CN106460637A - 包括备有改善热交换管束到外壳壁附接的器件的热交换器 - Google Patents

包括备有改善热交换管束到外壳壁附接的器件的热交换器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，所述热交换器包括适用于包围热交换器管束(40)的外壳，外壳具有用于在所述外壳内部接收所述热交换管束(40)的开口，热交换管束(40)包括第一末端，第一末端设计为在热交换管束(40)***到外壳(30)时插接外壳的开口。根据本发明，第一元件设置在热交换管束(40)与第一末端相对的第二末端(80)上或在外壳的下部壁(50)上，并且设置有至少一个突起边缘(70)，第二元件设置在热交换管束(40)的第二末端上或在外壳(30)的下部壁(50)上，并且设置有凹槽(51)，凹槽(51)设计为接收和附接至少一个突起边缘(70)，并且至少一个突起边缘(70)和至少一个凹槽(51)设计为在至少一个凹槽(51)中使用粘合剂附接至少一个突起边缘(70)。

Description

包括备有改善热交换管束到外壳壁附接的器件的热交换器
技术领域
本发明涉及热交换器，比如用于机动车辆的热交换器。更具体地，本发明涉及一种热交换器，其使得在第一流体和第二流体之间的交换成为可能，其中第一流体是比如流体，诸如空气，以及第二流体是比如液态流体，诸如水。根据本发明的热交换器特别地设计为用于冷却增压空气。
背景技术
当今，机动车辆中的燃烧发动机通常以压缩空气供应以改善所述发动机的性能。该压缩空气常常被称为“增压空气”。压缩空气采用由排气驱动的压缩机获得。结果，空气的压缩导致压缩空气被加热。在被传送到发动机之前压缩空气需要被冷却，以便在其被传送到发动机汽缸之前降低所述压缩空气的温度。
为冷却压缩空气，已知的是采用包括由板组件形成的热交换管束的热交换器，所述板在彼此之上放置并且一起形成管道，所述管道设计为从入口到出口引导诸如液体的第一流体。为改善热交换，板组件也并入褶皱***件。
热交换管束放置在壳体或外壳内部。该外壳设置有用于待冷却的第二流体，诸如空气的入口和出口，并且设计为从入口到出口引导第二流体。外壳用作收集箱，所述收集箱包围所述热交换管束并且使得增压空气的进气和调节成为可能。比如，这种外壳采用诸如铝或塑料的材料模制。
在实践中，外壳壁相对薄并且相对柔性。照此，当外壳在使用中时，所述外壳的容积可根据外壳内部压力和温度的增加而增加。
在现有技术中，热交换器的外壳设置有开口，所述开口使得热交换管束能够***到外壳。在实践中，外壳实质上为具有五个壁的箱体。第六个壁被移除以使得热交换管束能够通过将所述热交换管束朝着外壳内部沿***方向移动而***到外壳。当热交换管束就位时，第六个壁由盖形成，热交换管束的第一末端附接到所述盖。
对于该类型的应用，盖使得板组件能够连接到热交换器的褶皱***件并且使得所述组件能够附接到所述盖。所述盖设置有管道，使得诸如液体的流体能够进入热交换器的内部并且离开热交换器。附接到热交换器管束的盖执行闭合用于***热交换器的开口的功能。因而，热交换管束首先被外壳壁包围或者围绕，其次被盖围绕。
在其使用位置，所述盖(热交换管束附接至此)一般基本水平地放置在所述热交换管束的上方。也就是说，热交换管束从盖中悬伸。
现有技术中热交换管束具有数个缺陷。首先，外壳和盖之间的连接是易断的并且需要承受热交换器内部发生的高压和高温。此外，在热交换器正常使用期间，外壳壁可在所述热交换器内部存在的热空气的压力下变形。该变形，其在热交换器的使用期间为经常性的，可引起用于制造所述外壳的材料的过早磨损。这可不利地影响外壳的可靠性。
此外，由于热交换管束从盖中悬伸，热交换管束可经受由振动引起的钟摆运动，所述振动由车辆的发动机的运转造成，在所述车辆中热交换器被使用。该钟摆运动的重复，特别是与共振效应结合，可对热发动机的可靠性产生负面影响。
发明内容
根据本发明的热交换器意图通过提出用于在热交换器的外壳内部附接热交换器管束的新器件，处理现有技术中公开的热交换器的缺陷。
为此目的，本发明涉及一种热交换器，所述热交换器包括适用于包围热交换器管束的外壳，所述外壳具有用于在所述外壳内部接收所述热交换管束的开口，所述热交换管束包括第一末端，所述第一末端设计为在热交换管束***到所述外壳时插接外壳的开口，其特征在于，第一元件设置在热交换管束与所述第一末端相对的第二末端上或在外壳的下部壁上，并且设置有至少一个突起边缘，以及在于第二元件设置在热交换管束的所述第二末端上或在外壳的所述下部壁上，并且设置有凹槽，所述凹槽设计为在凹槽内部接收和附接所述至少一个突起边缘，以便限制热交换管束的第二末端相对于外壳的所述下部壁的移动性，以及在于，所述至少一个突起边缘和所述至少一个凹槽设计为在至少一个凹槽内部使用粘合剂附接至少一个突起边缘。
所述突起边缘或突出部防止热交换管束的第二末端相对于外壳的壁移动，由此限制热交换器的钟摆运动。突起边缘可附接到热交换管束的下部末端。突起边缘还可附接到外壳的下部壁。突起边缘保持或者附接在凹槽内部就位。如果突起边缘附接到外壳的下部壁，凹槽则位于热交换管束的下部末端。如果突起边缘附接到热交换管束的下部末端，凹槽则位于外壳的下部壁。突起边缘采用附接器件，诸如粘合剂，保持在所述凹槽的内部。也就是说，通过不存在热交换管束相对于外壳的任何钟摆运动，外壳和盖之间的连接变得更加稳固，所述钟摆运动由车辆的发动机的运转造成，在所述车辆中热交换器被使用。
根据本发明的特定实施例，在热交换器组装期间，所述热交换管束沿***方向***到所述外壳，使得所述突起边缘和所述凹槽沿着基本与所述***方向垂直的方向延伸。
根据本发明的特定实施例，所述粘合剂是单一成分粘合剂。
根据本发明的特定实施例，所述粘合剂是双成分粘合剂。
根据本发明的特定实施例，所述至少一个边缘是锚定器件并且在投影中具有基本L形的轮廓。
突出边缘，所述突出边缘采用粘合剂附接并且具有基本上L形的轮廓，具有形成“L”的短臂的一个弯曲末端。弯曲末端以凹槽内部的粘合剂改善了突起边缘的附接。与I形突起边缘的附接相比，突起边缘的L形改善了附接。
根据本发明的特定实施例，凹槽为轮廓的形状，并且采用钎焊的方法形成在所述热交换管束的所述第二末端处。
附图说明
参考附图，在根据本发明的热交换器的优选实施例的下述描述中本发明的目的、目标和特征，以及其优势被更清楚地陈述，其中：
-图1是根据本发明的第一实施例的外壳内部的热交换器的截面图，以示例的方式给出，
-图2是图2中热交换管束到热交换器外壳壁的附接的详细视图，以示例的方式给出，
-图3示出根据本发明的第二实施例的外壳内部的热交换器，以示例的方式给出，
-图4是根据本发明的第三实施例的外壳内部的热交换器的截面图，以示例的方式给出，以及
-图5是根据本发明的第四实施例的热交换管束到热交换器外壳壁的附接的详细视图，以示例的方式给出。
具体实施方式
图1是热交换器10的剖视图。
如图1中所示的热交换器10特别地设计以供在汽车工业中使用来冷却热机中的增压空气。热交换器10使得增压空气通过热交换器以第一流体冷却，诸如外部空气，或者诸如发动机冷却水的液体，由此形成空气/空气或者液体/空气交换器。
首先，热交换器10具有进气歧管20，通常被本领域技术人员采用该英语术语(“intake manifold”)提及。进气歧管20附接到发动机(未示出)燃烧室的汽缸头部，即汽缸的入口处。根据发动机的速度，空气可被完全冷却、部分冷却或者完全未冷却。进气歧管20连接到外壳30。外壳30形成围绕置于所述外壳30内部的热交换管束40的包围件。外壳30具有用于第一气态流体的入口和出口并且设计为将所述第一流体从入口引导至出口。
根据本发明，热交换管束40放置在外壳30的内部。
比如，热交换管束40通过板组件形成，所述板在彼此之上放置，一起形成管道，所述管道使得用于冷却第一气态流体的第二液态流体能够从入口被引导至出口。为改善热交换，板组件也并入褶皱***件。
根据已知的运作模式，第一流体(诸如空气)经过热交换管束40并且第二流体(诸如冷却回路中的水)在热交换管束40内部流动，由此使得空气能够冷却。
热交换管束40由冲压板组件形成，或者“半插片”。然而，本发明也涉及其他类型的管束，特别是包括管和散热片的管束。比如，热交换管束40，如图1中所示，由堆叠的成对布置的冲压的相同的板形成。
如图1中所示，热交换管束40的上部附接到闭合元件，诸如板或者盖60。盖60执行数个功能。功能之一涉及采用布置在盖60上的管为液体冷却剂提供入口和出口。此外，盖60起到外壳30的闭合元件的作用。因此，当热交换器10被组装时，热交换管束40首先由外壳30形成的壁包围，其次由盖30包围。
如图1中所示的热交换器10的特点使得热交换管束40从盖60中悬伸。这意味着，根据现有技术在正常使用期间，在与热交换器10相连的机动车辆的运转所引起的振动的影响下，热交换管束40可经受钟摆运动并且可相对于外壳30的内部移动。在现有技术中，该钟摆运动削弱了盖60和外壳30之间的附接。
此外，在现有技术中，由于外壳30的下部壁未附接到热交换管束的下部部分，外壳30的壁，特别是下部壁，可在热交换器内部存在的热空气的压力下变形。该变形，其在热交换器的使用期间为经常性的，可引起用于制造外壳30的材料的过早磨损。
与现有技术中的热交换器不同，外壳30的下部壁50设置有凹槽或者通道51，如图1中所示。所述通道51的下部部分形成特定的容积部。形成热交换管束40下部部分的板80包括突起边缘或者突出部70。凹槽51的特定容积部设计为接收突出部70。突出部70在凹槽51内部的附接在图2中更详细地示出。
图2示出了由板80形成的热交换管束40的下部部分。板80的末端具有锚定器件，在这种情况下设置为L形突出部70的形状。L形突出部位于由凹槽51形成的容积部的内部。未示出的其他实施例中提出了T形或F形的锚定器件。
凹槽51内部至少部分地充满附接器件，比如粘合剂。一旦附接器件90凝固，突出部70则被保持或附接在凹槽51内部。因此，热交换管束40的下部部分附接到外壳30的壁50。该附接帮助防止由于振动可能发生的钟摆运动，所述振动由车辆的发动机的运转造成，在所述车辆中热交换器10被使用。此外，壁50不可能由于热交换器10内部存在的热空气的压力变形或者相对于盖60移动。
在现有技术中，在热交换器组装期间，外壳一般在竖直位置安装，即其中开口朝上取向。随后，盖和热交换管束形成的组件竖直地***到外壳直至盖与所述外壳接触。
与现有技术不同，根据如图1和2中所示的本发明的实施例，组装热交换器10的方法包括在***由盖60和热交换管束40形成的组件之前的步骤，以便使凹槽51充满附接器件，诸如粘合剂。粘合剂可为单一成分粘合剂。热交换器10内部存在的空气和水分在组装热交换器后继而使粘合剂硬化。
可选地，双成分粘合剂可被使用，即粘合剂的硬化过程由第一和第二成分的存在启动，所述第一和第二成分一起形成所述粘合剂90。
为便于组装，当***到凹槽51时，附接器件90具有相对高的黏度。这意味着附接器件90是糊状的而非液态的。附接器件90的稠度因而足够灵活以接收突出部70，并且足够黏稠以防止突出部70的运动，特别是外壳30在传送带上运动期间，比如在热交换器10组装期间。
如图2中所示，相对于突出部70的尺寸，凹槽51内部空间的尺寸相对大。因此，大小的差异帮助在外壳30组装期间将热交换管束40***到外壳30。此外，大小的差异使得可能以关于所述构件的尺寸相对的容差组装所述热交换器10的构件，在不由此妥协所述热交换器10的组装的情况下。
图1、2和3中所示的热交换器相对便宜地制备。形成热交换管束40下部末端的板80一般采用挤压的方法获得。改变挤压方法以获得在其末端具有至少一个突出部70的板80不产生附加的成本。一般地，外壳30的壁由塑料材料制成。因此，凹槽51的附加形成仅轻微增加这种外壳30的制备成本。也就是说，在制造热交换器10时，图1、2和3描述的解决方案不需要附加的分开的部件。可用于附接的附接器件90也相对便宜。
图3示出了根据本发明的热交换器的第二实施例。根据图3，外壳30'的壁50'设置有凹槽或通道51'，所述凹槽或通道51'居中放置并且设计为接收突出部70'。突出部70'附接到板90'，所述板90’形成热交换管束40'的下部部分。凹槽51'内部的突出部70'的附接与凹槽51内部的突出部70的附接相同，如图1和2所示。
图4示出了根据本发明的热交换器的第三实施例，其中形成热交换管束40的板80”在板90”的两个末端设置有两个突出部70”。下部壁50”设置有两个凹槽或通道51”以分别接收第一和第二突出部70”。
图5示出了根据本发明的热交换器的第四实施例。根据图5，热交换管束40的下部板在其下部侧设置有板85。板85本身设置有元件86，所述元件86形成具有开口87的通道，所述开口87朝下取向以便接收在开口87之内接收突出部75，所述突出部附接到外壳30的下部壁55的内部。通道86内部的突出部75的附接与突出部70、70'和70”的附接相当。具有相对高黏度的附接器件90存在于通道86内部。当所述附接器件90***到通道86时，附接器件90粘附到通道86的壁，即使通道86的开口87是朝下取向的。这意味着根据本发明第四实施例的热交换器可用与根据本发明的实施例1、2、和3相同的方式组装。热交换器40和盖60可竖直地结合以便使得突出部75能够在通道66内部***，突出部75采用附接器件90在通道86内部附接。

Claims (6)

1.一种热交换器(10)，包括外壳(30)，其设计为包围热交换器管束(40)，所述外壳(30)具有用于在所述外壳(30)内部接收所述热交换管束(40)的开口，所述热交换管束(40)包括第一末端，所述第一末端设计为在热交换管束(40)***到所述外壳(30)时插接外壳(30)的开口，其特征在于，第一元件设置在热交换管束(40)的与所述第一末端相对的第二末端(80、80'、80”、85)上或在外壳(30)的下部壁(50、50'、50”、55)上，并且设置有至少一个突起边缘(70、70'、70”、75)，以及在于，第二元件设置在热交换管束(40)的所述第二末端上或在外壳(30)的所述下部壁(50、50'、50”、55)上，并且设置有凹槽(51、51'、51”、86)，所述凹槽(51、51'、51”、86)设计为接收和附接所述至少一个突起边缘(70、70'、70”、75)，以及在于，所述至少一个突起边缘(70、70'、70”、75)和所述至少一个凹槽(51、51'、51”、86)设计为在至少一个凹槽(51、51'、51”、86)中使用粘合剂附接至少一个突起边缘(70、70'、70”、75)。
2.如权利要求1所述的热交换器(10)，其特征在于，所述热交换管束(40)，在所述热交换器(10)的组装期间，被沿***方向***到所述外壳(30)，所述突起边缘(70、70'、70”、75)和所述凹槽(51、51'、51”、86)沿着基本与所述***方向垂直的方向延伸。
3.根据权利要求1或2中一项所述的热交换器(10)，其特征在于，所述粘合剂是单一成分粘合剂。
4.根据权利要求1或2中一项所述的热交换器(10)，其特征在于，附接方式是双成分粘合剂。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其特征在于，所述至少一个突起边缘(70、70'、70”、75)是锚定器件并且具有实质上L形的截面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10)，其特征在于，所述凹槽为轮廓(86)的形状，并且连接到所述热交换管束(40)的所述第二末端(80、80'、80”、85)，以及在于，所述轮廓(86)采用钎焊的方法连接到所述热交换管束(40)。
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