热交换器及其制造方法技术

一种热交换器，包括芯组件，有一组由一散热片阵列连接的管子，管子端部从散热片阵列延伸；弹性的护孔环设置在管端的周围；水箱用于接收进入或离开芯组件的流体；储水室有孔用于容纳管端和护孔环，形成管子对储水室的密封连接，储水室包括有孔的基板和从基板延伸的侧壁，通过焊接与水箱连接，侧壁延伸一个距离，当进行焊接时，该距离足以分散焊接时产生的热量，而避免影响护孔环的密封能力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热交换器，更具体地说，是一种机动车辆的热交换器，其在管对储水室的接头中使用护孔环，并且水箱焊接在储水室上。典型地用于机动车辆的热交换器可以是液-气热交换器(例如用于发动机冷却液的散热器、空调机的冷凝器和蒸发器，和机油冷却器)。液-气和气-气的热交换器典型地包括一入口水箱或一总管，一出口水箱或总管，和大量的在水箱或总管之间延伸的传送要冷却液体的管子。储水室通常设置在管子上机械地与水箱连接和流体连通。连接在管子上的散热片在管子内的液体或气体和外界大气之间传递热量。还包括机械的支架或结构，其对组件提供一结构强度，并有用于将装置安装于其所使用的车辆或其他机械上的装置。所使用的管子可以是圆形或椭圆形的，或可以是有圆形端部的和圆形的。例如在美国专利No.5407004中公开了一种焊接的管子-储水室连接的方法，其在此一并进行参考。在使用中，来自热的液体或空气的热量由于热膨胀通常引起管子膨胀和长度的增加。因为水箱或总管通过单元支架或结构相互固定，管子长度的增加在水箱上和相关的储水室上产生高的机械应力，典型地产生在管子和储水室之间连接的区域。另外，在热交换器中的热的液体或空气的压力易于使水箱或总管变形，在管子-储水室连接部分上进一步产生应力。来自热膨胀和内压的应力的结合能导致热交换器的早期损坏。在管子和储水室之间的接头或在管子与接头连接的区域的裂纹是最普通的损坏方式。已经有了许多方法以避免由于热膨胀和内压引起的热交换器的损坏。大多数的方法属于下面两个范畴1)提高易于损坏区域的强度，和2)在易于损坏的区域提供弹性。提供弹性的方案已经引起设计者的注意，因为其提供了一热膨胀应力和内压的方案，与必须提供更多的材料以提高强度的方案相比有更高的经济性。具有弹性的管对储水室连接的发动机冷却散热器已被设计了有一段时间。本专利技术受让人制造的有特定弹性设计的机车散热器已超过30年。在这种设计中，金属储水室有加大的孔或开口，其中接收自散热器芯延伸的椭圆形铜管。在储水室的开口中设置椭圆形的铜的套管。这些套管通过模制的硅橡胶粘合在储水室上。套管然后被焊接在其中延伸的芯管上，在管子和储水室之间形成一防漏的弹性的连接。平板形设计的散热片有绕管子固定的套环。储水室通过例如螺栓机械地连接于水箱。对于机车在典型的工作条件下这种设计是很有效的，但是成本很高。在1970年代，用于机车的散热器使用圆形的铝管，铝的板散热片，铝的储水室和塑料的水箱。在储水室中的每个管孔提供一垫片以密封储水室。其通过在储水室上的卷边的片连接于储水室。管子插入储水室孔中的橡胶护孔环而压护孔环的橡胶，对管子与储水室提供一弹性的密封连接。然而，将所有芯管同时插入储水室孔要求一很大的力。因为在组装时的芯体和储水室的变形问题，和以所要求的护孔环压缩的量实现芯管与储水室匹配的小的公差，上述设计只能用于小型的装置。在管对储水室的连接中也使用了其他的散热器。这些散热器绕单个的有散热片的管子有圆形的端部和椭圆形的截面，沿管子的大部分长度有散热片。作为以前的设计，通过压缩在管子和储水室之间的护孔环实现管子与储水室的密封。然而，在另一种设计中，管子被单独地组装在储水室上，从而避免了有高的组装压力。这使重型的结构设备能有大型的散热器结构。然而， 已经发现，使用有圆形端部的管子限制了芯体有宽的管子空间，与大多数散热器的芯体相比，这导致了较差的热性能。美国专利NO4756361中公开了一种散热器，其使用了圆形的管子，和管端通过设置在储水室板开口中的硅橡胶的护孔环延伸。美国专利NO5052475和NO5226235中公开了使用圆形的护孔环以密封进行钎焊水箱或焊接水箱的圆形管子。英国专利NO29777公开了使用圆形的管子和护孔环，管子板与储水室整体铸造。当前，已商业制造了使用了椭圆形的管子的钎焊的铝芯空气-空气的热交换器。有加大的椭圆形孔的铝的储水室焊接到铸造的铝的总管上。其他类似于前述专利NO4756361的椭圆形硅橡胶护孔环也插入焊接水箱的储水室的孔中。在前述的NO4756361中，通过用一个密封的垫片或其他类似装置进行螺栓连接，储水室被连接于入口和出口水箱。美国专利5226235公开了一散热器，其由管子和散热片构成的单件的芯体制造，其连接于包括焊接水箱和储水室组件的水箱组件，在储水室焊接之后已插入弹性护孔环。该专利有超过NO4756361的优点，即焊接水箱和储水室组件比通过密封垫片进行螺栓连接的一个组件体积更小。另外，焊接水箱的设计很灵活并能在任何场所快速地进行制造。然而，专利5226235中的一个困难是其要求所述有水箱和储水室的焊接要在弹性护孔环组装到该组件之前完成。其声明这是必需的，以防止弹性护孔环的热损坏。然而，这就使将单件芯组件组装到水箱-储水室组件上是相当困难的，因为一个人仅能看到护孔环的一侧，而不能看到护孔环的另一侧而进行组装。例如，如果管端上装有一个可取下的圆头将有助于芯管插入护孔环。然而，在单件的水箱-储水室设计中，在插入之后回收圆头实际上是不可能的。另外，能以其他方式接近护孔环远离管子插入侧的一侧而帮助管子的插入。例如，在管子插入期间支承或支持远离护孔环的一侧使管子容易插入，并防止将护孔环推出。当然，这对于专利5226235中的单件的水箱-储水室组件是不可能的。具有高要求的管子-储水室连接是有利的，其能接近连接部分的空气侧和液体侧进行制造和检查。以水箱连接之前，芯体组件能分别进行检验，必要时对管对储水室的连接进行校正。本专利技术的目的是克服先有技术的缺点，提供一种改进的热交换器，和制造这种热交换器的方法，其对管对储水室的连接中使用了护孔环，储水室可以在插入护孔环之后焊接在水箱上。本专利技术的另一目的是提供一种改进的组装热交换器的方法，其中，在安装水箱之前，芯组件能分别进行检测，并且如果必要可对管对储水室的连接进行调整。本专利技术提供了一种热交换器，包括一芯组件，有一组由一散热片阵列连接的管子，所述管子端部在所述芯组件的至少一侧从散热片阵列延伸；弹性的聚合物的护孔环(grommet)设置在管端的周围；一水箱部分用于接收进入或离开所述芯组件的流体；一储水室部分有孔用于容纳所述的管端和所述护孔环，以形成一流体密封的管子对储水室的连接，所述储水室部分包括一基板，上面有所述的孔，和离开基板的平面延伸的侧壁，并通过一个或多个流体密封的焊接与所述的水箱部分连接，所述侧壁延伸一个距离，当所述管端和护孔环容纳在储水室孔中而进行所述水箱和所述储水室部分的焊接时，该距离足以分散进行所述焊接时产生的热量，而避免对所述护孔环的密封能力产生不利的影响。本专利技术还提供了一种热交换器，包括一芯组件，有一组由一散热片阵列连接的管子，所述管子端部在所述芯组件的至少一侧从散热片阵列延伸；弹性的聚合物的护孔环设置在管端的周围；一水箱部分用于接收进入或离开所述芯组件的流体；一储水室部分有孔用于容纳所述的管端和所述护孔环，以形成一流体密封的管子对储水室的连接，所述储水室部分包括一大致平面的基板，上面有所述的孔，和离开基板的平面延伸的侧壁和端壁，并通过一个或多个流体密封的焊接与所述的水箱部分连接，当所述管端和护孔环容纳在储水室孔中而进行所述水箱和所述储水室部分的焊接时，所述侧壁和端壁延伸的距离足以分散进行所述焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，包括： 一芯组件，有一组由一散热片阵列连接的管子，所述管子端部在所述芯组件的至少一侧从散热片阵列延伸； 弹性的聚合物的护孔环设置在管端的周围； 一水箱部分用于接收进入或离开所述芯组件的流体； 一储水室部分有孔用于容纳所述的管端和所述护孔环，以形成一流体密封的管子对储水室的连接，所述储水室部分包括一基板，上面有所述的孔，和离开基板的平面延伸的侧壁，并通过一个或多个流体密封的焊接与所述的水箱部分连接，所述侧壁延伸一个距离，当所述管端和护孔环容纳在储水室孔中而进行所述水箱和所述储水室部分的焊接时，该距离足以分散进行所述焊接时产生的热量，而避免对所述护孔环的密封能力产生不利的影响。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科兰伯特，约瑟夫S尤格，
申请(专利权)人：普罗里昂斯国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]