CN85104503B - 加热器，特别是一种车用辅助加热器 - Google Patents

Abstract

一种车用辅助加热装置，包括一个燃烧器组件，一个燃烧管构成的燃烧室和一个换热装置。该换热装置由一个带肋片的内套和一个外套组成，通过将内套和外套作成一个整体式挤压成形件，使其得到改进。在远离燃烧器组件并与之相对的内、外套端部均安装有封盖，该封盖最好焊接到端部，并且在实际上用铝的板件和／或铸件作成。此外，挤压件对着燃烧器组件的一端，可直接作成一个安装燃烧器组件用的法兰，或紧固一个密封圈，最好用焊接将燃烧器组件装到挤压成形件的这一端面上。

Description

加热器,机动车附设加热器

本发明涉及加热器，特别涉及一种车用辅助加热器。本发明适用于一种在加热装置换热器中用水来作为液体传热介质的水加热器。

西德公开说明书3208828公开了一种利用液体燃料进行加热的加热器，特别是一种使用液体传热介质的车用加热装置，该加热装置具有一个部分地伸进燃烧室的燃烧器组件，燃烧室由燃烧管构成。燃烧室被一换热装置同轴地在外围绕着，该换热装置由带肋片的内套和外套构成。燃烧气气体流过内套和燃烧管之间的环形腔，诸如水一类的液体传热介质流过外套和内套之间的环形腔。通常，这种水加热器由多个钢板构件组成，这些钢板构件通过焊接等方式相互连接在一起。

另外，这种结构的加热器，即水加热器，新近已由诸如铸铝件等轻金属铸件来生产了。在这种情况下，外套作为一个单独的铸件，具有肋片的内套作成另一个单独的铸件，在构成内套的铸件外面面上，也就是限定了外套和内套之间的环形腔空间的那个表面上，装有螺旋状伸展的导流片，以便为诸如水之类的液体传热介质导向。就这种水加热装置而论，这些螺旋状导流片迫使内套和外套分两部制造。另外，在制造铸件时还需要考虑到歪斜形状及尺寸过大给机加工带来的问题，因此，铸件成形受到局限。还有，用于制成铸件的工具模具昂贵，提高了铸件的生产费用。再有，铸件内部结构也不够紧密，所以构成水套的铸件必须经过再处理，以便使铸件内部结构中的微孔密合。基于已知加热器换热装置的多部件加工，生产中需要很多步骤。而且，要保持这些铸件处于可承受压力及不漏水的连接状态是很困难的，这是由于密封是在易泄漏的连接处形成的。

从西德专利2432850已知一种车用加热装置。但是，这份专利描述的是一种以空气作传热介质的气体加热装置，为了减小加热器的自重，以及为了简单便宜地生产制造加热装置，在这种气体加热装置中，换热器的内管和外管及其容器的周壁由单一的铸件构成。该铸件最好为轻金属铸件，而且最好是压铸件。

从西德专利2453202已知另一种形式的气体加热装置，其中，具有肋片的内套和相对于燃烧室同轴安装的电机马达安装室外壁由单一的铸件构成，而外套作为一个铸件是在这个单一铸件上成形的。外套和内套仅仅由位于换热器端部的一个个分开的肋片连接。当将轻金属压铸件用于水加热器时，就会出现已经提及的铸件内部结构紧密性和需二次处理等问题。

从西德专利1124839和1005860及西德实用新型1782914，已知一些机动车用的加热装置是按照废气换热器的形式制造和运转的，并且将所有换热器部件改进成一体的压铸件，例如具有铸造成形的径向肋片和伸入到加热空气通道内的导热器的外管。这个压铸件是用铝或铝合金压铸成一个直线形挤压成形件。热交换装置的外围用薄钢板构成一个外套筒。这种情况下，就会存在这样的挤压成形件会造成套筒被过度加热的问题，从而使该挤压成形件变得太热。一般用作水加热装置时，连接薄钢板件和挤压成形件的密封问题是一个关键，由于这些部件由不同材料构成，这些材料又具有不同的热交换系数，并且削弱了抗腐蚀能力。所有这些情况导致了在制造水加热装置时，迄今仅仅使用轻金属铸件，这些铸件可以做成使连接处不放在换热器最热的区域，而是放在尽量靠近较冷的区域，以便在连接处有可靠的密封。

因此，本发明的一个主要目的是创制一种水加热装置，它可以克服前述存在于现有技术中的一些困难和不足之处，特别是提供必要的水密性，同时，能以适当的成本，易于生产，而且由尽量少的单独零部件构成。另外，这种水加热装置应占有尽量小的安装空间，保证高换热率、具有尽量低的自重。

根据本发明，一种加热装置，特别是一种车用辅助加热装置，可以用诸如水一类的液体传热介质工作，该加热装置具有一个带外套的换热器，而外套则与带有肋片的内套做成单一的挤压成形体。

根据本发明的加热器，由于外套和带肋片的内套按照挤压法，在一个工步内同时做成一个整体的挤压成形件，这样就减少了这种水加热装置中要装配的零件数目。特别是在这时，可使至今仍在水加热器中引起密封问题的可分连接处不复存在。

另外，按照挤压法，其加工件的形状所受到的限制要比铸件的少，因为形状歪斜、加工尺寸超限的问题不需格外考虑。因此，可通过一个工步，作成很薄的壁厚均匀的挤压成形件。除了比铸造工艺简单之外，挤压法既节省材料，又显著地减少了重量。另外，与铸件相比，挤压成形件有可能作成带有很多肋片而且这些肋片又可以做得很薄，由于增加了对流传热部分，从而使换热装置的传热效率得的改善。由于增加了传热效率，从而可以缩短传热装置的长度，这样，整个加热装置的长度也得以缩短。另外，为保证部件的紧密性所需的再处理也可以省去，这是由于挤压成形件的内部结构比铸造件紧密。还有，挤压成形件可以毫不困难地进行阳极处理，所以其防腐性能就容易得到改善。最后，用于挤压成形件的工具比相应铸件使用的铸模和工具要便宜得多。并且特定的挤压合金对流动在燃烧管和内套之间环形腔的燃烧气体所引起的腐蚀是有抵抗作用的。

为了在燃烧器组件对面的远端封闭环形腔端部，设置了封盖件。这些封盖件最好是由铝板深拉成形的，它们直接焊接在挤压成形件端部。这种情况下，由于存在连续的边界，并且焊缝位置易于接近，所以这些封盖可以紧密可靠地焊接上去而不存在什么困难。要是封盖件是由铝板深拉成形的，则挤压成形件所用材料，即铝或铝合金，和要连接的封盖件应具有相同的性质，尤其是热传导和热膨胀特性应该相同，从而可以避免焊接部位受到额外的负荷。

为了便于将燃烧器组件安装到与其面对的内套和外套的端部，燃烧器组件设有一个凸缘件，该凸缘件以后被固定在一个密封圈上，而该密封圈最好以焊接连接在内、外套的端部上。为确保可靠和紧密的连接，使该密封圈部分地摇入内套和外套之间的空隙，并在它和挤压成形件的内套和外套之间形成焊缝。

最好，由挤压成形件的制造者将封盖和密封圈等部件连接上，这样该挤压成形件与封盖、密封圈一起被发送，以便于加热器的制造者对其密封性能进行检验。

在整体式挤压成形件中，外套和内套由轴向的筋桥所连接。其结果使得在环形腔内形成了并行的水通道。液体传热介质在其间流动而不对换热器造成任何明显的影响，例如生成气泡，或产生流动阻力。

按一种改进型实施例，与燃烧器组件面对的挤压成形件的端部做成它可直接地安装燃烧器组件，由于这一改进，利用一个密封圈，焊接挤压成形件就可以省略掉，所以加热器的零件数可进一步减少，因为燃烧器组件可直接安装到挤压成形件的模制安装法兰上。为了用螺栓连接燃烧器组件，最好在挤压成形件上作一些通孔。

也可以使挤压成形件的外轮廓适合于燃烧器组件的形状和任选的挤压成形件的护罩形状，这可以通过例如选择挤压成形件的截面形状接近方形的方法来实现。因此，生产这样一种装置很容易而且较便宜，这是由于诸如加工中间法兰盘，并将其焊接在燃烧器组件端部和或挤压成形件端部等步骤省略掉了。而且，液体传热介质的入口接头和出口接头可以做成整体式的，比如，它们可以作为封盖的一个部件，而不再需要将这些入口、出口接头分几步焊到挤压成形件上。

另外，在挤压成形件上作有支板，以便安装电缆护罩和或作为挤压件的支撑底座，所以没必要再对底座作特意的连接。当然，也可以在挤压成形件上压出另外的连接件，或者也可以改进电缆管道，所有这些都是在挤压成形件的一道加工步骤中整体地作在挤压成形件上，从而缩短了生产及安装时间。

为了尽可能地减少加热装置的净重，增加传热效率，采用轻金属或轻金属合金，最好是铝或铝合金，来制造挤压成形件。另外，这种材料应易于阳极处理，以便改善挤压成形件的抗腐蚀性能。

本发明的这些目标，特性及优点以及其它进一步的有关性质，通过下边的说明及附图将会看得更清楚。这些图仅仅为了说明示出几个按照本发明的实施例。

图1示出一个水加热装置的纵剖视图;

图2示出沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的截面图;

图3示出一个构成加热装置外套和内套的挤压成形件改进型实施例透视图。

在图1和图2中示出一种车用辅助加热装置，它被称为水加热装置，作为加热装置的一个实例。这种车用加热装置总体以件号1表示。该车用辅助加热装置1具有一个燃烧器组件2，这一组件仅仅通过实例示意地示出。燃烧器组件2可以采用多种形式的已知结构。该组件2伸入到由燃烧管4所构成的燃烧室3之中。燃烧管4被一个同轴的热交换装置所环绕，该装置的整体以件号5表示。热交换装置5具有一个内套6，该内套具有径向延伸的肋片7（见图2），该热交换装置5还具有一个外套8。内套6和燃烧管4之间形成一个环形腔9，内套6和外套8之间形成另一个环形腔10。

在面对燃烧器组件2的燃烧室3的远端，已燃气反转其流动方向而流入内套6和燃烧管4之间的环形腔9，随后借助于图中出气口排出。无论是逆向流动或者同向流动，液体的传热介质，最好是水，均在内套6和外套8之间的环形腔10中流动，借助于内套6，与在环形腔9中流动的已燃气换热。作为传热介质的水由入口接头11引入到环形10，并由出口接头12排出。反之，由入口12引入，由11排出，同样可行。由此得到的热水用于加热，特别是用于加热车辆的动力装置以及车内空间。

根据图1，内套6和外套8是由一个整体的挤压成形件所构成的，其总体以件号13表示，特别是从图2结合图1，可以看到，该挤压成形件13（它可一步加工出来）不仅具有内套6和外套8，而且具有内套肋片7和轴向延伸的筋桥14，以便将环形腔10按圆周再分成相互邻接的并行通道，由此，通道的水流起到传热介质的作用。

由于外套8和具有径向延伸纵肋片7的内套6由一个整体的挤压成形件13作成，所以制造这样一种加热装置1的过程可以大大地简化。特别是挤压成形件13可承受压力而不漏水，如果具有这种结构的这些构件采用铸造方法制造，则情况将完全相反。所以没有必要对该挤压成形件13再进行二次处理。

如图1所示，在面对加热器组件2的挤压成形件13的远端15装有封盖件16、17。用V形截面的圆周焊缝18将封盖件16焊到挤压成形件13的内套6的端部15上。同样，用V形截面的圆周焊缝19将封盖件17焊到外套8的端部。封盖件17呈圆顶状，在图1的剖视图中呈弓形。

内套6的封盖16最好用铝板作成，外套8的封盖17最好用铝板深拉成形制成，但是，它也可以采用砂铸件。封盖16、17用焊接或螺栓拧紧的办法可安全可靠地与挤压成形件13的端部15连接在一起，并且密合不漏。这样一来，这种车用辅助加热装置1的热传递装置5的生产、精加工及安装等过程可大大简化。

在挤压成形件13的、面对燃烧器组件2的一端20处安装有一个密封圈21，在图示实施例中，它们是焊接的。该密封圈21用于将燃烧器组件2固定到挤压成形件13上。如图1所示，密封圈21被部分地插入内套6与外套8之间的环形腔10之中，并有两条焊缝23、24。焊缝23将密封圈21和内套6连在一起，焊缝24则将密封圈21的法兰盘部分和挤压成形件13的外套8连在一起。焊缝23、24可作成能可靠地承受压力并且不漏水，而不再需要任何密封件和专用的连接件。那时燃烧器组件2可以诸如用螺栓连接到密封圈21的法兰盘22上，图中仅示出一个螺栓连接的情况。另外，由图2可见，可以将入口连接件11和出口连接件12焊接到挤压成形件13的外套8上。

图3示出一个改进型挤压成形件，其整体以件号13′表示。这时，相应于上述实施例中的对应件、以相同的图号表示。正如前述实施例的挤压成形件13一样，13′包括一个外套8，一个内套6，在内套6上有径向分布的纵向肋片7。图3中的外套8和内套6也是通过筋桥14相互连接在一起的，筋桥14沿轴向配置。图3所示的端部是挤压成形件13′面对燃烧器组件2的一端。这一端具有安装法兰25，它用于挤压成形件13′与燃烧器组件2的连接。而且，安装法兰25的轮廓与燃烧器组件的轮廓相适配，所以，从燃烧器组件2，到车用加热装置1的其余部件为光滑过渡。图3所示的挤压成形件13′的外形约呈方形，侧壁稍偏圆。另外，在挤压成形件13′上带有安装法兰25部分，制有通孔26，用于连接外盖和或燃烧器组件2的连接件可以穿过这些通孔26。

如图3上看到的，条座27（用于连接电缆护罩，图中没有示出）及条座28（它形成支持加热装置1的支架背，并增加了定位可靠性）做成相当挤压成形件的一个部分。条座28的横截面为中空式，所以，例如电缆或类似元件可通过这些部件敷设。

当然，也可以毫不困难地作出更多的部件，作为挤压成形件13或13′的一个部分，这是由于和铸件相比，挤压成形件13、13′在形状上不受什么限制。

如前所述，得知通过使用整体挤压成形件13、13′的内套6和外套8，可使车用辅助加热装置的生产过程大为简化，并且挤压成形件13和13′的结构对压力和水都是密封的。由于挤压成形件13、13′的提出，就使在多部件组成的换热装置中至今一直存在的连接及密封问题在使用水作传热介质时可以减小。由于使用挤压成形件13、13′，可以不必象在铸造过程中那样要考虑形状歪斜及加工尺寸过大等问题。挤压成形件13、13′也可以便宜的价格制造，并且其壁厚既薄又均匀。挤压成形件13、13′也可以在内套6上带出很多薄肋片7，以便通过增加对流换热来提高传热装置5的换热效率。因此，由于其效率较高，车用辅助加热装置1的全长可以作得较短。

在此，我们已经示出并说明了根据本发明的几个实施例，当然并不局限于此，而是还可包括本技术领域专业人员已知的各种变化和改进，因此，我们不想局限于这里详细示出并说明过的实施例，而是倾向于包括权利要求书中所列保护范围中所有相关的变化和改进。

Claims (7)

1、一种加热装置，特别是一种车用辅助加热装置，具有一个燃烧器组件，一个由燃烧管道构成的燃烧室，和一个同轴地环绕在燃烧室外的换热装置，该换热装置由带肋片的内套和外套形成一体式结构，由此，已燃气流过内套与燃烧管道之间的环形腔，而液体传热介质则流过外套与内套之间的环形腔，本发明的改进特征在于，所述一体结构的外套和带肋片的内套由一个挤压成形件做成，外套和内套通过该挤压件的轴向分布的筋桥连接在一起，这些筋桥按圆周方向进一步分隔内套与外套间的环形腔。

2、按权利要求1的加热装置，其特征在于，在远离所述燃烧器组件、并与之相对的内套和外套端部，分别连有封盖件，在燃烧器组件所在端的内套和外套端部，设有一个密封圈。

3、按权利要求1的加热装置，其特征在于，所述挤压成形件由包括轻金属、轻金属合金一类材料作成，最好由铝或铝合金作成。

4、按权利要求2的加热装置，其特征在于，所述封盖至少有一个是铸件，或者，至少有一个是深拉成形的铝板。

5、按权利要求2的加热装置，其特征在于，所述密封圈部分地插入内套与外套间的环形腔内，并被焊接在内套和外套上。

6、按权利要求1的加热装置，其特征在于，所述一体式挤压成形件与燃烧器组件面对的端部作成具有安装燃烧器组件的法兰，该安装法兰上开有通孔，燃烧器组件的紧固件通过所述通孔进行连接。

7、按权利要求1的加热装置，其特征在于，至少有一个连接电缆护罩用的条座和几个支架条座均作成整体式挤压成形件的一部分。

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