CN204677283U - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种热交换器(1)、尤其是增压空气冷却器或废气冷却器，其具有管子-管板-组件(2)，其中这些管子(5)通过其相对而置的管端密封地装入两个相对而置的管板(3、4)的孔口中，其中在这两个管板(3、4)之间设置有壳体(8)的至少一个局部区域，该局部区域包围着组件(2)的管子(5)并且朝外密封，其中这两个管板(3、4)具有两个相互平行延伸且分别连接到管子(5)的端部区域(6、7)上的侧面，在这些侧面上，在管板的、与管板之间的壳体相对而置的侧面上分别设置有另一壳体部件(15、16)，该壳体部件与管板之间的壳体(8)密封地相连，其中在这些管板(3、4)中的至少一个上，密封件(21、22)密封地设置在壳体(8)和该管板(3、4)之间和/或设置在该管板(3、4)和其它壳体部件(15、16)之间，该壳体部件设置在该管板(3、4)上。

Description

热交换器
技术领域
本实用新型涉及一种尤其用于机动车的热交换器，尤其是用于冷却增压空气的增压空气冷却器，或者是用于冷却内燃机的废气的废气冷却器。
背景技术
在机动车的内燃机中，早就应用了燃烧空气的增压。通过借助涡轮增压机或压缩机实现的增压，增压空气当然通过压缩明显加热，因此这一点对内燃机中的供应和该处的燃烧都是不利的。为了冷却增压空气，已知增压空气冷却器，它作为空气-空气-热交换器安装在汽车前部。为此，必须用管道将液体从增压器输送至热交换器，并且从热交换器输送至内燃机。
此外，还已知冷却剂冷却的增压空气冷却器，它作为空气-冷却剂-热交换器向内燃机供应常规的冷却剂，或者供应特制的低温-冷却介质，该低温-冷却介质具有比发动机冷却剂更低的温度。备选地，还可通过制冷剂来冷却。增压空气冷却器的类型并不是专门用于加装在汽车前部，而也可例如加装在发动机附近。
通过空气-冷却剂-冷却方式，热交换器也能够紧凑地构成，这提高了它的应用性并且使它的定位更加容易。
这种紧凑的构造方式例如通过EP 1 707 911 A1已知。但这种构造方案的缺点是，管子和管板的组件以及包围它们的壳体都由金属制成并且钎焊甚至熔焊在一起，而流入侧和流出侧的集流箱由塑料制成并且借助置于中间的密封件通过折边与金属管板相连。
其缺点是，在热交换器上需要大量不同的接合操作，它们能够以各不相同的装置来实施并因此需要很高的投入，因而制造起来相当耗时且昂贵。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种前述类型的热交换器，它能够简单且成本低廉地制成。
这一点通过以下特征得以实现。
本实用新型的实施例提供了一种热交换器、尤其是增压空气冷却器或废气冷却器，其具有管子和管板的组件，其中这些管子通过其相对而置的管端密封地装入两个相对而置的管板的孔口中，其中在这两个管板之间设置有壳体的至少一个局部区域，该局部区域包围着组件中的管子并且朝外密封，其中这两个管板具有两个相互平行延伸且分别连接到管子的端部区域上的侧面，在这些侧面上，在管板的、与管板之间的壳体相对而置的侧面上分别设置有另一壳体部件，该壳体部件与管板之间的壳体密封地相连，其中在这些管板的至少一个上，密封件密封地设置在壳体和该管板之间和/或设置在该管板和其他壳体部件之间，该壳体部件设置在该管板上。由此可实现的是，能够建立可简单钎焊的管子和管板的组件，该组件能够简单地装备成本低廉的壳体部件。通过管子和管板的组件的简单构造，能够在钎焊时减少穿过焊接炉的穿行时间，因为不必一起焊接额外的大的质量，大的质量会增加焊接炉中的部件的加热时间。
还有利的是，在组件的两侧上，在两个管板的与该组件相对而置的两个侧面上分别设置有壳体部件，它与管板之间的壳体密封地相连，并且在壳体和管板之间和/或在壳体部件和管板之间密封地设置有密封件。由此，壳体这样在管子和管板的组件周围封闭，即密封地容纳和包围着该组件。由此可实现的是，能够建立可简单钎焊的管子和管板的组件，它能够简单地装备成本低廉的壳体部件。通过管子和管板的组件的简单构造，能够在钎焊时减少穿过焊接炉的穿行时间，因为不必一起焊接额外的大的质量，大的质量会增加焊接炉中的部件的加热时间。
还有利的是，这两个管板之间的壳体由至少两个彼此液密相连的壳体元件构成。这简化了构造，其中尤其有利的是，这两个部件构造得一样。
还适宜的是，该壳体由两个外罩构成，它们分别至少局部地包围着组件并且彼此液密地相连。在此适宜的是，这两个外罩大致呈U形并且由盖板和两个侧板构成，这两个侧板如此重叠地放置，即使得这些侧板贴靠在一起并且彼此密封地相连。因此实现了类似的造型，其中适宜的是，用于冷却剂的输入支管和输出支管共同地设置在外罩上，或者这样分散地设置在两个外罩上，即使得一个支管设置在一个外罩上。
有利的是，壳体的壳体元件由金属或塑料构成，并且尤其通过熔焊或粘 贴或钎焊相互连接。在此，由塑料(例如聚酰胺或诸如此类)构成的结构是尤其优选的。
还适宜的是，该至少一个壳体部件或两个壳体部件由金属或塑料构成，并且通过熔焊或粘贴或钎焊与壳体相连。为此，由塑料构成的结构同样是尤其有利的。
还有利的是，该壳体在至少一个侧面端部上相对于管板具有从侧面突出于管板的凸缘，其中该至少一个壳体部件还在其侧面端部上具有从侧面突出于管板的凸缘，其中该壳体和壳体部件在突出凸缘的区域中这样彼此密封地连接，即使得管板由壳体和壳体部件容纳着。
此外还适宜的是，在壳体的凸缘和管板之间设置有密封件，以使壳体的内腔相对于壳体部件的内腔密封起来。因此设置有可靠的密封件，这一点是优选的。
还适宜的是，在另一壳体部件的凸缘和管板之间设置有密封件，以使壳体的内腔相对于该另外的壳体部件的内腔密封起来。
还有利的是，在管板的两侧设置有两个密封件。
还有利的是，在组件的管子之间设置有容纳部，以使至少一个连接元件穿过，这个或这些连接元件将至少两个壳体元件相互连接起来。
通过下面的附图描述描述了其它有利的构造方案。
附图说明
下面以至少一个实施例为基础并且通过附图详细地阐述了本实用新型。其中：
图1示出了热交换器的示意图，其具有管子和管板的组件和壳体；
图2示出了热交换器的示意图，其具有管子和管板的组件和壳体；
图3示出了热交换器的示意图，其具有管子和管板的组件和壳体；
图4示出了管子和管板的组件的立体图；
图5在从前方、从侧面和从上方看的侧视图中示出了管子和管板的组件的局部视图；
图6在从上方看的视图中示出了壳体部件；
图7在从下侧看的视图中示出了图6的壳体部件；
图8示出了两个壳体部件和管子和管板的组件在组装之前的视图；
图9示出了两个壳体部件和管子和管板的组件在组装之后的视图；
图10示出了具有壳体和其它壳体部件的管子和管板的组件的视图；
图11示出了热交换器的视图；
图12在按线A-A的剖面中示出了图11的热交换器；
图13在按线B-B的剖面中示出了图11的热交换器；
图14放大地示出了图13的细节；
图15在按线C-C的剖面中示出了图11的热交换器；以及
图16示出了热交换器的备选构造的剖面。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有管子和管板的组件2的热交换器1的一部分。该管子和管板的组件2由第一管板3、第二管板4以及一些管子5构成，这些管子通过其端侧6、7插入管板的孔口中并且在该处液密地相连。这些管子5优选通过其端部区域6、7插入管板3、4的孔口中并且与它们钎焊在一起。其它连接方式例如是熔焊或粘贴。
如同看到的一样，在管板3、4之间设置有壳体8，它优选由两个壳体外罩9、10(作为壳体元件)组接而成。该壳体为此在它们的两个端部区域中具有凸缘11、12、13和14，这些凸缘从外面搭接在管板上。
这些管板3、4具有两个相互平行延伸的且分别连接到管子5的端部区域6、7上的平坦侧面，在这些侧面中优选设置孔口，以便管子穿过。在管板3、4的相对而置的侧面上，即在连接到管子5的端部区域6、7的侧面上，相对于管板3、4的与壳体8相连的侧面设置有其它壳体部件15、16，壳体部件与壳体8相连或与壳体8的壳体元件9或10相连，该壳体元件设置在两个管板3、4之间。为此，壳体部件15、16具有连接区域17、18，它能够通过壳体8的连接区域19、20与壳体元件9、10相连。在壳体和各自的管板3、4之间还分别设置有密封件21、22，它们环绕地、连续地设置在管板的周围。通过壳体元件或壳体部件16、9、10或15、9、10的连接，密封件21或22被挤压在壳体15、18以及管板3、4上，因此在用于冷却剂的穿流区域23和用于流过管子的介质的穿流区域24之间实现了分离。
图2在另一实施例中示出了图1的视图的备选方案，其中在图2的实施例中在管板3、4的两侧设置有密封件30、31、32、33，其中密封件30在管 板3和壳体16之间密封，而密封件31在管板3和壳体8之间密封，密封件32在壳体8和管板4之间密封，密封件33在管板4和壳体15之间密封。这两个壳体部件15、16与壳体8这样相连，即这些密封件挤压在管板上并相应地实现介质分离。
在此，凸缘34、35从外面包围着管板3、4，因此能够在壳体部件15、16与壳体8之间实现连接，从而这些密封件分别挤压在管板上，以在冷却介质穿流区域23和通过管子的介质穿流区域24之间实现介质分离。
图3示出了热交换器40的另一备选构造，其中壳体41与壳体部件42、43在连接区域44、45中相连，并且还在设置密封件46、47、48、49的区域中在壳体中设置洞口50，该洞口能够当作排泄孔来用，使得能够从密封件46至49旁边流过的介质不会进入其它介质流中，而是能够从热交换器的壳体中排出。
图4示出了管子和管板的组件60的立体图，它间隔地具有两个管板61、62，这两个管板设置有孔口63。在两个管板61、62之间，管子64成排地并列设置，其中这些管子64在端侧处分别密封地容纳在管板61、62的孔口63中。为此，管板61、62在这些孔口周围还具有卷边，它能够使管端钎焊在一起。
如图4所示，这些管子64设置成两组65、66，其中在两个管组之间保持着间距，从而形成空间区域67，该空间区域大于一组管子之间的正常间距68。在图4中不可看到的是，在管子之间还可设置涡流装置。它们优选设置在一组管子中的两个相邻管子之间，其中空间区域67中没有涡流装置。
图5通过分图a、b和c在侧视图、从前方看的视图、在管板的孔口上以及从上方看的视图中示出了管子和管板的组件60。
在分图5a中可看到两个管板61、62之间的管子64，其中该管子的端部略微在管板61、62上突出来。
分图5b在正面视图中示出了具有管子64的管板61，其中通过管子组65和管子组66之间的间隙67能够清楚地看到这两个群组。
分图5c在从上方看的视图中示出了管子和管板的组件。可看到两个管板61、62和管子64，它们设置在两个组65、66中，并且在这两个组之间具有间隙67。
图6示出了壳体元件70的三维视图，它设置在两个管板之间，以便朝外 地封闭这些管子。图6在从上方看的视图中示出了该壳体元件70，并在从内部看的视图中示出了壳体元件。
壳体元件70具有U形造型，并且具有上方壁板71和两个侧面壁板72、73。这两个侧面壁板72、73基本上与壁板71成直角。如同看到的一样，在壁板72、73中设置具有肋条74和凹口75的结构，该结构用于加固壳体元件70。在此，在表面71的区域中，在中间设置有环状的凹口75，它们通过环状的隆起74相互分开。
这些隆起74和凹口在边缘区域中是笔直的，并且呈弯头状地容纳着表面71朝侧壁72、73的过渡部件，并且基本上在整个侧壁72、73上延伸。
在壳体元件的端部区域中可看到各自的凸缘76、77，构件通过这些凸缘贴靠在其它壳体部件上并且能够搭接在这些管板上。一部分凸缘76、77也可用于容纳它们之间的密封件和管板壁板，以便在这些构件之间确保密封。一部分凸缘优选从外面搭接管板，并且与另一壳体部件相连。
此外还可看到的是，连接支管78、79与分配腔80、81处于连接状态。用于冷却介质的流体(管子和管板的组件的管子被它穿流)能够通过支管78例如进入热交换器壳体中，它环流着管子和管板的组件的管子并且能够在支管79上再次从热交换器中排出。
分配通道80、82的作用是，在冷却剂环流管子和管板的组件之前，使冷却剂在热交换器的宽度上更好地分配。图7从下方示出了壳体元件70，其中还在内侧上设置有肋条82、83，以使流体转向或作为流体封锁器来用，因此流体不会占据管子支管79、78之间的最短路径，而是环流着管子和管板的组件的管子。为此，这些肋条82、83优选设置在垂直于管子的纵向方向的平面中。
此外，壳体元件还具有隆起84，它在管子的纵向方向上垂直于壳体元件的表面71的平面。该隆起84大致构成为长方体，并且其高度大致相当于侧壁72的高度。如果两个这样的壳体元件通过表面85、86重叠放置，则这两个壳体元件包围着管子和管板的组件，并且表面85和86相互接触，其中隆起84的端面87也相互接触。为了将两个这种壳体元件70连接起来，优选能够在表面86、85和87之间建立焊接连接。但也可应用其它连接工艺，例如粘贴。
图8示出了，如何应用两个壳体元件70，以便包围管子和管板的组件90。 在此，壳体元件70从上方并且壳体元件70'从下方安放在管子和管板的组件90上，使得隆起84和84'嵌入间隔设置的自由空缺91中。
隆起84或84'在剖面中看构成为双壁的并且具有中间凹口92，这使两个端面87或87'彼此连接。
图9示出了管子和管板的组件，其具有包围着这些管子的壳体元件70和70'。在此，这些管子在表面85、86和87的区域中按图6至8相互连接，优选焊接或粘贴。
图10示出了具有壳体100的管子和管板的组件的视图，其中在管板上在背向壳体101的侧面上设置有其它壳体部件102、103以及中间层104、105。因此，在凸缘106、107和管板108、109或壳体101的凸缘110、111(其突出于管板)之间设置有长方形的密封件。随后，壳体部件102通过凸缘106与壳体101的凸缘110相连，并且壳体部件103通过凸缘107与壳体101的凸缘111相连。在此将密封件104、105压入，并且热交换器的冷却剂穿流区域因此与介质(该介质流经管子)穿流的区域密封和分开。
此外还可知的是，壳体部件102、103配备有连接支管112、113，因此介质例如按箭头114流入支管112中，并且从支管113中按箭头115再次流出。
图11示出了组装的热交换器单元100，其具有壳体101和壳体部件102、103，这些壳体部件通过其凸缘106、107与壳体101的凸缘110、111密封地相连。
图12示出了图11的沿着线A-A的剖面。可看到作为中间区域的肋条，其在图7中用参考标记84表示，其中这些肋条84通过其端面87彼此相连。还可看到管子120以及入口侧或出口侧的发散器121、122，它们通到入口支管112或出口支管113中。
图13在按图11的线B-B的剖面中示出了热交换器单元。可看到管子120以及它如何容纳在壳体101中。各自的凸缘110、111朝外突出于管板123，其中另外的壳体部件102、103的凸缘108、107容纳着密封件124并且朝各自的管板挤压，并且在冷却剂(其在管子120的周围流动)的区域和介质(其穿过这些管子流动)的区域之间密封。此外在壳体101的区域中可看到肋条125，它径向朝内突出并且有利地支撑在管子上或边缘区域中的管子上。其效果是，冷却剂也通过肋条125这样转向，即改善管子的绕流，并因此还改善了热交换。
图14再一次在放大的细节图中示出了图13的管板-凸缘-连接的区域。该细节示出了具有凸缘110的壳体101，其中壳体部件通过其凸缘108这样设置，即这两个凸缘106和110通过外部区域126接触并且在该处例如通过粘贴或焊接连接和密封起来。此外，管板123在凸缘110和凸缘106之间突出来，其中在凸缘106和管板123之间容纳着密封件124。凸缘106为此具有长方形的凹槽，其中密封件容纳在该凹槽的区域中。
图15示出了按图11的连接线C-C的热交换器的剖面图。在此可看到的是，这两个壳体元件101相互贴靠在其接触面150上并且在该处相互连接。
该壳体通过中间的分隔壁151在中间区域中划分开来，其中该中间的分隔壁通过按图7的长方形隆起84构成，并且构成横拉杆(Zuganker)。壳体101的壳体形状不是严格的长方形，而是具有分别拱起的区域152，该区域通过笔直的中间区域和拱起的角部区域154构成。这使壳体具有更好的压力稳定性。
此外还可看到连接支管155和156，它们设置在壳体的相对而置的侧壁上。
图16示出了本实用新型的另一实施例，其中热交换器200配备有壳体201。该壳体201具有凸缘203，该凸缘设置得与管板202相邻。还设置有一种法兰板作为另一壳体部件205，它具有凸缘204，尤其用于在流体路径中固定在另一构件上。凸缘206通过法兰板与壳体的凸缘203接触，其中这两个凸缘在该处彼此连接且密封。在此，管板202设置在凸缘203和凸缘206之间，并且通过密封件207密封。

Claims (11)

1.一种热交换器(1)，其具有管子和管板的组件(2)，其中这些管子(5)通过其管端密封地装入两个相对而置的管板(3、4)的孔口中，其中在该两个管板(3、4)之间设置有壳体(8)的至少一个局部区域，该局部区域包围着组件(2)的管子(5)并且朝外密封，其中该两个管板(3、4)具有两个相互平行延伸且分别连接到管子(5)的端部区域(6、7)上的侧面，在该两个侧面上分别设置有与壳体(8)相连的壳体部件(15、16)，其中在该两个管板(3、4)中的至少一个上，密封件(21、22)密封地设置在壳体(8)和该管板(3、4)之间和/或设置在该管板(3、4)和壳体部件(15、16)之间，该壳体部件设置在该管板(3、4)上。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该两个管板之间的壳体由至少两个彼此液密相连的壳体元件构成。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，该壳体由两个外罩构成，它们分别至少局部地包围着所述组件并且彼此液密地相连。
4.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，壳体的壳体元件由金属或塑料构成，并且通过熔焊或粘贴或钎焊相互连接。
5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该至少一个壳体部件或两个壳体部件由金属或塑料构成，并且通过熔焊或粘贴或钎焊与壳体相连。
6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该壳体在至少一个侧面端部上相对于管板具有从侧面突出于管板的凸缘，其中该至少一个壳体部件还在其侧面端部上具有从侧面突出于管板的凸缘，其中该壳体和壳体部件在突出凸缘的区域中按以下方式彼此密封地连接：使得管板被壳体和壳体部件容纳。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，在壳体的凸缘和管板之间设置有密封件，以使壳体的内腔相对于壳体部件的内腔密封。
8.根据权利要求6或7所述的热交换器，其特征在于，在壳体部件的凸缘和管板之间额外设置有密封件，以使壳体的内腔相对于该壳体部件的内腔密封。
9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，在管板的两侧设置有两个密封件。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在组件的管子之间设置有容纳部，以使至少一个连接元件穿过，这个或这些连接元件将至少两个壳体元件相互连接起来。
11.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器是增压空气冷却器或废气冷却器。
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