[发明专利]包括管芯的热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器，该热交换器包括具有用于流体的流体入口的入口箱，和具有用于所述流体的流体出口的出口箱，以及将所述入口箱和所述输出箱连接在一起并形成用于所述流体的从所述入口箱至所述出口箱的多个流体流动路径的管芯(core of tubes)，其中所述管属于管的主组和辅助组。

现有技术

根据前文的热交换器从专利US 4791982是已知的。在该专利中所披露的热交换器是冷却剂散热器，其具有芯，该芯包含属于管的主组和辅助组的管。在两个组之间的管的尺寸上存在差异，这种差异主要用于流动分布，并因此提高特别是在低流速下的效率。

发明目的

现有技术的热交换器的缺点在于，当涉及到多功能性时，它的技术概念是相当受限制的。因为它包括使用不同尺寸的管，它使得使用具有管插入孔口的集管板成为必要，对于每一个系列的热交换器，该管插入孔口根据唯一的模式被设定尺寸和布局。这使得小型系列的热交换器的生产效率低下，并且阻碍产品的多功能性。

针对这种背景，本发明的目的是改进已知的热交换器，使得其生产被简化并且特别是呈现更加有效和多功能。

发明概述

根据本发明，这通过根据前文的热交换器得到实现，所述热交换器的特征在于，所述入口箱和所述出口箱具有集管板，所述集管板形成芯接口并且包括用于管的主组和管的辅助组两者的全部相同的管插入孔口，作为主组的成员的管是基管，并且作为辅助组的成员的管是适应管(adaptation tube)，该适应管与基管不同并且用于在热交换器的关键区域中局部地改善热交换器性能。

具有全部相同的管插入孔口的集管板的使用无疑使得有必要使用具有全部相同的外形的管，因为它们否则将不匹配集管板。然而，这已不成问题，因为管的特性可以在内部以不同的方式变化，例如通过选择适当的管壁厚，通过提供凹处(dimple)或紊流器或通过使用不同的管插入件。因此，本发明使得通过相同的集管板但在选定位置处的不同的管例如来有效地生产小型系列的适合的热交换器是可能的。

根据一个实施方案，为了延长热交换器的寿命，管的所述辅助组包括适应管，适应管各自提供与由所述基管中的每一个提供的基本强度相比增强的强度，其中，所述适应管在热交换器的应力水平趋向于比整个热交换器的中等应力水平高的区域中使用。热交换器的这样的加固管是有用的区域是，例如大体上平行六面体的热交换器芯的角部区域。

根据另外的实施方案，所述适应管可以通过具有超过基管的壁厚的壁厚来提供增强的强度。增加管壁厚度是增强强度的简单方法，但是，如果管是金属片管(这是本领域中的正常工艺)，则对于与第一组和第二组有关的管而言，需要分别使用不同规格的金属片。

根据另外的实施方案，所述适应管通过包括布置在管开口中的加强插入件来提供增强的强度。提供加强插入也是增强强度的简单方法，并且使利用具有相同壁厚的管成为可能。然而，生产、插入和紧固这样的加强插入件将是应考虑的方面。

根据另外的实施方案，所述适应管通过包含比布置在所述基管中的紊流器硬的紊流器来提供增强的强度。在本领域中，在热交换管的内部使用所谓的紊流器相当普遍。鉴于此，使用不同设计的紊流器来实现根据本发明的热交换器是有吸引力的解决方案。

根据另外的实施方案，所述适应管通过包括内部加强肋来提供增强的强度。内部加强肋可以例如通过模压相应地生产管的金属片来提供。

根据另外的实施方案，所述适应管通过包含由全部平滑的管壁产生的特别耐用的管接缝来提供增强的强度。当制造由金属片制成的管时，将产生沿着管延伸的钎接缝。如果初始片是全部平滑的并且没有例如模压的凹处的话，则使得该接缝更耐用。

根据另外的实施方案，所述热交换器包括第一排的管和第二排的管，其中至少所述第一排的多个管属于管的主组并且第二排的全部管属于管的辅助组。例如，如果热交换器是冷却剂散热器，该冷却剂散热器被螺栓固定到另一个单元，例如增压空气冷却器，这助于稳定紧挨其的冷却剂散热器管排，那么像这样的解决方案可能是有利的。

根据另外的实施方案，为了改善热交换器的效率，管的所述辅助组包括适应管，适应管各自提供比由所述基管中的每一个提供的流动阻力低的流动阻力，其中，所述适应管布置在热交换器的流体流动水平趋向于比整个热交换器的中等流体流动水平低的区域中。热交换器的低流动趋向于成为问题的区域主要是远离流体进入或出口的区域，是在支架或类似物附近的区域，以及是流体入口的紧邻的下方的区域。