CN203550720U - 用于包含至少一个换热器堆垛的冷却装置的板状换热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于包含至少一个换热器堆垛的冷却装置的板状换热器，尤其用于机动车，其由多个孔口（7）构成，该孔口用来容纳引导冷却介质的管道，其中每个孔口（7）都被卷边（4）包围，并在卷边（4）之间分布着多个凸起部位（10，11，15，16），用来与待冷却的介质进行热交换。为了在增压空气的压力损失上升保持较小的情况下，有效地提高冷却装置的功率，多个凸起部位（10，11，15，16）设置在卷边（4）的周围，其中这些凸起部位（10，11，15，16）的形状能确保热量有针对性地从这些凸起部位（10，11，15，16）传导到卷边(4)上。

Description

用于包含至少一个换热器堆垛的冷却装置的板状换热器
技术领域
本实用新型涉及一种用于包含至少一个换热器堆垛的冷却装置板状换热器，尤其用于机动车，其由多个孔口构成，该孔口用来容纳引导冷却介质的管道，其中每个孔口都被卷边包围，并在卷边之间分布着多个凸起部位，用来与待冷却的介质进行热交换。 
背景技术
圆管结构的增压空气冷却器是已知，它在图1中示出。在此，这种增压空气冷却器由一堆板状换热器2构成，它也称为波纹散热片。每个板状换热器2在此都具有多个孔口7，圆管3分别装配到这些孔口中，并且通过包围着孔口的卷边4的机械扩展与板状换热器2相连。冷却介质5通过圆管3流动，同时源自的内燃机（未示出）的待冷却的增压空气6垂直于该圆管3流入由许多板状换热器2构成的换热器堆垛中，这一点是垂直于圆管3进行的。 
在图2a-c中示出了单个的板状换热器2，其中包围着孔口7的卷边4设置成多排（图2a）。图2b示出了板状换热器2的横截面，而图2c示出了卷边4的透视图。卷边4在此确保了与圆管3的接触，该圆管通过冷却介质5将热量从增压空气冷却器1导出。在卷边4之间设置有紊流器或间隔保持器8，它们对称地分布在包围着孔口7的卷边4之间。该紊流器或间隔保持器8承载着设置于其上的板状换热器2，其中在两个板状换热器2之间存在着足够的间距，因此源自内燃机的增压空气6可在这些换热器2之间流动。此外，紊流器或间隔保持器8还可使增压空气6的层流转换成紊流，因此可通过所有的板状换热器2更好地确保热分散。 
在图3a-c中示出了板状换热器2的另一已知的实施方案，其中在卷边4之间设置有鳃状区9。该鳃状区9的作用是：在增压空气6的气流中引起紊流，并在各相叠放置的板状换热器2之间确保增压空气6的更 好的横向交换。除了鳃状区9以外，还具有作为用于支撑下一块板状换热器2的紊流器或间隔保持器8。 
在根据图4a-b的已知的构造方案中，卷边4具有所谓的冠状物4a，它围绕着卷边的圆周保持距离地设置在卷边4上。该冠状物4a作为用于安放在它上面的板状换热器2的间隔保持器，因此可省略单独的间隔保持器8。在此，每个卷边4和由卷边4包围的孔口7也被鳃状区9包围。 
由于增压空气6经常不均匀地以较高的增压空气质量流（
Figure DEST_PATH_RE-GDA0000446038920000021
）在增压空气冷却器1上绕流，所以板状换热器2必须在运行时相对于振荡和振动具有很高的机械稳定性，以避免换热器2的爆裂。 
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供一种板状换热器，它可有效地把热量从增压空气传递到冷却介质上，其中增压空气的压力损失应保持尽可能小。 
根据本实用新型此目的通过以下方式得以实现，即在卷边的周围设置多个凸起部位，其中这些凸起部位的形状能确保热量有针对性地从这些凸起部位传导到卷边上。通过该凸起部位的这种形状确保：虽然为热交换所需的紊流是通过板状换热器上的凸起部位产生的，并且紊乱的空气量传导到卷边中，但其中增压空气只会出现微小的压力损升上升。 
有利的是，这些凸起部位几乎呈圆形地设置在卷边的周围。这种圆形布局确保了：通过这些凸起部位产生的紊乱气流直接传导至卷边中，并因此在安装在冷却装置中时传导至由卷边包围的圆管中。因此改善了冷却装置的热交换。 
在构造方案中，该凸起部位是类弓形的。通过该凸起部位的类弓形的形状，有助于重新起动增压空气的流动，以便产生紊流，并确保不同的类似平板的换热器之间的横向交换。 
在变形方案中，类弓形的凸起部位的宽度和/或长度和/或高度和/或两个相邻的类弓形的凸起部位之间的间距和/或类弓形的凸起部位朝卷边的间距都与待达到的热传导有关，该热传导是指从类弓形的凸起部位到卷边的热传导。因此，板状换热器2的造型总是能具体地与冷却装置 的期望的功率要求相适应。 
在改进方案中，这些类弓形的凸起部位以双排或多排的方式设置在卷边的周围。因此，可在卷边的方向上增强气流，其中也改善了热传导。 
有利的是，这些凸起部位类射线地设置在卷边的周围。其优点是，可非常好地实现增压空气的气流的重新起动，以便产生紊流，其中同时提供更短的直接的路径，用来将热量传导至卷边4并因此传导至冷却装置的圆管。 
在构造方案中，类射线的凸起部位的指向卷边方向的端部几乎呈圆形地设置在卷边的周围，其中第一材料上悬物沿着至少一个类射线的凸起部位的纵向延伸部位进行延伸，该材料上悬物释放了在卷边方向上的空气交换，并且类射线的凸起部位的宽度和/或类射线的凸起部位的高度和/或类射线的凸起部位的深度都与待实现的热传导有关，该热传导是指从类射线的凸起部位到卷边的热传导。通过该材料上悬物，以通道方式引导气流，并改善相叠放置的板状换热器之间的横向交换。过该横向交换，通过增压空气可出现更均匀的绕流。由于材料上悬物的造型，能以简单的方式和方法有针对性地将热量传导到卷边上。 
在改进方案中，类射线的凸起部位划分为至少两组，它们这样设置在卷边的周围，即每个组都定位得从一条线间隔开来，该线几乎从中心通过卷边延伸并垂直于换热器的边缘区域进行延伸。因为换热器构成为带状的钢片材，所以必要的是，将它们分割成单个板状换热器的期望大小。本实用新型以有利的方式规定了这些组之间的间距，所以换热器的结构不会受分割过程的影响。 
在另一变形方案中，卷边与换热器的表面间隔地具有第二材料上悬物，用来承载位于它上面的换热器。因此，该卷边自身作为朝向位于它上面的换热器的间隔保持器来用。因此可省略额外的间隔保持器。因此简化换热器制造工艺。 
有利的是，为了提高换热器的边缘区域的强度，该边缘区域具有波纹，和/或在边缘区域中设置至少一个翻边和/或至少一个紊流器和/或至少一个间隔保持器，和/或边缘区域的宽度一直朝第一排卷边减小。通过这些措施，它们可独立地或组合地实施，可在机械上加固板状换热器的边缘区域的强度，从而可靠地避免该区域中的撕裂。 
附图说明
本实用新型允许大量的实施例。其中几个借助附图进行详细阐述。 
其中： 
图1示出了根据现有技术的增压空气冷却器； 
图2a示出了根据现有技术的第一板状换热器； 
图2b示出了图2a中的第一板状换热器的横截面视图； 
图2c示出了图2a中的第一板状换热器的局部放大图； 
图3a示出了根据现有技术的第二板状换热器； 
图3b示出了图3a中的第一板状换热器的横截面视图； 
图3c示出了图3a中的第一板状换热器的局部放大图； 
图4a示出了根据现有技术的第三板状换热器的局部放大图； 
图4b示出了图4a的第三板状换热器； 
图5a示出了具有类弓形的凸起部位的板状换热器的第一个实施例； 
图5b示出了具有类弓形的凸起部位的板状换热器的第二个实施例； 
图5c示出了具有类弓形的凸起部位的板状换热器的第三个实施例； 
图6a示出了具有类射线的凸起部位的板状换热器的第一个实施例； 
图6b示出了具有类射线的凸起部位的板状换热器的第二个实施例； 
图6c示出了具有类射线的凸起部位的板状换热器的第三个实施例； 
图7在横截面中示出了构成为鳃状体的凸起部位； 
图8a示出了板状换热器，其具有构成为鳃状物的凸起部位，特别地示出了该凸起部位的宽度； 
图8b示出了图8a中的板状换热器，特别地示出了该凸起部位的深度； 
图8c示出了图8a中的板状换热器，特别地示出了该凸起部位的高度； 
图9a在俯视图中示出了板状换热器，其具有类射线的设计成鳃状物的凸起部位； 
图9b示出了图9a中的板状换热器的局部放大图； 
图10a示出了第二板状换热器，其具有类射线的设计成鳃状物的凸起部位； 
图10b示出了图10a中的板状换热器的局部放大图； 
图11a示出了板状换热器的边缘区域的第一个实施例； 
图11b示出了板状换热器的边缘区域的第二个实施例； 
图11c示出了板状换热器的边缘区域的第三个实施例； 
图11d示出了板状换热器的边缘区域的第四个实施例。 
具体实施方式
相同的特征用相同的参考标记表示。 
图5a-c示出了板状换热器2的细节，其具有类弓形的凸起部位10，它包围着孔口7。该类弓形的凸起部位10在此在孔口7的周围构成一个圆。如同从不同的附图5a，5b和5c中可看到的一样，该类弓形的凸起部位10的尺寸可选择得大不相同。图5a公开了类弓形的凸起部位10，在此每个类弓形的凸起部位10都几乎覆盖90°的角度。图5c所示的类弓形的凸起部位10比根据图5a和5b的类弓形的凸起部位明显更短。如图5b所示，该类弓形的凸起部位10也可呈多排地设置在孔口7的周围。每个类弓形的凸起部位10都是铸造件（
Figure DEST_PATH_RE-GDA0000446038920000051
），它设置在孔口7的周围，其中每个孔口7都由圆形的卷边4包围。 
通过经由板状换热器2传输的起源于内燃机的增压空气6，该板状换热器彼此堆叠形成堆垛，包含在增压空气6中的热量排放在类弓形的凸起部位10上。该类弓形的凸起部位10在此不仅起换热器的作用，而且同时还起紊流产生器的作用，其中增压空气6的层流转换成紊乱的气流。该转换带来的优势是：在所有类弓形的凸起部位10上实现良好的热量供应。由于类弓形的凸起部位10呈圆形地设置在卷边4以及孔口7的周围，所以可引入新的增压空气6的流动，以便在每个类弓形的凸起部位10上产生紊流，从而更好地将热量从类弓形的凸起部位10传递到孔口7上。通过类弓形的凸起部位10的形状来扩大它的面积，这可伴 随有从增压空气6中吸取更高的热量。因为类弓形的凸起部位10还具有未详细示出的孔口（例如以裂缝的形式），所以可确保不同的彼此堆叠设置的板状换热器2之间的增压空气6的横向交换。因此，尽管在冷却装置中的板状换热器2的绕流不均匀，但仍可更好地在增压空气和冷却介质之间进行热交换，该冷却介质流经未详细示出的圆管，该圆管插入孔口7中。 
其它围绕着卷边4的铸造件（例如形式为椭圆）也是可行的，用来代替类弓形的凸起部位10。 
图6a-c示出了板状换热器2，它具有类射线的凸起部位11。如图6a至6c所示，这些类射线的凸起部位11也环状地设置在卷边4的周围，并因此设置在孔口7的周围。这些类射线的凸起部位11构成为纵长形，其中类射线的凸起部位11的狭窄端部12相对于卷边4进行设置，直到直接引导到卷边4上。在此，这些类射线的凸起部位11在其纵向方向上具有裂缝，其中材料上悬物（Materialüberhang）13从类射线的凸起部位11中伸出来。在图5b中，类射线的凸起部位构成为所谓的鳃状物15。在此根据类射线的凸起部位11或鳃状物15的大小，图5a中的凸起部位11以及图5b中的鳃状物15的数量是不同的。 
在图6c中，类射线的凸起部位16构造得不像图6a的直线结构，而是具有轻微的弯曲。由于该类射线的凸起部位11，15或16吸收了由增压空气6输入的热量并在卷边4的方向上传输，所以它们可当作换热器来用，其中未详细示出的圆管通过卷边4让冷却介质流动。在此，这些以类射线的方式设置的凸起部位11，15和16具有特别的优点，即热传导直接在孔口7以及圆管上进行，其中在通过位于它们之间的结构性构件进行热传导时不存在中断。 
图7示出了鳃状物15的横截面，它从板状换热器2中加工而成。在此，鳃状物15以其第一材料上悬物13在板状换热器2的上侧突出，而鳃状物15的第二材料上悬物14指向板状换热器2的下方的方向。由于这种简单的构造，增压空气可在不同的板状换热器2之间实现非常好的横向交换。 
如图8a-c所示，这些类射线的凸起部位能以鳃状物15的形式在构造方面简单地改变造型。这涉及宽度（图8a的箭头A）以及深度（图 8b的箭头B）以及通过图8c的箭头C标出的高度。通过这些变化，可在类射线的凸起部位11，15和16上改善流动条件，从而实现更好的热传导，并因此使冷却装置具有更好的工作效率。鳃状物15的角度也有利改善热量传递。在此，对于每个卷边4来说，凸起部位11，16或鳃状物15的数量越多，则越能更好地确保热传导。 
图9a在俯视图中示出了板状换热器2的细节，它具有成排设置的孔口7，其中每个孔口7由卷边4包围。设置在中心的卷边4完全由类射线的凸起部位11包围，而在边缘区域17中的卷边4只有大概一半设置有类射线的凸起部位11。在边缘区域17中，在卷边4之间在与类射线的凸起部位11相对而置的侧面上具有间隔保持器8。该间隔保持器8的作用是，相对于机械应力稳定边缘区域17。图9b还详细地再次示出了具有卷边4的孔口7，它们由类射线的凸起部位11包围。在此，类射线的凸起部位11都以相同的间隔设置在孔口7周围的圆圈上。 
图10a-b示出了板状换热器2的第二视图，其中如图10b所示，类射线的凸起部位11划分为两组18a，18b。在每个组18a，18b中，类射线的凸起部位11在此相互具有同种间距，其中这两个组18a，18b相互间的间距AB大于组18a，18b内部的类射线的凸起部位11的间距。因此如图10a所示，间隙19在组18a，18b之间延伸，它的作用是，将板状换热器2从带钢中裁剪出来，其中在裁剪过程中可不受影响地保持板状换热器2的结构。 
在结合图9a-b和10a-b阐述的变形方案中，在增压空气6的压力损失上升约<50%时，可确保热传递的功率上升达约10%。因此，可在冷却装置中确保不断上涨的功率要求。 
在图11a至11d中示出了多项措施，用来提高板状换热器2的边缘区域17的强度。由于借助增压空气6输入的热量，在板状换热器2的边缘区域中会产生振荡，这会导致边缘区域17的撕裂，并因此会导致边缘区域17的不稳定性。如果如图11a所示，边缘区域一直朝卷边4的第一排缩小（箭头F），则可避免这种不稳定性。 
用来改善边缘区域17的稳定性的第二项措施是，在边缘区域17的附近在两个并排放置的卷边4之间设置翻边20（图11b）。 
如果整个边缘区域17都具有波纹，这确保了针对撕裂的稳定性， 则也可改善边缘区域17的稳定性，在图11c中示出了这一点。 
紊流器或间隔保持器8也有助于改善边缘区域17的强度，该紊流器或间隔保持器8设置在两个并排放置的卷边4之间（如图11d所示）。 
对于所有阐述的变形方案来说都适用的是，铝，不锈钢，铜或类似材料都可当作板状换热器2的材料来用。在此，在堆垛中的板状换热器2的密度是可变化的，同样板状换热器2的卷边4的纵向和横向划分的布局也是可变化的。在此，所述的板状换热器2不仅可应用在增压空气冷却器中，也可考虑用在废气冷却器，蒸发器或散热器中。 
通过所述的装置，可在冷却装置进行热交换时有效地提高功率。在此，确保降低增压空气的压力损失上升，并使边缘区域具有针对振荡的机械稳定性。 

Claims (10)

1.一种用于包含至少一个换热器堆垛的冷却装置的板状换热器，用于机动车，其由多个孔口（7）构成，该孔口用来容纳引导冷却介质的管道，其中每个孔口（7）都被卷边（4）包围，并在卷边（4）之间分布着多个凸起部位（10，11，15，16），用来与待冷却的介质进行热交换，其特征在于，多个凸起部位（10，11，15，16）设置在卷边（4）的周围，其中这些凸起部位（10，11，15，16）的形状能确保热量有针对性地从这些凸起部位（10，11，15，16）传导到卷边(4)上。 
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，这些凸起部位（11，15，16）几乎呈圆形地设置在卷边（4）的周围。 
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，该凸起部位（10）是类弓形的。 
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，类弓形的凸起部位（10）的宽度和/或长度和/或高度和/或两个相邻的类弓形的凸起部位（10）之间的间距和/或类弓形的凸起部位（10）朝卷边（4）的间距都与待达到的热传导有关，该热传导是指从类弓形的凸起部位（10）到卷边（4）的热传导。 
5.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，这些类弓形的凸起部位（10）以双排或多排的方式设置在卷边（4）的周围。 
6.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，这些凸起部位（11，15，16）类射线地设置在卷边（4）的周围。 
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，类射线的凸起部位（11，15，16）的指向卷边（4）方向的端部（12）几乎呈圆形地设置在卷边（4）的周围，其中第一材料上悬物（13）沿着至少一个类射线的凸起部位（11，15，16）的纵向延伸部位进行延伸，该材料上悬物释放了在卷边（4）方向上的空气交换，并且类射线的凸起部位（11，15，16）的宽度和/或类射线的凸起部位（11，15，16）的高度和/或类射线的凸起部位（11，15，16）的深度都与待实现的热传导有关，该热传导是指从类射线的凸起部位（11，15，16）到卷边（4）的热传导。 
8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，类射线的凸起部 位（11，15，16）划分为至少两组（18a，18b），它们这样设置在卷边（4）的周围，即每个组（18a，18b）都定位得从一条线间隔开来，该线几乎从中心通过卷边（4）延伸并垂直于换热器（2）的边缘区域（17）进行延伸。 
9.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，卷边（4）与换热器（2）的表面间隔地具有第二材料上悬物，用来承载位于它上面的换热器（2）。 
10.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，为了提高换热器（2）的边缘区域（17）的强度，该边缘区域（17）具有波纹，和/或在边缘区域（17）中设置至少一个翻边（20）和/或至少一个紊流器和/或至少一个间隔保持器（8），和/或边缘区域（17）的宽度一直朝第一排卷边（4）减小。 
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