專利名稱：換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)簡單的換熱器，其可應(yīng)用于汽車排氣再循環(huán)裝置中使用的換熱器(EGR冷卻器)或其他換熱器，其中芯部主體通過以折扇方式卷起和彎曲帶狀金屬板制成，并且具有沿金屬板厚度方向交替的扁平第一流動通道和第二流動通道，所述芯部主體的每個第一流動通道在兩個端部位置處由一對梳狀構(gòu)件的各個梳齒封閉。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的EGR冷卻器由多個扁平管或多個板、多個翅片、殼體和集管的組件構(gòu)成，其中冷卻水通過殼體側(cè)部連通，廢氣在每個扁平管或類似部件內(nèi)連通，如日本專利申請公開No.5-18634中所述發(fā)明建議的那樣。
另一種換熱器，其中換熱器的芯部主體由以折扇方式彎曲的帶狀金屬板和一對梳狀構(gòu)件形成，外周與筒形殼體配合，并且在沿縱向方向的兩端設(shè)置儲槽，如WO2004/065876A1中所述發(fā)明建議的那樣。
在前一種換熱器，例如EGR冷卻器中，部件數(shù)量多，使得裝配繁重并增加了部件上釬焊部分的數(shù)目，而且存在下列問題，即，在釬焊部分處往往發(fā)生泄漏。
在后一種換熱器的芯部主體中，梳狀構(gòu)件的梳齒布置在芯部主體內(nèi)多個扁平凹槽部分的每隔一個部分上，所述芯部主體以折扇方式形成，凹槽底部和梳齒尖端結(jié)合在一起。殼體與芯部主體外周配合。所述殼體形成為筒形，槽道形材料覆蓋芯部主體外周的三個表面，蓋構(gòu)件封閉槽道形材料的開口，并且殼體兩端連接到集管上。在這類換熱器中，存在以下問題，即在殼體和芯部主體的連接處往往產(chǎn)生裂縫，從該處容易發(fā)生流體泄漏。除此之外，在梳齒的齒底和芯部主體側(cè)面之間的釬焊部分處往往發(fā)生泄漏。
本發(fā)明的目的在于提供一種可靠的換熱器，其中部件數(shù)目少、裝配容易、釬焊部分處的強(qiáng)度高、并且很難發(fā)生泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
權(quán)利要求1中描述的本發(fā)明為換熱器，包括芯部主體(5)，其中帶狀金屬板以折扇方式被卷起并彎曲，并且卷起端部邊緣(1)、(2)交替形成在矩形平面部分(1a)的一端和另一端，并且扁平第一流動通道(3)和第二流動通道(4)沿金屬板的厚度方向交替設(shè)置，芯部主體(5)的每個第一流動通道(3)由位于卷起端部邊緣(1)的兩個端部位置處的一對梳狀構(gòu)件(6)的每個梳齒封閉，并且翅片(7)設(shè)置在第二流體通道(4)內(nèi)，從而構(gòu)成芯部(8)，芯部主體(5)的外周與圓柱形殼體(9)相配合，從而封閉相鄰的卷起端部邊緣(1)，(2)，第一流體(10)通過位于殼體(9)外表面上的一對端口(11)被引導(dǎo)至每個第一流動通道(3)，而第二流體(12)通過每個第二流動通道(4)從圓柱形開口(13)之一被導(dǎo)向另一開口(13)，其中殼體(9)包括槽道形材料(9a)和蓋材料(9b)，所述槽道形材料覆蓋芯部主體(5)外周的三個表面，所述蓋材料封閉槽道形材料(9a)的開口；在芯部主體(5)中，帶形金屬板卷起的起始端和終止端都位于一側(cè)上的卷起端部邊緣處；帶有U形卷起部分的配合邊緣部分(15)設(shè)置在起始端和終止端，所述U形形狀與槽道形材料(9a)的板厚度相一致；和槽道形材料(9a)的開口的端部邊緣與配合邊緣部分(15)配合，并且兩者都被釬焊并固定。
權(quán)利要求2中描述的本發(fā)明是權(quán)利要求1中的換熱器，其中蓋材料(9b)的端部邊緣被卷起并且該卷起部分被釬焊以與配合邊緣部分(15)的外周以接觸狀態(tài)配合。
權(quán)利要求3中描述的本發(fā)明是權(quán)利要求1或2中的換熱器，其中配合邊緣部分(15)與槽道形材料(9a)的開口的部分纏繞/拉緊并彎曲成L形。
權(quán)利要求4中描述的本發(fā)明是權(quán)利要求2或3中的換熱器，其中槽道形材料9a和蓋材料9b的板厚度形成為大于芯部主體5的板厚度。
權(quán)利要求5中描述的本發(fā)明是權(quán)利要求1-4中任意一項中的換熱器，其中梳狀構(gòu)件(6)的齒底(6c)和梳齒(6b)制成彼此垂直交叉，梳齒(6b)的根部(14)彎曲成L形，并且在齒底(6c)保持在芯部主體(5)的側(cè)面和蓋材料(9b)之間的狀態(tài)下，齒形構(gòu)件(6)和芯部主體(5)以及蓋材料(9b)之間的每個連接部分被一體地釬焊/固定。
權(quán)利要求6中描述的本發(fā)明是權(quán)利要求1-5中任意一項中的換熱器，其中高耐熱/耐腐蝕材料用于構(gòu)成殼體(9)的槽道形材料(9a)，而蓋材料(9b)由比槽道形材料(9a)的耐熱/耐腐蝕性低的材料制成；沿縱向方向的殼體(9)的兩端構(gòu)成一對集管部分(31)，其從芯部主體(5)的兩端向外伸出，并且殼體(9)的兩個開口端由集管端蓋(16)、(17)封閉，所述集管端蓋由高耐熱/耐腐蝕材料制成；以及集管端蓋(16)、(17)具有延伸部分(16a)、(17a)，其覆蓋集管部分(31)的蓋材料(9b)的內(nèi)表面。
本發(fā)明的換熱器如上構(gòu)造并具有下列效果。
在本發(fā)明中，殼體9由槽道形材料9a和蓋材料9b形成，具有U形部分的配合邊緣部分15形成在以折扇方式彎曲的芯部主體5的兩個邊緣部分處，槽道形材料9a的尖端部分與配合邊緣部分15相配合并且兩者都被釬焊/固定。因此，芯部主體5和殼體之間的連接處(在該連接處特別容易產(chǎn)生裂縫)的釬焊強(qiáng)度增強(qiáng)，釬焊可靠性得以提高。
在上述結(jié)構(gòu)中，在蓋材料9b的端部邊緣彎曲，并且彎曲部分與配合邊緣部分15的外周接觸配合且兩者釬焊在一起的情況下，充分保證了蓋材料9b和芯部主體5之間的釬焊區(qū)域，使兩者之間的間隙消除，并且提高了釬焊可靠性。
在上述結(jié)構(gòu)中，在位于配合邊緣部分15和槽道形材料9a的開口的端部處的部分纏繞/拉緊并彎曲成L形的情況下，釬焊的可靠性進(jìn)一步提高。
在上述結(jié)構(gòu)中，在槽道形材料9a和蓋材料9b的板厚度大于芯部主體5的板厚度的情況下，彎成復(fù)雜形狀的芯部主體5的制造變得方便，U形截面部分的精度可以得以提高，并且芯部主體5和槽道形材料9a以及蓋材料9b的釬焊精度得以提高。
在上述結(jié)構(gòu)中，在梳狀構(gòu)件6的齒底6c和梳齒6b制成彼此垂直交叉的情況下，梳齒6b的根部14被彎成L形并且梳狀構(gòu)件6和芯部主體5以及蓋材料9b的各連接部分與保持在芯部主體5的側(cè)面和蓋材料9b之間的齒底6c整體釬焊/固定，從而可以保證齒底6c和蓋材料9b以及芯部主體5之間的釬焊區(qū)域很大，間隙得以消除，泄漏得以避免。
在上述結(jié)構(gòu)中，比蓋材料9b的耐熱/耐腐蝕性更高的材料可以用于槽道形材料9a，一對集管部分31可以設(shè)置在殼體9(包括它們在內(nèi))的縱向方向的兩端，集管部分31的開口可以由一對高耐熱/耐腐蝕性的集管端蓋16、17封閉，并且蓋材料9b的集管部分31的內(nèi)表面部分由延伸部分16a、17a覆蓋，所述延伸部分從集管端蓋16、17伸出。在這樣情況下，因為集管部分31的具有較低耐熱/耐腐蝕性的部分僅由小延伸部分16a、17a補(bǔ)償，并且蓋材料9b的材料也可以廉價地獲得，從而能夠以較低成本提供換熱器。


圖1是本發(fā)明的換熱器的分解透視圖。
圖2是顯示了換熱器的裝配狀態(tài)的透視圖。
圖3是換熱器的芯部主體5和梳狀構(gòu)件6的組件的示意圖。
圖4是梳狀構(gòu)件6的透視圖。
圖5是基本部件的放大透視圖，顯示了梳狀構(gòu)件6插入到芯部主體5中的狀態(tài)。
圖6是顯示了梳狀構(gòu)件6和芯部主體5的裝配狀態(tài)的透視圖。
圖7是顯示了梳狀構(gòu)件6的梳齒6b的另一實例的示意圖。
圖8是本發(fā)明的換熱器的橫截面視圖。
圖9是圖8中IX部分的放大圖。
圖10是沿縱向方向的芯部中間部分的同一放大圖。
圖11是顯示了圖9的另一實例的基本部件的橫截面視圖。
圖12是顯示了本發(fā)明的換熱器的緩沖板的示意性透視圖。
圖13是換熱器的縱截面的平面圖。
具體實施例方式
接下來，將根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述。
圖1是本發(fā)明的換熱器的分解透視圖，圖2顯示了其裝配狀態(tài)并且圖3是芯部主體5和梳狀構(gòu)件6的組件的示意圖。同樣，圖4是梳狀構(gòu)件6的透視圖，圖5是顯示了裝配狀態(tài)的部分剖開的放大透視圖，并且，圖6是裝配狀態(tài)的透視圖。
另外，圖8是換熱器的橫截面視圖，并且圖9是圖8中IX部分的放大圖。
該換熱器具有芯部主體5，多個翅片7，殼體9，一對集管16、17，以及成對梳狀構(gòu)件6。
芯部主體5通過以折扇方式卷起和彎曲帶狀金屬板構(gòu)成，如圖3所示，使得卷起端部邊緣1、2交替形成在矩形平面部分1a的一端和另一端，并且扁平第一流動通道3和第二流動通道4沿金屬板的厚度方向交替設(shè)置。在該實例中，第一流動通道3的空間小于第二流動通道4的空間。不用說，兩者的空間可以相同，或反之亦然。
在帶狀金屬板的第一流動通道3側(cè)部形成有多個凹坑29。在該實例中，相對的凹坑29在其尖端形成彼此接觸，從而恒定保持第一流動通道3的空間。對每個第一流動通道3來說，每個梳狀構(gòu)件6安裝在卷起端部邊緣1的兩個端部位置處，并且配合部分整體釬焊/固定。而且，取代凹坑，內(nèi)部翅片可以插入到第一流動通道3中，并且內(nèi)表面和沿內(nèi)部翅片厚度方向上的兩側(cè)可以釬焊/固定在一起。
在梳狀構(gòu)件6中，齒底6c設(shè)置為垂直于梳齒6b，并且梳齒6b的根部14沿齒底6c彎曲成L形(圖4，5)。
如上構(gòu)造的梳狀構(gòu)件6使其齒底6c與卷起端部邊緣2的端面接觸，如圖5所示，并且根部14與角部接觸，進(jìn)一步，根部14與蓋構(gòu)件9b接觸，如圖9所示，使得每個接觸部分的釬焊區(qū)域很大。憑此，釬焊的可靠性提高。
根部14和齒底6c接觸或者制造為具有極小的間隙。
接下來，翅片7設(shè)置在每個第二流動通道4之間，如圖3所示。盡管位于最高位置處的第一流動通道3在圖3中顯示為抬起狀態(tài)，使得翅片7易于看見，但是位于最高位置處的第一流動通道3的下表面實際上與最高處的翅片7相接觸，如圖6所示。通過使金屬板彎曲成沿其脊線和溝槽部分的橫截面方向和縱向方向的波形而形成翅片7，從而增強(qiáng)流過第二流動通道4的流體的攪動作用。
圖6中的芯部8由上述芯部主體5、梳狀構(gòu)件6和翅片7的組件構(gòu)成。取代上述翅片7，未示出的狹縫翅片(slit fin)、偏置翅片(offsetfin)或百頁窗翅片(louver fin)可以插入到第二流動通道4中。
接下來，安裝在芯部8外周上的殼體9形成為筒形狀并具有長于芯部8的長度的矩形截面，該殼體具有一對位于芯部8兩個端部外面的集管部分31(參見圖12、13)。該殼體9在該實施例中包括槽道形材料9a和蓋材料9b，如圖1和8所示。通道形主體材料9a和蓋材料9b的板厚度形成為充分大于芯部主體5的厚度，如圖9所示。這提高了殼體9的強(qiáng)度，方便了彎成復(fù)雜形狀的芯部主體5的形成，并且提高了配合邊緣部分15的加工精度，所述配合邊緣部分具有設(shè)置在其兩端的U形部分，殼體9和芯部主體5之間連接處的釬焊精度也得以提高。
槽道形材料9a使其內(nèi)周表面與芯部主體5的上下表面和一個側(cè)面接觸，從而使芯部主體5的相鄰卷起端部邊緣1之間封閉。蓋材料9b封閉槽道形材料9a的開口側(cè)，封閉芯部主體5的另一側(cè)，并且使相鄰卷起端部邊緣2之間封閉。槽道形材料9a由高耐熱/耐腐蝕性的鎳鋼、不銹鋼等材料制成，并且防止受到作為第二流體12流過內(nèi)表面的高溫排氣的損壞。另一方面，由于作為第一流體10的冷卻水流過蓋材料9b的內(nèi)表面，它可以比槽道形材料9a具有更差的耐熱性和耐腐蝕性。一般而言，具有較差耐熱性和耐腐蝕性的不銹鋼板比耐熱/耐腐蝕材料具有更好的成形性，而且材料便宜。在該實施例中，蓋材料9b形成有一對小儲槽部分28，其通過在位于兩個端部位置處的外表面上壓力加工而突出，如圖1所示，其中端口11分別敞開，并且管26連接至端口11。通過使用在某種程度上具有較差耐熱/耐腐蝕性的不銹鋼板，使得該小儲槽部分28的加工變得容易。
槽道形材料9a的兩個側(cè)壁的尖端邊緣安裝到配合邊緣部分15(圖6、8和9)上，所述配合邊緣部分卷起并形成在芯部主體5的上下兩個端部處。圖10是芯部的中間部分沿縱向方向的剖視圖。蓋材料9b的上下兩個端部的L形部分與配合邊緣部分15的外表面相配合。圖11顯示了端部彎曲成L形并且纏繞/拉緊的情況。這樣，蓋材料9b的尖端制成與所述端部相一致的形狀。
接下來，沿縱向方向的殼體9的兩個端部的集管部分31的開口端被集管端蓋16、17封閉，該集管端蓋由一對高耐熱/耐腐蝕材料制成，并且法蘭25安裝在其外面。集管端蓋16、17在該實施例中向外膨脹成壺形，并且用于第二流體12的端口在中心處開口。此外，在每個集管端蓋16、17的一側(cè)，延伸部分16a、17a整體延伸并且延伸部分16a、17a蓋住蓋材料9b的兩個端部的內(nèi)表面，如圖13所示。
釬焊材料覆蓋或布置在如上所述的這類換熱器的連接部分之間，并且圖2示出的處于裝配狀態(tài)的整體在高溫爐中一體釬焊/固定。
如圖7所示，第一流體10提供給第一流動通道3側(cè)，而第二流體12提供給第二流動通道4側(cè)。舉例來說，由冷卻水構(gòu)成的第一流體10通過管26和突出在殼體9一側(cè)上的小儲槽部分28之一提供給每個第一流動通道3，并且它沿縱向方向流通，從另一根管26流出。同樣，舉例來說，由高溫排氣構(gòu)成的第二流體12通過集管端蓋16的開口和殼體9的開口13提供給每個第二流動通道4。
成對的梳狀構(gòu)件6(圖1)構(gòu)成了集管板。
該梳狀構(gòu)件6可以使其尖端部分形成為曲線部分24，如圖7所示，并且在這種情況下，第一流體10的流動可以在梳狀構(gòu)件6端部沿縱向方向順暢地被引導(dǎo)。憑此，可以消除第一流體10的滯留部分，并且如果第一流體10為冷卻水的話，該部分處的沸騰可以避免，并且加快了熱交換。
接下來，圖12、13顯示了這種情況，其中，緩沖板30設(shè)置在第一流體10的進(jìn)口側(cè)，從而使第一流動通道3的每個部分中的冷卻水能夠均勻連通。在圖2的實施例中，因為成對小儲槽部分28位于蓋材料9b的兩端，所以來自管26的第一流體10在通過第一流動通道3的每個部分連通時更趨向于流到蓋材料9b上。隨后，緩沖板30與管26的冷卻水出口側(cè)上的相對面對置，并且只在圖13中的左側(cè)形成狹縫形開口，這樣從開口流出的第一流體10的流速增大。第一流體10通過動能被導(dǎo)向到與蓋材料9b隔開的位置。也就是說，第一流體10旁通過緩沖板30并且如箭頭所示以更窄的狀態(tài)流出到第一流動通道3。
權(quán)利要求
1.一種換熱器，包括芯部主體(5)，其中帶狀金屬板以折扇方式被卷起并彎曲，并且卷起端部邊緣(1)、(2)交替形成在矩形平面部分(1a)的一端和另一端，并且扁平的第一流動通道(3)和第二流動通道(4)沿金屬板的厚度方向交替設(shè)置，芯部主體(5)的每個第一流動通道(3)由位于所述卷起端部邊緣(1)的兩個端部位置處的一對梳狀構(gòu)件(6)的每個梳齒封閉，并且翅片(7)設(shè)置在所述第二流體通道(4)內(nèi)，從而構(gòu)成芯部(8)，芯部主體(5)的外周與筒形殼體(9)相配合，從而封閉相鄰的卷起端部邊緣(1)、(2)，第一流體(10)通過位于所述殼體(9)的外表面上的一對端口(11)被引導(dǎo)至每個第一流動通道(3)，而第二流體(12)通過每個第二流動通道(4)從所述殼體(9)的筒形開口(13)之一被導(dǎo)向到另一開口(13)，其中所述殼體(9)包括槽道形材料(9a)和蓋材料(9b)，所述槽道形材料覆蓋所述芯部主體(5)的外周的三個表面，所述蓋材料(9b)封閉槽道形材料(9a)的開口；在所述芯部主體(5)中，所述帶形金屬板卷起的起始端和終止端都位于一側(cè)上的所述卷起端部邊緣處；帶有U形卷起部分的配合邊緣部分(15)設(shè)置在所述起始端和終止端，所述U形卷起部分與所述槽道形材料(9a)的板厚度相一致；以及槽道形材料(9a)的所述開口的端部邊緣與配合邊緣部分(15)相配合，并且兩者都被釬焊并固定。
2.如權(quán)利要求1所述的換熱器，其中，所述蓋材料(9b)的端部邊緣被卷起并且該卷起部分被釬焊以與所述配合邊緣部分(15)的外周以接觸狀態(tài)配合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其中，配合邊緣部分(15)與槽道形材料(9a)的所述開口的部分纏繞/拉緊并彎曲成L形。
4.如權(quán)利要求2或3所述的換熱器，其中，所述槽道形材料(9a)和蓋材料(9b)的板厚度形成為大于所述芯部主體(5)的板厚度。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的換熱器，其中，梳狀構(gòu)件(6)的齒底(6c)和梳齒(6b)制成彼此垂直交叉，梳齒(6b)的根部(14)彎曲成L形，并且在齒底(6c)保持在芯部主體(5)的側(cè)面和蓋材料(9b)之間的狀態(tài)下，梳狀構(gòu)件(6)和芯部主體(5)以及蓋材料(9b)之間的每個連接部分被一體地釬焊/固定。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的換熱器，其中，高耐熱/耐腐蝕材料用于構(gòu)成所述殼體(9)的所述槽道形材料(9a)，而所述蓋材料(9b)由比槽道形材料(9a)的耐熱/耐腐蝕性低的材料制成；沿縱向方向的殼體(9)的兩端組成一對集管部分(31)，該對集管部分從所述芯部主體(5)的兩端向外伸出，并且殼體(9)的兩個開口端由集管端蓋(16)、(17)封閉，所述集管端蓋由高耐熱/耐腐蝕材料制成；以及集管端蓋(16)、(17)具有延伸部分(16a)、(17a)，該延伸部分覆蓋所述集管部分(31)的所述蓋材料(9b)的內(nèi)表面。
全文摘要
一種換熱器，其具有更少的部件以使裝配更為容易，并且在每個部件上具有更少的連接部分以增加釬焊可靠性。帶狀金屬板反復(fù)折疊成鋸齒形以構(gòu)造芯部主體(5)，從而沿厚度方向形成第一流路(3)和第二流路(4)。第一流路(3)的每個相對端部由一對梳狀構(gòu)件(6)的每個梳齒(6b)封閉，翅片(7)放置在第一流路(4)中，從而形成芯部(8)。管狀殼體(9)安裝在芯部主體(5)的外周上。殼體(9)由槽狀構(gòu)件(9a)和蓋構(gòu)件(9b)構(gòu)造而成，所述槽狀構(gòu)件覆蓋芯部主體(5)外周的三面，并且所述蓋構(gòu)件封閉槽狀構(gòu)件(9a)的開口。在芯部主體(5)中，帶狀金屬板反復(fù)折疊的起始端和終止端兩者位于折疊一側(cè)上的端部邊緣處，并且在終止端和起始端處，形成有配合邊緣部分(15)，其折疊成C形的正方形橫截面，從而與槽狀構(gòu)件(9a)的厚度相配合。槽狀構(gòu)件(9a)開口的端部邊緣安裝到配合邊緣部分(15)上，并且它們釬焊并固定在一起。
文檔編號F28F9/26GK101031769SQ20058003280
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者中村洋一 申請人:株式會社T.Rad