專利名稱：熱交換器,特別是汽車增壓空氣冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于汽車的增壓空氣冷卻器。
背景技術(shù)：
已公知的汽車熱交換器，如增壓空氣冷卻器和冷卻液冷卻器是由鋁(鋁合金)釬焊而成，在這里，它或者只是熱交換器芯體，或者是包括集流箱在內(nèi)的整個(gè)熱交換器。熱交換器芯體，特別是增壓空氣冷卻器的芯體是由一列扁平管構(gòu)成，它們之間布置著波紋翅片。扁平管的管端插入到管板上的開口，即所謂的翻邊孔中。這樣就形成了一個(gè)固定的、密封的管/板連接。集流箱與管板釬接或焊接。為了使集流箱和管板連接，管板上帶有一個(gè)連續(xù)的限位壓板，它從上或從下與集流箱搭接并形成一個(gè)釬焊面。管板上的翻邊孔貫穿管板的整個(gè)深度，即從縱向面到縱向面，同時(shí)，在翻邊孔的窄面和限位壓板之間存在著一個(gè)過(guò)渡區(qū)，它呈U形槽狀。而管板則帶有一個(gè)大致為矩形的、必要時(shí)為連續(xù)的槽，它由兩個(gè)相互平行的寬面和兩個(gè)相互平行的窄面組成。管板的縱向面與翻邊孔的窄面相對(duì)。在運(yùn)行時(shí)，集流箱承受著由熱交換介質(zhì)如壓縮的增壓空氣所帶來(lái)的內(nèi)部壓力。在這一過(guò)程中，由于彎曲應(yīng)力，翻邊孔的窄面出現(xiàn)應(yīng)力集中，從而使管板的縱向面和翻邊孔的窄面之間的過(guò)渡區(qū)出現(xiàn)變形。特別是管/板-連接的窄面和管角區(qū)由于這種應(yīng)力和變形而受力，從而可能使熱交換器出現(xiàn)泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善前述熱交換器上的管板連接，并避免不良的受力。
這一目的是通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分實(shí)現(xiàn)的。按照本發(fā)明，對(duì)管板上的過(guò)渡區(qū)進(jìn)行加強(qiáng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，避免管板的過(guò)渡區(qū)出現(xiàn)不可接受的變形或彎曲，并減少應(yīng)力集中從而減輕危害。由于管板是由一塊板坯制成，所以它的其余部分的壁厚大致相同，也就是說(shuō)，在管的窄面區(qū)，板的縱向面的變形小。這樣就使管/板-連接更少或幾乎不彎曲，而只是出現(xiàn)位移，這樣的受力明顯更有利。
對(duì)過(guò)渡區(qū)的加強(qiáng)可以通過(guò)若干設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些方案就是從屬權(quán)利要求中所述的優(yōu)選實(shí)施形式。例如，可通過(guò)將材料加厚來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)，這將提高過(guò)渡區(qū)的抗彎剛度。在制造方面，可以通過(guò)將材料鐓粗來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)。另一種具有優(yōu)點(diǎn)的加強(qiáng)形式是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)凹槽來(lái)加固過(guò)渡區(qū)的管板。這樣，就可在管板的壁厚不變的情況下，通過(guò)提高穩(wěn)定性來(lái)加大變形阻力。凹槽優(yōu)選地布置在翻邊孔的窄面區(qū)，從而提高那里的抗彎剛度。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，加強(qiáng)件由一個(gè)異型板條構(gòu)成，它將槽狀的過(guò)渡區(qū)填滿并與管板釬接。用異型板條同樣可以起到加強(qiáng)作用，也就是說(shuō)，將一個(gè)附加部件與管板連接形成一個(gè)抗彎區(qū)域。這樣，在管板上位于外側(cè)的限位壓板和翻邊孔的窄面之間形成一個(gè)連接，即一個(gè)固定的連接橋，它防止過(guò)渡區(qū)出現(xiàn)彎曲或變形。這樣就防止管/板-連接產(chǎn)生破壞性的彎曲應(yīng)力。
按照本發(fā)明的一個(gè)具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步改型，異型板條與集流箱成為一個(gè)整體，也就是說(shuō)，它形成集流箱的縱向邊的向下延長(zhǎng)線，也就是朝著管板的方向。這樣并不會(huì)增加制作或安裝費(fèi)用，因?yàn)榧飨淙匀缓颓懊嬉粯臃胖迷诠馨迳喜⑴c它釬接。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施形式，異型板條為(單獨(dú)的)嵌入板條，也就是說(shuō)，它作為一個(gè)附加部件嵌入到槽狀的過(guò)渡區(qū)中并與管板釬接。這種形式的優(yōu)點(diǎn)在于，既不需要對(duì)管板也不需要對(duì)集流箱進(jìn)行改變。這種嵌入板可用于如增壓空氣冷卻器之類的熱交換器，這種增壓空氣冷卻器用于壓力較高的增壓空氣。這樣，通過(guò)這種簡(jiǎn)單、有針對(duì)性的措施，使這種冷卻器可以適應(yīng)更高的工作壓力。
在本發(fā)明的其它優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，在朝向管板的內(nèi)側(cè)，異型板條或嵌入板條在管的窄面區(qū)帶有凹口，它將翻邊孔部分地夾持住，也就是說(shuō)，它緊貼在其窄面和角部區(qū)域并支撐住它們。這樣就會(huì)防止管的角部區(qū)域出現(xiàn)破壞性的應(yīng)力集中。


下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中，
圖1為一個(gè)增壓空氣冷卻器的局部視圖，圖2為圖1中所示增壓空氣冷卻器的一個(gè)視圖，其中嵌入板條用陰影線表示，圖3為圖1和2中所示增壓空氣冷卻器的截面圖，圖4為管板的一個(gè)視圖，其中嵌入板條用陰影線表示，圖4a為管板的橫截面圖，圖5為發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施形式，帶有一體式異型板條。
具體實(shí)施例方式
圖1為增壓空氣冷卻器的局部視圖，它顯示了增壓空氣箱和管/板-連接。這種增壓空氣冷卻器用于汽車特別是載貨車的壓縮空氣的冷卻。集流箱1(也被稱為增壓空氣箱)在截面上呈U形，優(yōu)選采用一種鋁合金制成。在整體上，集流箱1具有一個(gè)稍帶長(zhǎng)形的箱體，這個(gè)箱體可通過(guò)深拉伸或澆鑄形成。集流箱1的U形輪廓具有兩個(gè)臂2、3，它們形成增壓空氣箱的縱向面。集流箱1插入到管板4中，它在縱向側(cè)帶有限位壓板5、6，它們大致垂直于底板7。底板7上帶有眾多的翻邊孔，在圖中只顯示了翻邊孔8，而扁平管9的管端9a則插入到這一孔中。整個(gè)熱交換器或增壓空氣冷卻器帶有眾多的扁平管，在各管之間布置著波紋翅片(圖中未示)，它們形成了周圍空氣的二次熱交換面。箱體輪廓的兩臂2、3在下部，即敞開的一側(cè)具有連接段2a、3a，它們與管板4的限位壓板5、6重疊并在此處釬接。在連接段2a、3a的底邊下面布置著嵌入板條10、11，圖中用陰影線表示。
圖2中為圖1中所示集流箱1在翻邊孔8前方的一個(gè)截面的視圖。如同現(xiàn)有技術(shù)，管板4由一個(gè)板坯制成，因此基本上其壁厚s保持不變。翻邊孔8翻邊的方向是朝內(nèi)，即朝向集流箱1。管9的管端9a穿過(guò)翻邊孔8并向內(nèi)突出。在另一個(gè)圖中未示的實(shí)施例中，翻邊孔向外翻邊。這時(shí)，管端可以超出管板表面，或者，優(yōu)選地低于這個(gè)管板表面。
平的底板7在管板4的縱向面處即在翻邊孔8之外、在限位壓板5、6之內(nèi)變成了槽狀，在這里，這個(gè)槽一方面過(guò)渡到底板7，另一方面又過(guò)渡到限位壓板5、6，即形成了過(guò)渡區(qū)12、13。這個(gè)過(guò)渡區(qū)12、13形成了縱向凹槽，以提高管板4的穩(wěn)定性。由于集流箱1承受著由壓縮空氣所引起的內(nèi)部壓力，在集流箱1的縱向面2、3出現(xiàn)了壓力和/或拉力，這些力傳遞到管板的限位板條5、6上，使得過(guò)渡區(qū)12、13產(chǎn)生了彎曲應(yīng)力并導(dǎo)致變形。本發(fā)明則布置了嵌入板條10、11，它們作為異型板具有與過(guò)渡區(qū)12、13的輪廓相一致的形狀。這樣，嵌入板條10、11的外側(cè)貼在限位壓板5、6上，下側(cè)位于槽狀過(guò)渡區(qū)12、13之上，內(nèi)側(cè)與翻邊孔8的窄面相貼。嵌入板條10、11上面留有間隙14、15。如前所述，嵌入板條10、11優(yōu)選地由一種鋁合金制成，并與管板4釬接，也就是說(shuō)，在一個(gè)工序中與整個(gè)熱交換器釬接。
圖3為與圖2所在圖示平面相平行的一個(gè)平面上的截面圖。在圖中可以清楚地看到翻邊孔8的輪廓翻邊孔8與管9的外壁之間成銳角，這個(gè)角在釬焊后被呈彎月形的釬料16填滿。在彎月形的釬料上面是位于翻邊孔8處的管，它在這里帶有一個(gè)相對(duì)很窄的間隙。如前所述，翻邊孔8與管板的兩個(gè)位于外側(cè)的限位壓板5、6形成了過(guò)渡區(qū)12、13，其截面為一個(gè)非對(duì)稱的U形，并被嵌入板條10、11填滿。在限位壓板5、6與翻邊孔8，準(zhǔn)確地說(shuō)與翻邊孔的窄面之間，嵌入板條10、11形成了一個(gè)固定的連接橋，它起著阻止過(guò)渡區(qū)12、13變形的作用。這樣，在現(xiàn)有技術(shù)下出現(xiàn)的應(yīng)力集中被減輕，并且在窄面區(qū)域管/板-連接所承受的負(fù)載顯著降低。這樣，增壓空氣箱1就能夠承受更高的壓力。
圖4為一個(gè)沿圖4a中所示直線IV-IV的截面圖。與圖中未示的管9的形狀一致，翻邊孔8帶有一個(gè)大致為矩形的內(nèi)橫截面和外橫截面，其寬面和窄面分別為為8a和8b。嵌入板條10、11緊貼在每個(gè)翻邊孔的窄面8b上，即它們?cè)谡?b所在區(qū)域帶有與窄面8b形狀相同的的凹口10a、11a。與釬焊一起，嵌入板條10、11的這種緊貼方式對(duì)相對(duì)的管板部分產(chǎn)生了很好的支承作用，即一種抗彎曲的連接。凹口10a、11a可通過(guò)壓鑄(Prgen)形成。
圖4a為帶有翻邊孔8的管板4的橫截面圖，翻邊孔的外部是一個(gè)錐形區(qū)8c，其內(nèi)部是一個(gè)圓柱形區(qū)8d(這與扁平管9的橫截面相匹配)。錐形區(qū)8c作為管端9a的導(dǎo)入斜面。翻邊孔8是通過(guò)在管底板7(見(jiàn)圖2)上的沖孔-沖壓-壓鑄而形成的。
圖5中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施形式，在這里，前面所述的嵌入板條與增壓空氣箱成為一體，即一體成型。管板4不變；集流箱17帶有連接區(qū)域17a、17b，其底邊形成異型板條18、19，它們將管板4上的槽狀過(guò)渡區(qū)12、13填滿。在原理上，這種實(shí)施形式與前面所述的效果一樣，即對(duì)過(guò)渡區(qū)12、13進(jìn)行加強(qiáng)。只要集流箱17由澆鑄或壓鑄而成，那么帶圓角的底邊18、19就可直接通過(guò)澆鑄模的相應(yīng)形狀制成。在帶異型底邊18、19的增壓空氣箱17的結(jié)構(gòu)中就不再需要嵌入前面所描述的嵌入板條，也就是說(shuō)，可以省掉一個(gè)工序。也可以通過(guò)類似的方式如粘貼將異型板條固定在增壓空氣箱的底邊上。
其它未在圖中顯示的過(guò)渡區(qū)加強(qiáng)方法還有，如通過(guò)凹槽進(jìn)行加強(qiáng)，也就是說(shuō)，通過(guò)相應(yīng)的造型來(lái)提高截面抗彎系數(shù)，從而提高抗彎剛度?？梢栽谥谱鞴馨鍟r(shí)，在翻邊孔的窄面區(qū)域同時(shí)形成凹槽。另外還可以通過(guò)對(duì)過(guò)渡區(qū)的管板進(jìn)行鐓粗處理來(lái)加大過(guò)渡區(qū)的壁厚。這種方法還具有減輕管/板-連接區(qū)域即窄面和管角區(qū)域的破壞性應(yīng)力集中的效果。
參考標(biāo)號(hào)1 增壓空氣箱 2 縱向面2a連接區(qū) 3 縱向面3a連接區(qū) 4 管板5 限位壓板6 限位壓板7 底板8 翻邊孔8a寬面8b窄面8c錐形區(qū) 8d圓柱形區(qū)9 扁平管 9a管端10嵌入板條11嵌入板條12過(guò)渡區(qū) 13過(guò)渡區(qū)14間隙15間隙16彎月形釬料 17集流箱17a 連接區(qū) 17b 連接區(qū)18一體式異型板條 19一體式異型板條
權(quán)利要求
1.熱交換器，特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器，具有帶著管端(9a)的扁平管(9)、與管板(4)包括釬接而連接的集流箱(1)，其中，管板(4)帶有用于接納管端(9a)并具有寬面(8a)和窄面(8b)的開口(8)，還帶有限位壓板(5、6)和位于窄面(8b)和限位壓板(5、6)之間的槽狀過(guò)渡區(qū)(12、13)，并且管端(9a)與開口(8)釬接，其特征在于，該過(guò)渡區(qū)(12、13)具有加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，該加強(qiáng)機(jī)構(gòu)通過(guò)材料加厚而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，該加強(qiáng)機(jī)構(gòu)通過(guò)采用包括凹槽的加固而構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，該加強(qiáng)機(jī)構(gòu)通過(guò)異型板條構(gòu)成，該異型板條將過(guò)渡區(qū)(12、13)至少部分地填滿并與管板(4)釬接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其特征在于，該異型板條(18、19)與集流箱(17)成為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器，其特征在于，該異型板條為嵌入板條(11、12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的熱交換器，其特征在于，所述開口為方向朝內(nèi)的翻邊孔(8)，并且異型板條(10、11)帶有凹口(10a、10b)，它們與翻邊孔(8)的窄面形狀相配合。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的熱交換器，其特征在于，該開口為方向朝外的翻邊孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換器，特別是一種用于汽車的增壓空氣冷卻器，具有帶著管端的扁平管、與管板相連的集流箱，其中，管板帶有用于接納管端并具有寬面和窄面的開口，并帶有限位壓板和位于窄面和限位壓板之間的槽狀過(guò)渡區(qū)，并且管端與開口釬接。按照本發(fā)明，該過(guò)渡區(qū)包括一個(gè)加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)F28D1/053GK1771424SQ200480009475
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者卡斯滕·埃姆里希, 斯特凡·魏澤 申請(qǐng)人:貝洱兩合公司