CN106461353B

CN106461353B - 收集箱和相应的热交换器

Info

Publication number: CN106461353B
Application number: CN201480075251.4A
Authority: CN
Inventors: C.里翁德特; J-M.勒叙厄尔
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: EP3080542B1; FR3015016A1; JP7383687B2; WO2015086195A1; CN106461353A; JP2022048152A; EP3080542A1; US20160377357A1; FR3015016B1; JP2017500528A; JP2020128865A; KR20160098413A; JP2018189363A

Abstract

本发明涉及一种用于热交换器的收集箱(1)，包括具有至少部分圆化的形状的头部(5)，头部包括：多个开口(7)，其用于热交换器的多个热交换管(3)通过；和多个凸缘(9)，其包围开口(7)。根据本发明，头部(5)包括多个褶皱部(11)，并且凸缘(9)在头部(5)的褶皱部(11)处形成并且分别具有在背离收集箱(1)限定的体积的方向上的大致翻边的形状。

Description

收集箱和相应的热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器的收集箱，特别地用于机动车辆。本发明还涉及相应的热交换器。这种热交换器例如在机动车辆中特别地用作冷却系统的散热器，或者在高压应用中，例如用作空调系统的冷凝器。

背景技术

一般说来，这种热交换器包括芯部管束和至少一个收集箱。这一收集箱被构造成接收热交换器的管的端部。

为此，收集箱一般地包括头部，例如头部板的形式。收集箱一般地另外包括固定到头部板以闭合收集箱的盖子。

头部板允许将流体分配到热交换管，或者允许收集来自这些热交换管的流体。头部板一般地由铝制成，并且可例如通过模压生产。

头部板一般地具有平坦底部。

但是，在用以经受压力的应用中，已知的惯常做法是头部具有至少部分圆化的底部，以抵抗压力。另外，平坦底部或者盘状底部的头部板通常设有包围开口的凸缘，热交换器的芯部管束中的管的端部穿过这些开口。

开口，诸如狭槽，例如通过移除材料或者相反地不去除材料而制成在头部板中，用于管的引入。在后一情形中，工具将材料朝向收集箱限定的体积的内部推动，从而围绕用于引入管的开口形成凸缘。这些凸缘称为标准凸缘。

这些凸缘使得可以确保管和头部板中的开口之间的接触，并在钎焊例如全铝交换器的情况下获得高品质的钎焊。

这些管通常沿与用以形成围绕开口的凸缘的工具相同的方向插入开口中。插入的管一般地部分地延伸到收集箱中，以确保正确钎焊和稳定且不漏气的组件。在一些方案中，管突出到以收集箱体积的几乎一半形成用于流体的储存器的体积中。

但是，管突出进形成用于流体的储存器的、收集箱的内部体积限定的体积中引起流体回路中的内部压力降低。这一内部压力降低要求增大泵送功率，以维持一定的流体流率。

根据已知方案，平坦底部的收集箱可具有称为反向凸缘的凸缘，也就是说，在与热交换管的插入方向相反的方向上形成的凸缘。因此，这些凸缘具有背向收集箱限定的体积的翻边的形状。但是，这种反向凸缘仅非常略微地翻边，换句话说，这意味着已知的反向凸缘限定小的入口锥状部来用于插入热交换管。因此，入口锥状部可能不足以允许简单地插入热交换管，并且现有技术已知的方案对于将热交换管插入头部中可能存在困难。

由于将热交换管插入具有这种反向凸缘的头部中存在困难，在现有技术中并未设想底部圆化的头部的这种反向凸缘方案，在现有技术中，所谓的标准凸缘是优先的。

发明内容

本发明目的在于提出一种允许解决现有技术的这些问题的收集箱。

为此，本发明的一个目的是一种用于热交换器的收集箱(collection box)，所述收集箱包括头部(header)，所述头部具有至少部分圆化的形状，并且包括用于热交换器的多个热交换管通过的多个开口和包围这些开口的多个凸缘，其特征在于，所述头部进一步包括多个褶皱部(corrugations)，并且这些凸缘形成在头部的褶皱部处，并且分别具有背离收集箱限定的体积指向的大致翻边的(flared)形状。

根据一个优选实施例，这些凸缘在褶皱部的背向收集箱限定的体积的顶部(crests)处形成。

这种至少部分圆化的箱适于在高压应用中承受压力，并且具有这种反向凸缘、即在与管的通常插入方向相反的方向上面向的凸缘能够接收先前将伸入到收集箱限定的体积中的管的端部。

因此，这些管的端部不再开放到收集箱限定的体积中。这明显减少了与通过热交换器的管的流体流动相关的压力降低。

总之，通过将至少部分圆化的头部与多个褶皱部组合，有足够材料用以形成反向凸缘，这些反向凸缘充分翻边以便于引入热交换管。具体地，根据本发明的反向凸缘限定用于热交换管插入的大致郁金香状的(tulip-shaped)进口开口，这种开口由于这一额外的材料而是足够宽的。

所述收集箱可以另外包括单独地或者组合地考虑的一个或多个以下特征：

-头部具有至少一个壁，该至少一个壁的形状是朝向收集箱限定的体积的外部的大致盘状(dished)，

-褶皱部形成在壁上，

-这些褶皱部分别具有的顶部高度是管的节距的大约30％，这一高度足够形成凸缘，

-这些凸缘分别具有大致渐缩的(conical)形状，

-凸缘形成的锥状部具有大约30°的角度，使得同时用于将多个热交换管引入到被凸缘包围的头部开口中更容易，

-凸缘分别具有第一宽度和大于第一宽度的第二宽度，例如第二宽度是第一宽度的大约两倍，由此提供足够宽以便于将全部热交换管引入头部的开口中的开口，

-第一宽度大致等于用以插入开口中的管的宽度，

-这些凸缘分别具有两个凸形的大致翻边的边缘，其中凸形面向收集箱限定的体积的外部，

-这些凸缘具有的高度为褶皱部的高度的大约一半，

-凸缘相对于头部上的褶皱部减薄，以便褶皱部分别具有第一厚度并且凸缘分别具有小于褶皱部的第一厚度的第二厚度，

-在凸缘处的材料减薄至少大于材料初始厚度的30％，或者甚至局部大于材料的初始厚度的50％。通过减薄材料，凸缘能够伸长以获得充分翻边而促进管的引入。

本发明还涉及特别地用于机动车辆的热交换器，其包括热交换芯部管束，热交换芯部管束的端部固定到如上文限定的至少一个收集箱。

这可以是钎焊的热交换器。

作为替代例，可以是其中形成收集箱的元件被以机械方式彼此组装的热交换器。

根据一个实施方式，热交换管具有包括在0.8mm至2.5mm之间、优选地在1.2mm和1.8mm之间的高度。

热交换管的节距，也就是说，两个热交换管之间的中心距离是例如包括在5mm和10mm之间，优选地在6mm和8mm之间。

附图说明

通过阅读以下通过说明性非限制性示例给出的描述并且通过研究附图，本发明的进一步特征和优点将变得更清楚，在图中：

图1是用于热交换器的、根据本发明的收集箱的透视图，

图2是接收热交换器的芯部管束的部分示出的管的端部的、图1的收集箱的局部横截面图，

图3是图1的头部的横截面侧视图，

图4a是图1至3的收集箱的头部的第一透视图，

图4b是图1至3中的收集箱的头部的第二透视图，

图5是图4a和4b的头部的横截面图，和

图6是接收热交换器的管的端部的、图5的头部的放大图。

在这些图中，相同的元件使用相同附图标记。

具体实施方式

图1是示出用于热交换器(未示出)的流体收集箱1的简化示意图，该收集箱1特别地用在机动车领域。热交换器特别地可用作散热器或者机动车辆的冷凝器。

特别地，本发明可以应用于钎焊的热交换器。

热交换器包括芯部管束3。在图2中，仅可见一个管3的一端。管3例如以铝或者铝合金制成。它们例如是大致扁平的管3。

收集箱1被构造成接收热交换器的管3的至少一个端部，更具体地，接收热交换器(未示出)中的多个管3的端部。在图2中，仅一个管3的一端可见。

为此，收集箱1包括头部5。收集箱1另外包括固定到头部5的盖子6，以闭合收集箱1。

头部5例如以铝或者铝合金制成。盖子6可部分地以铝或铝合金制成，或者作为替代例，以塑料制成。

盖子6可以例如通过夹住固定、通过钎焊或者甚至通过压接而固定到头部5。

此外，头部5包括多个开口7，以用于管3的端部通过。

开口7具有例如大致长形的(elongate)形状，诸如狭槽。

接收在开口7中的管3的端部则可例如钎焊到头部5。

根据一个实施例，热交换管3具有包括在0.8mm至2.5mm之间、优选地在1.2mm和1.8mm之间的高度。

热交换管3的节距，也就是说，两个热交换管3之间的中心距离是例如包括在5mm和10mm之间，优选地在6mm和8mm之间。

根据例示的实施例，头部5具有形成箱端部的壁8。收集箱1另外包括连接到这一箱端部的侧壁8’。

这是具有至少部分圆化的形状的箱端部8。

根据例示的实施例，形成箱的端部的壁8(也称为端壁8)具有朝向收集箱1限定的体积外部的大致盘状的形状。由此，头部5的端壁8具有相对于收集箱1限定的内部体积为大致凹形并且相对于热交换器的芯部管束3为大致凸形的形状，其中凸形面向收集箱1限定的体积的外部。在图1至3中可见的，收集箱1另外包括在头部5的开口7处形成的预定数目的凸缘9，这些开口7用于接收管3的端部。更具体地，每个开口7由凸缘9包围，这些凸缘9在本示例中以不移除材料的方式形成。

头部5另外包括多个变形部11。变形部11形成在头部5的大致盘状的端壁8中。变形部11例如制成为形成规则图案。

根据例示的实施例，这一图案以褶皱部或者波纹部11组成。

褶皱部11可以相对于头部5的端壁8的纵向轴线对称形成。因此，褶皱部11具有在头部5的端壁8的一侧和另一侧上交替延伸的顶部。换句话说，褶皱部11具有例如面向收集箱1限定的体积的内部的多个顶部，和背离收集箱限定的体积且因此朝向收集箱1的外部及朝向热交换器的芯部管束3指向的多个相反的顶部。

在图4a和4b中更好地看出的凸缘9形成在褶皱部11处，更具体地，形成在褶皱部11的背向收集箱限定的体积的顶部处。特别地，在褶皱部11的背向收集箱限定的体积的顶部处通过刺穿(piercing)或者钻孔(perforating)头部5形成开口7，而通过围绕这些开口7的材料形成凸缘9。

为能够具有足够材料以在褶皱部11处形成凸缘9，褶皱部11形成为具有足够高度h(参见图5)，例如具有为管的节距的大约30％的顶部高度h。

由此，凸缘9背离收集箱1限定的体积形成，即朝向热交换器的芯部管束3形成。继而，它们称为反向凸缘9。

由此，再次参考图2和图6，当热交换器的管3的端部插入这种反向凸缘9包围的开口7时，管3的这一端部布置在位于向着收集箱1限定的体积的内部的、褶皱部11的顶部和头部5的箱端部8的水平之间的区域Z中，但不突出到收集箱1限定的体积中。管3不开放到收集箱1的体积中使得可以提高在流体流动方面的性能。

凸缘9具有足够高度h’以适于允许管3的端部的插入，例如为褶皱部11的高度h的大约一半。

此外，凸缘9具有翻边的整体形状，诸如郁金香形状。

更具体地，这些凸缘9分别具有大致渐缩的形状，例如具有大约30°的角度α(参见图5)。

因此凸缘9具有由两个短的边缘9c、9d连接在一起的两个翻边的边缘9a、9b，边缘9a、9b对应于两个长边缘。

这一翻边的或者大致渐缩的形状便于管3的端部从收集箱1限定的体积外部朝向收集箱1限定的体积内部引入到头部5中。

两个翻边的边缘9a、9b例如具有大致凸形形状，其中凸形面向收集箱1限定的体积的外部。

参考图5，郁金香状凸缘9分别具有：

-在关联的褶皱部11的被刺穿或者穿孔的顶部处的第一宽度l₁，其对应于凸缘9的最短宽度，以及

-外围第二宽度l₂，其对应于凸缘9的最大宽度。

第一宽度l₁大致等于或者略大于用以插入开口7中的管3的宽度。

最大宽度l₂限定凸缘9包围的、用于管3的端部的插入的开口7。第二宽度l₂制成为足够宽以允许将热交换器(未示出)的全部管3的端部简单且特别地同步地插入到开口7中。第二宽度l₂例如是凸缘9的第一宽度l₁的大约两倍。此外，凸缘9可以相对于头部5上的褶皱部11减薄。具体地，参考图6，褶皱部11具有例如第一厚度e₁，并且凸缘9具有小于褶皱部11的第一厚度e₁的第二厚度e₂。凸缘9可以在翻边的长边缘9a、9b处恰如在短连接边缘9c、9d那样易于减薄。

举例来说，材料减薄在凸缘9上进行，并且可以在材料的初始厚度的超过30％或甚至局部超过50％的范围。

通过减薄凸缘9上的材料，可以加长这一凸缘9。

因此，将理解包括这种反向凸缘9的头部5便于热交换器的许多热交换管3的端部的同时且简单的引入，而不需要任何专用工具以特别地将每个管3引导到关联的开口7中。

具体地，反向且翻边的凸缘9提供了足以从收集箱1的外部朝向收集箱1限定的体积的内部引入的开口。

最后，这些反向凸缘9允许管3的端部的插入，而无需这些端部开放到收集箱1限定的体积中，从而利于收集箱1内部的流体流动。

Claims

1.一种用于热交换器的收集箱(1)，所述收集箱包括头部(5)，并且所述头部包括：

-多个开口(7)，所述多个开口用于所述热交换器的多个热交换管(3)的通过，以及

-多个凸缘(9)，所述多个凸缘形成所述多个开口(7)；

-多个褶皱部(11)，所述多个凸缘(9)在所述头部(5)的褶皱部(11)处形成，并且分别具有背离由所述收集箱(1)限定的体积指向的翻边的形状；并且

其中所述头部具有带弯曲形状的至少一个壁，所述弯曲形状使所述多个开口背离所述体积成弓形,

其中所述多个凸缘(9)在所述多个褶皱部(11)的背向由所述收集箱(1)限定的所述体积的顶部处形成，

其中，所述多个褶皱部具有在头部的至少一个壁的一侧和另一侧上交替延伸的顶部，其中所述多个褶皱部(11)分别具有的顶部高度(h)为所述多个热交换管(3)的节距的30％。

2.根据权利要求1所述的收集箱，其中所述壁(8)的形状是朝向由所述收集箱(1)限定的所述体积的外部的大致盘状。

3.根据权利要求2所述的收集箱，其中所述多个褶皱部(11)形成在所述壁(8)上。

4.根据权利要求1所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)是渐缩的形状的。

5.根据权利要求4所述的收集箱，其中由所述多个凸缘(9)形成的锥状部具有30°的角度(α)。

6.根据权利要求1所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)分别具有：

-第一宽度(l₁)，以及

-大于所述第一宽度(l₁)的第二宽度(l₂)。

7.根据权利要求6所述的收集箱，其中所述第一宽度(l₁)等于用以插入所述开口(7)中的管(3)的宽度。

8.根据权利要求1所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)分别具有两个凸形的翻边的边缘(9a、9b)，其中凸形面向由所述收集箱(1)限定的所述体积的外部。

9.根据权利要求所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)具有的高度(h’)为所述多个褶皱部(11)的高度(h)的一半。

10.根据权利要求1所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)相对于所述头部(5)上的多个褶皱部(11)减薄。

11.根据权利要求10所述的收集箱，其中所述多个凸缘(9)处的材料的减薄大于所述材料的初始厚度的30％。

12.一种用于机动车辆的热交换器，所述热交换器包括热交换芯部管束(3)，所述热交换芯部管束的端部被固定到至少一个收集箱(1)，其特征在于，所述收集箱(1)是根据前述权利要求中的任一项所述的收集箱。

13.根据权利要求12所述的热交换器，其中所述热交换管(3)的高度在1.2mm和1.8mm之间。

14.根据权利要求12所述的热交换器，其中所述热交换管(3)的节距在6mm和8mm之间。