專利名稱：制造熱交換器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造熱交換器的方法，該熱交換器包括多個(gè)殼體件，該殼體 件被組裝以使得能形成讓要被冷卻的流體流過(guò)的管和讓冷卻流體流過(guò)的管。
背景技術(shù)：
這種熱交換器被用于內(nèi)燃機(jī)中，例如作為內(nèi)冷器或排氣冷卻器。在該應(yīng)用領(lǐng)域中，各種設(shè)計(jì)是已知的，特別是管束熱交換器(tube bundleheat exchanger)、板式熱交換器或壓鑄熱交換器。尤其在僅包括讓要被冷卻的流體流過(guò)的一個(gè) 管和冷卻流體流過(guò)的另一個(gè)管的這種熱交換器中，必須增強(qiáng)冷卻性能以使得冷卻流體管盡 可能地靠近要被冷卻的流體流過(guò)的那個(gè)管，或者實(shí)現(xiàn)附加傳熱表面，例如通過(guò)提供翅片。這 種冷卻翅片突出到要被冷卻的流體流過(guò)的管內(nèi)，這實(shí)際上增加了流動(dòng)阻力，但是，冷卻性能 被大大增加。這種設(shè)置有兩個(gè)被流過(guò)的管的壓鑄熱交換器從DE 20 2006 009 464 U1中可獲 知。這里，內(nèi)殼體被設(shè)置為單件或多個(gè)殼體構(gòu)件，內(nèi)殼體的外壁把冷卻流體流過(guò)的管與要被 冷卻的流體流過(guò)的管分開。因此，冷卻流體流過(guò)的管形成在外殼體和內(nèi)殼體之間。從作為 支承構(gòu)件的內(nèi)殼體的至少一個(gè)殼體壁，翅片延伸到要被冷卻的流體流過(guò)的內(nèi)管。在已知的 設(shè)計(jì)中，這些翅片與內(nèi)殼體件或支承構(gòu)件在制造過(guò)程中由壓鑄材料整體制造。特別地，使用 鋁壓鑄具有重量輕的優(yōu)點(diǎn)。但是，這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于，由壓鑄材料制造的熱交換器的成本太高，且必須用的 相當(dāng)寬的翅片導(dǎo)致材料的高消耗和重量問題。鑄造設(shè)備限制了翅片寬度，因?yàn)槌崞∪?乏穩(wěn)定性，特別是在翅片的根部。類似地，鑄造還具有其關(guān)于翅片之間距離的限制。而且，一種由單獨(dú)的嵌套的環(huán)形角度元件形成的熱交換器從DE-0S 2324 649中 可獲知。該環(huán)的內(nèi)邊緣被分開為使得端部可被彎曲以形成翅片，該翅片在管的外部延伸到 管中。這些翅片也與角度元件整體形成。內(nèi)部具有或不具有翅片，使得導(dǎo)致效率較差。DE 297 07 104 U1披露了一種熱交換器，其中用作翅片的U形部件通過(guò)焊接被固 定到內(nèi)殼體的內(nèi)壁。由于非常差的可接近性，這種在內(nèi)部的固定具有較高的制造成本。從DE-GM 200 22 237 U1可獲知一種熱交換器，這種熱交換器的內(nèi)熱交換塊通過(guò) 安裝在外殼體上的U或L形部件而被固定，這些部件被使用螺釘以柔性的方式被固定到外 殼體。沒有披露用于增強(qiáng)傳熱的翅片。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種熱交換器，其中在與已知的熱交換器相比較時(shí)， 制造更經(jīng)濟(jì)且重量更輕，同時(shí)不損害冷卻性能。該目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)使用至少一個(gè)殼體件作為支承構(gòu)件，和通過(guò)在支承構(gòu)件上形 成開口，翅片被插入該開口，該翅片通過(guò)材料接合而與支承構(gòu)件連接。由此，翅片不必與其 它部分一起鑄造，由此設(shè)計(jì)工作充分減少且可以使用經(jīng)濟(jì)制造的翅片。用作支承構(gòu)件的殼體件可由此在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行變化，而且，其重量可被優(yōu)化和減少，因?yàn)椴恍枰~外的材料以 把翅片穩(wěn)定在支承構(gòu)件上。優(yōu)選地，翅片到支承構(gòu)件的連接是通過(guò)焊接進(jìn)行，焊接的執(zhí)行較經(jīng)濟(jì)且可被自動(dòng) 化。特別地，推薦通過(guò)攪拌摩擦焊接實(shí)現(xiàn)連接，由此鋁壓鑄件也可被快速地彼此連接 或連接到其它零件。在優(yōu)選實(shí)施例中，支承構(gòu)件在壓鑄工藝過(guò)程中制造，其中，開口被模制在支承構(gòu)件 中。因此，不需要額外的修整。支承構(gòu)件的設(shè)計(jì)仍保持簡(jiǎn)單。在替換實(shí)施例中，支承構(gòu)件通過(guò)深沖壓制造，由此可節(jié)省附加成本。優(yōu)選地，翅片在連鑄工藝過(guò)程中被制造為單件且然后被切割為需要的長(zhǎng)度，其可 通過(guò)例如鋸切完成，因此僅產(chǎn)生較低的制造成本。在被插入到開口中后，翅片優(yōu)選地繞它們的位于支承構(gòu)件上的軸向縱向和橫向側(cè) 部焊接。由此形成支承構(gòu)件的封閉表面，以使得，在組裝后，在傳輸冷卻流體的管和傳輸要 被冷卻的流體的管之間獲得封閉的隔離壁。同時(shí)，翅片永久地與支承構(gòu)件連接。有利地，翅片由具有至少兩個(gè)腿狀件的部件的第一腿狀件形成，該腿狀件被插入 支承構(gòu)件的開口，但是，在該插入之后，垂直于第一腿狀件的第二腿狀件位于支承構(gòu)件的凹 部中。例如，該凹部可在壓鑄工藝過(guò)程中形成在支承構(gòu)件中。當(dāng)以此方式實(shí)現(xiàn)時(shí)，翅片沿組 裝方向被預(yù)固定在支承構(gòu)件上，由此制造被進(jìn)一步簡(jiǎn)化。在一個(gè)開發(fā)的實(shí)施例中，使用的部件是具有三條腿狀件的U形部件，其中第三腿 狀件用作翅片。該實(shí)施例也增加了預(yù)固定。當(dāng)翅片被制造和安裝時(shí)，一起防止了翅片在焊 接工藝過(guò)程之前的傾斜。而且，僅半數(shù)部件必須插入到相應(yīng)的開口中。在一進(jìn)一步開發(fā)的實(shí)施例中，第二腿狀件被制造為具有基本上與支承構(gòu)件中的凹 部的高度對(duì)應(yīng)的厚度，第二腿狀件的和凹部的尺寸被選擇為使得，在翅片插入后，支承構(gòu)件 形成基部平滑的表面。由此，在這種熱交換器被組裝后，由支承構(gòu)件的少翅片側(cè)限定的管內(nèi) 的壓力損失可被最小化。而且，形成攪拌摩擦焊接焊縫被大大簡(jiǎn)化，因?yàn)楹附庸ぞ卟槐卦谌?何障礙或邊緣上移動(dòng)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，多排翅片被以互相偏置的配置設(shè)置在支承構(gòu)件上，以使得 第一排翅片的第二腿狀件的各第一軸向縱向和/或橫向側(cè)部被基本上設(shè)置在下一排翅片 的第二腿狀件的第二軸向縱向和/或橫向側(cè)部的投影中。由此，所需的焊縫的數(shù)量被減少， 同時(shí)，可以把成排的翅片彼此偏置。熱交換器的這種制造實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還允許實(shí)現(xiàn)高冷卻性能和進(jìn)一步最小化重量。附圖示出了下面要描述的實(shí)施例


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的方法制造的、具有熱交換器翅片的支承板的細(xì)節(jié)的頂部 平面視圖；圖2是圖1的支承板的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的方法制造的、具有翅片的支承板的替換實(shí)施例的細(xì)節(jié)的頂部平面視圖；圖4示出了與圖2對(duì)應(yīng)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1和2示出了用作熱交換器的殼體件的支承構(gòu)件1的細(xì)節(jié)，在本實(shí)施例中該構(gòu) 件被設(shè)計(jì)為支承板。支承構(gòu)件1具有開口 2，翅片3被插入該開口。這尤其在圖2中可看 到。在該實(shí)施例中，翅片3由具有三條腿狀件的U形部件4形成。這里，第一腿狀件和平行 于第一腿狀件5延伸的第三腿狀件6么一個(gè)在組裝后形成翅片3。第二腿狀件7把兩個(gè)腿 狀件5和6彼此連接且設(shè)置為相對(duì)于腿狀件5、6成90°的角度。除了腿狀件5、6所突出穿過(guò)的開口 2外，支承構(gòu)件1還包括形成在支承構(gòu)件1的 表面9中的凹部8。凹部8的高度基本上對(duì)應(yīng)于第二腿狀件7的厚度，以使得表面9在翅片 3插入后基本上平滑。圖1是支承件1上的頂部平面視圖，第二腿狀件7可從上面觀察到。 為了清楚，焊縫10僅部分地示出，U形部件4通過(guò)該焊縫而被固定到支承構(gòu)件1。顯然，第 一排翅片12的第一軸向縱向側(cè)部11接壤或設(shè)置在之后的第二排翅片14的相對(duì)于的第二 軸向縱向側(cè)部13的投影中，以使得該區(qū)域僅需要一個(gè)焊縫來(lái)固定。圖3和4示出了與圖1和2對(duì)應(yīng)的替換實(shí)施例的相應(yīng)視圖。因此，下文中類似的 部件將給予類似的附圖標(biāo)記。兩個(gè)實(shí)施例的不同在于，這里使用了角度部件17代替U形部 件4來(lái)形成翅片3。該角度部件17也具有彼此垂直的兩個(gè)腿狀件5、7，以使得第二腿狀件 7也被設(shè)置在支承構(gòu)件1中的凹部8中。在這種實(shí)施例中，還可以把第一排翅片12與第二 排翅片14偏置，以使得不僅第一排翅片12的第一軸向縱向側(cè)部11分別設(shè)置在第二排翅片 14的第二軸向縱向側(cè)部13的投影中，而且除了縱向側(cè)部11、13的這種配置，第二腿狀件7 的橫向側(cè)部15、16也被以相同的方式相對(duì)于彼此設(shè)置，以使得第一排翅片12的第一軸向橫 向側(cè)部15也設(shè)置在第二排翅片14的相對(duì)的第二橫向側(cè)部16的投影中。由此，焊縫的數(shù)量 和由此要被焊接的長(zhǎng)度被充分減少。在組裝時(shí)，這種支承構(gòu)件1可隨后例如通過(guò)焊接被固定到未示出的罐形殼體件， 以使得，例如讓要被冷卻的流體流過(guò)的管形成在該罐形件中。由此獲得的殼體件可被用例 如罐形殼體件封閉，使得讓冷卻流體流過(guò)的管可被形成在內(nèi)殼體件的外壁和外殼體件的內(nèi) 壁之間，以由此構(gòu)成熱交換器。具有翅片3的支承構(gòu)件1的制造然后被執(zhí)行，以使得，首先，支承構(gòu)件1在壓鑄過(guò) 程中制造。在壓鑄過(guò)程中，開口 2和凹部8也可被形成。作為一種替換，可設(shè)想用后續(xù)的機(jī)加工來(lái)形成開口 2和凹部8。部件4、17優(yōu)選地 在連鑄工藝過(guò)程中制造且通過(guò)例如鋸切而被切斷，以使得各個(gè)翅片3由此形成，這些翅片 被插入開口 2中。此后，沿著形成翅片3的部件4、17的第二腿狀件7的軸向縱向和橫向側(cè) 部11、13、15、16，優(yōu)選地通過(guò)攪拌摩擦焊接實(shí)現(xiàn)部件4、17和支承構(gòu)件1之間的連接，同時(shí)， 開口 2被封閉，以實(shí)現(xiàn)表面9和支承構(gòu)件1的底面的緊密空間隔離，由此該壁可用作熱交換 器的兩個(gè)流體傳輸管之間的隔離壁。通過(guò)具有如此構(gòu)造的具有翅片3的支承構(gòu)件1的熱交換器可被以經(jīng)濟(jì)的方式生產(chǎn) 且具有高冷卻性能同時(shí)重量較輕，因?yàn)槌崞捎衫玟X制造，且通過(guò)這種制造可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化 的幾何。
應(yīng)該清楚，可以制造支承構(gòu)件為例如深長(zhǎng)部件，代替壓鑄部件，而不放棄上述優(yōu)
點(diǎn)o
權(quán)利要求
一種用于制造熱交換器的方法，該熱交換器包括多個(gè)殼體件，該殼體件被組裝成使得能形成冷卻流體流過(guò)的管和要被冷卻的流體流過(guò)的管，其特征在于，至少一個(gè)所述殼體件用作支承構(gòu)件(1)，且支承構(gòu)件(1)形成有開口(2)，翅片(3)被插入該開口，該開口通過(guò)材料接合與支承構(gòu)件(1)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，所述連接通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，所述連接通過(guò)攪拌摩 擦焊接實(shí)現(xiàn)。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，所述支承構(gòu) 件(1)在壓鑄工藝過(guò)程中制造，在該過(guò)程中開口(2)被模制到支承構(gòu)件(1)中。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，支承構(gòu)件 (1)通過(guò)深沖壓制造。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，翅片(3)在 連鑄工藝過(guò)程中制造且隨后被切割為需要的長(zhǎng)度。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，在插入到開 口(2)后，翅片(3)繞它們的位于支承構(gòu)件(1)上的軸向的縱向和橫向側(cè)部(11、13、15、16)焊接。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，翅片(3)由 具有至少兩個(gè)腿狀件(5)的部件(4、17)的第一腿狀件(5)形成，該腿狀件被插入支承構(gòu)件 (1)的開口(2)中，其中，在插入后，垂直于第一腿狀件(5)的第二腿狀件(7)位于支承構(gòu)件 (1)的凹部(8)中。
9.如權(quán)利要求8所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，所用的部件是具有三 條腿狀件(5、6、7)的U形部件(4)，該第三腿狀件(6)也用作翅片(3)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，第二腿狀件(7) 被制造為具有與支承構(gòu)件(1)中的凹部(8)的高度基本上對(duì)應(yīng)的厚度，第二腿狀件(7)的 尺寸和凹部(8)的尺寸被選擇為使得，在翅片(3)插入后，獲得支承構(gòu)件(1)的基本上平滑 的表面(9)。
11.如權(quán)利要求10所述的用于制造熱交換器的方法，其特征在于，在支承構(gòu)件(1)上， 多排翅片(12，14)被設(shè)置為相對(duì)于彼此偏置，以使得第一排翅片(12)的第二腿狀件(7)的 各第一軸向縱向和/或橫向側(cè)部(11、15)被設(shè)置為基本上在之后的第二排翅片(14)的第 二腿狀件的第二軸向縱向和/或橫向側(cè)部(13、16)的投影中。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于制造熱交換器的方法，該熱交換器包括多個(gè)殼體件，其中一個(gè)殼體件用作支承構(gòu)件(1)，其中該殼體件形成有開口(2)，翅片(3)被插入到該開口中，所述翅片被附著地連接到支承構(gòu)件(1)。附著連接優(yōu)選地通過(guò)攪拌摩擦焊實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F28F3/02GK101828091SQ200880111703
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月3日
發(fā)明者卡爾·維貝克, 安德烈亞斯·特拉溫斯基, 邁克爾·布魯爾 申請(qǐng)人:皮爾伯格有限責(zé)任公司