本發(fā)明涉及一種熱交換器、一種用于制造熱交換器的方法和這種熱交換器的用途。

根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的熱交換器由DE 36 06 334C2已知。這種熱交換器是一種交叉流式熱交換器，在該交叉流式熱交換器中構(gòu)造有多個平行伸展的液流通道，這些液流通道通過分隔壁彼此界定。交叉流式熱交換器的運行原理是：對這些液流通道適當(dāng)?shù)夭贾?，從而分別在相鄰的液流通道之間發(fā)生熱交換。因此，在交叉流式熱交換器中，各個液流通道不允許相互連接，以便在其間要交換熱量的流體不混合。

背景技術(shù)：

DE 60 2005 000 004T2披露了一種用于熱交換器的基體，它由擠壓型材制得，且具有多個柱形的通道。

在很多技術(shù)領(lǐng)域中，比如信息技術(shù)、電子工業(yè)中，在發(fā)電領(lǐng)域、控制技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，在鐵路和/或船舶建造中，分散地利用能調(diào)節(jié)對象溫度的熱交換器來冷卻高溫區(qū)域即所謂的熱點。為了從熱點輸出熱量，為了實現(xiàn)一定的冷卻能力，需要液態(tài)的熱量傳輸介質(zhì)，比如水。主要有兩種熱交換器。

對于由DE 197 09 176A1已知的翅片式熱交換器，亦即傳統(tǒng)的空氣-水-熱交換器，在空間中冷卻空氣，以便利用冷卻的空氣來冷卻該空間中的構(gòu)件，以防止過熱，或者保持其溫度恒定。在這種情況下，輸入空氣經(jīng)過基體，在該基體內(nèi)，熱量傳輸介質(zhì)從輸入空氣中吸取并輸出熱量。但熱量傳輸介質(zhì)會把熱量輸出給空氣，從而空氣對熱量傳輸介質(zhì)予以冷卻。用于開關(guān)柜、空調(diào)、汽車冷卻器等的熱交換器就是按照這種基本方式工作的。

翅片式熱交換器主要在其制造和對流經(jīng)翅片式熱交換器的空氣的引導(dǎo)方面有所區(qū)別。

DE 20 2005 003 502U1公開了一種翅片式熱交換器，其在金屬管上插有薄金屬條。然后，這些金屬管在端側(cè)通過圓拱件封閉，從而產(chǎn)生能引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的管系統(tǒng)。采用這種構(gòu)造原理雖然可以實現(xiàn)多個不同的空氣引導(dǎo)件，進而實現(xiàn)空氣與熱量傳輸介質(zhì)之間的良好的熱接觸，卻需要大量繁瑣的焊接和/或釬焊工作，以便形成用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的管系統(tǒng)。

由DE 10 2007 050 356A1已知一種帶有框架的翅片式熱交換器，在其中嵌入槽板。這種翅片式熱交換器的構(gòu)造原理也稱為嵌入式的折疊結(jié)構(gòu)。所述嵌入雖然可以用比較小的制造成本來實現(xiàn)，然而，用于把空氣引導(dǎo)至熱量傳輸介質(zhì)的引導(dǎo)自由度卻大大地受限，因為空氣只能垂直于槽板引導(dǎo)。

除了翅片式熱交換器外，US 2013 112 383A1和US 2006/0017202A1披露了一種可直接安裝在要冷卻的物體上的冷板式熱交換器，也叫冷板熱交換器。在金屬半成品中銑削出用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的溝槽，以此制得這種冷板式熱交換器。然后又把經(jīng)銑削的金屬半成品封閉。在此必須構(gòu)造平坦的安裝面，即所謂的板冷側(cè)面，在該面上直接安裝要冷卻的物體。冷板式熱交換器例如用于冷卻計算機中的微處理器。在冷板式熱交換器中銑削冷卻溝槽的成本非常高昂，而且很難適宜地實現(xiàn)批量生產(chǎn)。另外，銑削基本上是一種金屬切削式的制造方法，相應(yīng)地會產(chǎn)生大量廢料。

雖然可以針對熱交換器采用模塊化的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一定的靈活性，如由US 2005/0128705A1已知，但通常的熱交換器必須主要根據(jù)其使用目的來制造，其中，依據(jù)熱交換器的類型而定，所述制造會很繁瑣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

相比之下，本發(fā)明的目的是提出一種熱交換器，其不僅可以采用統(tǒng)一的制造方法制造，而且與一定的使用目的相任意地符合，而且在其對熱量傳輸介質(zhì)的引導(dǎo)方面可任意地調(diào)整。

該目的通過獨立權(quán)利要求1和10的特征得以實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求主題為優(yōu)選的改進。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于在要調(diào)節(jié)其溫度的對象與熱量傳輸介質(zhì)之間傳遞熱能的熱交換器包括：導(dǎo)熱的基體，在該基體內(nèi)構(gòu)造有用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的內(nèi)部空間；和設(shè)置在該內(nèi)部空間中的分隔壁，用于在內(nèi)部空間中分隔兩個經(jīng)由通路相互連接的子空間，在這些子空間中至少一部分熱量傳輸介質(zhì)可被引導(dǎo)。

所提出的熱交換器所基于的構(gòu)思在于，對于開篇所述的熱交換器，通常首先形成熱量傳輸介質(zhì)的引導(dǎo)件，然后才最終形成熱交換器的外側(cè)。對于第一種構(gòu)造類型的翅片式熱交換器，首先設(shè)置能引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的管，然后安插限定外側(cè)的金屬條。這樣就無法再改變管的位置，因而這種構(gòu)造類型的每個翅片式熱交換器必須始終都分別單獨地針對特定的應(yīng)用情況來制造。對于冷板式熱交換器來說也是這種情況，其無法簡單地事后改變熱量傳輸介質(zhì)的經(jīng)銑削的引導(dǎo)件。

這里采用了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器，其提出，首先制備導(dǎo)熱的基體，該基體帶有原則上可任意地構(gòu)造的、但優(yōu)選盡可能為矩形的橫截面輪廓，該基體在內(nèi)部空間中具有引導(dǎo)部件。然后，可以在該內(nèi)部空間中通過分隔壁事后構(gòu)造用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的通道，其方式為，這些分隔壁通過引導(dǎo)部件插入到內(nèi)部空間中。這樣就能首先由制造商以通常的形式預(yù)先確定熱交換器，然后特定于客戶地以任意方式調(diào)整該熱交換器。

基體在此可以按照翅片式熱交換器的類型或者按照冷板式熱交換器的類型以任意方式制造。因為在形成用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的通道的情況下，這種基體不必再因可移動地插入內(nèi)部空間中的分隔壁而從外面受損，所以能夠采用統(tǒng)一的制造方法主要按照翅片式熱交換器的類型或者按照冷板式熱交換器的類型來制造熱交換器。只需根據(jù)應(yīng)用情況，針對翅片式熱交換器選擇用于制造翅片的工具，或者針對冷板式熱交換器選擇用于制造板冷側(cè)面的工具。在此，甚至可以把兩種類型的熱交換器統(tǒng)一在單個熱交換器中。

原則上可以將基體任意地構(gòu)造成澆注體或類似物。但基體優(yōu)選是擠出體，特別是具有閉合的橫截面輪廓的擠壓體。擠出成型在下面是指一種主要成型方法，按照這種方法，從成型開口中連續(xù)地壓出處于壓力下的粘稠的可硬化的物質(zhì)。在這種情況下產(chǎn)生的基體在理論上能以任意長度被擠出，其輪廓取決于開口。有各種不同的擠出方法，在這其中，金屬擠壓最適合于基體，因為借此能最佳地加工導(dǎo)熱的材料比如金屬。采用擠出成型方法制得的基體的特點在于，其截面輪廓沿著整個擠出長度都保持恒定。

在擠出成型時，進而在金屬擠壓成型時，可以利用前述成型開口按照任意方式預(yù)先確定基體的外側(cè)。如果要調(diào)節(jié)其溫度的對象是空氣流，則在擠壓情況下也可以構(gòu)造翅片。如果要調(diào)節(jié)其溫度的對象是構(gòu)件或裝置，則可以制備帶板冷側(cè)面的、無翅片的基體。在這種情況下也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計開口，由此擠出基體的帶有翅片的一個側(cè)面和基體的帶有板冷側(cè)面的另一個側(cè)面，以便將翅片式熱交換器與冷板式熱交換器組合起來。

按照另一種改進，熱交換器包括分隔壁，該分隔壁的長度小于基體的長度。這是一種在子空間之間提供連通通路的可行方案。替代地或附加地，該通路也可以設(shè)計成分隔壁上的通孔。

根據(jù)一種改進，熱交換器包括與基體固定連接的另一分隔壁，該另一分隔壁被設(shè)計用來在內(nèi)部空間中形成至少一個獨立于所述兩個子空間的其它子空間。該另一分隔壁可以在金屬擠壓時一同形成。該另一分隔壁通過這種方式與基體固定地連接，從而該另一分隔壁像穩(wěn)固的能提高基體的機械穩(wěn)固性的板條一樣起作用。

為了使得通過該另一分隔壁形成的子空間相互連通，可以在形成為擠出體的基體的端側(cè)區(qū)域中使該另一分隔壁的一部分凹進去。該缺口可以在該另一分隔壁上采用切削工藝比如銑削或鋸割開設(shè)出來，也可以采用其它加工工藝如水射束切割或激光射束切割開設(shè)出來。

為了完整地構(gòu)造用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的通道，可以在端側(cè)用端板把被構(gòu)造成擠出體的基體封閉。于是不再需要為了完整地構(gòu)造用于引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)的通道而額外地鋪設(shè)管或類似物。

為了把熱量傳輸介質(zhì)供給到內(nèi)部空間中，且為了將熱量傳輸介質(zhì)從內(nèi)部空間中排出，在一種改進中，熱交換器在端板之一處設(shè)有通至內(nèi)部空間的供給部件，且在同一端板或另一端板板上設(shè)有從內(nèi)部空間引出的排出部件。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，把前述熱交換器之一用作翅片式熱交換器和/或用作冷板式熱交換器。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于制造所述熱交換器之一的方法包括如下步驟：擠出基體，該基體帶有內(nèi)部空間和沿著擠出方向設(shè)置在該內(nèi)部空間中的引導(dǎo)部件；把分隔壁插入引導(dǎo)部件；利用兩個端板使得基體在其端側(cè)封閉；構(gòu)造通至內(nèi)部空間的供給部件和從內(nèi)部空間引出的排出部件。

附圖說明

結(jié)合對實施例的如下說明將清楚地理解本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點及其實現(xiàn)方式，這些實施例將結(jié)合附圖予以詳述。其中：

圖1為局部分解的熱交換器的立體圖；

圖2a-2f為在圖1的熱交換器的基體中的內(nèi)部空間的可能的布置情況示意圖；

圖3a-3c為可能的熱交換器的側(cè)視圖；

圖4為基體的帶有槽的壁的立體圖，有些翅片插入所述槽中；和

圖5為可能的熱交換器的輪廓圖。

在這些附圖中，相同的技術(shù)部件標有相同的附圖標記，并且只介紹一次。這些附圖只是示意性的，不特別顯示真實的幾何圖形情形。

具體實施方式

參見圖1，其所示為局部分解的熱交換器2的立體圖。該熱交換器2主要由基體4構(gòu)成，在本設(shè)計中，該基體以不受限制的方式具有矩形的橫截面輪廓。在詳細介紹熱交換器2之前，下面將首先詳述該基體4。

基體4在第一端側(cè)6且在與第一端側(cè)6相對的第二端側(cè)8處朝向內(nèi)部空間10敞開，所述第二端側(cè)在圖1所示的立體圖中看不見。

在輪廓上觀察，內(nèi)部空間10由底壁12、與該底壁12相對的頂壁14、第一側(cè)壁16以及與第一側(cè)壁16相對的第二側(cè)壁18限定，但只在端側(cè)6、8處敞開。在此，內(nèi)部空間10的形狀在側(cè)壁16、18的附近中成圓形，以便賦予基體4更大的機械穩(wěn)固性。

在這里，內(nèi)部空間10還通過五個可移動的、滑板22形式的分隔壁和四個位置固定的、板條24形式的其它分隔壁被分成十個子空間26。在這些子空間26中，可以引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)28，這在圖2a-2f中標出。對此將在后面予以詳述。

各個子空間26相互連接，以便在供給接頭30和排出接頭32之間引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)28。對此也將在后面詳述。為了使得這些子空間26相互連接，板條24在基體4的第一端側(cè)6的區(qū)域中包括凹口34。與此相對地，可移動的滑板22具有在圖2a-2f中示出的滑板長度36，該滑板長度比基體4的在兩個端側(cè)6、8之間的基體長度38短。

為了在基體4的內(nèi)部空間10中引導(dǎo)滑板22，在該內(nèi)部空間10中設(shè)置有引導(dǎo)軌40形式的引導(dǎo)部件。為明了起見，這些引導(dǎo)軌40中的僅僅一個引導(dǎo)軌在圖1中標有附圖標記。

基本上，這些滑板22在基體4中應(yīng)該被設(shè)置用來形成子空間26，因為這樣就能在內(nèi)部空間10中以任意方式對熱傳輸介質(zhì)28進行前述引導(dǎo)。固定地設(shè)置在內(nèi)部空間10中的板條24僅僅在例外情況下使用，以便機械地穩(wěn)固基體4。

在圖1的基體4的底壁12和頂壁14處構(gòu)造有翅片42，作為要調(diào)節(jié)其溫度的對象，在圖3a和3c中示出的空氣流44可以流過這些翅片。為明了起見，這些翅片42中的只有位于頂壁14上的三個翅片在圖1中標有附圖標記。

圖1中所示的基體4通過擠壓而擠出產(chǎn)生，因為通過這種方式能夠在一道工步中一起形成帶有板條22和引導(dǎo)軌40的內(nèi)部空間10以及形成在底壁12和頂壁14上的翅片42?；w4所基于的擠出體可以按任意擠出長度制得，最終可以將基體4截斷至其基體長度38。然后，原則上只需要在板條24上開設(shè)凹口34，且可以由基體4制得熱交換器2。

為此，首先把滑板22插到內(nèi)部空間10中的引導(dǎo)軌40上，以便按照特定于最終使用者的形式限定子空間26。可能的特定于最終使用者的形式將在下面參照圖2a-2f予以介紹。

如圖2a-2c中所示，由滑板22和板條24形成的各個子空間26彼此串聯(lián)地布置，從而熱量傳輸介質(zhì)28的穿過基體4的內(nèi)部空間10的路徑蛇形線地蜿蜒伸展。在此，如在圖2a和2b中所示，滑板22和板條24可以交替地并排布置，而在基體4的內(nèi)部空間10中的子空間26也可以完全由滑板22限定，如圖2c中所示。在圖2a中，由于使用了雙倍的板條24，基體4具有最大的機械穩(wěn)固性，而圖2c中的、無板條24的基體4則具有最小的機械穩(wěn)固性。

代替比如圖2a-2c中所示，滑板22尤其可以如圖2d和2e中所示那樣在它們的端部之間開設(shè)通孔48。在這些通孔48中，只有一個通孔分別在圖2d和2e中標有附圖標記。在此，可以給每個滑板22開設(shè)多個通孔48，這些通孔在各個滑板22上最好彼此等間距。在各個滑板22的插入狀態(tài)下，各個通孔48可以相對錯開地布置，或者就像圖2d和2e中所示那樣并不相對錯開地布置。同時，可以關(guān)于各個滑板22而改變這些通孔48的大小。通過這種方式，與圖2a-2c中不同，熱量傳輸介質(zhì)28并非串聯(lián)地經(jīng)過各個子空間26。這些滑板22利用它們的通孔48最終形成了流動阻力，所述流動阻力使得熱量傳輸介質(zhì)28均勻地分布在內(nèi)部空間10中。

最后，也可以把分布式地引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)28經(jīng)過內(nèi)部空間10的原理與串聯(lián)式地引導(dǎo)熱量傳輸介質(zhì)28經(jīng)過各個子空間26的原理組合起來，如圖2f中所示。

如果利用滑板22和板條24來設(shè)計在內(nèi)部空間10中對熱量傳輸介質(zhì)28的引導(dǎo)(參見圖2a-2f)，并將此確定下來，則使得內(nèi)部空間10朝向外部封閉，只要特定于最終使用者地需要這樣或者希望這樣。為此，在基體4的端側(cè)6、8裝上端板46，這些端板在端側(cè)封閉基體4的內(nèi)部空間10。在圖1中示出了一種可能的端板46，該端板可以裝在基體4的第一端側(cè)6上。該端板帶有供給接頭30和排出接頭32，這與未進一步示出的、可以裝在第二端側(cè)8上的端板相反。于是把這些接頭適當(dāng)?shù)夭贾迷诙税?6上，使得供給接頭30和排出接頭32通入子空間26之一，如圖2a-2f中所示。

在裝上之后，使得端板46在端側(cè)6、8與基體4連接。在選取連接技術(shù)時要考慮到，端板46應(yīng)該在端側(cè)6、8密封地封閉內(nèi)部空間10，以便避免熱量傳輸介質(zhì)28泄漏。為此適宜采用焊接技術(shù)。為了盡可能精確地設(shè)計端板46與基體4之間的連接，在基體4的輪廓方向上觀察，端板46形狀配合地布置到所述基體上，從而這些端板位于規(guī)定的位置，且過程可靠地進行連接。

如此制得的熱交換器2現(xiàn)在可以用來在上述空氣流44和/或圖3b、3c中所示的構(gòu)件50與熱量傳輸介質(zhì)28之間傳遞熱能。這里體現(xiàn)出了熱交換器2的明顯的優(yōu)勢，因為內(nèi)部空間10及其子空間26以及對熱量傳輸介質(zhì)28的引導(dǎo)完全獨立于底壁12、頂壁14和側(cè)壁16、18的形狀來構(gòu)造。也就是說，熱交換器2能以任意形狀制得，且能根據(jù)特定于最終使用者的前提條件來予以調(diào)整。

在圖3a中，以朝向第二側(cè)壁18觀察的側(cè)視圖示出了圖1的處于工作狀態(tài)下的熱交換器2，在該工作狀態(tài)下熱交換器2暴露在空氣流44中。這種形式的熱交換器2是翅片式熱交換器。在這種情況下，空氣流44經(jīng)過翅片42，而在圖3a中看不見的內(nèi)部空間10內(nèi)，熱量傳輸介質(zhì)28以水的形式流經(jīng)子空間26。在此，熱量傳輸介質(zhì)28所具有的溫度低于經(jīng)過翅片42的空氣44的溫度。通過這種方式，經(jīng)過的空氣44對翅片42加熱，然后，這些翅片把熱能輸出給相應(yīng)地較冷的熱量傳輸介質(zhì)28。之后，所述熱量傳輸介質(zhì)經(jīng)由在圖3a中看不見的排出接頭32將熱量輸送至散熱源，該散熱源可以采用已公知的方式將熱量傳輸介質(zhì)28冷卻，并經(jīng)由供給接頭30重新將其輸入到熱交換器的內(nèi)部空間10中。

在圖3b中示出了一種也可以用來設(shè)計熱交換器2的替代的形式。在此，把一些構(gòu)件50直接裝到頂壁14上，為了與這些構(gòu)件50優(yōu)化地?zé)峤佑|，該頂壁平整地設(shè)計，即沒有翅片42。這種形式的熱交換器2是冷板式熱交換器。為了制得用于圖3b的熱交換器2的基體4，在上述擠壓情況下，只需提供擠出工具即可，利用該擠出工具構(gòu)造出無翅片42的基體4。所有其它的用于制造熱交換器2的方法步驟都保持相同。

按照特別有益的方式，可以把翅片式熱交換器與冷板式熱交換器統(tǒng)一在單個的、在圖3c中示出的熱交換器2中。

此外替代地，基體4也可以在側(cè)面12-18之一上設(shè)有在圖4中示出的槽52，于是可以把翅片42壓入到這些槽中。在圖4中示范性地借助代表基體4的板示出了該原理，為明了起見，這個板也標有基體4的附圖標記。同樣，圖4中并非全部翅片42以及并非全部槽52都標有附圖標記。

圖5中示出了熱交換器2的另一個實施例。

圖5的熱交換器2是圖3c的熱交換器2的改進，其中將翅片式熱交換器和冷板式熱交換器組合了起來。在底壁12上構(gòu)造有翅片42，為明了起見，在這些翅片中，并非全部翅片都在圖5中標有附圖標記。在頂壁14上固定著構(gòu)件50。

為了固定這些構(gòu)件50，在頂壁14上構(gòu)造了螺紋孔54形式的固定部件，可以分別把未示出的固定螺釘擰入到所述螺紋孔中，使得這些構(gòu)件50與熱交換器2機械地連接。各個螺紋孔54分別具有孔直徑56。

在圖5中，在熱交換器2的基體4的板條24上形成了一些螺紋孔54。為此，從基體4的輪廓上觀察，板條24所具有的板條寬度58大于在相應(yīng)的板條24上形成的螺紋孔54的孔直徑56。