專利名稱：例如中冷器的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，例如水冷式中冷器(WCCAC)，用于在冷卻液的輔助下冷 卻進(jìn)氣，所述熱交換器包括進(jìn)氣管和由金屬波紋板(corrugated sheet)制成的冷卻液湍流 器，該冷卻液湍流器置于所述進(jìn)氣管之間，所述湍流器形成有冷卻液通道，并且所述湍流器 之中設(shè)置有湍流部。
背景技術(shù)：
從歐洲專利申請EP1707911A1中可知前序部分所述的熱交換器。根據(jù)該篇專利 申請中所示和描述的實(shí)施方式，冷卻液湍流器由金屬波紋板制成，波紋形成了與幾乎垂直 的側(cè)壁以銳角相連的平的底壁和頂壁。從上方看，所述側(cè)壁顯示了具有交替的直側(cè)壁部分 的偏移圖案(offset pattern)，所述直側(cè)壁部分以數(shù)學(xué)上所說的非連續(xù)方式從左側(cè)跳躍至 右側(cè)，再從右側(cè)返回到左側(cè)，因此形成具有斷裂輪廓線的側(cè)壁。在所述側(cè)壁部分之間具有孔 隙，冷卻液可以通過這些孔隙從一個冷卻液通道流到另一個冷卻液通道，因此允許一種橫 向流動。由于冷卻液不沿著湍流器的整個長度流動，所以該橫向流動導(dǎo)致冷卻液熱交換的 損耗。在所述文件中描述但是沒有顯示的實(shí)施方式中，偏移的側(cè)壁部分之間的孔隙封 閉，因此形成封閉的通道。很顯然，這防止了從一個封閉通道向另一個封閉通道的橫向流 動，因此，理論上改善了所述情況?？墒?，事實(shí)上，封閉通道的非連續(xù)側(cè)壁的尖銳的斷裂輪廓 線導(dǎo)致高的摩擦，因此增加了對封閉通道中的冷卻液的限制。因此，本實(shí)施方式與通道側(cè)壁 中具有孔隙的實(shí)施方式相比不具有任何現(xiàn)實(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的目的是通過消除現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)來改善根據(jù)前序部分 的熱交換器，特別是當(dāng)壓力下降時，并且還為冷卻液和進(jìn)氣管內(nèi)的空氣之間最優(yōu)化的熱交 換提供足夠的湍流。本發(fā)明的目的通過至少一個通道實(shí)現(xiàn)，該至少一個通道具有至少一個連續(xù)成形的 側(cè)壁，沿著所述側(cè)壁的整個長度沒有孔隙，因此通過阻止冷卻液向相鄰?fù)ǖ赖臋M向流動來 促進(jìn)冷卻液沿著所述通道流動。與現(xiàn)有技術(shù)方案相反，所述波紋湍流器的所有通道都具有 側(cè)壁，所述側(cè)壁設(shè)計為用來產(chǎn)生湍流，根據(jù)本發(fā)明，至少一個通道側(cè)壁設(shè)計為促進(jìn)冷卻液流 動，該至少一個通道側(cè)壁能夠以顯著的方式減少壓力下降而不會危及熱交換器的冷卻效 率。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，至少三個通道為封閉通道，所述封閉通道的兩側(cè)都 具有這種連續(xù)側(cè)壁，并且所述封閉通道沿著所述湍流器的橫向規(guī)則間隔。很明顯地，大量有 孔隙的湍流促進(jìn)通道之間設(shè)置的單獨(dú)的封閉通道，對壓力下降只有很小的效果，更多數(shù)量 的封閉通道可以改善這種情況。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，至少每十個通道有一個封閉通道，所述封閉通道的兩側(cè)具有這種連續(xù)成形的側(cè)壁。在大多數(shù)熱交換器中都已證實(shí)，如果封閉通道的間距沒有 超過上述距離則具有最佳效果，也就是說，獲得冷卻效率和壓力下降之間的良好折中。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所有的通道都是封閉通道，所述封閉通道具有位于 兩側(cè)的連續(xù)成形的無孔隙的側(cè)壁，以及頂壁和底壁，該頂壁和底壁具有用于產(chǎn)生湍流的倒 置的凹陷，該凹陷沿著所述封閉通道的整個長度以預(yù)定間隔設(shè)置并向所述封閉通道內(nèi)突 出。在本發(fā)明的此實(shí)施方式中，所述湍流器的所有通道都是封閉的且促進(jìn)冷卻液流動的通 道，這導(dǎo)致壓力下降很小但是冷卻效率變差。這可以通過所述倒置的凹陷以一種非常簡單 的方式來改善，所述凹陷產(chǎn)生與現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器的有孔隙或無孔隙的側(cè)壁相比流動阻 力更小的湍流。優(yōu)選地，在本發(fā)明的后一實(shí)施方式中，所述封閉通道由于平緩曲折的側(cè)壁而形成 曲折的形狀。這種選擇的曲折的形狀進(jìn)一步提高了湍流，但是實(shí)際上并沒有增加流動阻力。此外，在后一實(shí)施方式的優(yōu)選實(shí)施方式中，倒置的凹陷設(shè)置于在所述封閉通道的 每個曲折轉(zhuǎn)向處的頂壁和底壁上。這種設(shè)計的通道經(jīng)證實(shí)在冷卻效率和壓力下降之間具有 良好的折中。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，所有的通道都具有第一種無孔隙的連續(xù)成形的側(cè)壁，和 第二種具有用于產(chǎn)生湍流的孔隙的相對的側(cè)壁。很明顯地，這種方法能夠限制冷卻液流動 而不會增加很多阻力，并且能夠產(chǎn)生足夠的湍流來實(shí)現(xiàn)高的熱交換效率。優(yōu)選地，在熱交換器的所述優(yōu)選實(shí)施方式中，所述用于產(chǎn)生湍流的孔隙也在所述 通道的頂壁和底壁上形成中斷部。并且，這對熱交換效率有利。


下面結(jié)合示意圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中圖1是為了清楚起見而將部件拆除的熱交換器的等軸視圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的湍流器的等軸視圖；圖3是圖2中的湍流器的部分橫截面視圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式的湍流器的等軸視圖；圖5是圖4中的湍流器的部分橫截面視圖；圖6是本發(fā)明的第三且優(yōu)選的實(shí)施方式的等軸視圖；和圖7是圖6中湍流器的部分橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式圖1的熱交換器1為通過冷卻液(主要包括水)冷卻內(nèi)燃機(jī)(未圖示)進(jìn)氣的所 謂的水冷式中冷器(Water Cooled Charge Air Cooler) 0冷卻液通過所述發(fā)動機(jī)的泵循 環(huán)，并通過散熱器將積累的熱量消散，該冷卻液還能為所述發(fā)動機(jī)散熱。進(jìn)氣通過兩個相對的整流罩2、3引導(dǎo)而進(jìn)入或者離開熱交換器1，在熱交換器1內(nèi) 部，進(jìn)氣流過空氣管4?？諝夤?設(shè)計為扁平的，并貫穿所述熱交換器1平行延伸，空氣管4 分為四組，每組各五個空氣管4。在每組中，空氣管4的扁平側(cè)彼此相對或者空氣管4的扁 平側(cè)與熱交換器1的外殼壁相對。多個冷卻液湍流器5與空氣管4的扁平側(cè)交叉并焊接到所述扁平側(cè)上。這些冷卻液湍流器5優(yōu)選地由鋁金屬片制成。如四個箭頭6、7所指示的， 冷卻液湍流器限定了一條從冷卻液入口 8至冷卻液出口 9的穿過熱交換器的總的曲折的流 動路徑。冷卻液湍流器通過形成波紋圖案來實(shí)現(xiàn)上述流動路徑，波峰和波谷相對于空氣管 4橫向延伸，該冷卻液湍流器的設(shè)計將在下面詳細(xì)介紹。在圖2和圖3中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器1的第一實(shí)施方式的湍流器10的 一部分。湍流器10由鋁金屬片制成，該鋁金屬片沖壓為包括兩種通道的波紋圖案。第一種通道用11來表示，該通道具有平的頂壁和底壁12、13，和垂直側(cè)壁14。側(cè) 壁14中具有用于產(chǎn)生湍流的孔隙15，該用于產(chǎn)生湍流的孔隙15以已知方式偏移沖壓/切 割(offset stamping/cutting)來產(chǎn)生，并形成不連續(xù)的側(cè)壁形狀?？紫?5允許冷卻液在 通道11之間橫向流動，如果所有穿過湍流器10的通道都是這一種類的通道，那么還會導(dǎo)致 圖1中箭頭6所示的冷卻液流動模式。這種流動模式導(dǎo)致對效率不利的橫向流動。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，在第一種有孔隙的通道11之間設(shè)置第二種通道，用16來表示。 通道16也具有平的頂壁和底壁17、18，和垂直側(cè)壁19。可是，這些側(cè)壁19平直且沒有孔隙 地連續(xù)形成。通過這種方式，通道16阻礙冷卻液橫向流動到相鄰的通道11，并將穿過熱交 換器1的冷卻液流動限制得更窄，如圖1箭頭7所示的更加直線型的流動路徑。很明顯，第二種封閉通道16傳遞熱量并不像第一種開放通道11 一樣有效率。因 此，優(yōu)選地，封閉通道16的設(shè)置數(shù)量少于開放通道11。為了熱交換器1能夠較窄，多個開放 通道11中設(shè)置一個封閉通道16就完全足夠?？墒?，較寬的熱交換器1需要比上述情況更 多的封閉通道16，從而使穿過熱交換器的冷卻液流動更直。因此，在較寬的熱交換器中推薦 使用多個封閉通道16，每個封閉通道16都由多個開放通道圍繞，優(yōu)選地，多個封閉通道16 之間間隔均勻，例如至少每十個開放通道中有一個封閉通道16。在圖4和圖5中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器1的第二實(shí)施方式的湍流器20的 一部分。湍流器20也由沖壓成波紋圖案的鋁金屬片制成，但是只有一種通道。這些通道用21來表示，具有平的頂壁和底壁22、23，和垂直側(cè)壁24。側(cè)壁24相互 平行，并具有形狀曲折的輪廓，盡管側(cè)壁24上沒有任何孔隙，當(dāng)冷卻液通過時仍然能導(dǎo)致 某種程度的湍流。湍流還通過倒置的凹陷25進(jìn)一步增強(qiáng)，所述倒置的凹陷25通過對鋁金 屬片的沖壓，沿著通道21的整個長度以特定間距向通道21的內(nèi)部突出。優(yōu)選地如圖所示， 間距的設(shè)置使得在通道21的每個曲折轉(zhuǎn)向處都形成一個倒置的凹陷25。很明顯地，具有只有波狀封閉通道21的湍流器20的第二實(shí)施方式的熱交換器1 比第一實(shí)施方式的熱交換器1產(chǎn)生更低的流動阻力，因?yàn)榈诙?shí)施方式的熱交換器1對冷 卻液橫向流動的阻礙更大。可是，在沒有由倒置的凹陷25產(chǎn)生的額外的湍流，僅依靠無孔 隙連續(xù)的曲折形狀側(cè)壁24產(chǎn)生的湍流的情況下，需要增大熱交換器1的尺寸從而實(shí)現(xiàn)相類 似的冷卻效果。在圖6和圖7中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器1的第三實(shí)施方式的湍流器30的 部分。湍流器30也由沖壓成波紋圖案的鋁金屬片制成，與第二實(shí)施方式類似，該湍流器30 只包括一種通道。這些通道用31表示，包括垂直側(cè)壁32、33，以及頂壁和底壁34、35。側(cè)壁32、33相 互平行，但是為兩個不同的種類。因此，第一種側(cè)壁32類似于本發(fā)明第一實(shí)施方式中的封 閉側(cè)壁19，而第二種側(cè)壁33類似于本發(fā)明第一實(shí)施方式中的有孔隙的側(cè)壁14。這使得通道31既能夠通過第一種沒有孔隙的平滑側(cè)壁32促進(jìn)冷卻液流動，又能通過第二種帶有孔 隙36的側(cè)壁33促進(jìn)熱交換。優(yōu)選地，在第三實(shí)施方式中，所述孔隙36還在通道31的頂壁和底壁34、35上形成 中斷部。這在需要產(chǎn)生通過沖壓形成的產(chǎn)品時特別有利并與之前兩個通道側(cè)壁都形成空隙 的方案不同。很明顯地，以上描述的實(shí)施方式可以以不同的方式在本發(fā)明的范圍內(nèi)組合。
權(quán)利要求
一種熱交換器(1)，例如水冷式中冷器，用于在冷卻液的輔助下冷卻進(jìn)氣，所述熱交換器(1)包括進(jìn)氣管(4)和由金屬波紋板制成的冷卻液湍流器(5；10；20；30)，該冷卻液湍流器(5；10；20；30)置于所述進(jìn)氣管(4)之間，所述冷卻液湍流器(5；10；20；30)形成有冷卻液通道(11、16；21；31)，并且所述冷卻液湍流器(5；10；20；30)中設(shè)置有湍流部(15；25；36)，其特征在于，至少一個通道(11、16；21；31)具有至少一個連續(xù)成形的側(cè)壁(19；24；32)，該側(cè)壁(19；24；32)在其整個長度上沒有孔隙，因此通過阻止冷卻液向相鄰?fù)ǖ?11；21；31)的橫向流動來促進(jìn)冷卻液沿著所述通道(16；21；31)流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其中，至少三個通道為封閉通道(16)，該封閉 通道(16)的兩側(cè)具有這種連續(xù)成形的側(cè)壁(19)，并且所述封閉通道(16)沿著所述冷卻液 湍流器(10)的橫向規(guī)則間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其中，所述冷卻液湍流器(10)的至少每十個 通道有一個封閉通道(16)，該封閉通道(16)的兩側(cè)都具有這種連續(xù)成形的側(cè)壁(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其中，所有通道都為封閉通道(21)，該封閉通 道(21)具有位于兩側(cè)的連續(xù)成形的無孔隙的側(cè)壁(24)，以及頂壁和底壁(22、23)，所述頂 壁和底壁(22、23)具有用于產(chǎn)生湍流的倒置的凹陷(25)，該凹陷(25)沿著所述封閉通道 (21)的整個長度以預(yù)定間隔分布并向所述封閉通道(21)內(nèi)突出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器(1)，其中，所述封閉通道(21)由于平緩曲折的所 述側(cè)壁(24)而形成為曲折的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器(1)，其中，在所述封閉通道(21)的每個曲折轉(zhuǎn)向 處，所述頂壁和底壁(22、23)上設(shè)置有倒置的凹陷(25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其中，所有的所述通道(31)都具有第一種無 孔隙的連續(xù)成形的側(cè)壁(32)，和第二種具有用于產(chǎn)生湍流的孔隙(36)的相對的側(cè)壁(33)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器(1)，其中，所述用于產(chǎn)生湍流的孔隙(36)也在所 述通道(31)的頂壁和底壁(34、35)上形成中斷部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器，例如水冷式中冷器(WCCAC)，用于在冷卻液的輔助下冷卻進(jìn)氣。所述熱交換器包括進(jìn)氣管和由金屬波紋板制成的冷卻液湍流器(10)，該冷卻液湍流器置于所述進(jìn)氣管之間。所述湍流器(10)形成有冷卻液通道(11、16)，并且所述湍流器之中設(shè)置有湍流部(15)。根據(jù)本發(fā)明，至少一個通道(16)具有至少一個連續(xù)成形的側(cè)壁(19)，所述側(cè)壁(19)在其整個長度上無孔隙，因此通過阻止冷卻液向相鄰?fù)ǖ?11)的橫向流動來促進(jìn)冷卻液沿著所述通道(16)流動。
文檔編號F28D7/00GK101978153SQ200980108726
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者A·諾倫, B-O·比耶松, L·阿馬亞 申請人:泰坦X引擎冷卻控股有限公司