专利名称：包括进口槽和出口槽的堆叠/条状板进气冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热器和制造换热器的方法，尤其涉及进气冷却器和制造进气冷却器的方法。
背景技术：
对换热器进行改进的需要始终存在。需要改进的一个当前领域在于可以提供与低冷却剂流速有关的性能符合要求的进气冷却器，所述低冷却剂流速在低温冷却剂回路中很典型，这种低温冷却剂回路有望在发动机应用(例如，柴油机应用)中变得日益普遍，所述发动机应用将被要求满足日益严苛的排放标准战略。
发明内容
在一些实施例中，本发明提供了一种换热器，所述换热器在发动机系统中特别用作进气冷却器，所述发动机系统具有在低温冷却剂回路中很典型的低冷却剂流速。该换热器利用条状板设计与堆叠板设计的组合连同进口和出口槽来消除围绕冷却器主体的空气旁路，同时提供一种高度可制造的冷却器。该设计还通过改变主体组件的数量使得对于不同的应用具有不同的堆叠高度，而无需对主体的组成部分进行显著改变。该设计进一步可以提供特别的优点，其中换热器的主体组件，和可能地其它组件由铝制成。在一些实施例中，本发明提供了一种用于在冷却剂和进气之间传导热量的进气冷却器。该冷却器可以包括换热器主体，所述换热器主体包含一叠凸压的板对。每个板对可以限定出穿过换热器主体的迂回或蜿蜒的冷却剂流径。该换热器主体还可以包括数个插入板对之间的细长垫片，以穿过换热器主体在相邻板对之间限定出进气流径。该换热器主体还可以包括连接到换热器主体的第一侧以将进气导入进气流径的进气入口槽，和连接到换热器主体的第二侧以从进气流径收集进气的进气出口槽。在一些实施例中，本发明提供了一种进气冷却器，该冷却器包括进气入口槽、与进气入口槽分隔开的进气出口槽、和位于入口和出口槽之间并包括一叠板对的换热器主体。每个板对可以为冷却剂限定出多通道流径。第一和第二细长垫片可以设置在相邻的板对之间，并且可以在换热器主体相对两侧的入口槽和出口槽之间延伸以限定出穿过换热器主体的进气流径。在一些实施例中，本发明提供了一种进气冷却器，该冷却器包括具有进气入口的进气入口槽、具有进气出口的进气出口槽、连接进气入口槽和进气出口槽以从进气入口到进气出口限定出进气流径的外壳、和从外壳的第一壁延伸进入进气流径并且与外壳的第一壁大体垂直的多个板对。每个板对可以为冷却剂限定出多通道流径。细长垫片可以设置在相邻的板对之间以限定出外壳的第一壁。该外壳可以包括与第一壁相对的第二壁，并且板对可以与第二壁分隔开，以便调节板对与外壳之间热膨胀的不同。本发明还提供了一种组装进气冷却器的方法，该方法包括过程凸压多块板；将该多块板堆叠成板对以便每个板对的凸压至少部分地为冷却剂限定出流径；在板对之间插入多个细长的垫片；将进气入口槽固定到堆叠的板对以接受进气并将进气分布到相邻板对之间限定出的流径；和将进气出口槽固定到组装的板对以接受来自流径的进气。在一些实施例中，该方法可以包括在进气入口和出口槽之间固定一壁以进一步在相邻的板对之间限定出流径的附加过程。
本发明的其它方面通过参考详细的描述和附图将变得明显。
图I为根据本发明的一些实施例的换热器立体视图；图2为图I的所示换热器的部分分解立体视图；图3为用在图I所示换热器中的板的立体视图；图4为本发明的换热器的一个可选实施例的视图；图5为本发明的换热器的一个可选实施例的立体视图；图6为图5中沿线VI-VI的截面视图；图7为图6中线VII所围区域的放大视图。
具体实施例方式在详细解释本发明的任意实施例之前，应该理解的是，本发明在其应用中并不限于在下文的描述中阐明的或在附图中例示的组件构造和安排的细节。本发明适用于其它实施例并且能够以不同的方式实施或实现。还应该理解的是，本文所使用的词语或术语是为了描述的目的并且不应被视为限制。“包含”、“包括”、或“具有”及其变体在本文是指包含在其后所列出的项目和其等效物以及附加项目。除非另有说明或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”、和“耦合”及其变体被广泛使用并且包含直接或间接的安装、连接、支撑和耦合。进一步，“连接”和“耦合”并不局限于物理或机械的连接或耦合。在图I和图2所例示的实施例中，换热器10为进气冷却器，配置为用以接受来自进气压缩机14的进气流12，并且在将热量从进气流12传递到冷却剂流20后为发动机18内的燃烧供应冷却进气流16，所述冷却剂流20由与发动机18关联的冷却剂系统22提供。存在许多通常用于汽车和其它应用的传统和已知类型的进气压缩机14(例如，所谓的“涡轮增压器”)、燃烧发动机18和冷却剂系统22，所有的这些进气压缩机14、燃烧发动机18和冷却剂系统22都适于与本发明的换热器10 —起使用。因此，这里将不再对组件14、18和22进行进一步描述。如图I和图2所示，换热器10可以包括主体30、连接到主体30的一侧以将进气流12导入主体30的进气入口槽32、和连接到主体30对立侧以接受来自此处的冷却进气流16并将进气流导向发动机18的进气出口槽33。在其它实施例中，进气入口和出口槽32、33可以设置在主体30的同一侧。在一些这种实施例中，进气入口和出口槽32、33可以整体成形，并可以包括用于限定出整体槽的入口和出口部分的一个或多个内部间隔。在其它实施例中，进气入口和出口槽32、33可以设置在主体30的相邻侧(例如，在上侧和左侧，底侧和左侧，前侧和左侧等)。主体30可以包括一个或多个冷却剂入口 34和一个或多个冷却剂出口 36以引导冷却剂流进入或离开主体30。在图I和图2所例示的实施例中，主体30包括设置在主体30同侧的单一入口 34和单一出口 36，以便在穿过主体30的冷却剂流20和进气流12之间形成对流关系。在其它实施例中，主体30可以包括分别为两个或多个的入口和出口 34、36，并且/或者入口和出口 34、36可以设置在主体30同侧，或作为选择，入口和出口 34、36可以设置在主体30的不同侧。在一些这种实施例中，入口和出口 34、36可以定向设置以便在穿过主体30的冷却剂流20和进气流12之间形成交叉流或并流关系。在图I和图2所例示的实施例中，主体30包括数个带有空气侧翅片42的堆叠板对40 (在该不出的实施例中为14个)和细长的间隔条44、45，所述细长的间隔条44、45插入相邻板对40之间以限定出穿过主体30的空气流径46。在该例示的实施例中，一个空气侧翅片42被支撑在每个相邻的板对40之间，和一对相邻的间隔条44、45之间，所述间隔条44,45密封换热器主体30的相对两端。在其它实施例中，两个或多个空气侧翅片42可以被支撑在相邻的板对40之间，主体30可以包括不具有位于板对之间的空气侧翅片42和/或间隔条44的一对或多对相邻板对40，单个间隔条44可以设置在一个或多个相邻板对40之间，一对间隔条44、45可以密封换热器主体30的相邻侧，并且/或者三个或四个间隔条44可以设置在相邻的板对40之间。同时一种用于空气侧翅片42的迂回或蜿蜒型的翅片42被示出(为了简化实际仅有末端被例示)，在一些实施例中主体30可以包括一个或多个具有其它结构(比如，开缝式和分支式、百叶式等)的翅片42。如图2所示，间隔条44、45可以分别具有大体正方形的截面形状。在其它实施例中，间隔条44、45可以具有不同的横截面形状，比如，圆形、三角形、楔形、长方形、梯形、或任意其它多边形形状、椭圆形、不规则形等。还有一些实施例中，主体30可以包括单个板，该板翻折或翻卷在自身上以便该板的两端相互接触，进而该单个板大体封闭出冷却剂流径49并保持冷却剂在冷却剂流径49中与空气流径46分开。在一些这种实施例中，主体30可以包括数个相邻的折叠或卷起的板，每个板可以限定出分开的冷却剂流径49，并且间隔条44和/或空气侧翅片42可以被支撑在主体30中相邻的折叠或卷起的板之间。在图1-3例示的实施例中，每个板对40由一对冲压或凸压的板47、48构成，所述板47、48在其边缘结合以便为它们之间的冷却剂封闭并限定出冷却剂流径49(最好见图3)。每个板47、48包括一对开口 50、52，所述开口 50、52与其它板的相应开口 50、52对齐以便限定出各自的冷却剂集合管54、56，用于将冷却剂分散到流径49和从流径49收集冷却齐U。在这方面，每个开口 50、52分别被相应凸起的头58、60围绕，所述头58、60从每个板对40朝向外与相邻对齐的头58、60紧密配合以便密封相应的集合管54、56。在可选的实施例中，插件可以设置在每个开口 50、52之间以至少部分地封闭冷却剂集合管54、56中的一个或两者。作为选择，间隔条44、45可以具有围绕开口 50、52的形状以便在相邻的板对40之间形成密封并且至少部分地限定出冷却剂集合管54、56中的一个或两者。、
在图1-3例示的实施例中，一对冷却剂集合管54、56设置在换热器主体30的同侦U。在其它实施例中，主体30可以包括具有内部间隔的单个集合管，或者作为选择，主体30可以包括两个或更多设置在换热器主体30不同侧的集合管54、56。如图2所示，每个间隔条44、45可以被制成符合相邻堆叠板对40的相应末端边缘的形状。在图2例示的实施例中，位于主体30 —侧(S卩，图2中的右侧)的间隔条44包括波浪形部分64、66，卷绕相邻板对40的相应波浪形的头58、60，以便密封主体30相应端的主体30的空气侧。如图2所示，位于主体相对侧(即，图2中的左侧)的间隔条45可以具有与相邻的板对40的末端相应的形状以便密封主体30相应端的主体30的空气侧。同时，图2例示的实施例的间隔条44、45被成型为不同形状以密封主体30的不同形状的侧面，在其它实施例中，间隔条44、45可以成型为相似的形状以接合主体30成型相似的侧面。在一些这种实施例中，共同的间隔条可以设置在主体30的对立侧，无需对间隔条44、45不同成型并简化主体30的组装。
主体30也可以包括顶板67和底板68，所述顶板67和底板68之间夹着板对40和交错的的翅片42以及间隔条44、45。在例示的实施例中，顶板67具有一对用于接收端口 34、36的开口，同时底板68没有任何开口以便封闭集合管54、56。在其它实施例中，端口 34、36中的一个(例如，入口 34)可以延伸穿过顶板67中的开口，并且端口 34、36中的另一个(例如，出口 36)可以延伸穿过底板68中的开口，或者，端口 34、36都可以延伸穿过底板68。在图2例示的实施例中，顶板67与最上方板对40接合并且底板68与最下方板对40接合。在其它实施例中，翅片42被支撑在顶板67与最上方板对40之间，并且/或者翅片42可以被支撑在最下方板对40之间。在其它实施例中，顶板67可以被取消而且最上方板对40可以形成主体30的顶面，并且/或者底板68可以被取消而且最下方板对40可以形成主体30的底面。在图3例示的实施例中，板47、48中的每个均包括边缘凸起70和多个纵向凸起72、74、76、78和80，所述纵向凸起72、74、76、78和80从边缘凸起70开始在内部延伸以与板对40的其它板47、48配合而限定出具有多通道A、B、C、D、E和F的冷却剂流径49，以与穿过主体30的进气流径46形成交叉流。此外，弯曲的凸起82设置在相邻通道A-E的末端之间以随着冷却剂流的均匀分布而帮助将冷却剂流从一个通道引导到下一个。如图3所示，纵向凸起72、74、76、78和80和弯曲凸起82限定出穿过每个板对40的迂回冷却剂流径49。在其它实施例中，板47、48的一个或两者可以具有凸起，所述凸起具有其它结构和相对走向以提供迂回冷却剂流径49。在其它实施例中，板47、48的一个或两者可以具有其它纵向突出和/或弯曲突出，一个或多个突出可以焊接、钎焊或铜焊到板47、48的一个或两者以至少部分地限定出冷却剂流径49。在一些实施例中，板47、48的一个或两者可以包括数个凸起的酒窝状凸起84、86，以强化板47、48之间的连接并且/或者作为对冷却剂流的扰流器。虽然对于板47、48示出了一种形式，应该明白，对于板47、48还存在许多可能的形式，并且对于每个具体应用所选的特定形式将取决于数个参数。例如，在一些应用中，可能期望少一些或多一些多通道A-F。类似地，在一些实施例中，可能期望取消或改良凸起82、84和86。如图I和图2所示，进气入口槽和进气出口槽32、33每个分别具有边缘轮边90、92，所述边缘轮边90、92分别与主体30的空气侧边缘94、96相对应并紧密配合，所述主体30由顶板和底板67、68的边沿、间隔条44、46、和板对40的相应末端所限定，所述板对40围绕穿过主体30的空气流径46的入口和出口侧。相应的边缘90、94和92、96可以以一种合适的方式结合，比如焊接、钎焊或铜焊，以便将边缘90、94和92、96密封在一起以阻止或限制来自换热器10并围绕流径46的进气流的泄露。在一些实施例中，密封或垫圈可以被放置在主体30与进气入口槽32之间，和/或主体30与进气出口槽34之间。同时，进气入口槽和进气出口槽32、33可以是任意适合的结构，在例示的实施例中，进气入口槽和进气出口槽32、33被示出为由适合的材料制成的铸件或模塑品，其中，进气入口槽32具有成型在其上的适合的进气入口 100，并且进气出口槽32具有成型在其上的适合的进气出口 102。关于这一点，需要格外注意，间隔条44、46的使用帮助提供了边缘表面，使得槽30、32可以以一种适合的方式与主体30紧密配合并结合。同时，任意适合的材料可以被用于换热器10，在一些优选的实施例中，期望由铝来制备槽32、33和用于主体30的组件，并且使用适合的铜焊、焊接或钎焊操作将换热器10的所有组件结合在一起。主体30的例示结构的一个优点是，它可以通过简单地增加或减少板对40和插入的翅片42以及间隔条44、45的数量而不需要改变主体30组件的组件构造，使得换热器10具有不同尺寸。这在图4中有例示，图4示出了由7个板对40和相应数量的插入翅片42以及间隔条44、45制成的主体30。关于这一点，需要注意，优选调整进气入口槽32和进气出口槽32的尺寸以便它们的边缘90、92与主体30的边缘94、96 —致。在图5-7例示的本发明的另一个实施例中，在主体30的一侧，主体30并未安装细长的间隔条45，而间隔条44被安装在主体30的对立侧。在没有间隔条45的一侧，侧板101被设置并固定到顶板67和底板68，以及进气入口槽32和进气出口槽33，以便至少部分地限定出穿过主体30的进气流径。壁101连同顶板和底板67、68以及由细长间隔条44部分形成的壁104构成外壳，该外壳围住进气入口槽32和进气出口槽33之间的空气流径46。板对40在大体垂直于壁104的方向上从壁104延伸进入空气流径46。通过将板对40固定到壁104而不是壁101，板对40可以经受与入口槽32和/或出口槽33热膨胀不同的热膨胀。在一些这种实施例中，最好见图7，侧板101可以与板对40的边沿103分隔开。当换热器10被用于一种应用时，S卩，板对40将经受超过入口槽32和/或出口槽33热膨胀的热膨胀时，这种设计是特别可取的。如图7所进一步示出的，优选地，在一些实施例中，空气侧翅片42延伸到板对40的边沿之外。当板101被组装到换热器10中时，一个或多个未结合到板47、48的卷曲105可以被压紧，以提供具有总体上比空气翅片42实质更小的开口面积百分比的区域。在这种情况下，沿壁101的进气流动被阻挠，被引导的进气转而穿过空气翅片42的这些与冷却剂流径49直接相邻的部分。如图7所示，空气翅片42的这种延伸可以应用于换热器主体30中空气翅片42的单层或多层上的空气翅片42。作为选择或此外，可以通过在空气入口槽32中设置流阻特征阻挠沿壁101的空气流动。在上文被描述以及在图中被例示的实施例仅作为例子的形式呈现，并且不应作为对本发明的理念和原理的限制。同样地，很明显本领域普通技术人员还可以作出不同的变化。权利要求
1.一种换热器,包括 入口槽，具有流体入口 ； 出口槽，具有流体出口 ； 外壳，连接入口槽和出口槽以在入口与出口之间至少部分地限定出第一流径；和多个凸压的板对，从外壳的第一壁延伸进入第一流径并且与外壳的第一壁大体垂直，每个板对限定出迂回的第二流径，第一流径延伸穿过每个第二流径； 其中，外壳的所述第一壁包括多个插入所述多个凸压板对的细长垫片。
2.如权利要求I所述的换热器，其特征在于 第一流体流径为进气提供流径； 第二流体流径为冷却剂提供流径；并且 热量从沿第一流径传送的进气传递到沿第二流径传送的冷却剤。
3.如权利要求I所述的换热器，其特征在于进ー步包括沿第一流径在两个板对之间设置的波浪形翅片结构，所述板对中的ー个包括至少部分地结合到所述波浪形翅片结构的第一板，并且所述板对中的另ー个包括至少部分地结合到所述波浪形翅片结构的第二板。
4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于多个凸压的板对与外壳在所述第一壁对面的第二壁分隔开，以调节多个凸压的板对与外壳之间热膨胀的不同。
5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于波浪形翅片结构的至少ー个卷曲通过与外壳的第二壁接触而呈压紧状态设置。
6.ー种组装进气冷却器的方法，该方法包括过程 凸压多块板； 将多块板堆叠成板对以便每个板对的凸压至少部分限定出冷却剂流径； 在板对之间插入多个细长垫片； 将堆叠的板对设置在外壳顶板与外壳底板之间； 将进气入口槽固定到所述顶板、底板和细长垫片以接受进气并将进气分布到在相邻板对之间限定出的流径；和 将进气出口槽固定到到所述顶板、底板和细长垫片以接受来自流径的进气。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于进ー步包括沿冷却剂流径在板对之间和凸压之间形成多个路径。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于凸压多个板包括沿多个板形成弯曲状凸压以至少部分地限定出多个路径。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于进ー步包括在所述凸压之间使多个板微凹以形成沿冷却剂流径放置的扰流器。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于凸压多个板包括成形为沿至少ー个凸压的板对形成的弯曲状凸压以限定出蜿蜒的流径。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于进ー步包括在两个板对之间并且沿进气流径设置波浪形翅片。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于在板对之间插入多个细长垫片包括在进气入口槽和进气出口槽之间，在由堆叠的板对形成的换热器主体的对立两侧上设置多个细长垫片。
13.如权利要求6所述的方法，其特征在于在板对之间插入多个细长的垫片包括密封堆叠板对的对立两侧。
14.如权利要求6所述的方法，其特征在于细长垫片沿板对堆的第一边沿设置，所述方法进ー步包括过程 设置与板对堆的第二边沿相邻的侧板，所述第二边沿对立于第一边沿； 将侧板固定到顶板和底板； 将进气入口槽固定到侧板；和 将进气出口槽固定到侧板。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于将侧板固定到顶板和底板包括在侧板与顶板之间形成焊接和在侧板与底板之间形成焊接。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于将进气入口槽固定到顶板、底板、细长垫片和侧板包括围绕进气入口槽的边缘形成连续焊接的接縫。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于将进气出口槽固定到顶板、底板、细长垫片和侧板包括围绕进气出口槽的边缘形成连续焊接的接縫。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于进ー步包括在两个板对之间并且沿进气流径设置波浪形翅片，其中设置侧板包括压紧波浪形翅片的至少ー个卷曲。
全文摘要
本发明提供了一种用于在冷却剂与进气之间传递热量的进气冷却器，包括进气入口槽、与入口槽分隔开的进气出口槽、连接入口槽和出口槽以限定出从入口槽到出口槽的进气流径的外壳、和多个从外壳的第一壁延伸进入进气流径并且与外壳的第一壁大体垂直的板对。每个板对可以为冷却剂限定出多通道流径。细长垫片可以设置在相邻的板对之间以限定出外壳的第一壁。外壳可以包括对立于第一壁的第二壁，并且板对可以与第二壁分隔开，以便调节板对与外壳之间热膨胀的不同。
文档编号F28D1/03GK102695936SQ201080051963
公开日2012年9月26日 申请日期2010年6月21日 优先权日2009年9月16日
发明者B·A·韦尔, D·E·扬克, J·D·布朗, J·J·布朗, K·G·克拉博斯, R·M·梅尔比 申请人:摩丁制造公司