CN119836557A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器(100)，其包括第一歧管(102)、第二歧管(108)和多个热交换管(114)，所述多个热交换管在第一歧管(102)和第二歧管(108)之间提供流体连通。管(114)中的每一个包括由侧壁(120)、第一端部(116A)和与第一端部(116A)相对的第二端部(116B)限定的内表面(118)。歧管(102、108)中的每一个包括箱体构件(106、112)和集管板(104、110)，集管板(104、110)包括多个孔(144)以容纳管(114)的相应端部(116A、116B)。至少一个中间板(122)布置在管(114)的至少一端部(114A、114B)处。中间板(122)包括与管(114)的布置以及集管板(104、110)的孔(144)对准的多个孔口(128)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器。特别地，本发明涉及一种用于机动车辆的热交换器。

背景技术

热交换器，例如散热器、增压空气冷却器、油冷却器等，用于各种应用中以将热量从一种介质传递到另一种介质。通常，热交换器包括一对歧管和堆叠在歧管之间以在歧管之间提供流体连通的多个热交换管。每个歧管包括集管，该集管具有多个开口以容纳多个热交换管。在两个相邻的热交换管之间设置有至少一个翅片。第一歧管包括用于容纳第一热交换流体的入口端口，第二歧管包括出口端口。第一流体通过所述多个热交换管从入口歧管流向出口歧管。此外，第二流体在热交换管周围流动并穿过翅片。第一流体和第二流体处于热交换配置。

由于管的加热或冷却，热交换器在在不同温度下在流体之间传递热能。热差异可能导致热交换器的互连部分的不均匀尺寸变化。例如，管的长度可能增加，而管的端部相对于第一歧管和第二歧管保持在固定位置，并且集管长度可能改变，这导致热应力和机械应力。由于管通常通过锡焊、钎焊、焊接等方式刚性附接到相对不易变形的集管，由此产生的应力会导致管与集管连接处附近区域的接头疲劳失效或管疲劳。最终，热交换器的寿命有限，因为它们的管与集管连接处的应力很高。

因此，需要一种改进的热交换器，其能够减小管与集管连接处的应力。此外，需要一种热交换器，其管与集管的连接具有必要的强度，以增加热交换器的可靠性和使用寿命。

在本说明书中，一些元素或参数可以被索引，例如第一元素和第二元素。在这种情况下，除非另有说明，否则这种索引仅用于区分和命名相似但不相同的元件。不应从这种索引中推断出优先权的概念，因为这些术语可以交换而不背离本发明。此外，这种索引并不意味着本发明元件的安装或使用的任何顺序。

发明内容

本发明公开了一种热交换器，包括第一歧管、第二歧管和热交换器芯。第二歧管与第一歧管平行布置并间隔开。热交换器芯包括多个热交换管，所述多个热交换管在第一歧管和第二歧管之间提供流体连通。每个热交换管包括由侧壁限定的内表面。此外，每个热交换管包括第一端部和与第一端部相对的第二端部。每个歧管包括箱体构件和集管板。集管板包括多个孔，以容纳热交换管的相应端部。热交换器还包括至少一个中间板，所述至少一个中间板布置在所述多个热交换管的至少一个端部处。中间板包括与多个热交换管的布置以及集管板的多个孔对准的多个孔口。

中间板至少部分地与所述多个热交换管的端部接触，并且至少部分地与集管板接触。热交换器芯还包括在所述至少一个热交换管的内表面内的至少一个翅片。此外，凸缘从所述至少一个孔口朝向热交换器芯延伸，以顺应(conform with)相应热交换管的侧壁的至少一部分。

在一个实施例中，凸缘从中间板延伸以至少部分地围绕孔口。凸缘被配置成与相应热交换管的内表面接触。

在一个实施例中，凸缘至少部分地位于翅片和热交换管的侧壁的内表面之间。

热交换管包括由一对短侧壁和一对长侧壁限定的大致矩形的侧壁。

每个孔口包括限定第一侧和与第一侧相对的第二侧的矩形配置。

凸缘包括从孔口的第一侧延伸的第一凸缘部分和从孔口的第二侧延伸的第二凸缘部分。

凸缘部分与相应热交换管的内表面接触。

在一个实施例中，凸缘部分被钎焊到相应热交换管的侧壁。

在一个实施例中，第一凸缘部分和第二凸缘部分延伸以顺应相应热交换管的长侧壁的至少一部分。

在另一个实施例中，第一凸缘部分和第二凸缘部分延伸以顺应相应热交换管的短侧壁的至少一部分。

附图说明

本发明的其它特征、细节和优点可以从下文对本发明的描述中推断出来。参考结合附图考虑的下面的详细描述，能够对本发明及其附带的许多优点有更好的理解，就很容易对本发明及其附带的许多优点有更全面的认识，在附图中：

图1示例性地示出了根据本发明的实施例的热交换器的透视图。

图2示例性地示出了没有图1的壳体的热交换器的透视图。

图3示例性地示出了图1的热交换管束和歧管的分解图。

图4示例性地示出了图3的中间板的透视图。

图5示例性地示出了图3的中间板的另一透视图。

图6示例性地示出了图1的热交换器的管与集管连接处的中间板的布置。

图7示例性地示出了接合图3的热交换管的端部的凸缘。

具体实施方式

本发明公开了一种热交换器100，其包括第一歧管102、第二歧管108和热交换器芯105。热交换器芯105包括多个热交换管114，所述多个热交换管114在第一歧管102和第二歧管108之间提供流体连通。热交换管114中的每一个包括由侧壁120、第一端部116A和与第一端部116A相对的第二端部116B限定的内表面118。歧管102、108中的每一个包括箱体构件106、112和集管板104、110，集管板104、110包括多个孔144，以容纳热交换管114的相应端部。热交换器100还包括至少一个中间板122，所述至少一个中间板122布置在所述多个热交换管114的至少一个端部116A、116B处。中间板122包括与多个热交换管114的布置以及集管板104、110的多个孔144对准的多个孔口128。凸缘126从至少一个孔口128朝向热交换器芯105延伸，以顺应热交换管114的内表面118处的侧壁120的至少一部分。中间板122的设置增加了管114和集管板104、110之间的连接处的机械阻力，这增加了热交换器100的可靠性和寿命。

图1示例性地示出了根据本发明的实施例的热交换器100的透视图。图2示例性地示出了没有壳体132的图1的热交换器100的透视图。热交换器100包括第一歧管102、第二歧管108和热交换器芯105。例如，热交换器100可以是增压空气冷却器或水增压空气冷却器。热交换器芯105包括多个热交换管114，所述多个热交换管114在第一歧管102和第二歧管108之间提供流体连通。第一歧管102包括第一集管板104和第一箱体构件106，第二歧管108包括第二集管板110和第二箱体构件112。集管板104、110包括多个孔144(在图3示出)，并且每个孔144与一个相应的管114对准。集管板104、110可以是由金属材料如钢或铝制成的相对较厚的板。

参考图3，多个热交换管114基本上平行布置并且彼此间隔开，以形成管束。热交换管114是中空的，可以由薄壁材料制成，例如铝或其他合适的金属。每个热交换管114包括第一端部116A和与第一端部116A相对的第二端部116B。每个热交换管114的第一端部116A容纳在第一歧管102的第一集管板104的相应孔144中。热交换管114的相对的第二端部116B容纳在第二歧管108的第二集管板110的相应孔144中。这里，术语热交换管114或管114在本文中可互换使用。所述多个热交换管114沿着纵向方向对准，并且它们的长度使得第一端部116A共同延伸对准在一起，第二端部116B共同延伸对准在一起。因此，管束具有大致矩形形状，第一歧管102和第二歧管108大致垂直于所述多个热交换管114并垂直于热交换管114的纵向方向。可以设想，一些实施例包括多排管114。

参考图1，热交换器100还包括壳体132，该壳体132包围热交换器芯105和歧管102、108。壳体132还包括第一壳体部分132A和第二壳体部分132B。第一壳体部分132A在歧管102、108和至少一部分管束之间延伸，第二壳体部分132B在歧管102、108和至少一部分管束之间延伸。第一壳体部分132A和第二壳体部分132B是不同的部分。第一壳体部分132A和第二壳体部分132B一起包围管束。第一壳体部分132A和第二壳体部分132B各自由弯曲的金属板制成，并且这些板被钎焊在一起。热交换器100还包括配置在第一歧管102上的第一入口端口134和配置在第二歧管108上的第一出口端口136。第一入口端口134适于与供应至少一种第一热交换流体的第一外部回路连接。壳体132还包括适于与供应至少一种第二热交换流体的第二外部回路连接的第二入口端口138和第二出口端口140。

第一流体可以从第一歧管102的第一入口端口134流入，穿过多个热交换管114，并经由第一出口端口136流出第二歧管108。第二热交换流体从第二入口端口138流入，在热交换管114周围流动，并到达第二出口端口140。热交换流体在热交换芯105内部及其周围的流动使得第一热交换流体和第二热交换流体之间能够进行热交换。

参考图2，热交换器100还包括热交换器翅片142，其位于热交换管114之间，以促进管114内的第一热交换流体和流过管114的第二热交换流体之间的热传递。根据示例性实施例，热交换器翅片142由铝构成，以钎焊或其他方式接合到管114。然而，根据其他示例性实施例，热交换器翅片142可以由促进热传递的其他材料制成，并且可以相对于热交换流体的流动平行或以不同的角度延伸。热交换器翅片142可以是百叶窗翅片、波纹翅片或任何其他合适类型的翅片。

热交换器100还包括设置在至少一个集管板104、110和箱体构件106、112之间的至少一个中间板122。在该实施例中，中间板122设置在第一集管板104和第一箱体构件106之间。参考图3，中间板122包括多个孔口128。孔口128与多个热交换管114的布置以及第一集管板104的多个孔144对准。在另一实施例中，中间板122布置在第二集管板110和第二箱体构件112之间，图中未示出。在又一实施例中，至少中间板122布置在第一集管板104和第一箱体构件106之间，至少一个中间板122布置在第二集管板110和第二箱体构件112之间，图中未示出。在组装配置中，热交换管114的端部116A被引入到集管板104的相应孔144中。然后，中间板122被布置成在中间板122的相应孔口128处容纳穿过集管板104的相应热交换管114的端部116A。

此外，在该实施例中，热交换管114为扁平管。在另一实施例中，热交换管114可以是包含多个流动通道或路径的多通道管。热交换管114包括由侧壁120限定的内表面118，以及设置在热交换管114的内表面118内的至少一个翅片124，如图6所示。

上述热交换器100的所有部件可以由适于钎焊的材料制成，例如铝、钢及其合金。为了获得组件的适当流体密封性，组件的所有部件通过钎焊或任何其他合适的方式彼此连接。

图4示例性地示出了图3的中间板122的透视图。图5示例性地示出了图3的中间板122的另一透视图。中间板122包括第一侧130A和与第一侧130A相对的第二侧130B。中间板122布置成使得第一侧130A至少部分地接触热交换管114的至少一个端部116A和第一集管板104，第二侧130B至少部分地接触第一箱体构件106。中间板122包括基本平坦的表面，并且多个孔口128形成在平坦表面上。所述多个孔口128布置在预定位置处，每个孔口128对应于相应热交换管114的位置。中间板122还包括从所述至少一个孔口128向热交换器芯105延伸的凸缘126。在一个示例中，凸缘126从中间板122延伸，以便至少部分地围绕孔口128。

参考图6，凸缘126从所述至少一个孔口128朝向热交换器芯105延伸，以与相应热交换管114的侧壁120的至少一部分相贴合。孔口128的轮廓与热交换器114的轮廓互补。凸缘126沿着孔口128的轮廓成形，使得凸缘126具有与热交换管114轮廓互补的轮廓，以顺应相应热交换管114的侧壁120。在优选实施例中，凸缘126被配置成与相应热交换管114的内表面118接触。在一个实施例中，凸缘126至少部分位于翅片124和热交换管114的侧壁120的内表面118之间。凸缘126接触热交换管114的端部116A，集管板104加强了管与集管的连接，以增加热交换器100的可靠性和使用寿命。

孔口128的数量对应于热交换管114和第一集管板104的孔144的数量。每个孔口128包括矩形轮廓，其对应于第一集管板104的孔144和热交换管114的轮廓。参考图5和图6，孔口128包括第一侧146A和与第一侧146A相对的第二侧146B。孔口128还包括第三侧146C和与孔口128的第三侧146C相对的第四侧146D。从孔口128延伸的凸缘126包括第一凸缘部分126A和第二凸缘部分126B。第一凸缘部分126A从孔口128的第一侧146A延伸，第二凸缘部分126B从孔口128的第二侧146B延伸。在另一实施例中，第一凸缘部分126A从孔口128的第三侧146C延伸，第二凸缘部分126B从孔口128的第四侧146D延伸，图中未示出。在又一实施例中，凸缘126从孔口128的矩形轮廓的所有侧边146A、146B、146C、146D延伸，并且凸缘126可以具有与扁平热交换管的端部116A、116B互补的矩形横截面，图中未示出。

第一集管板104被布置成将热交换管114的端部116A容纳在第一集管板104的相应孔144中。然后，中间板122布置在所述多个热交换管114的至少一个端部116A处。热交换管114的端部116A穿过第一集管板104的孔144，并与中间板122的相应凸缘126接合。因此，中间板122布置成至少部分地与所述多个热交换管114的端部116A接触，并且至少部分地与第一集管板104接触。换句话说，中间板122布置在热交换管114的端部116A和第一集管板104与第一箱体构件106之间。

参考图6和图7，热交换管114包括由一对短侧壁120B和一对长侧壁120限定的大致矩形的侧壁120。第一凸缘部分126A和第二凸缘部分126B延伸以顺应相应热交换管114的长侧壁120A的至少一部分。在另一实施例中，第一凸缘部分126A和第二凸缘部分126B延伸以顺应相应热交换管114的短侧壁120B的至少一部分。在又一实施例中，凸缘126包括与热交换管144的端部116A、116B互补的轮廓，并且凸缘126在热交换管114的内表面118处顺应整个侧壁120。中间板122在管与集管连接处的配置和位置提供了必要的强度，以承受在本文的背景部分中讨论的热交换管114的热膨胀和收缩所引起的应力。因此，在管114和集管板104、110之间的连接处的机械阻力的增加，提高了热交换器100的可靠性并延长了其使用寿命。

尽管说明书关于中间板122在热交换管114的第一端部116A处的布置进行了说明，但是应当理解的是，中间板122可以类似地布置在热交换管114的第二端部116B处，或者同时布置在热交换管114的第一端部116A和第二端部116B处，并且为第二歧管108，或第一歧管102和第二歧管108的管与集管的连接分别提供相同的优点和效果。

在任何情况下，本发明不能也不应限于本文中具体描述的实施例，因为可能存在其他实施例。本发明应扩展到任何等同的手段以及任何技术上可行的手段组合。

Claims (15)

1.一种热交换器(100)，包括：

第一歧管(102)；

第二歧管(108)，所述第二歧管(108)与所述第一歧管(102)平行布置并间隔开，以及

热交换器芯(105)，其包括在所述第一歧管(102)和所述第二歧管(108)之间提供流体连通的多个热交换管(114)，其中，所述热交换管(114)中的每一个包括由侧壁(120)、第一端部(116A)和与所述第一端部(116A)相对的第二端部(116B)限定的内表面(118)，其中，所述歧管(102、108)中的每一个包括箱体构件(106、112)和集管板(104、110)，所述集管板(104、110)包括多个孔(144)，以便容纳所述热交换管(114)的相应端部(116B、116B)，其特征在于，

至少一个中间板(122)，其至少布置在所述多个热交换管(114)的一个端部(116A、116B)处，其中，所述中间板(122)包括与所述多个热交换管(114)的布置以及所述集管板(104、110)的所述多个孔(144)对准的多个孔口(128)。

2.根据权利要求1所述的热交换器(100)，其中，所述中间板(122)包括凸缘(126)，所述凸缘(126)从至少一个孔口(128)朝向所述热交换器芯(105)延伸，以顺应相应热交换管(114)的所述侧壁(120)的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的热交换器(100)，其中，所述中间板(122)至少部分地与所述多个热交换管(114)的端部(116A、116B)接触。

4.根据权利要求3所述的热交换器(100)，其中，所述中间板(122)至少部分地与所述集管板(104、110)接触。

5.根据权利要求1所述的热交换器(100)，其中，所述热交换芯(105)还包括在至少一个热交换管(114)的内表面(118)内的至少一个翅片(124)。

6.根据权利要求2所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘(126)被配置成与所述相应热交换管(114)的内表面(118)接触。

7.根据权利要求1和5所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘(126)至少部分地位于所述翅片(124)与所述热交换管(114)的侧壁(120)的内表面(118)之间。

8.根据权利要求1和2所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘(126)从所述中间板(122)延伸，以便至少部分地围绕所述孔口(128)。

9.根据权利要求1所述的热交换器(100)，其中，所述热交换管(114)包括由一对长侧壁(120A)和一对短侧壁(120B)限定的大致矩形的侧壁。

10.根据权利要求1所述的热交换器(100)，其中，所述孔口(128)中的每一个包括限定第一侧(146A)和与所述第一侧(146A)相对的第二侧(146B)的矩形配置。

11.根据权利要求2和10所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘(126)包括从所述孔口(128)的所述第一侧(146A)延伸的第一凸缘部分(126A)和从所述孔口(128)的所述第二侧(146B)延伸的第二凸缘部分(126B)。

12.根据权利要求8至11所述的热交换器(100)，其中，所述第一凸缘部分(126A)和所述第二凸缘部分(126B)延伸以顺应所述相应热交换管(114)的长侧壁(120A)的至少一部分。

13.根据权利要求8至11所述的热交换器(100)，其中，所述第一凸缘部分(126A)和所述第二凸缘部分(126B)延伸以顺应所述相应热交换管(114)的短侧壁(120B)的至少一部分。

14.根据权利要求8至11所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘部分(126A、126B)被钎焊到所述相应热交换管(114)的侧壁(120A、120B)。

15.根据权利要求8至11所述的热交换器(100)，其中，所述凸缘部分(126A、126B)与所述相应热交换管(114)的内表面(118)接触。