特別用于機(jī)動車輛的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在第一流體和第二流體之間熱交換的熱交換器，包括：熱交換束(3)，包括用于循環(huán)第一流體的第一通道和用于循環(huán)第二流體的第二通道)；用于第一流體的入口總管(5)和出口總管(7)，所述第一通道的端部通入其中；和用于第二流體的入口管(9)和出口管(11)。所述用于第一流體的入口(5)和出口(7)總管附連至所述束(3)的第一表面(3c)并且被分隔件(13)分隔，所述交換器進(jìn)一步中間總管(21)，其與用于使第一流體在所述第一通道中沿U形路徑循環(huán)的所述第一通道連通。所述交換器包括附連至所述束(3)的第二表面(3e)的至少一個壁(33)，所述表面(3e)與所述第一表面(3c)連續(xù)，用于第二流體的所述入口(9)和出口(11)管設(shè)置在所述壁(33)的一端上，彼此分離，且所述交換器包括中間隔間(39)，其與所述第二通道連通，用于使第二流體在所述第二通道中沿U形路徑循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，所述中間總管(21)和所述中間隔間(39)設(shè)置在所述束(3)的相互垂直的表面(3d、3e)上。
【專利說明】特別用于機(jī)動車輛的熱交換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換器，特別用于機(jī)動車輛的熱交換器。
[0002]本發(fā)明申請的優(yōu)選領(lǐng)域是用于機(jī)動車輛的增壓式發(fā)動機(jī)的領(lǐng)域，機(jī)動車輛采用作為“增壓空氣冷卻器”熱交換器來冷卻空氣。
【背景技術(shù)】
[0003]事實上，增壓式或渦輪壓縮式熱機(jī)，特別是柴油機(jī)，充有來自壓縮機(jī)或渦輪壓縮機(jī)的稱為“增壓空氣”的加壓空氣。在其壓縮之后，該空氣處于非常高的溫度下并且可取的是其在進(jìn)入發(fā)動機(jī)之前被冷卻，以使得發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0004]傳統(tǒng)上，增壓空氣冷卻器用于此目的。該冷卻器的功能是通過與另一流體的熱交換冷卻增壓空氣，所述另一流體例如是室外空氣，或也可以是例如乙二醇水的液態(tài)冷卻劑。
[0005]已知多種結(jié)構(gòu)用于這種類型的熱交換器或冷卻器。特別地，已知熱交換器包括安裝在殼體或外殼中的熱交換芯部。熱交換芯部包括，例如，堆疊的平行板或平行設(shè)置的管以運(yùn)送第一流體，而第二流體在管之間流動。接收該熱交換芯部的外殼通常在其兩端敞開，使得其能連接至流體分配殼體:入口殼體和出口殼體。
[0006]兩流體的循環(huán)對于熱交換性能來說是重要的。
[0007]根據(jù)已知的解決方法，流體中的一個或兩個流體循環(huán)通過擾流器或紊流器，以增加兩個流體之間的熱交換表面。
[0008]此外，汽車行業(yè)現(xiàn)在的趨勢是該類型的熱交換器的總尺寸減少。然而，交換器尺寸的減少可以減少兩流體之間的交換表面，并且由此改變交換器的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目標(biāo)是進(jìn)一步改善具有最小尺寸的在兩流體之間的熱交換的質(zhì)量。
[0010]為此，本發(fā)明的目標(biāo)是第一流體和第二流體之間的熱交換器，所述交換器包括:
[0011]-熱交換芯部，用于第一和第二流體之間的熱交換，包括第一流體的第一循環(huán)通道和在所述第一通道之間的第二流體的第二循環(huán)通道，
[0012]-用于第一流體的入口收集箱和用于第一流體的出口收集箱，所述第一通道的端部敞開到所述收集箱中，和
[0013]-用于第二流體的入口連接件和用于第二流體的出口連接件，
[0014]其特征在于:
[0015]-用于第一流體的所述入口和出口收集箱固定在所述芯部的第一側(cè)部上且由導(dǎo)流器分開，所述交換器還包括中間收集箱，所述中間收集箱與所述第一通道連通，以建立第一流體在所述第一通道中的U形循環(huán)，其中
[0016]-所述交換器包括固定在所述芯部的鄰接所述第一側(cè)部的第二側(cè)部的至少一個壁，且用于第二流體的所述入口和出口連接件設(shè)置在所述壁的一端處，彼此分離，且所述交換器包括中間隔間，該中間隔間與所述第二通道連通，用于第二流體在所述第二通道中的U形循環(huán)，且其中
[0017]-所述中間收集箱和所述中間隔間設(shè)置在所述芯部的彼此垂直的側(cè)部上。
[0018]兩流體的U形循環(huán)允許熱交換性能在具有較小交換器超出的情況下被改善。
[0019]所述熱交換器可以還包括一個或多個以下特征，單獨(dú)地或結(jié)合地采用:
[0020]-所述第一和第二流體逆向循環(huán)；
[0021]-所述交換器包括連結(jié)收集箱，所述連結(jié)收集箱被所述導(dǎo)流器分成兩個隔間，以一方面形成所述入口箱和另一方面形成所述出口箱；
[0022]第一流體的入口收集箱和出口收集箱由兩個不同的部件實現(xiàn)；
[0023]-前述芯部包括堆疊管，所述堆疊管中的至少兩個管連結(jié)，以使得所述連結(jié)管的側(cè)表面定位為基本對著所述連接件之間的結(jié)合處；
[0024]-與所述第一通道的組件連通的中間收集箱設(shè)置在所述芯部的對著第一例部的第三側(cè)部，用于第一流體的U形循環(huán)；
[0025]-與所述第二通道的組件連通的所述中間隔間設(shè)置在所述壁的對著所述連接件的一端，用于第二流體的U形循環(huán)；
[0026]-所述芯部具有基本上平行六面體的總體形式，具有兩個端部側(cè)部、兩個小側(cè)向側(cè)部和兩個大側(cè)向側(cè)部，且其中，所述第一側(cè)部是所述芯部的小側(cè)向側(cè)部，所述第二側(cè)部是所述芯部的大側(cè)向側(cè)部；
[0027]-前述交換器構(gòu)造用于機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)的增壓空氣的冷卻，以及
[0028]-第一流體是增壓空氣，且第二流體是乙二醇水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過閱讀以下借助說明性非限制性示例給出的描述和附圖而更加顯而易見，在圖中:
[0030]圖1示出熱交換器的側(cè)視圖，
[0031]圖2示出圖1中的交換器的立體圖，
[0032]圖3是圖1中的熱交換器芯部的立體透視圖，
[0033]圖4是圖3中的芯部的側(cè)視圖并且
[0034]圖5是根據(jù)圖4中的部分II的視圖。
【具體實施方式】
[0035]在這些圖中，基本上相同的元件采用相同的標(biāo)號識別。
[0036]本發(fā)明涉及熱交換器1，特別用于冷卻用于發(fā)動機(jī)的增壓空氣，所述發(fā)動機(jī)例如機(jī)動車輛的柴油機(jī)。
[0037]根據(jù)描述的實施例，該交換器被稱作“空氣-水”交換器，換句話說，在該熱交換器中，是熱交換的流體是空氣和水的交換器。在增壓空氣冷卻器的情況下，水優(yōu)選是前述發(fā)動機(jī)的被稱為“低溫”冷卻回路的水；其典型地是乙二醇水。
[0038]這種類型的熱交換器I已在圖1中描述。該交換器I，其可以在圖2的立體透視圖中更好地看到，具有基本上平行六面體的總體形式。
[0039]交換器I包括芯部3，該芯部用于在第一流體，例如空氣，和第二流體，例如水，之間熱交換。
[0040]為此，交換器包括用于第一流體(在該情況下為空氣)的第一入口收集箱5和出口空氣的第二收集箱7，以便允許芯部3中的空氣的循環(huán)，以及包括第二流體(在該情況下為水)的入口連接件9和水出口連接件11，以便允許水在芯部3中通過與空氣熱交換進(jìn)行循環(huán)。
[0041]如在圖2至4中可以看到的，芯部3具有基本上平行六面體的總體形式。因此芯部3具有兩個端部側(cè)部3a、3b，兩個小側(cè)向側(cè)部3c、3d和兩個大側(cè)向側(cè)部3e、3f。每個大側(cè)向側(cè)部3e、3f鄰近小側(cè)向側(cè)部3c、3d。
[0042]根據(jù)示出的實施例，空氣入口收集箱5和出口收集箱7例如制成在在芯部3的小側(cè)向側(cè)部3c上。這些收集箱5、7連接至空氣回路的通道，熱交換器I安裝在所述回路中。
[0043]參照附圖1和2，因此收集箱5和7設(shè)置為一個在另一個上面，由導(dǎo)流器13(圖2中可見)隔開。
[0044]為了確保交換器I的密封，交換器包括在收集箱和芯部3之間的密封裝置(未示出)。當(dāng)然，交換器I同樣地在分隔收集箱5、7的導(dǎo)流器13的水平處具有密封裝置。作為例子，可以設(shè)置密封環(huán)。
[0045]熱交換芯部3包括，例如，用于空氣流堆疊平行管15、15a、15b、15'、15"(圖3)。因此該堆疊沿管15的堆疊方向具有兩個端管15a、15b，并且這些端管15a、15b限制芯部3的端部側(cè)部3a、3b。
[0046]這些管15、15a、15b、15,、15"分別具有例如基本扁平的總體形式。
[0047]管15、15a、15b、15'、15"分別限定用于空氣第一循環(huán)通道，所述第一循環(huán)通道產(chǎn)開入口箱5和出口箱7 (參照圖2和3)。因此空氣通過入口箱5被引入管并且通過出口箱7聚集在管的出口處。
[0048]可以提供具有基本波狀形式的擾流器翅片17，例如，設(shè)置在這些管15、15a、15b、15'、15"中，以擾動空氣流動并且增加交換表面，以有助于空氣和水之間通過管15、15a、15b、15'、15"的壁進(jìn)行的熱交換。
[0049]翅片17例如可以焊接至管15、15a、15b、15'、15"。
[0050]更精確地，以已知的方式，這些翅片17可以實現(xiàn)為波狀插入件的形式，例如由金屬條形成，其可以變形以形成波形。每個波狀插入件可以設(shè)置為通過波形的端部區(qū)域分別接觸管的內(nèi)壁(參照圖5)。
[0051]管15、15a、15b同樣限定處于它們之間的用于水流的第二循環(huán)通道。
[0052]因此第二通道插入在管15、15a、15b之間并且芯部3呈現(xiàn)第一和第二循環(huán)通道的
交替堆疊。
[0053]可以想象，例如，水流的擾流器19安裝于這些第二通道中。這種類型的擾流器19在圖3和5中以局部和示意性方式示出。
[0054]這些擾流器19在兩個管之間延伸，例如，在兩個相鄰管之間的整個長度上。
[0055]這些擾流器19具有在穿過它們的水流中產(chǎn)生紊流的形式。為此，擾流器19可以實現(xiàn)為板，該板具有擾流器設(shè)計，或，根據(jù)說明性例子，也可以實現(xiàn)為兩個疊置的敞開擾流板19的形式。
[0056]每個板19可以焊接至限定第二通道的兩個相鄰管中的一個。[0057]這些擾流板19形成管15、15a、15b之間的支柱并且允許交換表面通過干擾水流而增加。這允許空氣和水之間通過管壁的熱交換。
[0058]在該情況下，芯部3包括交替堆疊的管和擾流器19。
[0059]此外，在該堆疊中，至少兩個管15'、15"連結(jié)，因此該兩個管不被第二通道或板19分開。根據(jù)示出的實施例，兩個管15'、15"連結(jié)。
[0060]這兩個連結(jié)的管15'、15"例如基本位于堆疊的中間。如可以在圖5中更好地看到的，這兩個連結(jié)的管15'、15"限定芯部3的第一部分A或第一半部，和第二部分或第二半部B。
[0061]第一部分A從端管15a延伸直到連結(jié)管15'。第二部分B從連結(jié)管15"延伸直到對面的端管15b。
[0062]根據(jù)圖2和5示出的實施例，在芯部3的小側(cè)向側(cè)部3c的一側(cè)，第一部分A的管15aU5U5/的端部敞開到空氣出口收集箱7中。第二部分B的管15"、15、15b的端部本身敞開到入口空氣收集箱5中。管15'和15"之間的結(jié)合部定位為基本對著分隔兩個收集箱5和7的導(dǎo)流器13。
[0063]該布置允許在芯部3的管中的基本U型的空氣循環(huán)。
[0064]此外，交換器I包括中間收集箱21 (參照圖1和2)，該中間收集箱制成與第一小側(cè)向側(cè)部3c相反的第二小側(cè)向側(cè)部3d上。
[0065]為了確保交換器I的密封，交換器在該中間收集箱21和芯部3之間包括密封裝置(未示出)，例如密封環(huán)。
[0066]第二小側(cè)向側(cè)部3d的一側(cè)上的管15、15a、15b、15'、15"的組件的端部敞開到該中間收集箱21中(參照圖2和3)。
[0067]因此，已在第二部分B的管中循環(huán)的空氣在第一部分A的管中循環(huán)之前被收集到該中間收集箱21中，直到其通過出口箱7離開。
[0068]與入口收集箱5和出口收集箱7相對的該中間收集箱21因此參與芯部3中空氣U形循環(huán)。
[0069]此外，分配箱5、7和21由收集器23(圖2和3)和互補(bǔ)的相關(guān)蓋25和27共同形成。
[0070]根據(jù)示出的實施例，兩個入口箱5和出口箱7由收集器23和相關(guān)蓋25共同形成。
[0071]蓋25由單個部件形成，并且包括將蓋25分隔成兩個隔間的導(dǎo)流器13，以這種方式一方面形成入口箱5和另一方面形成出口箱7。
[0072]收集器23設(shè)置在管組件的端部處，在小側(cè)向側(cè)部3c的水平處，并且允許與相關(guān)蓋25的組裝。
[0073]收集器23由單個部件形成并且接收多個端管部，所述端管部來自管芯部的第一部分A和第二部分B。
[0074]為了達(dá)到這個目的，收集器23具有用于接收管15、15a、15b的端部的多個孔29，并且顯示出較大孔31以同時接收兩個連結(jié)管15'、15"的端部。該較大孔31具有的尺寸是例如普通管端部的孔29的尺寸的兩倍。
[0075]當(dāng)然可以以不同的方式實現(xiàn)具有兩個收集器23和兩個相關(guān)蓋的兩個收集箱5和7。[0076]以類似的方式，中間箱21由收集器23和相關(guān)蓋27共同形成，所述收集器23設(shè)置在管組件的端部處，位于小側(cè)向側(cè)部3d的水平處。
[0077]在這種情況下，收集器23等同于入口箱5和出口箱7的收集器23。
[0078]蓋27與蓋25不同在于，蓋27不限定通過導(dǎo)流器13分隔開的兩個隔間。蓋27具有收集器形式23的互補(bǔ)形式，以這種方式限定空氣收集腔，管組件的端部敞開到該空氣收
集腔室。
[0079]此外，根據(jù)圖1至4中示出的實施例，交換器I包括兩個靠近芯部3的側(cè)壁33。
[0080]這些壁33，例如，制成在對著芯部3的兩個大側(cè)向側(cè)部3e、3f上(圖3)。因此壁33對著芯部3的堆疊管的側(cè)表面。
[0081]壁33可以例如通過焊接固定于芯部3。
[0082]根據(jù)圖2示出的例子，相對側(cè)壁33通常是矩形形式，以與端管15a、15b共同限定敞開的平行六面體形式，其一方面連接入口箱5和出口箱7，另一方面連接用于空氣分配的中間箱21。
[0083]為了達(dá)到這個目的，兩個壁33可以在端管15a、15b上分別具有固定裝置34。
[0084]如前面所述，水入口連接件9和出口連接件11允許水在芯部3中循環(huán)。
[0085]為了達(dá)到這個目的，這些入口連接件9和出口連接件11設(shè)置在壁33的一個上。更準(zhǔn)確地，為了允許水的U形循環(huán)，兩個連接件9、11設(shè)置在壁33的第一端部的水平處，彼此分離。
[0086]連接件9、11例如設(shè)置為鄰近空氣入口箱5和出口箱7。
[0087]圖3中可以看出，壁33可以具有基本圓形形式的開口 35，例如，用于入口和出口，并且該開口 35的右邊，具有朝交換器I的外部取向的冠部37，如圖2和3中所示。
[0088]該冠部37例如通過沖壓實現(xiàn)。
[0089]連接件9和11分別連接于開口 35的水平處，并且在冠部37之間延伸的壁33形成入口連接件9和出口連接件11之間的密封間隔部(參照圖3和5)。
[0090]此外，由在兩個冠部37之間延伸的壁33形成的該間隔部基本定位為對著兩個連結(jié)管15'、15"的側(cè)表面(參照圖5)。
[0091]該布置允許水的基本U形循環(huán)。
[0092]因此，經(jīng)由出口 9連接件被引入芯部3的第二流體(在這種情況下是水)在插置在第一部分A的管15a、15、15'之間的第二通道中循環(huán)，然后水在經(jīng)由出口 11連接件離開之前在插置在管15"、15、15b之間的第二通道中循環(huán)。
[0093]此外，設(shè)置中間隔間39(圖1至4)，其與芯部3的第一部分A的第二通道以及芯部3的第二部分B的第二通道兩者連通，以這種方式接收已在第一部分A中循環(huán)的水，然后將水朝向第二部分B重新分配以去除。
[0094]因此該中間隔間39參與水在芯部3中的U形循環(huán)。
[0095]中間隔間39設(shè)置在芯部3的垂直于側(cè)部3d的一側(cè)上，中間收集箱21設(shè)置在側(cè)部3d上。
[0096]該特殊設(shè)置允許兩種流體的雙U形循環(huán)。
[0097]根據(jù)示出的實施例，中間隔間39位于與入口 9和出口 11連接件相同的壁33上，但是位于相反端部處。[0098]此外，為了形成水收集腔，該隔間39例如呈現(xiàn)為壁33的冠部的形式，以類似于冠部37的方式，接收入口 9和出口 11連接件。
[0099]該冠部例如由沖壓實現(xiàn)。
[0100]此外，根據(jù)描述的實施例，兩流體逆向地循環(huán)。該逆向循環(huán)進(jìn)一步增加熱交換器I的性能。
[0101]為了達(dá)到這個目的，參照圖2，空氣入口箱5基本位于與水出口連接件11相同的平面上，并且空氣出口箱7基本位于與水入口連接件9相同的平面上。
[0102]因此，空氣入口箱5和出口連接件I I與芯部3的第二部分B連通，并且空氣出口箱7和水入口連接件9與芯部3的第一部分A連通。
[0103]允許第一流體和第二流體兩者的U形循環(huán)的該類型交換器I允許通過延長兩流體的循環(huán)路徑來增加熱交換表面。
[0104]此外，對于與現(xiàn)有技術(shù)的不具有雙U形循環(huán)的交換器有關(guān)的相同的熱交換能力，得到了沒那么大體積的交換器I。
【權(quán)利要求】
1.第一流體和第二流體之間的熱交換器，所述交換器包括: -熱交換芯部(3)，用于第一和第二流體之間的熱交換，包括第一流體的第一循環(huán)通道和位于所述第一通道之間的第二流體的第二循環(huán)通道， -用于第一流體的入口收集箱(5)和用于第一流體的出口收集箱(7)，所述第一通道的端部敞開到所述入口收集箱(5)和所述出口收集箱(7)中，和 -用于第二流體的入口連接件(9)和用于第二流體的出口連接件(11)，其特征在于: -用于第一流體的所述入口收集箱(5)和出口收集箱(7)固定在所述芯部(3)的第一側(cè)部(3c)上并且由導(dǎo)流器(13)分隔，且所述交換器還包括中間收集箱(21)，所述中間收集箱與所述第一通道連通，以建立第一流體在所述第一通道中的U形循環(huán)，其中 -所述交換器包括固定在所述芯部(3)的鄰接所述第一側(cè)部(3c)的第二側(cè)部(3e)上的至少一個壁(33)，并且用于第二流體的所述入口連接件(9)和出口連接件(11)設(shè)置在所述壁(33)的一端處，彼此分離，且所述交換器包括中間隔間(39)，所述中間隔間與所述第二通道連通，用于第二流體在所述第二通道中的U形循環(huán)，并且其中 -所述中間收集箱(21)和所述中間隔間(39)設(shè)置在所述芯部(3)的彼此垂直的側(cè)部(3d、3e)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其特征在于，其包括連結(jié)收集箱，所述連結(jié)收集箱由所述導(dǎo)流器(13)分成兩個隔間，以一方面形成所述入口箱(5)和另一方面形成所述出口箱(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其特征在于，第一流體的入口收集箱(5)和出口收集箱(7)通過兩個不同部件實現(xiàn)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的交換器，其特征在于，所述芯部包括堆疊管(15、15a、15b、15'、15")，所述堆疊管中的至少兩個管(15'、15")以如下方式連結(jié): -所述連結(jié)管(15'、15")的側(cè)表面定位為基本上對著所述連接件(9、11)之間的結(jié)合處，且 -分隔所述收集箱(5、7)的所述導(dǎo)流器(13)定位為基本上對著所述連結(jié)管(15'、15")之間的結(jié)合處。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的交換器，其特征在于，與所述第一通道的組件連通的中間收集箱(21)設(shè)置在所述芯部(3)的對著所述第一側(cè)部(3c)的第三側(cè)部(3d)上，用于第一流體的U形循環(huán)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的交換器，其特征在于，與所述第二通道的組件連通的中間隔間(39)設(shè)置在所述側(cè)壁(33)的對著所述連接件(9、11)的端部上，用于第二流體的U形循環(huán)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的交換器，其特征在于，所述芯部(3)具有基本平行六面體的總體形式，具有兩個端部側(cè)部(3a、3b)、兩個小側(cè)向側(cè)部(3c、3d)和兩個大側(cè)向側(cè)部(3e、3f)，且其中所述第一側(cè)部(3c)是所述芯部的小側(cè)向側(cè)部，且所述第二側(cè)部(3e)是所述芯部的大側(cè)向側(cè)部。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的交換器，其特征在于，其構(gòu)造用于機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)的增壓空氣的冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交換器，其特征在于，第一流體是增壓空氣，第二流體是乙二醇水。
【文檔編號】F02B29/04GK103890524SQ201280032750
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】A·戴 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司