專利名稱:加熱器，機動車附設(shè)加熱器的制作方法
本發(fā)明涉及加熱器，特別涉及一種用于機動車的附設(shè)加熱器。本發(fā)明更具體地涉及到一種在加熱器的換熱器中用水來作為液體傳熱介質(zhì)的水加熱器。
德國公開專利(German Offenlegungsschrift)No.3208828公開了一種利用液體燃料進行加熱的加熱器，特別是一種使用液體傳熱介質(zhì)的機動車附設(shè)加熱器，該加熱器具有一個部分地伸進燃燒室的燃燒器組件，燃燒室由燃燒管構(gòu)成。燃燒室被一換熱裝置同軸地在外圍繞著，該換熱裝置由帶肋片的內(nèi)套和外套構(gòu)成。燃燒氣體流過內(nèi)套和燃燒管之間的環(huán)形腔，諸如水一類的液體傳熱介質(zhì)流過外套和內(nèi)套之間的環(huán)形腔。通常，這種水加熱器由多個鋼板構(gòu)件組成，這些鋼板構(gòu)件通過焊接等方式相互連接在一起。
另外，新近這種結(jié)構(gòu)的加熱器，我們稱之為水加熱器，已由諸如鋁鑄件等輕金屬鑄件來生產(chǎn)了。在其生產(chǎn)過程中，外套作成一個分立的鑄件，具有肋片的內(nèi)套作成另一個公立的鑄件。在構(gòu)成內(nèi)套的鑄件外表面上，也就是限定了外套和內(nèi)套之間的環(huán)形空間的那個表面上，裝有螺旋狀伸展的導(dǎo)流片，以便為諸如水之類的液體傳熱介質(zhì)導(dǎo)向。這些螺狀導(dǎo)流片迫使內(nèi)套和外套按兩部分分別制造。另外，在制造鑄件時還需要考慮到歪斜形狀及尺寸過大給機加工帶來的問題，因此，鑄件的成形受到局限。還有，用于制成鑄件的工具、模具昂貴，提高了鑄件的生產(chǎn)費用。再有，鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不夠緊密，所以構(gòu)成水套的鑄件必須經(jīng)過再處理，以便使鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的微孔密合?；谝阎訜崞鲹Q熱裝置的多部件加工，生產(chǎn)中需要很多步驟。而且，要保持這些鑄件處于可承受壓力及不漏水的連接狀態(tài)是很困難的，這是由于密封是在連接處形成的，而該處卻易于發(fā)生泄露。
德國專利(German Patent)2432850提出一種機動車附設(shè)加熱器。但是，它是一種氣體加熱器，因為空氣被用作傳熱介質(zhì)，該專利對此進行了說明。
為了減小加熱器的自重，以及為了簡單便宜地生產(chǎn)制造加熱器，在該氣體加熱器中，換熱器的內(nèi)管和外管一起裝在一個容器之內(nèi)，而該容器的周壁由單一的鑄件構(gòu)成。最好該鑄件為輕金屬鑄件，而且最好是壓鑄件。
德國專利2453202提出另一種形式的氣體加熱器，其中，具有肋片的內(nèi)套和相對于燃燒室同軸安裝的電機馬達安裝室外壁由單一的鑄件構(gòu)成，而外套作為一個鑄件是在這個單一鑄件上成形的。外套和內(nèi)套僅僅由位于換熱器端部的分立的肋片連接。當將輕金屬壓鑄件用于水加熱器時，已經(jīng)引證過的鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密性等問題及需二次處理便又會出現(xiàn)。
德國專利Nos.1124839和1005860，及德國實用新型(German Utility Model)No.1782914，已經(jīng)公開了一些機動車用的加熱器，這些加熱器是按照廢氣換熱器的形式制造和運轉(zhuǎn)的，并且將所有換熱器部件改進成單一的壓鑄件，具有鑄造成形的徑向肋片和伸入到加熱空氣通道內(nèi)的導(dǎo)熱器的外管就是一個例子。這個壓鑄件是用鋁或鋁合金壓鑄成一個直線形的擠壓形部件。為作成外套筒，熱交換裝置的外圍用鋼板作成的構(gòu)件封圈住。這種情況下，就會存在一個問題，這樣的一個擠壓形部件會造成套筒被過度加熱，從而該擠壓形部件會變得太熱。當用作水加熱器時，連接鋼板件和擠壓形部件的密封問題是關(guān)鍵問題，由于這些部件由不同材料構(gòu)成，這些材料又具有不同的換熱效率，并且抗腐蝕能力下降。所有這些考慮導(dǎo)致了在制造水加熱器時，僅僅使用輕金屬鑄件，這些鑄件應(yīng)該這樣成形，即它們的連接位置不放在換熱器最熱的區(qū)域，而是放在盡可能靠近較冷的區(qū)域，以便在連接處有可靠的密封。
因此，本發(fā)明的一個主要目的是生產(chǎn)一種水加熱器，它可以克服前述的存在于現(xiàn)有技術(shù)中的困難和不足之處，特別是提供必要的水密封性，同時，耗費合理、易于生產(chǎn)，而且由盡可能少的另部件構(gòu)成。另外，這一水加熱器應(yīng)占有盡可能小的安裝體積，保證高換熱率、具有盡可能低的自重。
根據(jù)本發(fā)明，一個加熱器，特別是機動車的附設(shè)加熱器，可以用水一類的液體傳熱介質(zhì)工作，該加熱器具有一個換熱器，一個帶有肋片的內(nèi)套連在外套上作為一個單一的擠壓成形件構(gòu)成該換熱器。
根據(jù)本發(fā)明的加熱器，由于外套和帶肋片的內(nèi)套在同一操作步驟下同時成形，根據(jù)擠壓方法，作為一個整體的擠壓成形件，那些須連在一起的另部件的數(shù)目在這種水加熱器中減少了。特別在這時，至今仍在水加熱器中引起密封問題的需分別加以連接的地方已不復(fù)存在。
另外，按照擠壓成形工藝，其加工件的形狀所受到的限制要比鑄件的少，因為形狀歪斜、尺寸超限而難于加工的問題不需格外考慮。因此，可通過一步操作，作成很薄的壁厚均勻的擠壓件。除了比鑄造工藝簡單之外，擠壓法既節(jié)省材料，又顯著地減少了重量。另外，與鑄件相比，擠壓成形件有可能作成帶有很多數(shù)目的、以及很薄的肋片的構(gòu)件，由于增加了對流傳熱部件，從而使換熱裝置的傳熱效率得以改善。由于增加了傳熱效率，從而可以縮短傳熱裝置的長度，這樣，整個加熱器的長度也得以縮短。另外，為保證部件的致密性所需的再處理也可以省去，這是由于擠壓件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比鑄造件的致密。還有，擠壓件可以毫不困難地進行陽極處理，所以其防腐性能可容易地得到改善。最后，用于擠壓件的工具比相應(yīng)鑄件使用的鑄模和工具要便宜得多。并且特定的擠壓合金對流動在燃燒管和內(nèi)套間的環(huán)形腔的燃燒氣體所引起的腐蝕是有抵抗作用的。
為了使與燃燒器組件相對的遠端環(huán)形腔端部封閉，設(shè)置了封蓋部件。這些封蓋部件最好是由鋁板深拉成形的，它們直接焊接在擠壓成形件端部。這種情況下，由于存在連續(xù)的界面，并且焊縫位置易于接近，所以這些封蓋可以緊密可靠地焊接上去而不存在什么困難。凡封蓋件是由鋁板深拉成形的，則擠壓成形件所用材料，即鋁或鋁合金，和連接到擠壓件上的封蓋應(yīng)具有相同的性質(zhì)，尤其是熱傳導(dǎo)和熱膨脹特性應(yīng)該相同，從而可以避免焊接部位受到額外的負荷。
為了便于將燃燒器組件安裝到與其相對臨的內(nèi)套和外套的端部，燃燒器組件設(shè)有一個法蘭盤部件，該法蘭盤部件被固定在一個密封圈上，而該密封圈又安裝在內(nèi)、外套的端部上，最好以焊接方式連接上去。為確?？煽亢途o密的連接，該密封圈具體部分地插入內(nèi)套和外套之間的空隙，并且，在它和擠壓成形件的內(nèi)套和外套之間形成有焊接縫。
最好，由擠壓件的制造者將封蓋和密封圈等部件連接上，這樣該擠壓件與封蓋、密封圈一起被發(fā)送，以便于加熱器的制造者對其密封性能進行檢驗。
在一體式擠壓成形件中，外套和內(nèi)套由軸向的筋橋所連接。其結(jié)果使得在環(huán)形腔內(nèi)形成了并行的水通道。液體傳熱介質(zhì)在其間流動而不對換熱器造成任何明顯的影響，例如生成氣泡，或產(chǎn)生流動阻力。
一種改進的實施例中，與燃燒器組件相對臨的擠壓成形件的端部被改進成它可直接地安裝燃燒器組件，由于這一改進，焊接密封圈可以省略掉，所以加熱器的另件數(shù)可進一步減少。燃燒器組件可直接安裝到模壓的安裝法蘭上。為了用螺栓連接燃燒器組件，最好在擠壓成形件上作成一些通孔。
也可以使擠壓成形件的外輪廓適合于燃燒器組件的形狀和任選的保護罩形狀，這可以通過例如選擇擠壓成形件的截面形狀接近方形的方法來實現(xiàn)。其結(jié)果是，這樣的加熱器的生產(chǎn)變得容易和便宜了，這是由于，加工中間法蘭盤，并將其焊接在燃燒器組件端部和/或擠壓成形件端部等這一類步驟省略掉了。而且，液體傳熱介質(zhì)的入口接頭和出口接頭可以作成整體式的，比如，它們可以作為封蓋的一個部件，而不再需要將這些入口、出口件分幾步焊到擠壓件上。
另外，也在擠壓件上作有支板，以便安裝電纜保護罩和/或作為擠壓件的支撐底座，所以沒必要再對擠壓件和底座作特意的連接。當然，也可以在擠壓件上壓出另外的連接部件，或者也可以改進電纜管道，所有這些都是在擠壓件的一次性的加工步驟中整體地作在擠壓件上，從而縮短了生產(chǎn)及安裝時間。
為了盡可能地減少加熱器的凈重，增加傳熱效率，采用輕金屬或輕金屬合金，最好是鋁或鋁合金，來制造擠壓成形件。另外，這種材料應(yīng)易于陽極處理，以便改善擠壓成形件的抗腐蝕性能。
本發(fā)明的這些目標，特性及優(yōu)越性以及其它進一步的有關(guān)性質(zhì)，通過下邊的說明及附圖將會看得更清楚。這些圖僅僅為了說明解釋的目的，它示出幾個本發(fā)明的有關(guān)實施例。
圖1示出一個水加熱器的縱剖視圖;
圖2示出沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的截面圖;
圖3示出一個構(gòu)成加熱器的外套和內(nèi)套的擠壓成形件的改進型實施例的透視圖。
在圖1和圖2中，一個機動車附設(shè)加熱器，它被稱為水加熱器，作為一個例子示出。這一加熱器的總體以標號(1)表示。該機動車附設(shè)加熱器(1)具有一個燃燒器組件(2)，這一組件僅僅作為一個例子概要地示出。燃燒器組件(2)可以采用多種型式的已知結(jié)構(gòu)。該組件(2)伸入到由燃燒管(4)所構(gòu)成的燃燒室(3)之中。燃燒管(4)被一個同軸的熱交換裝置所環(huán)繞，該裝置的整體以標號(5)表示。熱交換裝置(5)具有一個內(nèi)套(6)，該內(nèi)套具有徑向延伸的直肋片(7)(見圖2)，該熱交換裝置(5)還具有一個外套(8)。內(nèi)套(6)和燃燒管(4)之間形成一個環(huán)形腔(9)，內(nèi)套(6)和外套(8)之間形成另一環(huán)形腔(10)。
在遠離燃燒器組件(2)所在端的燃燒室(3)的另一端，燃燒氣體反轉(zhuǎn)其流動方向而流入內(nèi)套(6)和燃燒管(4)之間的環(huán)形腔(9)，隨后借助于氣體出口而排出。圖中沒有示出這一出口機構(gòu)。無論是逆向流動或是同向流動，流體的傳熱介質(zhì)，最好是水，均在內(nèi)套(6)和外套(8)之間的環(huán)形腔(10)中流動，借助于內(nèi)套(6)，與在環(huán)形腔(9)中流動的燃燒氣體換熱。作為傳熱介質(zhì)的水由入口連接件(11)引入到環(huán)形腔(10)，并由出口連接件(12)排出，反之，由入口(12)引入，由(11)排出，同樣可行。由此得到的熱水用于加熱，特別是用于加熱機動車的汽缸體以及機動車內(nèi)部的加熱保暖。
根據(jù)圖1，內(nèi)套(6)和外套(8)是由一整體的擠壓成形件所構(gòu)成的，它們的總體以標號(13)表示。從圖2結(jié)合圖1，可以看到，該擠壓成形件(13)(它可被一步加工出來)不僅具有內(nèi)套(6)和外套(8)，而且具有內(nèi)套肋片(7)和軸向延伸的筋橋(14)，以便將環(huán)形室(10)按圓周方向再分成相互鄰接的并行水道，由此，水道的水流起到傳熱介質(zhì)的作用。
由于外套(8)和具有徑向延伸的長條肋片(7)的內(nèi)套(6)由一整體形的擠壓成形件(13)作成，所以制造這樣的加熱器(1)的過程被大大地簡化了。特別是擠壓成形件(13)可承受壓力及不漏水，如果具有這一結(jié)構(gòu)的這些構(gòu)件采用鑄造方法制造，那么，情況將完全相反。所以沒有必要對該擠壓成形件(13)再進行另外的處理。
如圖1所示，在遠離加熱器組件(2)所在端的擠壓成形件(13)的另一端(15)，封蓋(16)、(17)被連接固定。利用V-形截面的圓周焊縫(18)，蓋(16)被焊到擠壓成形件(13)的內(nèi)套(6)的端部(15)上。同樣，利用V-形截面的圓周焊縫(19)，蓋(17)被焊到外套(8)的端部。蓋(17)呈圓頂形狀，在圖1的剖視圖中，它看起來呈弓形。
內(nèi)套(6)的封蓋(16)最好用鋁板作成，外套(8)的封蓋(17)最好用鋁板深拉成形制成，但是，它也可以采用沙型鑄件。封蓋(16)、(17)用焊接或螺栓擰緊的辦法可安全可靠地與擠壓成形件(13)的端部(15)連接在一起，并且密合不漏。這樣一來，該機動車附設(shè)加熱器(1)的熱傳遞裝置(5)的生產(chǎn)、精加工、及安裝等過程可大大簡化。
在擠壓成形件(13)的、鄰近燃燒器組件(2)的端部(20)處，裝接著一個密封圈(21)，在圖示實施例中，它們是焊接在一起的。該密封圈(21)用于將燃燒器組件(2)連到擠壓成形件(13)上。如圖1所示，密封圈(21)被部分地插入內(nèi)套(6)、外套(8)之間的環(huán)形腔(10)之中，并有兩條焊縫(23)、(24)。焊縫(23)將密封圈(21)和內(nèi)套(6)連在一起，焊縫(24)將密封圈(21)的法蘭盤部分和擠壓成形件(13)的外套(8)連在一起。焊縫(23)、(24)可達到可靠的承受壓力并且不漏水的效果，而不再需要任何密封件和另外的連接件。燃燒器組件(2)可以用螺栓連接等辦法連到法蘭盤(22)上，當然，這樣也就連到了密封圈(21)上，圖中僅僅示出一個螺栓連接的情況。另外，由圖2可見，入口連接件(11)和出口連接件(12)可以焊接到擠壓成形件(13)的外套(8)上。
圖3示出一個改進型擠壓成形件，其整體以括號(13′)表示。這時，相應(yīng)于上述實施例中的對應(yīng)部件，以相同的標號代表。正如前述實施例的擠壓成形件(13)一樣，(13′)包括一個外套(8)，一個內(nèi)套(6)，在內(nèi)套(6)上有徑向延伸的縱向長條肋片(7)。圖3中的外套(8)和內(nèi)套(6)也是通過筋橋(14)相互連接在一起的，筋橋(14)在軸向伸展。圖3所示的端部是擠壓成形件(13′)的鄰對燃燒器組件(2)的一端。這一端具有安裝法蘭(25)，它用于擠壓成形件(13′)與燃燒器組件(2)的連接。而且，安裝法蘭(25)的輪廓與燃燒器組件的輪廓相適配，所以，從燃燒器組件(2)，到機動車的加熱器(1)的其余部件為光滑過渡。示于圖3中的擠壓成形件(13′)的外形約呈方形，側(cè)壁稍偏圓。另外，在擠壓成形件(13′)帶有安裝法蘭(25)部分，加工有通孔(26)，用于連接外蓋和/或燃燒器組件(2)的連接件可以穿過這些通孔(26)。
如圖3上看到的，支板(27)(用于連接電纜保護罩，圖中沒有示出)及支板(28)(它形成支持加熱器(1)的支架背，并增加了定位的穩(wěn)定可靠)組成擠壓成形件的一部分。支板(28)的橫截面為中空式，所以，例如電纜或類似元件可通過這些部件敷設(shè)傳導(dǎo)。
當然，也可以毫不困難地作出另外的部件，作為擠壓成形件(13)或(13′)的一部分，這是由于和鑄造相比，擠壓成形(13)、(13′)在形狀上不受什么限制。
如前所述，可以知道，通過使用整體擠壓成形件(13)，(13′)的內(nèi)套(6)和外套(8)，機動車的附設(shè)加熱器(1)的生產(chǎn)制造過程可被大大地簡化，并且擠壓成形件(13)和(13′)對壓力和水均為密封結(jié)構(gòu)。由于擠壓成形件(13)、(13′)的提出，在多部件組成的換熱裝置中至今一直存在的連接及密封問題在使用水作傳熱介質(zhì)時可被減小。由于使用擠壓成形件(13)、(13′)，我們可以不必考慮加工件的歪斜形狀及大小超過可加工的尺寸等問題，不象在鑄造過程中那樣要考慮到這些限制。擠壓成形件(13)、(13′)可以便宜的價格制造，并且其壁厚既薄又均勻。擠壓成形件(13)、(13′)也可以在內(nèi)套(6)上帶出盡量多的薄肋片(7)，以便通過增多的對流換熱來提高熱傳遞裝置(5)的換熱效率。因此，由于較高的效率，機動車附設(shè)加熱器(1)的全長可以作得較短。
在此，根據(jù)本發(fā)明，我們已經(jīng)畫出并說明了幾個實施例，但是，我們的意思并不是局限于此，而是密切相關(guān)于本技術(shù)領(lǐng)域：
中所了解的各種變化和改進，并且，因此我們不希望被局限于在這里詳細畫出并說明過的實施例，而是傾向于包括權(quán)力要求書中所列保護領(lǐng)域中所有的有關(guān)變化及改進型式。
權(quán)利要求
1.一種加熱器，特別是機動車附設(shè)加熱器，具有一個燃燒器組件，一個由燃燒管構(gòu)成的燃燒室，一個同軸地安裝在燃燒室外的換熱裝置，該換熱裝置由帶助片的內(nèi)套和外套所組成，由此，燃燒氣體流過內(nèi)套和燃燒管之間的環(huán)形腔，液體傳熱介質(zhì)流過外套和內(nèi)套之間的環(huán)形腔，本發(fā)明提出的改進的特征是外套，以及帶助片的內(nèi)套，被作成一體式的擠壓成形件。
2.權(quán)利要求
1申明的加熱器，其特征在于，在遠離燃燒器組件、并與之相對的內(nèi)套和外套端部，分別連接著封蓋部件。
3.權(quán)利要求
2申明的加熱器，其特征在于，至少有一個封蓋是鑄件。
4.權(quán)利要求
2申明的加熱器，其特征在于，至少有一個封蓋是深拉成形的鋁板。
5.權(quán)利要求
2申明的加熱器，其特征在于，一個密封圈裝接在燃燒器組件所在端的內(nèi)套和外套的端部。
6.權(quán)利要求
5申明的加熱器，其特征在于，所述密封圈部分地插入內(nèi)套和外套間的環(huán)形腔內(nèi)，并被焊接在內(nèi)套和外套上。
7.權(quán)利要求
1所申明的加熱器，其特征在于，外套和內(nèi)套通過一體式擠壓成形件的軸向延伸的筋橋連接在一起，這些筋橋把內(nèi)套和外套的環(huán)形腔按圓周方向進一步分隔。
8.權(quán)利要求
7所申明的加熱器，其特征在于，一體式擠壓成形件與燃燒器組件對臨的端部形成有安裝燃燒器組件的法蘭。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所申明的加熱器，其特征在于，所述安裝法蘭上開有通孔，燃燒器組件的緊固件通過所述通孔對其進行連接。
10.權(quán)利要求
1所申明的加熱器，其特征在于，起碼有一個支板用于連接電纜的保護罩;幾個用作支腳的支板。所有這些支板構(gòu)成一體式擠壓成形件的一部分。
11.權(quán)利要求
1所申明的加熱器，其特征在于，所述擠壓成形件由輕金屬和輕金屬合金一類的材料所構(gòu)成。
12.權(quán)利要求
11所申明的加熱器，其特征在于，所述輕金屬為鋁，所述輕金屬合金為鋁合金。
13.權(quán)利要求
1所申明的加熱器，其特征在于，在燃燒器組件所在端的內(nèi)套和外套的端部，裝接有一個密封圈。
14.權(quán)利要求
1所申明的加熱器，其特征在于，所述密封圈部分地插入到內(nèi)套和外套之間的環(huán)形腔，并被焊接在內(nèi)、外套上。
15.權(quán)利要求
14所申明的加熱器，其特征在于，內(nèi)套和外套通過一體式擠壓成形的軸向延伸的筋橋連接在一起，該筋橋把內(nèi)套和外套間的環(huán)形腔按圓周方向進一步分隔。
16.權(quán)利要求
2所申明的加熱器，其特征在于，一體式擠壓成形件的對臨燃燒器組件的端部，形成有安裝燃燒器組件的法蘭。
專利摘要
一種機動車附設(shè)加熱器，包括一個燃燒器組件，一個燃燒管構(gòu)成的燃燒室，一個熱交換裝置。該熱交換裝置由一帶助片的內(nèi)套和一外套組成，通過將帶助片的內(nèi)套和外套作成一體式擠壓成型件，該熱交換裝置得到改進。在離開并相對于燃燒器組件的內(nèi)、外套端部，安裝有封蓋，該封蓋最好是焊接到端部，并且用鋁的板件和/或鑄件作成。另，與燃燒器組件對臨的擠壓件的一端，可直接地成型一安裝法蘭，以裝接燃燒器組件，或裝接一密封圈，該圈可用螺栓連接，最好是焊接，將燃燒器組件裝到擠壓成型件的這一端面上。
文檔編號B60H1/22GK85104503SQ85104503
公開日1986年12月10日 申請日期1985年6月12日
發(fā)明者博姆爾·沃爾夫?qū)? 莫西格·厄恩斯特 申請人:韋巴斯托沃克W貝勒有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan