CN103959002A - 具有用来堵塞空气旁通流动的端部密封件的热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器具有多个间隔开的板对，其中每一个板对限定流动通道以用于第一流体的流动。一个或更多个翅片被所述间隔开的板对热联接且夹在中间以用于第二流体的流动。还设置流体歧管，该流体歧管流体联接到间隔开的板对的流动通道。所述热交换器具有由至少所述多个间隔开的板对和所述一个或更多个翅片限定的前面和侧面。并且，旁通密封件与所述侧面中的一个侧面或所述前面互补并且接合地联接到所述侧面中的一个侧面或所述前面以便堵塞在所述热交换器和用来接收所述热交换器的外壳之间的间隙。还公开了一种热交换器组件，该热交换器组件具有公开的热交换器。

Description

具有用来堵塞空气旁通流动的端部密封件的热交换器
技术领域
本说明书涉及一种具有空气旁通密封件的热交换器，和一种具有该热交换器和该密封件的热交换器组件。
背景技术
增压空气冷却器热交换器在该技术领域中是熟知的，用来沿被供应到燃烧发动机的增压空气的流动路径安装。这种增压空气典型地包括周围空气，该周围空气已经被诸如增压器或涡轮增压器的设备压缩以提供增加的质量流的空气到发动机以允许发动机燃烧增加的量的燃料并且因此以增加水平的功率和性能进行操作。
然而，周围空气的压缩也提高空气温度使得增压空气具有相对高的温度，该相对高的温度如果不减小则不合需要地增加总发动机热载荷。因此，希望在供应增压空气到发动机之前冷却增压空气，并且为了这个目的而设置增压空气冷却器。
通常，增压空气冷却器由热传导性材料(诸如铜或铝)的多个轻重量热传递元件构造，该热传递元件被成形用来提供扩展的热传递表面并且限定用于增压空气的流动路径，该增压空气与合适的冷却剂(诸如周围空气或液体冷却剂)成热传递关系。更具体地，增压空气冷却器可以由带翅片的管的网构造使得在该翅片上流动的增压空气与流过该管的冷却剂关联，导致对于一些发动机***应用来说充分的热传递。替代地，当需要提高的热传递能力时，增压空气冷却器由堆叠的一系列板和翅片构造，该板和翅片协作以限定热交换器芯，该热交换器芯具有分离的流动路径以便增压空气和冷却剂以彼此紧密热传递关系通过。然而，在任一情况中，增压空气冷却器合意地直接安装到发动机的进气歧管中，其中穿过进气歧管的增压空气正好在被发动机吸入之前通过流过增压空气冷却器而温度降低。
目前的热交换器产品可以允许空气旁通经过翅片的端部(该板搭接接头延伸超过翅片的端部，或延伸超过液体流体歧管，留下不合意的空气旁通通道)，或需要另外的铜焊上的部件以通过堵塞这些区域而补偿，这添加相当大的成本且/或对于某些冷却器构造可能是不可能的。为了解决上述问题，宽弹性体密封件(诸如粘合剂连接的或机械俘获的密封件)可以被设置作为导管装置的一部分以最小化这种旁通。但这些密封件材料是昂贵的，添加组件复杂性，并且具有耐久性限制。另一补偿替代方案是通过过大尺寸或添加高得多的翅片密度(压力降损失)超裕度设计热交换器，使得即使具有旁通流动也维持性能，这可能具有其它缺点。
在该技术领域中需要一种热交换器和一种热交换器组件，其中该热交换器具有密封件，该密封件可以减小或防止空气在热交换器的端部周围旁通。
发明内容
在一个方面，本说明书公开一种热交换器，该热交换器包含：
多个间隔开的板对，其中每一个板对限定流动通道以用于第一流体的流动；
一个或更多个翅片，所述一个或更多个翅片被所述间隔开的板对热联接且夹在中间以用于第二流体的流动；
流体歧管，所述流体歧管流体联接到所述间隔开的板对的流动通道；
所述热交换器具有由至少所述多个间隔开的板对和所述一个或更多个翅片限定的前面和侧面；和
旁通密封件，所述旁通密封件与所述侧面中的一个侧面或所述前面互补并且接合地联接到所述侧面中的一个侧面或所述前面，以便堵塞在所述热交换器和用来接纳所述热交换器的外壳之间的间隙。
在另一方面中，公开一种热交换器组件，该热交换器组件包含：外壳，所述外壳具有与用来接纳热交换器的开口连通的腔；和如这里公开的热交换器。
附图说明
现在将通过例子的方式参考附图，该附图示出本申请的例子实施例，并且其中：
图1示出用来接纳根据本说明书的热交换器的进气歧管；
图2(a)示出根据本说明书的第二实施例的具有夹持在上面的旁通密封件的热交换器；
图2(b)和2(c)示出可连接到根据本说明书的第二实施例的热交换器的替代的夹持在上面的旁通密封件；
图2(d)示出进气歧管中的根据本说明书的第二实施例的具有夹持在上面的旁通密封件的热交换器的剖视图；
图2(e)示出根据本说明书的第二实施例的进气歧管中的热交换器的顶视图；
图3(a)示出根据本说明书的一个实施例的具有夹持在上面的旁通密封件的热交换器的示意性正视图；
图3(b)示出图3(a)的热交换器的顶视平面图；
图4示出用于热交换器的根据本说明书的一个实施例的夹持在上面的旁通密封件；
图5是进气歧管的透视图，在该歧管内具有切口，该切口用来接纳存在于热交换器上的旁通密封件；
图6(a)示出根据本说明书的第三实施例的具有夹持在上面的旁通密封件的热交换器；
图6(b)示出用于根据本说明书的第三实施例的热交换器的夹持在上面的旁通密封件的展开图；
图7(a)-7(d)示出根据本说明书的第四实施例的具有用来将夹持在上面的旁通密封件夹持在适当位置的保持器的热交换器的端部部分的视图；
图8示出根据本说明书的第五实施例的具有铜焊在上面的旁通密封件的热交换器；
图9示出如图8中所示的具有铜焊在上面的密封件的热交换器的端部部分的展开图；
图10示出用于图8中示出的热交换器的密封件的实施例；并且
图11示出图10中示出的密封件的另一视图。
类似的附图标记可以在不同的图中用于指示类似的部件。
具体实施方式
本说明书一般涉及热交换器(2)，诸如增压空气冷却器，该增压空气冷却器用来减小流入到燃烧发动机的空气的温度。
热交换器(2)典型地放置在进气歧管(4)中，如图1中所示，该进气歧管具有腔(6)，该腔用来通过开口(8)放置热交换器(2)。进入空气通过进气孔(10)进入歧管(4)并且在被引到燃烧发动机之前穿过热交换器(2)。
根据本公开使用的热交换器(2)不受特别限制。在一个例子实施例中，如图2a中所示，热交换器(2)具有多个间隔开的板对(12)，其中每一个板对限定用于第一流体(诸如冷却剂)的流动的流动通道。还设置具有入口(16)和出口(18)的流体歧管(14)(更清楚地见图6)；其中流体歧管(14)连接到每一个板对(12)的流动通道以允许流体(诸如冷却剂)通过入口(16)进入，穿过板对(12)的流动通道，并且通过出口(18)离开。流体歧管(14)以及入口(16)和出口(18)的位置不受特别限制。在一个实施例中，如图2(a)中所示，入口和出口可以存在于顶板(20)上。而在另一实施例中，如图6中所示，入口(16)和出口(18)可以存在于热交换器(2)的侧面(22)上。
每一个间隔开的板对(12)之间的空间设置有翅片(24)。翅片(24)可以提供第二流体流动通道，该第二流体通常是通过进气孔(10)进入的空气；并且其中第二流动通道垂直于由板对(12)限定的流动通道以允许热交换。
如这里公开的热交换器(2)具有前面(26)使得当热交换器(2)布置在进气歧管(4)中时，该前面(26)被布置在进气孔(10)并且允许第二流体(空气)在进入燃烧发动机之前穿过翅片(24)并且经受热交换。
此外，如这里公开的热交换器(2)设置有侧面(22)。在图6a中示出的实施例中，该侧面的一个由流体歧管(14)形成，而其它侧面由板对(12)的端部与翅片(24)的端部一起形成。
如这里公开的热交换器(2)也设置有旁通密封件(28)，该旁通密封件与热交换器的前面(26)或侧面(22)中的一个侧面互补。互补的旁通密封件(28)联接到热交换器的侧面(22)中的一个侧面或前面(26)以堵塞可能存在于热交换器(2)和外壳的内侧诸如进气歧管(4)之间的间隙。这可以帮助防止空气沿热交换器(2)的侧面(22)旁通并且提高热交换的总效率。
在图2和4中示出的实施例中，使用两个旁通密封件(28)，每一个密封件(28)与它连接到其上的热交换器(2)的侧面(22)互补。密封件(28)设置有热交换器接合面(30)和密封面(32)。热交换器接合面(30)在轮廓上与侧面(22)或前面(26)互补，它接合该侧面或前面的任一个。在一个实施例中，热交换器接合面(30)设置有凹口(34)(图3和4)，使得当密封件接合侧面(22)或前面(26)时，由板对(12)和翅片(24)形成的凹槽被堵塞。然而，密封面(32)有助于堵塞在热交换器(2)的端部和歧管(4)之间的任何间隙。
根据公开的热交换器(2)使用的密封件(28)的精确的形状和尺寸不受特别限制。在如图2中所示的一个实施例中，旁通密封件(28)的密封面(32)提供平的表面。而在如图3和4中所示的另一实施例中，密封面(32)是倾斜的；在它从顶板(20)向着热交换器的底部时逐渐变细且变得较窄。例如，在一个实施例中，密封面(32)以1-2°倾斜。该角度可以有助于保证密封件(28)不需要被压缩直到热交换器(2)几乎完全插在歧管(4)中，并且因此帮助安装。
类似地，热交换器接合面(30)的形状和尺寸不受特别限制，并且将特别地取决于特别应用和密封件(28)被应用于其上的热交换器。在图3和4中示出的实施例中，存在于热交换器接合面(30)上的凹口(34)可以更深，而在其它情况中，取决于特别应用和所用的热交换器，凹口(34)可以是浅的。
在如图5中所示的一个实施例中，歧管(4)设置有凹部(36)，该凹部与旁通密封件(28)的密封面(32)互补以堵塞热交换器(2)和歧管(4)之间的间隙。在图5的实施例中，凹部(36)是锥形的，这可以有助于在歧管(4)中的热交换器(2)的密封和安装。此外，凹部(36)也可以通过抵制在歧管内的移动而帮助保持热交换器(2)的位置。
在根据该描述的另外实施例中，热交换器(2)具有旁通密封件(28)，该旁通密封件布置在热交换器(2)的前面(26)上，例如，如图6-9中所示。在这种实施例中，并且如前所述，密封件(28)还设置有密封面(32)和热交换器接合面(30)，该热交换器接合面的轮廓与它接合到其上的热交换器(2)的前面(26)互补。此外，密封件(28)可以存在于邻近热交换器(2)的侧面(22)的前面的边缘(38)。在图6-9中示出的实施例中，密封件(28)存在于边缘(38)，该边缘(38)邻近具有板对(12)和翅片(24)的端部的侧面(22)。然而，将理解，第二密封件(28)也可以布置在热交换器(2)的前面(26)的相对端部。
歧管(4)可以被制备或适当地制造以容纳热交换器(2)，其中密封件(28)存在于热交换器(2)的前面(26)。如上所述的类似凹部(36)也可以被设置用来容纳存在于前面(26)上的密封件(28)。
用来将密封件(28)连接到热交换器(2)的方法不是特别地并且可以特别地取决于特别应用。在一个实施例中，密封件(28)摩擦地连接到热交换器。在另一实施例中，密封件(28)被夹持在适当位置并且设置有用来将密封件(28)夹持到热交换器(2)的装置，如图6中所示。在另外实施例中，热交换器可以设置有用来保持密封件的突出部(40)，如图7中所示。突出部(40)和密封件(28)可以设置有另外装置，诸如臂和间隙以便将该臂***到该间隙中，从而将密封件(28)锁定在适当位置中。替代地，密封件(28)也可以螺栓连接在热交换器(2)上，如图8-11中所示。在又一另外实施例中，密封件(28)可以铜焊到热交换器(2)上。此外，方法的组合可以用于将密封件(28)布置在热交换器(2)上。
密封件(28)的构造材料不受特别限制并且可以取决于特别的应用。在一个实施例中，例如且不限于，密封件(28)由塑料(诸如热塑性塑料)制成。而在另一实施例中，密封件(28)可以由与热交换器(2)类似的材料制成以允许密封件(28)铜焊到热交换器(2)。
在根据该描述的另一方面中，提供一种热交换器组件，该热交换器组件包含外壳(4)和如这里描述的热交换器(2)。整个组件可以被设置并且被装配到发动机中以便使用。替代地，热交换器(2)和歧管(4)可以被分离地设置。
可以作出描述的实施例的某些改变和修改。因此，上述实施例被认为是说明性的且不是限制性的。

Claims (20)

1.一种热交换器，所述热交换器包括：
多个间隔开的板对，其中每一个板对限定流动通道以用于第一流体的流动；
一个或更多个翅片，所述一个或更多个翅片被所述间隔开的板对热联接且夹在中间以用于第二流体的流动；
流体歧管，所述流体歧管流体联接到所述间隔开的板对的流动通道；
所述热交换器具有由至少所述多个间隔开的板对和所述一个或更多个翅片限定的前面和侧面；和
旁通密封件，所述旁通密封件与所述侧面中的一个侧面或所述前面互补并且接合地联接到所述侧面中的一个侧面或所述前面，以便堵塞在所述热交换器和用来接纳所述热交换器的外壳之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述旁通密封件与所述侧面中的一个侧面互补并且接合地联接到所述热交换器的所述侧面中的一个侧面。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其中，所述旁通密封件存在于所述热交换器的两个侧面上。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的热交换器，其中，所述旁通密封件具有热交换器接合面和密封面，所述热交换器接合面具有凹口，所述凹口用来接纳所述多个间隔开的板对的端部。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述密封面允许所述热交换器安装在所述外壳中。
6.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述密封面是锥形的，以便滑动地安装到所述外壳中的凹部中。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述旁通密封件与所述前面互补并且接合地联接到所述热交换器的前面。
8.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述旁通密封件与所述前面互补并且布置在所述前面的、邻近所述热交换器的侧面中的一个侧面的边缘处。
9.根据权利要求1到8中的任一项所述的热交换器，还包括突出部，所述突出部用来将所述旁通密封件联接到所述热交换器。
10.根据权利要求1到9中的任一项所述的热交换器，其中，所述旁通密封件被夹持在所述热交换器上。
11.根据权利要求1到9中的任一项所述的热交换器，其中，所述旁通密封件被铜焊或螺栓连接在所述热交换器上，或者被铜焊且螺栓连接在所述热交换器上。
12.一种热交换器组件，所述热交换器组件包括：
外壳，所述外壳具有与开口连通的腔；和
热交换器，所述热交换器能够被接纳在所述外壳的腔中，所述热交换器包括：
多个间隔开的板对，其中每一个板对限定流动通道以用于第一流体的流动；
一个或更多个翅片，所述一个或更多个翅片被所述间隔开的板对热联接且夹在中间以用于第二流体的流动；
流体歧管，所述流体歧管流体联接到所述间隔开的板对的流动通道；
所述热交换器具有由至少所述多个间隔开的板对和所述一个或更多个翅片限定的前面和侧面；和
旁通密封件，所述旁通密封件与所述侧面的一个或所述前面互补并且接合地联接到所述侧面中的一个侧面或所述前面，以便堵塞在所述热交换器和所述外壳之间的间隙。
13.根据权利要求12所述的热交换器组件，其中，所述旁通密封件与所述侧面中的一个侧面互补并且接合地联接到所述热交换器的所述侧面中的一个侧面。
14.根据权利要求12或13所述的热交换器组件，其中，所述旁通密封件具有热交换器接合面和密封面，所述热交换器接合面具有凹口，所述凹口用来接纳所述多个间隔开的板对的端部。
15.根据权利要求14所述的热交换器组件，其中，所述密封面允许所述热交换器安装在所述外壳中。
16.根据权利要求14所述的热交换器组件，其中，所述密封面是锥形的，以便滑动地安装到所述外壳中的凹部中。
17.根据权利要求12所述的热交换器组件，其中，所述旁通密封件与所述前面互补并且在所述前面的、邻近所述热交换器的侧面中的一个侧面的边缘处接合地联接到所述热交换器的前面。
18.根据权利要求12到17中的任一项所述的热交换器组件，还包括突出部，所述突出部用来将所述旁通密封件联接到所述热交换器。
19.根据权利要求12到18中的任一项所述的热交换器组件，其中，所述旁通密封件被夹持在所述热交换器上。
20.根据权利要求12到18中的任一项所述的热交换器组件，其中，所述旁通密封件被铜焊或螺栓连接在所述热交换器上，或者被铜焊且螺栓连接在所述热交换器上。
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