热交换器
阅读说明：本技术 热交换器 (Heat exchanger ) 是由 B·特奥巴尔德 T·沃尔芬格 D·格奥尔基 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：热交换器,所述热交换器至少具有多排用于将介质流导通的介质引导通道(12)和多排用于将待调温的流体导通的流体通道,所述热交换器具有板条形的流动型材件(20),在所述流动型材件中,在其相应的引导部与其插入部之间的过渡部处形成有两个相反的阶梯部,所述流动型材件(20)利用所述阶梯部无间距地放置在流体通道的相邻的端侧上,其中,流动型材件(20)在任何位置上都不伸入到由介质引导通道(12)的内部的相向的限界壁的假想延长部以及由该通道(12)的介质入口限定的开放的开口横截面中。(Heat exchanger having at least a plurality of rows of medium conducting channels (12) for conducting a medium flow and a plurality of rows of fluid channels for conducting a fluid to be conditioned, having a strip-shaped flow profile (20), in which two opposing steps are formed at the transition between their respective guide and their insert, with which steps the flow profile (20) is placed at adjacent end sides of the fluid channels without a gap, wherein the flow profile (20) does not project into an imaginary extension of the facing bounding walls of the interior of the medium conducting channels (12) and into the open cross section defined by the medium inlet openings of the channels (12) at any point.)
技术领域
本发明涉及一种热交换器，所述热交换器至少具有多排用于将介质流沿着其内部的相向的限界壁导通的介质引导通道和多排用于将待调温的流体导通的流体通道，所述流体通道至少部分成对地相互对置地在其间容纳至少一排介质引导通道，所述介质引导通道至少以其自由的成矩形的端侧中的一个端侧无覆层地形成介质入口，所述介质引导通道由板条形的流动型材件构成，所述流动型材件设置在可配设的流体通道的自由端侧上并且设置成向外部朝向周围环境封闭所述流体通道以及突出于所述流体通道，并且流动型材件具有引导部以及与所述引导部一件式地连接的插入部，所述插入部插入到相应可配设的流体通道中。
背景技术
经常作为液体-空气-热交换器工作的热交换器是现有技术，参见例如DE102010046913A1。为了达到对相应的使用目的而言所需的冷却功率，空气-液体-冷却器通常作为具有冷却风机的主动冷却器运行，所述冷却风机在空气引导通道中产生对有效的热交换而言所需的空气流动。为了增大有效的热传递面，这种类型的热交换器在空气引导通道中具有散热片、优选以蜿蜒的鳍板的形式的由薄铝板制成的散热片。当这种类型的热交换器在空气含尘的情况下运行时，颗粒积聚在朝向空气流的面上。颗粒的逐步积聚导致阻隔空气路径并且导致压降增大，所述压降不再能由风机补偿，从而流过空气引导通道的空气量下降并且继而热传递急剧下降。
由DE3140408A1还已知一种特别是用于在内燃机中使用的热交换器，该热交换器实施为扁平管结构型式、片结构型式或板结构型式并且被作为冷却介质的空气穿流，其中，在热交换器的冷却空气入口侧前设置有替换模型(Auswechselattrappe)，所述替换模型具有与热交换器所具有的栅格结构相同的栅格结构。所属的介质引导通道在端侧由插入件封闭，所述插入件与各个介质引导通道的设置成矩形的端侧齐平，并且具有其各个流动型材件的替换模型放置到插入件之前并且为了引导空气以其成型为抛物线状的引导部伸入到分别与一个介质引导通道相邻设置的引导空气的流体通道的开放的开口横截面中。
由DE3109955A1已知一种这类的以板结构型式的热交换器，所述热交换器具有在各板之间之字形地设置并且在各板的各两个相互对置的边缘上交替地设置的杆形的中间层，并且所述中间层除了突出的部件之外与各板齐平。各板限界用于以交叉的方式引导热交换器介质的流动通道，所述热交换器介质中的一种热交换器介质是气态的、例如是空气。为了减少污物沉积在热交换器的被气态的热交换器介质施加作用的流入侧上，这个侧设有具有均匀光滑的表面的塑料层作为覆层，该塑料层以抵抗断流的斜度结束在表面的紧跟流入侧的部分上。上述的塑料覆层补偿在制造热交换器的部件期间产生的粗糙度。
由DE3926283A1已知另一种这类的具有空气动力学的流入面和流出面的换热式-空腔板-热交换器，所述流入面和流出面是流动型材的一部分，所述流动型材作为分隔接片在端侧嵌入到已知的热交换器的相邻的空腔板中。通过在已知的解决方案中使用空腔板，取代了迄今的各个彼此倾斜的金属板的形式，这些金属板可能或多或少地持久振动。此外，通过所提及的流动型材件(所述流动型材件以其引导部从空腔板突出并且此外以其与引导部一件式地连接的插入部持久地插入到空腔板中)实现了持久的校准，其中，为流动型材件在流动技术上这样构造流入面，使得介质在进入和离开热交换器时的压力损耗仅是小的。
发明内容
鉴于所述现有技术，本发明的任务在于提供一种热交换器，所述热交换器相对于此的突出优点在于更有利的运行行为。
根据权利要求1的特征部分，所述任务在开头所述类型的热交换器中通过如下方式解决：在引导部与插入部之间的过渡部处形成有两个相反的阶梯部，流动型材件利用所述阶梯部无间距地放置在流体通道的相邻的端侧上，并且所述流动型材件在任何位置上都不伸入到由介质引导通道的内部的相向的限界壁的假想延长部以及由介质入口限定的开放的开口横截面中。以这种方式确保：可能承载有污物的介质流(如承载有灰尘的空气)的自由流入不被流动型材件所阻碍，因为所述流动型材件的引导介质的引导部将推广的由相应的介质引导通道的假想的通道延长部预给定的流入空间完全空出来。特别是，这样也避免了可能阻碍介质(空气)进入的湍流，并且通过引导部或者说在引导部上利用其引导面实现改善的抗污和污物聚集。就此而言，根据本发明的解决方案在流动引导的范畴内在完全没有覆层的情况下也能起作用，这有助于降低成本，避免在运行中的不必要的振动并且不妨碍自由的流动引导。
由于所述流动型材件的具有其插入部和引导部的一体式的构造型式，能够以连续铸造工艺或挤压工艺成本有利地制造所述流动型材件，并且相应地加强流体通道、特别是在所述流体通道的自由端侧上加强流体通道，这也提高了热交换器的整体稳定性。对此也有贡献的是：在流动型材件的引导部与插入部之间的过渡部处形成两个相反的阶梯部，所述阶梯部具有相应的朝向引导部的直径加宽部，其中，所述流动型材件经由所述阶梯部无间距地并且因此以密封的方式安装在流体通道的相邻的端侧上。就此而言，可靠地避免了在这个区域中的密封问题并且所述流动型材件可以逆着介质(空气)的流动方向全面地支撑在相应的流体通道的参考壁的端侧上。
利用根据本发明的偏转装置，可以偏离流体通道朝向介质引导通道引导在介质(例如空气)中携带的污染物颗粒。就此而言由偏转装置引起的影响介质流动的引导功能有利于经由介质引导通道运走污染物颗粒。与其它的已知的没有偏转装置的并且因此为平面的朝向介质流的流入面相比，这阻止了污染物颗粒的积聚，从而在降低阻塞风险的情况下实现了在介质(例如空气)承载有灰尘的情况下提高运行安全性。如果谈及作为污染物成分的颗粒，则所述颗粒包括所有类型的纤维，也包括以植物纤维等的形式的纤维，如在它们与碎料一起出现和在热交换器应用于农业时在相关的作业机械中容易出现的那样。
流体通道还可以具有待冷却或待调温的液体，如水-乙二醇-混合物、润滑剂和燃料(包括变压器油以及HFC液体等)。但原则上，在调温的范畴内也存在如下可行方案：借助于在流体引导通道中的气态的、液态的或糊状的介质来加热在流体通道中的这样的液体。也可以经由在流体通道中的冷却流体来冷却在介质引导通道中引导的热的气体(如热的过程气体)。相互配设的介质引导通道和流体通道可以将气体/气体、气体/液体、液体/气体以及液体/液体彼此分隔开并且能实现在介质与流体之间的朝向均衡的方向的温度交换。分别提及的介质也可以包括气体混合物和具有液体的混合物。液体也可以包括气态的成分。在热交换装置的范畴内还可以使用糊状的介质。
所述偏转装置由至少一个流动型材件构成，所述流动型材件设置在可配设的流体通道的自由端侧上并且设置成向外部朝向周围环境封闭所述流体通道并且突出于所述流体通道。在此有利地，相应的用于所属的流体通道的流动型材件可以形成密封所述流体通道的端侧端部的优选以嵌入部或插入部的形式的封闭件。
有利地，相应的流动型材件可以具有至少一个引导面，所述引导面将介质流朝向介质入口引导到至少一个相邻设置的介质引导通道。
有利地，在此可以这样布置：相应的流动型材件的引导面局部构造成平坦地、弯曲地或成阶梯状地延伸的。有利地，几何形状可以适配于在热交换器的相应的使用目的中的给定条件、例如适配于介质流所承载的污染物颗粒的性质、通道的尺寸等。
特别有利地，流动型材件的两个引导面可以构造成在背离可配设的流体通道的那侧相向延伸。在流动型材件的前部的朝向介质流的堵塞区域中的由此减小的横截面面积使得偏转装置流动阻力小。
在特别有利的实施例中，一流动型材件的两个引导面构造为成尖锐地相向延伸的角。由此，能在所产生的流动阻力由于尖锐的形状而特别小的情况下实现使污染物颗粒特别有效地流走。
在优选的实施例中，流体通道分别在两侧通出到集流室中，其中，所述介质引导通道由叶片限界，所述叶片以串联布置结构至少部分地在相邻设置的流体通道之间延伸。流动引导体在此以板条的形式连续地从一个集流室延伸至一个集流室。在此，可以有利地这样布置：至少在运行时流体通道在集流室之间水平地延伸并且所述叶片(特别是以之字形的布置结构)限界介质引导通道。在此竖直延伸的集流室可以作为空心盒形成矩形的结构体的立柱的梁，其中，流入面张开在所述集流室之间。然而，这样形成的空心盒不需要强制具有方形的横截面。偏转装置可以是热交换器的整体组成部分；但也存在如下可行方案：将设计成独立的安装件的偏转装置按预装框架的意义安置在热交换器的介质入口前。
本发明的主题也是一种偏转装置，所述偏转装置为根据权利要求1至7中任一项所述的热交换器设置并且所述偏转装置具有权利要求8的特征。
附图说明
下面借助在附图中示出的实施例详细阐述本发明。图中：
图1以朝向介质流入侧的观察方向示出根据本发明的热交换器的一个实施例的透视斜视图；
图2示出该实施例的侧视图；
图3示出该实施例的单独示出的单个流动引导型材件的透视斜视图；
图4示出该实施例的空气入口区域的非常示意性简化的部分局部，其中，用象征性表示的污染物颗粒标识出介质流动的受到流动型材件影响的走向；以及
图5示出按照根据本发明的热交换器的第二实施例的流动型材件的对应于图4的视图。
具体实施方式
热交换器的在图1至图5中所示的实施例(如在图1中所示的那样)具有经受介质流(如空气流)的具有矩形轮廓的端侧2。形成支撑结构的主梁4在两侧连接到端侧2上，每个所述主梁都具有接片状的空心盒的形式，所述空心盒具有方形的横截面或其它横截面，并且每个所述主梁分别形成一个用于在这种情况下载热的液态流体的集流室。所述流体可以是冷却液体、例如水-乙二醇-混合物，或者是待冷却的流体、例如液压油。梁4在上端和下端处借助于支撑板条6相互连接，所述支撑板条中的两个前板条6在端侧2的平面内延伸，而两个后板条6在热交换器的背侧8的平面内延伸。为了使流体流入到集流室中和从集流室流出，在梁4的端部上设置有接口10。代替于冷却液体作为流体，为了其加热也可以使用热流体，即已加热的流体。
以在这种热交换器中普通的方式并且如在所提及的文件DE102010046913A1中示出的那样，在梁4之间设置有彼此相叠的多排介质引导通道12(参见图4和图5)，所述介质引导通道在所提及的文件的图1中以5标示。流体通道14分别位于介质引导通道12之间，所述流体通道分别与在梁4中的集流室处于流体连接。流体通道14与空气通道12分别通过平坦的板16(在所提及的文件的图1中以1标示)相互分隔开。以在这种热交换器中同样普通的方式，为了增大热传递面而在介质引导通道12中以优选之字形的布置结构设置有叶片(在所提及的文件中以19标示)，所述叶片在图4和5的当前的示图中省略。在当前示出的实施例中例如设置有37个引导通道12，所述引导通道在图1中仅部分标号，所述引导通道在热交换器站立在下板条6上的情况下在水平的平面内在梁4之间延伸。
如图4和图5所示，在每个介质引导通道12的介质入口或空气入口18处设置有偏转器，这些偏转器形成被抵达的介质流围绕流过的流动型材件，所述流动型材件在实施例中以20标示并且在图1和图2中仅部分标号。如其中示出单个流动型材件20的图3所示，流动型材件20分别由一个型材板条形成，所述型材板条在梁4之间一件式地延伸。流动型材件20的型材具有足部或插入部22和连接在所述足部或插入部上的头部或引导部24。插入部22具有带有平坦的平行的侧面的扁平带的形状，所述插入部通过所述侧面适配地插入到流体通道14的端部中并且形成所述流体通道的流体密封的端部封闭件。在插入部22到引导部24的过渡部处，流动型材件20通过阶梯部28扩大(参见图3)，所述阶梯部在插入的状态下(参见图4)向外部齐平地搭接在板6的介质入口或空气入口18处的端部边缘34(参见图4和图5)。引导部24以其从两个对置的阶梯部28出发的侧面分别形成一个引导面30和32，所述引导面以带有侧向倾斜地并且平面地相向汇聚的方式在尖端35中汇合。这些流动型材件20因此形成多排尖锐地汇聚的肋，所述肋的横截面对应于锐角三角形并且所述肋在热交换器的端侧2上从流入面的平面向前突出，所述流入面由介质入口或空气入口18的平面限定。如在图4中(其中象征性地示出并且以36标示污染物颗粒)所示，引导面30和32使在介质流中携带的颗粒36从流动方向朝向介质入口18偏转，由此有利于通过引导通道12运走颗粒并且由此同时降低在入口18处积聚的风险。
图5示出流动型材件20的引导部24的型材形状相对于第一示例改变的实施例。如在第一实施例中那样，足部和插入部22形成流体通道14的端侧的闭合件，其中如在上述示例中那样，使型材宽度扩大的阶梯部28搭接板16的端部边缘34。从具有入口18的端侧2的平面也向前突出的引导部24与在第一示例中一样具有相向汇聚的侧向的引导面30和32。然而，这些引导面具有成阶梯形的走向，其中，所述引导面不是以尖端35结束，而是以窄的端面38结束。在图5中所示的示例中，引导面30和32以相同的阶梯高度两次成阶梯，其中，端面38的宽度对应于引导部24的型材宽度的约四分之一。
正如介质引导通道12为了改善的流动引导和热交换而具有之字形的或蜿蜒的叶片，为了流体的流动引导，在流体通道14中也可以存在沿流入方向观察类似地构造的流动引导部。此外存在如下可行方案：偏转装置20的自由端侧在横截面中观察构造成球冠。特别优选地可以设置：流体通道14的自由端侧用适配器容纳件封闭，该适配器容纳件能实现在热交换器1上可更换地使用不同类型的型材，其中，还存在如下可行方案：根据型材需求经由适配器(未示出)更换不同的型材横截面。
此外如图4和图5所示，介质引导通道12的内部的相向的限界壁44的假想延长部42与相配设的介质入口18共同在热交换器的宽度上构成在很大程度上为矩形的流入空间，该流入空间被流动型材件20空出来。特别是，流动型材件20不以其引导面中的任何一个引导面延伸到就此而言限定的流动空间中，从而不妨碍自由地流动进入到相应的介质引导通道12中。