專利名稱：熱交換器以及具有該熱交換器的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于熱交換器例如油冷卻器以及具有該熱交換器的機(jī)器例如工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
機(jī)器例如卡車、裝載機(jī)和履帶式推土機(jī)等使用發(fā)動(dòng)機(jī)為機(jī)器提供動(dòng)力，用以移動(dòng)機(jī)器、控制工作工具動(dòng)作以及進(jìn)行類似的工作。為防止過熱和可能的系統(tǒng)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器的其他部件、例如液壓和傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中必須進(jìn)行足夠的冷卻。通常機(jī)器配備有一個(gè)或多個(gè)熱交換器，例如冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷器、冷卻液壓油的油冷器、冷卻傳動(dòng)油的油冷器?？諝庥娠L(fēng)扇引導(dǎo)流過熱交換器以對(duì)熱交換器中的流體進(jìn)行冷卻。在這個(gè)循環(huán)過程中， 空氣與熱交換器中的流體進(jìn)行熱交換以將熱交換器中的流體溫度保持在可以接受的水平。用于機(jī)器的熱交換器，例如油冷卻器，可具有一熱交換器芯體以及位于該熱交換器芯體兩端的集流箱。待冷卻的工作介質(zhì)例如高溫潤(rùn)滑油或液壓油從系統(tǒng)管路流入位于該熱交換器芯體一端的集流箱，待冷卻的工作介質(zhì)在該集流箱內(nèi)重新分配進(jìn)入該熱交換器芯體的流體通道，待冷卻的工作介質(zhì)在流過該流體通道的過程中與另外的低溫?zé)崦浇橘|(zhì)進(jìn)行熱交換，從而使其溫度降低。最后，所有被降溫的工作介質(zhì)進(jìn)入位于該熱交換器芯體另一端的集流箱并自該集流箱流出進(jìn)入到潤(rùn)滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)。現(xiàn)有的集流箱通常通過焊接連接到熱交換器芯體上。但是，在壓力脈沖實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的集流箱的內(nèi)部耐壓強(qiáng)度不夠高，尤其是集流箱側(cè)壁與熱交換器芯體焊接處應(yīng)力較為集中，由此導(dǎo)致焊接處容易破裂，使用壽命短。此外，損壞的熱交換器需要停機(jī)維修或更換，因此，導(dǎo)致機(jī)器的生產(chǎn)效率降低。本實(shí)用新型旨在尋找一種能夠克服上述一個(gè)或多個(gè)問題的具有集流箱的熱交換器以及具有熱交換器的機(jī)器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種具有集流箱的熱交換器，其使得能夠提高集流箱的內(nèi)部耐壓強(qiáng)度、延長(zhǎng)集流箱以及因此熱交換器的使用壽命。上述目的通過具有下述技術(shù)特征的熱交換器來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換器包括具有多個(gè)流體通道的熱交換器芯體，以及由頂壁、相對(duì)平行的側(cè)壁和端壁形成的在一側(cè)開口的箱體，該箱體的開口側(cè)用于焊接到所述熱交換器芯體的端面上，其特征在于，在所述箱體的側(cè)壁的與所述熱交換器芯體焊接的端部的內(nèi)側(cè)形成向所述箱體內(nèi)部凸出的平滑弧面。在一有利實(shí)施例中，所述箱體即集流箱的側(cè)壁與所述熱交換器芯體焊接的端部的厚度T為3-15mm。對(duì)于具有所述厚度范圍的箱體側(cè)壁，向所述箱體內(nèi)部凸出的所述弧面可有利于分散焊點(diǎn)的應(yīng)力，增強(qiáng)箱體的內(nèi)部耐壓強(qiáng)度。有利地，所述弧面的半徑為2_30mm，所對(duì)應(yīng)的弧心角為10° -90°。[0010]另一方面，本實(shí)用新型提供了一種具有所述熱交換器的機(jī)器。通過根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換器，可以分散焊點(diǎn)的應(yīng)力，減小焊點(diǎn)的受力，從而獲得高的內(nèi)部耐壓強(qiáng)度，因而使得可以增強(qiáng)集流箱與熱交換器芯體的連接強(qiáng)度，延長(zhǎng)熱交換器的使用壽命，減少熱交換器的更換或維修頻率，并進(jìn)而減少機(jī)器的停工時(shí)間。

圖I為根據(jù)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的熱交換器的透視圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的集流箱沿圖I中的A-A線剖得的斷面圖；以及圖3為圖2所示的根據(jù)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的集流箱的側(cè)壁端部的局部B的 放大示意圖，顯示了集流箱的箱體側(cè)壁端部的具體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面將具體參照附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。只要有可能，在所有附圖中都使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的或相似的部件。本文中“上”或“下”指的是參考圖I中的上下方向。此處，上下方向也稱為“豎直方向”，與豎直方向垂直的方向?yàn)樗椒较颉DI示出了熱交換器10的立體示意圖。熱交換器10包括具有多個(gè)流體通道的熱交換器芯體11和在熱交換器芯體的兩端處焊接的與熱交換器芯體11流體連接的集流箱
12。其中所示出的熱交換器10可以是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的油冷器或者用于例如液壓挖掘機(jī)、輪式裝載機(jī)、非公路卡車、輪式牽引鏟運(yùn)機(jī)等的液壓或者傳動(dòng)油冷卻器。位于熱交換器10上端或下端的集流箱12具有頂壁121、兩相對(duì)設(shè)置的側(cè)壁122以及兩相對(duì)設(shè)置的端壁123。頂壁121、側(cè)壁122和端壁123共同限定在一側(cè)開口的集流箱箱體。頂壁121上設(shè)置有與進(jìn)口管17或出口管18流體連通的孔口，以用于提供供流體進(jìn)出集流箱12的流動(dòng)通道。集流箱12上還可設(shè)置有用于將熱交換器10安裝到機(jī)器機(jī)架上的安裝部件19，例如安裝支架或安裝孔。為了更清楚地說明集流箱12的結(jié)構(gòu)，沿圖I中的A-A線剖取集流箱12，得到如圖2所示的集流箱12的斷面圖。如圖2所示，集流箱12的兩側(cè)壁122自頂壁121朝向熱交換器芯體11大體豎直地延伸。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，集流箱12的兩側(cè)壁122也可以不沿豎直方向延伸。集流箱12的端壁123自頂壁121延伸且位于兩側(cè)壁122之間(圖2中只顯示了一個(gè)端壁123)。結(jié)合圖I和圖2可以看出，集流箱12的由兩相對(duì)端壁123、兩相對(duì)側(cè)壁122和頂壁121限定的集流箱空腔具有開口 13，即集流箱12在開口 13所在一側(cè)敞口。集流箱12的側(cè)壁122和/或端壁123在所述集流箱12的開口側(cè)焊接在熱交換器芯體11的端面上，由此使集流箱12與熱交換器芯體11流體連通。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，在一側(cè)開口的集流箱12不僅僅局限于圖中所示的構(gòu)型，例如集流箱12的開口形狀不局限于所示的四邊形，例如可以是五邊形、六邊形，還可以為圓形或橢圓形。集流箱的側(cè)壁122也不僅僅局限于所示的平板形，例如可以為波紋板。圖3以放大的比例更清楚地示出圖2所示的側(cè)壁122位于集流箱開口側(cè)的端部的局部B。結(jié)合圖2和圖3可以看出，側(cè)壁122的對(duì)應(yīng)集流箱12開口側(cè)的端部(即與頂壁121相對(duì)的端部)相對(duì)于所述集流箱空腔在外側(cè)形成斜面15。所述斜面15相對(duì)于熱交換器芯體11的端面所在的水平面具有一傾斜角度3。在將集流箱12與熱交換器芯體11預(yù)組裝時(shí)，側(cè)壁122的在集流箱12開口側(cè)的端部抵靠在熱交換器芯體11的端面的側(cè)邊緣上，由于斜面15的存在，側(cè)壁122的所述端部與熱交換器芯體11的所述端面在所述側(cè)邊緣區(qū)域形成用于施焊的凹槽/坡口。在一優(yōu)選實(shí)施例中，決定凹槽/坡口形狀的一重要參數(shù)傾斜角度@優(yōu)選為45°，從而有利于焊接工藝的實(shí)施。為方便描述，斜面15在熱交換器芯體11的端面所在的水平面上的投影寬度稱為坡口寬度d。側(cè)壁122的位于集流箱12開口側(cè)的端部的內(nèi)側(cè)，即在側(cè)壁122的端部上與坡口所在側(cè)相對(duì)的一側(cè)，形成向集流箱空腔內(nèi)凸起的總體呈平滑狀的弧面16。參照?qǐng)D3所示，弧面16大體形成在集流箱12的側(cè)壁122的位于集流箱開口側(cè)的端部的內(nèi)側(cè)面51和該端部端面52的過渡區(qū)域。在本文中，“弧段”為具有特定圓弧半徑和圓心角的弧線，“弧面”應(yīng)理解成在橫截面上具有至少一個(gè)弧段的曲面，其中每一弧段所對(duì)應(yīng)的圓心位于所形成曲面的同一側(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，弧面16所對(duì)應(yīng)的曲線也可以是變化的漸開線或者樣條曲線，如B樣條曲線，或者為拋物線曲線的一部分。在圖3所示的實(shí)施例中，弧面16示出為包括一個(gè)弧半徑為R和弧心角為a的弧段I。為便于制造，弧段I優(yōu)選地平滑過渡到其所在的側(cè)壁端部的內(nèi)側(cè)面51?；《蜪的另一端與平直段II相切(即弧段I平滑過渡到平直段II)。平直段II延伸至與側(cè)壁端部的端面52相交。平直段II的布置是為了方便弧段I的加工。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在一實(shí)施例中，平直段II可以省略，也即弧面16的弧段直接平滑地過渡到端面52。如上所述,弧面16的弧段I是特定圓周的一部分，例如圓弧半徑為7mm、弧心角為45°的弧段。當(dāng)然，弧心角和弧半徑可根據(jù)集流箱側(cè)壁在端部區(qū)域的厚度T和高度進(jìn)行調(diào)整。在一有利實(shí)施例中，弧段的長(zhǎng)短(由弧半徑R和弧心角a決定)和位置(弧所在圓的圓心0的位置)與集流箱側(cè)壁122的厚度T遵循這樣的規(guī)律在弧面16不凸出于側(cè)壁122的內(nèi)側(cè)面51所在(豎)平面的情況下，弧面16在熱交換器芯體11的相應(yīng)端面上的投影長(zhǎng)度S與側(cè)壁122的相應(yīng)端部在外側(cè)的用于施焊的坡口寬度d之和小于所述側(cè)壁在端部區(qū)域的厚度T。這樣，保證端面52具有足夠的與熱交換器芯體11的端面接觸的長(zhǎng)度。有利地，集流箱12的側(cè)壁122的與熱交換器芯體焊接的端部的厚度T為3_15mm，弧面16所對(duì)應(yīng)的弧半徑R在2-30mm之間變化，弧心角在10° -90°之間變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，所述弧面可以設(shè)計(jì)成沿集流箱的側(cè)壁的長(zhǎng)度方向是連續(xù)的或非連續(xù)的。根據(jù)本實(shí)用新型的集流箱，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，可分散在焊接點(diǎn)的受力，減小應(yīng)力，因而使得集流箱12能夠承受更高的內(nèi)部流體壓力，進(jìn)而可以延長(zhǎng)集流箱12以及熱交換器10的使用壽命。雖然在圖1-3中示出側(cè)壁122的在集流箱開口側(cè)的端部在內(nèi)側(cè)具有向集流箱12內(nèi)部凸起的弧面，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，為了提高集流箱12的耐壓能力，同樣可以將集流箱12的端壁123的在集流箱開口側(cè)的端部的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)成具有向集流箱12內(nèi)部凸起的弧面。工業(yè)適用性[0031]所公開的熱交換器可應(yīng)用于各種機(jī)器，例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)的油冷器或者是用于例如液壓挖掘機(jī)、輪式裝載機(jī)、非公路卡車、輪式牽引鏟運(yùn)機(jī)等作業(yè)機(jī)械的液壓或者傳動(dòng)油冷卻器，以在機(jī)器需要散熱時(shí)對(duì)工作流體進(jìn)行冷卻。參照?qǐng)DI，提供一種具有頂壁121、自頂部向同一側(cè)延伸的兩個(gè)側(cè)壁122以及自頂壁121在所述兩個(gè)側(cè)壁122之間延伸的兩個(gè)端壁123的集流箱12。將集流箱12的側(cè)壁122的與頂壁121相對(duì)的端部放置在熱交換器芯體11的頂面上，使得集流箱12的內(nèi)部空腔與熱交換器芯體11流體連通。在側(cè)壁122的與頂壁121相對(duì)的端部的區(qū)域在集流箱12的外側(cè)通過斜面15形成有用于施焊的坡口。通過釬焊等常規(guī)焊接工藝將側(cè)壁122的所述端部連接在所述熱交換器芯體11上。將集流箱12的端壁123插置在由兩側(cè)壁122以及頂壁121所限定的凹形空間中，并將端壁123沿著其周緣通過焊接連接到頂壁121、側(cè)壁122以及熱交換器芯體11上。由此，集流箱12牢固地連接到熱交換器芯體11的上端上。以同樣的操作過程將另一集流箱12通過焊接連接到熱交換器芯體11的下端上。由此，組裝形成熱交換器10。通過安裝部件19將熱交換器10安裝在機(jī)器的合適位置，并使進(jìn)口管17和出口管18與待冷卻工作流體的工作循環(huán)系統(tǒng)流體連通。 在熱交換器10的工作狀態(tài)下，待冷卻的工作流體如潤(rùn)滑油或液壓油經(jīng)進(jìn)口管17進(jìn)入位于熱交換器芯體11上端的集流箱12，接著工作流體在該集流箱12內(nèi)部重新匯合或分配并進(jìn)入熱交換器芯體11的專用流體流動(dòng)通道，該工作流體在流過該專用流體流動(dòng)通道的過程中與流過熱交換器芯體11的另一熱媒介質(zhì)例如空氣進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到例如降溫的目的。接著，所述工作流體流入位于熱交換器芯體11下端的集流箱12匯合并經(jīng)出口管18排出并回到其工作循環(huán)系統(tǒng)。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以在不偏離本實(shí)用新型的范圍的情況下對(duì)本實(shí)用新型的裝置做出多種改良和變型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過考慮本說明書中公開的內(nèi)容也可得到其它實(shí)施例。本說明書和示例僅應(yīng)被視為示例性的，本實(shí)用新型的真實(shí)范圍由所附權(quán)利要求以及等同方案限定。
權(quán)利要求1.一種熱交換器，包括 具有多個(gè)流體通道的熱交換器芯體，以及 由頂壁、相對(duì)平行的側(cè)壁和端壁形成的在一側(cè)開口的箱體，該箱體的開口側(cè)用于焊接到所述熱交換器芯體的端面上，其特征在于，在所述箱體的側(cè)壁的與所述熱交換器芯體焊接的端部的內(nèi)側(cè)形成向所述箱體內(nèi)部凸出的平滑弧面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換器，其特征在于，所述箱體的側(cè)壁與所述熱交換器芯體焊接的端部的厚度T為3-15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的熱交換器，其特征在于，所述弧面的半徑為2-30_，所對(duì)應(yīng)的弧心角為10° -90°。
4.一種機(jī)器,具有一熱交換器,該熱交換器包括 具有多個(gè)流體通道的熱交換器芯體，以及 由頂壁、相對(duì)平行的側(cè)壁和端壁形成的在一側(cè)開口的箱體，該箱體的開口側(cè)用于焊接到所述熱交換器芯體的端面上，其特征在于，在所述箱體的側(cè)壁與所述熱交換器芯體焊接的端部的內(nèi)側(cè)形成向所述箱體內(nèi)部凸出的平滑弧面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器，其特征在于，所述箱體的側(cè)壁與所述熱交換器芯體焊接的端部的厚度T為3-15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機(jī)器，其特征在于，所述弧面的半徑為2-30mm，所對(duì)應(yīng)的弧心角為10。-90。。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱交換器，包括具有多個(gè)流體通道的熱交換器芯體，以及由頂壁、相對(duì)平行的側(cè)壁和端壁形成的在一側(cè)開口的箱體，該箱體的開口側(cè)用于焊接到所述熱交換器芯體的端面上，其特征在于，在所述箱體的所述側(cè)壁的與所述熱交換器芯體焊接的端部的內(nèi)側(cè)形成向所述箱體內(nèi)部凸出的平滑弧面。此外，本實(shí)用新型還涉及一種具有所述熱交換器的機(jī)器。
文檔編號(hào)F28F9/00GK202562353SQ20122024408
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者薛勝火, 田國(guó)平, 劉更新, 孫平, 劉光軍 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司