熱交換器和用于該熱交換器的殼體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的熱交換器具有流體流動/熱交換部件（2、2’）、至少一個流體總管（11）、用于保持交換部件（2、2’）的至少一個集管板（10）和用于容納交換部件（2、2’）的至少一個殼體（4），其中，交換部件（2、2’）通到該至少一個流體總管。根據(jù)本發(fā)明，流體總管（11）被殼體（4）直接保持。由于本發(fā)明，可以獲得緊湊的熱交換器。
【專利說明】熱交換器和用于該熱交換器的殼體
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00980133690.5、題為“熱交換器和用于該熱交換器的殼體”的分案申請，申請日為2009年6月22日。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及熱交換器。
[0003]背景介紹
[0004]熱交換器，例如用在機動車工業(yè)且更特別地用在機動車的內(nèi)燃機中的熱交換器，包括熱交換和流體流動部件，流體在它們之間流動和進行熱交換。熱交換部件可例如包括管、板、翅片、流動擾動件等。可設想許多結構性配置。例如，交換器包括彼此平行地設置在一個或多個平行排上的管束，這些管被設計為傳送第一流體，而第二流體在管之間流動且與第一流體交換熱量?？稍O想流體的許多組合，且該流體可以是液體或氣體。
[0005]具有用于容納管的殼體的熱交換器是具體已知的，該殼體具有多個壁，該壁形成其中容納管的體積。在其兩端通常是敞開的，以將管連接至流體分配箱:即進口分配箱和出口分配箱。第一流體在管中從進口分配箱流動向出口分配箱。第二流體在管周圍從進口管流動到出口管，且與第一流體進行熱交換。
[0006]每個流體分配箱通常包括用于保持管的集管板和安裝在集管板上的流體總管以形成殼體空間。管穿過在集管板上制造的并開放到流體總管的孔。
[0007]集管板通常固定到殼體且總管固定到集管板，例如通過壓接。為此目的，每個集管板具有用于壓接到與其關聯(lián)的流體總管的一個邊緣上的裝置，這些裝置增加了交換器的外部體積并引起整體尺寸過大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種緊湊的交換器。
[0009]為此，本發(fā)明涉及一種熱交換器，具有交換和流體流動部件、至少一個流體總管、用于保持交換部件的至少一個集管板和用于容納交換部件的殼體，其中，交換部件通到該至少一個流體總管中，其特征在于，流體總管被殼體直接保持。
[0010]因為本發(fā)明，根據(jù)總管被殼體直接保持，集管板不再需要包括用于保持總管的裝置。因此，交換器的整體尺寸(整體體積)被限制成殼體的外部尺寸；交換器由此更緊湊。[0011 ] 在一個實施例中,集管板也被殼體保持。
[0012]在一個實施例中，總管和殼體被焊接或釬焊。
[0013]在一個實施例中，總管包括端部部分，該端部部分具有與殼體的一端形狀互補的形狀，該端部部分焊接或釬焊到所述一端，以提供交換器外表面的連續(xù)性。
[0014]在一個實施例中，總管和殼體被壓接。
[0015]在一個實施例中，殼體包括至少一個凸片，用于壓接在總管上，該至少一個凸片被設計為與總管的表面協(xié)作，以保持總管。
[0016]在一個實施例中，集管板也被殼體保持，殼體包括至少一個止擋部，且總管和集管板被保持在壓接凸片和止擋部之間。
[0017]在一個實施例中，交換器包括在流體總管和集管板之間的密封裝置，例如總管和集管板之間的釬焊接頭或密封環(huán)。
[0018]本發(fā)明還涉及一種殼體，用于在交換器中容納交換和流體流動部件，交換部件設計為被集管板保持并通到流體總管中，其特征在于，殼體包括被設計為直接保持流體總管的裝置。
[0019]在一個實施例中，該殼體具有至少一個壓接凸片。
[0020]在一個實施例中，該殼體包括止擋部，該止擋部被設計為將總管和集管板保持在壓接凸片和止擋部之間。
[0021]在交換器的具體實施例中，其中，交換和流體流動部件通過用于保持交換部件的集管板中的孔通到流體總管中，所述孔設置有增強裝置。
[0022]因為增強裝置，集管板具有高的機械強度且孔的尺寸得以保證。
[0023]注意，陳述孔設置有增強裝置時的語言在本發(fā)明的該特定實施例的介紹中稍微有些誤用。實際上，孔是由壁界定的開口。由此應理解，集管板具有該增強裝置，孔通過該增強裝置而被提供；所述裝置實際上是增強形成(或界定)孔的壁的裝置。
[0024]在一個實施例中，交換部件包括管。
[0025]在一個實施例中，管與孔對齊地抵靠集管板。
[0026]在一個實施例中，增強裝置包括至少一個帶，該至少一個帶延伸到孔中并還形成用于與孔關聯(lián)的管的止擋部。
[0027]在一個實施例中，每個孔具有至少一個增強帶，所述增強帶也用作與該孔關聯(lián)的管的止擋部。
[0028]在一個實施例中，所述增強和止擋帶形成集管板的整體部分，更具體地是與集管板制作成一個件。
[0029]在一個實施例中，增強裝置包括至少一個凸緣，該凸緣界定出孔。
[0030]在一個實施例中，每個孔被至少一個凸緣界定，所述凸緣還用于支承與孔關聯(lián)的管的端部。
[0031 ] 在一個實施例中，所述管的端部被釬焊到凸緣。
[0032]在一個實施例中，集管由板形成，優(yōu)選由金屬板，且凸緣通過彎曲該板來形成。
[0033]在一個實施例中，用作用于管的止擋部的至少一個增強帶在位于孔任一側上的相對凸緣之間延伸。
[0034]在一個實施例中，每個孔具有大于50mm的第一尺寸，且孔沿基本垂直于第一尺寸的第二尺寸彼此分開小于或等于3mm的距離。
[0035]在交換器的另一具體實施例中，殼體可通過連結在一起的多個壁形成并包括兩個L形壁。
[0036]本發(fā)明的該具體實施例的結果是，殼體由兩個L形壁形成，所述壁用相同工具形成；兩個L形壁還可被嵌套。這有助于要用于形成殼體的壁的存放。與將交換部件滑入U形壁中相比，可以更容易地將交換部件放入到L形壁中。
[0037]在一個實施例中，所述兩個壁具有相同的外部形狀。
[0038]這使得殼體可以更易于制造和存放。[0039]在一個實施例中，每個壁具有彼此垂直的兩個面板，每個壁的一個面板具有凸起邊緣，用于固定到另一壁的面板。
[0040]在一個實施例中，每個壁具有兩個面板,且面板中的一個具有凹部,用于接觸用于讓第一流體流過的管，所述管彼此平行組裝，由此形成用于讓第二流體在所述管之間流過的通道。
[0041]L形壁有助于形成該凹部，允許容易地操作每個面板的兩側，用于形成凹部(其與U形壁的情況不同)。
[0042]在一個實施例中，具有凹部的面板還具有至少一個孔,用于連接到讓第二流體流過的回路，且所述孔定位在與凹部分開的面板的一部分上，以提供第二流體在其流動通道中更好的分布。
[0043]在一個實施例中，每個壁具有至少一個密封部分，其設計為填充其固定到另一壁的區(qū)域中的間隙。更具體地，該間隙是在這些壁與用于將交換部件保持在位的集管板之間形成的間隙。
[0044]在一個實施例中，壁被彼此釬焊，且交換部件優(yōu)選地釬焊到壁。
[0045]在一個實施例中，壁具有用于在釬焊過程中保持交換部件的裝置。
[0046]在交換器的另一具體實施例中，通過本發(fā)明提供的殼體通過彼此連結在一起的多個壁形成并包括兩個L形壁。
[0047]該殼體具有如上所述的交換器的殼體的優(yōu)點。
[0048]該殼體具有如上所述的交換器的殼體的特點。
[0049]本發(fā)明適用于任意熱交換器。其特別較好地適用于通過水冷卻氣體的熱交換器，且更特別適用于用于機動車內(nèi)燃機的所謂的“再循環(huán)”排氣的冷卻器或適用于這種發(fā)動機的增壓空氣冷卻器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]借助于根據(jù)本發(fā)明的交換器的優(yōu)選實施例的下述詳細說明，參考附圖，可更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0051]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的交換器的第一實施例的分解透視圖；
[0052]圖2示出了其各部件彼此裝配的圖1的交換器的透視圖；
[0053]圖3示出了圖2中的交換器的一端的透視圖，流體分配箱被固定至其殼體；
[0054]圖4示出了在圖2中的交換器中水流擾動件的一部分的透視圖；
[0055]圖5示出了圖2中的交換器的一個集管板的透視圖；
[0056]圖6示出了圖2中的交換器的一端的沿圖2中的V1-VI面的截面視圖；
[0057]圖7是圖2中的交換器的沿縱向軸線觀察的右手端的視圖；
[0058]圖8是圖2中的交換器的一端的截面的輪廓視圖；
[0059]圖9是圖7中的區(qū)域A的放大視圖；
[0060]圖10是圖3中的交換器的分配箱的和殼體的固定區(qū)域的截面輪廓視圖；
[0061]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的交換器的第二實施例的分解透視圖；
[0062]圖12示出了圖11的交換器的透視圖，其各部件被裝配在一起；
[0063]圖13示出了圖12的交換器的一端的沿圖12的XII1-XIII面的截面圖；[0064]圖14示出了圖12中的交換器的一端的截面輪廓視圖；
[0065]圖15示出了沿一平面的截面視圖，該平面在交換器的殼體的止擋部位置處平行于圖14中的截面平面；
[0066]圖16示意性地示出了圖5中的集管的兩個單獨截面視圖，一個在沒有剖穿任何帶的平面中(從上面作圖)，另一個在剖穿帶的平面中(從下面作圖)；和
[0067]圖17是根據(jù)特定實施例的殼體的壁的透視圖。
【具體實施方式】
[0068]參考附圖，且更特別參考圖1，根據(jù)第一實施例的熱交換器I具有熱交換部件2、2’、3、3’;用于容納這些部件2、2’、3、3’的殼體4 ；空氣進口分配箱5和空氣出口分配箱(未示出)。殼體4具有孔6、7用于連接至水流動管8、9，在該例中是進口管9和出口管8，其被連接至水回路，交換器I被安裝在該回路中。在所述實施例中，交換器I的各個部件被釬焊在一起，具有被釬焊部件的這種交換器對于本領域技術人員來說是已知的。
[0069]所述的交換器I是所謂的空氣/水交換器，也就是說該交換器中進行熱交換的流體是空氣和水。例如其為一種冷卻器，其用于通過水冷卻機動車內(nèi)燃機的所謂的再循環(huán)排氣，或者是這種發(fā)動機的增壓空氣冷卻器；水優(yōu)選地是來自所述發(fā)動機的所謂的低溫冷卻回路的水；其典型地是乙二醇/水溶液。
[0070]參考圖2，交換器I具有平行六面體的整體形狀。習慣上，且為了簡化其說明，定義以下方向:交換器I的長度的方向L，是其最大尺寸，且流體沿該方向流動；交換器I的寬度的方向I ;和其高度(或厚度)的方向h。隨后，這些尺寸的方向不與其值區(qū)分；換句話說，詞L、1或h將分別表示交換器I的長度、寬度和高度或者交換器I的長度方向、寬度方向和高度方向。而且，本說明中使用的外部(或外)和內(nèi)部(或內(nèi))的概念是指部件相對于交換器I的外側或內(nèi)側的相對位置。
[0071]交換部件具有空氣流動管2，其中裝配有用于擾動該空氣流動的翅片2’。管2在它們之間限定水流動通道3，其中安裝有水流的擾動件3’。
[0072]更確切地，空氣流動管2具有扁平的形狀；它們的較長尺寸(其為空氣在管中流動的大致方向)平行于交換器I的長度L的方向且它們的相對于該長度L的橫截面是矩形的；每個管2的截面形成的該矩形具有平行于交換器I的寬度I的一個尺寸和平行于交換器I的高度h的一個尺寸。每個管2具有大致等于交換器I的長度L的長度和大致等于交換器I的寬度I的寬度；其平行于交換器I的高度h的尺寸小于交換器I的高度，因為管2沿該尺寸被堆疊；該尺寸在該例中相對較小，由此使得管2具有它們的扁平的形狀；其實際上與它們的厚度相同。作為示例，管2的厚度可以對于每個管2是約7或8mm,管2的寬度I是約100mm。在另一方面,管間空間(也就是說是水流動通道3)可例如具有小于3_的尺寸(平行于交換器I的高度h)，例如約2_。
[0073]參考圖7，翅片2’被安裝在管2的內(nèi)部空間中。這些翅片2’的功能是擾動管2中的空氣的流動，以利于通過管2的壁的水和空氣之間的熱交換。這些翅片2’對于本領域技術人員是已知的且其不必詳細說明它們；它們在該例中具有波狀形狀且它們的截面具有當沿交換器I的長度L的軸線從端部觀察時在每個管2的壁之間蜿蜒的形狀。
[0074]管2被彼此平行地組裝，管2的組件形成沿交換器I的高度h的方向的堆疊結構(這也被稱為管束)；該管束I的平行于交換器I的高度h的尺寸基本上等于交換器I的高度h。因此，管2被彼此平行地組裝在一起，其能使得空氣在它們中流動，沿交換器的長度L的大致方向。這里所述的交換器I具有有六個管2的管束；當然，其可具有更低或更高數(shù)目的管；這里應注意，在一些情況下，交換器I的高度h可大于其寬度1，如果管2的數(shù)目足夠聞。
[0075]管2在它們之間形成水流動通道3，在這些通道中固定有在管2之間的水流的擾動件3’，在該例中是通過釬焊固定。擾動件3’的一部分在圖4中示出。類似地，圖1僅示出了擾動件3’的一部分；在這種情況下，擾動件3’是大致在管2的整個側向表面上延伸的板的形式(術語“側向表面”是指管2的由平行于交換器I的長度L和寬度I的尺寸限定的表面)，除了管2的端部附近(沿交換器I的長度L的方向)，如下所示。而且，每個擾動件3’沿平行于交換器I的高度h的方向填充裝配有該擾動件的水流動通道3的所有空間，因為其在每側被釬焊至限定所述通道3的管2的表面。這里應注意，擾動件3’被安裝在所有管2之間，但是還在殼體4的壁和端部管2之間，如圖6所示。
[0076]擾動件3’的形狀使得在流過它們的水流中形成湍流。在該例中，擾動件3’是波狀壁的形式，這些波狀部沿形成擾動件3’的板的兩個方向(L，I)且成直角。換句話說，擾動件3’沿平行于交換器I的寬度I的方向和沿平行于交換器I的長度L的方向具有波狀壁部件，這些部件的排相對于彼此偏移。凹陷還在壁部件中周期性間隔地設置；限定擾動件3’的形狀的樣式(pattern)是周期性的。不必更確切地描述擾動件3’的結構，因為它們對于本領域技術人員是已知的且它們的結構可在圖4中清晰可見。水在空氣流動管2之間流動且其流動被擾動件3’擾動，由此利于與通過管2的壁的空氣進行的熱交換。
[0077]如上所述，交換器I在其每個端部處(沿其長度L的尺寸)具有空氣分配箱。在左手側(在附圖中)上，該箱是空氣進口分配箱5，在右手側上其是空氣出口分配箱(未示出)?？諝饬鲃庸?的端部被連接至空氣分配箱5，管2的內(nèi)部體積由此與分配箱5的內(nèi)部體積存在流體連通；換句話說，管2開口至箱5中。分配箱5被連接至安裝有交換器I的空氣回路的管。空氣通過進口分配箱5被引入管2且在管2的出口處被出口分配箱收集。
[0078]現(xiàn)在將描述進口分配箱5的結構。為了簡化說明，其部件的位置和形式相對于箱5在交換器I上的安裝位置被描述。出口分配箱(未示出)在該例中與進口箱5相同且被對稱地安裝；當然，在其他實施例中，箱可不同。
[0079]進口分配箱5具有集管板10，其功能是把管2保持在位，以弓I導空氣在管2和分配箱5的內(nèi)部體積之間流動和阻擋水流入箱5的內(nèi)部體積，同時防止空氣和水流相遇；集管板10通常對于本領域技術人員來說已知為“集管10”。應注意，出口分配箱的集管10在該例中與進口分配箱的集管10相同且在附圖中被賦予相同的附圖標記10。箱5還具有空氣總管11、或蓋體11、或總管11，與集管10—起形成箱5的體積。更確切地，參考圖10，箱5的體積在該例中是由總管11、集管10和一部分殼體4形成。這是因為，在圖1至10所示的實施例中，集管10被固定至殼體4且距離也固定至殼體4的總管11的端部一距離d，如下所示；因此，箱5的體積部分地由殼體4的把集管10從總管11分開的那部分形成。
[0080]參考圖5，集管10是橫向于交換器I的長度L安裝的板的形式，以接收管2的端部。集管10被多個孔12刺穿，每個孔12與管2相關聯(lián)。每個孔12具有與管2的截面對應的形狀。每個孔12由壁13或凸緣13或邊沿13界定，用于增強集管10。該凸緣13確?？?2的尺寸是恒定和確定的；這是因為，凸緣13形成限定(界定)孔12的增強壁，也就是說它們形成增強這些孔12的裝置。
[0081]凸緣13還實現(xiàn)支承與它們關聯(lián)的管2的端部的功能。大體上，這些凸緣13垂直于形成集管10的板的總平面延伸，且由此平行于交換器I的長度L的方向，每個凸緣13的突出端27朝向交換器I的內(nèi)側指向；換句話說，用于增強和支承管2的凸緣13從集管10繞管2延伸，它們環(huán)繞該管的端部。在圖5中，集管10可從后部看到，且其凸緣13向前延伸。凸緣13的功能是要把管2保持在位。為此，管2的端部滑入這些凸緣13，該凸緣形成滑動路徑以環(huán)繞它們；每個凸緣13與和其關聯(lián)的管2的端部的表面形成接觸表面，使得它們能被彼此釬焊。一旦管2以此方式釬焊至凸緣13 (界定集管10的孔12)，管2就被固定在位。
[0082]集管10的每個孔12還設置有增強條14或帶14或聯(lián)接件14。該帶14在用于增強和支承管2的凸緣13的基部處延伸，也就是說在與它們的突出端27相對的側部上；由此，帶14從交換器I的外側延伸。在所述的實施例中，帶14被形成在集管10的孔12中，在孔的平行于交換器I的寬度I的尺寸的大致四分之一處，從一個孔12到另一個沿該尺寸交替地形成在集管10的一側和另一側之間。由于帶14在集管10的每一側上的交替，它們的增強功能均勻分布在集管10上。
[0083]帶14的一個增強功能是它們固定界定孔12的凸緣13的間隔且由此固定孔12的尺寸，也就是說它們確保所有的孔12沿平行于交換器I的高度h的方向具有相同的尺寸，而不管凸緣13的可觀的突出(projection)。術語“突出”表示每個凸緣13的最長尺寸(平行于交換器I的寬度I的尺寸)與該凸緣13的其中一個較短尺寸(平行于交換器I的厚度h的尺寸或平行于交換器I的長度L的尺寸)的比。
[0084]由此，凸緣13和帶14彼此互補，以增強集管10且由此固定孔12的尺寸和確保它們的穩(wěn)定性。由于帶14與凸緣13為一體，這些部件13、14的組合被增強，因為它們與它們是一個件且從它們的基部延伸。
[0085]帶14的另一功能是形成對于滑動到凸緣13中的管2的端部的止擋部(止擋部由此是交換器I的縱向軸線L上的軸向止擋部)。由此，管2與孔12對齊地鄰接集管10，這意味著它們不穿過孔12而是被帶14擋止在孔12 (與其垂直)的位置處。圖6示出了滑入凸緣13中的管2的端部的截面圖，該端部支承在帶14上且釬焊至凸緣13 ;該截面是沿圖2中的V1-VI面，該V1-VI面是在帶14處剖穿集管10的區(qū)域的平面。
[0086]由于帶14，每個管12被優(yōu)選地定位為和與其關聯(lián)的孔12對齊。由于孔12的尺寸被帶14永久地固定，沿管2的端部的周邊，在該端部的外表面和環(huán)繞其的凸緣13的內(nèi)表面之間的間隔中沒有顯著波動；(凸緣13的和管2的端部的)所述表面可由此被利用釬焊接頭釬焊在一起，該接頭是規(guī)則的且是高質量的。還可以釬焊管2的端部至帶14 ;帶由此增加了可用釬焊表面且由此改善交換器I的機械強度。
[0087]當然，帶14的其他分布或配置是可設想的。例如，帶14可都在集管10的孔12的中部延伸；在該例中它們都被對齊。還例如，每個孔12可具有多個增強帶14。此外，可以設置其它增強裝置，其也作為用于管2的止擋部。在任何情況下，應理解，增強裝置(由此在該例中是帶14)實際上是孔12的增強裝置但不是用于隔開兩個孔的裝置；每個孔12 (通過其增強裝置14)與單個管2關聯(lián)；增強裝置(帶14)由此不必與用于隔開兩個孔12的裝置混同。而且，如果集管10包括沿其平行于交換器I的寬度的方向對齊的多個孔，這種孔將通過與帶14分開的裝置而被隔開；特別地，且優(yōu)選地，用于增強和支承管的凸緣的一部分沿該方向I在相繼的孔之間延伸。
[0088]圖6和7示出了集管10如何相對于管2定位以及由此其如何實現(xiàn)其功能，該功能不僅是把管2保持在位，還包括在總管11的體積和管2之間引導空氣以及阻止水朝向總管11流動的功能。在提出的實施例中，集管10被包括在殼體4中；換句話說，殼體4是用于容納交換部件2、2’、3、3’以及集管10的殼體4。
[0089]管2與孔12對齊地鄰接集管10，它們的端壁釬焊至凸緣13 ;管2的端部由此被這些凸緣13彼此間隔開；相繼的管2的間隔形成的空間形成水流動通道3，擾動件3’被安裝在所述水流動通道中。由于凸緣13被釬焊至管2的端部且橫向地填充(相對于交換器I的長度L的方向)管之間的所有空間；這些凸緣13防止水流入總管11的體積；而且，這些凸緣13還防止水流入管2。
[0090]現(xiàn)在還描述交換器的集管10的結構，為了更好地理解，參考圖16。該圖示出了集管10的截面圖，該截面沿橫向于交換器I的寬度I的平面(當集管10被安裝在該交換器中時)。換句話說，該截面沿相對于孔的最長方向橫向地剖穿集管10的孔12的平面。
[0091]集管10由平金屬板形成。該板被沖壓以形成凸緣13且被沖孔以形成由凸緣13界定的孔12。凸緣13由此是平行于集管10的最長尺寸I的雙壁的形式，這些雙壁在它們的自由端27處連結。帶14在沖孔操作過程中通過與帶14對應的區(qū)域沒有被沖孔而形成。帶14由此是集管10的整體部分，且更確切地是與該集管10為一個件且特別是與其凸緣13為一個件。
[0092]集管10的周邊邊緣凸起以形成集管10的周邊通道23 (該通道23由此形成在周邊邊緣和凸緣13的外壁之間)。在參考圖1至10所示的交換器I的第一實施例中，通道23沒有被如此采用，但是集管10的外部邊緣的凸起提供垂直于集管10的平面的表面10’，其能被釬焊至殼體4的內(nèi)部表面。在參考圖11至15所示的交換器I的第二實施例中，周邊通道23容納密封環(huán)21。
[0093]由于凸緣13繞它們的最長軸線彎折，凸緣13在通過沖孔該板形成孔12的過程中不被干涉。而且，應注意，根據(jù)未示出的實施例，彎折的凸緣13可以是唯一的增強裝置，而不必提供帶14。
[0094]在每個孔12中，帶14在孔12的任一側上在相對的凸緣13之間延伸，由此維持且確保這些凸緣13之間的間隔。帶14形成集管10的整體部分，且更特別地，帶與集管10為一個件，由此增強組件的剛性。
[0095]由于增強裝置(彎折的凸緣13和/或帶14)，集管10可形成有細長孔12，被窄壁13 (對應于小的管間距離)隔開；因此，凸緣13具有高的突出。由此可以把孔12關聯(lián)至管2，該管2具有扁平的且細長的截面。這可使得小厚度h的管2具有大的空氣通過截面以及制造具有良好空氣流速的交換器1，盡管沿其厚度h的方向具有小的整體尺寸；這在其中要安裝交換器I的發(fā)動機的整體尺寸對交換器I的厚度h設定限制(其必須由此是相對扁平的)時特別有利。
[0096]作為實例,用于形成集管10的板具有約Imm的厚度時，集管10可被形成為具有測量為約IOOmm乘7或8mm的孔12，且具有2至3mm的管間間隔。凸緣13的整體尺寸(沿平行于交換器I的長度L的方向的尺寸)可約為4_ ;由此，如果減去帶14的厚度(1_)，凸緣13具有約3mm的有用表面，用于支承管2的端部和用于釬焊至管2。
[0097]交換部件(即管2及其翅片2’和通道3及其擾動件3’ )被包含在容納殼體4內(nèi)。殼體4具有第一壁15和第二壁16，這些壁15、16是L形；換句話說，每個壁15、16具有L形的橫截面(相對于交換器I的長度L的方向)。每個壁15、16通過繞角部15’、16’彎折以形成彼此垂直的兩個面板(15a、15b)、(16a、16b)而形成L形。
[0098]更確切地，每個壁15、16在該情況下具有大面板15a、16a和小面板15b、16b。大面板15a、16a是矩形板的形式，其具有約等于交換器I的長度L和其寬度I的尺寸，而小面板15b、16b是矩形板的形式，其具有約等于交換器I的長度L和其高度h的尺寸。大和小面板的概念在這里被引入以使得每個壁15、16的每個面板(15a、15b)、(16a、16b)被分開識別；在所示的實施例中發(fā)生的是，由于交換器I的高度h和寬度I的相對尺寸，一個面板(15a、15b)比另一個(16a、16b)大，但顯然，如果這些尺寸之間的比例顛倒，大和小面板的概念也被顛倒；簡單地說，應理解，大和小這些概念不約束或限制交換器1，而是以這種方式識別它們更簡單，因為在這里就是這種情況。
[0099]用于水流入和流出交換器I的管9和管8這里被連接至交換器I的同一個面。因此,要連接至這些管8、9的孔6、7在兩個壁15、16中的僅一個中的同一個面板中刺穿，在該情況下是穿過第一壁15的小面板15b。
[0100]兩個壁15、16是相同的，除了孔6、7被刺入第一壁15的小面板15b ;特別地，它們的外形由此是相同的。因此，制造它們更簡單，因為這可被統(tǒng)一化，同時儲存它們是更容易的，因為壁15、16的外形使得它們能嵌套在一起。因此，可以用單個工具來制造L形壁，這些壁僅一半隨后被穿孔。這些壁隨后被容易地且以理想的方式儲存(就它們的整體尺寸來說)，因為它們被簡單地嵌套且疊放于彼此上。
[0101]為了將殼體4形成為其最終形狀，壁15、16繞交換部件2、2’、3、3’和集管10被固定至彼此；在該例中，它們被釬焊。為此，每個壁15、16在其小面板15b、16b的自由端處具有凸起邊緣15c、16c，其為要固定至另一壁16、15的大面板16a、15a的邊緣15c、16c。該凸起邊緣15c、16c從彎折角部15d、16d垂直于小面板15b、16b延伸，該凸起邊緣通過該彎折角部連接到小面板；該彎折角部15d、16d平行于大面板和小面板(15a、15b)、(16a、16b)之間的彎折角部15’、16’。
[0102]凸起邊緣15c和16c的取向(在這里垂直于小側面15b和16b且朝向外側)允許殼體4和集管10之間的良好接頭。表述“朝向外側”應理解為表示凸起邊緣(一個或多個)15c、16c在該例中不接觸管2。在這里所示的實施例中,僅一個或多個彎折角部與交換部件接觸。換句話說，凸起邊緣15c或16c在交換部件2、2’、3、3’和/或集管10限定的體積外延伸。
[0103]L形壁15、16繞熱交換部件2、2’、3、3’和集管10定位在相反位置中，換句話說，頭至尾；在該位置中，每個壁15、16的小面板15b、16b的凸起邊緣15c、16c壓靠另一壁16、15的大面板16a、15a的自由端。壁15、16的不同部件被構造為使得,每個凸起邊緣15c、16c的自由端(平行于彎折角部15d、16d)與其壓靠的大面板16a、15a的自由端對齊地延伸。在該位置中，殼體4的壁15、16通過釬焊它們面板(15a、15b )、( 16a、16b )的彼此接觸(S卩，折起邊緣15c、16c和面板16a、15a的壓靠它們的端部)的表面而被釬焊在一起。一旦壁15、16已被固定,L形壁15、16的面板(15a、15b)、(16a、16b)形成交換器I的四個側向面(術語“側向”相對于交換器的縱向方向L)。
[0104]在這里應注意，在所述實施例中，集管10通過釬焊被固定至殼體4。更確切地，沿其周邊延伸的外表面10’被釬焊至壁15、16的面板(15&、1513)、(16&、1613)的內(nèi)表面。
[0105]壁15、16的L形有利于殼體4繞交換部件2、2’、3、3’的定位。這是因為把管束容納在尺寸適合于該束外形的U形壁中是難的；特別地，該束必須被保持以使其保持在位，而該束必須在形成U形壁的分支的壁之間滑動，該操作是困難的，因為希望在這些部分之間不要有太大間隙。但是，非常簡單的是，把第一壁15、16定位為與該管束2的兩個面接觸，然后定位第二壁16、15且最終釬焊它們。特別地，當以該方式定位壁15、16時，不必把管2和擾動件3’非常牢固地保持在位，因為它們在第二壁16、15的作用下(當其被定位時)使它們自己定位。而且，沒有間隙問題，因為該束在壁之間不滑動，而是壁15、16被壓靠該束。
[0106]由于殼體4的壁15、16的L形，壁15、16的面板15a、16a (平行于管2的側向面)不從交換器I的體積突出；換句話說，大面板15a、16a是平面的且沒有部件沿垂直于它們的方向從它們突出。該特征是由于，由于壁15、16的L形，固定沿平行于這些大面板15a、16a的平面的表面發(fā)生(大面板15a、16a和小面板15b、16b的凸起邊緣15c、16c之間的接觸表面)。在交換器I的釬焊過程中，釬焊裝備，也就是說用于實施該釬焊的設備，包括工具，例如壓機，其壓靠殼體4的面((在該例中是大面板15a、16a)其平行于管2的側向面)，因為用于把管2釬焊至擾動件3’的表面與這些面平行且由此優(yōu)選的是垂直于這些表面施加力。由于大面板15a、16a是平坦的，工具與它們的接觸更簡單，因為工具可與面板15a、16a的整個表面接觸而沒有任何整體尺寸約束。
[0107]每個壁15、16的小面板15a、16a在其中央部具有凹部15e、16e或凹陷15e、16e。該凹部15e、16e是通過沖壓壁15、16而獲得。該沖壓區(qū)域15e、16e被設置為與管2的部分接觸以被釬焊至其；更確切地，其內(nèi)表面被釬焊至管2的部分。表述“管2的部分”被理解為表示其在由交換器I的長度L的方向和交換器I的厚度h (或高度h)的方向限定的平面內(nèi)延伸的壁。該釬焊的功能是要防止水流動到管2之間形成的水流動通道3之外且由此確保水僅沿管2的側向壁的表面流動以與管2內(nèi)流動的空氣交換最大熱量。由此，殼體4的凹部15e、16e的釬焊迫使水在管2之間流動。而且，該釬焊增加了交換器I的整體機械強度。
[0108]這些壁15、16的L形有利于壁15、16中的這種凹部15e、16e的形成，因為這使得工具容易接近每個面板(158、1513)、(16&、1613)的兩側。
[0109]每個壁15、16的小面板15b、16b的端部(15f、15f ’)、( 16f、16f ’)(沿交換器I的縱向方向U (在凹部15e、16e的任一側)的內(nèi)表面在距離管2的部分一距離處延伸。由此，在它們的端部部分(15f、15f ’)、(16f、16f ’)處，壁15、16與管2的部分形成體積V (所述的所有體積具有相同的字母)；這些體積V被形成在交換器I的兩端處，在管2的任一側上。這些體積V與水流動通道3組流體地連通。用于連接至水回路的管8、9的孔6、7形成在壁15、16的小面板15b、16b的這些端部部分(15f,15f')、(16f,16')處，也就是說在凹部15e、16e的隔開部分中；由此，水通過與水流動通道3組連通的體積V到達交換器1中或從其離出。而且，這些體積V的存在使得可以形成足夠的空間來把集管10安裝在交換器1的每個端部處，如圖8所示。附帶地，這里應注意，圖8是形成在管2內(nèi)的截面；彼此平行的部件可在其中看到；即，用于擾動空氣流動的翅片2’的壁。
[0110]由于壁15、16和它們的凹部15e、16e相對于管2的配置，水通過連接至水進口管
9的孔7而被供應給交換器1，且水流入靠近該孔7形成的體積V，由此使得水可被分布在所有水流動通道3中。水流入這些通道3且被防止流動超出管2的部分，因為后者被釬焊至壁15、16的小面板15b、16b的凹部15e、16e的內(nèi)表面；換句話說，水被限制在形成在管2之間的通道3中，由此最大化了水和管2中流動的空氣之間的熱交換。水被收集在靠近孔6形成的體積V中的出口處，該孔被連接至水出口管8，且水被通過該管8排出。
[0111]實際上，釬焊至管2的部分的凹部15e、16e參與水流動通道3的形成。
[0112]附帶地，應注意，水同樣地流入通過第二壁16的小面板16b的端部16f、16f’形成的體積V ;這些體積V可確保水被正確地分配，但是這些體積V不是必須的；更具體地，它們的形成是因為，為了制造成本節(jié)省和易于儲存它們，L形壁15、16優(yōu)選地具有完全相同的外部形狀；因此，一些部件可以是冗余的但是仍被保留，以利用壁15、16外形相同的性質。
[0113]壁15、16的端部部分(15 )、(16116 相對于相應凹部15e、16e凸起，在該例中是在它們的整個表面上。當然，這些端部部分(15f、15f ’)、( 16f、16f ’ )的范圍(沿交換器I的縱向方向L)可變化。它們的形狀可變化；例如，端部部分可繞孔6、7成錐形以容納管8、9 ;在該例中，所有的未刺穿端部部分16f、16f’優(yōu)選地具有相同的形狀，這是因為上述的壁15、16的外部形狀相同的性質。
[0114]優(yōu)選地，安裝在水流動通道3中的擾動件3’不沿交換器I的縱向方向L延伸直到管2的端部，且由此不到集管10。因此，形成不具有擾動件3’的水收集體積。
[0115]現(xiàn)在將說明壁15、16的一個獨特特征。圖7示出的是，在每個壁15、16的小面板15b、16b的凸起邊緣15c、16c和另一壁16、15的大面板16a、15a之間的接觸區(qū)域附近，存在一區(qū)域，在該區(qū)域中，壁和集管10的角部具有間隙J(交換器I上的這兩個對角地相對的間隙被賦予相同的附圖標記J)。應注意，在壁15、16的小面板和大面板(15b、16b)、(15a、16a)之間的彎折角部15’、16’處沒有這種間隙，這是因為該彎折角部15’、16’的內(nèi)表面在該情況下匹配集管10的相應角部的外表面。
[0116]由于這些間隙J的存在，存在水通過它們泄漏的危險。為此每個壁15、16(靠近其大面板15a、16a的每個自由角部)具有密封部分P (交換器I的所有密封部分被賦予相同附圖標記P)。每個密封部分P是從壁15、16的大面板15a、16a的內(nèi)表面朝管2突出的部分的形式；該突出部分P具有角部或翅片的形式。這種突出部分P可在其制作后被沖壓在壁15、16上或在壁15、16的制造過程中直接形成。
[0117]圖9清晰地顯示了該密封部分P的位置和由此其功能?？汕宄乜吹?，密封部分P與集管10的角部的外表面以及第二壁16的小面板16b的凸起邊緣16c的彎折角部16d的面對表面接觸。各部件在這些接觸區(qū)域被釬焊，由此使得間隙J在這些位置處消失且防止水的任意流動。密封部分P沿交換器I的縱向方向L不延伸太遠，因為它們存在于集管10附近就足以避免水泄漏。因此，密封部分P被設計用于填充間隙J，在它們所屬的壁15、16的與另一壁16、15的固定區(qū)域，在這些壁15、16和集管10之間。顯然，本段中的描述可適用于交換器I的四個密封部分P。
[0118]圖17示出了根據(jù)一個特定實施例的L形壁15。該壁15僅具有一個孔6用于連接至水管8，在該例中是水出口管8 ;該孔6以前面相同的方式被形成在壁15的小面板15b的一端附近。另一水管道(進口管9)在該例中被連接至形成在另一 L形壁上的孔(未示出)；其優(yōu)選地還形成在其小面板上和在圖17所示的壁15的端部相對的端部處。
[0119]注意，圖17中的壁15具有兩個加寬區(qū)域E，沿交換器I的高度h的方向，其形成在其大面板15a的每端附近。這些加寬區(qū)域E在該例中通過沖壓壁15而形成。它們在集管
10的尺寸比L形壁15的小面板15b的尺寸大(沿交換器I的高度h的方向)的情況下被設置；加寬區(qū)域E (或壓制區(qū)域E)由此用于容納集管10。這些壓制區(qū)域E具有額外的優(yōu)點:由于它們沿交換器I的高度h的方向容納集管10，它們形成沿交換器I的縱向尺寸L的止擋部；由此，它們形成用于在交換器I的部件組的釬焊過程中(如果它們被釬焊)軸向地(沿該方向L)保持集管10且由此保持所有交換部件2、2’、3、3’的裝置。
[0120]注意，這種加寬區(qū)域E可被設置在根據(jù)圖1至10或根據(jù)圖11至15的實施例的壁上。同樣可存在用于連接至水管的單個孔6，與加寬區(qū)域E的存在或不存在無關。這是因為，圖1至10的實施例和圖11至15的實施例之間的不同之處涉及它們被固定到流體分配盒的方法。
[0121]現(xiàn)在將說明總管11在交換器I上的固定。位于交換器I的右手側上的總管(未示出)的固定將不予描述，但是其當然是完全類似的。
[0122]總管11被交換器I的殼體4直接保持。注意，在這里所示的實施例中，總管11被保持在殼體4內(nèi)側。換句話說，在該例中殼體4覆蓋總管11的至少一部分。更特別地，殼體4包圍總管11的位于集管10附近(或與其接觸)的那部分。
[0123]在圖1至10的實施例中，總管11是金屬的且殼體4和總管11被彼此釬焊，例如如圖3所示；總管11例如可由鋁制造。為此，要被釬焊至殼體4的總管11的邊緣具有肩部17，其用作殼體4的壁15、16的端部的止擋部(沿縱向方向L)。肩部17被設計為具有支承表面，該支承表面具有與總管11所釬焊至的壁15、16的端部形狀互補的形狀，從而交換器I的外表面在殼體4的壁15、16和總管11之間具有連續(xù)性。肩部17優(yōu)選地沿總管11的邊緣的整個周邊上延伸。殼體4和總管11之間的釬焊由此容易實施。
[0124]總管11被直接固定至殼體4，這降低了交換器I的整體尺寸。這是因為集管10被包括在殼體4的體積內(nèi)且不從其突出；換句話說，交換器I的整體尺寸由殼體4的尺寸確定。這導致流過交換器I的流體的流速和其整體尺寸之間比例的良好優(yōu)化。這是因為，無論總管11如何被固定至交換器I (直接固定至殼體或經(jīng)由集管，如現(xiàn)有技術)，流體的最大流動截面總是被殼體4的尺寸約束，因為所有流體都在殼體4內(nèi)流動。由于總管11被直接固定至殼體4，由此組合導致的整體尺寸也可被限制至殼體4的整體尺寸；由此交換器I的整體尺寸對應于殼體4的整體尺寸，其直接與流體的流動截面關聯(lián)；該整體尺寸由此被優(yōu)化，因為其對于流體的給定通路截面最小。
[0125]注意，在圖10中，總管11的端部和集管10之間的距離d不是零。根據(jù)一個實施例，總管11可由此被焊接(不是被釬焊)至殼體4的壁15、16 ;這是可能的，由于所述距離d，焊接沒有造成管2和集管10之間的釬焊接頭被熔化的危險。
[0126]注意，集管10還被殼體4保持，在該例中是通過沿其周邊邊緣的外壁10’釬焊。
[0127]參考圖11至15描述交換器I的第二實施例。該實施例非常類似于上一實施例，且由此用于圖11至15的交換器部件(與圖1至10中的交換器的部件具有相同的、等同或類似結構或功能)的附圖標記是相同的，以簡化說明。而且，圖1至10的交換器的全部描述不再重復，因為該描述在沒有不相容性時適用于圖11至15中的交換器。僅描述重要的結構或功能差異。
[0128]圖11至15中的交換器I具有下面的特定特征:分配箱5的被殼體4直接保持的總管11 (僅其端部可見)不是通過如上所述的釬焊或焊接而被固定至該殼體，而是通過壓接(crimping)。
[0129]為此，壁15、16的端部(沿交換器I的縱向方向L)具有凸片18用于壓接總管11。在該例中，每個壁15、16的兩個面板(15&、1513)、(16&、1613)在它們的每個端部處具有壓接凸片18 ;每個面板(15a、15b)、( 16a、16b)的每個邊緣在該例中都具有沿所述邊緣均勻分布的三個壓接凸片18 ;大面板15a、16a的壓接凸片18具有比小面板15b、16b的壓接凸片18更大的尺寸。
[0130]總管11的邊緣(其與殼體4的壁15、16接觸)具有支承壓接凸片18的邊沿19 ;該邊沿19形成用于接收壓接凸片18的通道。殼體4的壓接凸片18被彎曲以被壓制在總管11的接收通道中且由此直接保持其。殼體4的凸片18由此與總管11的表面(邊沿19的通道的表面)協(xié)作以保持總管11。
[0131]在所示實施例中，集管10還被殼體4保持。為此，殼體4的壁15、16的面板(15a、15b)、(16a、16b)具有止擋部20，在該例中通過沖壓面板(15a、15b)、(16a、16b)形成。這些止擋部20從面板(15a、15b)、(16a、16b)的內(nèi)表面突出。參考圖15，集管10的外邊緣被總管11的邊沿19和殼體4的壁15、16的止擋部20捕獲，也就是說在任一側上被止擋(沿交換器I的縱向方向L)。換句話說，總管11的邊沿19和集管10在止擋部20和殼體4的壁
15、16的壓接凸片18之間保持在位；由此，通過壓接的作用，凸片18施加應力至總管11和集管10，該凸片將總管和集管在凸片和止擋部20之間保持在位。在該例中，兩個止擋部20被設置在每個壁15、16的每個面板(15a、15b)、(16a、16b)的端部附近。
[0132]根據(jù)所示的實施例，密封接頭21被插在總管11的邊緣的端部部分22和形成在集管10的周邊處的通道23之間；該通道23沿集管10的邊緣的整個周邊延伸，且具有U形截面，其開口朝向總管11。該接頭21提供總管11和集管10之間的氣密性。其例如由彈性體制造。
[0133]附帶地，注意，圖15是沿位于兩個凸緣13之間在止擋部20的位置處的平面的截面。為此在密封環(huán)21的內(nèi)側上在該圖中可看到一空間。該空間僅存在于兩個凸緣13之間，且可從另一圖中看到，環(huán)21還被適當?shù)貕涸诩?0的通道23中，由此正確地執(zhí)行其密封功能。
[0134]根據(jù)替換實施例，總管11和其被固定至的集管10之間的密封是通過釬焊提供的。為此，總管11的邊緣的端部部分22被直接釬焊在通道23中。這制造了具有壓接至總管11的殼體4的交換器1，且總管被釬焊至集管10。換句話說，集管10和總管11之間的密封裝置包括釬焊接頭。
[0135]無論哪種類型的實施例(通過環(huán)或通過釬焊來密封)，具有壓接至總管11的殼體4的交換器I具有上面關于第一實施例(其中它們被釬焊)提出的所有的優(yōu)點(由于總管11被殼體4直接保持)。其還具有通過壓接固定導致的所有優(yōu)點。特別地，可以提供由塑料制造的總管11，這在通過釬焊或焊接的背景中是不可能的(為此總管11必須由金屬制造)；當然總管11通過壓接固定至殼體4還可通過金屬總管11進行。[0136]注意，相比現(xiàn)有技術的在集管和總管之間的壓接，總管11通過殼體4的這種壓接具有額外的優(yōu)點:交換器I的殼體4的壁15、16的厚度通常大于形成其集管10的壁的厚度(例如對于集管10的壁是Imm而對于殼體4的壁是2mm);對于金屬集管10更是如此，其例如由鋁制造，其已經(jīng)被熱處理以將其釬焊至其它部件，所述處理降低了其機械強度。由于其直接通過殼體4完成，通過壓接的固定更硬且沒有變形的危險。此外，集管10不受應力且由此沒有變形的危險。
[0137]交換器I (無論哪個實施例)如下描述地起作用(其被簡單描述，因為這對于本領域技術人員是已知的)。空氣被供應至空氣進口分配箱5，流過管2 (該流動被翅片2’擾動)且通過空氣出口分配箱(未示出)離開交換器I。交換器通過水進口管9被供應水，水流過水流動通道3 (該流動被擾動件3’擾動)且通過水出口管8離開交換器I?？諝夂退亟粨Q器I的縱向方向L沿相反方向流動；交換器I被稱為“逆流”熱交換器；這種交換器I的效率非常好。
[0138]熱交換器I以關于在其管2內(nèi)流動的空氣和在管之間跨過擾動件3’流動的水而被描述。顯然，該設置可被顛倒，也就是說水在管內(nèi)而空氣在管之間。而且，可以在兩種情況下都是空氣或兩種情況下都是水，或其他流體。
[0139]交換器的各個部件的上述各個特征可被組合或彼此獨立地提供，當這是相容時。
【權利要求】
1.一種熱交換器，具有交換和流體流動部件(2、2’)、至少一個流體總管(11)、用于保持交換部件(2、2’)的至少一個集管板(10)和用于容納交換部件(2、2’)的殼體(4)，其中，交換部件(2、2’)通到該至少一個流體總管中，其特征在于，流體總管(11)被殼體(4)直接保持，其中，流體總管(11)和殼體(4 )被壓接。
2.如權利要求1所述的交換器，其中，殼體(4)包括至少一個凸片(18)，用于壓接在流體總管(11)上，該至少一個凸片被設計為與流體總管(11)的表面(19)協(xié)作，以保持流體總管。
3.如權利要求2所述的交換器，其中，集管板(10)也被殼體(4)保持，殼體(4)包括至少一個止擋部(20)，且流體總管(11)和集管板(10)被保持在壓接凸片(18)和止擋部(20)之間。
4.如權利要求1到3中的任一項所述的交換器,其中，殼體(4)具有兩個L形壁(15、16)。
5.如權利要求1到3中的任一項所述的交換器，包括在流體總管(11)和集管板(10)之間的密封裝置。
6.如權利要求5所述的交換器，其中，所述密封裝置是流體總管(11)和集管板(10)之間的釬焊接頭或密封環(huán)(21)。
7.如權利要求1到3中的任一項所述的交換器，其中，殼體(4)具有兩個L形壁(15、16)，且所述交換器包括在流體總管(11)和集管板(10)之間的密封裝置。
【文檔編號】F28D1/04GK103438748SQ201310186342
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2009年6月22日 優(yōu)先權日:2008年6月26日
【發(fā)明者】保羅.加勒特, 約恩.諾丁, 菲利普.費爾 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司