热交换器板和包括该热交换器板的热交换器的制作方法

2021-03-09 13:03:25|

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热交换器板和包括该热交换器板的热交换器
[0001]
本发明涉及一种用于为机动车辆装配的制冷剂流体流通回路的热交换器的热交换器板。本发明的目的是这种热交换器板及包括这些板中的至少一个的热交换器。
[0002]
当前，机动车辆装备有供暖、通风和空调系统，通常称为hvac系统，以对机动车辆的乘客舱中存在的或在其内部发送的空气进行热处理。hvac系统与制冷剂流体在其内部流通的制冷剂流通回路相关。制冷剂流体流通回路依次包括压缩机、冷凝器或气体冷却器、膨胀装置和热交换器。热交换器容纳在hvac系统内部，以允许制冷剂流体与在被输送到乘客舱内之前在hvac系统内部流通的空气流之间进行热交换。
[0003]
根据制冷剂流体流通回路的操作模式，热交换器用作蒸发器以冷却空气流。在这种情况下，制冷剂流体在压缩机内部被压缩，然后制冷剂流体在冷凝器或气体冷却器内部被冷却，然后制冷剂流体在膨胀装置内膨胀，最终制冷剂流体冷却通过热交换器的空气流。
[0004]
热交换器包括组装在一起以制造热交换器的多个热交换器板。热交换器板具有矩形形状，并且包括从热交换器板的第一面延伸到热交换器板的第二面的开口。开口位于热交换器板的末端或角度处。每个开口由围绕开口布置的套环界定。
[0005]
将两个热交换器板连接在一起以制成管，然后将多个管组装在一起以制成热交换器板。将两个板的套环以及两个热交换器板的纵向边缘和侧向边缘组装在一起以实现管。然后，将管组装在一起以实现热交换器。最后，热交换器包括由组装的套环制成的两个集管箱，在其之间插入有由热交换器板的延伸部分制成的芯。
[0006]
在用于制冷剂流体回路之前，热交换器经过一些测试，以检查其耐压性并确定任何组装缺陷。例如，热交换器经历压力测试，在此期间，热交换器内部的制冷剂流体当前处于100bar压力下。该测试压力远高于制冷流体的当前利用压力，该压力在15bar至20bar的范围内。
[0007]
看起来，在压力测试期间，热交换器往往会在芯和集管箱中经历不同的变形。更具体地，集管箱倾向于比热交换器的芯更多地延伸。这些不同的变形可能在热交换器内产生可能激起制冷剂流体的裂纹，这是最不方便的。
[0008]
需要具有包括热交换器板的热交换器，该热交换器板布置成使得不出现泄漏，从而具有坚固且可持续的热交换器。
[0009]
本发明的热交换器板是热交换器的热交换器板。热交换器板包括在所述热交换器板的两个侧向边缘和两个纵向边缘之间延伸的两个面。热交换器板至少包括从热交换器板的第一面延伸到第二面的开口。开口由围绕开口布置的套环界定。热交换器板至少包括在至少一个面上方突出的凹坑。
[0010]
根据本发明，所述凹坑至少包括平坦区域和倾斜区域，所述倾斜区域介于套环和平坦区域之间。
[0011]
热交换器板还有利地具有任何以下特征中，这些特征被组合或单独考虑：
[0012]-侧向边缘和纵向边缘彼此垂直，
[0013]-侧向边缘彼此平行，
[0014]-纵向边缘彼此平行，
[0015]-纵向边缘比侧向边缘长，
[0016]-开口是圆形的，
[0017]-开口是椭圆形的，
[0018]-热交换器板包括沿着侧向边缘之一对准的至少两个开口。在一个实施例中，热交换器板包括四个开口，每个设置在热交换器板的角处，
[0019]-其中两个开口靠近第一侧向边缘，其中两个开口靠近第二侧向边缘，
[0020]-热交换器板至少包括从至少一个面延伸的凹坑，
[0021]-凹坑在其中一个面上形成突起，
[0022]-凹坑沿着垂直于纵向边缘和侧向边缘的横向轴线延伸，
[0023]-倾斜区域的横截面在平坦区域和套环之间呈u形形状，
[0024]-倾斜区域的横截面在平坦区域和套环之间呈s形形状，
[0025]-在平行于纵向边缘并垂直于侧向边缘的中心平面中截取横截面，
[0026]-将两个热交换器板组装在一起以制成热交换器的管，
[0027]-套环在热交换器板的第一面上露出，而凹坑在热交换器板的第二面上露出，
[0028]-凹坑位于套环和热交换器板的芯部之间，凹坑和芯部由边界线隔开，
[0029]-边界线是位于热交换器板的收集部和所述热交换器板的芯部之间的热交换器板的极限，
[0030]-热交换器板的收集部至少包括套环，
[0031]-热交换器板的收集部专用于允许制冷剂流体从热交换器的一个管流通到另一个管，
[0032]-热交换器板的芯部至少包括凹槽，
[0033]-热交换器的芯部专用于促进在热交换器中流通的制冷剂流体与在空调系统中流通的空气流之间进行热交换，
[0034]-凹坑的平坦区域布置在与布置有热交换器板的芯部的第二平面平行的第一平面中，
[0035]-边界线具有正弦形状，
[0036]-从位于平行于第二平面的平面中的视点观察边界线的形状，
[0037]-倾斜区域由两条相对的侧线界定，两条侧线之间的第一距离从凹坑的平坦区域生长直到套环，
[0038]-每条侧线是凹坑和热交换器板的芯部之间的极限，
[0039]-侧线是边界线的一部分，
[0040]-倾斜区域是弯曲区域，弯曲区域的曲率中心位于第二距离处，该第二距离大于凹坑的深度，
[0041]-在第一平面和第二平面之间测量凹坑的深度，
[0042]-倾斜区域包括与套环相切的边沿，
[0043]-热交换器板包括相对于中心平面对称布置的多个凹坑，该中心平面平行于热交换器板的纵向边缘并经过开口的开口中心，
[0044]-每个凹坑包括顶端，凹坑的顶端布置在凹坑圆上，凹坑圆的中心为开口中心，
[0045]-开口的开口中心与倾斜区域和平坦区域之间的极限之间的第三距离从一个凹坑
到另一个凹坑是恒定的，
[0046]-开口的中心与倾斜区域和平坦区域之间的极限之间的距离是在开口的开口中心与所述极限的中点之间，即在倾斜区域的每条侧线的等距处截取的，
[0047]-倾斜区域的厚度从极限直到套环是至少恒定的，
[0048]-倾斜区域的厚度是在倾斜区域中的热交换器板的两个面之间测量的，垂直于至少一个面，
[0049]-倾斜区域的厚度从极限增加直到套环，
[0050]-热交换器板至少包括位于热交换器板的芯部中的凹槽，
[0051]-凹槽沿平行于纵向边缘的方向纵向延伸，
[0052]-凹槽在热交换器板的第二面上露出，
[0053]-凹槽和凹坑在热交换器板的同一个面上露出，
[0054]-热交换器板包括多个凹槽，每个凹槽从第一纵向末端和第二纵向末端延伸，两个纵向末端均沿着平行于热交换器板的纵向边缘的凹槽轴线定位，
[0055]-凹坑的顶端位于由至少凹槽界定的沟槽中，
[0056]-凹坑是凹槽的延长部，
[0057]-凹坑的平坦区域是凹槽的延长部，
[0058]-凹坑包括倒角，倾斜区域的倒角的宽度大于平坦区域的倒角的宽度，
[0059]-倾斜区域和平坦区域围绕对称线(即直线)布置，
[0060]-倾斜区域和平坦区域围绕对称线(即曲线)布置。
[0061]
本发明还涉及一种包括至少一个这样的热交换器板的热交换器。
[0062]
热交换器板还有利地具有任何以下特征，这些特征被组合或单独考虑：
[0063]-热交换器包括第一热交换器板和第二热交换器板，两个热交换器板的平坦区域彼此接触，
[0064]-将两个热交换器板的平坦区域钎焊在一起。
[0065]
本发明还涉及一种至少包括这种热交换器的制冷剂流体流通回路。
[0066]
本发明还涉及在这种制冷剂流体流通回路中利用热交换器作为蒸发器。
[0067]
本发明还涉及一种用于制造这种热交换器板的方法，该方法至少包括：
[0068]-将套环从热交换器板的第一面冲压到热交换器板的第二面的步骤，
[0069]-将凹坑和凹槽从热交换器板的第二面冲压到热交换器板的第一面的步骤。
[0070]
由于以下参考附图对于总体指导给出的描述，本发明的其他特殊性、细节和特征将得到强调：
[0071]-图1是根据本发明的热交换器的总体视图，
[0072]-图2是图1所示的热交换器的局部视图，
[0073]-图3是参与图1或2所示的热交换器的热交换器板的正面视图，
[0074]-图4是图3所示的热交换器板的局部视图，
[0075]-图5是图3和4所示的热交换器板的局部剖视图，
[0076]-图6是图3至5所示的热交换器板的局部面视图，
[0077]-图7是包括图1所示的热交换器的制冷剂流体流通回路的示意图。
[0078]
在附图中，在坐标系oxyz中示出了根据本发明的热交换器1，其中ox轴是纵向轴，
oy轴是侧向轴，oz轴是横向轴，oxz平面是纵向平面，oxy平面是侧向平面，oyz平面是横向平面。在下面的描述中，根据上述轴线限定方向，并且根据上述平面限定表面。
[0079]
在图1中，热交换器1包括设置在两个集管箱3之间的芯2。芯2是热交换器1的一部分，其专用于使得在热交换器1中流通的制冷剂流体4与穿过热交换器1的空气流5之间能够进行热交换。两个集管箱3主要在平行于oz轴的横向方向a1上延伸。芯2包括插入在集管箱3之间的多个管6。
[0080]
管6主要沿着平行于纵向轴线ox的纵向方向a2延伸。管6还沿着平行于oy轴的侧向方向a3侧向延伸。侧向方向a3也垂直于包含集管箱3和管6的热交换器1的纵向平面p1。因此，管6设置在平行于侧向平面p2的相应平面中，侧向平面p2垂直于热交换器1的纵向平面p1。换言之，管6一起形成芯2，其整体上布置为平行六面体。
[0081]
热交换器1配备有制冷剂流体入口7，制冷剂流体4通过其进入热交换器1内部。制冷剂流体入口7装备集管箱3。热交换器1还装备有制冷剂流体出口8，制冷剂流体4通过其从热交换器1排出。制冷剂流体出口8与制冷剂流体入口7装备相同的集管箱3。此外，制冷剂流体入口7和制冷剂流体出口8位于热交换器1的相同纵向侧。因此，在本发明的该实施例中，制冷剂流体4沿着被设计成u形路径的路径流通。制冷剂流体入口7和制冷剂流体出口8的其他局部定位是可能的，从而本发明的热交换器1可以为制冷剂流体4提供i形路径或w形路径或其他路径组合。
[0082]
芯2包括这些管6和将两个连续管6分开的波纹状散热片9，波纹状散热片9增强了制冷剂流体4和空气流5之间的热交换。
[0083]
图2表示管6，其是通过组装一对热交换器板10而形成的扁平管。热交换器板10总体上具有在侧向平面p2中延伸的矩形形状。两个热交换器板10在平行于侧向平面p2的相应平面中延伸，从而使管6是平面的。该对热交换器板10设计成允许制冷剂流体在至少专用沟槽11中流通。每个热交换器板10具有第一面12和与第一面12相对的第二面13。当热交换器板10组装在一起时，一对中的第一热交换器板10的第一面12面对该对的第二热交换器板10的第一面12。然后，将第一热交换器板10和第二热交换器板10钎焊以便界定沟槽11。
[0084]
在图3中，热交换器板10在所述热交换器板10的两个侧向边缘14和两个纵向边缘15之间延伸。侧向边缘14和纵向边缘15彼此垂直。侧向边缘14彼此平行，并且纵向边缘14也彼此平行。纵向边缘15比侧向边缘14长。所有侧向边缘14和纵向边缘15一起形成四边形。
[0085]
热交换器板10包括四个开口16，其沿横向方向a1从热交换器板10的第一面12延伸到第二面13。开口16位于由侧向边缘14和纵向边缘15一起形成的四边形的角处。开口16可以是圆形或椭圆形的。当将两个热交换器板10组装在一起时，开口16沿着横向方向a1对准，以使得流体能够在热交换器1内从一个管6流通到另一个管6。因此，所有热交换器板10的开口16的形式类似以允许这种制冷剂流体流通。在四个开口16中，其中两个开口16靠近第一侧向边缘14，其中两个开口16靠近第二侧向边缘14。
[0086]
热交换器板10包括芯部23，其介于收集开口16的两个收集部25之间。热交换器板10的芯部23参与容纳波纹状散热片9的热交换器1的芯2，并且在那里主要发生在制冷剂流体4和空气流5之间的热传递。热交换器板10的收集部25参与热交换器1的将制冷剂流体4从一个管6收集到另一个管6的部分。
[0087]
芯部23包括在平行于纵向边缘15的方向上纵向延伸的多个凹槽26。一些沟槽11由
两个凹槽26界定，并且一些沟槽11由凹槽16和纵向边缘25界定。将两个组装的热交换器板的凹槽26钎焊在一起以界定沟槽11。凹槽在热交换器板10的第二面13上露出。
[0088]
每个凹槽26从第一纵向末端33和第二纵向末端32延伸，两个纵向末端32、33均沿着平行于热交换器板10的纵向边缘15的凹槽轴线a4定位。
[0089]
图4示出了每个开口16由围绕开口16布置的套环17界定。每个套环17形成热交换器板10沿着横向方向a1并围绕开口16的延伸。换句话说，套环在热交换器板10的第一面12上形成热交换器板10的突起。热交换器板10的套环17全都相似，并且都从第二面13延伸直到第一面12。
[0090]
热交换器板10包括在热交换器板10的第二面13上方突出的多个凹坑18。每个凹坑18是热交换器板10的变形，其从第一面12延伸直到第二面13。换而言之，每个凹坑18在第二面13上形成突起。也就是说，凹坑18和套环17沿横向方向a1相反地形成。凹槽26和凹坑18在热交换器板10的同一面(即第二面13)上露出。
[0091]
每个凹坑18位于套环17和热交换器板10的芯部23之间，凹坑18和芯部23由边界线24分开。边界线24是热交换器板10的极限，其位于热交换器板10的收集部25与所述热交换器板10的芯部23之间。热交换器板10的收集部25至少包括套环17。凹坑18的平坦区域19布置在与第二平面p2平行的第一平面p1中，在第二平面中布置有热交换器板10的芯部23。当从位于平行于第二平面p2的平面中的视点观察时，边界线24具有正弦形状。
[0092]
每个凹坑18包括平坦区域19和倾斜区域20。倾斜区域20介于套环17和平坦区域19之间。平坦区域19布置在与侧向平面p2平行的平面中。倾斜区域20将平坦区域19和套环17连接在一起。
[0093]
图5表示凹坑18的在垂直于侧向平面p2并穿过开口16的开口中心21的中心平面p3中截取的横截面。倾斜区域20的横截面在平坦区域19和套环17之间呈s形。倾斜区域20包括与套环17相切的边沿(fringe)22。平坦区域19和倾斜区域20一起形成不同于0
°
的角度α。角度α是在平坦区域19和倾斜区域20的两个大致延伸方向之间测量的。
[0094]
倾斜区域20是弯曲区域，弯曲区域的曲率中心29位于第一距离d1处，该第一距离d1大于凹坑118的深度p。凹坑18的深度p是在第一平面p1和第二平面p2之间测量的。
[0095]
图6的特征在于，热交换器板10装备有多个凹坑18，其倾斜区域20由两条相对的侧线27界定，两条侧线27之间的第二距离d2从凹坑18的平坦区域19增长直到套环17。也就是说，两条侧线27之间的距离d从凹坑18的顶端28生长直到套环17。每条侧线27是热交换器板10的凹坑18和芯部23之间的极限。两条相对的侧线27是边界线24的一部分。
[0096]
凹坑18相对于中心平面p3对称地布置，该中心平面p3平行于热交换器板10的纵向边缘15并且经过开口16的开口中心21。
[0097]
凹坑18的顶端28布置在凹坑圆30上，凹坑圆30的中心为开口中心21。
[0098]
开口16的开口中心21与倾斜区域20和平坦区域19之间的极限31之间的第三距离d3从一个凹坑18到另一个凹坑18是恒定的。开口16的开口中心21与倾斜区域20和平坦区域19之间的极限31之间的第三距离d3是在开口16的开口中心21与所述极限31的中点34之间，即在倾斜区域20的每条侧线27的等距处截取的。
[0099]
如图5所示，倾斜区域20的厚度t从极限31直到套环17是至少恒定的。倾斜区域20的厚度t是在倾斜区域20中在热交换器板10的两个面12、13之间测量的，垂直于至少一个面
12、13。在本发明的另一实施例中，倾斜区域20的厚度t从极限21增加直到套环17。
[0100]
每个凹坑18的顶端28位于由至少凹槽26界定的沟槽11中。
[0101]
在本发明的另一实施例中，凹坑18是凹槽26的延长部。更精确地，凹坑18的平坦区域19是凹槽26的延长部。
[0102]
凹坑18包括倒角35，倾斜区域20的倒角35的宽度w大于平坦区域19的倒角35的宽度w。
[0103]
倾斜区域20和平坦区域19围绕对称线36(曲线)布置。在本发明的另一实施例中，倾斜区域20和平坦区域19围绕对称线36(直线)布置。
[0104]
如上所述，图2中部分示出的热交换器包括第一热交换器板10和第二热交换器板10，两个热交换器板10的平坦区域19彼此接触。更精确地，两个热交换器板10的平坦区域19钎焊在一起。
[0105]
在制冷剂流体处于热交换器内部的100bar压力的压力测试期间，这使热交换器1的阻力得到缓解。热交换器1的这种构造避免了热交换器板10内的任何裂缝以及制冷剂流体4从热交换器1的任何泄漏。
[0106]
图7示出了制冷剂流体4也在其中流通的制冷剂流体流通回路。沿着制冷剂流体流通回路100内的制冷剂流体4的流通方向s1，制冷剂流体流通回路100依次包括用于压缩制冷剂流体4的压缩机101、用于冷却致冷剂流体4的冷凝器或气体冷却器102、制冷剂流体4在其中膨胀的膨胀装置103以及热交换器1。热交换器1容纳在空气流5在其中流通的供暖、通风和空调系统105的空气管道104内。热交换器1允许制冷剂流体4和与之接触和/或通过其的空气流5之间进行热传递，如图1所示。根据上述制冷剂回路1的操作模式，热交换器1用作蒸发器，用于在空气流5与热交换器1的一侧接触和/或从其通过的过程中冷却空气流5。
[0107]
由于以上描述，可以理解，本发明提出了一种热交换器板的增强设计，其由于介于套环和凹坑的平坦区域之间的倾斜区域而在工作压力和爆破压力下更耐受。使用这种板的热交换器管容易以低成本制造。它具有良好的热交换性能。该热交换器管专用于热交换器，并且可以在机动车辆的供暖、通风和空调装置中找到。这种热交换器可以容易地集成到车辆空调系统中，以优化专用于乘客舱冷却的空气流与在本发明的热交换器管内流通的制冷剂流体之间的热交换。
[0108]
然而，本发明不限于这里描述和说明的资源和模式。它还包括所有等效资源或模式以及包括此类资源的每个技术相关。更特别地，热交换器板的形状不影响本发明，只要用于机动车辆的热交换器板总而言之具有与该文献中描述的功能相同的功能即可。

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