热交换器，特别用于机动车辆的热交换器，以及制造这种热交换器的方法

摘要

本发明涉及一种特别用于机动车辆的热交换器，所述交换器包括用于在第一流体和第二流体之间交换热量的芯束，所述束包括多个管(2)和集管箱(2)，所述管(3)和所述箱(2)允许所述第一流体在它们之间流通，所述交换器还包括用于保持所述管(3)的保持板(16)，所述板(16)附接到所述箱(2)，所述箱(2)包括设置有用于所述管(3)通过的开口的集管板(6)，所述集管板(6)包括塑料材料。本发明还涉及一种制造这种交换器的方法。

权利要求

1.一种热交换器，所述热交换器特别用于机动车辆，所述交换器包括用于在第一流体和第二流体之间的热交换的芯束，所述芯束包括多个管(3)和集管箱(2)，所述管(3)和所述箱(2)允许所述第一流体在它们之间流通，所述交换器还包括用于保持所述管(3)的保持板(16)，所述板(16)固定到所述箱(2)，所述箱(2)包括设置有所述管(3)从中通过的孔的集管板(6)，所述集管板(6)由塑料制成。

2.根据前一权利要求所述的交换器，其中所述保持板(16)在外部地附接到所述箱(2)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其中所述保持板(16)附接到所述集管板(6)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其中所述箱(2)包括附接到所述集管板(6)的盖(8)。

5.根据前一权利要求所述的交换器，其中所述盖(8)由塑料制成。

6.根据权利要求4和5中任一项所述的交换器，其中所述盖(8)和所述集管板(6)通过焊接固定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其中所述交换器还包括所述管(3)从中通过的垫片(22)。

8.根据前一权利要求所述的交换器，其中所述垫片(22)位于所述集管箱(2)的外部。

9.根据权利要求7和8中任一项所述的交换器，其中所述垫片(22)在所述管(3)和所述集管板(6)之间、在设置在所述集管板(6)中的用于所述管(3)的通过的所述孔的轮廓处被压缩。

10.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其中所述管(3)在它们的端部处被扩口(28)，所述扩口(28)至少面向所述保持板(16)和/或所述集管板(6)延伸。

11.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其中所述保持板(16)相对于所述集管箱(6)是可移除的。

12.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的交换器的方法，所述方法包括：-将所述管(3)固定到所述保持板(16)的步骤，

-将所述保持板(16)附接到所述集管箱(2)的步骤。

13.根据前一权利要求所述的方法，其中所述将所述管(3)固定在所述保持板(16)中的步骤涉及使在所述保持板(16)中的所述管(3)扩口的步骤。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的方法，其中所述方法包括在将所述管(3)固定到所述保持板(16)的步骤之后和/或在将所述保持板(16)附接到所述集管箱(2)的步骤之前，将所述管(3)引入到所述集管板(6)中的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述将所述管(3)引入到所述集管板(6)中的步骤包括将所述管(3)压力配合到所述集管板(6)中的步骤。

说明书

热交换器，特别用于机动车辆的热交换器，以及制造这种热交

换器的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热交换器及制造这一热交换器的方法。特别是针对汽车领域的应用，特别是用于冷却用于冷却车辆发动机的传热流体的散热器。

背景技术

[0002] 在汽车应用中，存在两种已知的主要类型的热交换器：第一类型，称为机械交换器，对应于通过材料变形组装它们的部件而获得的交换器，以及称为钎焊交换器的交换器，对应于通过使用钎焊组装它们的部件而获得的交换器。

[0003] 机械式交换器主要由芯束和多个翅片制成，传热流体流通通过所述芯束，所述多个翅片垂直于管，并且设置有所述管通过的孔。翅片的目的在于增加用于与经过交换器的空气换热的表面面积。因此获得了在通过管流通的流体和在翅片中间经过的空气之间的换热。

[0004] 翅片被保持在管上，并且通过膨胀所述管将管保持在集管板上。更具体地说，膨胀橄榄沿着管在管内通过。它具有使管的材料变形从而增大它们的横截面的效果，从而允许保持管压靠在翅片上。

[0005] 机械交换器对钎焊交换器的一个好处是它们非常易于组装。具体来说，钎焊交换器需要涉及大量投资的钎焊炉，而机械交换器可以用需要远低投资的设备生产。

[0006] 然而，在机械交换器中，集管板和管由金属制成，因此受到腐蚀。这种现象被集管板和管之间的原电池效应(galvanic effect)进一步放大。腐蚀削弱管和/或集管板，并引起对于交换器的流体密封性的风险。

[0007] 为了减轻这种缺点，已经提出了由塑料制成的集管箱。它们是管状的，并且具有用于管的通过的孔。然而，通过这样的解决方案，给定箱内可用空间的量，膨胀管是困难的。因此，相对于箱固定管存在问题。

发明内容

[0008] 本发明寻求克服这些缺点，并且首先涉及一种热交换器，其特别用于机动车辆，所述交换器包括用于在第一流体和第二流体之间交换热量的芯束，所述芯束包括多个管和集管箱，所述管和所述箱允许所述第一流体在它们之间流通，所述交换器还包括用于保持所述管的保持板，所述保持板固定到所述箱，所述箱包括设置有所述管从中通过的孔的集管板，所述集管板由塑料制成。

[0009] 由于集管板由塑料制成，所以避免了现有技术的金属集管板遇到的腐蚀现象。此外，通过经由保持板将管附接到箱，解决了相对于箱固定管的问题。

[0010] 根据各种实施例，以下方面可以一起或分开地考虑：

[0011] -所述保持板在外部地附接到所述箱，

[0012] -所述保持板附接到所述集管板，

[0013] -所述箱包括附接到所述集管板的盖，

[0014] -所述盖由塑料制成，

[0015] -所述盖和所述集管板通过焊接固定，

[0016] -所述管由金属制成，

[0017] -所述管由铝合金制成，

[0018] -所述交换器还包括所述管从中通过的垫片，

[0019] -所述垫片位于所述集管箱的外部，

[0020] -所述垫片在所述管和所述集管板之间、在设置在所述集管板中的用于所述管的通过的所述孔的轮廓处被压缩，

[0021] -所述管在其端部处被扩口，

[0022] -所述扩口至少面向所述保持板和/或所述集管板，或者甚至面对所述垫片延伸，[0023] -所述保持板相对于所述集管箱是可移除的。

[0024] 本发明还涉及一种制造这种交换器的方法，所述方法包括：

[0025] -将所述管固定到所述保持板的步骤，

[0026] -将所述保持板附接到所述集管箱的步骤。

[0027] 根据本发明的各种实施例，以下方面可以一起或分开地被考虑：

[0028] -将所述管固定在所述保持板中的所述步骤涉及在使在所述保持板中所述管扩口的步骤，

[0029] -所述方法还包括将所述管引入到所述集管板中的步骤，

[0030] -将所述管引入到所述集管板中的所述步骤是在将所述管固定到所述保持板的步骤之后和/或在将所述保持板附接到所述集管箱的步骤之前，

[0031] -将所述管引入到所述集管板中的所述步骤包括将所述管压力配合到所述集管板和/或所述垫片中的步骤。

附图说明

[0032] 附图将使得容易理解本发明可以如何被实施。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元素。

[0033] 图1是示意性地示出根据本发明的交换器的正面图。

[0034] 图2是根据本发明的热交换器的集管箱的分解透视图。

[0035] 图3是根据本发明的热交换器的芯束的局部透视图。

[0036] 图4是示出将图3的芯束安装在图2的集管箱上的透视图。

[0037] 图5是示出根据本发明的热交换器组装后的实例的透视图。

[0038] 图6是示出根据本发明的图5的交换器的替代形式的实施例的透视图。

具体实施方式

[0039] 如图1所示，本发明涉及在第一流体和第二流体之间交换热量的热交换器1。这是机械式的交换器。它包括管3的芯束，第一流体(在这种情况下是传热流体)流通通过所述管。所述传热流体是例如乙二醇水，特别是当交换器1作为用于冷却内燃发动机的散热器时。

[0040] 所述管3例如具有圆形的、椭圆形的或长方形的横截面。在最后的情况下，它们的横截面可以呈现凹形区域，以给予在管的中间区域中给予其缩小的孔截面。所述管3例如由诸如铝合金的金属合金制成。它们特别地通过电弧焊而获得。

[0041] 所述芯束还可以包括冷却或散热翅片4，管3通过翅片4。这些管例如在一个或多个组中平行排列，并且彼此于平行设置的翅片4特别地垂直于所述管3横向地布置。为了简化附图，仅描绘了有限数量的芯束的翅片。

[0042] 翅片4设置有具有与所述管的横截面相对应的形状的管通过孔。它们也可以有栅格来破坏第二流体的流动，即在这种情况下是入射气流。这就促进了在翅片4之间流动的气流与通过管3流通的传热流体之间的热交换。所述翅片4彼此分开有利地恒定的间隔。

[0043] 所述交换器另外包括两个彼此平行地间隔开、并且通过管3连接的端集管箱2。所述管3和所述箱2允许所述第一流体在它们之间流通。优选地，为了热交换器1的紧凑性，在平面中的翅片4的尺寸基本上对应于集管箱2的尺寸。

[0044] 在作为冷却机动车辆发动机的冷却散热器的应用的情况下，来自管并通过集管箱中的一个的传热流体通过供给管被输送到发动机的多个热部件(发动机缸体、气缸盖等)，其在被返回之前需要冷却，现在是被加热的，通过回流管到散热器的另一集管箱，以再次流通通过管。为了降低传热流体的温度，翅片的存在促进通过交换器的管流通的热的传热流体和在所述管之间经过的气流之间的热交换，所述翅片的形状、数量和材料被选择以优化移除大量的热量，以便逐渐将通过交换器的传热流体降低到对于冷却发动机可接受和有效的温度范围。通向发动机以及从发动机返回的设置在相应的箱中的流体供给和返回联接器并未被描述。

[0045] 所述箱2包括装配有用于所述管3通过的孔的集管板6。所述箱2在此还包括附接到所述集管板6的盖8。所述盖8例如由塑料制成。塑料特别是聚酰胺，特别是PA-6,6。

[0046] 如图2中最佳可见的，所述盖8可以具有加强肋10。它还可以包括用于固定交换器的一个或多个凸缘12，所述凸缘在此位于其纵向端部处，和/或用于第一流体的一个或多个入口和/或出口歧管14，其在这种情况下位于其纵向端部之间。

[0047] 根据本发明，所述集管板由塑料制成，特别是聚酰胺，特别是PA-6,6。这样的材料选择使得可以限制腐蚀的影响。

[0048] 图2分别描绘了盖8和集管板6。所述盖8和所述集管板6可以有利地通过焊接固定在一起，特别是使用振动焊、超声波焊、红外线焊，激光焊、热熔接等。

[0049] 如图3所示，所述交换器还包括用于保持所述管3的保持板16。在此，在所述管3的每个纵向端附近设置这种保持板16。所述板16例如穿制在其中保持管3的通孔18。换句话说，所述管3和所述保持板16彼此固定，优选不可分离地固定。所述板16例如由金属制成。在此它是基本矩形的形状。

[0050] 特别要注意的是，所述保持板16与翅片4不同。具体地，保持板比翅片更结实，特别是通过选择不同的材料和/或不同厚度的材料。

[0051] 图4描绘了在箭头20所指的方向上的交换器芯束与箱2的装配。

[0052] 如下图所示，在该装配完成时，每个保持板16被固定到一个箱2。这使管3相对于箱2固定。在这种情况下，所述保持板16在外部地附接到所述箱2上，更具体地，附接到所述集管板6。

[0053] 为了确保箱2和管3之间的良好密封，后者有利地压力配合到所述集管板6中。为了进一步改善这一结果并且如在图4中更可见的，所述交换器可以包括垫片22，特别是弹性体垫片，所述管3通过垫片22。

[0054] 为此，所述垫片22有利地具有使管通过的孔24。所述垫片22在此具有连接环形部分的平坦部分，所述环形部分基本上是突出的，从而形成套箍或套管26，在该位置处限定用于所述管通过垫片22的孔24。换句话说，每个所述管3通过所述套箍26中的一个。所述垫片22在这种情况下位于所述集管箱2的外部。

[0055] 所述垫片22在被设置在所述集管板6中用于通过管3的孔24的轮廓处在所述管3和所述集管板6之间被压缩。换句话说，套箍26在此处与所述集管板6一致地、在管3和在所述集管板6中形成的通过所述管3的孔的轮廓之间被压缩。换句话说，将套箍26的一部分插入到形成在集管板6中用于使管3通过的所述孔中，管箍甚至轴向延伸远至集管箱2的内部。

[0056] 所述管3在它们的纵向端部有利地为扩口28。所述扩口28至少面向所述保持板16、所述垫片22和所述集管板6延伸。这样的扩口28促进管3保持在所述保持板16中，管3压力配合到集管板6中,以及垫片22在所述管3和集管板6之间压缩。

[0057] 如图5和图6所示，所述保持板16相对于集管箱2是可移除的。

[0058] 在图5中，所述保持板16通过设置在所述集管板6上的凸耳30和设置在所述保持板16上的槽32固定到集管板6，所述凸耳30夹在所述槽32中。

[0059] 在图6中，所述保持板16通过卷曲固定到集管板6。为此，所述集管板6设置有在这种情况下沿其周边均匀分布的壳体34，保持板16的卷曲齿36位于壳体34的水平处。

[0060] 下面描述如上所述的交换器的制造方法。

[0061] 根据本发明，所述管3例如通过将所述管的端部扩口而固定在所述保持板16上。

[0062] 同样通过扩口而固定翅片4的先前步骤可以进行。为了做到这一点，膨胀橄榄可以沿着其通过，使管变形到比设置在翅片4中的用于使所述管通过孔略大的直径。然后，可以在第二阶段将管的端部的扩口到更大的直径。

[0063] 此外，特别是通过焊接集管板6和盖8而组装所述集管箱2。

[0064] 在稍后的步骤中，特别是利用所述凸耳30和/或通过卷曲将所述保持板16附接至所述集管箱2，因而将热交换器芯束附接到所述集管箱2。

[0065] 在此之前，已经特别地通过将所述管3压力配合到所述集管板6中，由此压缩垫片22，而将所述管3有利地引入到所述集管板6中。