[发明专利]塑料外壳内的结构整体的热交换器

说明书

一种热交换器，具有限定以交替顺序布置的多个第一流体流动通道和多个第二流体流动通道的芯部，以及包围所述芯部的外壳。所述外壳具有与所述芯部的顶部相对布置的顶壁，以及与所述芯部的底部相对布置的底壁。多个连接结构，所述多个连接结构一起在所述芯部和所述外壳之间提供刚性连接，其中，每个所述连接结构在所述芯部的顶部和所述外壳的顶壁之间或者在所述芯部的底部和所述外壳的底壁之间提供连接；其中，每个所述连接结构包括第一连接元件和第二连接元件，其中，所述第一连接元件与所述芯部相关联，并且所述第二连接元件与所述外壳相关联。

技术领域

本发明大体涉及用于用气态或液态冷却剂冷却热气体的热交换器，例如用于机动车辆的增压空气冷却器。具体地，本发明涉及这样的热交换器，该热交换器具有包围金属热交换器芯部的塑料外壳，并且涉及金属芯部可增强外壳的结构刚度的改进。

背景技术

已知使用气体-气体和气体-液体热交换器来冷却增压或涡轮增压内燃机或燃料电池发动机中的压缩增压空气，或冷却热的发动机排气。例如，压缩增压空气通常通过压缩环境空气产生。在压缩过程中，空气可以加热到约200℃或更高的温度，并且必须在到达发动机之前进行冷却。

气体冷却热交换器的各种构造是已知的。例如，气体冷却热交换器通常具有由一叠管或板构成的铝芯部，每个管或一对板限定用于气态或液态冷却剂的内部冷却剂通道。所述管或板对被间隔开以限定气流通道，该气流通道通常设有湍流增强插入件，以改善从热气体到冷却剂的热传递。

根据用于增压或涡轮增压内燃机的已知构造，金属热交换器芯部被包围在外壳内，该外壳至少部分地由塑料构成，并且可包括发动机的入口管道或入口歧管。由于进入热交换器的增压空气的压力和温度升高，塑料外壳的部分承受高负荷，并且在这些区域中需要额外的支承。

例如，已知在塑料增压空气管道或用于内燃机的进气歧管中包括加强波纹和/或加强肋，如US2014/0311143A1(Speidel等人)和US2014/0216385A1(Bruggesser等人)中所公开的。这些波纹和加强肋通常设置在外壳的位于热交换器芯部上方和下方的壁中，这些波纹和加强肋往往为大的无支承区域。这种波纹和/或加强肋的一个缺点在于它们可以将外壳的顶壁和/或底壁的厚度增加多达10-20mm。由于外壳通常包含在有限的包装空间内，因此顶壁和底壁的增加的厚度会减少可用于热交换器芯部的空间量，并因此可以负面地影响热交换器的性能。

还已知通过使螺栓或拉杆完全穿过热交换器芯部和外壳的无支承顶壁和底壁来支承热交换器外壳的顶壁和底壁，例如在US2014/0130764A1(Saumweber等人)中公开的。在Saumweber等人公开的替代实施例中，所述拉杆由设置在热交换器的顶部和底部上的型材条或由设置在外壳上的突出部替代。这种类型的构造可以减少在外壳中提供加强波纹和/或加强肋的需求，但并不完全令人满意。例如，提供穿过热交换器芯部的拉杆使得热交换器芯部的构造复杂化并且增加了芯部中潜在泄漏路径的数量。而且，在热交换器的顶部和底部上设置型材受限于通过将芯部滑入外壳中来装配热交换器的应用。

在外壳的顶壁和底壁中使用金属可以减少或消除塑料外壳中需要附加支承的需求。因此，增压空气冷却器设有复合的外壳，其中，薄铝壳包围热交换器芯部，其中塑料入口和出口槽部分通过卷边附接到金属壳体。然而，这种类型的外壳构造通常与具有“管对头(tube－to－header)”构造的芯部一起使用，其中，管道的宽度是固定的。这种类型的芯部构造具有有限的灵活性，因为固定管宽度要求管多次加入以改变热交换器的性能而用于不同的应用。

仍然需要一种空气冷却热交换器，该空气冷却热交换器包括在塑料外壳内的金属芯部，其中，热交换器芯部为外壳提供结构刚性而没有上述缺点。

发明内容