CN111886470B

CN111886470B - 热交换器板以及包括该板的热交换器

Info

Publication number: CN111886470B
Application number: CN201880091372.6A
Authority: CN
Inventors: J-P.加兰德; N.瓦利; Y.诺丁; F.瓦斯卡特; E.索塞特
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2038-01-23
Also published as: CN111886470A; WO2019145022A1; EP3743667A1; US12013189B2; US20210071961A1; EP3743667B1

Abstract

本发明涉及一种用于热交换器的板，所述板包括用于联接至另一板的边缘(11)。根据本发明，所述边缘具有至少一个可熔部件(20)，用于将该联接边缘(11)连接至至少一个壳体壁，所述至少一个可熔部件(20)构造成通过所述板与所述板要连接的所述至少一个壳体壁之间的不同的膨胀/收缩而与所述联接边缘的其余部分分开。

Description

热交换器板以及包括该板的热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于热交换器的板，特别是用于具有钎焊到壳体的壁的板的热交换器。

它还涉及一种包括至少一个这样的板的热交换器。

背景技术

与许多其他工业领域一样，在机动车辆中，热交换器用于在温度方面为发动机提供最佳的操作条件。

用于对车辆内部进行空气调节的***也需要热交换器。

因此，已知的是，为车辆配备多个热交换器，每个热交换器均配备有一组板，该一组板形成用于在第一传热流体和第二传热流体之间进行热交换的束，该热交换束容纳在壳体中。

几十年来，铝已成为热交换器的组成金属，结果，已取代了由于良好的热性能而被使用的其他金属，例如铜。

这是因为铝允许在重量方面节省显著，并且铝合金还具有完全令人满意的导热性，同时具有良好的耐腐蚀性。

由于热交换器的复杂性和所允许的小尺寸，热交换器的组成元件在工业规模上通过钎焊而不是通过点焊被连接在一起。

如图1所示，因此，现有技术热交换器1的板2、3通常通过钎焊连接到热交换器1的壳体5，即，通过将液态金属添加到待连接的金属部件而连接。

由于这些板2、3在与壳体壁5接触的整个表面上被钎焊，因此添加的金属形成连续线4。

这导致由此获得的组件缺乏灵活性。

然而，已知的是，热交换器1承受着强烈且各种各样的服务负载：热机械应力和在或多或少具有侵蚀性的环境下的化学反应。

尤其是，观察到热冲击的存在，这是由于温度突然而显着变化而引起的，例如，当打开配备有传感器的阀时，这允许测量发动机温度，并允许冷的发动机冷却水转至较热的发动机进气回路中。

这些热冲击导致热交换器1的板2、3的膨胀/收缩现象，这被称为热循环。

然而，这些被钎焊的板2、3缺乏灵活性会产生很大的应力，这可能导致在板2、3中出现断裂区域。

然后观察到，这些断裂区域可能导致传热流体泄漏。

因此，迫切需要用于热交换器的板，其原始设计确保了板的更大的灵活性。

发明内容

因此，本发明旨在通过提出一种用于热交换器的板来克服现有技术的缺点并满足上述限制，该板具有简单的设计和操作模式，可靠且经济，并且使得能够限制甚至防止板中出现与热冲击相关的断裂区域。

本发明的另一个目的是一种用于热交换器的这种板，其确保支承接合在壳体的相对壁上，以通过钎焊将其连接到互补板上，从而形成用于传热流体流通的管道。

本发明的目标还在于一种热交换器，其包括至少一个用于热交换器的这种板，从而具有增强的可靠性。

为此，本发明涉及一种用于热交换器的板，所述板包括用于联接至另一板的边缘。

根据本发明，所述边缘具有至少一个可熔部件，用于将该联接边缘连接至至少一个壳体壁，所述至少一个可熔部件构造成通过所述板与要连接的所述至少一个壳体壁之间的不同的膨胀/收缩而与所述联接边缘的其余部分分开。

用于热交换器的板可以具有任何形状，例如正方形，长方形等。

板的“边缘”应理解为是指该板的***部分，其界定了该板的用于传热流体的流通的区域，该***部分具有上部面、边缘面和下部面。

在该板的各种特定实施例中，每个板都有其特定的优点，并且可以以多种可能的技术组合进行组合：

-所述可熔部件或所述可熔部件中的至少一个由所述板的拐角部或联接边缘的靠近该拐角部的一部分承载，所述部分的宽度(h1)严格大于该联接边缘在所述板的中部中的宽度(h2)。

仅仅作为示例，如果在该部分中确保最小宽度h1为5mm，则对于大约3mm的宽度h2，该部分可以延伸0至30mm的距离。

优选地，每个可熔部件由板的拐角部或联接边缘的靠近该边缘的一部分承载，因为在板的这些位置中，可熔部件的断裂得到最好的控制，并且将可熔部件与板的试图保持密封的区域分开的距离最大。

此外，应注意的是，在板的拐角部处，热应力最大。因此，可熔部件在板的拐角部中的放置确保其尽可能快地断裂或“破裂”，即从第一热循环起将。

-所述板的两个相对的拐角部各自具有用于将所述联接边缘连接至单个壳体壁或相对的壳体壁的可熔部件。

因此，在后一实施例中，用于板的支承点有利地形成在壳体的相对壁上，以将该板连接至互补板，从而形成用于传热流体流通的管道。

-由于所述联接边缘在所述板的中部具有的宽度(h2)大于或等于预定安全宽度(hs)，对于该预定安全宽度(hs)，可熔部件的断裂不会传播到所述联接边缘之外，因此所述边缘在所述板的所述中部中具有可熔部件。

仅仅作为示例，该预定的安全宽度hs等于5mm。

因此，在联接边缘的宽度足以防止可熔部件的断裂超出该边缘的任何传播的情况下，可以将可熔部件放置在拐角部或边缘的靠近该拐角部的区域之外，例如在板的中部中。

-每个可熔部件具有预定的弱化区域，以使其与联接边缘分离。

可熔部件的这种构造使得可以实现本发明的另一个目的，即获得可熔部件与联接边缘的“干净”的断裂或清晰的分离，使得该断裂不会趋于传播超出该联接边缘，即在由该边缘界定的板的区域中，并且传热流体将在该区域中流通。

因为所述联接边缘在主平面(P)中延伸，所以预定的弱化区域有利地包含在该主平面(P)中并且优选地属于该边缘。

有利地，所述或至少一个可熔部件具有机械强度较低的线，从而沿该线断裂。

因此，该机械强度较低的线的断裂强度低于其周围的金属材料的断裂强度。

有利地，该较低强度的线旨在导致可熔部件的优选地以单件形式连接至该较低强度的线的部分的分离。

纯粹通过说明的方式，可能是线性地或以直线方式设置以形成“穿孔的材料线”的孔口。

替代地或另外地，所述或至少一个可熔部件具有至少一个凹口。

举例来说，所述可熔部件具有强度较低的第一线，在该强度较低的线的两侧上设有两个凹口。

再次可选地，该强度较低的线是通过局部变薄获得的。

-每个可熔部件具有通过所述预定弱化区域连接到联接边缘的突片，所述突片弯曲以具有连接表面，该连接表面优选是平坦的或基本上平坦的，其旨在通过钎焊被连接到壳体壁。

由于所述联接边缘包含在主平面(P)中，所以该连接表面有利地垂直于主平面(P)延伸。

-所述板包括流体入口和流体出口，流体入口和流体出口中的每一个均具有套环。

纯粹通过说明的方式，所述流体入口和流体出口被放置在板的中部或基本中部。可替代地，所述流体入口和流体出口被放置在板的同一侧。

这种板在其至少一侧上具有至少一个可熔部件。优选地，将可熔部件放置在该板的两个相对侧上。

可替代地，该板的第一侧包括放置在板的头部处的流体入口和流体出口。

在板的这种构造中，该第一侧具有连续的唇缘，并且所述板的与所述第一侧相对的侧具有至少一个可熔部件，优选地为两个可熔部件。

-每个可熔部件都有用于连接到壳体壁的表面，该表面的纵向尺寸在3到20mm范围内。

-所述板是一件式的，并且由金属材料制成，例如铝或铝合金。

壳体壁由金属材料制成，优选地为铝或铝合金。

如上所述，本发明还涉及用于热交换器的一对板，这些板的联接边缘旨在被连接以便在这些板之间界定用于传热流体的流通的管道，每个联接边缘包括至少一个可熔部件，所述可熔部件布置在所述板的边缘处，使得在将所述板被连接之后，将属于单独板的两个可熔部件彼此相邻放置或相对于彼此偏移。

在后一种情况下，可熔部件有利地彼此连续放置。

优选地，每个可熔部件仅被放置在所述板的拐角部中。

本发明还涉及一种具有如上所述的至少两个板的板式热交换器，这两个板被连接在一起以在这些板之间界定用于传热流体的流通的管道，由此形成组件的至少一个边缘，其连接到壳体壁，对于这些板中的每一个，具有至少一个可熔部件，放置在该边缘处的所述可熔部件或所述可熔部件中的至少一些彼此相邻定位或相对于彼此偏移。

在后一种情况下，可熔部件有利地彼此连续放置。有利地，放置在如此组装的板的相同拐角部处的可熔部件的偏移允许增加旨在通过钎焊连接至壳体壁的每个可熔部件的连接表面面积。

特别地，本发明涉及一种具有钎焊板的热交换器。

该热交换器可以具有用于在第一流体和第二流体之间进行热交换的束，以及具有在其内放置该热交换束的壳体。

纯粹通过举例说明，第一流体可以是空气，第二流体可以是液体冷却剂。

第二流体可以是例如水和乙二醇的混合物。空气可以例如是载气。

附图说明

通过以下参考附图作出的非限制性和解释性的描述，本发明的其他优点、目的和特征将变得显而易见，在附图中：

图1是现有技术热交换器的局部放大图，特别是示出了热交换器的板与壳体的对应壁之间的钎焊连接线；

图2是根据本发明的第一实施例的用于热交换器的板的透视图；

图3是图2中的板的局部放大图，示出了其拐角部，配备有可熔部件；

图4是从图3中的板的拐角部的上方观察的示意图；用虚线示出了板的能够承载可熔部件的区域，包括拐角部；

图5示出了图3中的板的经受热循环时的拐角部；

图6示出了用于热交换器的两个板的局部视图，该两个板被叠置在一起以形成一对板；

图7是一对板的局部视图，这些板的下部横向边缘的拐角部由此叠置，每个都具有可熔部件；每个拐角部上的可熔部件通过彼此连续放置而在两个板之间偏移；

图8是根据本发明第二实施例的用于热交换器的板的透视图；

图9示意性地示出了根据本发明的第三实施方式的用于热交换器的板。

首先，请注意，这些图未按比例绘制。

具体实施方式

图2至图5示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的用于热交换器的板10。

该板10是一件式的，例如由铝或铝合金制成。

该板10具有矩形的整体形状。

它具有连接边缘11和由该边缘界定的凹入区域12。

该板10在第一横向边缘13或在横向方向上延伸的侧上具有用于引入流体的流体入口14和用于排出流体的流体出口15，流体入口14和流体出口15位于板的头部。

该板10还在其内壁的表面上具有中央肋16，该中央肋16限定了用于在板10的内壁的表面上产生分隔的突起，以便在流体入口14和流体出口15之间限定U形回路。

另外，该板10具有多个突出部17，这些突出部放置在其内壁上，在用于流体流通的通道中，其旨在干扰流体的流通。

该板10具有：纵向边缘18，其尺寸略小于壳体的上部面和下部面的尺寸；以及横向边缘13，其尺寸等于或基本等于热交换器的壳体的侧壁(未示出)的尺寸。

该板10还具有四个拐角部19，在图3至图5中仅示出了一个。每个拐角部19限定围绕所述肋14的一部分的边缘。

接收流体入口和流体出口的板10的第一横向边缘13具有用于将其连接至壳体壁的连续唇缘，而与该第一边缘13相对的横向边缘的两个拐角部19分别包括可熔部件20。

板10的第一横向边缘13使得可以确保在流体入口和流体出口处的密封。

在这种情况下，每个可熔部件20具有：弯曲的突片21，该弯曲的突片21具有连接表面22；以及预定的弱化区域23，该预定的弱化区域将该弯曲的突片21连接至板10的对应拐角部19，从而允许该弯曲的突片21与对应的拐角部19分离。

由于可熔部件20的连接表面22是平坦的，因此壳体的相对侧壁在用于将这些连接表面22连接至壳体壁的区域中也是平坦的。

在这种情况下，该预定的弱化区域23是通过切割可熔部件20的主体的侧向边缘的一部分而获得的，这些凹口使得可能产生断裂起始部。

在这种情况下，这些凹口是矩形的或基本上矩形的。

凹口的深度被确定为使得在该板10的一些膨胀/收缩的热循环之后实现分离。

在当前情况下，并且仅通过示例的方式，该凹口的最长侧的尺寸小于或等于1mm，而其短侧的尺寸小于或等于0.5mm。

图5通过数字仿真示出了当用于热交换器的该板10经受热循环时，用该板10获得的良好结果。

可以看出，应力集中在预定的弱化区域23中。

在可熔部件20断裂之后，用于热交换器的板10在其包括可熔部件的侧被分离。

图6和图7示出了如上所述的板10与另一板24的连接，从而限定了一对板，所述一对板在彼此之间界定了用于流体流动的通道。与图2至图5中所描述的元件具有相同附图标记的图6和图7的元件代表相同的对象，并且以下将不再对其进行描述。

这样示出的这对板10、24的侧面在其相对的拐角部19的每个上具有两个可熔部件20、25。

该对板的每个拐角部19的两个可熔部件20、25分别属于不同的板10、24，并且彼此相对偏移，同时彼此连续。

图8是根据本发明的第二实施例的用于热交换器的板30的透视图。

该板30包括流体入口31和流体出口32，流体入口和流体出口中的每一个均具有套环和细长形状。

由于板30具有长度(L)和宽度(h)，因此所述流体入口和流体出口31、32沿着长度(L)放置在距板的侧向边缘一定距离处，该距离对应于L/2，或基本上对应于L/2。

突出部33使得可以扰动流体的流通，而肋34为流体流动通道提供了在流体入口和流体出口31、32之间具有半圈的曲折路径。

该板30在其两侧具有在横向方向上延伸的可熔部件35-38。

该板40具有位于板的同一侧上的流体入口41和流体出口42，该侧43在横向方向上延伸。所述流体入口41和流体出口42中的每一个均具有套环和细长形状。

该板40在其与侧43相对的侧的每个拐角部45中具有可熔部件44，该侧43在横向方向上延伸，流体入口和出口位于该侧43上。

在横向方向上延伸的该侧43具有旨在钎焊到壳体壁上的连续的唇缘。

由于通过套环确保了流体入口和流体出口的密封，因此侧43可以替代地容纳可熔部件44。

Claims

1.一种用于热交换器的板，所述板包括用于联接到另一个板的联接边缘(11)，其特征在于，所述联接边缘具有至少一个可熔部件(20)，用于将该联接边缘(11)连接至至少一个壳体壁，所述至少一个可熔部件(20)构造成通过所述板与所述板要连接的所述至少一个壳体壁之间的不同的膨胀/收缩而与所述联接边缘的其余部分分开，

其中，所述可熔部件中的至少一个由所述板的拐角部(19)或所述联接边缘的靠近该拐角部(19)的一部分承载，所述部分的宽度(h1)严格大于所述联接边缘(11)在所述板的中部中的宽度(h2)。

2.根据权利要求1所述的板，其特征在于，所述板的两个相对的拐角部(19)各自具有用于将所述联接边缘(11)连接至单个壳体壁或相对的壳体壁的可熔部件(20)。

3.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，由于所述联接边缘(11)在所述板的中部具有的宽度(h2)大于或等于预定安全宽度，对于该预定安全宽度，所述可熔部件的断裂不会传播超出所述联接边缘(11)，所述联接边缘(11)在所述板的所述中部中具有可熔部件(20)。

4.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，每个可熔部件(20)具有预定的弱化区域(23 )，以使其与所述联接边缘(11)分离。

5.根据权利要求4所述的板，其特征在于，所述可熔部件(20)中的至少一个具有机械强度较低的线(23)。

6.根据权利要求4所述的板，其特征在于，所述可熔部件(20)中的至少一个具有至少一个凹口。

7.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，所述板(30)包括流体入口(31)和流体出口(32)，所述流体入口和所述流体出口中的每一个均具有套环。

8.根据权利要求7所述的板，其特征在于，所述可熔部件(35-38)放置在所述板的两个相对侧上。

9.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，所述板(10)的第一侧(13)包括放置在所述板的头部处的流体入口(14)和流体出口(15)。

10.根据权利要求9所述的板，其特征在于，所述第一侧具有连续的唇缘，并且所述板的与所述第一侧相对的侧具有至少一个可熔部件(20)。

11.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，每个可熔部件(20)都有用于连接到壳体壁的连接表面(22)，该连接表面的纵向尺寸在3到20mm范围内。

12.根据权利要求1或2所述的板，其特征在于，所述板(10)是一件式的，并且由金属材料制成。

13.根据权利要求12所述的板，其特征在于，所述板(10)由铝或铝合金形成。

14.用于热交换器的一对板，所述板是根据权利要求1至13中任一项所述的板，这些板的联接边缘(11)用于被连接以便在这些板之间界定用于传热流体的流通的管道，每个联接边缘(11)包括至少一个可熔部件(20)，所述可熔部件(20)布置在所述板的联接边缘(11)处，使得在将所述板连接之后，将属于单独的板的两个可熔部件(20)彼此相邻放置或相对于彼此偏移。

15.一种具有至少两个根据权利要求1至13中任一项所述的板的板式热交换器，所述两个板被连接在一起以在这些板之间界定用于传热流体的流通的管道，由此形成组件的至少一个联接边缘，所述至少一个联接边缘连接到壳体壁，对于这些板中的每一个，所述至少一个联接边缘具有至少一个可熔部件(20)，放置在该联接边缘处的所述可熔部件中的至少一些彼此相邻定位或相对于彼此偏移。