CN107250704B - 堆叠板热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种堆叠板热交换器(1)，尤其中冷器，其具有：高温冷却剂回路(HT)和低温冷却剂回路(NT)；彼此堆叠的热交换器板(2)，一方面在高温冷却剂回路(HT)和低温冷却剂回路(NT)中具有不同温度水平的两个冷却剂(3、4)，流过热交换器板，另一方面要冷却的介质(5)、尤其增压空气流过热交换器板。所述热交换器板(2)包括分割壁(6)，其用于分离高温冷却剂回路(HT)和低温冷却剂回路(NT)，高温冷却剂回路(HT)包括中央的且邻近分割壁(6)的HT冷却剂入口(9)，低温冷却剂回路(NT)包括同样中央的且邻近分割壁(6)的NT冷却剂出口(10)。

Description

堆叠板热交换器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的堆叠板热交换器，尤其增压空气冷却器，其具有高温冷却剂回路和低温冷却剂回路。

背景技术

在现代机动车辆中，例如在增压空气冷却的领域中能够观察到持续增加的冷却要求，其结果是对冷却以及空气调节系统的需求持续增加。改进使用热源以及散热片能够导致更大利用程度，但导致降低燃料消耗。目前在市场上可获得的用于增压空气冷却的冷却系统通常包括堆叠板热交换器，其由单级构成。但是，利用单级温度调整能够实现的效率是有限的。为了改善冷却回路的效率，尤其用于冷却流体(诸如例如冷却剂、制冷剂、油、排气空气或者增压空气)，因此，建议在一些情况下在两级中冷却以及加热流体。但是，两级温度调整流体具有的缺陷是，使用两个通常一个连接在另一个之后的热交换器关联于更高成本并且增加了空间要求。

基于该原因，通常使用所谓的堆叠板热交换器，其包括高温冷却剂回路HT和低温冷却剂回路NT。具有这种结合堆叠板热交换器能够在很大程度上降低空间要求。但是，这种结合堆叠板热交换器具有的缺陷是它们生产较复杂。

从DE102005044291A1公知了一种堆叠板热交换器，尤其增压空气冷却器，其具有多个细长板，多个细长板一个堆叠在另一个上并且连接(例如焊接)至彼此，该板划界用于沿板的纵向方向引导要冷却的介质(诸如增压空气)的腔室以及用于引导冷却剂的另一腔室，其中，板在每个情况下包括用于要冷却的介质的入口连接件和出口连接件。为了能够创建堆叠板热交换器，其一方面能够成本有效地生产，另一方面甚至在高温下具有长服务寿命，至少一个冷却剂连接件局部延伸在用于要冷却的介质的连接件周围。

另一堆叠板热交换器公知于EP1700079B1，其设计成在至少一个高温流体和至少一个冷却流体之间交换热量并且包括多个焊接至彼此的堆叠热交换器板，每个堆叠热交换器板包括：用于高温流体的入口开口、用于油液的出口开口、用于高温流体的出口开口以及用于冷却流体的入口开口。

但是，现有技术公知的堆叠板热交换器具有的缺陷是，甚至在质量生产方面，它们也仅能够以较复杂方式生产，因此是昂贵的。

发明内容

因此，本发明关注的问题是提供一种用于通用类型堆叠板热交换器的改进的或者至少一个可替换实施例，所述实施例能够利用增加的热传递两级温度调整要冷却的介质，还能够以有利成本生产。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明是基于这样的总体构思：修改本身公知的堆叠板热交换器，以这种方式，使得后者不同于先前现有技术公知的堆叠板热交换器，在分割壁的区域中提供两个高温冷却剂入口以及两个低温冷却剂出口，但是，仅其中一个在每个情况下在该分割壁的区域中。根据本发明的堆叠板热交换器，例如能够构成为增压空气冷却器，因而包括具有热交换器板的高温冷却剂回路HT和低温冷却剂回路NT，热交换器板彼此堆叠，一方面，高温冷却剂回路HT以及低温冷却剂回路NT中具有不同温度水平的两个冷却剂流过热交换器板，另一方面要冷却的介质(例如增压空气)流过热交换器板。根据本发明，热交换器板包括分割壁，用于分离高温冷却剂回路HT和低温冷却剂回路NT，其结果是，能够在单个堆叠板热交换器中结合具有不同温度水平的两个冷却剂回路。而且，根据本发明的堆叠板热交换器在其高温冷却剂回路HT中包括邻近分割壁的单个中央高温冷却剂入口，而低温冷却剂回路NT还包括邻近分割壁的单个中央低温冷却剂出口。由于冷却剂入口和冷却剂出口减少，因此不仅能够构成各个热交换器板，因而能够整体上更成本有效地构成整个堆叠板热交换器，而且更均质，即更均匀，因此还能够驱使不同的冷却剂更好地流过热交换器板，其结果是，能够驱使总体更好地热传递。除了更成本有效的生产根据本发明的堆叠板热交换器，此外，因此后者还更有效力。

在根据本发明的方案的有利发展中，堆叠板热交换器构成为逆流冷却器。要冷却的介质(例如增压空气)沿与冷却剂相反方向流动在这种逆流冷却器中，其结果是，不仅能够驱使更好地冷却，而且能够避免各个冷却剂沸腾，无论如何这必须避免。由于在沸腾冷却剂的情形下会引起破坏，利用根据本发明使用的逆流原理，根据本发明的堆叠板热交换器的服务寿命能够延长。情况是这样的，利用逆流原理冷却，实际冷却效应通常大于相同方向的情形。

热交换器板有利地包括外周上翘边缘，热交换器板依靠外周上翘边缘能够焊接至相邻热交换器板，尤其布置在上方或者下方的一个外周上翘边缘，其中，分割壁在每个情况下在纵向端部侧连接至边缘。因而分割壁沿横向方向行进通过相应的热交换器板，在一个端部连接至边缘以及在另一端部连接至对置边缘。这种热交换器板通常具有矩形形状，但是在半圆形中其窄边是导圆的。分割壁优选居中地行进，但是能够根据低温冷却剂回路或者高温冷却剂回路需要的冷却容量沿该热交换器板的纵向方向事实上任意移位。因而能够调节两个回路的冷却容量。通过将分隔腹板对应定位在冲压工具中能够优选简单地调节分割壁的布置。

在根据本发明方案的另一有利实施例中，高温冷却剂出口和低温冷却剂出口一起具有被分割壁分隔的泪滴形状。这种泪滴形状大致认为具有比较有利的流动特性，其结果是，能够最小化在上增压空气侧上的压力损失。高温冷却剂入口能够具有局部圆形形状，而低温冷却剂出口具有三角形形状并且其以便邻近分割壁放置，即其一边形成为分割壁本身的一部分。不邻近分割壁放置的低温冷却剂出口的两侧以锐角布置在分割壁处，并且在它们的纵向端部远离分割壁，经由圆形区段部分(即导圆)并入另一分割壁。因此泪滴形状不具有尖锐锥形端部，而是导圆部构成在该区域中，这再次对用于低温回路的逆着增压气流流动的冷却剂的流动具有有利效应。

驱使低温冷却剂偏转的障碍物有利地布置在上述圆形区段部分的区域中。由于该障碍物，低温冷却剂不能够直接通向居中布置在分割壁的低温冷却剂出口，因而不回流动离开那里而无显著热交换。相反，障碍物驱使在后者周围流动，其结果是，现在流动还能够例如发生在所谓的死区，即先前低温冷却剂难以流过的区域，使得在那里也能够发生更好的热传递。

在根据本发明方案的另一有利实施例中，高温冷却剂入口的外轮廓以对准方式转化为低温冷却剂出口的外轮廓。由于两个外轮廓对准过渡为彼此，因此增压气流能够流动而不分裂，因此，能够最小化压力损失。

在附图的基础上，本发明的进一步重要的特征及优势浮现于从属权利要求、附图以及相应的附图说明。

应理解的是，以上提到的以及以下仍解释的特征不仅能够在每个情况下使用在组合状态中，而且能够使用在其他组合中或者单独使用，这并不超出本发明的范围。

附图说明

本发明的实施例的优选例子示出于附图中不起在以下说明中更详细地解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。

在附图中，在每个情况下概略地，

图1示出了创造性堆叠板热交换器的创造性热交换器板，在温度水平方面不同的两个冷却剂回路的平面中，

图2示出了与图1一样的示意图，但是在介质平面中，即在平行于图1的相应的热交换器板的平面中。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的堆叠板热交换器1，例如构成为增压空气冷却器，包括高温冷却剂回路HT和低温冷却剂回路NT。各个冷却剂回路HT和NT由彼此堆叠的热交换器板2形成，在高温冷却剂回路HT以及低温冷却剂回路NT中具有不同温度水平的两个冷却剂3、4流过热交换器板2。要冷却的介质5(例如增压空气)流动在平行于其的平面中(见图2)。根据本发明，热交换器板2包括分割壁6，其将高温冷却剂回路HT和低温冷却剂回路NT彼此分隔。该分割壁6不通过介质的平面5，即增压空气平面中，因此，增压空气或者介质5能够从介质入口7流过相应的热交换器板2的整个长度而到达介质出口8(见图2)。介质入口7和介质出口8构成圆形的区段，尤其以半圆的形状。

根据本发明，高温冷却剂回路HT包括邻近分割壁6的单个中央高温冷却剂入口9，低温冷却剂回路NT还包括邻近分割壁6的单个中央低温冷却剂出口10。

通常，堆叠板热交换器1构成为所谓的逆流冷却器，这意味着冷却剂3和冷却剂4沿相同方向(见图1)流动，但是要冷却的介质5(即增压空气)沿相反方向(见图2)流动。

热交换器板2包括外周上翘边缘11，热交换器板2依靠其连接，尤其焊接至相邻热交换器板2。分割壁6在每个情况下在纵向端部侧连接至边缘11并且以直角汇合后者。

再次考虑高温冷却剂入口9以及邻近后者并且被分割壁6分隔的低温冷却剂出口10，可见的是，与后者一起形成被分割壁6分隔的泪滴形状。这种泪滴形状提供的巨大优势是，在高温冷却剂入口9以及低温冷却剂出口10都具有关于介质5(即增压空气)(见图2)的流动的极其有利的流动特性。根据本发明，高温冷却剂入口9的外轮廓以对准方式转换成低温冷却剂出口10的外轮廓，其结果是，能够实现具有特别有利流动特性的形状，这引起介质5的流动路径中仅较小的压力损失。

高温冷却剂入口9具有局部圆圈形状，而低温冷却剂出口10具有三角形形状并且倚靠邻近分割壁6的边缘12。分割壁6还能够形成边12。不邻近分割壁6搁置的两边13和14与边12形成锐角，它们并入彼此，在圆形区段部分15中在它们远离分割壁6的纵向端部磨圆。障碍物16布置在圆形区段部分15的区域中，所述障碍物驱使低温冷却剂4(见图1)偏转。因而能够确保低来自低温冷却剂入口17(见图1)的低温冷却剂4不能够直接流入低温冷却剂出口10，而是被障碍物16偏转并且均匀、均质流过整个区域，尤其所谓的拐角区域19，如此被驱使。以相同方式，高温冷却剂3还均匀地流过高温冷却剂回路HT或者其区域/拐角区域19，经由高温冷却剂入口9进入以及经由高温冷却剂出口18流出的所述高温冷却剂以半圆形式布置在介质入口7周围。

利用根据本发明的热交换器板2以及在那里生产的创造性堆叠板热交换器1，不仅能够显著改善流动，因此极大地增加了要实现的热传递，但是各个热交换器板2能够被冲压，由于现在仅一个高温冷却剂入口9以及低温冷却剂出口10因此更易于生产。分割壁6被对应冲压工具压制并且以及沿热交换器板2的纵向方向可变地移位。利用居中布置的入口和出口9、10，还能够驱使拐角区域19均质流过。因而能够实现冷却剂侧以及介质侧，即增压空气侧的均质通流。由于较少数量的通路，能够更简单地设计部分几何形状，因此，能够实现增加的处理可靠性，需要更小的焊料区域。由于仅单个冷却剂入口以及冷却剂出口9、10，因此还能够使用更简单的形成工具，这又导致较低工具成本。由于优化流动分配，能够增加堆叠板热交换器1的总体效率，这引起高达1开尔文的增压空气或者介质出口温度降低。相反，这意味着热交换器板2能够以具有相同性能的更紧凑的方式设计。可想到的是，堆叠热交换器1不仅能够作为增压空气冷却器，而且能够原则上用于所有冷却器，例如用作油冷却器。障碍物16能够与热交换器板2和分割壁6一起被压制或者其能够形成为单独插件。而且，在冷却剂侧以及介质侧上的所有回路当然也是可想到以及可结合的。尤其，还可想到平行流动的变型。

Claims (7)

1.一种堆叠板热交换器(1)，具有：高温冷却剂回路(HT)和低温冷却剂回路(NT)；彼此堆叠的热交换器板(2)，一方面所述高温冷却剂回路(HT)和所述低温冷却剂回路(NT)中具有不同温度水平的两个冷却剂(3、4)流过所述热交换器板，另一方面要冷却的介质(5)流过所述热交换器板，

其中，所述热交换器板(2)包括分割壁(6)，其用于分离所述高温冷却剂回路(HT)与所述低温冷却剂回路(NT)，

其中，所述高温冷却剂回路(HT)包括邻近所述分割壁(6)的中央HT冷却剂入口(9)，所述低温冷却剂回路(NT)包括同样邻近所述分割壁(6)的中央NT冷却剂出口(10)，

其特征在于，

所述HT冷却剂入口(9)和所述NT冷却剂出口(10)一起形成被所述分割壁(6)分隔的泪滴形状，

所述HT冷却剂入口(9)具有局部圆圈形状，而所述NT冷却剂出口(10)具有三角形形状并且一个边(12)由所述分割壁(6)形成。

2.根据权利要求1所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

所述堆叠板热交换器(1)构成为逆流冷却器。

3.根据权利要求1所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

所述热交换器板(2)包括外周上翘边缘(11)，所述热交换器板依靠所述外周上翘边缘焊接至相邻的热交换器板(2)，其中，所述分割壁(6)在每个情况下在纵向端部侧连接至所述边缘(11)并且以直角汇合该边缘(11)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

不邻近所述分割壁(6)搁置的所述NT冷却剂出口(10)的两个边(13、14)与由所述分割壁(6)形成的所述边(12)布置成锐角，在它们远离所述分割壁(6)的纵向端部，经由圆形区段部分(15)并入彼此。

5.根据权利要求4所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

驱使所述NT冷却剂(4)偏转的障碍物(16)布置在所述圆形区段部分(15)的区域中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

所述HT冷却剂入口(9)的外轮廓以对准方式转换为所述NT冷却剂出口(10)的外轮廓。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的堆叠板热交换器，其特征在于，

HT冷却剂出口(18)以半圆形式布置在介质入口(7)周围,和/或

NT冷却剂入口(17)以半圆形式布置在介质出口(8)周围。