CN102047065A - 集管板和包括这样的集管板的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集管板，优选地用于热交换器，例如水冷中冷器(WCCAC)，其包括具有两个相对壁的冷却剂壳体，该两个相对壁由两个集管板(11、12)形成，该集管板(11、12)由限定厚度(t)的金属片制造。集管板(11、12)形成气箱的部件并被空气管道穿过，该空气管道从其中一个集管板(11、12)延伸通过所述冷却剂壳体至另一个集管板(11、12)。集管板(11、12)具有冲压孔(15)，所述空气管道被***该孔(15)中并紧密连接到集管板金属片。孔(15)具有周边边沿(22)，该边沿(22)突出在所述集管板(11、12)的一侧并给予***所述集管板(11、12)中的孔(15)的空气管道额外的支撑。相邻的孔(15)之间的距离(da)和从而相邻的空气管道之间的距离(dt)小于集管板金属片的厚度(t)的两倍。

Description

集管板和包括这样的集管板的热交换器
技术领域
本发明涉及一种集管板和包括这样的集管板的热交换器。这种集管板由限定厚度的金属片制造，并在其中冲压有孔用于接收适合***集管板中的空气管道。该热交换器包括被多个空气管道穿过的冷却剂壳体，该多个空气管道被***并附连到至少一个这种集管板的孔中。
背景技术
包括根据前序的集管板并用于内燃机的热交换器从德国专利申请DE103 02 708 A1中已知。在该文献中，集管板被用于保持多个扁平空气管道，该多个扁平空气管道被设置为彼此平行，其窄长侧面向主冷却剂流，并且其宽长侧为并排构造。每个空气管道的端部被分别***进口气箱和出口气箱的相对集管板的冲压孔中并与其密封附连。集管板紧密附连到包括四个壁的冷却剂外壳，所述四个壁与所述集管板一起形成平行六面体(parallel-epipedic)的冷却剂壳体。冷却剂壳体具有设置在其中一个外壳壁上的冷却剂进口和冷却剂出口，并进一步包括冷却剂引导装置和冷却剂紊流装置，该冷却剂紊流装置被至少设置在穿过所述壳体的相邻空气管道的宽长侧之间。
为了便于集管板与所述外壳的附连并保证紧密性，以使得冷却剂不能进入任一气箱并导致发动机故障，已知的集管板具有在集管板和所述外壳之间提供安全接触的周边凸缘。但是，除了冲压孔和空气管道的相互匹配，以及当然它们之间传统的连接钎焊点之外，没有便于空气管道附连到集管板并保证这些部件之间的紧密性的额外装置。因此，在生产期间，必须非常注意钎焊过程，以便降低剔除水平，并在随后的使用中必须非常努力抑制振动，以便避免所述连接点的弱化。
发明内容
根据该背景，本发明的目的在于通过消除现有技术的缺点，改进先前的集管板设计，特别是当其达到生产友好性和耐用性时，并因此可以提供改进的热交换器。
这个目的通过集管板的具有周边边沿的孔实现，该边沿突出在集管板的一侧上，并在空气管道被***所述集管板的孔中时给予其额外的支撑，并通过使相邻孔之间的距离和从而相邻空气管道之间的距离小于集管板金属片厚度的两倍实现。显然，根据本发明设置的周边边沿不仅给予空气管道额外的支撑，还在生产期间便于其固定，并为耐用钎焊创造更大的接触区域。进一步，为了缩减到正常尺寸，根据本发明，由于边缘在冲压中一定程度的拉伸，该边沿具有比集管板厚度更小的壁厚度，因此可使相邻的空气管道之间的距离最小化。
根据一个实施例，孔是长圆形的，所述相邻孔之间的距离和从而相邻空气管道之间的距离，在长圆形孔的长侧之间测量和从而在相邻的空气管道的较宽侧之间测量，和/或在长圆形孔的短侧之间测量和从而在相邻的空气管道的较窄侧之间测量。在空气管道是扁平的时候，这是优选的设计。
在优选的实施例中，所述集管板是通道形(channel-shaped)的，其具有中心腹板和凸缘，所述孔设置在中心腹板中，并且凸缘沿所述中心腹板延伸。该方案的优点在于，凸缘不仅便于集管板到例如冷却剂壳体的其他部件的附连，还使冷却剂避免从所述冷却剂壳体可能泄漏到其中有空气管道延伸(debouch)的气箱。
根据进一步的实施例，所述孔的边沿和所述凸缘突出在集管板的同一侧上，其中，任一凸缘的内面和与所述内面相邻的孔之间的距离小于集管板金属片的厚度的三倍。这个方案特别是在与集管板厚度基本相同的壳体壁被设置在所述凸缘之内时是有利的，使其可以在所述空气管道之间及在所述壳体壁和相邻的空气管道之间使用同种紊流装置。
在进一步的实施例中，***空间优选地被设置在所述凸缘和相邻孔的边沿之间，用于接收外壳壁的边缘部分。包括了根据本发明的集管板的单元的组装可以这种方式被简化。
对本领域技术人员来说显而易见的是，集管板和空气管道被包覆和预涂熔剂是有利的，以便在空气管道***所述孔之后在炉中可钎焊。
根据本发明的另一实施例，提供一种热交换器，包括被多个空气管道穿过的冷却剂壳体，其中，该空气管道被***并附连到至少一个根据前述任一实施例的集管板上的有边沿的孔。优选地包括两个这样的集管板的热交换器可以具有非常紧凑的设计并且还提供了高耐用性。
根据一个实施例，热交换器的冷却剂壳体包括由两个集管板形成的两个相对的侧壁，其中，在两个集管板中的至少一个集管板上，孔的边沿从所述至少一个集管板突出在远离相对的集管板的集管板侧上。这个方案导致进入空气管道的增压气体的较高流动阻力，但为在冷却剂壳体中沿集管板通过的冷却剂提供了最小的流动阻力。
根据另一实施例，热交换器的冷却剂壳体包括由两个集管板形成的两个相对的侧壁，其中在两个集管板中的至少一个集管板上，孔的边沿从所述至少一个集管板突出在面向相对的集管板的集管板侧。这个方案导致在冷却剂壳体中沿集管板通过的冷却剂的较高流动阻力，但为进入空气管道的增压空气提供了最小的流动阻力。
附图说明
以下参考示意图，详细描述本发明。
在图中：
图1是根据本发明的热交换器的等轴测视图；
图2是根据第一实施例的热交换器的等轴测视图，为了清晰去掉了其一些部件；
图3是根据所述第一实施例的集管板的等轴测视图；
图4是扁平空气管道的端部视图；
图5是根据第二实施例的热交换器的等轴测视图，为了清晰去掉了其一些部件；
图6是根据所述第二实施例的集管板的等轴测视图；以及
图7是根据第二实施例的集管板的端部视图。
具体实施方式
图1所示的热交换器1是所谓的WCCAC，代表水冷中冷器(WaterCooled Charge Air Cooler)。其被用于借助主要包括水的冷却剂来冷却通向发动机进气口(engine intake)的增压空气(charge air)。该冷却剂通常与这样的发动机共享，使其同样可以使用发动机冷却散热器来冷却WCCAC。
在WCCAC中，一个重要的问题是，避免冷却剂泄漏进通向发动机的增压空气中，因为否则其后果是发动机故障。因此保证WCCAC的空气侧和冷却剂侧之间的绝对流动密封性是极度重要的。在图1所示的热交换器1中，空气侧包括分别带有空气进口4和空气出口5的两个气箱2、3，并包括图2、4和5所示并具有附图标记为6的多个空气管道。它们将在下面进一步描述。图1中热交换器1的冷却剂侧包括平行六面体(parallelepipedic)形的冷却剂壳体7，该冷却剂壳体7包括底壁(图中未示出)，顶壁8，两个相对的宽侧壁9、10和两个相对的窄侧壁11、12(参看图2和5)，所有的壁优选地由可钎焊的金属片制造，例如铝。底壁和宽侧壁9、10是全封闭的，并且在所述顶壁8上仅有连接到发动机冷却回路的冷却剂进口13和冷却剂进口14。另一方面窄侧壁11、12包括被设置用于空气管道6的多个长圆形(oblong)孔15。因此，窄侧壁11、12不仅形成热交换器1的冷却剂侧的一部分，还形成热交换器1的空气侧的一部分。它们通过作为所述气箱2、3的所谓集管板使用来作用。因此，在本说明书的剩余部分和权利要求书中，该气箱的集管板具有附图标记11和12。
在图2和3以及图5到7的两个不同的实施例中所示的集管板11、12是通道形的，其在两个相对的凸缘17、18之间具有中心腹板(web)16。凸缘17、18被设置为包围宽侧壁9、10的边缘并被形成气箱2、3一部分的罩(cowling)19、20包围。在示出的每个集管板11、12中有多个长圆形孔15，该长圆形孔15按具有多个长圆形孔15的组设置，一个长圆形孔在另一个顶部，而长圆形孔15的窄侧彼此面对。因此，在每组中存在多个长圆形孔15，其长侧边彼此面对。
长圆形孔15被设置用于与所述空气管道6互连。这些空气管道是扁平的设计并在其截面(参看图4)也具有如同长圆形孔15的长圆形状。空气管道6由可钎焊的金属片制造，例如铝，并且具有用于在内部的增压气体的紊流器(turbulator)21。空气管道6以长圆形孔15规定的方式成组设置，并且在冷却剂壳体7内，它们的窄长侧面对主冷却剂流，并且其宽长侧与冷却剂紊流器25(仅在图5中示出)接触，该冷却剂紊流器25***置于空气管道6之间和***置于空气管道6和冷却剂壳体7的宽侧壁9、10之间。
在此，热交换器1是多排交换器。换言之，集管板11、12被设置有孔15，这些孔被设置为例如五排长圆形孔15，在此例中每排包括四个长圆形孔15。
为了排除空气管道6和集管板11、12之间的泄漏，并从而排除热交换器1的空气侧和冷却剂侧之间的泄漏，并确保简单安装和紧凑设计，根据本发明，集管板11、12上的长圆形孔15被明显地不同于惯例地成形。因此，根据本发明，长圆形孔15具有周边边沿22，该周边边沿22突出在所述集管板11、12的一侧上，并给予插在所述集管板11、12的长圆形孔15中的空气管道6额外的支撑。进一步，根据本发明，相邻的长圆形孔15之间的距离da和从而相邻的空气管道6之间的距离dt小于集管板金属片(参看图3、6和7)的厚度t的两倍。这通过以一方式冲压长圆形孔15实现，该方式是导致所述边沿22的金属片拉伸和由此变薄，例如通过在要被冲压的两个孔15之间的微小砧模(anvil die)。一个特别的实施例提出，热交换器集管板全部的相邻管道6/孔15之间的距离符合(meet)距离da(也就是小于集管板金属片的厚度t的两倍)。换言之，特定排管道/孔中相邻的两个管道6/孔15和属于两相邻排管道/孔的面对面相邻的两个管道6/孔15互相间隔相同的距离da。再换言之，距离da被考虑到集管板11、12的每个相邻的管道/孔之间。
典型地，集管板11、12由被包覆(clad)和预涂熔剂(preflux)的2.2毫米厚度的铝片制造，尽管用于更轻负荷的1.5毫米厚度和用于更重负荷的3毫米或更多的厚度是可行的。在典型的情况下，这可以导致例如4毫米的距离da，对于1.5毫米的更薄的片来说，例如是2.8毫米的距离da，和对于3毫米的更厚的片来说，例如是5.5毫米的距离da。
在图3以及图6和7中示出了集管板11、12的两个优选的实施例。图3中的实施例包括边沿22，该边沿22从集管板11、12突出在与带有凸缘17、18一侧相反的集管板侧上。与之相反，图6和7中的实施例包括边沿22，该边沿22从集管板11、12突出在集管板的与凸缘17、18相同的一侧上。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，前一个实施例有利于(favour)冷却剂流，而后一个实施例有利于空气流。
显然，至此描述的本发明可以不同方式在附带的权利要求的范围内改变。因此，边沿22可被用于扁平空气管道之外的其他类型空气管道，并且如果其通过设置***空间26、27(参看图7)突出进冷却剂壳体7，来从内部支撑壁，例如宽侧壁9、10。进一步，显然，不同种类的集管板11、12可被设置在同一个热交换器1中。

Claims (11)

1.一种集管板(11、12)，由限定厚度(t)的金属片制造；
其中，所述集管板(11、12)具有冲压的孔(15)，用于接收适合***到集管板(11、12)中的空气管道(6)；
其特征在于，
所述孔(15)具有周边边沿(22)，该边沿(22)突出在集管板(11、12)的一侧上，并在空气管道(6)被***所述集管板(11、12)的孔(15)中时给予空气管道(6)额外的支撑；
并且在于，相邻的孔(15)之间的距离(da)和从而相邻的空气管道(6)之间的距离(dt)小于所述集管板金属片的厚度(t)的两倍。
2.根据权利要求1所述的集管板(11、12)，其中，所述孔(15)是长圆形的，所述相邻的孔(15)之间的距离(da)和从而相邻的空气管道(6)之间的距离(dt)在长圆形孔(15)的长侧之间和从而在相邻的空气管道(6)的较宽侧之间测量。
3.根据权利要求1或2所述的集管板(11、12)，其中，所述孔(15)是长圆形的，所述相邻的孔(15)之间的距离(da)和从而相邻的空气管道(6)之间的距离(dt)在长圆形孔(15)的短侧之间和从而在相邻的空气管道(6)的较窄侧之间测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的集管板(11、12)，其中，所述集管板(11、12)是通道形的，其具有中心腹板(16)和凸缘(17、18)，所述孔(15)设置在所述中心腹板中，并且凸缘沿所述中心腹板(16)延伸。
5.根据权利要求4所述的集管板(11、12)，其中，所述孔(15)的边沿(22)和所述凸缘(17、18)突出在集管板(11、12)的同一侧上，并且其中，任一凸缘(17、18)的内面和与所述内面相邻的孔(15)之间的距离(di)小于所述集管板金属片的厚度(t)的三倍。
6.根据权利要求5所述的集管板，其中，***空间(26、27)被设置在所述凸缘(17、18)和相邻的孔(15)的边沿(22)之间，用于接收外壳壁(9、10)的边缘部分(23、24)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的集管板(11、12)，其中，所述集管板(11、12)和空气管道(6)是包覆并预涂熔剂的，以便在空气管道(6)***所述孔(15)后在炉中可被钎焊。
8.一种热交换器(1)，包括被多个空气管道(6)穿过的冷却剂壳体，其特征在于，所述空气管道(6)被***并附连到至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的集管板(11、12)上的有边沿的孔(15)。
9.根据权利要求8所述的热交换器(1)，其中，所述冷却剂壳体(7)包括由两个集管板(11、12)形成的两个相对的侧壁，其中，在所述两个集管板(11、12)中的至少一个集管板上，孔(15)的边沿(22)从所述至少一个集管板(11、12)突出在远离相对的集管板(11、12)的集管板侧上。
10.根据权利要求8所述的热交换器(1)，其中，所述冷却剂壳体(7)包括由两个集管板(11、12)形成的两个相对的侧壁，其中，在所述两个集管板(11、12)中的至少一个集管板上，孔(15)的边沿(22)从所述至少一个集管板(11、12)突出在面向相对的集管板(11、12)的集管板侧上。
11.根据权利要求8至10所述的热交换器(1)，其中，热交换器(1)是多排交换器，并且其中，在集管板(11、12)的全部相邻的孔(15)之间均符合相邻的孔(15)之间的距离(da)。
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