CN101194140A - 全金属换热器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全金属换热器，由具有两条窄边和两条宽边(2、3)的扁管(1)和翅片(4)构成，它们一起与扁管构成一组，换热器要么具有至少一个管底(5)和收集箱(6)，其中收集箱(6)的边缘(10)与管底(5)的边缘(20)相连，例如通过焊接；要么具有至少一个收集箱(6)，其包含管底，还具有间隔设置的突起(11)。本发明提供了一种换热器，其在保持相对好的热量技术值的情况下，所需空间更少。根据本发明，突起(11)在窄边(2)的范围内配合到扁管(1)的端部中。相应地，根据本发明的制造方法规定，突起(11)大概在窄边(2)的范围内***到扁管(1)的端部中。

Description

全金属换热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种全金属换热器，由具有两条窄边和两条宽边的扁管和翅片构成，它们一起与扁管构成为一组，其或者具有至少一个管底和收集箱，其中收集箱的边缘与管底的边缘相连，例如通过焊接；或者具有至少一个收集箱，其包含管底，并具有间隔设置的突起。此外，本发明还涉及一种换热器的制造方法。
背景技术
前面描述的换热器例如由DE 198 19 247 A1已知。突起在此与管底的孔口相一致。因此，在实施焊接程序之前，零件可暂时性组接在一起。用于焊接辅助装置的费用可明显减少。已知换热器的缺点在于，在翅片-扁管组合上总是存在着明显的管底超高，这可以看作是不必要的空间浪费。此外，从扁管引出来的横截面相对于换热器或管底的整个横截面的比例并非最佳，因此在换热器的效能方面还有改善的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热器，其在保持相对较好的热量技术值的情况下，所需空间更少。
附加作用是，可以采取制造容易、尤其灵活的设计。
在全金属换热器方面，根据本发明的解决方案是通过应用权利要求1的特征而得到的。根据本发明的制造方法是权利要求22的内容。它规定，在窄边范围内的突起***到扁管的端部中。此突起优选位于收集箱对置的纵向边缘上。
在这种情况下，实施例优选可这样设置，即突起设置在管底的纵向边缘上，但可能的缺点是，管底费用很高，且不具有其它的优点。另一种可能的构造方式是，设置金属的、框架式的配件，其具有突起。
制造方法可实现一系列的优点。在负载下进行后面的焊接工艺时，在收集箱的两个对置的边缘上，***到扁管端部中的突起把扁管固定，因此可基本避免扁管所谓的“倒塌”危险，其原因是与管底不充分的焊接连接。因此本发明允许使用这样的扁管，其宽边可具有更大的尺寸，从而在扁管-翅片组合的深度方向上，避免使用制造技术上耗费大的多个扁管。换言之，通过本发明，在更宽的效率范围内，可提供修改费用更少的换热器。
此外还保持了前面提到的现有技术水平中的优点，也就是说，特别明显地减少了用于焊接辅助装置的费用，因为***的突起有利于换热器零件的组接。
因为扁管在管底的整个深度上延伸，优选甚至突伸超出，因此几乎没有空腔出现，此空腔对换热器的目的不起作用。换言之，气流经过的扁管横截面与整个扁管面积处于有利的比例，其还与换热器的整个相关表面大致相同。
此外，如同例如从DE 195 43 9861 A1或从更早的文献中所知一样，比起那些没有管底的换热器，代替管底的是扩展的扁管端部，所提出的换热器在生产时具有更高的制程稳定性。
扁管或者以其窄边高出管底的宽面，并在高出的范围内，突起配合到扁管的端部中。或者，管底宽面高出扁管的窄边，并在高出的范围内，突起配合到扁管的端部中。
如上所述，首先提出的替代方案是优选的，因为可以更好地避免已提到的扁管“倒塌”，因为在这种情况下，收集箱的边缘以其突起从外面紧贴在管底的边缘上，此突起对在宽边方向上，也就是在垂直于扁管纵向上起作用的压力，是特别有抵抗力的。此外，在创造更紧密的连接方面，这种解决方案也是更有利的。
突起分别从内部接触到扁管的窄边，并优选在此处相焊接。
管底优选以已知的方式具有卷起来的边缘和孔口，用来容纳扁管端部。但按建议，孔口一直延伸到卷起来的边缘内。
管底只在两个纵边上具有卷起来的边缘，因此它们可以由任意长度的片材制成。因此，模具成本和改变换热器不同尺寸的成本也可以明显减少。
收集箱具有端面孔口。因此每个收集箱都只是指具有两个卷边的片材，这在制造技术方面也是有利的。
收集箱的端面孔口通过已知的侧盖板封闭，其长度超过扁管的长度。
突起以符合目的的方式成型，有利于它到扁管端部中的***动作。一种有利的改进规定，突起按切割齿的形状构成。这种构造允许更好地平衡扁管的纵向公差。尽管有不可避免的纵向公差，仍可以实现突起和扁管端部之间的紧密连接。
全金属换热器可在很多地方有意义地实现，在同时保持良好的换热效能的情况下，所需的空间更少。发明者还考虑到，这种换热器特别适用于在汽车中的冷却空气的增压空气冷却器。但也不排除其它的应用可能性，特别是在汽车领域。
全金属换热器是指这样的的换热器，其在权利要求中提到的组成部分都是由金属、优选铝构成的，不管随后是否有非金属的构件固定在换热器上，其也属于此***。例如在全金属换热器中，其应该由变形的片材制成，也可以装上和固定相对复杂的附件。
位于扁管端部的突起，位于构成为波浪状的配件上，例如片材或类似物体，其与收集箱的壁板相连，在负载下在随后的焊接过程中把扁管固定住，因此前面提到的扁管“倒塌”的危险，其原因是容纳孔口上的不充分的焊接连接，也基本可以通过设置此配件来避免。除此之外，还可保持现有技术中的优点，即可以明显减少用于焊接辅助装置的费用，因为片材(附件)在端部具有钩部，通过钩部配合到侧盖板上，则有利于换热器的安装零件的组接。
收集箱可构成为一体，或由多个部分构成。构成为一体的特征是，它具有U形横截面，其中基底部分具有容纳孔口，用于管底，两条边构成为收集箱的两个壁板。如果此壁板改变形状，并组成一个空间，则产生一体构成的收集箱。如果壁板基本保持平整，则需要第二个部件，来构成封闭的空间，就产生两部分的收集箱。容纳孔口至少一直延伸到收集箱的壁板中。
突起以符合目的的方式成型，因此有利于它到扁管端部中的***动作。
配件是波浪状的片材，其用变形技术可轻易地加工出来，用来制造此配件。根据本发明的意思，概念“片材”包含所有可能的物质结构，因此总的说来都可以称为配件。在片材或配件上提到的突起是指第一突起，在片材上还存在着第二突起。第二突起设置在第一突起之间。第二突起改善了换热器的安装，并为下面的焊接工序的改善了准备工作。
根据本发明的制造全金属换热器的方法，其中扁管和翅片组接成扁管-翅片组合，随后管底安装在扁管端部，最后，收集箱以其边缘安装在管底的边缘上，其特征在于，设置在构件上的突起在扁管的窄边范围内***到其端部中。
收集箱的纵向边缘优选从外面紧贴在管底的纵向边缘上。扁管的窄边高出管底的纵向边缘，因此位于收集箱的纵向边缘上的突起可***到此高出来的扁管范围内。突起以这种方式把扁管固定在负载状态下。
附图说明
下面在两个实施例中，参照附图来描述了本发明的。
图1示出了根据本发明的换热器的拆分视图；
图2示出了前视图；
图3示出了俯视图；
图4和5示出了换热器的部分透视图；
图6示出了换热器的总体透视图；
图7示出了扁管细节；
图8和9示出了另一实施例；
图10示出了根据本发明的换热器拆分视图；
图11和12示出了已制成的换热器透视图；
图13和14示出了处于组合状态的换热器的部分透视图；
图15示出了突起的有利构造。
具体实施方式
所示的换热器的所有零件都是由金属、优选铝或铝合金构成，适宜的是，都用焊层覆盖。各个零件，如扁管1、翅片4、管底5、收集箱6和侧盖板30都是由片材制成，但也不排除其它可能性，即例如扁管1也可以制成拉伸的管。扁管1的横截面约成长方形，但窄边2也可稍稍向外隆拱起。在所示的实施例中，内部嵌件位于扁管1中。随后，扁管1与翅片4堆栈，用来构成扁管-翅片组合。在扁管1的端部固定有管底5，其中扁管1的端部位于管底5的孔口21中，此处后面构成紧密的焊接连接。随后装上收集箱6，特别如同在图4中可看到的一样，收集箱6的边缘10上的突起11***到扁管1的边缘区域中，此边缘区域通过扁管1的窄边2构成，其从管底5的边缘20上稍微突出。在管底5的孔口21的边缘上，优选具有通孔(未示出)，其优选背向着收集箱6，因此扁管端部不会朝内伸出，使扁管1中流动的介质实现较小的压力损失。在管底5的孔口21之间存在着接条22。此接条22可具有用来提高其刚度的形状。最后，安装侧盖板30，其同时封闭了收集箱6的端面孔口60。此侧盖板30为此在其端部上分别具有碗状的封闭件，可配合进入孔口60中。借助***到侧盖板裂口62中的可变形夹持组件61，侧盖板30可实现预先固定，并把换热器的零件组合在一起。在这个实施例中，此换热器主要是为进行CAB热焊过程而制备的。整个连接都是在烛炉中的工作进程中完成的。
符合目的的是，突起11的形状与扁管1在窄边2范围内存在的轮廓相一致，因此可简化***动作，并实现紧密的焊接连接。因此吸收了一定的制造公差。在设置在扁管1之间的翅片4的行列和高度方面，收集箱6边缘上的突起11的间隔与扁管1的间隔相一致。此处必须允许一定的公差，可通过突起11的形状来平衡此公差(见以下对图15和图16的描述)。
收集箱6具有特别易于生产且简单的构造。只需进行两次卷边，用来构成两个纵向壁板和一个横向擘板。例如连接接口70也可以通过成型方式轻易实现。
应该使用特别易于制造的管底5，其由无端部的板材制成，只需切割成适合的长度，因为它在端面上没有卷起边缘。为此不需要昂贵的拉伸模具。在图4和5中可给出一些提示。在那里可看到，在收集箱6的边缘10上具有一与突起11相称的附件100。它与管底5边缘20上的相应裂口101共同起作用，在此实现紧密的焊接连接。从图5还可得知，管底5的孔口21一直延伸到边缘20上，这以参考标记22清楚地示出。因此在安装时，管底5也可垂直于纵向方向，或在扁管端部的宽边3的方向上，推到扁管上。在现有技术水平中，在扁管纵向上的运动是必须的。此处称之为“套上”管底。
在图3和6中特别示出了侧盖板30中的一个，此处管底5没有从扁管-翅片组合上突出。侧盖板30的宽度大概相当于扁管1的宽边3的尺寸。
此外还需指出，根据本发明的换热器允许从外面相当容易地进入，进行在焊接技术方面的重要连接。这种重要连接是指扁管-管底的连接。如果在进行了焊接工艺后仍然存在不密封的现象，则相应的地方可简单地进行后操作，在第二次焊接工序中将其消除，因为它在很大程度上是可接近的。但对于按现有技术水平的换热器，这经常是不可能的，给人的印象是报废率很高。
图7示意性地示出了单个的扁管1，并且是在扁管端部。在换热器中，可存在期望数量的扁管1。每个扁管1中都有两个延伸的突起11，伸进深度只需要几个毫米，10-15mm就已经足够了。在实际情况中应该更少。应理解是，一个突起11位于收集箱6的一个边缘上，另一个突起11位于收集箱6的另一对面边缘10上。突起11从内部紧密地贴在扁管1的窄边2上。在扁管1中具有内部嵌件80，特别对于用冷却空气加载的增压空气冷却器来说，它是特别典型的。但在其它情况下，完全可以不用这种内部嵌件。通常把内部嵌件80装进扁管1中是很困难的，因此在窄边2的范围内，尽可能去除用于流经的增压空气的分路，其会对热量的交换产生不良的影响。如同在图7中所示的一样，突起11有利地减少了有害的分路，这是本发明的另一优点。在视图中，在扁管1角落里的细小间隙是有原因的。在现实中，它是不存在的，或在焊接工序中安全地被封闭。前面提到的间隙在***突起11时也被整平了，突起11在一定的预紧压力下在箭头方向上固定两个宽边3。
图8和9示出了可替代的设计，突起11设置在管底5上。在这种情况下，管底5在管的纵向方向上推动，同时突起11***到扁管端部1中。随后，固定并安装收集箱6和侧盖板30。
至少在图10-14中描述的实施例中，都设置有一体构成的收集箱6。但在这种情况下规定，收集箱6也具有管底5，因此没有把传统的管底作为零件，这从提到的附图中可看出。收集箱6具有基底部分106，收集箱6的两个折弯壁板107从其引伸出来。壁板107是变形的，并可以借助未示出的纵向焊缝连接在一起，用来构成收集箱6。在基底部分106上设置有用于扁管端部的容纳孔口21，其中扁管1的间隔应该与容纳孔口21的间隔相一致。一个相当有特色的特征在于，容纳孔口21一直延伸到壁板107中，也就是说，即一直延伸到在基底部分106上的壁板107折弯边缘上，这从图14中的标记22中可清楚地看出。在所示的实施例中，在两个收集箱6的整个壁板107上分别具有一个嵌条(附加件)110。在其中一个收集箱6的壁板107上，嵌条110具有附加功能，例如用于未示出的配件的夹持功能90。在整个壁板107上设置嵌条110不是强制性的措施。如果要满足附加功能70，则设置嵌条110是特别有利的。原则上，在本实施例中为此没有进行规定，取消左收集箱6的壁板107上的狭长嵌条110，其没有实现附加功能，为实现前面描述的解决方案，也就是说，突起11需直接设置在收集箱6的壁板107上，管底构成为单个的部件，如同在附图中示出的一样。
嵌条110的另一优点可从附图12中得出。从这里可看出，具有提到的附加功能的嵌条110也可以提高收集箱6的刚度。在图12中可看出，嵌条110在收集箱的壁板107的主要部分上延伸，并与壁板107相焊接。
从图13和14可明显看出，嵌条110相对于间隔设置在它上面的突起11的布置。突起11可设置成这样的轮廓，用来简化它到扁管1中的***动作。在突起11之间，这是指第一突起11，分别具有第二突起12。如同可看到的一样。在两个第一突起11之间分别设置有一个第二突起12。如果第一突起11位于扁管端部，则第二突起12对嵌条110产生反作用力矩，把壁板107隔开，这与设想相悖。因为第二突起12从外面分别紧贴在翅片4上，这就防止了或至少起反作用力。
此外，从图13和14可看得出，在嵌条110的端部设置钩部13是有利的，用来把侧盖板30固定在外面的翅片4上。因此在焊接之前，有利于把整个换热器组接在一起。此外，还有利于使前面提到的嵌条110从壁板107上突出来。此外，还可以取消图1中用标记61、62示出的钩环，它们应该把侧盖板30固定在收集箱6的端面孔口60上，这在制造技术上也是有利的。
图15示出了只有一个突起11的视图。此突起11按切割齿111的式样构成。因此可更好地吸收扁管的纵向公差，其大约在+/-1.0mm的范围内。在此突起11上构成有尖角的边缘112，其在半径上，即在从突起11到收集箱6或配件或管底的壁板之间的过渡区域上延伸。在把突起11***到扁管端部时，此尖角的边缘112切住此端部，处于长度上公差范围内的扁管略微打开并把此端部向外卷起。这从图16中的K可很好地看出。中间的管比两边其它的管更长一些。突起11的尖角例如借助冷成型制成。突起11和扁管的壁板之间的厚度差有利于实现这一点。收集箱6的壁板大约厚1.0-2.0mm，突起11例如也是由它构成的，同时扁管的壁板厚度可以是0.05-0.25mm的范围内。
总之，本发明提供了一种创新产品，与现有技术水平相比，可改进的空间已不多。

Claims (23)

1.一种全金属换热器，由具有两条窄边和两条宽边(2、3)的扁管(1)和翅片(4)构成，它们与所述扁管一起构成一组，所述换热器或者具有至少一个管底(5)和收集箱(6)，其中所述收集箱(6)的边缘(10)与所述管底(5)的边缘(20)例如通过焊接相连，或者具有至少一个收集箱(6)，其包含所述管底，还具有间隔设置的突起(11)，
其特征在于，所述突起(11)的间隔与所述扁管(1)的间隔相对应，使得所述突起(11)在所述窄边(2)的范围内配合在所述扁管(1)的端部中。
2.如权利要求1所述的全金属换热器，其特征在于，所述扁管(1)突伸使得其窄边(2)突出超过所述管底(5)的宽度，并在突出的范围内所述突起(11)配合在所述扁管(1)的所述端部中。
3.如权利要求1所述的全金属换热器，其特征在于，所述管底的宽度从所述扁管(1)的所述窄边(2)上突出，并在突出的范围内所述突起(11)配合在所述扁管(1)的所述端部中。
4.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)分别从内部接触所述扁管(1)的所述窄边(2)，并优选在此处焊接。
5.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)优选地设置在所述收集箱(6)的纵向边缘(10)上。
6.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述管底(5)具有以自身已知的方式在对置的纵向侧边上卷起的边缘(20)，以及用来分别容纳一个扁管端部(1)的孔口(21)，其中所述孔口(21)延伸进入卷起的所述纵向边缘(20)。
7.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述管底(5)具有仅在两个纵向侧边上卷起边缘(20)，因此所述管底(5)可由任意长度的单一金属片材制成。
8.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述收集箱(6)具有端面孔口(60)。
9.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述换热器具有自身已知的侧盖板(30)，其在所述扁管(1)的长度上延伸，并封闭所述收集箱(6)的所述端面孔口(60)。
10.如权利要求1所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)设置在所述管底(5)上，或者其特征在于***有所述突起(11)的框架。
11.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)形成在配件(110)上，其沿着所述收集箱(6)的壁板(107)延伸，并与之相连。
12.如权利要求1及11所述的全金属换热器，其特征在于，所述收集箱(6)具有卷起远离基底部分(106)的两个壁板(107)，所述基底部分(106)形成有用于所述管端的容纳孔口(21)。
13.如权利要求12所述的全金属换热器，其特征在于，所述容纳孔口(21)伸入所述收集箱(6)的所述壁板(107)。
14.如权利要求11或12所述的全金属换热器，其特征在于，所述配件(110)从外侧大致平整地紧贴在所述收集箱(6)的所述壁板(107)上。
15.如权利要求11-14之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述配件(110)具有其它的功能，例如具有用于附加零件的夹持功能(90)或诸如此类的功能。
16.如权利要求11-15之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述配件(110)可具有这样的轮廓，其与所述收集箱的所述壁板(107)的轮廓相一致。
17.如权利要求11-16之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)是指第一突起(11)，其中所述配件(110)在所述第一突起(11)之间具有第二突起(12)。
18.如权利要求11-17之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述配件(110)在端部形成有适于固定所述换热器的侧盖板(30)的钩部(13)或类似物。
19.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)例如成型为圆锥形，以便于将其***所述扁管(1)的端部。
20.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述突起(11)按切割齿(111)的式样形成。
21.如前述权利要求之任一项所述的全金属换热器，其特征在于，所述换热器优选可作为空气冷却的增压空气冷却器。
22.一种用于制造全金属换热器的方法，其具有以下步骤：
将扁管和翅片组接成扁管-翅片组；
将管底布置在所述扁管的端部上；
将收集箱的边缘布置在所述管底的边缘上，
其特征在于，设置在构件上的突起(11)在所述扁管(1)的窄边(2)的范围内被***其端部。
23.如权利要求22所述的制造方法，其特征在于，所述收集箱(6)的具有所述突起(11)的纵向边缘(10)优选从外侧安装至所述管底(5)的所述边缘(20)上，其中所述突起(11)被***所述扁管(1)的所述端部。
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