排氣熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種排氣熱交換器(1)，特別是用于機動車中，包括至少一個引導第一流體的第一流動通道(2)，所述第一流動通道在其端部區(qū)域中容納于各自的管板(3)中；包括殼體(4)，所述殼體包圍所述第一流動通道(2)，其中殼體(4)具有入口開口和出口開口，并且形成用于第二流體的第二流動通道(10)，其中所述殼體可由第二流體流經(jīng)并且所述第一流動通道(2)可由第二流體環(huán)流，其中管板(3)如此插入到殼體(4)中，使得第一流動通道(2)與第二流動通道(10)密封；包括第一擴散道(5)，所述第一擴散道將所述第一流體導入到第一流動通道(2)中；并且包括第二擴散道(5)，所述第二擴散道將所述第一流體從第一流動通道(2)導出，該排氣熱交換器(1)具有至少一個第一隔離件(6)，所述至少一個第一隔離件具有至少一個第一通道(7)和至少一個第一間隔件(8)，所述至少一個第一間隔件放置到背向所述第一流動通道(2)的側(cè)的管板(3)上。
【專利說明】排氣熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種排氣熱交換器，特別是用于機動車中，包括至少一個引導第一流體的第一流動通道，所述第一流動通道在其端部區(qū)域中容納于各自的管板中；包括殼體，所述殼體包圍所述第一流動通道，其中殼體具有入口開口和出口開口并且形成用于第二流體的第二流動通道，其中所述殼體可由第二流體流經(jīng)并且所述第一流動通道可由第二流體環(huán)流，其中管板如此插入到殼體中，使得第一流動通道與第二流動通道密封；包括第一擴散道，所述第一擴散道將所述第一流體導入到第一流動通道中；并且包括第二擴散道，所述第二擴散道將所述第一流體從第一流動通道導出。

【背景技術(shù)】
[0002]排氣熱交換器當今在機動車中應用，以便降低排氣溫度并由此顯著減少氮氧化物和微粒排放。在此排氣的一部分在內(nèi)燃機之后分支并且隨后通過相應的排氣熱交換器引導。
[0003]經(jīng)冷卻的排氣隨后與內(nèi)燃機抽吸的新鮮空氣混合并且又提供給內(nèi)燃機。在排氣熱交換器的入口上出現(xiàn)高達700°C的溫度。
[0004]例如專利DE 10 2007 011 184 A1公開了一種排氣熱交換器，所述排氣熱交換器由引導廢氣的管組成，所述管在兩側(cè)插入底部并且與之例如通過釬焊、銅焊或熔焊連接并且所述管由殼體包圍。排氣在此通過連接到底部的擴散道引導到管中。殼體在此由冷卻劑流經(jīng)，由此引導排氣的管由冷卻劑環(huán)流。
[0005]管中的排氣與冷卻劑之間在此發(fā)生熱交換，所述冷卻劑環(huán)流所述管，由此冷卻排氣。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的缺點是，在所述結(jié)構(gòu)類型的排氣熱交換器中有時會出現(xiàn)冷卻劑的蒸發(fā)。從而縮短了排氣熱交換器自身的壽命并且對冷卻劑的化學成分產(chǎn)生不利影響。蒸發(fā)過程在此可以特別是在入口區(qū)域中發(fā)生，因為在此熱的排氣直接碰到排氣熱交換器的底部并且排氣熱交換器的底部與冷卻劑直接接觸。
[0007]此外，在排氣熱交換器的出口側(cè)上還會導致排氣的冷凝。在此沉積的冷凝物可以隨著內(nèi)燃機中的廢氣再循環(huán)滲入到燃燒室中并且導致各個構(gòu)件的嚴重腐蝕以及其他損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此本發(fā)明的目的是提供一種排氣熱交換器，其中不出現(xiàn)蒸發(fā)過程，并且此外避免了冷凝物的生成或冷凝物由排氣熱交換器的出口側(cè)進一步引導到內(nèi)燃機的抽吸區(qū)域中。
[0009]本發(fā)明的目的通過一種排氣熱交換器實現(xiàn)。本發(fā)明的有利改進通過以下說明。
[0010]有利的是一種排氣熱交換器，特別是用于機動車中，包括至少一個引導第一流體的第一流動通道，所述第一流動通道在其端部區(qū)域中容納于各自的管板中；包括殼體，所述殼體包圍所述第一流動通道，其中殼體具有入口開口和出口開口并且形成用于第二流體的第二流動通道，其中所述殼體可由第二流體流經(jīng)并且所述第一流動通道可由第二流體環(huán)流，其中管板如此插入到殼體中，使得第一流動通道與第二流動通道密封；包括第一擴散道，所述第一擴散道將所述第一流體導入到第一流動通道中；并且包括第二擴散道，所述第二擴散道將所述第一流體從第一流動通道導出，其中，排氣熱交換器具有至少一個第一隔離件，所述至少一個第一隔離件具有至少一個第一通道和至少一個第一間隔件，所述至少一個第一間隔件放置到背向所述第一流動通道的側(cè)的管板上。
[0011]特別有利的是，隔離件在通過熱交換器的第一流體與管板和第一流動通道之間形成熱隔絕。由此正面地影響熱交換器的加熱。還有利的是，所述通道突入到第一流動通道中。由此經(jīng)流經(jīng)隔離件的流體直接引導到第一流動通道中。流經(jīng)的流體與管板之間不直接接觸。
[0012]此外，可以優(yōu)選的是，所述第一通道的外部輪廓與所述第一流動通道的內(nèi)部輪廓基本上一致。
[0013]還有利的是，為了將隔離件定位到管板上，可將通道延伸突入到第一流動通道中，以便可以將流體直接引導到第一流動通道的內(nèi)部中。
[0014]還優(yōu)選的是，所述第一通道的外橫截面小于所述第一流動通道的內(nèi)橫截面。
[0015]此外有利的是，所述第一通道的外部輪廓不接觸所述第一流動通道的內(nèi)部輪廓。
[0016]通過相比于流動通道的內(nèi)橫截面所述通道的更小的外橫截面，所述通道可以與流動通道如此間隔，使得兩者不直接接觸，這對于熱隔離是有益的。
[0017]而且有利的是，所述第一間隔件將所述第一隔離件相對于管板間隔。由此同樣提高了在管板與隔離件之間的熱隔離，這特別有助于在熱交換器中有利的溫度分布。
[0018]此外有利的是，第一隔離件具有一個至少部分周向直立的邊緣區(qū)域，所述隔離件以所述邊緣區(qū)域支撐在第一擴散道上。
[0019]這特別是用于在熱交換器內(nèi)部中隔離件的持久定位。
[0020]還有利的是，第二隔離件在至少一個位置與所述第二擴散道固定連接。
[0021]通過特別是在第二擴散道中設(shè)置第二隔離件可以實現(xiàn)隔離件對熱交換器兩側(cè)的熱隔離作用。通過在熱交換器的第二側(cè)上設(shè)置第二隔離件還可以附加地有利于冷凝水的分離，該冷凝水形成在流經(jīng)熱交換器的流體的冷卻的范圍中。
[0022]此外有利的是，所述第二擴散道在側(cè)壁中具有第一開口，所述第一開口設(shè)置在所述第二擴散道的朝向殼體的入口開口與所述第二隔離件與所述第二擴散道的連接位置之間。
[0023]通過在擴散道中的開口，可以將上述冷凝水(該冷凝水冷凝在第一流動通道的壁上并且通過在第二隔離件與第一流動通道之間的空氣間隙沿著第一流動通道流動)從熱交換器中導出并且如此可從第一流體的流體流中去除。
[0024]而且有利的是，所述第二擴散道具有沿所述第一流體的流動方向后置于所述第二隔離件的脫水機。
[0025]該脫水機可以附加的將隨著第一流體流經(jīng)熱交換器的濕氣由流體流過濾出。由此實現(xiàn)了有利的流體特性，特別是如果該第一流體是排氣，這在流經(jīng)熱交換器之后至少部分地又提供給內(nèi)燃機。
[0026]此外可以優(yōu)選的是，所述第二隔離件在至少部分直立的邊緣區(qū)域中具有第二開口，所述第二開口設(shè)置在后置的脫水機與第二擴散道的朝向殼體的入口開口之間。3，其中冷卻劑在入口區(qū)域處蒸發(fā)；
灸器的細節(jié)圖，同時示出了在排氣熱交換器
3，其中流經(jīng)的排氣在出口區(qū)域處冷凝；
客的出口區(qū)域的細節(jié)圖，同時示出了在排氣客的截面，同時示出了包括具有用于在出口3 口側(cè)的視圖。
面。排氣熱交換器1包括流體(在此是排口。在管板3中容納的流動通道2由殼體4I殼體將流動通道2與流動通道10在殼體
〕和出口開口，由此第二流體可以流經(jīng)殼體如此設(shè)計，使得該通道不與流動通道2的內(nèi)面直接接觸。隔離件6此外具有在側(cè)面直立的邊緣區(qū)域，該邊緣區(qū)域與擴散道5的內(nèi)部形狀一致并且由此實現(xiàn)了在擴散道5上側(cè)面地支撐隔尚件6。
[0044]通過隔離件6實現(xiàn)了，熱的流入的排氣不直接碰撞到管板3和流動通道2上，而是首先碰撞到隔離件6上，該隔離件基于其構(gòu)造上的設(shè)計與管板3和流動通道2間隔。
[0045]在隔離件6與管板3以及流動通道2之間基于間隔通過間隔件8構(gòu)成空氣空間，該空氣空間具有相對于排氣的溫度的隔離作用。
[0046]通道7在其外部輪廓上對應于流動通道2的內(nèi)部輪廓。但是通道7的橫截面開口設(shè)計為小于管2的內(nèi)橫截面，從而避免了通道與流動通道2的壁面的直接接觸。
[0047]在圖1示出的視圖中，隔離件6——其優(yōu)選由一種材料組成，該材料經(jīng)受得住排氣流的高溫——具有多個間隔件，所述間隔件對應于流動通道2之間的間隔。由此隔離件6支撐在流動通道2之間的區(qū)域中的管板3上。在側(cè)面附加地將隔離件6支撐在擴散道5的內(nèi)面上。
[0048]在備選的實施形式中，間隔件8的構(gòu)造以及間隔件8的數(shù)量可以與在此示出的實施方案不同。優(yōu)選地，可以產(chǎn)生在隔離件6與管板3之間的盡可能小的接觸面，在備選實施形式同樣可以考慮的是，將隔離件6完全地在擴散道5中支撐，使得隔離件6相對于管板的附加的支撐不再必要。這將更進一步提高隔離件6的隔離作用。這可以例如通過在擴散道的內(nèi)面上環(huán)繞的凹槽實現(xiàn)，隔離件插入到該環(huán)繞的凹槽中。
[0049]圖2示出了流動通道2以及兩個流動通道10的細節(jié)圖，排氣流經(jīng)該流動通道2，流動通道10由冷卻劑流經(jīng)。圖2示出了如何在冷卻劑的流動通道10內(nèi)產(chǎn)生所述區(qū)域，冷卻劑在該區(qū)域中開始蒸發(fā)。該蒸發(fā)區(qū)域13特別是在排氣熱交換器1的一側(cè)上產(chǎn)生，該側(cè)朝向排氣的入口側(cè)。
[0050]通過熱的排氣與管板3的碰撞，管板3與流動通道2或10的連接的壁變熱。排氣的溫度由此經(jīng)由管板3直接傳遞到冷卻劑，該冷卻劑在流動通道10的內(nèi)部中流動。如果排氣的溫度足夠高并且流動通道10中的流動較差，那么可導致冷卻劑開始蒸發(fā)。
[0051]通過該蒸發(fā)冷卻劑的化學成分發(fā)生變化。如此可以破壞例如溶解在冷卻劑中的硅酸鹽，這導致了材料特別是排氣熱交換器1的鋁材料的更高的腐蝕負荷。
[0052]圖3示出了與圖2相似的視圖。附加地在圖3中示出了與圖1類似的隔離件6，該隔離件有助于減小或消除在冷卻劑內(nèi)的蒸發(fā)區(qū)域。
[0053]隔離件6如在圖1中所述的那樣通過間隔件8支撐在管板3上。附加地通道7延伸突入到流動通道2中，而在此不接觸該流動通道。通過隔離件6與管板3或與流動通道2的壁的小的接觸面起到隔離作用。
[0054]排氣的高溫——其類似于在圖2中的箭頭11流經(jīng)排氣熱交換器1——由此不再直接到達管板3或流動通道2的壁，從而使這些構(gòu)件不再受到熱負荷。如已經(jīng)在圖1的說明中所提及的那樣，特別是隔離件6與管板3或流動通道2的壁的熱解耦是特別重要的。
[0055]在圖1、2和3中分別描述了排氣熱交換器1的入口側(cè)。
[0056]但是，圖4相比之下示出了排氣熱交換器1的截面，并且在此特別是示出了出口偵牝在該出口側(cè)流經(jīng)排氣熱交換器的排氣從流動通道2流出到擴散道5中并且最后離開排氣熱交換器1。
[0057]應用的附圖標記與之前附圖的附圖標記一致。新的元件通過相應的新的附圖標記表不。
[0058]隔離件6的結(jié)構(gòu)在出口側(cè)上也在較大程度上與來自圖1或圖3的入口側(cè)的結(jié)構(gòu)相同。與在入口側(cè)的實施方案不同地是現(xiàn)在隔離件6在至少一個位置與擴散道5固定連接。
[0059]有利地，該連接位置設(shè)置在排氣熱交換器I的下部區(qū)域中。隔離件6在此如此與擴散道5的內(nèi)壁連接，使得該隔離件與擴散道5的內(nèi)壁特別是在擴散道的區(qū)域中間隔，該區(qū)域插入到管板3中。使冷凝物可以集中在隔離件6與擴散道5的內(nèi)面之間形成的空腔24中，該空腔在流動通道2的內(nèi)部中接近出口區(qū)域產(chǎn)生。
[0060]沿著流動通道2通過環(huán)流流動通道2的冷卻劑大幅冷卻流經(jīng)排氣熱交換器I的排氣?；谠摾鋮s可以發(fā)生的是，排氣特別是在流動通道2的朝向出口側(cè)的端部區(qū)域中冷凝。因為該冷凝滴——一旦其未受阻礙地進一步流到擴散道5中——可以通過可能存在的排氣導回裝置又到達內(nèi)燃機中，在此冷凝滴可以引起腐蝕和其他損壞，所以可以避免冷凝物從排氣熱交換器I進一步引導。
[0061]隔離件6滿足了在排氣熱交換器I的出口側(cè)上的該功能。相比于入口側(cè)，在入口側(cè)隔離件6用作管板3以及流動通道2的壁的熱隔離，隔離件6在排氣熱交換器I的出口側(cè)上現(xiàn)在用作分離件，該分離件將產(chǎn)生的冷凝物從排氣熱交換器I導出。
[0062]在入口側(cè)上通道7突入到流動通道2中并且隔離件6通過與管板3接觸的間隔件8支撐在管板上。同樣通道7與流動通道2的內(nèi)面間隔。
[0063]特別是在流動通道2的內(nèi)壁上形成的冷凝物現(xiàn)在可以通過在通道7與流動通道2的內(nèi)面之間產(chǎn)生的間隙由流動通道2流出。冷凝物如此聚集在隔離件6的朝向流動通道2的側(cè)上并且相應地在那兒向下流動。
[0064]通過隔離件6的下部的直立的邊緣區(qū)域與擴散道5的內(nèi)壁的間隔產(chǎn)生空腔24，該空腔可以容納在隔離件6上收集和向下流動的冷凝物。該冷凝物由此有效地從排氣流除去。
[0065]為了將更多地在排氣中包含的冷凝物從排氣流中除去，在圖4中示出了附加的脫水機16。該脫水機設(shè)置在擴散道5的內(nèi)部，并且沿排氣流的方向后置于隔離件6。
[0066]脫水機16基本上是孔板。在脫水機16上在排氣流中包含的冷凝物落下，該冷凝物隨后類似于在隔離件6上落下的冷凝物那樣在脫水機16上向下流動，并且通過在隔離件6中設(shè)有的開口同樣在隔離件6與擴散道5的內(nèi)壁之間產(chǎn)生的空腔24中流動。
[0067]擴散道5具有開口 17，其設(shè)置在空腔24的區(qū)域中擴散道5的外壁中。經(jīng)由開口17在脫水機16和隔離件6上收集的冷凝物可以從排氣熱交換器I流出。在排氣熱交換器之外示出了冷凝物收集器20，該冷凝物收集器經(jīng)由管路與擴散道5的開口 17連接。
[0068]在脫水機16和隔離件6上收集的冷凝物在冷凝物收集器20中流動。在圖4中示出的冷凝物收集器20在其內(nèi)部中具有浮球式閥21，該浮球式閥根據(jù)冷凝物收集器20的液面通過排泄口 22排出冷凝物。
[0069]可選擇地冷凝物收集器20可以具有排氣開口，該排氣開口經(jīng)由管路與擴散道5連接。由此可以將剩余量的排氣又導回到擴散道5中，所述剩余量的排氣經(jīng)由開口 17由擴散道5引導到冷凝物收集器20中。
[0070]在此在擴散道5之外示出的用于冷凝物的收集單元可以在排氣熱交換器的備選實施形式中也完全地取消，只要設(shè)有用于冷凝物的另一導出裝置。例如可以考慮的是，將冷凝物經(jīng)由噴嘴——該噴嘴又將冷凝物極細地霧化——又導回到擴散道5中，在此將其在排氣導回裝置的范圍中又引導到內(nèi)燃機的燃燒過程中。
[0071]圖5示出了類似于圖2的細節(jié)圖。與圖2不同地現(xiàn)在在此示出了排氣熱交換器的出口偵U。
[0072]可見的是，在引導排氣的流動通道2中特別是在端部區(qū)域中產(chǎn)生冷凝區(qū)域14，在該冷凝區(qū)域14中來自排氣流的液體冷凝物在流動通道2的內(nèi)壁上沉積。由此可以產(chǎn)生冷凝滴15,該冷凝滴以排氣流攜帶。
[0073]圖6同樣又示出了圖4的設(shè)置，其區(qū)別僅僅在于，現(xiàn)在附加地示出了隔離件6。如在已經(jīng)前述的附圖中那樣，隔離件6通過間隔件8支撐在排氣熱交換器1的管板3上。通道7也在圖6中被引入到排氣熱交換器的流動通道2中，然而不與之接觸。
[0074]除了冷凝區(qū)域14之外還示出了排氣流11，該排氣流沿著流動通道2經(jīng)過隔離件6。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣熱交換器(1)，特別是用于機動車中，包括至少一個引導第一流體的第一流動通道(2)，所述第一流動通道在其端部區(qū)域中容納于各自的管板(3)中；包括殼體(4)，所述殼體包圍所述第一流動通道(2)，其中殼體(4)具有入口開口和出口開口，并且形成用于第二流體的第二流動通道(10)，其中所述殼體可由第二流體流經(jīng)并且所述第一流動通道(2)可由第二流體環(huán)流，其中管板(3)如此插入到殼體⑷中，使得第一流動通道⑵與第二流動通道(10)密封；包括第一擴散道(5)，所述第一擴散道將所述第一流體導入到第一流動通道(2)中；并且包括第二擴散道(5)，所述第二擴散道將所述第一流體從第一流動通道(2)導出，其特征在于，排氣熱交換器(1)具有至少一個第一隔離件(6)，所述至少一個第一隔離件具有至少一個第一通道(7)和至少一個第一間隔件(8)，所述至少一個第一間隔件放置到背向所述第一流動通道(2)的側(cè)的管板(3)上。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一通道(7)突入到所述第一流動通道(2)中。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一通道(7)的外部輪廓與所述第一流動通道(2)的內(nèi)部輪廓基本上一致。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一通道(7)的外橫截面小于所述第一流動通道(2)的內(nèi)橫截面。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一通道(7)的外部輪廓不接觸所述第一流動通道(2)的內(nèi)部輪廓。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一間隔件(8)使所述第一隔離件(6)相對于管板(3)間隔。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第一隔離件(6)具有一個至少部分周向直立的邊緣區(qū)域(9)，所述隔離件￠)以所述邊緣區(qū)域支撐在第一擴散道(5)上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，第二隔離件(6)在至少一個位置(18)與所述第二擴散道(5)固定連接。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第二擴散道(5)在側(cè)壁中具有第一開口(17)，所述第一開口設(shè)置在所述第二擴散道(5)的朝向殼體(4)的入口開口與所述第二隔離件(6)和所述第二擴散道(5)的連接位置之間。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第二擴散道(5)具有沿所述第一流體的流動方向(11)后置于所述第二隔離件￠)的脫水機(16)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述第二隔離件(6)在至少部分直立的邊緣區(qū)域(9)中具有第二開口(19)，所述第二開口設(shè)置在后置的脫水機(16)與第二擴散道(5)的朝向殼體⑷的入口開口之間。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的排氣熱交換器(1)，其特征在于，所述排氣熱交換器具有多個第一流動通道(2)，包括第一隔離件(6)和第二隔離件(6)，所述隔離件(6)具有在數(shù)量上等于第一流動通道(2)的數(shù)量的多個通道(7)和多個間隔件(8)，其中每個隔離件(6)由背向殼體(4)的側(cè)放置到管板(3)之一上。
【文檔編號】F01N3/00GK104285120SQ201380024902
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】彼得·格斯克斯 申請人:貝洱兩合公司