用于熱交換器的板和配備有這樣的板的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板(4、12、14)，意圖允許在與板(4、12、14)接觸地流動的第一流體和第二流體之間進行熱交換。板(4、12、14)構造為限定包括多個相繼通路(71、72、73、74)的回路(8)，其中第一流體沿一個流動方向流動，從一個通路至下一個通路改變流動方向，每一個所述通路(71、72、73、74)具有用于第一流體的流動截面。根據(jù)本發(fā)明，稱為上游通路的一個通路(71、72、73、74)的流動截面大于稱為下游通路的另一通路(71、72、73、74)的流動截面，所述下游通路沿回路(8)中的第一流體的流動方向位于上游通路的下游。本發(fā)明還涉及一種配備有這樣的板的熱交換器。
【專利說明】用于熱交換器的板和配備有這樣的板的熱交換器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于熱交換器的板和板式熱交換器，特別是用于機動車輛。
【背景技術】
[0002]本領域中熟悉的是稱為增壓空氣冷卻器的交換器，其允許增壓空氣和冷卻劑液體之間的熱交換，所述增壓空氣意圖供應車輛的發(fā)動機。它們包括熱交換陣列，熱交換陣列包括堆疊板，在所述堆疊板之間確定用于增壓空氣和用于冷卻劑液體的交替的循環(huán)通道。
[0003]具有堆疊板的增壓空氣冷卻器，諸如上述那些，是為人所熟悉的，其中每個板引導回路中的冷卻劑液體，所述回路形成具有相同橫截面的多個通路，且在所述通路內部，冷卻劑液體沿正交于增壓空氣流的方向循環(huán)。冷卻劑液體在每個通路中改變其循環(huán)方向。
[0004]冷卻劑液體的溫度隨著其流動通過回路而增加，這帶來其物理特性(特別是其密度和其粘度)的變化。當增壓液體的物理特性改變時，增壓的損失特波動。
[0005]在已經(jīng)存在的方案中，通路的寬度在同一個回路中相同，且不適于前述增壓損失的波動，其結果是有損于交換器的性能。
[0006]實際上，增壓損失可以積極的方式有助于交換器的熱效率，這是由于知曉增壓損失越大，流的流動模式可更混亂，這有利于熱交換，至少在一定限度內。
[0007]但是，用于冷卻劑液體的循環(huán)的泵具有被限制的特征，本發(fā)明意圖避免過度折中從車輛發(fā)動機獲得的能量消耗。
[0008]因此在本發(fā)明的領域內已經(jīng)建立了存在于冷卻劑流體的物理特性改變的波動和通路的流動截面的尺寸改變之間的有利關系，以便減少回路中的總增壓損失，而不會過度折中交換器的熱性能。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明還涉及一種板，意圖允許在與板接觸地循環(huán)的第一流體和第二流體之間進行熱交換，所述板構造為限定包括多個相繼通路的回路，在所述回路中，第一流體沿一流動方向循環(huán)，從一個通路至另一個通路改變其方向，每個通路具有用于第一流體的流動截面。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，稱為上游通路的一個通路的流動截面大于稱為下游通路的另一通路的流動截面，下游通路沿所述回路中的第一流體的流動方向位于上游通路的下游。
[0011]因此，在第一流體流動通過回路時，該第一流體循環(huán)通過通路，所述通路的流動截面持續(xù)減少，其效果是保持由于溫度增加造成的增壓損失的波動。增壓損失的系數(shù)則可沿回路的長度保持為相對恒定。
[0012]在增壓空氣冷卻器的情況下，第一流體對應于冷卻劑液體，第二流體對應于增壓空氣。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述板包括初始通路和最終通路，通路的流動截面從初始通路朝向最終通路從一個通路至另一個通路減小。它們例如以線性或成比例的方式減小。[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，初始通路的流動截面比最終通路的流動截面大40至60%。
[0015]根據(jù)一個特定實施例，所述板包括四個通路，稱為第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，第一通路連接至進入回路的入口，第二通路連接至第一通路，第三通路連接至第二通路，而第四通路一方面連接至第三通路，另一方面連接至回路的出口。流動截面?zhèn)葟牡谝煌分钡降谒耐愤B續(xù)減少。
[0016]有利地，第一通路的流動截面比第四通路的流動截面大5至15%。仍有利地，第二通路的流動截面比第三通路的流動截面大20至40%。特別地，第三通路的流動截面比第四通路的流動截面大5至15%。
[0017]根據(jù)一個說明性實施例，在限定第一通路的邊沿之間的距離為30至35mm，在限定第二通路的邊沿之間的距離為27至32mm，在限定第三通路的邊沿之間的距離為22至25mm，和/或在限定第四通路的邊沿之間的距離為20至23mm。特別地，限定通路的邊沿彼此平行，從而通路的流動截面恒定。流動截面在與板的延伸平面垂直的平面中測量。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，通路包括用于中斷流體流的擋板。
[0019]本發(fā)明還涉及熱交換器，特別是用于機動車輛的熱交換器，包括如前限定的板，至少兩個所述板以板對的方式一個堆疊在另一個頂部上，使得兩個板中的一個的回路是兩個板中的另一個的回路的鏡像。在此將理解的是，形成板對的兩個板一個堆疊在另一個頂部上，使得它們的回路一起形成用于第一流體的循環(huán)通道。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將從閱讀通過示例提供的說明性實施例的以下描述和以及參考附圖而更加顯而易見。在這些圖中:
[0021]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的透視分解圖，該熱交換器包括具有四個通路的板；
[0022]圖2是從包括四個通路的板的俯視圖，意圖示出根據(jù)本發(fā)明的不同通路的流動截面的不同。
【具體實施方式】
[0023]如圖1中所示，本發(fā)明涉及熱交換器I，該熱交換器允許要被冷卻的流體(特別是氣體G)和冷卻劑液體C之間的熱交換。其可以是增壓空氣冷卻器，在其內部，意圖供應內燃發(fā)動機(例如機動車輛的發(fā)動機)的被壓縮空氣被冷卻液體冷卻，冷卻液體特別是水和乙二醇的混合物。
[0024]交換器I包括用于熱交換的陣列2，所述陣列2由堆疊板4構成，在堆疊板之間確定用于要被冷卻的流體G和用于冷卻液體的交替的回路6、8。在該情況下，陣列具有大致平行六面體的形狀，且具有用于要被冷卻的流體的出口表面10和相對的入口表面(此處未示出)。其在堆疊的兩側結束于稱為上板的板12和稱為下板的板14。
[0025]交換器I可還包括殼體5、陣列2位于該殼體5中。其在板之間將要被冷卻的流體從陣列的入口表面引導至出口表面。在該情況下，其由兩個側壁18、上壁20和下壁22構成，每一個側壁18抵靠板4、12、14的側邊緣16、16’，上壁與上板12接觸，下壁與下板14接觸。上壁20可設置有開口 24、26，所述開口允許冷卻劑液體C進出通過陣列2。
[0026]交換器I可還包括出口和/或入口管連接件28、30，用于冷卻劑液體與設置在殼體中的所述開口 24、26連通。
[0027]交換器的不同組成部件例如由鋁或鋁合金制成。特別地，它們釬焊至彼此。
[0028]每個板4、12、14包括底部31，該底部31例如基本上是平面，被結束于平坦表面34的周邊邊沿32圍繞，允許板釬焊至彼此。用于冷卻劑液體的回路8 —方面通過所述周邊邊沿32限定，另一方面通過一個或多個中央邊沿60、60’限定，例如從板的底部31的材料得到的中央邊沿。
[0029]板4、12、14被組在一起成對，且經(jīng)由它們的平坦部34和/或邊沿60、60’組裝。以該方式，同一對板的一個上板4和一個下板4的回路彼此互補，以構成用于冷卻劑液體C的循環(huán)通道。換句話說，板4因此成對地堆疊，以使得兩個板中的一個的用于冷卻劑液體C的回路8對著同一對兩個板的另一個的用于冷卻劑液體C的回路8，以便形成用于冷卻劑液體C的循環(huán)通道。用于要被冷卻的流體的循環(huán)的回路6設置在對著兩個相鄰的板4對的兩個板4之間。
[0030]在所示示例中，堆疊的上板12和下板14與殼體的上壁20和下壁22組裝，以便限定用于冷卻劑液體的循環(huán)通道。
[0031]板4、12、14具有細長矩形的總體形狀,例如,具有兩個大邊和兩個小邊,每個板包括兩個突起38，第一個突起38具有進入用于冷卻劑液體C的循環(huán)通道8的入口 42，另一個突起38具有來自用于冷卻劑液體C的循環(huán)通道的出口 40。
[0032]突起38沿板4、12、14的同一個小邊定位。它們在這里被用于冷卻劑液體C的通過的開口 50穿過，且它們意圖與一個相鄰板4的突起38接觸，以分別形成用于冷卻劑流體C的入口集管器44和出口集管器(此處未示出)。入口集管器44例如經(jīng)由殼體的開口 26排放至入口管連接件30中，和/或例如出口集管器經(jīng)由殼體的出口開口 24排放至出口管連接件28中。
[0033]換句話說，冷卻劑流體經(jīng)由入口管連接件30進入陣列，且隨后在用于冷卻劑液體的循環(huán)的回路8中的板4之間經(jīng)由入口集管器44分配。其隨后流到用于冷卻劑液體C的循環(huán)的回路8中，從它們的入口 42直到它們的出口 40，在那里其穿入到出口集管器中。其隨后通過出口管連接件30離開交換器。
[0034]兩個板4對之間的突起38在它們之間確定用于要被冷卻的流體的循環(huán)回路6的高度。
[0035]入口集管箱和出口集管箱(此處未示出)可適于殼體的周邊，以傳遞和去除要被冷卻的流體。
[0036]交換器可還包括副交換器表面，例如插入在用于要被冷卻的流體G的循環(huán)的回路6內部的板4之間的波浪形擋板。這些擋板允許要被冷卻的液體G的流動被中斷，以使得改善兩種流體之間的熱交換。
[0037]每個板4、12、14包括例如波浪部52，其布置在用于冷卻劑流體C的循環(huán)的回路8的內部。這些波浪部52在構成用于冷卻劑液體C的出口集管器和出口集管器44的凹部38和板4、12、14的第二縱向端之間延伸。波浪部52例如從板4、12、14的底部31的材料得到，特別是通過深拉板4、12、14。[0038]由板4、12、14限定的回路8使得可以將冷卻劑液體C引導進入數(shù)量為η個的相繼的通路，在該情況下數(shù)量為四個，其中冷卻劑液體進入至回路8中的入口 42和從回路8的出口 40。兩個相鄰通路例如由板4、12、14的邊沿32、60、60’分隔開。
[0039]通路沿延伸方向平行于彼此布置，在該情況下延伸方向為板的大邊。它們可還設置為一個在一個之后串聯(lián)。
[0040]邊沿60、60’因此沿板4的大邊取向，以便限定用于冷卻劑液體C的循環(huán)的每個回路8的每個通路內部的冷卻劑液體的蜿蜒的循環(huán)。一些邊沿60從設置有突起38的邊緣16朝向相對的邊緣16’延伸，同時留出能夠使流體從存在于邊沿60的一側上的通路流動至另一通路的通路。它們與邊沿60’交替，所述邊沿60’從設置有突起38的對著邊緣16的邊緣16’朝向設置有突起38的邊緣16延伸，同時留出能夠使流體從存在于邊沿60的一側上的通路流動至另一通路的通路。
[0041]在圖1和2中所示的示例中，其中板設置有四個通路，可以觀察到第一通路71，或初始通路71，從入口 40延伸直到對著設置有突起38的邊緣16的邊緣16’ ；第二通路72，連接至第一通路，并從對著設置有突起38的邊緣16的邊緣16’延伸直到設置有突起38的邊緣16 ;第三通路73，連接至第二通路，并從設置有突起38的邊緣16延伸直到對著設置有突起38的邊緣16的邊緣16’ ；和第四通路，一方面連接至第三通路73，另一方面連接至出口42，從而其從對著設置有突起38的邊緣16的邊緣16’延伸直到設置有突起38的邊緣16。
[0042]用于要被冷卻的流體的循環(huán)的回路6內部的要被冷卻的流體D的循環(huán)因此沿一方向發(fā)生，該方向大致垂直于冷卻劑液體的流動方向，冷卻劑液體從一個通路至另一個通路改變其流動方向。
[0043]圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的板。這樣的板具有沿通路的延伸方向的長度L和沿正交于通路的延伸方向的方向D的長度I。在交換器內部，方向D因此對應于要被冷卻的流體的流動方向。以相同方式，在包括η個通路的板中，每個通路具有寬度In，其對應于在限定該通路的兩個邊沿32、60、60’之間沿方向D的距離。因此，在所示示例中，第一通路71具有寬度11，第二通路72具有寬度12，第三通路具有寬度13，第四通路74具有寬度14。
[0044]根據(jù)本發(fā)明，稱為上游通路的通路的流動截面大于稱為下游通路的另一通路的流動截面，下游通路沿用于冷卻劑液體的循環(huán)的回路8中的冷卻劑流體的流動方向位于上游通路的下游。由于冷卻劑液體從初始通路朝向最終通路流動，即在該情況下從第一通路71朝向第四通路74，流動截面從第一通路71朝向第四通路74減小。因此可還注意到增壓損失/熱性能比的優(yōu)化。
[0045]通路的流動截面通過其寬度乘以限定其的邊沿32、60、60’的高度限定。由于邊沿
32、60、60’在該情況下基本上彼此平行，且具有相同高度，通路寬度的比較在其余描述中等同于每個通路的流動截面的比較。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第一通路71的寬度I1比第二通路72的寬度I2大5至15%。
[0047]在該情況下，第二通路的寬度I2比第三通路73的寬度I3大20至40%。
[0048]第三通路73的寬度I3例如比第四通路74的寬度I4大5至15%。
[0049]在一個說明性實施例中，初始通路(在該情況下為第一通路71)的寬度比最終通路(在該情況下為第四通路74)的寬度大40至60%。[0050]在圖2中所示的示例中，板4、12、14的寬度I特別地等于120mm，且其長度L例如等于200mm。在該情況下，第一通路71的寬度I1特別地為30至35mm之間，第二通路72的寬度I2例如為27至32mm之間，第三通路73的寬度I3特別地為22至25mm之間，且第四通路74的寬度I4有利地為20至23mm之間。
【權利要求】
1.一種板(4、12、14)，意圖允許在與板(4、12、14)接觸地流動的第一流體和第二流體(C、G)之間進行熱交換，所述板(4、12、14)構造為限定回路(8)，所述回路(8)包括多個相繼的通路(71、72、73、74)，在所述通路中，第一流體(C)沿一個流動方向流動，從一個通路至另一個通路改變其流動方向，每一個所述通路(71、72、73、74)具有用于第一流體(C)的流動截面，其特征在于，稱為上游通路的一個通路(71、72、73、74)的流動截面大于稱為下游通路的另一通路(71、72、73、74)的流動截面，所述下游通路沿回路(8)中的第一流體的流動方向位于上游通路的下游。
2.如權利要求1所述的板(4、12、14)，所述板(4、12、14)包括初始通路(71)和最終通路(74)，通路(71、72、73、74)的流動截面從初始通路(71)朝向最終通路(74)從一個通路至另一個通路減小。
3.如權利要求2所述的板(4、12、14)，其中，初始通路(71)的流動截面比最終通路(74)的流動截面大40至60%。
4.如前述權利要求中的任一項所述的板(4、12、14)，所述板(4、12、14)包括四個通路(71、72、73、74)，稱為第一通路(71)、第二通路(72)、第三通路(73)和第四通路(74)，第一通路(71)連接至進入回路(8)的入口(42)，第二通路(72)連接至第一通路(71)，第三通路(73)連接至第二通路(72)，且第四通路(74) —方面連接至第三通路(73)而另一方面連接至回路的出口(40)。
5.如權利要求4所述的板(4、12、14)，其中，第一通路(71)的流動截面比第二通路(72)的流動截面大5至15%。
6.如權利要求4或5所述的板(4、12、14)，其中，第二通路(72)的流動截面比第三通路(73)的流動截面大20至40%。
7.如權利要求4至6中任一項所述的板(4、12、14)，其中，第三通路(73)的流動截面比第四通路(74)的流動截面大5至15%。
8.如權利要求4至7中任一項所述的板(4、12、14)，其中，在限定第一通路(71)的邊沿(38、60)之間的距離為30至35mm之間，在限定第二通路(72)的邊沿(60、60’)之間的距離為27至32mm之間，在限定第三通路(73)的邊沿(60、60’)之間的距離為22至25mm之間，和/或在限定第四通路(74)的邊沿(60、38)之間的距離為20至23mm之間。
9.如前述權利要求中的任一項所述的板(4、12、14)，在所述板內部，通路(71、72、73、74)包括用于流體流動的擋板(52)。
10.一種熱交換器(I)，特別是意圖用于機動車輛，包括如前述權利要求中任一項所述的板(4)，至少兩個所述板(4)以板對的方式一個堆疊在另一個頂部上，使得兩個板(4)中的一個的回路(8)是兩個板(4)中的另一個的回路(8)的鏡像。
【文檔編號】F28D9/00GK103988042SQ201280059742
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月2日 優(yōu)先權日:2011年10月4日
【發(fā)明者】N.瓦利, Y.諾丁 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司