CN1882818B - 热交换器，特别是用于汽车的增压空气冷却器 - Google Patents

热交换器，特别是用于汽车的增压空气冷却器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，特别是用于汽车的增压空气冷却器(5)。该热交换器具有一个热交换器芯体，该芯体包括具有扁平管端部的扁平管(6)和翅片(7)以及带有翻边孔(9)的管板(8)，其中，扁平管端部插入到该孔中并钎接在一起。该热交换器还具有可放置在管板(8)之上的集流箱(14)以及对扁平管端部进口区域中的流体进行折流的元件。本发明的特点是，流体的折流元件(2)和扁平管端部的加强元件作为一体式元件形成。

Description

热交换器，特别是用于汽车的增压空气冷却器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，特别是一种DE-A 19857435所公开的用于汽车的增压空气冷却器。
背景技术
在已公开的热交换器中，被热交换器介质穿流的管接入到一个管板中，管板通常与一个集流箱相连。管/板连接常采用以下结构：管板带有由向内的翻边孔所形成开口，管则插入到这些开口中并向内从翻边孔中突伸出来。管常为扁平管，与翻边孔或管板钎焊连接。在热交换器介质从集流箱进入到管端中的情况下，管/板连接的这种几何形状不利于流动，特别是在增压空气冷却器中，在这里，增压空气的流动速度相对很快。这样，在管端的进口区域就会出现压降相对很大的问题。为此，DE-A 198 57 435提出一种所谓的折流板，它被放置在管板上，并覆盖住翻边孔或管端之间的区域。折流板的轮廓被倒圆，以使增压空气折流并减少压力损失。这种折流板优选地由塑料制成，然后放置在金属管板上，并通过机械手段固定。但由于增压空气的温度相对很高并且流速很快，这种解决方案仍具有问题。
这种热交换器特别是带有扁平管的增压空气冷却器的另一个问题在于，扁平管的角部区域和窄面承受着特别高的应力，应力产生于集流箱的内部压力和管板的形成过程。在管/板连接区域的应力集中会导致管出现裂纹，也就是说，会导致热交换器的泄漏。而冷却液冷却器的发明人曾提出建议，将夹紧元件插入并与扁平管端部钎接来加强扁平管的端部。这种夹紧元件具有四个侧臂，它们插入到两个相邻的扁平管中并与其钎接。也就是说，只有两个管通过这种夹紧元件加强，即应力最大的、通常是热交换器中最外面的管被加强。此外，相关的冷却液管的通流截面明显缩小，这样，那里的压降就增大了。
发明内容
本发明的目的是在说明书开头提及的热交换器中，一方面使管的进口区域的压降保持在较低的水平，另一方面使管/板连接中的关键区域得到加强。
这个目的是由具有下述特征的热交换器实现的。热交换器，具有一个热交换器芯体，该芯体包括具有扁平管端部的扁平管和翅片以及管板，其中，管板带有由翻边孔所形成的开口，扁平管端部插入到该开口中并钎接，该热交换器还具有可放置在管板之上的集流箱以及对扁平管端部进口区域中的流体进行折流的元件，流体的折流元件和扁平管端部的加强元件形成一体式元件。
本发明设置了一个单一的一体式元件，它既促进了管的进口区域中的流体流动，又加强了管端。因此，这个结构部件实现两个功能，并可轻易地安装，即在一个工序中安装。
从属权利要求提供了本发明具有优点的实施形式。按照本发明的第一个实施形式，这个一体式元件由一种金属材料制成，特别是由铝材或铝合金制成，其中，加强元件与扁平管端部钎焊连接。这样，就对管/板连接形成了材料结合的加固或加强，从而将大幅度降低了出现裂纹的危险。
在本发明的另一个具有优点的实施形式中，带有折流和加强元件的一体式元件由一个板坯制成，优选地通过冲裁、压制和卷边制成。这样的优点在于，制造成本低，同时又不影响流体的折流和管的加强这两个功能。
按照本发明的一个具有优点的实施形式，一体式元件带有指形件或象耙一样的“尖齿”，它们插入到扁平管的窄面区域中。指形件或尖齿相互连接，也就是说在管与管之间通过纵向腹板连接，而纵向腹板又通过横向腹板相互连接，其中，横向腹板覆盖了扁平管窄面之间的区域，因而成为流体的折流机构。每两个相邻的横向腹板为一个扁平管端部形成了一种进口漏斗。这样就使得压降减少。
在本发明的另一个具有优点的实施形式中，一体式元件覆盖了整个管板，从而使每个管的压力损失均匀地减少，也就意味着整个热交换器的压降降低。同时，通过采用一体式的指形件或“尖齿”使管得到加强。但这个元件也可为以下结构，即指形件只用于关键的管/板连接，例如最外面的管。这样就可以不必对没有受到应力的不利影响的管进行加强，从而减轻重量。
附图说明
下面通过附图和实施例对本发明进行详细说明。其中，
图1为一个用于流体折流和管子加强的一体式元件的透视图，
图2为图1中所示元件的侧视图，
图3为沿图2中的直线III-III所截取的一体式元件断面图，
图4为图1中所示元件的俯视图，
图5为沿图4中的直线V-V所截取的一体式元件断面图，
图6为带有图1中所示元件的增压空气冷却器的剖视图，
图7为图6中所示增压空气冷却器的侧视图，
图8为沿图7中的直线VIII-VIII所截取的断面图，
图9为带有一体式元件的增压空气冷却器的俯视图，
图10为沿图9中的直线X-X所截取的断面图，
具体实施方式
图1是一体式元件1的透视图，它适用于一个在图6到10中所示的增压空气冷却器，一方面用来影响增压空气的流动，另一方面用来加强增压空气冷却器的管子。该一体式元件1基本上由三个元件构成，即横向腹板2、纵向腹板3和指形件4。横向腹板2和指形件4的数量可为任一数字，也就是说，在每侧有至少一个横向腹板2和至少两个指形件4，它们分别通过一个纵向腹板3相连。一体式元件1优选地由一个铝板制成，也就是说，首先在一个板坯上冲裁，然后压制和卷边。横向腹板2用于影响增压空气的流动，而指形件4则用于管子的加强。
图2是元件1的侧视图，也就是说可以看到四个指形件4，它们通过纵向腹板3相互连接。如前所述，指形件的数量为任意的，并且纵向腹板3的长度也随之变化。指形件4带有尖端4a，它带有稍倾的斜面以便更容易地插入到图中未示的管中。
图3为沿图2中的直线III-III的断面图，也就是说，断面穿过一个横向腹板2，并显示出侧部的弯折面2a，它通过一个180度的卷边2b过渡成纵向腹板3。指形件4具有一个带斜面的U形件及其侧臂4b，在这里，U形件与图中未示的管的内部横断面匹配。
图4为带有横向腹板2的元件1的俯视图，在图中可以看见U形件的侧臂4b，它们从凹凸不平的纵向腹板3向内延伸。纵向腹板3在横向腹板2区域由于180度的卷边2b而略微向外位移，因而形成了纵向腹板3的凹凸不平的形状。
图5为沿直线V-V的断面图，其中可以看到横向腹板2的卷折表面2a。横向腹板2具有一个纵向面2c，它轻微地向下即向着指形件4的方向弯折。这样就形成了一个略微向外拱起的轮廓，即横向腹板2的凸形轮廓。
图6为增压空气冷却器5的剖视图，没有集流箱但有扁平管6，波纹翅片7布置在扁平管之间。扁平管6接入到一个管板8之中，它具有为了接纳管6而朝内的翻边孔9。管板8在翻边孔9之间的区域被前面所述的一体式元件1的横向腹板2部分覆盖，而图中未示的指形件4则插入到管6之中。在管6的内部布置着紊流嵌入件10。管6被压缩的，即热的，增压空气穿流，而用来冷却增压空气的周围空气则掠过波纹翅片7。
图7为增压空气冷却器5的前视图，也就是说，可以看到由扁平管6的窄面6a和波纹翅片7形成的正面。管板8具有一个带有纵向缝12的限位压板11，纵向缝用于固定一个图中未示的空气箱或集流箱。一体式元件1向上突出，并略微高出限位压板11。
图8为沿图7中的直线VIII-VIII的断面图，也就是说，在一个具有扁平管端部6b的扁平管6的断面中，这个端部与管板8的翻边孔9钎接在一起。翻边孔9的窄面向外过渡成一个环形槽13，方向朝上的限位压板11与环形槽相连。该槽13用于承纳图中虚线画出的密封件，虚线画出的增压空气箱14则被放置在密封件上，然后与限位压板11卷边连接。由于管板和翻边孔的几何形状，在管/板连接的窄面区域出现了说明书开头就提到的应力集中。因此，在管端6b的窄面区域插入了一体式元件1的指形件4。从图中可以看出，它们紧贴在管端6b的内壁上，也就是说，也紧靠着翻边孔9。一体式元件1的指形件4与管端6b的内壁钎焊连接，并因此在管端6b的角部区域以材料结合的形式起到了加强作用，也就是说，部分地加大了扁平管6的厚度。
图9为俯视图，也就是说，面向管板8的方向的视图。扁平管端部6b的宽面之间的间隙被一体式元件1的横向腹板2覆盖。由于前面所述的横向腹板2的凸形轮廓，使增压空气朝管端6b方向的流动受到影响，这一点在下一个图中看得特别清楚。
图10为沿图9中的直线X-X的断面图。在图中可以看见横向腹板2的凸形轮廓及其弯折的纵向面2c。这样，纵向面2c为每个管端6b形成一种进口漏斗或进口喷嘴，这样可以大幅度减少增压空气进入到管端6b中时的损失。如果人们想象一下带有向内的翻边孔9而没有横向腹板2的管板8，这一点将特别清楚。在两个相邻的翻边孔9之间是一个沿管板的横向延伸的凹槽15，它由于翻边孔9的宽面而大致呈U形。纵向凹槽15本来会使增压空气在进入到管端6b中时出现大量的紊流。但这却由于横向腹板2对横向凹槽15的覆盖而受到抑制。因此这样就形成了一种对流动有利的覆盖，其中，横向腹板的弯折的纵向面2c靠在翻边孔的上边棱上，并在侧面支撑在高出的管端6b之上。指形件4被钎焊在管端6b之中，从而形成了一个固定连接，也就是说，一体式元件1牢固地定位在管板8上，从而消除由于增压空气的快速流动而产生的振动以及可能的噪音。
如前所述，一体式元件的长度，即横向腹板和指形件的数量是可变的—它们取决于被加强的管端的数量。应力最大的管端通常位于管板上比较靠外或最靠外的区域，这样，一体式元件具有三到五个横向腹板就已足够了。但是，在管板的应力情况要求下，整个管板也可被一个一体式元件这样覆盖：即每两个相邻的管端之间布置着一个对流动有利的横向腹板。在整个管板被覆盖的情况下，一体式元件中央区域的指形件可以被去掉，也就是说，在制造时可以被切掉，这样，在中部的、应力较小的管就不用被加强。因此，本发明所述的一体式元件的结构是可变的，可以按照增压空气冷却器或热交换器的应力情况进行调整。
标号说明
1     一体式元件         2     横向腹板
2a    弯折面             2b    180度的卷边
2c    弯折的纵向面       3     纵向腹板
4     指形件             4a    指形件尖端
4b    侧臂               5     增压空气冷却器
6     扁平管             6a    窄面
6b    管端               7     波纹翅片
8     管板               9     翻边孔
11    限位压板           12    纵向缝
13    槽

Claims (28)

1.热交换器，具有一个热交换器芯体，该芯体包括具有扁平管端部(6b)的扁平管(6)和翅片(7)以及管板(8)，其中，管板带有由翻边孔(9)所形成的开口，扁平管端部(6b)插入到该开口中并钎接，该热交换器还具有可放置在管板(8)之上的集流箱(14)以及对扁平管端部(6b)进口区域中的流体进行折流的元件，其特征在于，流体的折流元件(2)和扁平管端部的加强元件(4)形成一体式元件。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，折流元件(2)和加强元件(4)由一种包括铝材的金属材料制成，并且加强元件(4)与扁平管端部(6b)钎焊连接。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，折流和加强元件(2、4)由一块板坯制成。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，折流和加强元件(2、4)由一块板材冲裁、压制和卷边而成。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)插入到扁平管端部(6b)中。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)与扁平管端部(6b)的内部轮廓匹配。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)与扁平管端部(6b)的内部轮廓的窄面(6a)区域匹配。
8.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，加强元件由带有U形件(4b)的指形件(4)形成。
9.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，加强元件由带有U形件(4b)的指形件(4)形成。
10.根据权利要求1到4中任一项所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)之间通过纵向腹板(3)连接。
11.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)之间通过纵向腹板(3)连接。
12.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)之间通过纵向腹板(3)连接。
13.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，加强元件(4)之间通过纵向腹板(3)连接。
14.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，折流元件由横向腹板(2)形成，布置在扁平管端部(6b)之间并与纵向腹板(3)相连。
15.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，折流元件由横向腹板(2)形成，布置在扁平管端部(6b)之间并与纵向腹板(3)相连。
16.根据权利要求14所述的热交换器，其特征在于，横向腹板(2)具有一个向外凸起的轮廓并形成扁平管端部(6b)的进口漏斗(2c)。
17.根据权利要求1到4中任一项所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
18.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
19.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
20.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
21.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
22.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
23.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
24.根据权利要求11所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
25.根据权利要求12所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
26.根据权利要求13所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、
27.根据权利要求14所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
28.根据权利要求15所述的热交换器，其特征在于，一体式元件(1、2、3、4)可插入到至少两个扁平管端部(6b)中。
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