专利名称：具有夹紧结构的多路热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，尤其涉及板-散热片型热交换器，例如内燃机上用于冷却发动机冷却液的热交换器。
D.M.Donaldson的美国专利第3,265126号中提出了一种可以克服这些难题的方法。在此专利中，集管具有一连续的纵向开口，管子具有特殊形状的端部，能安装在此连续开口中，因而简化了装配，并减少了泄漏问题。然而，Donaldson结构的一个缺点是各种零件的形状过于复杂，使得其加工费用很高。
根据本发明的一个方面提供了一种包括多个堆叠的成对板的热交换器，成对板由配对的板形成，其具有中间平面部分和凸起的周边部分。配对板的周边部分连接在一起，在板间形成了一个流动通道。板具有弯曲的端部凸缘，各个凸缘在每一成对板的每一端部处错开。凸缘具有从位于相连的周边部分的根部区域延伸出的侧边部分。端部凸缘具有横向末端部分，在背对背堆叠的成对板上连接在一起，从而将成对板隔开，并在成对板之间形成横向流动通道。两个相对的U形通道包围了成对板的各个端部凸缘。通道具有和板端部凸缘相隔开的后壁，以及和凸缘侧边部分相连接并覆盖了根部区域的侧壁。U形通道具有开口端。端部板将U形通道的开口端封闭，从而形成了集管。另外，集管上形成了在成对板间流动的液体的入口和出口。
根据本发明的另一方面提供了一种制造热交换器的方法，包括以下步骤提供一个具有中间平面部分和凸起的周边部分的长条板材。板材被切成预定的长度。板的长度上形成有弯曲的端部凸缘，其在离开周边部分的方向上延伸。板在长度方向上设置成了成对板，其弯曲的端部凸缘错开，而周边部分相接触。成对板堆叠在一起，使得端部凸缘相接合而隔开了成对板。用U形通道包围板的弯曲端部凸缘，通道具有开口端。封闭通道的开口端，形成了集管，在集管处设有入口和出口。将板和集管连接在一起，形成了一个密封的热交换器。
图9是与图4相似的显示了本发明另一个优选实施例的平面图；
图10是与图4和9相似的显示了图9所示实施例的改进型式的平面图；图11是与图4相似的显示了凸缘延伸部分的改进型式的平面图；图12是沿图11线12-12的垂直剖面图；图13是与图12相似的显示了凸缘延伸部分的改进型式的平面图；图14是与图2相似的显示了用于将成对板锁在一起的改进型式的左下透视图；图15是根据本发明热交换器的另一优选实施例的左上透视图；图16是显示了图15所示热交换器左下角的沿图15线16-16的放大垂直剖面图；和图17是与图2相似的显示了端部托架的另一优选实施例的左下透视图。
热交换器10具有一对位于成对板20各个端部的集管26，28。在集管26，28上安装有入口和出口连接套或连接件30，32，以便冷却液流入和流出热交换器10，这一点将在下文中进一步介绍。在集管26，28上还安装有一可选的温度传感器34，用于检测热交换器10内的冷却液温度。
集管26，28的上端由顶板36封闭，顶板36上有用于安装注口盖连接件14的位置，以及用于将热交换器10安装在所需位置上的托架38。集管26，28的下端由底板40所封闭，底板40上具有用于将热交换器10安装在所需位置上的另一个安装托架42的位置。如果需要的话，注口盖12可以安装或连接在集管26，28之一的壁上，而不是顶板36上，如图15所示。
再参考图3和8，成对板20由上、下配对板44，46形成。每一板44，46都具有中间平面部分48和凸起的周边部分50，52，这样，当板44，46面对面地放置在一起时，周边部分50，52相互连接而中间平面部分48相互隔开，从而在板间形成了一个流动通道54(见图8)。
从图3和8中可以清楚地看出，板44，46具有弯曲的端部凸缘56，58。每一成对板20每一端的各个端部凸缘56，58从凸起周边部分50，52仍然相连接的根部区域60中错开，直到形成横向末端部分或凸缘延伸部分62。弯曲的端部凸缘58也具有从根部区域60延伸到横向末端部分62的侧边部分64。应注意的是横向末端部分或凸缘延伸部分62和背对背堆叠的成对板20连接在一起。这就将成对板20隔开，并在放置散热片22的成对板之间形成了横向流动通道66。
集管26，28是由相对的U形通道形成，其具有与板弯曲端部凸缘56，58相隔开的后壁68，以及和凸缘侧边部分64连接的侧壁70，72。通道的侧壁70，72实际上覆盖了周边凸缘50，52仍然连在一起的根部区域60，由于弯曲端部凸缘56，58的侧边部分64和侧壁70，72的内壁相连接，因此就具备了防止液体渗透的密封性，于是集管26，28内的流体只能在成对板20中通过流动通道54流动。
U形通道或集管26，28由切成所需长度的折弯或成型铝板或挤压铝材形成，因此其具有开口端74。集管26，28开口端74的上部由顶板36封闭，开口端74下部由底板40封闭。从图2和8中可清楚地看出，底板40也具有一弯曲的端部凸缘76，其紧密地安装在U形通道或集管26，28内，并与相邻的下配对板46上的凸缘延伸部分62相接合。底板40实际上是一个倒U形件，具有一带有末端凸出件80的侧向裙部78。凸出件80围绕在集管26，28上，可以在装配时帮助固定热交换器10。如果需要的话，顶板36也可具有和底板40相同的结构。
可以理解，U形集管26，28也可具有其它的截面形状，如梯形或半球形。在本发明中，术语“U形”包括了可以包围弯曲端部凸缘56，58的所有截面形状。
再参考图3到5可以看出，凸起的周边部分50，52具有指形件82，指形件82与凸缘侧边部分64间隔开，形成了一个用于容纳U形通道的侧壁70，72的狭缝84。在图5中可以清楚地看出，狭缝84有些向内倾斜，可以使U形通道的侧壁70，72和侧边部分64紧密接合。这就提供了一个紧配合，因此在热交换器10的装配过程中，集管26，28实际上是被夹住并固定在适当位置上。如果需要的话，在装配时指形件82可以90度地扭曲，有助于将侧壁70，72锁定在侧边部分64上。狭缝84比插入到槽中的侧壁70，72的长度稍深或稍长，其目的将在下文中具体介绍。
图6显示了连接在一个凸缘延伸部分62上的隔片86，其在U形通道的后壁68和侧壁70，72之间延伸，从而将集管26隔成上、下两腔。隔片86可放置在如图1虚线88所示的位置，将集管26分隔成和入口30相连的下腔90，以及和出口32相连的上腔92。以这种方式，入口30流入的流体将穿过隔片86下方的成对板20，进入集管28并向上流动，再穿过隔片86上方的成对板，最后从出口32中流出。隔片86可以位于入口30和出口32之间的任何成对板处，以平衡热交换器10内的冷却。
图8显示了可用于热交换器10的各种形式的隔片。通常来说在热交换器10中只有一个隔片，因此图8只是示意性的显示。然而，如果需要将热交换器10分隔成几个分开的热交换器或区域，使每一区域都具有一个入口和出口，那么可以用任何数量的隔片将热交换器10分隔成几个热交换器。另外，如果需要的话，可以在集管26，28上选择性地使用隔片，使冷却液可以在一曲折的路径上流过热交换器。
在图8中，隔片86，93，94和95的内端分成两股，以便和配对的凸缘延伸部分62相接合。这些分开的端部96在装配热交换器10时还能帮助固定凸缘延伸部分62。隔片86，94和97还具有弹性壁部分98，可用作弹簧，保证它和U形通道后壁68的良好密封，并且在用例如钎接连接在一起时，可以调节热交换器零件的任何运动。
图7显示了另一个优选实施例，其中板的凸起周边部分50，52具有横向槽口100，而没有如图6实施例所示的狭缝84。槽口100向内延伸，并邻接于侧边部分64和弯曲端部凸缘58开始分叉的根部区域60。通道侧壁70，72上设有一向内的周边凸缘102，可与槽口100相接合。槽口100比周边凸缘102更深，侧壁70，72具有弹性，因此周边凸缘102就紧压在槽口100中，使得U形通道夹在芯组件上并与组件锁在一起。
图7所示板44，46还具有纵向向内放置的配对的筋104，可以增强成对板的强度，使得中间平面部分48在钎接并形成热交换器10时不会倾斜。如果需要的话，图2到6所示实施例中也可以采用纵向筋104。也可以设置多个筋104。另外，中心部分48上可以不采用筋104，而是设置向内延伸并与成对板配对接合的凹坑(未示出)。另一种可能的方法是在成对板20的板间设置用于增强流动的湍流增强器或湍流器(同样未示出)。
再参考图9，图中显示了本发明的另一个优选实施例。周边部分50，52上设有向内颈缩部分106，而没有图6实施例所示的槽84。向内颈缩部分106向内延伸到侧边部分64和弯曲端部凸缘58开始错开的根部区域60处。因此，通道侧壁70，72就与成对板20的板间的流动通道形成了密封。
图10和图9相似，但显示了具有向外的周边凸缘108的侧壁70，72。凸缘108上设有一表面，在装配和钎接过程中，夹具可以放置在此表面上，向内推压集管使其和热交换器10的零件固定在一起。
在图9和10所示实施例中，对本发明来说，集管26，28仍然视为被“夹住”。这是因为集管侧壁70，72具有弹性，和侧边部分64摩擦接合，从而将集管固定在适当位置上，至少在初始装配本发明热交换器的零件时是如此。
图11和12显示了一个适用于上述任何实施例的改进型式。在图11和12的实施例中，横向末端边缘部分或凸缘延伸部分62上设有切口或槽口110。凸缘延伸部分62具有不同的宽度，可以调节流经集管26，28的液体流动，槽口110可以用来进一步精确调节集管内的流动形式。从图12中可以清楚地看出，凸缘延伸部分62是曲形的，这样如果槽口110在热交换器10装配时没有校直，曲形的凸缘延伸部分可以保证它们之间的良好密封。
图13和图12相似，但显示了凸缘延伸部分62的另一个改进型式，即它是向内延伸的，而不是如上述实施例中向外延伸。而且，此形状可以用于上述任何实施例。指向内部的凸缘62可以最大限度地不阻碍集管26，28内的流动。
图14和图2相似，但显示了底板40的一个改进型式，其不再设有图2所示的末端凸出件80。虽然在装配过程中没有末端凸出件80帮助将热交换器零件固定在一起，但集管后壁68上设有舌片112，舌片112是弯曲的，可以和底板40的弯曲端部凸缘76相接合。在将热交换器装起来进行钎接时，舌片112可以帮助将成对板20固定在一起。如果需要的话，舌片112可以加长到延伸在集管后壁68的整个宽度上。如需要可以在同一热交换器中一起使用舌片112和图2实施例所示末端凸出件80。
再参考图15和16，图中显示了热交换器112的另一优选实施例，其具有上下集管28和26，而不是图1所示的安装在侧边的集管。在热交换器112中，U形通道或集管26，28在靠近其端部处设有平行的向内放置的U形筋114，116，用作底板40的弯曲端部凸缘76的定位导向。应注意的是，为了容纳相邻板的凸缘延伸部分62，筋116应比筋114短。筋和底板相接合并固定底板，保证在底板的弯曲端部凸缘76和集管26，28之间实现良好的钎接。
图15和16同样显示了一个另外的用于板凸缘延伸部分62的可选导向和增强钎接装置。一个选择是采用平行向内放置的间隔较小的短筋118，其夹在凸缘延伸部分62的周边两侧。另一个选择是采用向内设置的凸台120，其形状从集管26，28外部看是凹坑。凸台可以是U形的，如图15所示的U形凹坑122一样(图16中未示出)。在集管26，28中采用隔片时这些U形的凸台或凹坑122尤其有用。
图16也显示了优选实施例的其它一些改进型式，例如在成对板20的一块板上设有伸长的末端凸缘延伸部分124。伸长的凸缘延伸部分124在U形通道或集管的后壁和侧壁之间完全地展开，形成了一个集管26，28内的隔片。
在图16中也显示了侧边凸缘126可设置在板的弯曲端部凸缘56，58，确保在端部凸缘56，58和集管26，28的相邻壁之间形成良好的钎接连接。还显示了在凸缘延伸部分62上可增加一个横向末端弯曲凸缘128，它在钎接过程中可使凸缘延伸部分62保持伸直，并有助于在它们之间形成良好的连结。
再参考图17，图中显示了底板的一个改进型式。底板130的侧向裙部78沿弯曲端部凸缘76一体地延伸出，形成了一个和集管26，28的下壁相接合的扇形端部部分。
在一典型应用中，热交换器10的零件是由钎焊复合铝板制成(周边零件如连接件30，32，注口盖12和安装托架38，42除外)。制成芯板44，46的钎焊复合铝板一般具有0.3到1mm(0.012到0.040英寸)之间的金属厚度。底板36和40的厚度在0.6到3mm(0.024到0.120英寸)之间，隔片86，93，94，95和97的厚度在0.25到3mm(0.010到0.120英寸)之间。然而，可以理解，本发明的热交换器也可采用铝之外的其它材料，如果需要可以用塑料制成某些零件。
制造热交换器10的优选方法是成形轧制具有中间平面部分48和凸起的周边部分50，52的长条板材。板最好由钎焊复合铝板制成。然后将板材切成和热交换器10所需宽度相配的预定长度。再用例如冲压方法成形板的端部，在板端上形成弯曲端部凸缘58，和狭缝84或槽口100或颈缩部分106。然后将板布置为成对板，其弯曲端部凸缘58在离开周边部分50，52的方向上错开或延伸。这样周边部分50，52就可相接合或接触。再将成对板以任何所需的数目叠在一起。在堆叠过程中将散热片22放置在成对板之间。然后，将U形通道26，28切成和堆叠成对板的高度相配的长度。在成对板上选些位置连接任何所需的隔片，再压入U形通道，移动并使其夹紧在堆叠成对板的端部并围绕弯曲端部凸缘58。然后，放置顶板和底板36，40，将U形通道的开口端封闭。再装入其它的连接件，如入口和出口连接件30，32，注口盖连接件14或托架38，42。将整个组件放入钎接炉中，将零件钎接在一起，完成了整个热交换器。
上面介绍的是本发明的优选实施例，可以理解，可以对上述结构进行各种改进。例如，如果需要可以在成对板间使用湍流增强器。和凹坑板热交换器中的一样，板上的中间平面部分48可以设有凹坑。也可用其它形式的散热片，或者根本不用散热片。热交换器可用钎焊复合铝板以外的其它材料制成，如塑料。另外，如果需要集管可以制成其它形状。
对于本领域的技术人员来说很明显，根据本发明，在不违背本发明的精神和范围下，在实施本发明时可以进行许多修改和改进。因此，本发明的范围根据随后的权利要求所限定的范围而定。
权利要求
1.一种热交换器，包括由具有中间平面部分和凸起的周边部分的配对板所形成的多个堆叠的成对板，所述配对板中的所述周边部分连接在一起，在所述板之间形成了流动通道；具有弯曲端部凸缘的板，在每一所述成对板的每一端各个所述凸缘错开，所述凸缘具有从位于相连接的所述周边部分的根部区域延伸的侧边部分，所述端部凸缘还具有和背对背堆叠的成对板连接在一起的横向末端部分，其将所述成对板隔开，并在所述成对板之间形成了横向流动通道；围绕所述成对板各个端部凸缘的相对的U形通道，所述通道具有和所述板端部凸缘相隔开的后壁，以及和所述凸缘侧边部分连接并覆盖所述根部区域的侧壁，所述U形通道还有开口端；用于封闭所述U形通道的开口端以形成集管的端部板；以及在所述集管形成的入口和出口，以便流体在所述成对板中流动。
2.根据权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述板的端部凸缘的横向末端部分是一平行于所述板的中间平面部分延伸的凸缘延伸部分。
3.根据权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述板的凸起周边部分具有与所述凸缘侧边部分相隔开的指形件，与所述指形件形成了可容纳所述U形通道侧壁的狭缝。
4.根据权利要求3所述热交换器，其特征在于，所述狭缝具有斜度，可以使所述U形通道侧壁紧压在所述凸缘侧边部分上。
5.根据权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述板的凸起周边部分具有位于所述根部区域之间且与之相邻的横向槽口，所述U形通道侧壁具有向内的可以卡在所述横向槽口中的周边凸缘。
6.根据权利要求5所述热交换器，其特征在于，所述槽口的深度比所述U形通道侧壁的周向凸缘的深度大。
7.根据权利要求2所述热交换器，其特征在于，所述热交换器还包括和一个所述凸缘延伸部分相连接并在所述U形通道后壁和侧壁之间延伸的隔片，可将所述集管分隔成多个腔。
8.根据权利要求7所述热交换器，其特征在于，所述隔片具有一弹性壁部分。
9.根据权利要求2或3或5所述热交换器，其特征在于，所述热交换器还包括位于所述成对板之间并和所述板的中间平面部分相接触的导热片。
10.根据权利要求2所述热交换器，其特征在于，所述横向末端部分上设有槽口，可以调节U形通道内的流动分布。
11.根据权利要求7或8所述热交换器，其特征在于，所述集管包括另外的出口和入口，所述出口和入口的至少一个和每一所述腔相连接。
12.根据权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述U形通道侧壁上设有和所述端部板相接合并能固定所述端部板的筋。
13.根据权利要求2所述热交换器，其特征在于，所述U形通道侧壁上设有和所述板的端部凸缘延伸部分相接合并固定所述板端部凸缘延伸部分的筋。
14.根据权利要求12或13所述热交换器，其特征在于，所述筋以较小的间隔成对设置，在其间形成了定位槽。
15.根据权利要求2所述热交换器，其特征在于，所述凸缘延伸部分之一在U形通道的后壁和侧壁之间完全地展开，形成了将集管隔成多个腔的隔片。
16.一种热交换器的制造方法，包括以下步骤提供具有中间平面部分和凸起的周边部分的长条板材；将所述板材切成预定长度；在板的长度上形成离开所述凸起周边部分的方向的弯曲端部凸缘；将所述板成对布置，使得所述弯曲端部凸缘错开，所述板的周边部分相接触；堆叠所述成对板，使得所述端部凸缘相接合，并使所述成对板间隔开；用U形通道围绕所述板的弯曲端部凸缘，所述通道具有开口端；封闭所述通道的开口端，形成集管；在所述集管上形成入口和出口；以及，将所述板和集管连接在一起，形成密闭的热交换器。
17.根据权利要求16所述热交换器的制造方法，其特征在于，所述板叠成具有预定高度的预定数目的成对板，所述U形通道具有至少所述预定高度的长度，在所述堆叠的成对板的每一端设有端部板，可将所述通道的开口端封闭。
18.根据权利要求16或17所述热交换器的制造方法，其特征在于，所述方法还包括提供多个散热片并将所述散热片分别插入到所述成对板之间的步骤。
19.根据权利要求16或17或18所述热交换器的制造方法，其特征在于，所述方法包括在所述U形通道内提供和所述弯曲端部凸缘相接合的隔片从而将所述热交换器分隔成几个部分的步骤。
20.根据权利要求16所述热交换器的制造方法，其特征在于，所述方法包括在包围所述板的弯曲端部凸缘之前在U形通道内形成与所述板的弯曲端部凸缘相接合并进行固定的定位筋的步骤。
全文摘要
提出了一种可以制成任何方便尺寸且加工要求最少的板－散热片型热交换器。热交换器由具有凸起的周边部分(50,52)的多个成对板(20)堆叠形成,在成对板内形成了流动通道(54)。成对板中的板(44,46)上设有弯曲错开的端部凸缘(56,58),其可将成对板隔开。U形通道(26,28)围绕着板的端部凸缘,在成对板的各端部形成了部分集管(26,28)。端盖或端部板(36,40)封闭了U形通道的开口端,形成了整个集管。在集管上还可根据需要设置入口和出口(30,32),从而形成了整个热交换器。
文档编号F28F9/02GK1353807SQ00808325
公开日2002年6月12日 申请日期2000年6月2日 优先权日1999年6月2日
发明者S·D·亚米森, C·C·J·德凯雷, J·D·佩勒, C·A·克罗伊茨韦泽 申请人:隆格制造工业有限公司