[发明专利]冷却流体冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的冷却剂冷却器，其具有由用非常薄的铝片 制成的扁管和肋片组成的焊接冷却网络，并且具有用于在扁管中流动的冷 却剂的并由流动穿过肋片的冷却空气冷却的集流器或折流器盒，所述集流 器或折流器盒布置在扁管的端部。

背景技术

开头部分描述的冷却剂冷却器是多年来一直适用于这类热交换器的标 准。下面将描述的本发明的目的并非在本质上改变该标准，而是在多个方 面对其进行优化。

从现有技术可知由扁管和百叶窗板式的薄片构成的紧凑型热交换器， 其用于冷却具有内燃机的车辆的动力系。其能够在极小的安装空间中获得 极高的冷却能力。优化的目标不仅仅是获得与大容量相关的功率密度，而 且获得最小的冷却剂侧压力损失和小的重量。同时，由于强度的原因，特 别是由于热机械应力和来自车辆的冷却系统的压力的冷却网络的应力，必 须被选择最小壁厚，特别是扁管的最小壁厚，使得其不会明显阻碍其它目 标，例如减小重量以及实现冷却剂侧和冷却空气侧的最小的可能横截面收 缩(紧凑性)，同时具有低的压力损失。在现有技术中，扁管通常没有内 部支撑件，或者仅仅具有1-2个内部支撑件。管高度在1.3mm-2.0mm的 范围内。由于强度和腐蚀的原因，目前使用大于0.20mm壁厚。液力直径 (4×流通面积/润湿面积)是液力性能的特征变量之一。对于没有内部插 件的管的上述参数而言，在冷却剂侧通常具有1.3mm-3.0mm的液力直 径。具有5.1mm-9.5mm的典型高度的薄片和介于60μm-120μm的范围内 的壁厚一起使得收缩因子(流通面积与端面积的比值)处于0.05-0.28的范 围内。

还已知的是，内部插件可以用来显著提高扁管耐内部压力和热机械载 荷的能力。但是，问题在于具有内部插件的扁管的液力直径通常明显小于 没有内部插件的扁管的液力直径，结果压力损失提高。

由US 4 332 293可知一种冷却剂冷却器，其具有权利要求1的前述部 分中的除一个特征以外的其它所有特征。其扁管由黄铜制成，肋片由铜制 成。由此导致该冷却剂冷却器太重并太难完成。由US 5 329 988可知的冷 却剂冷却器具有同样的问题。由US 4 693 307可知另一种冷却剂冷却器。 在所述文件中，提出了通过肋片的特殊实施方式限制冷却空气侧的压力损 失的方案。

由于在所引用的资料中，所示出和描述的扁管没有任何特定特征，所 以看起来到目前为止，用于冷却剂冷却器的扁管的实施方式没有受到特别 关注。

发明内容

本发明的目的是获得具有成本效率的用于机动车辆的冷却剂冷却器， 其性能(尤其是诸如高传热能力连同相当地低重量)将在许多方面适用于 用户的未来要求。

根据权利要求1的前述部分实现的冷却剂冷却器通过其具有权利要求 1的区别特征的构造，得到了解决该问题的创造性方案。

每一个扁管由至少两个成型片状金属条带构成，其中，片状金属条带 中的至少一个形成扁管的壁，另一个片状金属条带构成波纹状内部插件， 在其中形成管道。冷却剂侧的收缩因子与冷却空气侧的收缩因子的比值大 致处于0.20-0.44范围内。冷却剂侧的液力直径大致处于0.8mm-1.5mm的 范围内。本发明人发现具有这些特征的冷却剂冷却器在具有优异的传热能 力的同时具有可接受的压力损失。获得的单位重量的功率特别有利，也就 是说，该冷却剂冷却器具有明显更低的重量。内部插件保证了相应的高水 平耐受性(特别是对于内部压力)。

根据一种有利的设计，每一个扁管由三个成型片状金属条带构成，其 中，两个片状金属条带形成扁管的壁，第三片状金属条带构成波纹状内部 插件，在其中形成管道。具体地，扁管的壁厚处于0.10mm-0.20mm的范 围内。内部插件的厚度处于0.03mm-0.10mm的范围内。因为内部插件可 以由较薄的片状钢材制造，所以增加了减小重量而不会不利地影响强度的 可能性。

在冷却剂侧，收缩因子处于0.15-0.28的范围内。另一方面，在冷却空 气侧，收缩因子处于0.63-0.76的范围内。

收缩因子被计算为相应的介质侧的流通面积与整个端面积F的比值。

液力直径d_h按如下计算：d_h＝4×A/U。A是流通面积。U是流通面积 的润湿面积。其它特征可以在从属权利要求中找到。