[发明专利]箱肋状部设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月11日提交的美国临时专利申请序列No.62/023,397的优先权和2015年6月25日提交的美国专利申请序列No.14/750,001的优先权，所述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，并且更具体地涉及一种用于热交换器的箱的壳体，该壳体包括形成在其相对两侧的多个褶皱部。

背景技术

热交换器通常包括集中式的多个热交换器管或通道，所述多个热交换器管或通道在其各个相应的端部处连接至入口箱和出口箱中的一者。入口箱和出口箱各自通常包括一个大致平的表面，该表面用作用于将热交换器管接纳在其中的封头(header)。每个箱的封头随后联接至箱的壳体，从而有助于分配或收集流动穿过热交换器管的流体。入口箱和出口箱中的每一者的壳体通常包括连接至壳体的一部分的管，该壳体具有用作覆盖封头的周缘的扩大的壁部的几何形状，其中，封头和壳体配合以限定中空内部室，流体在热交换器的使用期间穿过该中空内部室。

入口箱或出口箱中的任一者内经受的内部压力可以使弯矩形成在每个壳体内，从而将壳体分成经受压应力的部分和经受张应力的部分。图1和图2示出了根据现有技术的壳体1。壳体1包括沿着其长度延伸的一对中性应力线A。该中性应力线A可以在壳体1的每侧对称地形成，然而，在图1中仅画出了中性应力线A中的一个中性应力线。中性应力线A中的每个中性应力线均对应于壳体1的下述部分，在所述部分中，由弯矩产生的应力在壳体1内由于从压应力至张应力的转变而变为最小。壳体1的设置在两个中性应力线A之间并且对应于壳体1的脊状部的部分经受了压应力，同时壳体1的形成在中性线A的下方的各个部分经受张应力。

现有技术的壳体1还包括形成在其外表面上的多个肋状部2以进一步加强壳体1，从而避免变形。图1和图2中示出的壳体1包括绕其周缘形成的向外延伸的脚部3，脚部3具有从其突出的多个大致半圆形的波浪(crimp)接合部4。波浪接合部4包括在壳体1的脚部3上以用于将相关联的封头(未示出)的带状波浪条5联接至壳体1。如图2中所示，带状波浪条5为包括构造成设置在壳体1的脚部3上的凹部6和构造成绕大致半圆形波浪接合部4延伸并且接纳大致半圆形波浪接合部4的突出部7的褶皱材料条。因此，封头可以通过将封头的带状波浪条5绕脚部的外周紧固至壳体1的脚部3而联接至壳体1。

肋状部2中的每个肋状部均从半圆形波浪接合部4中的一个半圆形波浪接合部延伸至波浪接合部4中的相对地设置的一个波浪接合部，从而使肋状部2中的每个肋状部的形状大致为弓形。肋状部2以绕肋状部2中的每个肋状部的整体弓形形状延伸的大致矩形截面远离壳体的外表面突出，如图2中最佳示出的。肋状部2中的每个肋状部的矩形截面产生了若干个尖利的边缘以及从壳体1的外表面的一个部分至相邻部分的急转过渡部。

图1中示出的肋状部2彼此等间隔地间隔开以使肋状部2在壳体1的纵向方向上具有恒定的出现频率。这种设置确保壳体1在任何和所有潜在的问题区域上都被加强。与之相比，图3示出了壳体1’，除了壳体1’包括在壳体1’的外表面上仅沿壳体1’的经受最大内部应力量的这些部分形成的肋状部2，壳体1’与图1和图2中示出的壳体1相同。因此，图3的壳体1’减小了用于形成壳体1’的材料的量，同时还处理了形成在壳体1’中的局部应力的问题。

不幸的是，与图1至3中示出的肋状部2的使用相关联的一个问题是，肋状部2未以解决当肋状部2以弓形形状延伸时沿着肋状部2中的每个肋状部的不同部分受到的应力变化的方式形成在壳体1、1’的外表面上。具体地，肋状部2趋于绕壳体1的整个外表面延伸，其中，壳体1的经受相对较低的应力的部分诸如与中性应力线A中的每个中性应力线相邻的区域没有必要加强。因此，过多的材料用于形成壳体1、1’中的每一者，从而增加了重量、成本和形成壳体1、1’的复杂性。此外，在需要超过图1至图3中示出的那样的额外的加强作用的情况下，用作加强壳体1、1’的肋状部2中的每个肋状部会需要扩大的截面形状以用于额外的加强程度。肋状部2的尺寸的这种增大会不理想地增大了壳体1、1’的包装尺寸，从而又会在壳体1、1’中的一者安装在包装空间有限的车辆或其他设备内时需要对与壳体1、1’相邻的其他部件进行重新布置或修改。