CN1688856A - 层叠板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，由许多相互叠置以形成第一和第二种介质导流通道的第一和第二型板组成，该板与一个上表面、下表面及两个对置的侧面和端面构成一个热交换器组件，用于第一介质的第一导流通道在周边密封且与分流管和收集管流体连接，该分流管和收集管与该型板面垂直并引入分别设置在上侧和/或下侧上的输入和输出连接管。该第二导流通道在其前端面打开并在其侧面密封。该打开的端面形成第二介质的输入和输出面。

Description

层叠板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的层叠板式热交换器。
背景技术
层叠板式热交换器通过德国申请DE-A 43 14 808和DE-C 195 11 991已为人所知。因为应用多个构造相对简单且相同的部分构成，这种形式的热交换器花费较经济。根据DE-A 43 14 808可知该热交换器仅由单一类型的板构成，集合各板并相互按180度叠置。在DE-C 195 11 991发明中，应用两种不同类型的板，以形成不同的流道高度。这种结构尤其在液体或气体介质如发动机的冷却剂和增压空气(Ladeluft)流经热交换器时更具有优点。在这种层叠式热交换器中增压空气和冷却剂的连接管要么全部布置在热交换器一侧如上侧，要么布置在热交换器两侧如上侧和下侧。输出和输入连接管习惯上与热交换器组件内部的分流管和收集管对中，而冷却剂则流过位于叠置边或者热交换器板之间的导流通道而横贯分流管和收集管。由于这两种介质都发生一个90度转弯，导致它们在热交换器中压力下降。这在输送增压空气时是忌讳的。
发明内容
本发明的任务是对上述的层叠板式热交换器做以下改善，至少减弱一种介质的压降。
本发明的任务根据权利要求1的特征来解决。在本发明中对于一种介质例如增压空气和废气不再弯转90度，确切的说气态介质直接沿纵向流过热交换器。这一切通过改变通常的叠置形式来实现。相互叠置的型板只在两个相对的侧面封闭而在两个端面打开。与此相反，对于另一种介质如冷却剂象通常一样进行沿周边密封，并与每个分流管和收集管相连，其优点是人们能够在减弱气体介质压降的同时并保留了花费较经济的叠置形式。
本发明的有益方案表述如下。
根据本发明的一个有益方案，在热交换器组件的端面设置带有输入连接管和输出连接管的进口端壳体和出口端壳体(Austrittskasten)，其中连接管相互对中布置。由此对于气体形式的介质如增压空气和废气可获得较小的压降。根据安装情况，输入和输出连接管也可以向下弯一个小于等于90度的角与进口端和出口端壳体连接。优选的方案是壳体由一个折弯的金属板和两个伸过端面的封闭板构成。热交换器可全部由金属如钢或铝制成，以便热交换器整体在电焊炉中钎焊。进口端和出口端壳体能够作为一个独立的结构制成，且独立于钎焊过程，尤其是在钎焊后与热交换器组件通过例如钎焊或黏结的方式连接。
根据本发明的一个优选方案，第一种介质如冷却剂的导流通道是沿周边密封的，且通过一个带有环形切口的环形边与一个相邻板钎焊。因此冷却剂的导流相对于第二种介质如增压空气和废气是密封的，第二种介质的导流通道与冷却剂的导流通道直接相邻，当然，气流通道在热交换器组件的两端绝大部分是打开的。为了提高热交换器的效率在增压空气和废气的导流管道内布置有紊流板，该板与相邻的板钎焊，并且可提高热交换器的强度。紊流板在冷却剂导流通道中按与此类似的方式布置。
根据对本发明的有益改进，冷却剂的分流管和收集管由在两板上的钵形凸体(Erhebungen)构成。为了产生贯通的冷却剂通道，该钵形凸体彼此叠置并在他们的接触面范围钎焊，同样也可选择中间环或套以及管段的相互嵌入等连接形式。
在另一实施形式中，钵形凸体在热交换器外部构成，以改进第二种介质在热交换器组件内部的输送。
在本发明的一种有益方案中，增压空气导流通道由一种特殊的型板构成，该板侧面有折边。该折边或是单侧的折成L形，或是折双侧成C-形结构且与每个相邻的边构成装配平面。在该装配或接触的平面范围，各边相互钎焊且形成一个对外封闭的增压空气导流通道，即热交换器组件的侧面封闭隔板。
附图说明
本发明的实施例将结合附图详细说明如下：
图1为一个增压空气/冷却剂冷却器。
图2为根据图1不带壳体的增压空气/冷却剂冷却器。
图3为根据图1、图2的透视图，增压空气/冷却剂冷却器的热交换器组件。
图4为图3热交换器组件的正面图。
图5、图5a、b、c所示为在不同视角的第一型板(冷却剂板)。
图6、图6a、6b所示为在不同视角的第二型板(增压空气板)。
图7所示为热交换器组件的第一变化式片段。
图8所示为热交换器组件的第二变化式片段。
图9所示为热交换器组件的第三变化式片段。
图10所示为热交换器组件的第四变化式片段。
图11所示为热交换器组件的第五变化式片段。
具体实施方式
图1表示一个用于汽车发动机的层叠板式增压空气/冷却剂冷却器，带有图中未示的冷却剂和增压空气循环***，该增压空气/冷却剂冷却器由一个热交换器组件2的核心部组成，该核心部上面由一个封闭板3封闭而端面由壳体4、5封闭。热交换器组件2一方面由冷却剂流过，冷却剂从布置在上表面3上的冷却剂输入连接管6流进，而从一个同样布置在上表面3上的冷却剂连接管7流出。(通过图中未示的压缩机增压)增压空气经过一个布置于壳体4中央的连接管8进入增压空气/冷却剂冷却器1，并通过一个在图中看不到的与连接管8对中布置的输出连接管排出增压空气，该连接管布置在壳体5上。
图2表示按图1不带有壳体4和5的增压空气/冷却剂冷却器1。热交换器组件2设有一个打开的端面9和一个封闭的侧面10，并且上面由封闭板3盖住而下面由封闭板11盖住。上封闭板3的区域3a和下封闭板11的区域11a伸出端面9。该两个区域3a，11a构成了壳体4(如图1)的侧面，壳体4由金属薄板折成。类似的封闭板3，11后面，更确切地说是区域3b，11b伸出热交换器组件2上不可见的端面。壳体5(图1)的构成类似于壳体4。
图3表示热交换器组件2的透视图，热交换器组件2由两种不同类型的彼此叠置的板及紊流套管搭成。第一型板是一个冷却剂板12而第二型板是一个增压空气板13，该冷却剂板12上有两个环形开口15，16(该两个板可在图5，6上详细描述)。在该两种型板12，13之间布置有增压空气的紊流板14，增压空气通过打开的端面9进入热交换器组件2。热交换器组件2有一个封闭的侧面10，由增压空气板13的折边13a构成。与侧面10相对的侧面(在图中不可见)构成与此类似。
图4表示从热交换器组件2正面看，即在端面9沿增压空气流通方向观察，热交换器组件2是由冷却剂板12和增压空气板13相互交替叠置组装而成的，该冷却剂板12有一个盆形的凹处17，其中的两个钵形凸体(Erhebungen)18，19是铸造而成的，在热交换器组件2内部的冷却剂板12上布置有孔15，16(如图3所示)。冷却剂板12(如图示)上面通过一个平面的环形切口12a密封。增压空气片板13放置在切口12a上，增压空气板13与切口12a构成一个环形的接触平面以便这两个板12，13在该区域钎焊。增压空气板13的各边延伸超过切口12a并在那里形成具有C-形结构的双侧折边，(如图中水平线)C-形结构的上面和下面的边各与相邻的C-形结构的下面和上面的边一起构成用来钎焊的接触面。将冷却剂板12上的钵形凸体18、19与增压空气板13上相对应的相反指向的钵形凸体20、21对齐放置。这样在叠置板12、13时，每个钵形凸体18、20和19、21相互叠置，并因此形成一个从上往下的贯通的冷却剂分流管道22和冷却剂收集管道23。冷却剂的输出和输入由带KME和KMA的箭头表示。冷却剂的导流通道与盆形的凹处17对应，其中布置有图中未示的紊流板。在冷却剂板12靠空气一侧和邻近增压空气板13的一侧之间布置有紊流套管14，该部分导流通道24用于增压空气导流。如上所述，增压空气沿垂直图示平面进入热交换器组件2，并沿该方向穿过热交换器组件——根据钵形凸体18至21发生偏转的情况除外。
图5，5a至5c表示冷却剂板12的不同视图，图5，5a和图5b表示直角形的，角部被修圆的冷却剂板12，带有两个彼此成对角线布置的由板12冲压而成的孔15，16。深冲加工平面12并形成一个凹处17(图5c)，板12的上边缘形成环形的凸缘或切口12a。凹处17在开口15和16的范围接连钵形凸体18，19。图示的只是直角形板12，也可设计成其他几何形式，尤其是当钵形凸体布置在主要导流方向之外时。
图6，6a，6b表示增压空气板13在不同视觉的情况，如上所述，与冷却剂板12平面图(图6a)相对应，增压空气板13在折边13a方向较宽。增压空气板13有一个平面部分13b，至少可以盖住冷却剂板12的切口12a。折边13a制成带有垂直平面13a和水平平面13c的C-形结构，根据图4叠置，13c紧贴在相邻的增压空气板13的平面部分13b上。两个钵形凸体20、21与冲制而成的开口25、26构成在板13的平面部分13b之外，与冷却剂板12的钵形凸体18、19和开口15、16的相关情况相一致。
图7表示本发明的一个变化形式片段，热交换器组件27带有变化的增压空气板28，该板28有一个高度为H的折边或垂直边28a，以提供一个与相邻的增压空气板28搭接段a，并形成一个供电焊的接触面。
图8表示图4中热交换器组件2的放大部分，带有增压空气板13和两面折边13a、13c形成的C-形结构。该增压空气板13在图6中作为零件表示，C-形结构的上边13c贴在增压空气板13的平面部分13b的下侧面并形成钎焊平面。
图9表示一个改进的热交换器组件29，带有一个增压空气板30和一个变化的冷却剂板31，其切口32向外延伸。增压空气板31如图6所示，有一个C-形结构的边30a、30c，延长的切口32放置于C-形结构的边30c上并构成钎焊平面。增压空气板30的平面部分30b放于切口32上。
图10表示热交换器组件33的进一步变化式，带有一个变化的冷却剂板34和一个带有垂直折角35a的增压空气板35。冷却剂板34有一个向外延伸的凸缘36，该凸缘向下折成一个垂直的带卷边(Abkantflaeche)的平面36a，增压空气板35的平面35a和冷却剂板34的平面36a相互层叠靠紧，并构成一个钎焊平面，以形成一个封闭的增压空气导流通道。
图11表示热交换器组件37的进一步变化形式，带有一个变化的冷却剂板38和一个增压空气板39，该板39有一个C-形结构的折边39a、39c。冷却剂板38有一个环形的切口40，切口40上接着一个向下与凸缘错开的条形边40a，该条形边40a贴放在增压空气板39的C-形结构边39c的下侧面并形成一个钎焊平面。该增压空气板39的平面部分39b贴在边39c的上表面，以便在该范围层叠置成三层加强壁。
以上所述的发明实施例各组件首选用铝合金材料，对于钎焊平面部分可放在焊炉硬焊。该层叠板式热交换器可系列化并可循环使用。

Claims (20)

1、层叠板式热交换器，由多个相互叠置以形成用于第一和第二种介质导流通道的第一和第二型板(12，13)组成，该板(12，13)与一个上表面、一个下表面以及各两个相互对置的侧面(10)和端面(9)构成热交换器组件(2)，其中用于第一种介质的第一导流通道沿周边密封并与分流管和收集管流体连接，该分流管和收集管与该板面垂直并引入设置在上表面和/或下表面(3、11)上的输入或输出连接管(6、7)，其特征在于：该第二个导流通道(24)在其端面(9)大部分打开而在其侧面(10)封闭，且打开的该端面(9)构成第二种介质的输入和输出平面。
2、根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于：用于第二种介质的进口端壳体(4)和出口端壳体(5)连接在该端面(9)外侧。
3、根据权利要求2所述的板式热交换器，其特征在于：该进口端壳体(4)和出口端壳体(5)各按独立的结构单元制成并与该热交换器组件(2)连接。
4、根据权利要求2或3所述的板式热交换器，其特征在于：该进口端壳体(4)和出口端壳体(5)上设有相互对中的输入和输出连接管(8)。
5、根据权利要求2或3所述的板式热交换器，其特征在于：该输入和输出连接管(8)向下按与主流动方向预设成小于或等于90度的角布置在进口端壳体(4)和出口端壳体(5)上。
6、根据上述权利要求之一所述的板式热交换器，其特征在于：该进口端壳体(4)和出口端壳体(5)由折弯的金属板和伸出该端面(9)的盖板(3a、11a、3b、11b)组成。
7、根据上述权利要求之一所述的板式热交换器，其特征在于：该第一型板(12)设有一个带有环形平面切口(12a)的凹处(17)，该第二型板(13)设有一个可盖住该切口(12a)的平面区域(13b)，且该第一型板(12)和第二型板(13)在该切口(12a)区域相互连接，并对第一种介质的第一导流通道封闭。
8、根据权利要求7所述的板式热交换器，其特征在于：该第二种介质的第二导流通道(24)与该第一导流通道相邻接。
9、根据权利要求1至8之一所述的板式热交换器，其特征在于：该分流管和收集管(22、23)布置在该板(12、13)之间并构成相互连接的管段(18、19、20、21)。
10、根据权利要求9所述的板式热交换器，其特征在于：该管段由钵形凸体(18、19、20、21)构成，并形成在该型板(12、13)之外。
11、根据权利要求10所述的板式热交换器，其特征在于：该钵形凸体(18、19、20、21)布置在该主要导流方向之外。
12、根据权利要求1至11之一所述的板式热交换器，其特征在于：在该第一导流通道和/或该第二导流通道(24)中布置紊流板(14)。
13、根据权利要求1至12之一所述的板式热交换器，其特征在于：该第二类型板(13)的一侧设置折边(13a)，构成对外封闭的第二导流通道(24)并形成所述侧面(10)。
14、根据权利要求13所述的板式热交换器，其特征在于：该折边(28a)被单侧折成并与相邻的该第二型板(28)的该折边(28a)形成搭接段a。
15、根据权利要求13所述的板式热交换器，其特征在于：该折边(13a)被双侧折边并形成一个C-形结构(13c)，紧贴在一个相邻的第二型板(13)上。
16、根据权利要求13所述的板式热交换器，其特征在于：该折边(30a)呈一个C-形结构(30c)，该结构紧贴在相邻的该第一型板(31、32)上。
17、根据权利要求13所述的板式热交换器，其特征在于：该第一型板(34)侧边上设有折边(36a)，并调整该第一和第二型板(34、35)的折边(36a、35a)相对置并相互贴紧。
18、根据权利要求13所述的板式热交换器，其特征在于：该折边(39a)为双侧折边并形成一个带自由边(39c)的C-形结构，该结构一面贴紧相邻的该第一型板(38、40a)而另一侧面贴紧该第二型板(39，39b)上。
19、一种增压空气-冷却剂-冷却器，其特征在于它带有一个根据权利要求1至18之一所述的层叠板式热交换器。
20、一种废气-冷却剂-冷却器，其特征在于它带有一个根据权利要求1至18之一所述的层叠板式热交换器。
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