CN110770527B - 热传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在第一流体与第二流体之间传热的热传递装置(1)。上述热传递装置(1)具有排列体(2)，上述排列体(2)包括：管构件(3、3a、3b、3c)，用于使第一流体经过；至少一个管底部(5)，具有贯通开口(6)；以及至少一个密封构件(7)，具有贯通开口(8)。管构件(3、3a、3b、3c)由扁管形成，扁管分别包括：第一区域(10)，具有第一高度(X)及宽度(W)；以及至少一个第二区域(11)，具有排列在管构件(3、3a、3b、3c)的一个端部并具有第二高度(Y)的支撑面(13)。密封构件(7)分别排列在管底部(5)的贯通开口(6)的外周边缘与支撑面(13)之间，具有壁厚度(G)。具有宽侧的管构件(3、3a、3b、3c)相互平行排列并且在第一区域(10)以彼此之间隔开间隔(F)来对齐的状态排列。在与管底部(5)相邻地排列的贯通开口(6)之间分别设置有具有高度(H)的腹板(5‑1)。在从最大值(CMmax)至最小值(CMmin)的范围内的高度方向(c)上的管构件(3、3a、3b、3c)的端部的变形程度通过参照尺寸关系来预先设定。

Description

热传递装置
技术领域
本发明尤其涉及用于汽车的热传递装置。在上述热传递装置中，热量优选在作为第一流体的冷却剂，例如水或水-甘醇-混合物与作为第二流体的空气之间传递。上述热传递装置具有组件，上述组件包括：管构件，用于使第一流体经过；至少一个管底部，具有用于使各个管构件经过的贯通开口；以及至少一个密封构件。
背景技术
现有技术中所公开的用于从冷却剂循环***向周边空气传热的冷却剂与空气之间的热交换器用在用于释放燃烧机构热量的所谓的高温冷却剂循环***中。由铝形成的冷却剂与空气之间的热交换器包括固定在管底部内的少量的管、多功能盘以及侧面构件，排列在卷曲连接部位的冷却剂收集器具有为了热交换而组装的多种构件。相互平行对齐以及以基体排列的多个管在多个收集器之间用于引导液体冷却剂。排列在管端部中的两侧的冷却剂收集器根据传统方式通过简称为三元乙丙橡胶(EPDM)-密封部的乙烯-丙烯-二烯烃-橡胶-密封构件相对于管及管底部密封。管、管底部、多功能盘及侧面构件通过堵漏方法中的所谓的槽式冷却器(slot cooler)以被完全钎焊的状态或通过所谓的钎焊冷却器以被完全钎焊的状态来完成。
当在简称为保护气体钎焊(“CAB，Controlled Atmospheric Brazing”)的受控的气氛下使用钎焊方法时，由管及多功能盘形成的基体彼此相连接以及根据情况与作为各个收集器的金属构件的管底部相连接。在堵漏方法中，通过使用简称为机械装配(MA，Mechanical Assembly)的基体和收集器的机械组装，来防止相邻的多个金属部件被熔接或钎焊。
从冷却剂吸收热量的空气在管的外部面流动，由此，沿着多个管之间流动。排列在外部面中的多个管之间的多功能盘或加强筋(rib)用于扩大空气侧热传递面，由此用于增加热交换器的功率。
公知的冷却剂与空气之间的热交换器相对于冷却剂的快速变化的温度，具有不满意的耐久性。因此，在极端的适用例中，冷却剂与空气之间的热交换器可以被冷却至－20℃至－10℃的范围内的温度，可利用通过冷却剂循环***中的快速开放的阀来具有约120℃温度的冷却剂进行工作。在此情况下，冷却剂与空气之间的热交换器经历非常大的温度变化以及热冲击(thermal shock)。由于个别管的经时间位移的热膨胀，出现非常大的材料应力。
由于作为收集器构件的管与管底部之间的滑动轴承-连接，槽式冷却器对冷却剂的温度变化具有非常高的抵抗能力，但由于管与多功能盘之间以强制结合方式连接，因而具有比钎焊冷却器低的冷却性能。钎焊冷却器再次通过管与管底部之间的刚性的钎焊连接，对于温度变化以及由此引起的个别管的热膨胀，具有受限的耐久性。
DE102015113905A1号中公开了具有为了用于汽车而以机械式安装的收集器的热交换器，尤其公开了空气流动-热交换器的安装及制造方法以及如上所述的热交换器。上述热交换器包括并排的多个金属管以及从多个金属加强筋以完全机械式熔接的基体。管具有热传递区间，上述热传递区间呈具有相向的2个长侧面及短侧面的直管型横截面形状。为了可用于提供密封以及使通过基体的热膨胀及收缩以机械式连接的管与第一收集器之间进行相对运动，至少一个管通过在第一端部区间以与管的第一端部区间相应的距离延伸的至少一个挠性构件来与第一收集器相连接。
在此情况下，在无管底部的情况下钎焊管和多功能盘之后，管底部通过压配合(press fit)以在密封部内被密封的状态***于管中，通过这种方法表示槽式冷却器及钎焊冷却器的制造方法的协同作用。在钎焊炉中钎焊的期间内提供600℃以上的温度，由于减少的材料特性，尤其在端部区域，随着所要在整个管周围确保密封装置的需求，管无法永久地承受通过压配合方式密封而提供的阻力。
适用于汽车热交换器的以往的管，尤其由铝合金形成的管经常在压缩位于管与管底部之间的密封部之后承受作用于管壁的密封压力。在此情况下，在现有技术中所公开的热交换器及如上所述的热交换器的制造方法中，为了承受密封压力，局限在使用可具有宽至约11mm的宽度或管深度的管，尤其是被熔接的管。一方面，密封部的整个周围需要在10％至50％的范围内得到压缩，但在此情况下，由于施加于管壁的如上所述的压力，在被压缩的密封部中，尤其引起未被支撑的宽度宽的管壁可能坍塌的状况。另一方面，密封部的压缩位于管壁的中心区域，换言之，在管顶的区域内经常低于前述的目标值。
发明内容
技术问题
本发明的技术问题在于，提供用于在两种流体之间，尤其在作为冷却剂的液相流体与空气之间有效传热的装置，并且像预计的那样构成如上所述的装置。在此情况下，热交换器即使在温度变化大的情况下，也应在各个管的整个周围使密封部处于被充分且均匀压缩的状态以及最大密封状态，换言之，需要具有热冲击耐久性。通过热交换器，需要在结构大小最小或设置空间要求最小的情况下传递最大热功率。热交换器还需要具有最小重量，并且消耗最小制造成本及材料成本。
解决问题的方案
上述技术问题通过具有独立权利要求的特征的对象来解决。在从属权利要求中明示出改善例。
上述技术问题通过用于在第一流体与第二流体之间传热的本发明的装置来解决。上述热传递装置具有组件，上述组件包括：管构件，用于使第一流体经过；至少一个管底部，具有用于使各个管构件经过的贯通开口；以及至少一个密封构件。
以经过各个贯通开口的状态排列的多个管构件可由扁管形成，上述扁管分别包括：第一区域，具有第一高度X及宽度W；以及至少一个第二区域，具有用于在具有第二高度Y的管底部进行密封及固定的支撑面，排列在管构件的一个端部。
因此，多个管构件分别通过第一区域具有管构件通过第二流体，尤其通过空气循环的热传递区域，通过第二区域优选地具有与管底部相连接的区域。
密封构件分别排列在管构件的支撑面与管底部的贯通开口的外周边缘之间，具有特定的壁厚度G。通过中间被支撑的密封构件，具有贯通开口的至少一个管底部与多个管构件以流体密封方式相连接。管底部及密封构件的多个贯通开口彼此的形状相对应，还与管构件的外部形状相对应。在此情况下，优选地，一个管构件以经过贯通开口的状态存在，最终，在一个管构件的各个端部准确地分配有一个贯通开口。
多个管构件具有宽侧，以相互平行的方式对齐，并在第一区域以彼此之间隔开间隔F的方式对齐。在与管底部相邻排列的多个贯通开口之间和可分别设置有一个具有预定高度H的腹板。
根据本发明的思想，当从高度方向观察时，在以一个管构件的第一高度X及相邻的多个管构件的间隔F构成的管构件的第一区域内部中的膨胀与在以一个管构件的第二高度Y、管底部的一个腹板的高度X及密封构件的两倍的壁厚度G构成的管构件的第二区域内部中的膨胀相对应，在此情况下适用下式：
CM＝F-H＝Y-X+2·G
在上述式中，CM表示高度方向上的管构件的端部的变形程度，在最大值CMmax与最小值CMmin之间的范围之内。在管构件的第一高度X的值和第二高度Y的值相同的情况下，CMmax对应于密封构件的两倍的壁厚度G，换言之，CMmin＝2·G。在最小值(CMmin＝2·G)的情况下，管构件的多个管端部的形状至少未朝向高度方向受到破坏或变形。
尤其将变形极限CMmax规定为最大值，将变形极限CMmax规定为最小值，从而作为参数的CM表示管构件端部的合适的变形，其目的在于，确保周围的管构件在压配合过程中坚固且可靠地对位于包围周边的密封构件进行密封。
优选地，管构件可由金属形成。优选地，在垂直于纵向来对齐的平面，管构件的横截面在第二区域内扩张。
根据本发明的一改善例，管构件的移动横截面受到彼此相向的2个侧面的限制，由一对上述侧面分别形成移动横截面的窄侧或纵侧。
根据本发明的代替性的第一实施例，相邻排列的管构件的多个侧面在纵向延伸的多个接触边缘以彼此之间呈直角的方式对齐。在此情况下，在多个接触边缘分别设置有具有边角半径R且经圆形处理的转变部。
优选地，管构件的第一区域的第一高度X大于管构件的两倍边角半径R的值。在此情况下，最大值CMmax由下式表示：
Figure GDA0002326205160000041
在上述式中，A表示变形之前在管端部中的管构件的周围与变形之后在管端部中管构件的周围之比。几何结构及材料特性可使管构件的材料因拉伸极限而引起的变形达到引起材料龟裂时为止的管端部的最大变形，尤其是扩张。
根据本发明的代替性的第二实施例，分别排列在管构件的移动横截面的纵侧的多个侧面以半圆空心缸形状朝向外部弯曲，并通过具有外部半径R的窄侧的侧面相连接。
优选地，管构件的第一区域的第一高度X对应于以半圆空心缸形状朝向外部弯曲的管构件的窄侧的侧面的两倍半径R。在此情况下，最大值CMmax由下式表示：
Figure GDA0002326205160000051
在上述式中，A对应于管膨胀容量。
本发明的一个优点在于，当管构件的第二区域的横截面在垂直于纵向来对齐的平面扩张时，受到各个管构件的壁限制的移动通道实际上从矩形的横截面形状变形为椭圆形的横截面形状。
根据本发明的一改善例，管构件在第一区域具有0.22mm的壁厚度、约2.5mmm的第一高度X以及约10.8mm的宽度W，在第二区域11具有约4.69mm的第二高度Y及约10.95mm的宽度。
根据本发明的再一优选实施例，位于管端部的管构件分别在纵侧的顶点的区域以从正面开始扩张的状态形成，最终，管构件的壁在高度方向分别以具有成形部的方式朝向外部变形。因此，管构件分别在上部面及下部面的顶点区域以具有形状的方式形成。在此情况下，优选地，管构件在成形部的最大扩张区域朝向高度方向具有约7.6mm的延伸部。
根据本发明的优选一实施例，管底部可在腹板的区域分别具有环构件，上述环构件用于至少局部减少用于收容密封构件的贯通开口的开放的横截面。
在本发明的另一优选实施例中，管底部可形成为热传递装置的收集器的侧壁构件。
优选地，热传递装置可包括具有贯通开口的2个管底部以及具有贯通开口的2个密封构件。多个管底部分别以流体密封方式与多个管构件相连接，在此情况下，多个贯通开口的形状分别与管构件的外部形状相同，各个管构件具有经过形成于各个第一管底部的贯通开口的第一端部以及经过形成于第二管底部的贯通开口的第二端部来排列。
优选地，多个管构件由铝合金以直线方式形成。
根据本发明的一改善例，多个管构件在排列体内部以一列或多列对齐。
优选地，以相互并排、平行且相对于彼此具有宽侧的方式对齐的热传递装置的一列管构件以在直接相邻排列的多个管构件之间分别形成一个用于第二流体，尤其用于空气的移动路径的方式排列。
优选地，在通过相邻排列的多个管构件形成于第一区域内部的移动路径内，排列有用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积的多功能盘或加强筋。在此情况下，多功能盘沿着高度方向具有延伸部，上述延伸部对应于相邻排列的多个管构件的间隔F。优选地，多功能盘或加强筋由铝合金形成。
在本发明的优选实施例中，本发明的热传递装置可在汽车的冷却剂循环***中，尤其在引擎冷却剂循环***中用作冷却剂与空气之间的热交换器。
总之，本发明的热传递装置具有如下多种优点：
现有管组合的框架内扩大保护气体钎焊/机械装配(CAB/MA)制造原理的应用；
在结构大小最小或设置空间要求最小的情况下，换言之，在可传递的热功率与开放容积之比达到最佳的情况下，也能够以最佳的几何结构比传递最大热功率；
减少复杂性以及材料费用，由此减少制造成本；
具有最小重量；
即使在温度变化大的情况下也具有最大密封度，换言之，具有对温度变化的高热冲击耐久性及高抵抗能力，从而在最终管构件、密封构件与管底部之间的连接顺畅的情况下，可以使位于流体循环***中，尤其位于冷却剂循环***中的多个阀的开放速度及封闭速度很快；
即使在压力脉动负荷大的情况下，也确保使用；
通过在规定的水平下进行均匀的密封压缩的压配合，永久地确保位于管底部和密封构件内部的管端部的连接，从而确保最大寿命。
发明的效果
根据本发明的热传递装置，现有管组合的框架内扩大保护气体钎焊/机械装配制造原理的应用，在结构大小最小或设置空间要求最小的情况下，换言之，在可传递的热功率与开放容积之比达到最佳的情况下，也能够以最佳的几何结构比传递最大热功率。
并且，减少复杂性以及材料费用，由此减少制造成本，具有最小重量。
并且，即使在温度变化大的情况下也具有最大密封度，换言之，具有对温度变化的高热冲击耐久性及高抵抗能力，从而在最终管构件、密封构件与管底部之间的连接顺畅的情况下，可以使位于流体循环***中，尤其位于冷却剂循环***中的多个阀的开放速度及封闭速度很快，即使在压力脉动负荷大的情况下，也确保使用，通过在规定的水平下进行均匀的密封压缩的压配合，永久地确保位于管底部和密封构件内部的管端部的连接，从而确保最大寿命。
附图说明
通过参照附图来对本发明实施例进行的详细说明，描述本发明实施例的进一步的细节、特征及优点。其中：
图1以分解详图示出具有管构件排列体的热传递装置，上述管构件排列体具有作为独立结构要素来中间被支撑的多功能盘、管底部、密封构件及收集器；
图2a以侧视图示出包括第一区域及第二区域来呈扁管的管构件；
图2b及图2d分别以立体图示出具有不同移动横截面且由扁管形成的管构件；
图2c示出图2b所示的管构件的详图；
图3a以侧面详图示出图1所示的热传递装置的具有中间被支撑的多功能盘的管构件的排列体；
图3b以侧面剖视详图示出中间被支撑的多功能盘、管底部及图1所示的热传递装置的具有密封构件的管构件的排列体；
图3c示出具有图3b所示的密封构件的管底部的详图；
图4a及图4b分别以立体图及俯视图示出在管端部部分扩大且与图2a所示的管构件类似地具有椭圆形横截面的管构件；
图4c至图4f分别以立体图及俯视图示出4a及图4b所示的在管端部最终扩大的管构件；
图5a及图5b分别以立体图及俯视图示出在管端部部分扩大且与图4a所示的管构件类似地具有椭圆形横截面的管构件；
图6a以侧面剖视详图示出具有密封构件的管底部的贯通开口内的图5a所示的管构件的排列体；以及
图6b示出具有图6a所示的密封构件及管构件的管底部的详图。
具体实施方式
在图1中，示出热传递装置1的管底部5及具有密封构件7的管构件3，尤其示出扁管的排列体2。在本附图中，作为独立结构要素示出包括中间被支撑的多功能盘4、具有管底部5、密封构件7及收集器9的管构件3排列体2的热传递装置1的详图。在将冷却剂用作流体的情况下，收集器9还被称为冷却剂收集器。
由扁管3形成的排列体2根据输出要求以一列或多列形成，可对大小，换言之，尤其对长度或宽度进行调整。管构件3排成两列。
以相互并排以及平行的方式对齐的管构件3在具有宽侧的一列的内部彼此对齐，最终，在直接相邻的管构件3之间分别形成用于流体，尤其用于空气的移动路径。在此情况下，移动路径在各个管构件3之间延伸。一列管构件3彼此排列在一条直线上，分别在2个收集器9之间延伸。管构件3的内部容积与收集器9的内部容积相连接。
在移动路径内以及由此相邻排列的管构件3的中间空间内形成有用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积的构件。作为用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积的构件来提供多功能盘4。代替性地，也可使用加强筋。优选地，多功能盘4与管构件3相同地由铝合金等导热性非常优异的材料形成。
在组装完装置1的状态下，在排列体2的正面或窄侧设置有还可用作各个收集器9的侧壁构件的管底部5。在此情况下，管构件3的端部对齐的侧面被称为正面。管底部5由利用金属、尤其铝合来金实际上呈矩形片形态的深拉加工部、穿孔部或液压成形部形成。在此情况下，片理解为由金属形成的平坦的压延器的最终产品。还被称为高压变形的液压成形视为利用通过水-油-乳剂在工具内发生的压力，在闭合的模具内使片变形。
除了边角区域经圆形处理的管底部5之外，密封构件7也具有用于收容管构件3的贯通开口6、8。为了在个别管构件3与管底部5之间形成流体密封连接，管底部5的贯通开口6与密封构件7的贯通开口8相对应，还与管构件3的外部尺寸相对应。在管底部5的贯通开口6之间分别形成有腹板5-1。
排列在收集器9的相向侧的管底部5与管构件3固定连接。固定连接可被视为通过各个密封构件7技术密封的零泄漏。管底部5在管构件3的窄侧相对于管构件3垂直对齐来排列在排列体2上。
图2a以侧视图示出由扁管形成的管构件3，上述管构件3包括：第一区域10，作为热传递区域，未变形；第二区域11，作为变形区域，未变形；以及连接部，用于连接管底部5。当从纵向a观察时，管构件的区域10、11以相互连接的状态形成。
管构件3在管端部至少部分扩张及变形。被管构件3的壁包围的移动通道的横截面在管构件3通过流体循环的第一区域10与朝向管端部侧的第二区域11之间恒定且均匀地扩大。在区域10、11内部中，移动通道的横截面积分别恒定。优选地，管构件3的第二区域11可用作对平坦地，换言之，在无切口(notch)或槽等结构物的情况下形成的密封构件7的支撑面。
在未变形的第一区域10内，当从高度方向c观察时，管构件3具有还被称为第一区域10的高度的外部延伸部X。当从高度方向c观察时，至少部分扩张的管构件3的第二区域11由还被称为第二区域11的高度Y的外部延伸部Y。管构件3的宽度分别沿着深度方向b延伸。
图2b及图2d以立体图示出具有不同移动横截面且由扁管形成的管构件3a、3b。在这些附图中分别示出管构件3a、3b的未变形的第一区域10的一端面。移动横截面在通过深度方向b及高度方向c设定的平面内延伸。
多个移动横截面分别受到彼此相向的2个侧面的限制，这些侧面分别形成移动横截面的窄侧或纵侧。以一对相向的方式形成的多个侧面分别具有相同的尺寸。在此情况下，在高度方向c上，第一对窄侧的侧面具有相同的高度X并相互平行对齐，在深度方向b上，第二对纵侧的侧面具有相同的宽度W。
图3a与图3b的实际差异在于高度X的尺寸以及位于相邻的侧面之间的转变部的形状或窄侧的侧面形状。
图2b的管构件3a在以彼此之间呈直角的方式对齐的侧面具有经圆形处理的转变部。转变部具有边角半径R，如上所述的状况尤其示出在图2c的管构件3a的详图中。
分别排列在图2d所示的管构件3b的移动横截面的纵侧的多个侧面分别通过窄侧的半圆空心缸形状的侧面相连接。在此情况下，侧面的外部半径R对应于高度X的一半。
图3a及图3b示出图1所示的热传递装置1的具有中间被支撑的多功能盘4的管构件3的排列体2的详图。在此情况下，图3a示出侧视图，图3b在与管底部5及密封构件7相应地扩张的状态下以侧端面图示出图3a所示的排列体2的详图。
管构件3在第一区域10中以高度X形成，并在第二区域11中以高度Y形成，在此情况下，当从高度方向c观察时，第一区域10内的管构件3的延伸部小于第二区域11内的管构件3的延伸部。在第二区域11内，管构件3向纵向a对齐的中心轴周围均匀地扩张。
在具有宽侧并形成在以相互并排并平行的方式对齐的管构件3内的第一区域10内部的中间空间内，作为用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积的构件来设置有多功能盘4。在相邻排列的管构件3的宽侧分别与管构件3相连接的多功能盘4完全填充管构件3之间的中间空间，最终，当从高度方向c观察时，相邻排列的管构件3的间隔F还对应于多功能盘4的的高度F。在此情况下，多功能盘4仅形成在管构件3的第一区域10内。
管构件3分别具有第二区域11，并排列于密封构件7及管底部5的贯通开口6、8内。在沿着高度方向c相邻排列的管底部5的贯通开口6之间形成有腹板5-1，上述腹板向深度方向b限制各个贯通开口6，在与密封构件7相连接的状态下实际上与管构件3的宽侧相接触。图3c示出图3b所示的具有密封构件7的管底部5的腹板5-1的详图。
在具有宽侧并形成在以相互并排并平行的方式对齐的管构件3内的第二区域11内部的中间空间内，排列有管底部5的腹板5-1及密封构件7。因此，当从高度方向c观察时，相邻排列的管构件3之间的中间空间被管底部5的一个腹板5-1及密封构件7的2个区间完全填充。当从高度方向c观察时，腹板5-1以高度H形成，并且，密封构件7的2个区间分别具有壁厚度G。
在管构件3的第一区域10中，在高度方向c上，由在多功能盘4的高度F加上管构件3的高度X的值表示由管构件3及多功能盘4形成的单元的延伸部。并且，在管构件3的第二区域11中，在高度方向c上，由在管底部的腹板5-1的高度H及密封构件7的两倍壁厚度G加上管构件3的高度Y的值表示由管构件3、密封构件7及管底部5的腹板5-1形成的单元的延伸部，如上所述的状况导出如下方程式：
X+F＝Y+H+2·G----------(1)
在转换方程式1之后，由以下方程式表示：
CM＝F-H＝Y-X+2·G----------(2)
在上述式中，CM表示作为形成在管底部5的相邻的贯通开口6之间的朝向高度方向c延伸的延伸部，管底部5的腹板5-1的高度H与多功能盘4的高度F之差的最佳范围以及管构件3的端部朝向高度方向c变形的变形程度。
CMmax≥CM≥CMmin----------(3)
上述方程式表示参照半径R、宽度W及第一区域10的高度X的管构件3的结构与参照第二区域11的高度Y、多功能盘4的高度F、位于管底部5的贯通开口6之间的腹板5-1的高度H以及密封构件7的壁厚度G的端部中管构件3的变形之间的最佳关系。在此情况下，尤其参照以下方程式4至6来指定管构件3的管端部的变形导出圆形的移动横截面的最大值CMmax与管构件3的管端部未变形的最小值CMmin之间的范围。
侧面以彼此之间呈直角的方式对齐，根据相邻的侧面之间的转变部经圆形处理的图2b及图2c，当第一区域10的高度X大于管构件(3a)的两倍边角半径R的值时(X>2·R)，最大值CMmax由下式表示：
Figure GDA0002326205160000111
根据分别具有通过窄侧的半圆缸形状的侧面相连接的纵侧的侧面的图2d，当第一区域10的高度X与管构件3b的两倍半径R相等时(X＝2－R)，最大值CMmax由下式表示：
Figure GDA0002326205160000112
由于管构件3未在管端部扩张或形态变更或变形，最终，第二区域11的高度Y与管构件3、3a、3b的第一区域10的高度X相等(Y＝X)，从而确定最小极限CMmin。由此，最小值CMmin始终如下式表示一般对应于密封构件7的壁厚度G的两倍：
CMmin＝2·G----------(6)
参数A将管膨胀容量表示为变形之前在管端部中的管构件的周围与变形之后在管端部中的管构件的周围之比。
图4a及图4b分别以立体图及俯视图示出与图2a或图2b及图2c所示的管构件3a类似地在管端部至少部分扩大的管构件3。管构件3在管端部的区域变形及扩大，最终受到管构件3的壁限制的移动通道实际上从矩形的横截面形状变更为椭圆形的横截面形状。移动通道的椭圆形横截面形状对于外部压力非常稳定，尤其对于由被压缩的密封构件7提供的压力非常稳定。
在此情况下，未变形的管构件3以0.22mm的壁厚度、约10.8mm的宽度W及2.5mm的高度X形成。至少部分扩大的管构件3在第二区域11中，例如在最大延伸部Y的区域中，在宽度为约10.95mm的情况下，具有约4.69mm的高度。第二区域11由具有指定尺寸的支撑面13形成，位于管底部5或位于在管构件3与管底部5之间被压缩的密封构件7的管构件3的壁与上述支撑面相接触。
为了承受被压缩的密封构件7的阻力，管构件3最终在顶点12的区域扩大。在此情况下，为了进一步提高对密封构件7的支撑面13的刚性，管构件3的壁在纵侧朝向外部变形。在最终变形的状态下，尤其在纵侧，管构件3的壁的结构得到加强。
图4c至图4f以立体图及俯视图示出在管端部中最终扩大的管构件3。根据图4a及图4b，在管构件3至少部分扩大之后，管构件3在各个管端部的已变形的区域从正面开始最终扩大。在此情况下，尤其，上部面及下部面的多个边缘沿着高度方向c分别朝向外部变形。通过使用穿孔刀片，在第二区域11中，管构件3的顶点12相对于密封构件7扩大，密封构件7的压缩增加。在去除刀片之后，弹性管材料朝向开始位置的方向以最小形态复原，在此情况下，密封材料7的压缩在预定的范围内维持原状。最后，管构件3分别在上部面及下部面的顶点12的区域具有成形部14。
通过成形部14来在管端部变形的管构件3的壁连续且无龟裂地形成。成形部14的形状一方面用于提高管构件3的壁的结构刚性，另一方面用于在管底部5内的贯通开口6内部进行固定及密封。在此情况下，用于防止对于管底部5的管构件3的相对位置变更以及管底部5内部中的管构件3的移动的固定力也增加。
最终扩大的管构件3例如在成形部14的最大扩大区域具有约7.6mm的延伸部Z。
具有管构件3来形成的装置1通过形成在排列体2的至少一个侧面的柔韧且并非为刚性的管构件-密封构件-管底部-连接来具有非常高的热冲击-耐久性。
图5a及图5b以立体图及俯视图朝向从外部提供的压力的作用方向15示出在各个管端部中部分扩大且与图4a所示的管构件类似地具有椭圆形横截面的管构件3。压力通过在整个范围内接触的未图示的密封构件来产生。
在此情况下，当从横截面上观察时，管构件3的变形端部的窄侧的弧形面的直径小于图4a所示的管构件3的端部的直径。管构件3c的壁具有更好地承受从外部提供的压力的呈椭圆形的更厚的横截面。
管构件3还可通过图5a的管端部中的横截面的椭圆形形状以及图4c至图4f的在上部面及下部面的顶点12区域具有成形部14的管端部的变形等结构特征的组合来形成。
图6a以侧端面图示出具有密封构件7的管底部5的贯通开口6中的管构件3的排列体的详图。图6b示出图6a所示的具有密封构件7及管构件3的管底部5的详图。
优选地，图6a尤其示出经过形成在管底部5及密封构件7内的贯通开口来排列的具有椭圆形横截面的扩大变形的管构件3的排列体。由于管构件3的扩大，管构件3与排列在管构件3与上述管构件3的贯通开口的边缘之间的密封构件7牢固连接，并以流体密封方式与管底部5相连接。
管底部5在腹板5-1的区域16具有各个环构件17，为了在区域16局部增加密封构件7的压缩，上述环构件至少局部缩小用于收容密封构件7及管构件3的贯通开口6的开放的横截面。环构件17通过使密封构件7在预定区间或预定面进一步压缩，最终在相反的情况下，尤其在管构件3的顶点区域，使压缩较小的密封构件7像预计的那样增加压缩。由于密封构件7仅在较小的区域得到强力压缩，因而作用于管壁的最终的力量会更少，从而使管壁不会坍塌。
尤其在顶点12的区域16的整个管周围有效地压缩密封构件7，装置1可再次通过图5a的管端部中的横截面的椭圆形形状以及在图4c至图4f的上部面及下部面的顶点12区域具有成形部14的管端部的变形等管构件3的结构特征的任意组合，以及在管底部5的腹板5-1的区域设置环构件17来形成。
管底部5和管构件3的连接确保管构件3排列在贯通开口6、8的准确位置以及由此生成可靠的流体密封方式的连接部。为了确保密封构件7的充分且可靠的压缩，有意的扩大大小被预定为管构件3的最终延伸部。在此情况下，密封构件7的压缩范围在10％至50％，在此情况下，大部分压缩在将密封构件7和管底部5安装在管构件3之后进行。
产业上的可利用性
本发明尤其涉及用于汽车的热传递装置。在上述热传递装置中，热量优选在作为第一流体的冷却剂，例如水或水-甘醇-混合物与作为第二流体的空气之间传递。上述热传递装置具有组件，上述组件包括：管构件，用于使第一流体经过；至少一个管底部，具有用于使各个管构件经过的贯通开口；以及至少一个密封构件。

Claims (18)

1.一种热传递装置(1)，用于在第一流体与第二流体之间传热，具有排列体(2)，上述排列体(2)包括：管构件(3、3a、3b、3c)，用于使第一流体经过；至少一个管底部(5)，具有贯通开口(6)；以及至少一个密封构件(7)，具有贯通开口(8)，上述热传递装置(1)的特征在于，
上述管构件(3、3a、3b、3c)由扁管形成，上述扁管分别包括：第一区域(10)，具有第一高度(X)及宽度(W)；以及至少一个第二区域(11)，具有排列在管构件(3、3a、3b、3c)的一个端部并具有第二高度(Y)的支撑面(13)，
上述密封构件(7)分别排列在管底部(5)的贯通开口(6)的外周边缘与支撑面(13)之间，具有壁厚度(G)，
具有宽侧的上述管构件(3、3a、3b、3c)相互平行排列并且在第一区域(10)以彼此之间隔开间隔(F)来对齐的状态排列，
在与管底部(5)相邻地排列的贯通开口(6)之间分别设置有具有高度(H)的腹板(5-1)，
当从高度方向(c)观察时，以在间隔(F)加上管构件(3、3a、3b、3c)的第一高度(X)的值来表示的上述管构件(3、3a、3b、3c)的第一区域(10)内部中的延伸部与以在管底部(5)的腹板(5-1)的高度(H)及密封构件(7)的两倍壁厚度(G)加上管构件(3、3a、3b、3c)的第二高度(Y)的值来表示的上述管构件(3、3a、3b、3c)的第二区域(11)内部中的延伸部相对应，
CM＝F-H＝Y-X+2·G，
在上述式中，CM表示高度方向(c)上的管构件(3、3a、3b、3c)的端部的变形程度，在最大值(CMmax)与最小值(CMmin)之间的范围之内，在管构件(3、3a、3b、3c)的高度(X、Y)相同的情况下，CMmin以CMmin＝2·G表示，
上述管底部(5)在腹板(5-1)的区域(16)分别具有环构件(17)，上述环构件(17)用于至少局部减小用于收容密封构件(7)及管构件(3、3a、3b、3c)的贯通开口(6)的开放的横截面，
上述环构件(17)在上述区域(16)局部增加上述密封构件(7)的压缩。
2.根据权利要求1所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a、3b、3c)由金属形成。
3.根据权利要求1所述的热传递装置(1)，其特征在于，在垂直于上述管构件(3、3a、3b、3c)的纵向(a)来对齐的平面，上述管构件(3、3a、3b、3c)的横截面在第二区域(11)内扩张。
4.根据权利要求1所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a、3b)的移动横截面受到彼此相向的2个侧面的限制，由一对上述侧面分别形成移动横截面的窄侧或纵侧。
5.根据权利要求4所述的热传递装置(1)，其特征在于，相邻排列的上述管构件(3、3a)的多个侧面在纵向(a)延伸的多个接触边缘以彼此之间呈直角的方式对齐，在多个上述接触边缘分别设置有具有边角半径(R)且经圆形处理的转变部。
6.根据权利要求5所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a)的第一区域(10)的第一高度(X)大于上述管构件(3、3a)的两倍边角半径(R)的值，最大值(CMmax)由下式表示：
Figure FDA0003143095350000021
在上述式中，A对应于管膨胀容量。
7.根据权利要求4所述的热传递装置(1)，其特征在于，分别排列在上述管构件(3、3b)的移动横截面的纵侧的多个侧面以半圆空心缸形状朝向外部弯曲并通过具有外部半径(R)的窄侧的侧面相连接。
8.根据权利要求7所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a)的第一区域(10)的第一高度(X)对应于以半圆空心缸形状朝向外部弯曲的管构件(3、3b)的窄侧的侧面的两倍半径(R)，最大值(CMmax)由下式表示：
Figure FDA0003143095350000022
在上述式中，A对应于管膨胀容量。
9.根据权利要求2所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a、3b)在第一区域(10)具有0.22mm的壁厚度、2.5mm的第一高度(X)以及10.8mm的宽度(W)，在第二区域(11)具有4.69mm的第二高度(Y)及10.95mm的宽度。
10.根据权利要求2所述的热传递装置(1)，其特征在于，位于管端部的上述管构件(3、3a、3b)分别在纵侧的顶点(12)的区域以从正面开始扩张的状态形成，上述管构件(3、3a、3b)的壁在高度方向(c)分别以具有成形部(14)的方式朝向外部变形。
11.根据权利要求10所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a、3b)在成形部(14)的最大扩张区域朝向高度方向(c)具有7.6mm的延伸部(Z)。
12.根据权利要求1所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管底部(5)形成为热传递装置(1)的收集器(9)的侧壁构件。
13.根据权利要求12所述的热传递装置(1)，其特征在于，形成有具有贯通开口(6)的2个管底部(5)以及具有贯通开口(8)的2个密封构件(7)，上述管底部(5)以流体密封方式与各个管构件(3、3a、3b、3c)相连接，上述贯通开口(6、8)的形状分别与上述管构件(3、3a、3b、3c)的外部形状相同，各个管构件(3、3a、3b、3c)具有经过形成于各个第一管底部(5)的贯通开口(6)的第一端部以及经过形成于第二管底部(5)的贯通开口(6)的第二端部来排列。
14.根据权利要求2所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述管构件(3、3a、3b、3c)由铝合金形成。
15.根据权利要求1所述的热传递装置(1)，其特征在于，以相互并排、平行且相对于彼此具有宽侧的方式对齐的热传递装置(1)的一列管构件(3、3a、3b、3c)以在直接相邻排列的管构件(3、3a、3b、3c)之间分别形成一个用于第二流体的移动路径的方式排列。
16.根据权利要求15所述的热传递装置(1)，其特征在于，在通过相邻排列的管构件(3、3a、3b、3c)形成于第一区域(10)内部的移动路径内，排列有多功能盘(4)或加强筋，所述多功能盘(4)用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积，所述加强筋用于变更移动横截面和/或扩大热传递面积，上述多功能盘(4)沿着高度方向(c)具有延伸部，上述延伸部对应于相邻排列的管构件(3、3a、3b、3c)的间隔(F)。
17.根据权利要求16所述的热传递装置(1)，其特征在于，上述多功能盘(4)或加强筋由铝合金形成。
18.一种热传递装置(1)的用途，其特征在于，在汽车的冷却剂循环***中，在引擎冷却剂循环***中，将权利要求1至17中任一项所述的热传递装置(1)用作冷却剂与空气之间的热交换器。
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