CN104854419A - 多板堆叠式换热器和用于多板堆叠式换热器的芯板 - Google Patents

Abstract

堆叠多块芯板(15)，芯板在其基部部分(30)的外周边缘处设置有外周锥形部分(31)，该外周锥形部分具有朝向外周侧延伸的锥形表面，并且毗邻芯板的外周锥形部分(31)通过钎焊而彼此连结。于是在毗邻芯板的基部部分(30)之间形成了换热通道(17，18)。外周锥形部分(31)形成了其中其外周表面和内周表面在截面上是直线状的笔直形状。朝向外周表面侧下陷的凹陷部(33)形成在外周锥形部分(31)的尖端部分的内周表面处。

Description

多板堆叠式换热器和用于多板堆叠式换热器的芯板

技术领域

本发明涉及一种具有多块相互堆叠的芯板的多板堆叠式换热器，并且更加特别地涉及芯板的改进。

背景技术

如在专利文献1中描述的那样，多板堆叠式换热器应用在汽车油冷却器中。这类换热器包括多块芯板，所述芯板在其相应基部部分的外周边缘周围具有外周锥形部分，所述外周锥形部分朝向外周侧延伸并且相互堆叠，而且毗邻芯板的外周锥形部分通过钎焊互连，使得在毗邻芯板的基部部分之间形成换热流体通道。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利6,182,746B1

发明内容

本发明所解决的问题

然而，如果每块芯板的外周锥形部分成形为在截面中笔直地延伸，则特别是在外周锥形部分不具有精确尺寸的情况下在堆叠时芯板往往不能按需堆叠。

而且，如果每块芯板的外周锥形部分均为其中外周锥形部分随着靠近其前端而逐渐向外扩展的张开型(如在专利文献1中描述的芯板中那样)，则外周锥形部分不能提供令人满意的笔直延伸区域，因此，减小了毗邻芯板相互接触的部分，这引发了相连部分的机械强度降低的担忧。而且，在外周锥形部分为张开型的情况中，其前部分的冲压成形性恶化。即，当冲压或弯曲前部分以使其向外扩展时，芯板往往因每块芯板的材料自身的回弹(即，回复力)而呈现扩展特征的个体差异。因此，所使用的芯板是混合型芯板，所述混合型芯板包含前部分扩展程度较大的芯板和前部分扩展程度较小的芯板，但因此降低了产品的质量。

考虑到上述缺陷提供了本发明，并且本发明旨在提供一种新型的多板堆叠式换热器和用于所述换热器的新型芯板，所述新型的多板堆叠式换热器和新型芯板显示出卓越的可组装性并且组装产品的质量得以改进。

解决问题的方法

本发明涉及一种多板堆叠式换热器和用于所述多板堆叠式换热器的芯板，所述多板堆叠式换热器包括相互堆叠的多块芯板，每块芯板在其基部部分的外周边缘周围均具有外周锥形部分，所述外周锥形部分朝向外周侧延伸，毗邻芯板的外周锥形部分通过钎焊而互相连结，从而在所述毗邻芯板的基部部分之间形成换热流体通道。

外周锥形部分具有被成形为在截面中笔直地延伸的外周表面和内周表面。外周锥形部分的前端的内周表面形成有朝向外周表面下凹的凹陷部。

如上所述，由于外周锥形部分的前端的内周表面形成有凹陷部，所以在沿着堆叠方向堆叠芯板时芯板能够整齐地相互堆叠，由此提高了可组装性，而且提高了组装产品的质量。

此外，由于凹陷部仅仅形成在外周锥形部分的内周表面处，而且外周表面被成形为在截面中笔直地延伸，所以与冲压成形的张开型芯板相比，能够便捷地冲压成形本芯板。此外，由于不易于产生个体差异，所以提高了质量。而且，由于抑制了芯板的前端部在堆叠芯板时扩展，所以能够避免不期望的强度降低。

优选地，毗邻芯板的各个凹陷部在外周锥形部分的倾斜方向上相互间隔开。利用这种布置方案，能够确保提供这样的区域，在所述区域中，毗邻芯板的相应内周表面和外周表面直接连结，并且由此能够获得令人满意的强度。

本发明的优势

如上所述，根据本发明，通过改善用于多板堆叠式换热器的芯板，换热器的可组装性得以提高，而且提高了组装产品的质量。

附图说明

图1是示出了作为本发明的第一实施例的油冷却器(即，多板堆叠式换热器)的主要部分的截面图；

图2是第一实施例的油冷却器的部分剖切的侧视图；

图3是第一实施例的油冷却器的平面图；

图4提供了视图以示出堆叠第一实施例的芯板，由(A)表示的视图示出了在钎焊之前的情况，而由(B)表示的视图示出了钎焊之后的情况；

图5是示出了在本发明的第二实施例中使用的芯板的凹陷部的视图；

图6是示出了在本发明的第三实施例中使用的芯板的凹陷部的视图。

具体实施方式

在下文中，将借助于所示的实施例来描述本发明。首先，将参考图1至图4描述作为本发明的第一实施例的多板堆叠式换热器的汽车油冷却器。

油冷却器10包括：芯部单元11，所述芯部单元在油和冷却水之间进行换热，所述冷却水是用于换热的流体；相对较厚的顶板12，所述相对较厚的顶板安装在芯部单元11的上表面上；以及底板13和14，所述底板连接到芯部单元11的下表面。

芯部单元11被构造成具有多块第一芯板15A(15)和多块第二芯板15B(15)，所述多块第一芯板和所述多块第二芯板的形状基本相同并且相互交替堆叠，以便在芯板15之间交替限定作为换热流体通道的冷却水通道18和油通道17。在所示的示例中，在每块第一芯板15A的下表面和对应第二芯板15B的上表面之间限定有油通道17，而在每块第二芯板15B的下表面和对应第一芯板15A的上表面之间限定有冷却水通道18。在每个油通道17中，设置有大体矩形的翅片板16。应当注意的是，图1中的翅片板16是示意性地示出的。但是，实际上，翅片板16整体具有所谓的翅片形状。

尽管在附图中没有示出，但是在芯部单元11中，形成有位于一条对角线的两个位置处的竖直油通道、位于另一条对角线的两个位置处的竖直冷却水通道和位于中央位置处的中央竖直油通道。这些竖直通道是通过将形成在设置于一块芯板中的开口周围的凸台部分贯穿整个芯板15地连结到形成在设置于另一块芯板中的开口周围的凸台部分而提供的。各竖直通道沿着芯板堆叠方向L1延伸，同时穿透多块芯板15。竖直油通道和中央竖直油通道连接到多条油通道17，并且竖直冷却水通道连接到多条冷却水通道18。

第一芯板15A和第二芯板15B中的每个均通过对铝合金的薄基材施加冲压成形而制备。每块芯板整体上均具有基本上矩形的形状。每块芯板15均被构造成具有较薄基部部分30和外周锥形部分31，所述外周锥形部分在向外扩展的同时沿着且围绕基部部分30的外周边缘延伸。在芯板15相互堆叠的情况中，毗邻的两块芯板15的外周锥形部分31相互接触。

每块第一芯板15A的基部部分30形成有多个凸出部32，所述凸出部与毗邻的第二芯板15B相连，以便使流体通道17和18的空间获得令人满意的强度和刚度。

在芯部单元11的顶部上安装有顶板12。顶板12形成有冷却水引入管21和冷却水排放管22二者，所述冷却水引入管连接到成对的竖直冷却水通道中的一条，所述冷却水排放管连接到所述成对的竖直冷却水通道中的另一条。而且，顶板12形成有沿着顶板12的一条对角线延伸的***部分23，由于设置了***部分23，提供了将芯部单元11的竖直油通道中的一条连接到中央竖直油通道的上端部的连接通道(未示出)。

在芯部单元11的下部分处堆叠有相对较厚并且具有令人满意的刚度的底板13和14。尽管在附图中没有示出，但是这些底板13和14设置有进油口和出油口二者，所述进油口连接到芯部单元11的竖直油通道中的一条，所述出油口连接到中央竖直油通道。由于使用了与螺栓开口20可操作性地接合的螺栓(见图3)，因此在确保液密密封的同时通过适当的垫圈将底板牢固地固定至气缸柱等。

因此，在操作中，在润滑内燃机的各个部分之后的高温油从底板13和14的进油口被引入到芯部单元11的油通道17，并且被迫使与在毗邻冷却水通道18中流动的冷却水进行换热，然后，由此冷却的油通过***部分23的连接通道被引入到中央竖直油通道，并且最后从底板13和14的出油口返回至内燃机。根据需要，可以颠倒油的流动方向。即，在颠倒的情况中，高温油被引入到中央竖直油通道中，并且在高温油在芯部单元11中进行换热之后，由此冷却的油从处于最下方位置处的竖直油通道返回至内燃机。将冷却水从冷却水引入管21通过竖直冷却水通道输送至冷却水通道18，并且最后引入至冷却水排放管22。

上述芯板15、翅片板16、顶板12和底板13和14均通过钎焊互连，由此构成了整体单元。更加具体地，这些部件中的每一个均由通过将钎焊材料层施加至铝合金基材的表面上所产生的所谓覆层材料制成，并且在给定位置处暂时组装各部件之后，将暂时组装的各部件放入至炉中并进行加热，使得各部件被钎焊成一体。应当注意的是，由于顶板12以及底板13和14的特殊形状，所以设置在芯部单元11的最上方位置和最下方位置处的芯板15的构造与构成芯部单元11的中央部分的普通芯板15有些不同。

在下文中，将描述芯板15的外周锥形部分31的构造，所述外周锥形部分的构造是本实施例的要点。外周锥形部分31从基部部分30的外周边缘以给定角度向上抬升，同时向外倾斜，并且外周锥形部分31的外表面和内表面(除了因提供后述的凹陷部33而切割掉的部分外)除了弯曲的根部段之外都被成形为在截面中笔直地延伸，所述弯曲的根部段被连接到外周边缘，并且在所述根部段和外周边缘之间限定了适当曲率。

外周锥形部分31的前端部和凹陷部33形成在其内表面处，所述凹陷部朝向外周表面下凹。在这个第一实施例中，凹陷部33具有矩形截面，使得凹陷部33在板厚度方向上的尺寸显著小于凹陷部在沿着外周锥形部分31的倾斜方向L2延伸的方向上的尺寸，并且凹陷部在外周锥形部分31的前端处开口。相应地，由于设置了凹陷部33，外周锥形部分31的前端部的内表面部分地凹陷，因此部分地减小了前端部的板厚度。

为了防止毗邻芯板15的凹陷部33在堆叠和组装芯板15的情况下沿着外周锥形部分31的倾斜方向L2相互重叠，换言之，为了使毗邻芯板15的凹陷部33沿着倾斜方向L2相互之间具有一给定距离(距离：ΔD)，凹陷部33在倾斜方向L2上的尺寸相对较小。

如上所述，在这个实施例中，在相互堆叠芯板15时，设置在外周锥形部分31的前端部的内表面处的凹陷部33能够用于有效地防止外周锥形部分31的前端部的内表面干扰其它芯板15。即，因为凹陷部33能够在堆叠芯板15时用作辅助***的形状，所以显著提高了组装的可加工性并且提高了组装产品的质量。

而且，因为凹陷部33仅设置在外周锥形部分31的内表面处，并且外周锥形部分31中除了内表面的设置有凹陷部33的部分之外的内表面和外表面被成形为在截面中笔直地延伸，所以与其中外周锥形部分随着接近其前端而逐渐向外扩展的张开型芯板相比，易于机加工和处理芯板。由于更易于进行机加工和处理，因此难以产生不期望的个体差异，并且由此提高了质量。而且，由于笔直构造，所以抑制了前端部在堆叠芯板15时向外扩展，进而不会引发强度降低。

如从图4(B)中将理解的那样，由于设置了凹陷部33，所以钎焊材料34在钎焊期间进入到凹陷部33中，由此能够确保钎焊毗邻的芯板15并且由此提高连结强度。图4A示出了在刚要钎焊堆叠的芯板15之前的情况，而图4B示出了在钎焊堆叠的芯板之后的情况。尽管图1的视图示出了没有钎焊材料34，但是实际上钎焊材料34被接收在凹陷部33中。

然而，如果凹陷部33在倾斜方向L2上太长，则毗邻芯板15的相应内表面和外表面直接连结的部分的距离ΔD变小，从而导致降低强度的风险。相应地，在本实施例中，毗邻芯板15的凹陷部33被布置成在板堆叠方向L1上相互间隔开。于是，在毗邻的芯板15之间确保在所提供部分的距离ΔD中毗邻芯板15的内表面和外表面直接连结，因此能够获得令人满意的强度。

应当注意的是，凹陷部33的形状并不局限于在本实施例中提及的形状。即，凹陷部33可以具有如示出了第二实施例和第三实施例的图5和6所示的形状。图5中示出的第五实施例的凹陷部33A在其底端处具有带弯曲表面的角部部分35。根据需要，凹陷部的整个构造可以具有弯曲表面。

在图6示出的第六实施例中，凹陷部33B成锥形，以便在朝向前端延伸时扩展。即，凹陷部33B在板厚度方向上的尺寸随着接近前端而增大。换言之，由于设置了相对于内表面以给定角度倾斜的倾斜表面36，因此凹陷部33B被成形为随着接近前端而降低前端部的厚度。在第六实施例的凹陷部33B中，离毗邻芯板15的距离随着接近前端而增大，因此能够确保在堆叠芯板15时抑制或避免毗邻芯板15之间的不理想的干扰，并且由此极大地提高了组装的可加工性。

Claims (3)

1.一种多板堆叠式换热器，所述多板堆叠式换热器包括相互堆叠的多块芯板，每块芯板在其基部部分的外周边缘周围均具有朝向外周侧延伸的外周锥形部分，毗邻芯板的所述外周锥形部分通过钎焊而互相连结，从而在所述毗邻芯板的基部部分之间形成换热流体通道，

其特征在于：

所述外周锥形部分具有被成形为在截面中笔直地延伸的外周表面和内周表面；和

所述外周锥形部分的前端部形成在所述所述外周锥形部分的所述内周表面处，所述内周表面具有朝向所述外周表面下凹的凹陷部。

2.根据权利要求1所述的多板堆叠式换热器，其特征还在于，毗邻芯板的凹陷部被布置成在所述外周锥形部分的倾斜方向上相互间隔开。

3.一种多板堆叠式换热器，所述多板堆叠式换热器包括相互堆叠的多块芯板，每块芯板在其基部部分的外周边缘周围具有朝向外周侧延伸的外周锥形部分，毗邻芯板的外周边缘部分通过钎焊而彼此连结，从而在所述毗邻芯板的基部部分之间形成换热流体通道，

其特征在于：

所述外周锥形部分具有被成形为在截面中笔直地延伸的外周表面和内周表面；和

所述外周锥形部分的前端部形成在所述外周锥形部分的所述内周表面处，所述内周表面具有朝向所述外周表面下凹的凹陷部。