專利名稱：熱交換器,特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是一種DE-A 19857435所公開的用于汽車的增壓空氣冷卻器。
背景技術：
在已公開的熱交換器中，被熱交換器介質穿流的管接入到一個管板中，管板通常與一個集流箱相連。管/板連接常采用以下結構管板帶有由向內的翻邊孔所形成開口，管則插入到這些開口中并向內從翻邊孔中突伸出來。管常為扁平管，與翻邊孔或管板釬焊連接。在熱交換器介質從集流箱進入到管端中的情況下，管/板連接的這種幾何形狀不利于流動，特別是在增壓空氣冷卻器中，在這里，增壓空氣的流動速度相對很快。這樣，在管端的進口區(qū)域就會出現壓降相對很大的問題。為此，DE-A 198 57 435提出一種所謂的折流板，它被放置在管板上，并覆蓋住翻邊孔或管端之間的區(qū)域。折流板的輪廓被倒圓，以使增壓空氣折流并減少壓力損失。這種折流板優(yōu)選地由塑料制成，然后放置在金屬管板上，并通過機械手段固定。但由于增壓空氣的溫度相對很高并且流速很快，這種解決方案仍具有問題。
這種熱交換器特別是帶有扁平管的增壓空氣冷卻器的另一個問題在于，扁平管的角部區(qū)域和窄面承受著特別高的應力，應力產生于集流箱的內部壓力和管板的形成過程。在管/板連接區(qū)域的應力集中會導致管出現裂紋，也就是說，會導致熱交換器的泄漏。而冷卻液冷卻器的發(fā)明人曾提出建議，將夾緊元件插入并與扁平管端部釬接來加強扁平管的端部。這種夾緊元件具有四個側臂，它們插入到兩個相鄰的扁平管中并與其釬接。也就是說，只有兩個管通過這種夾緊元件加強，即應力最大的、通常是熱交換器中最外面的管被加強。此外，相關的冷卻液管的通流截面明顯縮小，這樣，那里的壓降就增大了。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在說明書開頭提及的熱交換器中，一方面使管的進口區(qū)域的壓降保持在較低的水平，另一方面使管/板連接中的關鍵區(qū)域得到加強。
這個目的是由具有下述特征的熱交換器實現的。本發(fā)明設置了一個單一的一體式元件，它既促進了管的進口區(qū)域中的流體流動，又加強了管端。因此，這個結構部件實現兩個功能，并可輕易地安裝，即在一個工序中安裝。
從屬權利要求提供了本發(fā)明具有優(yōu)點的實施形式。按照本發(fā)明的第一個實施形式，這個一體式元件由一種金屬材料制成，特別是由鋁材或鋁合金制成，其中，加強元件與扁平管端部釬焊連接。這樣，就對管/板連接形成了材料結合的加固或加強，從而將大幅度降低了出現裂紋的危險。
在本發(fā)明的另一個具有優(yōu)點的實施形式中，帶有折流和加強元件的一體式元件由一個板坯制成，優(yōu)選地通過沖裁、壓制和卷邊制成。這樣的優(yōu)點在于，制造成本低，同時又不影響流體的折流和管的加強這兩個功能。
按照本發(fā)明的一個具有優(yōu)點的實施形式，一體式元件帶有指形件或象耙一樣的“尖齒”，它們插入到扁平管的窄面區(qū)域中。指形件或尖齒相互連接，也就是說在管與管之間通過縱向腹板連接，而縱向腹板又通過橫向腹板相互連接，其中，橫向腹板覆蓋了扁平管窄面之間的區(qū)域，因而成為流體的折流機構。每兩個相鄰的橫向腹板為一個扁平管端部形成了一種進口漏斗。這樣就使得壓降減少。
在本發(fā)明的另一個具有優(yōu)點的實施形式中，一體式元件覆蓋了整個管板，從而使每個管的壓力損失均勻地減少，也就意味著整個熱交換器的壓降降低。同時，通過采用一體式的指形件或“尖齒”使管得到加強。但這個元件也可為以下結構，即指形件只用于關鍵的管/板連接，例如最外面的管。這樣就可以不必對沒有受到應力的不利影響的管進行加強，從而減輕重量。


下面通過附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。其中，圖1為一個用于流體折流和管子加強的一體式元件的透視圖，圖2為圖1中所示元件的側視圖，圖3為沿圖2中的直線III-III所截取的一體式元件斷面圖，圖4為圖1中所示元件的俯視圖，圖5為沿圖4中的直線V-V所截取的一體式元件斷面圖，圖6為帶有圖1中所示元件的增壓空氣冷卻器的剖視圖，圖7為圖6中所示增壓空氣冷卻器的側視圖，圖8為沿圖7中的直線VIII-VIII所截取的斷面圖，圖9為帶有一體式元件的增壓空氣冷卻器的俯視圖，圖10為沿圖9中的直線X-X所截取的斷面圖，具體實施方式
圖1是一體式元件1的透視圖，它適用于一個在圖6到10中所示的增壓空氣冷卻器，一方面用來影響增壓空氣的流動，另一方面用來加強增壓空氣冷卻器的管子。該一體式元件1基本上由三個元件構成，即橫向腹板2、縱向腹板3和指形件4。橫向腹板2和指形件4的數量可為任一數字，也就是說，在每側有至少一個橫向腹板2和至少兩個指形件4，它們分別通過一個縱向腹板3相連。一體式元件1優(yōu)選地由一個鋁板制成，也就是說，首先在一個板坯上沖裁，然后壓制和卷邊。橫向腹板2用于影響增壓空氣的流動，而指形件4則用于管子的加強。
圖2是元件1的側視圖，也就是說可以看到四個指形件4，它們通過縱向腹板3相互連接。如前所述，指形件的數量為任意的，并且縱向腹板3的長度也隨之變化。指形件4帶有尖端4a，它帶有稍傾的斜面以便更容易地插入到圖中未示的管中。
圖3為沿圖2中的直線III-III的斷面圖，也就是說，斷面穿過一個橫向腹板2，并顯示出側部的彎折面2a，它通過一個180度的卷邊2b過渡成縱向腹板3。指形件4具有一個帶斜面的U形件及其側臂4b，在這里，U形件與圖中未示的管的內部橫斷面匹配。
圖4為帶有橫向腹板2的元件1的俯視圖，在圖中可以看見U形件的側臂4b，它們從凹凸不平的縱向腹板3向內延伸?？v向腹板3在橫向腹板2區(qū)域由于180度的卷邊2b而略微向外位移，因而形成了縱向腹板3的凹凸不平的形狀。
圖5為沿直線V-V的斷面圖，其中可以看到橫向腹板2的卷折表面2a。橫向腹板2具有一個縱向面2c，它輕微地向下即向著指形件4的方向彎折。這樣就形成了一個略微向外拱起的輪廓，即橫向腹板2的凸形輪廓。
圖6為增壓空氣冷卻器5的剖視圖，沒有集流箱但有扁平管6，波紋翅片7布置在扁平管之間。扁平管6接入到一個管板8之中，它具有為了接納管6而朝內的翻邊孔9。管板8在翻邊孔9之間的區(qū)域被前面所述的一體式元件1的橫向腹板2部分覆蓋，而圖中未示的指形件4則插入到管6之中。在管6的內部布置著紊流嵌入件10。管6被壓縮的，即熱的，增壓空氣穿流，而用來冷卻增壓空氣的周圍空氣則掠過波紋翅片7。
圖7為增壓空氣冷卻器5的前視圖，也就是說，可以看到由扁平管6的窄面6a和波紋翅片7形成的正面。管板8具有一個帶有縱向縫12的限位壓板11，縱向縫用于固定一個圖中未示的空氣箱或集流箱。一體式元件1向上突出，并略微高出限位壓板11。
圖8為沿圖7中的直線VIII-VIII的斷面圖，也就是說，在一個具有扁平管端部6b的扁平管6的斷面中，這個端部與管板8的翻邊孔9釬接在一起。翻邊孔9的窄面向外過渡成一個環(huán)形槽13，方向朝上的限位壓板11與環(huán)形槽相連。該槽13用于承納圖中虛線畫出的密封件，虛線畫出的增壓空氣箱14則被放置在密封件上，然后與限位壓板11卷邊連接。由于管板和翻邊孔的幾何形狀，在管/板連接的窄面區(qū)域出現了說明書開頭就提到的應力集中。因此，在管端6b的窄面區(qū)域插入了一體式元件1的指形件4。從圖中可以看出，它們緊貼在管端6b的內壁上，也就是說，也緊靠著翻邊孔9。一體式元件1的指形件4與管端6b的內壁釬焊連接，并因此在管端6b的角部區(qū)域以材料結合的形式起到了加強作用，也就是說，部分地加大了扁平管6的厚度。
圖9為俯視圖，也就是說，面向管板8的方向的視圖。扁平管端部6b的寬面之間的間隙被一體式元件1的橫向腹板2覆蓋。由于前面所述的橫向腹板2的凸形輪廓，使增壓空氣朝管端6b方向的流動受到影響，這一點在下一個圖中看得特別清楚。
圖10為沿圖9中的直線X-X的斷面圖。在圖中可以看見橫向腹板2的凸形輪廓及其彎折的縱向面2c。這樣，縱向面2c為每個管端6b形成一種進口漏斗或進口噴嘴，這樣可以大幅度減少增壓空氣進入到管端6b中時的損失。如果人們想象一下帶有向內的翻邊孔9而沒有橫向腹板2的管板8，這一點將特別清楚。在兩個相鄰的翻邊孔9之間是一個沿管板的橫向延伸的凹槽15，它由于翻邊孔9的寬面而大致呈U形?？v向凹槽15本來會使增壓空氣在進入到管端6b中時出現大量的紊流。但這卻由于橫向腹板2對橫向凹槽15的覆蓋而受到抑制。因此這樣就形成了一種對流動有利的覆蓋，其中，橫向腹板的彎折的縱向面2c靠在翻邊孔的上邊棱上，并在側面支撐在高出的管端6b之上。指形件4被釬焊在管端6b之中，從而形成了一個固定連接，也就是說，一體式元件1牢固地定位在管板8上，從而消除由于增壓空氣的快速流動而產生的振動以及可能的噪音。
如前所述，一體式元件的長度，即橫向腹板和指形件的數量是可變的—它們取決于被加強的管端的數量。應力最大的管端通常位于管板上比較靠外或最靠外的區(qū)域，這樣，一體式元件具有三到五個橫向腹板就已足夠了。但是，在管板的應力情況要求下，整個管板也可被一個一體式元件這樣覆蓋即每兩個相鄰的管端之間布置著一個對流動有利的橫向腹板。在整個管板被覆蓋的情況下，一體式元件中央區(qū)域的指形件可以被去掉，也就是說，在制造時可以被切掉，這樣，在中部的、應力較小的管就不用被加強。因此，本發(fā)明所述的一體式元件的結構是可變的，可以按照增壓空氣冷卻器或熱交換器的應力情況進行調整。
標號說明1 一體式元件 2 橫向腹板2a彎折面 2b180度的卷邊2c彎折的縱向面 3 縱向腹板4 指形件 4a指形件尖端4b側臂 5 增壓空氣冷卻器6 扁平管 6a窄面6b管端 7 波紋翅片8 管板 9 翻邊孔11限位壓板 12縱向縫13槽
權利要求
1.熱交換器，特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器，具有一個熱交換器芯體，該芯體包括具有扁平管端部(6b)的扁平管(6)和翅片(7)以及管板(8)，其中，管板帶有由翻邊孔(9)所形成的開口，扁平管端部(6b)插入到該開口中并釬接，該熱交換器還具有可放置在管板(8)之上的集流箱(14)以及對扁平管端部(6b)進口區(qū)域中的流體進行折流的元件，其特征在于，流體的折流元件(2)和扁平管端部的加強元件(4)形成一體式元件。
2.根據權利要求1所述的熱交換器，其特征在于，折流元件(2)和加強元件(4)由一種包括鋁材的金屬材料制成，并且加強元件(4)與扁平管端部(6b)釬焊連接。
3.根據權利要求2所述的熱交換器，其特征在于，折流和加強元件(2、4)由一塊板坯制成。
4.根據權利要求3所述的熱交換器，其特征在于，折流和加強元件(2、4)由一塊板材沖裁、壓制和卷邊而成。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的熱交換器，其特征在于，加強元件(4)插入到扁平管端部(6b)中。
6.根據權利要求5所述的熱交換器，其特征在于，加強元件(4)與扁平管端部(6b)的內部輪廓、特別是在它的窄面(6a)區(qū)域匹配。
7.根據權利要求6所述的熱交換器，其特征在于，加強元件由帶有U形件(4b)的指形件(4)形成。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的熱交換器，其特征在于，加強元件(4)之間通過縱向腹板(3)連接。
9.根據權利要求8所述的熱交換器，其特征在于，折流元件由橫向腹板(2)形成，布置在扁平管端部(6b)之間并與縱向腹板(3)相連。
10.根據權利要求9所述的熱交換器，其特征在于，橫向腹板(2)具有一個向外凸起的輪廓并形成扁平管端部(6b)的進口漏斗(2c)。
11.根據前面的權利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，一體式元件(1、2、3、4)可插入到至少兩個扁平管端部(6b)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器(5)。該熱交換器具有一個熱交換器芯體，該芯體包括具有扁平管端部的扁平管(6)和翅片(7)以及帶有翻邊孔(9)的管板(8)，其中，扁平管端部插入到該孔中并釬接在一起。該熱交換器還具有可放置在管板(8)之上的集流箱(14)以及對扁平管端部進口區(qū)域中的流體進行折流的元件。本發(fā)明的特點是，流體的折流元件(2)和扁平管端部的加強元件作為一體式元件形成。
文檔編號F28D1/053GK1882818SQ200480034539
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月20日
發(fā)明者賴因哈德·海涅, 賴因哈德·庫爾 申請人:貝洱兩合公司