專(zhuān)利名稱(chēng)：具有波浪形插入件的換熱器及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱器，更具體地，涉及一種廢氣再循環(huán)冷卻器及其裝配 方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于在第一工作流體和第二工作流 體之間傳遞熱量的換熱器。換熱器可以包括 一對(duì)空間上分離的頂蓋；一 定數(shù)量的管，其在一對(duì)頂蓋之間延伸，提供了的第一工作流體的流路，并 且沿第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在一個(gè)管中，并且 具有在大體上平行于一對(duì)頂蓋之間的多個(gè)管中的一個(gè)的長(zhǎng)度的方向延伸的 鈹折。插入件可以包括延伸進(jìn)皺折并沿皺折分布的多個(gè)凹入。
本發(fā)明還提供了一種用于在第一工作流體和第二工作流體之間傳遞熱 量的換熱器。換熱器包括 一對(duì)空間上分離的頂蓋； 一定數(shù)量的管，其在 一對(duì)頂蓋之間延伸，提供了的第一工作流體的流路，并且沿第二工作流體 的流路布置；以及插入件，其可支撐在一個(gè)管中，并且具有在大體上平行 于通過(guò)多個(gè)管的第一工作流體的流路的方向延伸的皺折。皺折限定插入件 的第一和第二支柱。凹入形成在第一支柱上，并且突出相對(duì)于第一支柱上 的凹入形成在第二支柱上。
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于在第一工作流體和第二工作流 體之間傳遞熱量的換熱器。換熱器包括 一對(duì)空間上分離的頂蓋； 一定數(shù) 量的管，其在一對(duì)頂蓋之間延伸，提供了的第一工作流體的流路，并且沿 第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在一個(gè)管中，并且具有 在大體上平行于一對(duì)頂蓋之間的管的長(zhǎng)度的方向上延伸的螺旋形皺折。
通過(guò)具體說(shuō)明和對(duì)應(yīng)的附圖，本發(fā)明的其他方面將變的清楚明了。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的換熱器的仰視立體圖； 圖2是圖l所示的換熱器被部分切去后的一部分的視圖； 圖3是圖1所示的換熱器的一部分管和插入件的立體分解圖； 圖4是圖3所示的一部分插入件的立體圖5是根據(jù)本發(fā)明的選擇性實(shí)施例的一部分管和插入件的立體分解
圖6是圖5所示的一部分插入件的立體圖7是可以根據(jù)圖9所示的方法加工的部分形成的插入件的俯視圖； 圖8是可以根據(jù)圖10所示的方法加工的部分形成的插入件的立體
圖9示出了用于形成圖5所示的插入件的方法；
圖10示出了用于形成圖5所示的插入件的另一種方法；
圖ll是圖IO所示的插入件形成裝置的一部分的立體圖。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)描述本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于 以下說(shuō)明中指出的或以下附圖中示出的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明 適于其他實(shí)施例，適于用不同的方式來(lái)實(shí)行或?qū)嵤?。還應(yīng)該理解，其中使 用的措辭和術(shù)語(yǔ)目的在于描述，并且不能認(rèn)為是限定。其中的"包括"、 "包含"或"具有"以及其變形旨在包括其后列出、與之相當(dāng)?shù)捻?xiàng)目，還 包括附加的項(xiàng)目。
除非另有規(guī)定或限制，"安裝"、"連接"、"支撐"、"耦合"以 及其變形被廣義地使用，并且包括直接和間接地安裝、連接、支撐、耦 合。此外，"連接"和"耦合"不限于物理或機(jī)械的連接和耦合。
同樣，應(yīng)理解，其中參照裝置或元件的方向(如"中心"、"上 方"、"下方"、"前方"、"后方")所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)只用來(lái)簡(jiǎn)化 對(duì)本發(fā)明的描述，并不單獨(dú)表示或暗示所述的裝置或元件必須具有特定的 方向。此外，其中使用的如"第一"、"第二"的詞語(yǔ)用于說(shuō)明，并不旨在表示或暗示相對(duì)重要性或顯著性。
圖l至4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的換熱器10。在一些實(shí)施例 中(包括圖l至4所示的實(shí)施例)，換熱器10可以用作為廢氣再循環(huán)冷卻 器(EGRC)，并且可以與車(chē)輛的廢氣系統(tǒng)一起運(yùn)作。在其他實(shí)施例中， 換熱器IO可被用在其他(例如非車(chē)輛的)應(yīng)用中，例如在電子冷卻、工 業(yè)設(shè)備、建筑物供暖和空調(diào)等等中。此外，應(yīng)了解，本發(fā)明中的換熱器10 可以采用多種形式、使用廣泛的材料，并且可以合并到各種其他的系統(tǒng) 中。
在如下更具體地描述的運(yùn)行中，換熱器10將熱量從較高溫度的第一 工作流體(例如廢氣、水、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、二氧化碳、有機(jī)制冷劑、二氟 二氯甲垸(R12)、五氟丙垸(R245fa)、空氣等)傳遞到較低溫度的第 二工作流體(例如水、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、二氧化碳、有機(jī)制冷劑、二氟二氯 甲垸、五氟丙烷、空氣等)。此外，雖然這里參照的是在兩種工作流體之 間傳遞熱量，然而在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，換熱器10可以運(yùn)行為在三 種或更多種流體之間傳遞熱量。抑或/此外，換熱器10可以用作為同流換 熱器，并且可以將熱量從加熱回路的高溫部位傳遞到同一加熱回路的低溫 部位。在一些這樣的實(shí)施例中，換熱器10可以將熱量從流過(guò)傳熱回路的 第一部分的工作流體傳遞到流過(guò)傳熱回路的第二部分的相同的工作流體。
如圖l和圖2所示，換熱器IO可以包括第一頂蓋18和第二頂蓋20， 其位于一組具有外表面28的換熱管26 (如圖1、 3和5所示)的相應(yīng)的第 一和第二端部22、 24處。在圖1至4所示的實(shí)施例中，第一端部22被固 定到第一收集罐30并且第二端部24被固定到第一收集罐32。在其他實(shí)施 例中，換熱器10可以包括位于第一和第二端部22、 24之一或換熱器10上 的另一個(gè)位置的單個(gè)頂蓋18與/或單個(gè)集罐30。
如圖1和2所示，管26每個(gè)可以被固定到第一和第二頂蓋18、 20， 從而流過(guò)換熱器10的第一工作流體被保持與流過(guò)換熱器10的第二工作流 體分離。更具體地，換熱器10為第一工作流體限定第一流路(由圖1中 的箭頭34代表)且為第二工作流體限定第二流路(由圖1中的箭頭36代 表)，并且第一流路和第二流路34、 36是分離的，從而避免第一工作流
9體進(jìn)入第二流路36、第二工作流體進(jìn)入第一流路34。
在一些實(shí)施例中，如所示的實(shí)施例，管26被固定到第一和第二頂蓋 18、 20以及第一和第二收集罐31、 32，從而第一工作流體通過(guò)第一收集 罐30中的第一入口開(kāi)口 40進(jìn)入換熱器10，沿第一流路34穿過(guò)換熱器10 的管26，并避免了進(jìn)入第二流路36。在這些實(shí)施例中，管26可以被固定 到第一和第二頂蓋18、 20以及第一和第二收集罐32、 32，從而第二工作 流體通過(guò)第二收集罐32中的第二入口開(kāi)口 42進(jìn)入換熱器10，沿管26之 間的第二流路36穿過(guò)換熱器10，并避免了進(jìn)入第一流路34。
在其他實(shí)施例中，管26可以具有其他方向和結(jié)構(gòu)，并且第一和第二 流路34、 36可以由分流管、插入件、隔板等來(lái)保持分離。在另外的其他 實(shí)施例中，第一流路34可以延伸通過(guò)管26中的幾個(gè)，而第二流路36可以 延伸通過(guò)其余的管26。
如圖2所示，頂蓋18、 20的開(kāi)口的尺寸可以為安裝一個(gè)或多個(gè)管 26。如圖1和2所示，沿第一流路34流動(dòng)的第一工作流體可以通過(guò)形成在 第一頂蓋18中的開(kāi)口進(jìn)入管26。在這些實(shí)施例中，第一頂蓋18也可以引 導(dǎo)來(lái)自第二入口開(kāi)口 42的相鄰管26之間的第二工作流體，并且避免第二 工作流體流入管26。第一頂蓋18也可以避免第一工作流體流到管26之 間。
在所示的實(shí)施例中，換熱器10被構(gòu)造為叉流式(cross-flow)換熱 器，從而第一流路34或第一流路34的一部分與第二流路36或第二流路 36的一部分相對(duì)。在其他實(shí)施例中，換熱器10可以具有其他構(gòu)造和布 置，例如，并流或?qū)α鞯慕Y(jié)構(gòu)。
在所示的實(shí)施例中，換熱器IO被構(gòu)造為單通換熱器，其中第一工作 流體沿第一流路34通過(guò)至少一個(gè)管26，并且第二工作流體通過(guò)管26之間 的第二流路36。在其他實(shí)施例中，換熱器10可以被構(gòu)造為多通換熱器， 其中第一工作流體在第一通路中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)管26，并且之后在第二通 路中以與第一通路中的第一工作流體流動(dòng)方向相反的方向通過(guò)一個(gè)或多個(gè) 不同的管26。在這些實(shí)施例中，第二工作流體可以沿相鄰的管26之間的 第二流路36流動(dòng)。在另外的其他實(shí)施例中，換熱器10可以被構(gòu)造為多通換熱器，其中
第二工作流體通過(guò)第一對(duì)相鄰的管26之間的第一通路，并且之后以與第 一通路中的第二工作流體流動(dòng)方向相反的方通過(guò)另一對(duì)相鄰的管26之間 的第二通路。在這些實(shí)施例中，第一工作流體可以沿第一流路34通過(guò)至 少一個(gè)管26。
在所示的實(shí)施例中，換熱器10包括七個(gè)管26，其中每個(gè)具有大體為 矩形的橫截面形狀。在其他實(shí)施例中，換熱器IO可以包括一個(gè)、兩個(gè)、 三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或更多的管26，其中每個(gè)可以具有三角 形、圓形、四邊或其他多邊形、橢圓形或不規(guī)則的橫截面形狀。
如上所述，在一些實(shí)施例中，第二流路36或第二流路36的一部分可 以延伸過(guò)一個(gè)或多個(gè)管26的外表面28。在一些這樣的實(shí)施例中，可以沿 管26的外表面28形成棱56 (見(jiàn)圖3)，至少部分地限定相鄰的管26之間 的通道58。抑或，如圖5所示，換熱器10的管26可以大體上為橢圓形 (即，簡(jiǎn)單的擠壓管材)并且省去限定通道58的棱56?？梢栽诠?6周?chē)?設(shè)置外殼，防止管26之間的第二工作流體泄漏出換熱器10。在這樣的實(shí) 施例中，外殼將限定管26之間/周?chē)牡诙髀?6。
在實(shí)施例中，如圖l至4所示的具有向外延伸的棱56的實(shí)施例，每個(gè) 管26的棱56可以被固定到一個(gè)相鄰的管26。在一些這樣的實(shí)施例中，一 個(gè)管26的棱56可以被釬悍、硬焊、熔焊到一個(gè)相鄰的管26。在其他實(shí)施 例中，相鄰的管26可以通過(guò)內(nèi)部配合緊固件、其他傳統(tǒng)緊固件、粘著或 粘聚的粘合材料、界面配合等被固定在一起。此外，可以在圖l至4所示 的實(shí)施例的管26的周?chē)O(shè)置外殼。
也可以在管26的外表面28設(shè)置額外的突出、凹入或變形64，為換熱 器10提供結(jié)構(gòu)支撐，避免一個(gè)或多個(gè)管26的變形或壓平，維持相鄰的管 26之間的所期望的間距，改善第一和第二工作流體之間的熱量交換，并且 /或沿第一和第二流路34、 36中的一個(gè)或兩者產(chǎn)生湍流。
換熱器10可以包括插入件66，其在第一和第二工作流體分別通過(guò)第 一和第二流路34、 36時(shí)改善第一和第二工作流體之間的熱量交換。插入 件66可以為換熱中心(即管26)提供增大的表面面積，用于擴(kuò)散第一與/或第二工作流體帶來(lái)的熱量。如圖2、 3和5所示，插入件66可以位于管 26中。抑或/此外，插入件66可以位于管26之間。在其他實(shí)施例中，插入 件66可以與管26 —體地形成，并且可以從管26的外表面28向外延伸， 抑或，從管26的內(nèi)表面向內(nèi)延伸。在一些實(shí)施例中，插入件66可以改善 換熱器10的耐久性和強(qiáng)度。插入件66的構(gòu)造(幾何的或形貌的)可以使 熱量波動(dòng)對(duì)材料造成的膨脹或收縮可以由增加的柔性來(lái)補(bǔ)償(以下更詳細(xì) 地論述)。
在圖2所示的實(shí)施例中，插入件66被支撐在每個(gè)管26中，并且在管 26的相對(duì)末端68之間沿著每個(gè)管26的整個(gè)長(zhǎng)度或大體上整個(gè)長(zhǎng)度延伸。 如圖2所示，插入件66也/或可以在管26的相對(duì)側(cè)之間延伸過(guò)每個(gè)管26 的整個(gè)寬度或大體上整個(gè)寬度。在其他實(shí)施例中，插入件66被支撐在一 個(gè)或小于總數(shù)的管26中，并且插入件66可以在管26的相對(duì)末端68之間 沿著管26大體上整個(gè)長(zhǎng)度延伸，抑或，插入件66可以在大體上小于管26 整個(gè)長(zhǎng)度上延伸通過(guò)管26。在另外的其他的實(shí)施例中，兩個(gè)或更多的插入 件66可以被支撐或位于每個(gè)管26中。在一些實(shí)施例中，插入件66可固定 至管26。在一些這樣的實(shí)施例中，插入件66被釬焊、硬焊、熔焊到管 26。在其他的實(shí)施例中，插入件66可以通過(guò)另一種方式連接到管26，例 如通過(guò)界面配合、粘著或粘聚的粘合材料、緊固件等。
在一些實(shí)施例中，管26的末端68可以被壓嵌到第一和第二頂蓋18、 20中的一者或兩者。在一些這樣的實(shí)施例中，當(dāng)管26與/或插入件66被壓 嵌到第一與/或第二頂蓋18、 20中，管26的末端68以及支撐在管26中或 管26之間的插入件66可以至少部分地變形。從而，管26與/或插入件66 被箍縮并保持收縮，以確保管26與/或插入件66位于所期望的方向，并防 止泄漏。在一些實(shí)施例中，管26可以被釬焊、硬焊、熔焊到第一與/或第 二頂蓋18、 20。
在所示的實(shí)施例中，通過(guò)以下的更具體地描述的方法，滾壓成型的金 屬板被折疊而形成插入件66。在其他實(shí)施例中，插入件66可以被鑄造或 成型為所期望的形狀，并且可以由其他材料形成(例如，鋁、銅、鐵和其 他金屬、合成材料、合金等)。在另外的其他的實(shí)施例中，插入件66可以通過(guò)任何方式切割或加工成型，可以被擠壓或沖壓，可以通過(guò)這些操作 的結(jié)合等來(lái)制作。
在圖3和圖7中最清楚地示出，插入件66可以是折皺的，并且具有總 長(zhǎng)度L、寬度W和高度H。插入件66的長(zhǎng)度L被限定為管26內(nèi)流體流動(dòng) 的大體方向(即，從第一頂蓋18到第二頂蓋20)。如圖3中所示的實(shí)施 例，每個(gè)皺折形成大體上平行于插入件66的長(zhǎng)度L延伸的螺旋形的脊 76。
所示的插入件66的實(shí)施例包括一系列平行延伸的脊76，其沿插入件 66的寬度W形成間隔的峰78和谷80。如圖2所示，峰78和谷80可以接 合相應(yīng)的管26內(nèi)部的上側(cè)和下側(cè)(例如，圖2、 3和5中的上側(cè)和下側(cè)之 間)。在所示的實(shí)施例中，支柱或側(cè)面82在每對(duì)相鄰的皺折之間(即， 從峰78到谷80，反之亦然)沿長(zhǎng)度L延伸，給出插入件66的高度H。此 外， 一些實(shí)施例的插入件66可以具有削尖的、方形的或不規(guī)則形狀的峰 78與/或谷80。如圖2和圖3所示，所述實(shí)施例的插入件66的合成的側(cè)邊 可以大體上是波狀。然而，在其他實(shí)施例中，合成的側(cè)邊可以大體上是正 弦或鋸齒等其他形狀。以下參照?qǐng)D4和圖6更具體地描述折皺的插入件66 的每個(gè)皺折76所形成的結(jié)構(gòu)元件。
如圖4和圖6所示，第一支柱82a可以被至少部分地限定在脊76的一 側(cè)，并且第二支柱82b可以被至少部分地限定在脊76的另一側(cè)。皺折76a 位于直接與第一支柱82a相鄰且限定支柱82a的高度。類(lèi)似地，皺折76b 位于具有相同高度h的第二支柱82b的末端。相鄰的支柱82a、 82b之間 的距離S被限定為位于每個(gè)支柱82的相同的長(zhǎng)度L和高度h處的點(diǎn)之間 的距離。插入件66的支柱82也可以有不同的形貌結(jié)構(gòu)。例如，在沿長(zhǎng)度 L的一點(diǎn)處，支柱82可以是波浪形的或波形的(即，如圖3和圖4所示當(dāng) 從插入件66的一端觀察時(shí)，在沿長(zhǎng)度L的另一點(diǎn)處，支柱82可以直 的)。
如圖3至圖8所示，支柱82可以包括輪廓單元，例如沿其長(zhǎng)度L分 布的凹入86和突出88。這些單元是在形成插入件66的材料中的變形，并 且不會(huì)刺穿或在插入件66的相對(duì)側(cè)之間提供連接。在一些這樣的實(shí)施例
1中，在支柱82的一側(cè)形成的凹入86可以繼而在支柱82的相對(duì)側(cè)形成突出 88 (即，凹入86是突出88的幾何補(bǔ)充)。插入件66中形成的輪廓單元可 以表現(xiàn)為錐體、截錐體、棱柱體，與/或類(lèi)半球體的突出或凹入等。在所示 的實(shí)施例中，輪廓單元每個(gè)具有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)面(其中之一是長(zhǎng)度L、距離s 平面，其中的另一個(gè)是高度h、距離s平面)。由此，輪廓單元的上一半 是下一半的鏡像(相對(duì)于其所置于的支柱82的高度h)。類(lèi)似地，輪廓單 元的左邊一半是右邊一半的鏡像(相對(duì)于其所置于的支柱82的長(zhǎng)度L)。 在一些實(shí)施例中， 一個(gè)支柱82中的突出88可以被放置為使其至少部分地 被相鄰的支柱82中的凹入86接受(即，沿每個(gè)支柱的高度h和長(zhǎng)度L的 相同的距離)。
在一些實(shí)施例中，輪廓單元可以沿支柱82的整個(gè)高度h從一個(gè)皺折 76延伸到相鄰的皺折76 (即，從峰78到相鄰的谷80，反之亦然)。如圖 6所示，每個(gè)輪廓單元具有寬度d。在所示的實(shí)施例中，寬度d也代表相 似的輪廓單元之間的距離。在其他的實(shí)施例中，相似的輪廓單元之間的距 離可以大于介入的或間隔的輪廓單元的寬度d。
如圖4所示，脊76的螺旋形由凹入86和突出88的幾何形狀和位置決 定。在所示的實(shí)施例中，凹入86與突出88沿每個(gè)支柱82的長(zhǎng)度L間隔 布置，并且每個(gè)輪廓在相鄰的皺折76之間延伸。相應(yīng)地， 一定數(shù)量的凹 入86和一定數(shù)量的突出88可以沿每個(gè)皺折76的邊分布。圖4包括更清楚 地示出插入件66的幾何形狀的參照測(cè)量。具體地，參照a代表皺折76的 中線(xiàn)與凹入86的邊之間的距離，參照b代表皺折76的中線(xiàn)與突出88的邊 之間的距離，并且參照c代表從皺折76的輪廓單元的邊至其最外的點(diǎn)/延 伸位置的側(cè)向距離(即垂直于插入件的長(zhǎng)度L和輪廓單元的寬度d)。
如圖3至圖6所示，其中形成有縱排間隔的輪廓單元86、 88的插入件 66可以被折疊，使特定高度h處相鄰的支柱82之間的距離S可以沿其長(zhǎng) 度L大體上恒定。因此，沿管26的相對(duì)端68之間的長(zhǎng)度L的流路橫截面 面積實(shí)質(zhì)上恒定。相應(yīng)地，第一流路34被設(shè)置為迂回的，從而比直的流 路長(zhǎng)。這種插入件結(jié)構(gòu)可以增加工作流體的湍流，并從而允許更有效的換 熱，而不帶來(lái)沿插入件66的長(zhǎng)度L的顯著的壓力改變/恢復(fù)。此外，插入
14件66中形成的輪廓單元可以影響脊76的形狀。例如，圖3至圖8示出了 凹入86和突出88的圖案(具體地，連續(xù)間隔的縱排輪廓單元)如何產(chǎn)生 螺旋形的脊76。從而，即使與管26的內(nèi)表面直接相鄰的流路都被加長(zhǎng)并 被設(shè)置為迂回的。脊76的螺旋形狀還可以在管26和插入件66之間提供加 強(qiáng)的連接，也可以改善換熱。
在具有波形或波浪形橫截面的插入件66的實(shí)施例中，如所示的實(shí)施 例，插入件66用作為彈性件，其吸收或至少部分吸收振動(dòng)，并且/或吸收 由第一與/或第二工作流體的溫度波動(dòng)帶來(lái)的插入件66的膨脹和收縮。在 一些這樣的實(shí)施例中，波浪形的插入件66的彈性防止或減少插入件66的 斷裂或破碎。抑或/此外，波浪形的插入件66的彈性防止或減少插入件66 的脊76和管26的內(nèi)側(cè)之間的連接(例如釬焊點(diǎn)、硬焊點(diǎn)、熔焊點(diǎn))的斷 裂或破碎。
如圖5至圖8所示，在一些實(shí)施例中，輪廓86、 88可以沿支柱82的 長(zhǎng)度L，從第一側(cè)邊92連續(xù)延伸至第二側(cè)邊94。在其它實(shí)施例中，如圖2 至圖4所示的，輪廓86、 88只沿長(zhǎng)度L在插入件66的中間部分連續(xù)延 伸，而邊92、 94具有不同的形貌結(jié)構(gòu)，例如波形。輪廓部分可以允許長(zhǎng) 度L的變化(即，縱向柔性)，而波形的邊可以補(bǔ)償支柱82的高度h的 改變(即，垂直柔性)。在插入件的高度H受連接到管26內(nèi)表面的制 約，特別是管的末端68進(jìn)一步受第一和第二頂蓋18、 20的制約的實(shí)施例 中，這是所期望的。
圖9示出了形成根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的換熱器10的插入件66的 方法。方法包括將凹入86和突出88的圖案滾壓到可變形的熱傳導(dǎo)材料板 100 (例如，鋁、銅、青銅和包括這些金屬的一種或多種的合金等)中。 為了使說(shuō)明書(shū)明確，圖9示出了輪廓形成的過(guò)程(并且參照?qǐng)D9進(jìn)行論 述)，對(duì)于特殊的縱向布置的板的側(cè)向部分，分為兩個(gè)不同的、連續(xù)的步 驟。首先，在圖的右側(cè)，滾壓出凹入86 ，然后，在其左邊滾壓出突出 88。然而，在實(shí)際中，滾壓凹入86和突出88可以被同時(shí)執(zhí)行(如以下圖 IO和圖ll所示的可供選擇的實(shí)施例所描述和表示)。無(wú)論凹入86和突出 88是順序形成還是同時(shí)形成，圖9所示的滾壓的插入件66繼而經(jīng)過(guò)折疊過(guò)程(圖的右側(cè))以產(chǎn)生脊76。上述步驟可以被合并到以下更具體地描述
的高速裝配過(guò)程中。
如圖9所示，方法可以使用第一柱狀滾子102，沿其彎曲的外表面 106設(shè)置了縱排的突出104。當(dāng)與相切于彎曲表面106的可變形材料板100 的第一側(cè)面IIO接觸時(shí)，第一滾子102可以圍繞其軸108轉(zhuǎn)動(dòng)。第一滾子 102的重量可以用于對(duì)可變形材料施加壓力，從而突出104在材料100中 形成凹入86。在其他實(shí)施例中，材料板100可以通過(guò)其他方式來(lái)與滾子 102產(chǎn)生接觸以形成凹入86。
突出104的形狀和尺寸(相對(duì)于材料板100厚度)可以是突出104 與可變形材料板100的第一側(cè)面IIO接觸形成凹入86，并且在與第一側(cè)面 110相對(duì)的板100的第二側(cè)面(不可見(jiàn))產(chǎn)生凹入86的幾何互補(bǔ)體。從 而，可以同時(shí)在第一側(cè)面IIO和相對(duì)的板100的第二側(cè)面上相應(yīng)地形成凹 入86和突出88。
在鄰近與第一柱狀滾子102相對(duì)的板100的另一側(cè)放置第二柱狀滾子 112，沿其彎曲的外表面116具有縱排的突出114。當(dāng)與相切于彎曲表面 116的可變形材料板100的第二側(cè)面接觸時(shí)，第二滾子112可以圍繞其軸 118轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，凹入86可以被形成在板IOO的第二側(cè)面上，并且相應(yīng)的 突出88可以被形成在第一側(cè)面IIO上。
滾子102、 112可以通過(guò)軸向堆疊柱狀圓片來(lái)形成，其分界線(xiàn)如圖9 中的虛線(xiàn)表示。在一些實(shí)施例中，具有不同形狀的突出114與/或具有突出 114之間的不同的圓周距離的圓片可以裝配到滾子中，該滾子將形成具有 不同尺寸和幾何形狀的插入件66。類(lèi)似地，圓片可以周向地交錯(cuò)，使插入 件66的一排排輪廓單元之間具有更大的或更小的距離，其可以得到更寬 的或更窄的脊76。滾子102、 112可以彼此參照地被布置，因此板的每側(cè) 的凹入86和突出88彼此相對(duì)地形成在具體的位置處。例如，圖7至圖9 示出了如何對(duì)準(zhǔn)滾子102、 112以沿板100形成交替的凹入86和突出88的 側(cè)向排和縱向排。側(cè)向排被狹窄的間隙分開(kāi)，此處可以使板100折疊以形 成折皺，從而側(cè)向排成為支柱82且間隙成為脊76。在所示的實(shí)施例中， 滾子102、 112略微交錯(cuò)以形成螺旋狀的脊76。在其他實(shí)施例中，滾子102、 112可以被對(duì)準(zhǔn)以形成直的脊76。在另外的其他的實(shí)施例中，第一 與/或第二滾子102、 112上的突出104、 114的位置、尺寸與/或形狀可以 不同，以改變插入件66的幾何形狀與/或形貌。在別的其他的實(shí)施例中， 滾子102、 112的彎曲表面106、 116可以具有對(duì)應(yīng)于(即位置、尺寸、形 狀等)相對(duì)的滾子112、 102中的突出114、 104的凹痕，用以更好地限定 板IOO中形成的輪廓。
圖IO示出了形成根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的插入件66的方法。圖 10所示的方法采用星形滾子，以同時(shí)形成輪廓單元且部分地折疊插入件 66。在圖IO所示的實(shí)施例中，第一星形圓片120代表位于可變形材料板 100的第一側(cè)面110的第一星形滾子。沿著第一圓片120的周向，交替的 脊122和裂隙124形成圓片的星形。如以下更具體的描述，脊122和裂隙 124有助于形成峰78和谷80。在每個(gè)脊122和裂隙124之間形成突出126 或凹痕128。如以下更具體的描述，突出126和凹痕128可以在插入件中 形成凹入86和突出88。在一些實(shí)施例中，如所示的實(shí)施例，突出126或 凹痕128可以是幾何形狀的互補(bǔ)體，并且具有多個(gè)對(duì)稱(chēng)平面(如之前關(guān)于 凹入86和突出88所論述)。在其他實(shí)施例中，脊122可以是裂隙124的 幾何形狀的互補(bǔ)體。
圖10中的第二星形圓片130代表第二星形滾子，其類(lèi)似于第一圓片 120 (即形狀、尺寸等)具有使交替的突出136或凹痕138分隔開(kāi)的交替 的脊132和裂隙134。抑或/此外，突出136可以是凹痕138的幾何形狀的 互補(bǔ)體，且突出126可以是凹痕128的幾何形狀的互補(bǔ)體，其中，突出 126、 136不必是同一圓片上的凹痕128、 138的幾何形狀的互補(bǔ)體。第二 星形圓片130位于材料板100的第二側(cè)面140。
第一和第二星形圓片120、 130可以彼此參照被設(shè)置，從而圓片120、 130在各自的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一圓片120的每個(gè)脊122配合到第二圓片130 的一個(gè)裂隙134，并且第二圓片130的每個(gè)脊132配合到第一圓片120的 一個(gè)裂隙124。從而，當(dāng)可變形材料板IOO被送到星形圓片120、 130之間 時(shí)，相應(yīng)的脊122和裂隙134折疊材料以形成峰78，并且相應(yīng)的脊132和 裂隙124折疊材料以形成谷80。類(lèi)似地，突出126、 136和相應(yīng)的凹痕138、 128在插入件66中形成凹入86和突出88。
類(lèi)似于上述圖9的實(shí)施例的布置，星形滾子可以由軸向堆疊的星形圓 片120構(gòu)成。圖11示出了示出了如何以交替的方式堆疊這些星形圓片 120，從而一個(gè)圓片中的突出126被置于與第二圓片中的凹痕128相鄰。 如圖11所示，相鄰的圓片可以被堆疊，從而一個(gè)圓片中的脊122和裂隙 124沒(méi)有與第二圓片中的脊122和裂隙124直接對(duì)準(zhǔn)。如圖3至圖8所 示，通過(guò)具有這種圓片布置方式的兩個(gè)星形滾子的互補(bǔ)定位，插入件66 可以形成有螺旋形脊76。
在插入件66被滾壓和折疊之后，其可被切成適當(dāng)?shù)某叽绮⒗^而被插 入管26。在其他實(shí)施例中，插入件66可以在被折疊之前被切割。抑或， 管26可以圍繞插入件66被裝配。在其他的實(shí)施例中，管26和插入件66 可以被同時(shí)切割出尺寸。
以上所描述的和附圖所示出的實(shí)施例只是以示例的方式提出，并不旨 于對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和原理進(jìn)行限制。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，只 要不背離本發(fā)明的精神和范圍，可以對(duì)單元及其結(jié)構(gòu)和布置的進(jìn)行各種改 變。
18
權(quán)利要求
1.一種用于在第一工作流體和第二工作流體之間傳遞熱量的換熱器，所述換熱器包括一對(duì)空間上分離的頂蓋；多個(gè)管，其在一對(duì)所述頂蓋之間延伸，提供了所述第一工作流體的流路，并且沿所述第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在多個(gè)所述管的一個(gè)中，并且具有在大體上平行于一對(duì)所述頂蓋之間的多個(gè)所述管中的一個(gè)的長(zhǎng)度的方向上延伸的皺折；所述插入件包括延伸進(jìn)所述皺折并沿所述皺折分布的多個(gè)凹入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述皺折限定所述插入件的第一和第二支柱，并且在所述皺折和所述 第一支柱的末端之間的所述第一支柱的一個(gè)高度處，在所述皺折方向上的 空間上分離的所述插入件的相對(duì)端之間，所述第一和第二支柱之間的寬度 大體上恒定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述皺折限定所述插入件的所述第一和第二支柱，所述凹入延伸過(guò)所 述第一支柱，并且所述第二支柱包括向外延伸的形為可匹配地接收在所述 第一支柱的所述凹入中的突出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述皺折是第一皺折，所述插入件包括在大體上平行于所述第一皺折 的方向上延伸過(guò)所述插入件的第二皺折，并且多個(gè)所述凹入中至少一個(gè)延 伸過(guò)所述第一皺折和所述第二皺折之間的所述插入件的一個(gè)支柱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述插入件具有第一側(cè)面和相對(duì)于所述第一側(cè)面的第二側(cè)面，多個(gè)所 述凹入形成在所述第一側(cè)面上并且在所述第二側(cè)面上形成所述突出，所述 突出延伸進(jìn)所述皺折。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的換熱器，其中所述第一工作流體的流路延伸通過(guò)多個(gè)所述凹入，以提供所述管的相對(duì)端之間的迂回的路徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中多個(gè)所述凹入至少部分地限定可以在大體上平行于所述管的長(zhǎng)度的方 向上相對(duì)于所述管移動(dòng)的彈性區(qū)域，以容納某個(gè)所述管和所述插入件的熱 膨脹。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中 所述皺折提供了所述插入件的非線(xiàn)性的脊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的換熱器，其中所述換熱器是廢氣再循環(huán)冷卻器，并且所述第一工作流體是發(fā)動(dòng)機(jī)廢 氣，所述第二工作流體是冷卻液。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述 皺折限定所述插入件的所述第一和第二支柱，所述凹入在相距所 述第一工作流體的流路的入口的一定距離處延伸過(guò)所述第一支柱，并且所 述突出相對(duì)于所述第一支柱的所述凹入延伸過(guò)所述第二支柱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其中所述第一工作流體的流路的所述入口處的所述第一和第二支柱之間的 所述第一工作流體的流路的橫截面面積與所述凹入和所述突出之間的所述 第一工作流體的流路的所述橫截面面積大體上相同。
12. —種用于在第一工作流體和第二工作流體之間傳遞熱量的換熱 器，換熱器包括一對(duì)空間上分離的頂蓋；多個(gè)管，其在一對(duì)所述頂蓋之間延伸，提供了所述第一工作流體的流 路，并且沿所述第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在多個(gè)所述管的一個(gè)中，并且具有在大體上平行于 通過(guò)多個(gè)所述管的所述第一工作流體的流路的方向延伸的皺折；所述皺折 限定所述插入件的第一和第二支柱；凹入形成在所述第一支柱上，并且突 出相對(duì)于所述第一支柱上的所述凹入形成在所述第二支柱上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述第一工作流體的流路的入口處的所述第一和第二支柱之間的所述第一工作流體的流路的橫截面面積與所述凹入和所述突出之間的所述第一 工作流體的流路的所述橫截面面積大體上相同。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述第二支柱的所述突出形為可匹配地接收在所述第一支柱的所述凹 入中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中 所述凹入延伸進(jìn)所述皺折。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中在所述皺折和所述第一支柱的末端之間的所述第一支柱的一個(gè)高度 處，在所述皺折方向上的空間上分離的所述插入件的相對(duì)端之間，所述第 一和第二支柱之間的寬度大體上恒定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述皺折是第一皺折，所述插入件包括在大體上平行于通過(guò)多個(gè)所述 管的所述第一工作流體的流路的方向上延伸過(guò)所述插入件的第二皺折，并 且所述凹入延伸過(guò)所述第一皺折和所述第二皺折之間的所述第一支柱。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述突出是第一突出，所述插入件具有第一側(cè)面和相對(duì)于所述第一側(cè) 面的第二側(cè)面，并且所述凹入延伸過(guò)所述第一側(cè)面且在所述第二側(cè)面上形 成所述突出。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述皺折提供了所述插入件的螺旋形的脊。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的換熱器，其中 多個(gè)所述凹入沿所述插入件被滾壓形成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的換熱器，其中所述換熱器是廢氣再循環(huán)冷卻器，并且所述第一工作流體是發(fā)動(dòng)機(jī)廢 氣，所述第二工作流體是冷卻液。
22. —種用于在第一工作流體和第二工作流體之間傳遞熱量的換熱 器，換熱器包括-一對(duì)空間上分離的頂蓋；多個(gè)管，其在一對(duì)所述頂蓋之間延伸，提供了所述第一工作流體的流 路，并且沿所述第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在多個(gè)所述管的一個(gè)中，并且具有在大體上平行于一對(duì)所述頂蓋之間的所述管的長(zhǎng)度的方向上延伸的螺旋形皺折。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述皺折限定所述插入件的第一和第二支柱，并且在所述鈹折和所述第一支柱的末端之間的所述第一支柱的一個(gè)高度處，在所述皺折方向上的空間上分離的所述插入件的相對(duì)端之間，所述第一和第二支柱之間的寬度 大體上恒定。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述皺折限定插入件的所述第一和第二支柱，凹入延伸過(guò)所述第一支 柱，并且所述第二支柱包括向外延伸的形為可匹配地接收在所述第一支柱 的所述凹入中的突出。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述皺折是第一皺折，所述插入件包括在大體上平行于所述第一皺折 的方向上延伸過(guò)所述插入件的第二皺折，并且還包括在所述第一皺折和所 述第二皺折之間延伸過(guò)所述插入件的所述凹入。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述插入件具有第一側(cè)面和相對(duì)于所述第一側(cè)面的第二側(cè)面，所述凹 入形成在所述第一側(cè)面上并且在所述第二側(cè)面上形成所述突出，所述突出 延伸進(jìn)所述皺折。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中 還包括沿所述插入件被滾壓形成的多個(gè)所述凹入。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中 多個(gè)所述凹入沿所述皺折分布。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述換熱器是廢氣再循環(huán)冷卻器，并且所述第一工作流體是發(fā)動(dòng)機(jī)廢 氣，所述第二工作流體是冷卻液。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的換熱器，其中所述皺折限定所述插入件的所述第一和第二支柱，所述凹入在相距所 述第一工作流體的流路的入口的一定距離處延伸過(guò)所述第一支柱，并且所 述突出相對(duì)于所述第一支柱的所述凹入延伸過(guò)所述第二支柱。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的換熱器，其中所述第一工作流體的流路的所述入口處的所述第一和第二支柱之間的 所述第一工作流體的流路的橫截面面積與所述凹入和所述突出之間的所述 第一工作流體的流路的所述橫截面面積大體上相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有波浪形插入件的換熱器及其裝配方法，提供了用于在第一工作流體和第二工作流體之間傳遞熱量的換熱器，其包括一對(duì)空間上分離的頂蓋；一定數(shù)量的管，其在一對(duì)頂蓋之間延伸，提供了第一工作流體的流路，并且沿第二工作流體的流路布置；以及插入件，其可支撐在一個(gè)管中，并且具有在大體上平行于第一工作流體的流路的方向上延伸通過(guò)管的皺折。皺折可以限定插入件的第一和第二支柱。第一支柱上可以形成凹入，第二支柱上可以形成與第一支柱上的凹入相對(duì)的突出。
文檔編號(hào)F28F9/02GK101551208SQ20091013363
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者大衛(wèi)·E·詹克, 弗蘭克·M·葛瑞普, 瑞法科特·赤瑪, 羅伯特·J·巴夫奈科特 申請(qǐng)人:摩丁制造公司