專利名稱：換熱器,特別用于汽車的廢氣冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱器，特別是一種如權(quán)利要求1前序部份所述的用于汽車的增壓空氣冷卻器或廢氣冷卻器，它由DE-A199 07 163公開。
背景技術(shù)：
DE-A199 07 163公開了一種焊接而成的廢氣換熱器，它帶有一個由矩形管組成的管束，廢氣在管道內(nèi)部流動，冷卻劑在管道外部環(huán)繞流動。這些管束通過管板和一個外殼連接，外殼上安裝有冷卻劑接口。廢氣通過一個進口散流器進入管束，并從一個出口散流器離開換熱器。特別是由于其所采用的焊接技術(shù)(激光束焊接)，這種結(jié)構(gòu)類型的成本較高。
在WO 00/26514中則公開了一種類似的管束換熱器(但其結(jié)構(gòu)類型為釬焊的圓管)。但特別是和板式系統(tǒng)相比，這種管束系統(tǒng)在功率密度方面具有潛在優(yōu)勢。
DE-A 198 33 338和DE-A 198 46 518則公開了一個板式結(jié)構(gòu)類型的廢氣換熱器。在這個結(jié)構(gòu)中，廢氣和冷卻劑的流通管道是由相同或者不同類型的熱交換器板構(gòu)成。這樣的換熱器的特點在于其零件很多，其缺陷在于熱交換器板的一部分形狀復(fù)雜，從而使模具成本變得很高。
最后，DE-A 195 11 991公開了一種層疊結(jié)構(gòu)的板式換熱器，而其用于不同換熱介質(zhì)的流道則具有不同的高度。這種帶有層疊墊片的換熱器是特別為通過內(nèi)燃機冷卻劑冷卻壓縮空氣和廢氣而專門設(shè)計的。但是這樣的換熱器，會因為氣體和冷卻劑的90度折流而產(chǎn)生很大的壓力損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)就是對上述換熱器進行改進，使得它的制造變得更簡便，更經(jīng)濟，特別是所需的零部件更少。
這一任務(wù)的解決方案已經(jīng)在權(quán)利要求1的特征部分中給出。按照本發(fā)明，廢氣尤其是內(nèi)燃機廢氣的流道、內(nèi)燃機增加空氣的流道以及冷卻劑的流道由一條回紋形(manderfrmig)、波浪形或梯形的金屬帶和一個外殼構(gòu)成。外殼和金屬帶形成了一個釬焊而成的芯體，它帶有相互分隔開的流道。這種簡單結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，不必為每個流道(無論是為氣體還是冷卻劑)制作專門的平板，并把它們層疊和釬焊在一起。另一個優(yōu)點是，流道截面可以采用不同的形狀，如矩形、梯形、波浪形等等。氣體流道和冷卻劑流道緊靠排列，兩種介質(zhì)之間就能夠進行有效的熱量交換。如本發(fā)明所述的換熱器的零件數(shù)量被大幅度減少。
作為本發(fā)明的一個具有優(yōu)點的改進，冷卻劑流道的端面被一個梳狀管板封閉。管板上帶有單獨的齒或者分隔板條，它們插入到回紋形部件上敞開的一側(cè)中并與之釬焊。這樣，冷卻劑側(cè)與廢氣側(cè)之間就實現(xiàn)密封。由于不再需要管束以及將管束的管端插入到管板中焊接或釬焊，這樣就既簡化了安裝又降低了制造成本。
在本發(fā)明的另一個具有優(yōu)點的結(jié)構(gòu)中，流道大致為矩形，其中優(yōu)選的是，氣體流道截面較大。矩形的流道截面可以使換熱器芯體變得緊湊、耐壓并在最大程度上不產(chǎn)生振動。正由于截面的矩形輪廓，梳狀管板和回紋形部件之間的釬焊，即冷卻劑流道在端面的封閉就變得容易和牢固。矩形流道也特別適合于紊流襯墊(Turbulenzeinlagen)的裝入(見下)。
本發(fā)明的一個進一步改進在于，外殼由一個U型件和一塊蓋板或者由2個U形件組成，它們將回紋形部件包圍住。這樣就可以使安裝變得簡單并且釬焊變得牢固。
本發(fā)明的一個進一步改進是，在外殼或者蓋板上布置著一個冷卻劑分流管道和一個冷卻劑匯合管道，這些管道沿著與冷卻劑流道相垂直的方向延伸。這樣冷卻劑就可以在所有的冷卻劑流道中均勻分配，從而使廢氣能夠均勻地冷卻。如果分流管道以及匯合管道直接由蓋板或者U形件成形，那么其優(yōu)點是很明顯的。
為了改善熱傳導(dǎo)，并且提高釬焊后整個換熱器的耐壓性和抗振性，作為本發(fā)明的一個進一步改進，冷卻劑流道和/或廢氣流道內(nèi)安裝有紊流襯墊(渦流襯墊或者散熱片起到拉桿的作用)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，其中


圖1所示為一個作為廢氣冷卻器的換熱器；圖2為該換熱器的分解圖；圖2a中為具有流道的回紋形金屬帶；圖3所示為無外殼的換熱器；圖4為外殼形狀被改變的廢氣冷卻器；圖4a為沒有散流器的廢氣冷卻器。
具體實施例方式
圖1是廢氣冷卻器1的簡化圖，廢氣進口用箭頭A標(biāo)注，其帶有一個散流器2。廢氣冷卻器1具有一個長方六面體外殼3，外殼頂部為3a，在外殼頂部布置著一個冷卻劑分流管道4和一個冷卻劑匯合管道5，管道上裝有冷卻劑接口4a，5a。廢氣冷卻用的冷卻劑從接口4a進入到冷卻器1中，再從5a流出，冷卻劑用箭頭K表示。廢氣通過出口散流器(圖中未示)從從冷卻器1離開。這樣的一個廢氣冷卻器特別適用于裝有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(AGR)的汽車。
圖2為圖1中所示換熱器的零件分解圖。相同零件用相同參考標(biāo)號表示。
在該分解圖中，散流器2沿與氣流方向相反的方向位移，外殼3及冷卻劑分流管道和匯合管道4、5向上升起。下方是一個換熱器芯體6，它是由一條被折疊成回紋形的金屬帶7組成。回紋形部件7在一側(cè)構(gòu)成廢氣流道8，在另一側(cè)構(gòu)成冷卻劑流道9。
從圖中可以看出，冷卻劑流道9朝向芯體6頂部的一側(cè)為敞開的，廢氣流道8朝向芯體6底部的一側(cè)為敞開的。流道道8、9分別具有一個矩形截面，而紊流襯墊10、11被插入到流道中。為了能看清紊流襯墊，在圖中它從芯體6中向外伸出。在芯體6之上可以看見2個梳狀管板(Rohrbden)12、13，它們帶有單獨的齒或分隔板條14、15。齒或分隔板條(在圖中)從上往下插入到向上敞開的流道即冷卻劑流道9中，這樣流道截面在端面處被完全封閉。在將管板12、13插入到冷卻劑流道9中之后，再將外殼3蓋在芯體6之上，使分流管道和匯合管道4、5橫向覆蓋冷卻劑流道。位于分流管道和匯合管道4、5之間的冷卻劑流道9的區(qū)域由外殼的頂部3a覆蓋。換熱器芯體6的底部(圖中未顯示)由一塊圖中未示的蓋板封閉，這樣，蓋板也隨之將朝下敞開的廢氣流道8封閉。當(dāng)然也可以將蓋板放置在頂部3a上，外殼3則由一個向上敞開的U形箱體構(gòu)成，它由底部3b和兩個側(cè)面3c、3d組成。
圖2a顯示了一個部件，即一個被折疊成回紋形的金屬帶7。通過對金屬帶按一定角度進行折疊或彎邊，形成了流道8、9的矩形流體截面。流道具有相同的長度L，但寬度卻不同廢氣流道8的寬度b1，大于冷卻劑流道9的寬度b2。
圖3中為圖1和2中所示的廢氣冷卻器1，但它不帶外殼3和散流器2，即只有換熱器芯體6。在這里，相同零件也用相同參考標(biāo)號表示。沿著廢氣流動方向A(見圖1)可以看到廢氣流道8的端面，而各廢氣流道則被梳狀管板12上的分隔板條或齒14相互間隔開。分隔板條14同時將冷卻劑流道9的端面封閉。紊流襯墊10位于廢氣流道8中。在圖中所示的實施例中，冷卻劑的流動與廢氣成順流，也就是說，冷卻劑首先進入分流管道4，然后從那里橫向分配到冷卻劑流道9中，在沿著廢氣流動方向流經(jīng)冷卻劑流道9后到達匯合管道5，在那里冷卻劑從廢氣冷卻器1中流出。冷卻劑也可以按照逆流形式采用相反的流動方向。
以上所描述的廢氣冷卻器1優(yōu)選采用優(yōu)質(zhì)鋼制成。換熱器1也可以作為冷卻內(nèi)燃機燃燒用空氣的增壓空氣冷卻器使用，那么它就優(yōu)先采用鋁合金制成。
圖4中是廢氣冷卻器16的另一個實施例，其外殼形狀被改變，由U形件17、18組成。兩個U形件17、18在側(cè)面沿縱縫連接，在圖上可以看到前面的縱縫19。廢氣冷卻器16在端面帶有一個廢氣進口套管，即散流器20。位于上部的U形件17帶有一個橫向延伸的分流管道21，分流管道上帶有一個冷卻劑進口套管22，U形件還帶有一個同樣橫向延伸的匯合管道23，匯合管道上帶有一個冷卻劑出口套管24。兩個管道21、23可以直接從構(gòu)成U形件17的鋼板成形。
圖4a中是一個不帶散流器20的廢氣冷卻器16，也就是說，其端面25為廢氣(用箭頭A標(biāo)識)的進口。與上一個實施例類似，端面25帶有如圖所示向下敞開的廢氣流道27，而端面被封閉的冷卻劑流道26則向上敞開，從而和分流管道21連通。這樣，冷卻劑首先在寬度方向上被分配到所有的冷卻劑管道26中，然后沿縱向流經(jīng)冷卻器16，直到它通過匯合管道23流出冷卻器。從圖中可以清楚地看出外殼的兩個半部17、18為U形件。
權(quán)利要求
1.換熱器，特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器或廢氣冷卻器，包括布置在外殼(3)之中、為待冷卻的氣體及冷卻劑而設(shè)置的流道，其中，氣體流道穿過管板進入到一個進口散流器和一個出口散流器(2)中，冷卻劑則通過冷卻劑接口(4a，4b)穿過外殼(3)，其特征在于，氣體流道(8)和冷卻劑流道(9)由被彎曲成回紋形的金屬帶和外殼(3)形成，金屬帶和外殼被熔焊、釬焊或粘接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，冷卻劑流道(9)具有一個朝著外殼一側(cè)(3a)敞開的截面，管板(12、13)為梳狀并帶有齒(14、15)，它們在端面處將冷卻劑流道(9)的截面封閉。
3.如權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其特征在于，流道(8、9)的截面為矩形。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的換熱器，其特征在于，氣體流道(8)的截面大于冷卻劑流道(9)的截面。
5.如權(quán)利要求3或4所述的換熱器，其特征在于，矩形流道(8、9)具有相同的長度L，但它們的寬度b1和b2不同。
6.如權(quán)利要求1至5中之一所述的換熱器，其特征在于，換熱器(1)在一側(cè)(3a)上帶有分流管道和匯合管道(4、5)，它們和冷卻劑接口(4a、5a)相連，并沿著與冷卻劑流道垂直的方向延伸。
7.如權(quán)利要求1至6中之一所述的換熱器，其特征在于，外殼(3)由一個U形本體(3b，3c，3d)和一塊蓋板(3a)或者由兩個U形件(17、18)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6或7所述的換熱器，其特征在于，蓋板(3a)或者U形件(17)與分流管道和匯合管道(4、5；21、23)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的換熱器，其特征在于，分流管道和匯合管道(4、5；21、23)與蓋板(3a)或者U形件(17)是一體的，直接由蓋板或U形件形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8至9中之一所述的換熱器，其特征在于，紊流襯墊(10、11)布置在流道(8、9)中，并與金屬帶(7)釬焊連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種換熱器，特別是用于汽車的增壓空氣冷卻器或廢氣冷卻器，包括布置在外殼之中、為待冷卻的氣體及冷卻劑而設(shè)置的流道。其中，氣體流道穿過管板進入到一個進口散流器和一個出口散流器中，冷卻劑則通過冷卻劑接口穿過外殼。該氣體流道和冷卻劑流道由被彎曲成回紋形的金屬帶和外殼形成，金屬帶和外殼被熔焊、釬焊或粘接在一起。
文檔編號F28F9/02GK1742189SQ200380109185
公開日2006年3月1日 申請日期2003年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者延斯·里希特 申請人:貝洱兩合公司