CN103384810A - 可钎焊部件和包括其的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可钎焊的部件，用于流体在热交换器中的循环，特别是用于机动车辆。所述部件的芯部（4）包括铝合金。其还包括布置为抵靠芯部（4）的纯铝保护层（8）。

Description

可钎焊部件和包括其的热交换器

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的热交换器的领域，其意图在两种流体之间进行热交换，且更具体地，但不排他地，涉及铝合金热交换器，其用于冷却这些车辆的热机的排放气体。

背景技术

用于使机动车辆的热机的排放气体再循环（称为EGR，“排放气体再循环”）的回路是已知的。排放气体在其内再循环到发动机的进气口，在那里，它们被完全燃烧。

再循环回路在热机的排气回路和进气回路之间延伸，且大体包括用于冷却排放气体的热交换器，因为它们处于极高的最大温度（400℃-900℃）。其还包括未冷却的旁通通道、用于将气体流选择性引导到热交换器中或旁通回路中的旁通阀，和用于控制再循环回路中的气体流的通过量的控制阀。

这些排放气体特别是酸性的，且冷凝为酸性液体，特别是在车辆发动机是冷的时候。因为该酸性液体特别包含硫酸盐、硝酸盐、有机酸、氯化物和/或碳氢化合物，这些通过腐蚀而导致对热交换器的大量损害。因此通常注意，冷凝物的pH小于2，氯化物值为50ppm。在一些车辆中，甚至注意到pH0.8和200ppm的氯化物。

此外，这些交换器的各种部件的组装通过钎焊进行，从而这些元件之前被涂覆有一层钎料。在钎焊期间，观察到钎料层的硅朝向元件芯部扩散。芯部的组分的这种改变使得元件更易受到腐蚀。

因此需要抗腐蚀的交换器部件。

文献WO2006034876是已知的，其提出在交换回路的表面上形成憎水层，以便尽可能快地去除酸性水的冷凝，而使其没有时间攻击交换器，但是该方案不是令人满意的，因为其不能完全防止腐蚀，且明显减小交换器的热交换能力。

发明内容

本发明的目的是提出用于这样的交换器的部件，其可抵抗腐蚀，该腐蚀例如由于这些气体的冷凝造成，且所述部件特别简单并且制造便宜。

为此，本发明提出一种可钎焊的部件，用于流体在热交换器中的循环，特别是用于机动车辆，其包括铝合金芯部，其特征在于，其进一步包括布置为抵靠芯部的纯铝保护层。

因此，在钎焊之后，纯铝层与腐蚀性气体接触，且不与部件的芯部接触。与部件的芯部相比，铝层具有对腐蚀的更好的抵抗，且其存在防止钎料的硅朝向芯部扩散。无论是由于排放气体、液体（诸如乙二醇水溶液）或另外的流体的循环，部件都抵抗腐蚀。

根据在制造和使用时均特别简单和方便的实施例特征：

保护层包括重量百分比大于或等于99.5%的铝；

芯部具有第一表面，其上均匀地延伸有保护层；

芯部具有第二表面，对着第一表面，且部件包括第二纯铝保护层，其抵靠第二表面布置；

两个保护层具有相同的组分；

在部件的钎焊之后的机械强度与部件厚度的乘积大于或等于46800MPa.μm；

部件具有的厚度为200μm至530μm之间；

保护层的厚度在25μm至80μm之间；

保护层位于芯部和钎料层之间，用于通过将部件钎焊到另外的部件而被组装，钎料层的厚度和保护层的厚度之间的比为0.3至1之间；

钎料层的厚度是总厚度的4%至10%之间；

该部件是管或板。

本发明还涉及一种交换器，特别地用于机动车辆，用于在第一回路中循环的第一流体和在第二回路中循环的第二流体之间进行热交换，该第二回路与第一回路分离，其特征在于，其包括多个前述的部件，部件的表面包括属于第一回路的保护层。

根据在制造和使用时均特别简单和方便的实施例特征：

第一流体包括再循环的排放气体；

在钎焊之后，部件的机械强度与部件芯部的厚度的乘积大于或等于46800MPa.μm；

部件是堆叠板或平行布置的管。

附图说明

本发明的特征和优势将在借助以非限制性方式给出优选示例、参考附图的以下描述中显现，在附图中：

图1a和1b是根据本发明的管在钎焊之前和之后的一对局部横截面图，其仅在外表面上具有纯铝层；

图2a和2b是类似于图1的一对图，其中，纯铝层和钎料层布置在管的内表面和外表面上；

图3是根据本发明的交换器的分解透视图；

图4是类似于图3的视图，交换器被组装；

图5是根据本发明的板在钎焊之前的透视图，铝层和钎料层布置在板的内表面和外表面上；

图6是类似于图5的视图，在钎焊之后；

图7是根据本发明的板在钎焊之前的透视图，在板的仅一个表面上具有纯铝层，在每侧上具有钎料层。

具体实施方式

现在将参考图1和2描述根据本发明的部件。在该情况下，其是扁平管1，用作如图3所示的热交换束2的一部分。管1包括壁，其中，横向于其纵向轴线的截面是矩圆形的，其中两个扁平部分与两个圆的部分（例如半圆形状）交替。圆的部分在图中没有示出。扁平壁的两个平行段3在图中可见。

管1的壁的厚度，即，段3的厚度，在200μm至530μm之间。

管1的壁包括芯部4，其由3000系列铝合金制成。

管1的内侧5是，在图1和2中，在两个段3之间延伸的空间。每个段3具有面向管1的内侧5的内侧面6，和对着内侧面6的外侧面7。

在外侧面7的侧部，芯部4包括第一表面，纯铝保护层8抵靠该第一表面延伸。纯铝被理解为具有极高铝含量的铝合金，其含量大于给定值99%。在该情况下，这是1000系列铝合金。层8具有40μm的厚度，且在该情况下，具有99.5%的铝百分比。

在钎焊管1之前，保护层8在芯部4和钎料层10之间延伸。层10的厚度是30μm。钎料用于将管1钎焊到束2的另一部件，例如布置在管1之间或在束2的集管板之间的分隔器。由于钎焊是熟知的，且不是本发明的主题，在该情况下将不对钎焊或钎料的组分进行详细描述，给出钎料具有的熔化温度小于交换器的部件的熔化温度，以便允许各个部件固定到彼此。

在内侧面6侧部，芯部4包括另一钎料层10（在钎焊之前，抵靠其表面）。该层10用于钎焊管1，扰动元件（未示出）布置在管1内。

通常，部件的厚度，即，管1的壁的厚度、层8的厚度、钎料层10的厚度按以下在范围内并且以一些关系被选择：

-钎料层10的厚度和铝层8的厚度之间的比在0.3和1之间，用于防止钎料朝向芯部4迁移；

-钎料层10的厚度在管1的壁的厚度的4%和10%之间；

-保护层8的厚度在25μm和80μm之间；

-管1的壁的厚度在200μm和530μm之间。

在交换器11钎焊之后（图3和4），钎料层10的金属已经朝向要被钎焊的区域迁移，从而在这些区域的外侧，保护层8被暴露。

层8形成要与流体接触的涂层，并像牺牲保护层那样作用。因此，即便该层8开始被腐蚀，管1的壁的芯部4不会被攻击。

在图1a和1b的管1上，因此在管1的外侧存在保护层8，以便针对外侧腐蚀保护管1，该腐蚀可在经过的流体的作用下发生。

在图2a和2b中的管1上，管1的内侧面6的侧部上的芯部的第二表面涂覆有第二保护层8。该第二层8在芯部4和另一钎料层10之间延伸。钎焊发生在管的外侧和管的内侧，例如，扰动元件在管之间和管内。由于保护层8在管1外侧和内侧上的存在，管1被针对腐蚀而保护，该腐蚀可在管之间和管内流过的流体的作用下发生。

在钎焊之后，管1的壁的机械强度乘以芯部4的厚度大于46800MPa.μm。

图2a和2b的管的使用的例子在图3和4中示出。示出的交换器11包括两排扁平管1。束被放置在壳体12中。

交换器11包括用于EGR气体循环的回路，该EGR气体与冷却剂进行热交换。

壳体12，其具有大致矩形截面且在其一个端部处封闭，在其内侧容纳管1的束2，在本情况下，管是U形的，即，管1的入口13和出口14在壳体12的开口端部15处布置于同一侧上。

管1的束的端部固定到支撑板16。支撑板16具有多个开口17，用于安装各管1。

壳体12具有用于EGR冷却剂的入口通道18和出口通道（未示出），在该情况下，EGR冷却剂是发动机冷却回路的乙二醇水溶液。

EGR气体通过入口13进入交换器11，在管1中循环，在那里它们被冷却，然后通过出口15返回。乙二醇水溶液通过入口通道18进入，浸没束2并通过出口通道排出。交换发生在EGR气体和乙二醇水溶液之间，以便允许EGR气体冷却。

EGR气体的酸性可以大约为pH2，且在一些情况下，可达到0.8的pH值，并容纳直至200ppm的氯化物。由于在交换器中的循环过程中的可能的冷凝，管内侧经历腐蚀条件，它们通过保护层8的存在被针对这些腐蚀条件受到保护。

乙二醇水溶液还腐蚀地作用，且由于位于外侧的保护层8，管的外侧针对此受到保护。

根据与图1a和1b相对应的替换实施例，仅在管外侧循环的流体腐蚀地作用，从而仅管的外侧被保护层8保护。

根据另外的替换例，保护层仅设置在管的内侧上，而钎料层仅在管的外侧。

通常，保护层设置在管的内或外表面的至少一个上。

根据另外的替换例，没有钎料设置在管内侧。

关于管1的制造，首先获得芯部4，其具有3000系列铝合金带的形式。然后，1000系列铝层8均匀地喷涂在外侧（图1a），或在外侧和内侧（图1b）。最后，钎料层沉积在外侧和外侧上，例如通过将管1浸泡在钎料浴中。钎料还可被喷射，以在管1内形成层。管1通过将扁平芯部的两个边缘封闭到它们自身上而形成。在交换器11的钎焊期间，管1被制成水密的。

根据替换实施例，管1的芯部4通过挤出而制造。然后，1000系列铝层8均匀地喷涂在管1的外侧上，或在外侧和内侧上。最后，钎料层沉积在管1的外侧和内侧。

在两种情况下，扰动元件或紊流器可布置在管1内侧，其扰动管内的流体的循环，以便改善热传递。

另外的实施例现在将参考图5-8被描述。对于类似的元件，将使用相同的计数，增加100。根据本发明的部件，在该情况下，是板101，其包括芯部104，芯部的两个面涂覆有保护层108（图5和6）。根据替换例，板101的仅一个表面被涂覆有保护层（图7）。

与前一实施例相同，钎料层110布置在保护层（一个或多个）108上。

在钎焊之后（图6），保护层108被暴露。

交换器111是板式交换器。板101被堆叠，一个在另一个上，从而产生两个流体回路，例如EGR气体回路和冷却剂回路，该冷却剂回路循环有发动机的冷却回路的乙二醇水溶液。在该情况下，这些是图5和6的板101，其在每侧包括保护层。

板101的堆叠允许产生针对EGR气体产生回路和允许针对乙二醇水溶液产生回路。如在之前描述的实施例中，存在腐蚀方面的高风险条件，从而保护层108在针对腐蚀的保护中起作用。

根据替换实施例（图7），板108仅在一侧上包括一个保护板108。在该情况下，板108定位为使得两个相继的板的保护层108面对彼此。这因此产生流体回路，其中，面具有与回路交替的保护层，其中，面不具有任何特定保护。这种布局对于在腐蚀性流体和仅略微有腐蚀性或根本不具有腐蚀性的流体之间的热交换是适合的。

关于板101的制造，首先获得芯部104，其具有3000系列铝合金带的形式。然后1000系列铝层108被喷涂。最后，沉积钎料层110。可选地，浮凸部可制造在板101上，特别是产生循环通道（未示出）和凸起120或凹坑，以便增加交换表面。

作为例子，具有480μm的厚度的部件包括具有360μm的厚度的铝合金3916的芯部、具有48μm的厚度的铝合金1050的保护层和两个具有36μm的厚度的钎料4343的层（每个面一个）（即，按照百分比，芯部是75%、保护层是10%，每个钎料层是7.5%）。部件的机械强度是130MPa。

另外的例子是具有400μm的厚度的部件，其包括具有300μm的厚度的铝合金的芯部、具有40μm的厚度的铝合金1050的保护层和两个具有30μm的厚度的钎料4343的层（每个面一个）（即，按照百分比，芯部是75%、保护层是10%，每个钎料层是7.5%）。部件的机械强度是156MPa。

第三例子是具有400μm的厚度的部件，其包括具有260μm的厚度的铝合金的芯部、两个具有40μm的厚度的铝合金1050的保护层（每个面一个）和两个具有30μm的厚度的钎料4343的层（每个面一个）（即，按照百分比，芯部是65%、每个保护层是10%，每个钎料层是7.5%）。部件的机械强度是180MPa。

对于每个例子，在钎焊之后，机械强度与芯部厚度的乘积是46800Mpa.μm。

作为对于所描述的实施例的替换例，部件，管或板，可获得轧制的多层夹心形式。

替换实施例涵盖各种组合，其可通过在仅一个面上设置保护层、在每个面上设置保护层、在仅一个面上设置钎料层和在每个面上设置钎料层而获得。

钎料层的可选存在特别与管之间的分隔器或管中的紊流器的可选存在导致的需求相关联。

根据另外的例子，要求保护的部件（管或板）包括保护层（一个或多个），而具有钎料层的分隔器或扰动元件布置在管或板之间（或紊流器布置在管内）。

根据另一实施例，根据本发明的部件是包括铝合金芯部的集管板，其例如通过钎焊与管组装。该集管板包括纯铝保护层，该保护层在管的侧部布置在芯部的表面上。

根据替换例，部件是交换器11的支撑板16。管1和板16则包括保护层。

根据另外的实施例，根据本发明的热交换器包括第一回路，要被冷却的第一流体在其中循环，例如乙二醇水溶液，该第一流体例如通过第二流体冷却，该第二流体例如空气。交换器的管或板仅在作为第一回路的一部分的表面上包括保护层。

本发明不限于所描述和展示的实施例，而涵盖任何替换实施例。

Claims (19)

1.一种可钎焊的部件，用于流体在热交换器中的循环，特别是用于机动车辆，其包括铝合金芯部（4、104），其特征在于，其进一步包括布置为抵靠芯部（4、104）的纯铝保护层（8、108）。

2.如权利要求1所述的部件，其特征在于，保护层（8、108）包括重量百分比大于或等于99.5%的铝。

3.如权利要求1或2所述的部件，其特征在于，芯部具有第一表面，其上均匀地延伸有保护层（8、108）。

4.如前一项权利要求所述的部件，其特征在于，芯部具有第二表面，对着第一表面，且在于，部件包括第二纯铝保护层（8、108），其抵靠第二表面布置。

5.如前一项权利要求所述的部件，其特征在于，两个保护层（8、108）具有相同的组分。

6.如前述权利要求中的任一项所述的部件，其特征在于，在部件的钎焊之后的机械强度与部件厚度的乘积大于或等于46800MPa.μm。

7.如前述权利要求中的任一项所述的部件，其特征在于，其具有的厚度为200μm至530μm之间。

8.如前述权利要求中的任一项所述的部件，其特征在于，保护层（8、108）的厚度在25μm至80μm之间。

9.如前述权利要求中的任一项所述的部件，其特征在于，保护层（8、108）位于芯部（4、104）和钎料层（10、110）之间，用于通过将部件钎焊到另外的部件而被组装，钎料层（10、110）的厚度和保护层（8、108）的厚度之间的比为0.3至1之间。

10.如权利要求9所述的部件，其特征在于，钎料层（10、110）的厚度是总厚度的4%至10%之间。

11.如权利要求1至10中的任一项所述的部件，其特征在于，该部件是管（1）。

12.如权利要求1至10中的任一项所述的部件，其特征在于，该部件是板（101）。

13.一种热交换器，特别地用于机动车辆，用于在第一回路中循环的第一流体和在第二回路中循环的第二流体之间进行热交换，该第二回路与第一回路分离，其特征在于，其包括多个前述权利要求中任一项所述的部件（1、101），所述部件（1、101）的表面包括属于第一回路的保护层。

14.如权利要求13所述的交换器，其特征在于，第一流体包括再循环的排放气体。

15.如权利要求13或14所述的交换器，其特征在于，在钎焊之后，所述部件（1、101）的机械强度与部件（1、101）的芯部（4、104）的厚度的乘积大于或等于46800MPa.μm。

16.如权利要求13至15中的任一项所述的交换器，其特征在于，所述部件是堆叠板（101）。

17.如权利要求13至15中的任一项所述的交换器，其特征在于，所述部件是平行布置的管（1）。

18.如权利要求17所述的交换器，其特征在于，管通过分隔器分开。

19.如权利要求17或18所述的交换器，其特征在于，扰动元件布置在管（1）内侧。

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