口15的外轮廓之间留有间隙16，这一间隙在两个纵向流道5、6之间形成了一个通道截面。一方面制冷剂可以通过间隙16在扁平管端部3a的中央流出，另一方面制冷剂可以从一个纵向流道5进入到另一纵向流道6并可流回，从而在两个纵向流道之间形成压力平衡。图中表示的槽口15或间隙16的形状只是示例一间隙的形状可以按以下方式变化：间隙只是位于扁平管端部之上部，即在上边缘3b处，或者位于扁平管端部3a的侧面。在后面的一种情况下，扁平管端部上边缘3b靠在间壁7的槽口上，因此间壁7就形成一个限位。舌片11、12从集流器2的外壁向外伸出，它们分别位于扁平管端部3之间大致中央的位置。但是也可以略过一个或多个扁平管的间隔，而将舌片11、12和开口13布置在两个扁平管之间的任意位置上。
图4中是气体冷却器20的另一个实施例，它带有一个集流器21和扁平管22。在这里，舌片23和开口24布置在集流器21的上侧，也就是说布置在背朝扁平管22的一侧。
图5是气体冷却器20的剖面图。原则上，集流器21与图2中的实施例相同，但是同后者成镜像对称。集流器21具有两个纵向室21a、21b，它们被一个双层纵向间壁25分开。扁平管22穿过一个图中未示的开口插入到集流器21中，扁平管端部22a则大致占据了纵向室流道21a、21b的一半。上边缘22b位于流道内部截面的宽度达到最大的位置上。扁平管22在集流器21中连续延伸的深度为t。
图6是沿图5中平面VI-VI穿过纵向室流道21a的剖面图。扁平管22穿过相应的开口26插入到集流器21中，开口26的长度相当于扁平管22的整个深度t。在扁平管端部22a的上边缘22b之上部与大致成圆形的槽口27相匹配，该槽口可过渡连接横截面是矩形的扁平管22并将扁平管端部22a导入集流器。在扁平管端部22a的上边缘22b之上部是一个大致成圆形的间隙28，它在两个纵向室21a、21b之间形成一个通道截面。在扁平管端部22a的两侧则没有间隙。舌片23和在图中未示的开口分别布置在各扁平管22之间。
图7中是气体冷却器30的第三个实施例，它带有集流器31和扁平管32。双层纵向间壁33通过舌片34固定在中央连接区35上，而中央连接区34则向内稍微收缩，也就是说，相对于集流器的下基准线I向内位移了一个为x的距离。这样，纵向流道36、37的截面形状超出了四分之三的圆周(270度)，从而更接近圆形。但是，该收缩的中央连接区35与双层纵向间壁33之间仍成直角。这种截面形状提高了集流器31的耐压强度。
所有上述实施例均适合于内部压力高的情形以及汽车空调设备的CO2制冷剂循环，并且为优选实施例。
参考标号清单
1气体冷却器                   2集流器
3扁平管                       4开口
5纵向流道                     6纵向流道
7纵向间壁                     8板条
9纵向边                       10纵向边
11舌片                        12舌片
13开口                        14中央连接区
15槽口，U形                   16间隙
17间隙                        20气体冷却器
21集流器                      21a纵向室
21b纵向室                     22扁平管
23舌片                        24开口
25纵向间壁                    26开口
27槽口                        28间隙
30气体冷却器                      31集流器
32扁平管                          33纵向间壁
34舌片                            35中央连接区
36纵向流道                        37纵向流道
38间隙

Claims (14)

1.热交换器，特别是一种用于汽车空调设备的CO2-制冷剂循环的气体冷却器，带有至少一个被一个纵向间壁(7)分成两个纵向流道(5、6)的集流器(2)，以及一列扁平管(3)，而扁平管端部(3a)则嵌入到集流器(2)上的开口(4)中，从而与纵向流道(5、6)形成流体连接，其特征在于，具有纵向流道(5、6)的集流器(2)由一个预制板条(8)弯曲而成，这一板条带有具有舌片(11、12)的纵向边(9、10)和具有开口(13)的中央连接区(14)，其中，纵向边(9、10)形成纵向间壁(7)并通过舌片(11、12)固定在开口(13)中。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，舌片(11、12)和开口(13)布置在集流器(2)上面向扁平管(3)的一侧。
3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，舌片(23)和开口(24)布置在集流器(21)上背朝扁平管(22)的一侧。
4.如权利要求1、2或3所述的热交换器，其特征在于，纵向间壁(7、25)上带有槽口(15、27)，扁平管端部(3a、22a)则嵌入到槽口中。
5.如前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，集流器或集流器的部件上设有相应的构形、变形和/或压槽，以作为管子的限位。
6.如权利要求4或5所述的热交换器，其特征在于，在槽口(15、27)和扁平管端部(3a、22a)之间留有间隙(16、28)。
7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，间隙(16)呈U形。
8.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，间隙布置在侧面，而槽口构成管端的限位。
9.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，间隙(28)布置在扁平管端部(22a、22b)之上部和/或下部。
10.如权利要求1到9中之一所述的热交换器，其特征在于，舌片(11、12；23)和开(13、24)布置在n个扁平管之间，其中n＝1、2、3、4、5、…。
11.如权利要求1到10中之一所述的热交换器，其特征在于，纵向通道(5、6；23、24；36、37)的截面近似于圆形，特别是其圆周范围至少为270度。
12.如权利要求11所述的热交换器，其特征在于，被舌片(34)所嵌入的中央连接区(35)朝着纵向间壁(33)的方向收缩或向外突出，收缩或突出的大小为x。
13.如前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，纵向通道的截面在形状和/或大小上不同。
14.如前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，纵向间壁带有至少一个开口或槽口或溢流口。
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