疊板式換熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有多個細長板（1，6）的疊板式換熱器，所述板相互堆疊并互相連接，并且所述細長板具有用于引導待被冷卻的介質(zhì)沿板（1，6）的縱向方向通過的空腔，并且所述細長板限定用于引導冷卻劑通過的另一空腔，其中，大致在每個細長板（1，6）的兩個端部區(qū)域中設(shè)置有用于供給待被冷卻的介質(zhì)的通孔（3,8），所述通孔（3,8）的邊界至少部分由圓頂（4，10）包圍。為了在保持一個簡單的板幾何形狀的同時獲得最大的功率體積比，所述通孔（3，8）大致設(shè)置在所述細長板（1，6）的邊緣上，其中所述圓頂（4，10）和/或所述通孔（3，8）集成在所述細長板（1，6）的所述邊緣上。
【專利說明】疊板式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疊板式換熱器，其具有多個互相堆疊并互相連接的細長板，所述細長板具有用于引導待被冷卻的介質(zhì)沿板的縱向方向通過的空腔和用于引導冷卻劑通過的另一空腔，其中，大致在每個細長板的兩個端部區(qū)域中設(shè)置有通孔用于供給待被冷卻的介質(zhì)，該通孔的邊界至少部分由圓頂包圍。
【背景技術(shù)】
[0002]在冷卻器行業(yè)中，已知通過油冷卻劑或空氣冷卻將供給內(nèi)燃機的空氣冷卻的疊板式換熱器。圖1示出了疊板式換熱器的一個細長板，其用油冷卻。在圖1a中的立體圖中，細長板I具有的板邊沿2和多個扇形沖壓的通孔3。在此，扇形的通孔3中的至少兩個由拱頂4包圍(圖lb)。如從圖1c中的橫截面可以看出，每個貫通孔3離開板的邊緣一距離5。這導致?lián)Q熱器的有效性受到限制，因為并非細長板的所有區(qū)域的用于傳熱。
[0003]在用空氣冷卻并且在圖2中示出的疊板式換熱器中給出類似的裝置。同樣，在這里疊板式換熱器特別是包括多個細長板6，在圖2中只示出其中一個。該細長板6完全由板緣7包圍。在此每個板6具有兩個通孔8用于待被冷卻的介質(zhì)，此外具有兩個用于冷卻劑的通孔9。如在圖2b中所示，通孔8和通孔9都由圓頂10，11包圍。這樣的圓頂10，11在板6中是必要的，以便在換熱器中將冷卻劑與待被冷卻的介質(zhì)分開。通過在板6中所描述的通孔8和9的布置，導致較高的材料消耗并且更復雜的板幾何形狀，由于在通孔8和9方面較高的成形度。同樣地，這里的缺點是，可供使用的安裝體積只能提供用于熱交換的有限的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種疊板式換熱器，其中在保持一個簡單的板幾何形狀的同時實現(xiàn)傳熱的最大功率體積比。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該目的以如下方式實現(xiàn)，所述板相互堆疊并互相連接，并且所述細長板具有用于引導待被冷卻的介質(zhì)沿板的縱向方向通過的空腔，并且所述細長板限定用于引導冷卻劑通過的另一空腔，其中，大致在每個細長板的兩個端部區(qū)域中設(shè)置有用于供給待被冷卻的介質(zhì)的通孔，所述通孔的邊界至少部分由圓頂包圍，所述通孔大致設(shè)置在所述細長板的邊緣上，其中所述圓頂和/或所述通孔集成在所述細長板的所述邊緣上。所述圓頂設(shè)置成鄰近邊沿，所述邊沿限定所述細長板的所述基板。所述圓頂設(shè)置在與所述細長板的邊沿不同的平面中，所述邊沿限定所述細長板的所述基板，其中所述圓頂優(yōu)選壓印到所述基板中或者從所述基板升高或突出。所述圓頂完全填充在限定所述板的基板的邊沿和相應的通孔之間的空間。所述通孔設(shè)置在與所述細長板不同的平面中。所述圓頂具有多個供應冷卻劑的細長孔。所述通孔大致是圓弓形，和/或圍繞所述通孔的所述細長孔以圓弧形的方式彎曲，第一個細長板的圓頂與設(shè)置在其下面的另一個細長板一起形成環(huán)形槽道，所述槽道由所述細長孔中斷。所述基板所位于的平面位于相應的通孔所位于的平面和所述細長孔所位于的平面之間。所述圓頂至少部分地集成到邊沿中，所述邊沿限定所述細長板的基板。所述圓頂沿板的邊緣伸展的外壁集成在所述邊沿上。所述圓頂形成有預定的傾斜角度，所述傾斜角度特別是朝向所述通孔的內(nèi)部。在所述圓頂?shù)姆忾]區(qū)域和所述邊沿之間形成部段，所述部段的另一傾斜角度大于所述圓頂?shù)念A定的傾斜角度，其中所述圓頂?shù)念A定的傾斜角度與所述部段的另一角度偏離大約5°。所述部段設(shè)置在所述圓頂?shù)母叨壬喜⑶遗c所述細長板的邊沿齊平地終止。接近所述圓頂?shù)闹辽僖粋€封閉區(qū)域，在所述圓頂上形成有凸輪，其中凸輪大致具有所述邊沿的預定傾斜角度并且優(yōu)選地平行于所述圓頂延伸。圓弧形的所述圓頂?shù)姆忾]區(qū)域以半圓形的方式配置，和/或所述凸輪具有小于6毫米的延伸部，和/或所述圓頂和至少一個凸輪一體地由所述細長板形成。所述細長板由可焊接的鋁制成。
[0006]有利地，所述通孔大致設(shè)置在所述細長板的邊緣上，其中所述圓頂和/或所述通孔集成在所述細長板的所述邊緣上。這樣做的好處是，在使用這種細長板的換熱器中不存在熱技術(shù)上的無效區(qū)域。因此，整個細長板用于熱交換，這導致一個緊湊的設(shè)計。所述緊湊的設(shè)計節(jié)約材料成本，并允許簡單的板幾何形狀。
[0007]有利地，所述圓頂設(shè)置成鄰近邊沿，所述邊沿限定所述細長板的所述基板。因此，能夠充分利用可用的安裝空間，因為熱交換在細長板的整個表面上發(fā)生。
[0008]在一個配置中，所述圓頂設(shè)置在與所述細長板的邊沿不同的平面中，所述邊沿限定所述細長板的所述基板，其中所述圓頂優(yōu)選壓印到所述基板中或者從所述基板升高或突出。這種布置導致?lián)Q熱器各個板的改進的堆疊性。
[0009]有利地，在另一實施例中，所述圓頂完全填充在限定所述板的基板的邊沿和相應的通孔之間的空間。通過這個，最佳地利用可用的安裝空間而不會產(chǎn)生用于待被冷卻介質(zhì)的死區(qū)。
[0010]在一個改進方案中，所述通孔設(shè)置在與所述細長板不同的平面中。這種配置也提高了細長板的堆疊性。
[0011]在一個變形方案中，所述圓頂具有多個供應冷卻劑的細長孔。這增加了組件的緊湊性，因為圓頂用來作為設(shè)置在上方的板的間隔件并且在相同的表面上容納用于引導冷卻劑通過的細長孔。
[0012]此外，所述通孔大致是圓弓形，其中圍繞所述通孔的所述細長孔以圓弧形的方式彎曲。通過這種結(jié)構(gòu)，降低材料消耗并且實現(xiàn)最佳板幾何形狀。
[0013]在一個改進方案中，第一個細長板的圓頂與設(shè)置在其下面的另一個細長板一起形成環(huán)形槽道，所述槽道由所述細長孔中斷。通過采用用于運輸冷卻劑環(huán)形槽道的圓頂，進一步減少換熱器的材料要求，設(shè)計也可以配置成特別緊湊的方式。
[0014]在另一個有利的實施例中，所述基板所位于的第一平面位于相應的通孔所位于的第二平面和所述細長孔所位于的第三平面之間。因此，在一個很小的區(qū)域內(nèi)，獲得高剛度的多臺階結(jié)構(gòu)。
[0015]根據(jù)另一個有利的實施例，所述圓頂至少部分地集成到邊沿中，所述邊沿限定所述細長板的基板。在這種情況下，邊緣和圓頂準過渡到對方，使相應的壁段能夠雙重用途。這導致特別緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0016]特別有利的改進方案是，所述圓頂沿板的邊緣伸展的外壁集成在所述邊沿上。換句話說，當圓頂和邊沿設(shè)置在板的同一側(cè)上時所述圓頂?shù)耐獗谛纬伤鲞呇氐囊粋€一體的部分，或者當圓頂和邊沿設(shè)置在板的兩側(cè)時形成一體延伸。這也導致特別緊湊的設(shè)計。
[0017]有利地，所述圓頂形成有預定的傾斜角度，所述傾斜角度特別是朝向所述通孔的內(nèi)部。通過這個，進一步改進細長板的堆疊性，因為防止在上下重疊的板的焊接接縫中出現(xiàn)縫隙。
[0018]此外，在所述圓頂?shù)姆忾]區(qū)域和所述邊沿之間形成部段，所述部段的另一傾斜角度大于所述圓頂?shù)念A定的傾斜角度，其中所述圓頂?shù)念A定的傾斜角度與所述部段的另一角度偏離大約5°。通過這種幾何形狀，清除了在圓頂區(qū)域中的細長板的邊沿，導致位于一個平面中的圓周焊接接縫?？煽康胤胖迷趽Q熱器內(nèi)的泄漏。
[0019]特別是，所述部段設(shè)置在所述圓頂?shù)母叨壬喜⑶遗c所述細長板的邊沿齊平地終止。這個實施例只需要在制造圓頂期間一個小成形程度的改變。
[0020]在另一實施例中，在所述圓頂?shù)闹辽僖粋€封閉區(qū)域中，在所述圓頂上形成有凸輪，其中凸輪大致具有所述邊沿的預定傾斜角度并且優(yōu)選地平行于所述圓頂延伸。當堆疊兩個細長板時，該凸輪密封槽道，該槽道利用所述圓頂和所述部段的不同角度形成。
[0021]有利地，圓弧形的所述圓頂?shù)姆忾]區(qū)域以半圓形的方式配置。通過圓頂?shù)姆忾]區(qū)域的配置，所述凸輪形成一種封閉件以便限制任何液體通過這個槽道滲漏到換熱器中。凸輪可以具有很小的尺寸。在一個改進方案中，所述凸輪小于6毫米的延伸部。
[0022]在一個改進方案中，所述圓頂和至少一個凸輪一體地由所述細長板形成。這些零件可以很容易地制造為沖壓件。在一個單一的工作步驟進行制造，這只需要簡單的工具。這顯著地降低了制造成本。
[0023]有利地，細長板由可焊接的鋁制成。通過使用這種簡單形成的材料，就簡化了疊板式換熱器的生產(chǎn)過程，而且也減少了材料成本。
[0024]本發(fā)明允許不同的實施例。其中一些實施例根據(jù)附圖中所示的圖詳細地解釋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]其中:
[0026]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的油冷的疊板式換熱器的一個細長板。
[0027]圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氣冷的疊板式換熱器的一個細長板。
[0028]圖3為用空氣冷卻的換熱器中的圓頂構(gòu)造。
[0029]圖4示出了根據(jù)圖3的換熱器的一個細長的板，具有向內(nèi)彎曲的圓頂。
[0030]圖5示出具有向外彎曲的圓頂?shù)挠屠涞膿Q熱器的細長板。
[0031]圖6示出具有向內(nèi)傾斜的圓頂?shù)挠屠涞膿Q熱器的細長板。
[0032]圖7示出具有在板的邊沿上具有臺階的細長板的端部邊緣的切下部分。
[0033]圖8示出根據(jù)圖7的臺階的詳細說明圖。
[0034]圖9示出設(shè)置在圓頂上的部段的視圖。
[0035]圖10示出具有根據(jù)圖9的臺階的換熱器的橫截面。
[0036]圖11示出在圓頂?shù)陌霃絽^(qū)域的凸輪。
[0037]圖12示出穿過具有根據(jù)圖11的凸輪的換熱器的橫截面。
【具體實施方式】[0038]相同的特征使用相同的附圖標記。
[0039]圖3示出用于空氣冷卻的疊板式換熱器的細長板6，所述細長板構(gòu)造為橢圓形。該細長板6包括基板12，繞著基板的邊緣連接有邊界7。該邊界7相對于基板12成約90°的角度并且用于更好地堆疊不同的板6。在板6的相對端，分別設(shè)置一個通孔8，其從板6中加工出。每個通孔8定位成如此靠近邊界7使得在通孔8和邊界7之間僅僅設(shè)置圓頂10，其也被指定為通道。因此，該通道10完全填充在邊界7和通孔8之間的空間。通孔8具有半圓的形狀，其中的半圓的半徑是完全由通道10包圍。
[0040]圖3b顯示近距離觀察通孔8a的視圖，其具有圍繞所述孔的通道10。通道10具有多個細長孔13，其填充通道10的整個表面并且遠離細長板6的基板12。所述通道升高到由基板12預定的平面上方，使得細長孔13被定位在由基板12所延伸的平面上方的平面中。
[0041 ] 待被冷卻的介質(zhì)通過通孔8a供應給換熱器并且通過另外的通孔Sb再從換熱器中排出，其在圖3a中示出。細長孔13用于將冷卻介質(zhì)——在這種情況下是空氣——供應換熱器。在兩個通孔8a、8b之間設(shè)置紊流嵌件，其在這里沒有示出并且其用來產(chǎn)生紊流，其目標是待被冷卻介質(zhì)流動到基板12的整個表面上，從而達到與冷卻介質(zhì)的大的熱接觸。
[0042]從圖3b可以看出，所述通孔10使用沖壓工藝沿朝外的方向從細長板6的基板12的材料中沖壓出。
[0043]在圖3a和3b所示出的實施例中，圓頂10或通道10至少部分地集成在板6的邊沿7中，即在圓頂10或通道10的外壁的區(qū)域中，其外壁在這里不詳細描述并且沿板6的邊緣延伸。在圖3的例子中，邊沿7和通道10的外壁從板6的不同側(cè)面突出，使得通道10在其外壁區(qū)域中形成邊沿7的整體的延伸。
[0044]圖4顯示了細長板6的一個類似布置，該細長板用于空氣冷卻的疊板式換熱器。細長板6同樣包括基板12，其具有橢圓的形狀并且由邊界7包圍。在細長板6的兩端延伸的兩個通孔8a、8b分別沿其半圓半徑由通道10a、10b包圍。這里，通道10a、10b同樣具有用于輸送冷卻液的細長孔13。與圖3相反,通孔10a、10b向內(nèi)形成,這意味著細長板6的基板12形成在比通道10a、10b的細長孔13更高的平面中。如從圖4b中可以看到，因此，在基板12和通道8a、8b的表面的外緣之間存在臺階15。
[0045]圖4a和4b特別示出一個實施例，其中板6的基板12位于在這里沒有詳細說明的第一平面中，該第一平面沿堆疊方向觀察位于第二平面和第三平面之間，其中第二平面在這里也沒有詳細示出并且相應的通孔8a或Sb位于所述第二平面上，第三平面在這里也沒有詳細示出并且細長孔13位于第三平面中。這樣導致板6在細長孔13的區(qū)域中的一個極其剛性的，多臺階結(jié)構(gòu)。
[0046]圖5和圖6說明用于用油冷卻的疊板式換熱器的一個類似的布置。細長板I形成為近似長方形并具有圓角，其中基板14也完全由邊界2包圍。在基板14的角部設(shè)置四個通孔3a至3d，所述四個通孔中兩個相對的通孔3b、3c沿基板14的縱向側(cè)設(shè)置并且分別具有一個通道4a、4b (圖5a和5c)。如在圖5b中所示，存在臺階15，基板14離開法向面并且在位于其上的平面中過渡到通道4a。在該實施例中，每個通孔3a至3d完全延伸到基板14的邊緣地區(qū)并且直接在那由邊界2封閉。通道4a、4b完全包圍通孔3b、3c，其中的通道4a、4b的一部分集成在邊界2中。[0047]圖6顯示了用于油冷的疊板式換熱器的板1，其中通道4a、4b朝內(nèi)。兩個通道4a、4b互相相對朝向基本14的內(nèi)側(cè)設(shè)置。例如在圖6b和6c中所示，由基板14所占據(jù)的平面比通孔3a、3b所位于的平面更高。
[0048]圖7示出用空氣冷卻的疊板式換熱器的細長板6切下部分。圖7a顯示一個向內(nèi)壓印的通道10，而圖7b示出一個向外延伸的通道10。從標記的區(qū)域明顯地看出，在基板12的邊界7和通道10之間在基板12過渡到通道8的位置上存在臺階15。如圖8所示，這樣的臺階15導致在焊接多個互相重疊的板6時出現(xiàn)間隙16的問題。該間隙16特別是在圖8中清晰可見。為了防止在焊接接縫中出現(xiàn)這種間隙16并且以特別緊固密封的方式配置疊板式換熱器，在通道10過渡到基板12的高度上插入部段17，部段17具有比通道10相對于細長孔13傾斜的角度陡峭大約5°的角度。通過朝向基板12的內(nèi)部的表面的這個清除，實現(xiàn)彼此重疊的兩個板6的最佳焊接，因為在這種方式下，獲得在焊接表面和板6之間的圓周接觸。直接接觸在各處都是均勻的(圖9)。
[0049]板6與焊接表面的圓周直接接觸再次在圖10中示出，圖10示出具有多個互相堆疊的板的堆積板式換熱器。在這里，在互相堆疊的兩個板6之間產(chǎn)生圓周槽道18。為了密封這個圓周槽道18和防止冷卻液從槽道18中泄漏，在半圓形的通道10的半徑區(qū)域中放置一個凸輪19，特別是靠近通道10的兩端。所述凸輪19位于通道10的最后的細長孔13的外部邊緣上，其中凸輪19在一個角度垂直于基板12，該角度比通道10的外側(cè)相對于基板12的角度更大。所述凸輪19約5毫米寬并且大致設(shè)置在通道10的壁的靠近部段17的徑向端部(見圖1la和Ilb)。
[0050]圖1lc和Ild顯示通過疊板式換熱器的互相堆疊的多個板6的剖面中凸輪19的布置。凸輪19定位在細長板6的邊界7的區(qū)域中并且相對于其成鈍角。當將板6互相重疊時，板如此定位，使得在每種情況下兩個相鄰板6的通道10彼此重疊。
[0051]圖12也顯示疊板式換熱器的互相堆疊的板6的橫截面。由部段17確定的5°的第二角度導致圓周18槽道(圖12b)，其完全由凸輪19密封(圖12a)。
[0052]疊板式換熱器的各個細長板1、6是由可焊接的鋁制成并且借助所描述的實施例形成緊湊式換熱器，其具有較高的功率體積比，從而導致在待被冷卻的介質(zhì)和冷卻劑之間最大程度的傳熱。結(jié)構(gòu)緊湊的換熱器使得在生產(chǎn)期間減少了材料消耗。此外，較低的成形度導致成本有效的解決方案。一個可靠的焊接過程中由于圓周焊接表面而可以沒有臺階，使得產(chǎn)生緊固密封的換熱器。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多個細長板(1，6)的疊板式換熱器，所述板相互堆疊并互相連接，并且所述細長板具有用于引導待被冷卻的介質(zhì)沿板(1，6)的縱向方向通過的空腔，并且所述細長板限定用于引導冷卻劑通過的另一空腔，其中，大致在每個細長板(I，6)的兩個端部區(qū)域中設(shè)置有用于供給待被冷卻的介質(zhì)的通孔(3，8)，所述通孔(3，8)的邊界至少部分由圓頂(4，10)包圍， 其特征在于，所述通孔(3，8)大致設(shè)置在所述細長板(1，6)的邊緣上，其中所述圓頂(4，10)和/或所述通孔(3，8)集成在所述細長板(1，6)的所述邊緣上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)設(shè)置成鄰近邊沿(2，7 )，所述邊沿限定所述細長板(1，6 )的所述基板(12，14 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)設(shè)置在與所述細長板(I，6 )的邊沿(2，7 )不同的平面中，所述邊沿限定所述細長板(I，6 )的所述基板(12，14)，其中所述圓頂(4，10)優(yōu)選壓印到所述基板(12，14)中或者從所述基板(12，14)升高或突出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)完全填充在限定所述板(1，6)的基板(12，14)的邊沿(2，7)和相應的通孔(3，8)之間的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述通孔(3，8)設(shè)置在與所述細長板(1，6)不同的平面中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(10)具有多個供應冷卻劑的細長孔(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊板式換熱，其特征在于， -所述通孔(3，8)大致是圓弓形，和/或圍繞所述通孔的所述細長孔(13)以圓弧形的方式彎曲， -第一個細長板(6)的圓頂(10)與設(shè)置在其下面的另一個細長板(6) —起形成環(huán)形槽道，所述槽道由所述細長孔(13)中斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述基板(12，14)所位于的平面位于相應的通孔(3，8)所位于的平面和所述細長孔(13)所位于的平面之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)至少部分地集成到邊沿(2，7)中，所述邊沿限定所述細長板(1，6)的基板(12，14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)沿板(1，6)的邊緣伸展的外壁集成在所述邊沿(2，7 )上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述圓頂(4，10)形成有預定的傾斜角度，所述傾斜角度特別是朝向所述通孔(3，8 )的內(nèi)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的疊板式換熱器，其特征在于，在所述圓頂(4，10)的封閉區(qū)域和所述邊沿(2，7)之間形成部段(17)，所述部段的另一傾斜角度大于所述圓頂(4，10)的預定的傾斜角度，其中所述圓頂(4，10)的預定的傾斜角度與所述部段(17)的另一角度偏離大約5°。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的疊板式換熱器，其特征在于，所述部段(17)設(shè)置在所述圓頂(4，10)的高度上并且與所述細長板(1，6)的邊沿(2，7)齊平地終止。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的疊板式換熱器，其特征在于，接近所述圓頂(4，10)的至少一個封閉區(qū)域，在所述圓頂(4，10)上形成有凸輪(19)，其中凸輪大致具有所述邊沿(2，7)的預定傾斜角度并且優(yōu)選地平行于所述圓頂(4，10)延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的疊板式換熱器，其特征在于， -圓弧形的所述圓頂(4，10)的封閉區(qū)域以半圓形的方式配置，和/或 -所述凸輪(19)具有小于6毫米的延伸部，和/或所述圓頂(4，10)和至少一個凸輪(19)一體地由所述細長板(1，6)形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的疊 板式換熱器，其特征在于，所述細長板(1，6)由可焊接的招制成。
【文檔編號】F28D9/00GK203464814SQ201190000458
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2010年5月6日
【發(fā)明者】福爾克爾·費爾特 申請人:馬勒國際有限公司