專利名稱：熱交換器、熱交換器板以及制造熱交換器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器，所述熱交換器包括多對熱交換器板的疊堆，所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案的金屬板形成，在所述多對熱交換器板內(nèi)限定第一流路，并在所述多對熱交換器板之間限定第二流路，每個板具有至少一個貫通開口，最外面的板是端板。此外，本發(fā)明涉及熱交換器板，所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案并且具有至少一個貫通開口的金屬板形成。本發(fā)明還涉及制造熱交換器的方法，所述熱交換器形成熱交換器板對的疊堆，所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案的金屬板形成，每個板具有至少一個貫通開口，最外面的板是端板。
背景技術(shù)：
從US 2007/0261829 Al已知上述類型的熱交換器。該熱交換器的熱交換器板具有三維結(jié)構(gòu)圖案，包括凸起部和中空部。凸起部和中空部被設(shè)置在相鄰熱交換器板的相應(yīng)中空部和凸起部上，以 形成熱交換器的主側(cè)和次側(cè)上的流路。可使用其他圖案。另一已知圖案是箭尾形圖案。熱交換器通常需要四個端口，即兩對端口。一對端口有必要用于主側(cè)，即供應(yīng)端口和返回端口。另一對端口有必要用于次側(cè)，即用于接收和返回應(yīng)當借助熱交換器被加熱或冷卻的流體。這些端口必須被連接到外部流體管線。這些端口通常與相應(yīng)貫通開口對齊地設(shè)置。為了建立外部流體管線與熱交換器之間的連接，特殊頂板和底板是有必要的，從而使得熱交換器制造昂貴。在下文中，頂板和底板然后被簡稱為“端板”。發(fā)明蘊含的任務(wù)在于，有利于熱交換器與外部流體管線的連接。

發(fā)明內(nèi)容
該任務(wù)按如下方式解決，所述端板的所述貫通開口包括形成凸緣的升高邊緣。所述凸緣可用于連接到外部流體管線。凸緣形成筒體或短管，從而使得容易將流體管線直接固定到旋塞，或固定到旋塞，其中該旋塞包括所需連接機構(gòu)，例如螺紋等。該凸緣是熱交換器板的一體部件。該凸緣由從供設(shè)置貫通開口的區(qū)域沖壓出的材料形成。迄今，該貫通開口通過沖壓或切出該貫通開口而形成。切除的材料被浪費掉?，F(xiàn)在，該材料被保持與熱交換器板成一體并且被用于形成凸緣。該貫通開口以及形成該凸緣的升高邊緣可在供制造凸起部和中空部的同一壓機或沖模中被制造，即簡單地通過將板材的板沖壓成期望形狀來制造。優(yōu)選地，所述凸緣從疊堆向外指向。在該情況下，存在從熱交換器板疊堆向外突出的短管。該短管或筒體可被容易地使用，以將包括所需連接機構(gòu)的旋塞固定或直接固定到外部流體管線。 優(yōu)選地，所述端板的至少相鄰板包括至少一個貫通開口，所述貫通開口具有形成為凸緣的升高邊緣，所述凸緣被插入到所述端板的凸緣中。該第二凸緣(即，鄰近于端板的板的凸緣)使得該端口更為穩(wěn)定，這是因為該第二凸緣至少在其一部分長度上承靠端板的凸緣的內(nèi)部。優(yōu)選地，所述板的所述凸緣彼此連接。這些凸緣之間的連接借助焊接或釬焊形成。這種連接使得該端口更穩(wěn)定。優(yōu)選地，所述凸緣與所述板的平面之間的過渡區(qū)域是倒圓的，并且板的凸緣越過所述過渡區(qū)域接觸相鄰板的凸緣。當過渡區(qū)域是倒圓的時，板中的應(yīng)力被最小化。當不是在所述倒圓的過渡區(qū)域中實現(xiàn)兩個相鄰或鄰近的板的凸緣之間的接觸時，清楚的是，這些凸緣之間的接觸發(fā)生在這些凸緣均具有筒形或稍微錐形形狀的區(qū)域中。這種接觸區(qū)域有利于兩個凸緣之間的連接。優(yōu)選地，全部板的貫通開口設(shè)置有形成凸緣的升高邊緣，每個凸緣被連接到相鄰板的凸緣。當全部板借助凸緣被連接時，存在用于增強熱交換器的抵抗壓力的附加機構(gòu)，使得能使用具有較高壓力的流體。具有升高壓力的流體試圖“爆開”兩個熱交換器板之間的空間。借助兩個相鄰或鄰近板的凸緣之間的連接防止這種情況。該壓力在橋接兩個相鄰板之間的空間的凸緣中產(chǎn)生張應(yīng)力。然而，由于該凸緣由金屬板制成，因此該凸緣能夠耐受這些張應(yīng)力，使得防止熱交換器的爆開。該任務(wù)借助上述類型的熱交換器板來解決，在于所述貫通開口具有形成凸緣的升高邊緣。如上所述，凸緣是熱交換器板的一體部件。該凸緣可與該圖案形成在同一沖?；驂簷C中。貫通通孔的區(qū)域中的材料不再被移除，而是被沖壓成為凸緣的形式。該凸緣可用于數(shù)個目的。一個目的在于當凸緣是端板(即，熱交換器板疊堆的頂板或底板)的一部分時提供連接端口的部分。另一目的在于連接相鄰或鄰近的熱交換器板。優(yōu)選地，所述 板的平面與所述凸緣之間的過渡區(qū)域是倒圓的。這種倒圓的過渡區(qū)域最小化金屬板中的應(yīng)力，使得最小化受損的危險。該任務(wù)借助如上所述的用于制造熱交換器的方法來解決，在于通過將所述貫通開口的區(qū)域的金屬板沖壓成為凸緣從而形成升高邊緣，所述端板的所述貫通開口形成有所述升高邊緣。所述端板的凸緣可用于直接或間接固定到外部流體管線，使得頂板或底板在構(gòu)造方面更為簡單。優(yōu)選地，所述端板被固定到所述疊堆，其中所述凸緣向外指向。由此，形成連接端口的一部分，從而形成向外突出的短管或筒體，使得容易直接固定旋塞或流體管線。在優(yōu)選的實施方式中，與所述端板相鄰的相鄰板形成有圍繞所述貫通開口的凸緣，并且該凸緣被插入到所述端板的凸緣中。這使得連接部分更穩(wěn)定。優(yōu)選地，所述端板的凸緣與其相鄰板的凸緣被連接。這兩個凸緣例如可被焊接或釬焊。這種連接使得該端口更穩(wěn)定。


現(xiàn)將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中:
圖1是熱交換器板的平面圖；圖2是貫穿熱交換器板的疊堆的截面 圖3是貫通開口的透視 圖4是多個熱交換器板在所述貫通開口的區(qū)域中的布置的示意性截面 圖5是圖4的替代實施方式的示意性截面 圖6是示出了熱交換器板的凸起的示意 圖7示出了被連接在所述貫通開口的區(qū)域中的多個熱交換器板的示意性截面 圖8是一個示例的平面圖，示出了開口如何通過在開口區(qū)域中切割舌部相當自然地形成在凸緣中；以及
圖9示出了 在上板的凸緣和頂板的凸緣之間的連接的示意剖面圖。
具體實施例方式圖1示出了如US 2007/0261829 Al中所示的熱交換器板la。該板Ia包括凸起部2，所述凸起部在熱交換器板Ia的平面上方升高給定高度。此外，熱交換器板Ia包括中空部3，所述中空部在該熱交換器板Ia中下沉給定深度。凸起部2用空心圓標記，而中空部3用具有叉的圓標記。如在US 2007/0261829 Al中描述的，兩個這種熱交換器板Ia形成一對板，其中一個熱交換器板Ia繞其長邊4旋轉(zhuǎn)180°。多個這種板對被上下疊置。在這些板對內(nèi)形成第一流路，而在這些板對之間形成第二流路。相鄰或鄰近的熱交換器板Ia被連接成使得下熱交換器板的凸起部2被焊接到倒置(繞長邊4旋轉(zhuǎn)180° )的上熱交換器板的凸起部。下熱交換器板的中空部3被焊接到倒置(繞長邊4旋轉(zhuǎn)180° )的熱交換器板的中空部3。這種中空部3形成倒置熱交換器板的凸起部2。這在圖2中被示意性地示出。在該圖中(對于其他附圖也是如此)，板的數(shù)量以及中空部和凸起部的尺寸并不代表真實系統(tǒng)。為了簡化后述描述，凸起部2和中空部3被統(tǒng)稱為“凹窩”。熱交換器板以如下方式堆疊，其中上板的凹窩底部15被對齊到下板的凹窩頂部14，并且在此這些板借助焊接16彼此焊接到一起，由此由于在整個熱交換器上的致密分布而形成牢固連接。熱交換器板Ia包括四個貫通開口 5-8。這些貫通開口 5-8被用于形成通道或連接部，流體通過這些通道或連接部分別被供應(yīng)以及返回到該對熱交換器板內(nèi)或者熱交換器板對之間的對應(yīng)空間。例如，貫通開口 5、7形成用于第一流路的供應(yīng)部和返回部，而貫通開口6、8形成用于第二流路的供應(yīng)部和返回部。熱交換器板I由金屬板形成。術(shù)語“金屬板”限定具有良好導(dǎo)熱性的材料。此外，該材料可借且壓機或沖模成形。這種材料在大多數(shù)情況下當然是金屬。但是，同樣可使用具有該能力的其他材料，例如一些塑性材料。凸起部2和中空部3形成三維結(jié)構(gòu)型面或圖案。該圖案在壓機或模具中形成。也可使用其他圖案，例如箭尾形圖案。當多個熱交換器板Ia被堆疊并且形成熱交換器時，有必要將外部流體管線連接到端口，該端口繼而被連接到貫通開口 5-8。參考圖2，邊框部形成與頂部凹窩14或底部凹窩15 (即凸起部2和中空部3)之一處于相同的高度。因此，當板被堆疊時，每隔一個連接是“打開”凹窩13至“打開”凹窩13，從而形成到位于相應(yīng)兩個板之間的空間的流體連接，而另一每隔一個連接是邊框部17直接連接到邊框部17，其排除到在相應(yīng)兩個板之間的空間內(nèi)的流體連接。由此，形成兩個單獨的密封流系統(tǒng)。如從圖2可看到的，設(shè)置兩個端板，即頂板Ia和底板le。這些端板la、le大致更厚并且由更剛性的材料制成，以保護熱交換器板，如本領(lǐng)域公知的。圖2示出了兩個流路，即主流路P和次流路S。如可看到的，兩個流路是分離的。圖2示出了僅能夠進入到主流路P的開口 6以及僅能夠進入次流路S的開口 8。貫通開口 5-8必須被連接到使得流體被供應(yīng)以及返回到主流路和次流路的相應(yīng)管線。圖3和圖4描述了本發(fā)明的第一方面，其中不是僅在相應(yīng)頂板Ia (或底板Ie)中形成貫通開口，而是貫通開口 5形成有升高邊緣9，該升高邊緣9形成凸緣10。該凸緣10與頂板Ia的其余部分一體形成。凸緣10由已經(jīng)從熱交換器板Ia沖壓出以形成貫通開口5的材料形成。當形成貫通開口 5時，不會有材料浪費。旋塞13可以本領(lǐng)域公知的任何方式固定到凸緣10，其中旋塞13可包括所需的連接機構(gòu)，例如繞組等。凸緣10因此形成用于附接頂板Ia的旋塞13的穩(wěn)定平臺。由此可形成成本有效的熱交換器，其中旋塞13或其他連接機構(gòu)可在釬焊之后被焊接到熱交換器，從而解決客戶需求。圖5示出了替代方案，其中旋塞13定位在凸緣10內(nèi)部。如圖6所示，熱 交換器板lb、lc、Id…形成有重疊并且焊接到一起的彎曲邊緣23，因此內(nèi)部流系統(tǒng)被密封與外部流系統(tǒng)隔開。如圖2所示，在開口 8的區(qū)域中在熱交換器內(nèi)部存在腔22，從而形成不具有支承件的弱化點，從而導(dǎo)致從圖6中看到的“凸出”熱交換器。板lb、lc、lcl...被良好地焊接，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如上所述的頂板Ia (同樣適用于底板Ie)不容易形成至熱交換器板的流體密封的焊接。在圖7中示出了用于克服該問題的方案。圖7示出了如下方案，其中頂板Ia以及多個熱交換器板lb、lc、Id彼此上下堆疊。頂板Ia以及每個熱交換器板lb、lc、ld設(shè)置有凸緣10、11、12。頂板Ia的凸緣10指向外，即，幾乎垂直于最外面的熱交換器板Ia的平面延伸。鄰近于頂板Ia的熱交換器板Ib的凸緣11被插入到頂板Ia的凸緣10中。此外，凸緣11被連接到凸緣10。這種連接可通過焊接、釬焊等來建立。此外，鄰近于第二熱交換器板Ib的熱交換器板Ic的相應(yīng)凸緣12被插入第二熱交換器板Ib的凸緣11中并且連接到凸緣11。三個凸緣10、11、12形成相當穩(wěn)固的筒體或管件類型。如圖7所示，這解決了“凸出”熱交換器板lb、lc、Id等…的問題，因為該筒體或管件形成延伸通過熱交換器的支承“柱”。開口當然必須形成在全部凸緣12中，其中要形成至板Ic和Id等之間的流動通道的來自開口 5、6、7、8的流體入口。圖8示出了這種開口如何通過在開口 5-8的區(qū)域中切割舌部30 (例如，在形成凸緣之前)可相當自然地形成在這些凸緣12中的一個示例。因此，當以如圖7所述的方式重疊這些舌部30、形成凸緣12時，當然得到這種開口。通過沿一方向切割而形成舌部10，所述方向具有包括沿朝向相應(yīng)開口 5-8的中心的徑向方向的不等于零的分量的矢量。該矢量的角度分量(與該開口的圓周相切)可以是零或不等于零。
通過借助切口中的徑向矢量分量形成舌部30，將從開口移除31材料，也如圖8所示的，并且這將增加進入到熱交換器的通道中的這些開口的尺寸，因此取決于相對于流量和壓力等的實際需要而給出設(shè)計參數(shù)。凸緣10、11、12之間的連接具有附加優(yōu)勢在于，熱交換器板la、lb、Ic不僅在凸起部2和中空部3的區(qū)域中被連接，而且在貫通開口 5的區(qū)域中被連接(當然在其他貫通開口6-8的區(qū)域中也可設(shè)置同一連接)。再次參考圖2，存在于頂板Ia與相鄰熱交換器板Ib之間的腔25由焊接件16密封。但是，已經(jīng)證實，頂板Ia與熱交換器板Ib之間的這種焊接件16不太牢固，因此不想要的流體可能泄漏到該容積中。這可以如圖7和圖9所述的方式來解決，其中鄰近于頂板Ia的上板Ib的凸緣11形成為不具有任何舌部30，使得當該凸緣11被連接并且可能焊接到頂板Ia的凸緣10上時，那么該容積將從相應(yīng)開口 5-8被密封。為了進一步增加密封作用，凸緣10會可選地設(shè)置有到達凸緣11的端部上方的“邊緣” 32。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，所述熱交換器包括多對熱交換器板(la, lb, lc)的疊堆,所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案(2，3)的金屬板形成，在所述多對熱交換器板內(nèi)限定第一流路，并在所述多對熱交換器板之間限定第二流路，每個板(la，lb, lc)具有至少一個貫通開口(5-8)，最外面的板是端板(la)，其特征在于，所述端板(Ia)的所述貫通開口包括形成凸緣(10)的升高邊緣(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述凸緣(10)從所述疊堆向外指向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，與所述端板(Ia)相鄰的至少一個相鄰板(Ib)包括至少一個貫通開口，所述貫通開口具有形成為凸緣(11)的升高邊緣，所述凸緣(11)被插入到所述端板(Ia)的凸緣(10)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于，所述板(la，lb,lc)的所述凸緣(10，11)彼此連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的熱交換器，其特征在于，所述凸緣(10)與所述板(Ia)的平面之間的過渡區(qū)域是倒圓的，并且板(la，lb)的凸緣(10，11)越過所述過渡區(qū)域接觸相鄰板(lb，lc)的凸緣(11，12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的熱交換器，其特征在于，全部板(la，lb,lc)的貫通開口(5)設(shè)置有形成凸緣(10，11，12)的升高邊緣，每個凸緣(10，11)被連接到相鄰板的凸緣(11，12)。
7.一種熱交換器板(Ib),所述熱交換器板由金屬板形成,所述金屬板具有三維結(jié)構(gòu)圖案(2，3)并且具有至少一個貫通開口(5-8)，其特征在于，所述貫通開口(5-8)具有形成凸緣(10)的升高邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器板，其特征在于，所述板(Ia)的平面與所述凸緣(10)之間的過渡區(qū)域是倒 圓的。
9.一種用于制造熱交換器的方法，所述熱交換器形成熱交換器板(la, lb, lc)對的疊堆，所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案(2，3)的金屬板形成，每個板具有至少一個貫通開口(5-8)，最外面的板是端板(la)，其特征在于，通過將所述貫通開口(5-8)的區(qū)域的金屬板沖壓成為凸緣(10)從而形成升高邊緣(9)，所述端板(Ia)的所述貫通開口(5-8)形成有所述升高邊緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述端板(Ia)被固定到所述疊堆，其中所述凸緣(10)向外指向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，與所述端板(Ia)相鄰的相鄰板(Ib)形成有圍繞所述貫通開口的凸緣(11)，并且該凸緣(11)被插入到所述端板(Ia)的凸緣(10)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述端板(Ia)的凸緣(10)與其相鄰板(Ib)的凸緣被連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定環(huán)(14)定位在所述端板(Ia)與所述相鄰板(Ib)之間，所述穩(wěn)定環(huán)(14)圍繞所述相鄰板(Ib)的凸緣(11)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項所述的方法，其特征在于，全部板(la，lb,lc)的貫通開口(5)形成有凸緣(10，11，12)，并且板(la，lb)的凸緣(10，11)被連接到相鄰板(lb, lc)的凸緣(11，12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換器、熱交換器板以及制造熱交換器的方法。提供熱交換器，所述熱交換器包括多對熱交換器板(la,lb,lc)的疊堆，所述熱交換器板由具有三維結(jié)構(gòu)圖案的金屬板形成，在所述多對熱交換器板內(nèi)限定第一流路，并在所述多對熱交換器板之間限定第二流路，每個板具有至少一個貫通開口，最外面的板是端板。本發(fā)明的目的是有利于熱交換器與外部流體管線的連接。為此，至少所述端板(1a)的所述貫通開口包括形成凸緣(10)的升高邊緣。
文檔編號F28D9/00GK103225973SQ20131002439
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者L.珀森 申請人:丹福斯有限公司