CN209588793U - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，包括一对柱形集管，一系列管子在集管之间沿着热交换器的宽度方向延伸，以在该一对集管之间输送流体。侧片被布置在热交换器的一端处，并且包括在该一对集管之间的点处沿着宽度方向定位的流体端口，以提供到热交换器的流体连接。侧片包括柱形孔隙，集管中的一个的开口端被接收到该柱形孔隙中。流动通道在流体端口和集管的开口端之间延伸通过侧片。

Description

热交换器

技术领域

本申请涉及热交换器。

背景技术

具有柱形集管的热交换器是已知的。在流经这种热交换器时将被冷却或者加热的流体通常经由流体端口被引入热交换器中或者被从热交换器移除，或这两种情况，其中所述流体端口布置在柱形集管中的一个的端部处，或者沿着集管长度穿过集管的侧壁布置。这种方案经常要求在生产期间在集管上执行另外的操作，这增加了热交换器的成本。另外，这种方案可能限制将流体端口放置在理想位置处的能力。

实用新型内容

本实用新型提供一种热交换器，其包括：第一和第二集管，所述第一和第二集管沿着所述热交换器的高度方向从第一端到第二端平行延伸，并且沿着所述热交换器的宽度方向隔开，至少所述第一集管具有柱形轮廓；多根管子，所述多根管子沿着所述宽度方向平行延伸，以在所述第一和第二集管之间输送流体，所述管子的端部被接收到设置在所述第一和第二集管中的相应的狭槽中；和侧片，所述侧片布置在所述第一端处，并且在所述第一和第二集管之间延伸，所述侧片包括：流体端口，所述流体端口沿着所述宽度方向位于所述第一和第二集管之间，用以提供到所述热交换器的流体连接；柱形孔隙，所述第一集管的开口端被接收到所述柱形孔隙中；和流动通道，所述流动通道从所述流体端口延伸到所述第一集管的所述开口端。

根据至少一些实施例，一种热交换器包括沿着热交换器的高度方向相互平行地延伸的一对集管。该一对集管中的至少一个具有柱形轮廓。集管沿着热交换器的宽度方向相互隔开，并且一系列管子在集管之间沿着宽度方向延伸。管子的端部被接收到设置在集管中的相应的狭槽中，从而管子在该一对集管之间输送流体。

侧片(side piece)被布置在热交换器沿着高度方向的端部中的一个处。侧片包括流体端口，该流体端口在该一对集管之间的点处沿着宽度方向定位，并且提供到热交换器的流体连接。侧片进一步包括柱形孔隙，集管中的一个的开口端被接收到该柱形孔隙中，该集管具有柱形轮廓。流动通道在流体端口和集管的该开口端之间延伸通过侧片。

在一些实施例中，侧片的流体端口是进口流体端口，要通过管子输送的流体通过该进口流体端口进入热交换器中。在其它实施例中，流体端口是出口流体端口，要通过管子输送的流体通过该出口流体端口离开热交换器。在进而其它实施例中，这种侧片被设置在热交换器沿着高度方向的两端处，使得在端部中的一个处的流体端口是流体进口端口，并且在端部中的另一个处的流体端口是流体出口端口。在进而其它实施例中，侧片设置有沿着宽度方向隔开的两个这种流体端口，并且设置有两个柱形孔隙，该一对集管每一个的开口端被接收到孔隙中的相应的一个中。在这种实施例中，流体端口中的一个可以是流体进口端口，而流体端口中的另一个是流体出口端口。

在至少一些实施例中，侧片由两个部分构造。在一些其它实施例中，侧片由多于两个部分(例如三个部分、四个部分或者更多部分) 构造。在一些这种实施例中，在流体端口和集管的开口端之间延伸通过侧片的流动通道由侧片的这些部分中的至少两个限定。

在至少一些实施例中，侧片由可钎焊的铝材料构造。侧片的各个部分能够因此通过钎焊操作(诸如真空钎焊操作或者受控气氛钎焊操作)被联结到一起。在侧片中的流动通道由侧片的两个或者更多构件限定时，该钎焊操作能够在那些构件之间的接头处创建要求的流体密封，以确保流动通道无泄漏。侧通道也能够在该相同的钎焊操作中被联结到集管的、被接收到侧片的柱形孔隙中的端部。在至少一些实施例中，该钎焊操作是将管子的端部联结到该一对集管的相同钎焊操作，从而在整个热交换器中创建无泄漏流体流动路径。

在一些实施例中，其开口端被接收到侧片的柱形孔隙中的集管的柱形轮廓在开口端和集管的一部分之间具有恒定直径，集管的所述部分包括管子的端部被接收到其中的管子狭槽中的至少一些。在一些这种实施例中，集管在集管沿着高度方向的全部长度上具有恒定柱形轮廓。这种集管设计提供集管制造过程的实质性简化，因为除了管子狭槽之外，无任何或者几乎无任何特征需要被形成于集管中。

在至少一些实施例中，用于热交换器的安装特征可以被集成到侧片中。这种安装特征可以采取被布置成与柱形集管共轴的柱形销的形式。销可以被接收到热交换器被安装于其中的框架的安装插槽中，从而将热交换器紧固在框架内，并且可选地设置有振动隔离特征。在至少一些实施例中，热交换器在一个或者多个其它集管端部处设置有一个或者多个附加的这种安装特征。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的热交换器的透视图。

图2是更加详细地示出图1的热交换器的一部分的局部透视图。

图3是更加详细地示出图1的热交换器的一部分的部分分解局部透视图。

图4是在图1的热交换器中使用的侧片的透视图。

图5是示出图4的侧片的一部分的分解局部透视图。

图6是示出图4的侧片的一部分的局部透视图。

具体实施方式

在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应该理解，本实用新型的应用不限于在以下描述中阐述的或在附图中示意的构造细节和构件布置。本实用新型能够具有其他实施例，并且能够以各种方式实践或实施。而且，应该理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。在本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变型被一般性地使用，并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械连接或耦接。

在图1中描绘体现本实用新型的热交换器1。示例性热交换器1 被特别地构造用于在车辆(例如汽车、卡车、多用途车辆、建筑车辆、农用车辆等)的前端冷却模块中使用，并且能够用于通过将来自流体 (一种或者多种)的废热排放到流经热交换器的环境空气而冷却车辆的一种或者多种流体。举例来说，热交换器特别是能够用于冷却以下流体：诸如发动机冷却剂、油、制冷剂或者郎肯循环(Rankine cycle) 工作流体。

在热交换器的操作期间，将被冷却的流体和冷却空气这两者流经热交换器的芯部3，其构造在图2中更加详细地描绘。芯部3包括平行布置的、沿着热交换器1的宽度方向延伸的扁平管子5的阵列，该宽度方向在图1中由双头箭头10示意。将被冷却的流体在一次或者多次穿行中行经管子5的内部空间。波纹状空气鳍片15与扁平管子5交替地布置，空气鳍片15的峰部和谷部被结合到管子5的平坦表面。在热交换器1的操作期间，冷却环境空气的流动被导引通过空气鳍片15。空气鳍片15提供扩展的表面区域，以促进热从流经管子5的内部空间的流体到在管子5之间穿行的空气的对流传递。应该理解，虽然对于热从流体传递到空气进行参考，但是对于替代地从较热的环境空气流到较冷的、流经管子5的流体流的热传递而言是同样可行的。

第一和第二集管2被布置在芯部3沿着宽度方向10的任一端部处。集管2沿着高度方向(由图1中的双头箭头9示意)从集管2的第一端7到相对的第二端8平行延伸。高度方向9对应于芯部3中的管子5和空气鳍片15的堆叠方向。

沿着高度方向9，集管2设置有沿着集管2的长度布置的狭槽11。管子5的端部12被接收到狭槽11中，并且管子5被联结到集管2，从而在狭槽11处创建防泄漏密封。在一些特别优选的实施例中，集管2、管子5和空气鳍片15全部由可钎焊的铝制成，并且管子5到集管2的前述联结，以及空气鳍片15的峰部和谷部到管子5的平坦表面的联结，全部在钎焊操作中完成。可以通过例如作为焊膏或者包层将具有比基础铝材料更低的熔化温度的钎焊合金设置于构件的至少一些表面，来执行这种钎焊操作。所组装的热交换器1然后被放置到钎焊炉中，并且被加热到足以熔化钎焊合金的温度，由此当热交换器1冷却时在构件之间形成必要的接头。用于执行该操作的钎焊炉可以是受控气氛钎焊炉，其中在炉内的气氛特别适于防止要钎焊的表面氧化。可替代地，钎焊炉可以是真空炉，其中在炉内的压力被降低到非常低的水平，从而限制反应气体的存在。

相对的侧片4和6被布置在芯部3沿着高度方向9的端部处。侧片主要用于在热交换器1的组装和钎焊期间挤压并且紧固管子5和空气鳍片15。侧片4、6每一个可以设置有一个或者多个自断裂特征48，其允许侧片在热交换器1的操作期间分离成两片或者更多片，从而能够避免在管子到集管接头处的热诱导应力。

在图4-5中详细地描绘了布置在热交换器1的端部7处的侧片4。示例性侧片4由在图5中标识为4A、4B和4C的三片构造。除片4A 不完全地沿着芯部3的宽度延伸以外，片4A与在图1中被描绘为布置在热交换器1的相对端部8处的更加传统的侧片6具有类似的构造。具体地，片4A由扁平金属板构造，并且在一端处设置有弓形轮廓47，弓形轮廓47尺寸设计成匹配布置在该端部处的集管2的柱形轮廓。另外，片4A设置有自断裂特征48。

片4B和4C布置在热交换器1的相对的集管端部处，并且优选地设置为铸铝片。片中的一个(具体地，在示例性实施例中片4C)设置有流体端口41，将被冷却的流体能够通过流体端口41进入或者离开热交换器1。流体端口41位于沿着热交换器1的宽度方向10的点处，并且优选地位于距每一个集管2至少一定距离处。

片中的一个(具体地，在示例性实施例中片4B)设置有柱形孔隙 42，孔隙42尺寸设计成与布置在热交换器1的该端部处的集管2的外径大致相同或者稍微更大。一条或者多条流动通道43在流体端口41 和柱形孔隙42之间由片4A、4B、4C中的一个或者多个限定。在示例性实施例中，流体通道43由片4B和4C限定。

片4A、4B和4C被组装到一起，并且通过钎焊操作被联结成单个整体侧片4。为了便于这些片的正确组装，片4A设置有圆形孔隙45，当这些部分被正确组装时圆形孔隙45从片4B接收立柱46。另外，片 4B设置有肋条49，当这些部分被正确组装时肋条49延伸通过片4C的匹配狭槽50。肋条49到部分4C的联结能够在热交换器1的操作期间向侧片4提供附加的刚度和稳定性。另外，在肋条49和部分4C之间的这种接头由此被设置在侧片4的外表面上，从而在联结操作之后在泄漏的情形中能够易于维修该接头。

在将侧片4组装到热交换器1期间，集管2的开口端21被接收到侧片4的柱形孔隙42中。侧片4可以在柱形孔隙42内设置有表面44，该表面44用作端部21的硬限位器，从而端部21插入孔隙42中的深度能够精确地控制。流经流动通道43的流体因此自由地流入或者流出开口端21，从而使得流体端口41与集管2的内部空间流体连通。

优选地，在联结集管和芯部3以及将侧片4、6联结到空气鳍片 15中的最外部空气鳍片的相同钎焊操作期间，将集管2的端部21联结到侧片4的柱形孔隙42。特别优选的是，侧片4的各个构件片在该相同钎焊操作中被联结到一起。替代地，可以在将侧片4组装到热交换器1中之前，将侧片4的片联结到一起。

如能够在图3中看到地，柱形孔隙42可以被确定尺寸，以使得其开口端21被接收到孔隙42中的集管2的柱形轮廓在它的、从端部7 延伸的长度的至少一部分上具有基本恒定的直径。在至少一些实施例中，长度的该部分可以在集管2的、从端部7到端部8的全部长度上延伸。在其它实施例中，该部分在集管长度的、小于整个集管长度的长部分上延伸。优选的是，从开口端21延伸的集管2的该恒定直径部分的长度包括管子端部12被接收到其中的狭槽11中的至少一些狭槽。

侧片4可以可选地设置有集成安装特征13，其能够用于将热交换器1紧固到模块或者其它系统中。这种集成安装特征13可以与否则设置在集管2的另一端处的其它安装特征13类似或者相同。

如在图1中所示，附加流体端口14可以设置在集管2中的一个处，以用作流经管子5的流体的进口流体端口(在流体端口41是出口端口的那些情形中)或者出口流体端口(在流体端口41被设置成进口端口的那些情形中)。附加流体端口14可以被设置成一端通过集管2的壁中的开口接收的管子。如在图1的示例性实施例中所示，接收附加流体端口14的集管2可以是与其开口端21被接收到柱形孔隙42中的集管2相对的集管2。然而，在其它实施例中，接收附加流体端口14的集管2可以是相同集管2。在这种实施例中，集管2的内部空间可以利用插入集管2中的一个或者多个挡板被分离成至少两个空间，使得该至少两个空间中的一个包括开口端21，并且使得该至少两个空间中的另一个包括该附加流体端口14所联结到的孔隙。在至少一些替代实施例中，流体进口端口和流体出口端口这两者均能够替代地利用替代侧片6设置的类似的或者相同的侧片4提供。在进而其它替代实施例中，侧片4可以在沿着宽度方向10的每一端部处设置有类似的布置。

参考本实用新型的具体实施例描述了对本实用新型的某些特征和元件的各种替代方案。除了与上述每个实施例相互排斥或不一致的特征、元件和操作方式之外，应当指出，参考一个具体实施例描述的可替代特征、元件和操作方式能够应用于其它实施例。

上面描述的和在图中示出的实施例仅作为实例提出，而非旨在限制本实用新型的概念和原理。这样，本领域普通技术人员将会理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，元件及其构造和布置的各种变化是可能的。

Claims (5)

1.一种热交换器，包括：

第一和第二集管，所述第一和第二集管沿着所述热交换器的高度方向从第一端到第二端平行延伸，并且沿着所述热交换器的宽度方向隔开，至少所述第一集管具有柱形轮廓；

多根管子，所述多根管子沿着所述宽度方向平行延伸，以在所述第一和第二集管之间输送流体，所述管子的端部被接收到设置在所述第一和第二集管中的相应的狭槽中；和

侧片，所述侧片布置在所述第一端处，并且在所述第一和第二集管之间延伸，所述侧片包括：

流体端口，所述流体端口沿着所述宽度方向位于所述第一和第二集管之间，用以提供到所述热交换器的流体连接；

柱形孔隙，所述第一集管的开口端被接收到所述柱形孔隙中；和

流动通道，所述流动通道从所述流体端口延伸到所述第一集管的所述开口端。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述侧片由两个或者更多部分构造，并且其中所述部分中的至少两个一起限定所述流动通道。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其中所述侧片由可钎焊的铝构造，并且其中限定所述流动通道的所述至少两个部分在钎焊操作中被相互联结并且被联结到所述第一集管，所述多根管子在相同钎焊操作中被联结到所述第一和第二集管。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述第一集管的所述柱形轮廓从所述第一端到所述第一集管的一部分具有恒定直径，所述第一集管的所述部分具有用于接收所述管子的端部的所述狭槽中的至少一些狭槽。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述侧片还包括用于所述热交换器的至少一个集成安装特征。