[发明专利]具有集管槽增强构件的热交换器歧管

说明书

一种用于热交换器歧管的集管，包括集管板和集管槽增强构件，集管板具有：周边；在集管板的周边内的多个管开口，管开口适于连接到热交换器芯体的管；以及围绕集管板的周边以接收罐的脚部的集管槽，集管槽包括内和外竖直壁以及设置在内和外竖直壁之间的下壁；集管槽增强构件固定到集管槽的外表面并且沿集管槽的外表面延伸，并且还在横向于集管槽的方向上沿着集管板的长度的至少一部分延伸。集管槽增强构件包括第一部分和第二部分，第一部分在外竖直壁的远端的方向上沿着外竖直壁的长度的至少一部分延伸，第二部分延伸经过内竖直壁的近端并且沿集管板的长度的至少一部分延伸。集管槽增强构件在热交换器操作期间防止集管槽在工作压力下扭曲变形。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月3日提交的美国专利申请No.62/466,452的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及发动机冷却散热器，并且更具体地，涉及使用铝集管和塑料入口/出口罐的散热器芯体。

背景技术

在汽车发动机冷却散热器领域中，构造散热器芯体(由冷却剂输送管、散热片、以及管的两端被密封到其中的入口集管和出口集管组成)的常用方法是形成钎焊铝的芯体。然后将塑料入口罐和出口罐连接至集管中的槽，在塑料入口罐和出口罐与集管之间具有橡胶密封垫圈，并且集管与罐的机械连接通过将集管接片压接或弯曲在围绕塑料罐的周边的唇部或脚部上来实现。将塑料罐组装到铝制集管上(在它们之间具有橡胶密封垫圈)构成了散热器或热交换器歧管。在使用中，罐中的冷却系统压力趋于迫使罐远离集管，并使接片“伸直”，使集管槽扭曲变形，并最终导致通过密封垫圈的泄漏。已经尝试了许多设计构思来改善罐与集管密封的完整性，并取得了不同程度的成功。

一种这样的解决方案是在集管接片上提供成形的肋，这增强了接片抵抗伸直的能力。然而，已经证明，罐与集管密封失效的最大原因不是接片伸直，而是集管槽扭曲变形。因此，增强集管接片对于防止罐与集管密封的泄漏没有太大帮助。

另一种可能的解决方案是使用钢制压接条将罐夹紧到集管上，这已经在商业上使用，尽管存在与额外的材料和额外的组装劳动相关的成本增加。当适当地使用时，这种压接条可以有助于保持将罐夹到集管。然而，在使用中，钢制压接条遭受严重的腐蚀问题，这导致脱夹并最终导致严重泄漏。将材料更换为不锈钢只会增加材料成本，并且仍会留下压接条和集管之间的材料不同的问题。

另一种已知的解决罐与集管的泄漏问题的方法使用在集管槽的外壁中具有狭缝的集管。在组装散热器的过程中，O型橡胶垫圈放置在集管槽中，并且罐压缩垫圈地组装到集管上。当垫圈被压缩到所需的量时，键条插入通过集管槽壁中的狭缝，以便在所需的垫圈压缩量下将罐保持在集管槽中。然而，由集管槽的底部和侧部以及罐脚部的底部形成的密封压盖不是允许仔细控制密封件的压缩量的精心加工的密封压盖。相反，金属板集管及其集管槽在压力作用下弯曲和扭曲变形，减轻了垫圈的压缩并导致泄漏。

已经发现，最好不要将集管槽和罐脚部作为典型的需要保持精确的密封压缩的密封压盖来处理。相反，橡胶密封件应该被困在罐脚部的底部和集管槽的壁和底部之间并被压缩，直到它完全充满所产生的用作不可压缩流体的体积。在这些情况下，集管槽的轻微扭曲变形将不会导致泄漏。于是，这保持了最小化的集管槽扭曲变形。

Kolb的题为“Heat Exchanger Manifold Sealing System”的美国专利No.7,640,971通过增加集管槽的深度和罐脚部的长度解决了总体上的罐与集管泄漏的问题。在这种设计中，塑料罐的罐脚部的顶部设有小唇部，以便将接片伸直力集中在接片的弯曲部附近。结果是，伸直力往往不会使接片伸直，而是使集管槽扭曲变形。这种集管槽的扭曲变形导致减轻了垫圈的压缩并随时间而导致泄漏。

因此，需要一种用于增强集管槽的构件，以便在使用压力下抵抗变形，而不会显著增加材料或人工成本。

发明内容