CN100489431C - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种用作EGR冷却器等的热交换器，具有少量部件以易于装配，冷却水可在每一部分均匀流动而不引起部分沸腾。以折扇的形式弯折带状金属板以交替形成扁平的第一流动通道(3)和第二流动通道(4)。第一流动通道(3)的两端均由狭缝挡块(6)闭合，在进入口和排出口(11)的位置处弯曲形成伸出带(3a)以使冷却水(10)接近狭缝挡块(6)，以及在伸出带(3a)之间形成间隙(3c)。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及具有简单结构且易于制造的热交换器，其可以用作在汽车废气再循环设备中使用的热交换器(EGR冷却器)或用作另外的热交换器。
背景技术
传统的EGR冷却器包括大量扁平管或板、大量翅片、壳体及集管的组件，其中使冷却水在壳体侧流动并且使废气在扁平管或类似的部件内部流动，例如在公开号为2003-90693的日本未审专利公开文本中公开的发明那样。
这种作为EGR冷却器或用作类似用途的热交换器的缺点如下：部件数量太多，使得装配麻烦；每个构件硬焊部分的数量增加，导致硬焊部分倾向发生泄漏。而且，还要担心在流动通道中会产生有流体停滞以及冷却水可能会部分达到沸腾的部分。
为了防止那些缺点出现，在前述日本专利公开文本公开的发明中：一对阻塞伸出带特别地间歇设置位于冷却水入口下游位置的管子的外表面上；冷却水从入口管注入并与面向该入口管的壳体碰撞；反射流被导入伸出带并接着被导入没有伸出带的中间部分。其缺点是这种管子的制造麻烦并且冷却水不能在管子表面的每一部分上均匀地流动。
鉴于上面的情形，本发明的目标是提供一种热交换器：具有较少数量的部件；易于装配；具有较少数量的硬焊部分；是高度可靠的；可使冷却水均匀地流向每一部分；以及不会导致局部的沸腾。
发明内容
本发明提供了一种热交换器，其中：
核心主体是通过将带状金属板以折扇方式弯折及弯曲并在矩形平面部分的一端接着是另一端交替形成弯折的第一和第二端部边缘和而构造成的，并且核心主体具有在金属板厚度方向上交替的扁平的第一流动通道和第二流动通道；
核心主体的第一流动通道在每个所述弯折的第一端部边缘的两端被包括长板或条的狭缝挡块(slit block)阻塞，仅在一侧形成扁平开口，翅片被插入所述第二流动通道中，由此形成核心；
核心主体的外周安装在管状壳体中，从而阻塞相邻的弯折的第一和第二端部边缘和之间的连通；
冷却水的一对端口在所述壳体的面向所述第一流动通道的所述开口侧的一侧形成在壳体的两个端部部分上；
伸出带在对着端口的位置上以接近并沿着所述狭缝挡块的方式弯曲形成在每个第一流动通道中的相对平面上，并且在相应的伸出带之间形成间隙；
将所述冷却水从所述端口导入相应的第一流动通道，一部分所述导入的冷却水被所述伸出带引导并从该对相对的伸出带之间经过；以及
将待冷却的流体从所述壳体的一个圆筒形开口经过相应的第二流动通道导入到另一个开口。
另外，本发明的热交换器可被构造使得伸出带之间的间隙可沿纵向方向变化。
另外，上述的热交换器中伸出带在纵向方向上的中间部分的间隙可形成为大于或小于两端的间隙。
另外，上述的热交换器中该对相对的伸出带可形成为在俯视图中彼此交叉。
另外，本发明的热交换器中至少伸出带在纵向方向上的两端可弯向每个第一流动通道的中心侧。
本发明的热交换器可构造使得每个伸出带的宽度可沿其纵向方向变化。
依据本发明的热交换器如上所述构造并具有以下效果。
依据本发明的热交换器如下构造：构造具有核心主体、狭缝挡块和翅片的核心，通过以折扇的形式将带状金属板弯折而形成该核心主体；将该核心的外周安装在壳体中。从而可以提供低成本的具有少量部件的、容易制造的及具有简单结构的热交换器。
而且，结合点的数量减少并且气密性和液密性得到改善，并且可以提供紧凑和性能出色的热交换器。此外，一对伸出带形成于每个在端口处的第一流动通道之中，这样可防止冷却水在端口附近停滞，然后在该对伸出带之间设置间隙，从而冷却水也流过该间隙，因而冷却水在每一部分中均匀流动并且加快热交换。
在上面的构造中，可以：沿纵向方向改变伸出带之间的间隙；以及对应不同状态精确地调整冷却水的均匀流动。
再有，通过将在伸出带的纵向方向上的中间部分的间隙构造成大于或小于两端的间隙，使得可以通过另一方法对应不同状态精确地调整冷却水的均匀流动。
而且，通过形成该对相对的伸出带使其在俯视图中彼此交叉，可以通过再一方法对应不同状态精确地调整冷却水的均匀流动。
另外，通过将伸出带的纵向方向上的两端弯向每个第一流动通道的中心侧，可以平滑冷却水的流动。
另外，通过沿纵向方向改变该每个伸出带的宽度，可以通过另一方法对应不同状态精确地调整冷却水的均匀流动。
附图说明
图1是示出依据本发明的热交换器核心区域基本部分的分解透视图。
图2是示出热交换器基本部分在装配状态的剖视图。
图3是示出整个热交换器的分解透视图。
图4是示出热交换器在已装配状态的透视图。
图5是取自图2中V-V线的示意剖视图。
图6是示出横截面的示意透视图。
图7(A)-7(D)是示出热交换器每个伸出带3a的示例的俯视图。
图8(A)和8(B)是示出每个伸出带3a的另一个示例的俯视图及图解制造过程的视图。
图9(A)-9(C)是示出伸出带3a之间不同类型的间隙3c的示例的剖视图。
具体实施方式
接下来，将参照附图描述依据本发明的实施方式。
图1是示出依据本发明的热交换器的基本部分的分解透视图，图2是示出其装配状态的剖视图，图3是示出整个热交换器的分解透视图，图4是示出其已装配状态的透视图，图5是取自图2中V-V线的基本部分的示意剖视图，而图6是其透视图。
如图3所示，该热交换器具有核心主体5、大量翅片7、壳体9、一对集管端盖16和17及一对狭缝挡块6。
如图1所示，核心主体5：是通过将带状金属板以折扇方式弯折及弯曲并在矩形平面部分1a的一端接着是另一端交替形成弯折的第一和第二端部边缘1和2而构成的；并且具有在金属板厚度方向上交替的扁平的第一流动通道3和第二流动通道4。在该示例中，每个第一流动通道3的空间被形成以使其小于每个第二流动通道4的空间。不用说这两个通道的空间可以相同或者反过来。
在这里，大量凹痕29突出地形成在第一流动通道3侧的带状金属板上。在该示例中，相对的凹痕29的顶端彼此接触并且从而使每个第一流动通道3的空间保持恒定。将狭缝挡块6的梳状齿6b在弯折的第一端部边缘1的两端安装到第一流动通道3中，并且以整体方式将被安装的部分硬焊并固定。
此外，伸出带3a以与每个狭缝挡块6接近并平行的方式在每个第一流动通道3中成对突出。如图5和6所示，伸出带3a彼此面对且间隙3c形成在伸出带3a之间。如图3所示，伸出带3a形成在所有的第一流动通道3中并存在于每个第一流动通道3的纵向方向的两端。
接着，伸出带3a形成以使得其长度小于核心主体5的宽度并被置于核心主体5的宽度方向的中间部分。此外，如图2所示，将伸出带3a定位于面向冷却水10的端口11的位置。
然后，设计使得从端口11流入的冷却水10被导向伸出带3a并到达弯折的第一端部边缘1的附近。另外，构造使得冷却水10在伸出带3a的每一部分上同时也在如箭头(图2)所示的宽度方向上经过相对的伸出带3a之间的间隙3c，如图5所示。结果，冷却水10停滞的部分消失，冷却水10在第一流动通道3的每一部分中均匀流动，并且冷却水10沸腾的部分消失。还可在冷却水10的出口侧实现类似的功能。
在这个示例中，每个狭缝挡块6包括梳状部件6a。在该梳状部件6a中，齿根6c与梳状齿6b垂直相交(图1)。
接下来，如图1所示，将翅片7插入每个第二流动通道4中。在这里，尽管图1图示为其中第一流动通道3在顶端被向上抬高以便于清楚地看到翅片7的状态，但实际上最高的第一流动通道3的底侧与翅片7的顶端接触。翅片7：通过将金属板在横切面方向上弯曲成波浪形而形成；并且还在纵向方向上沿其山脊和山谷弯曲，从而增强了在第二流动通道4中流动的流体的搅动效果。
核心8由包含核心主体5、狭缝挡块6和翅片7的组件构成。接着还可以插入那些没有在图中示出的开缝翅片、错列翅片或者百叶窗翅片，用于取代插入第二流动通道4的翅片7。
接下来，安装于核心8的外周的壳体9：形成管子的形状，其横截面为矩形，其长度大于核心8的长度；并且在核心8的两端的外侧具有一对集管段31(参照图2)。在这个示例中，如图3和4所示，壳体9包括U形部件9a和盖子9b。
U形部件9a的内周与核心主体5的上下面及一个侧面接触并阻塞核心主体5中相邻的弯折的第一端部边缘1之间的连通。盖子9b闭合：U形部件9a的开口侧；还有核心主体5的另一侧；以及相邻的弯折端部边缘2之间的开口3b。U形部件9a：由具有高热阻和高抗蚀性的镍钢、不锈钢或类似的材料制成；并且防止当待冷却的流体12在内部流动时，由高温废气导致的损害。
相反，盖子9b可以是在热阻和抗蚀性上要差于U形部件9a的材料，这是由于冷却水10沿其内表面流动。大体上，在热阻和抗蚀性上较差的不锈钢的可成形性要好于具有高热阻和高抗蚀性的材料，并且该材料较便宜。在该示例中，如图3所示，一对小槽28通过冲压成形而凸出地形成在盖子9b外侧的两个端部部分，端口11分别在此开口，而管道26与端口11连接。如果使用在热阻和抗蚀性上稍微较差的不锈钢，则小槽28可容易加工。
在这里，将U形部件9a两个侧壁的端部边缘装入安装边缘部分15(图1)，该安装边缘部分15在核心主体5的上下两端弯折形成。接着将盖子9b上下两端的L形部分安装到安装边缘部分15的外侧。
从而，在盖子9b、U形部件9a和核心主体5之间的连接处硬焊的可靠性可被改善。
接下来，在壳体9纵向方向上两端的集管段31的开口端被一对集管端盖16和17所闭合，该对集管端盖16和17由高热阻和抗蚀性的材料制成且法兰25安装在更外侧。在该示例中每个集管端盖16和17向外凸出形成盘的形状而端口在其中心开口，待冷却的流体12流过该端口。此外，延伸部分16a和17a以延伸的方式分别一体地形成在集管端盖16和17的一侧，并且该延伸部分16a和17a覆盖盖子9b两端(省略一端)的内表面，如图2所示。
在这种热交换器中在每个接触部分上涂覆或布置硬焊金属，而如图2和4所示的处在已装配状态的整个主体在高温炉中被一体地硬焊和固定。
接着如图2和4所示，将冷却水10供应到第一流动通道3侧并将待冷却的流体12供应到第二流动通道4侧。
如图2所示，经过管道26中的一个和那些凸出形成在壳体9一侧的小槽28中的一个将冷却水10供应到每个第一流动通道3。在那种场合下，一对上下伸出带3a突出地形成在第一流动通道3中与小槽28相对的位置，从而冷却水10由伸出带3a导向，在伸出带3a和梳状齿6b之间流动，并到达弯折的第一端部边缘1的附近。而且，在伸出带3a和梳状齿6b之间流动的冷却水10的一部分：经过一对上下伸出带3a之间的间隙3c；并如箭头所示沿宽度方向在第一流动通道3的每一部分均匀流动。
在这里，为了使冷却水10以高精确度沿宽度方向在第一流动通道3的每一部分均匀流动，需要：通过冷却水10的流动测试确定不同状态；接着采用伸出带3a最适宜的形状和相应的伸出带3a之间的间隙3c最适宜的高度。作为剖视图中每个伸出带3a的形状，例如可采用图7所示型式(A)-(D)中的任一个。型式(A)属于每个伸出带3a的两个端部部分都弯成L形的情况，型式(B)属于每个伸出带3a的两个端部部分都被弯曲的情况。接下来型式(C)属于每个伸出带3a的整个长度为弓形的情况，而型式(D)属于每个伸出带3a的宽度在纵向方向上变化的情况。
此外，如图8(A)所示，一对上下伸出带3a可构造成在俯视图中彼此交叉。在这种场合中，伸出带3a在处于预先展开状态的金属板上形成，以使得伸出带3a可如图8(B)所示向外倾斜并且金属板在弯折端部边缘1和2处以折扇方式形成。
在这里，在图8(A)中，狭缝挡块6的每个梳状齿6b的顶端被弯曲且冷却水10沿该弯曲的顶端平滑地流动。因而，可以更有效地避免冷却水10的停滞。
在每个第一流动通道3中沿纵向方向流动的冷却水10向着另一个管道26行进并经过该管道26流出到外部。在这种场合中，一对上下伸出带3a也存在于出口侧，从而冷却水10由伸出带3a导向并平滑流动而不产生停滞部分。
接下来，例如，经过壳体9的开口13中的一个，将包括高温废气的待冷却流体12从集管端盖16的开口供应至每个第二流动通道4。

Claims (6)

1.一种热交换器，其中：
核心主体(5)是通过将带状金属板以折扇方式弯折及弯曲并在矩形平面部分(1a)的一端接着是另一端交替形成弯折的第一端部边缘(1)和第二端部边缘(2)而构造成的，并且核心主体(5)具有在金属板厚度方向上交替的扁平的第一流动通道(3)和第二流动通道(4)；
核心主体(5)的第一流动通道(3)在每个所述弯折的第一端部边缘(1)的两端被包括长板或条的狭缝挡块(6)阻塞，仅在一侧形成扁平开口(3b)，翅片(7)被插入所述第二流动通道(4)中，由此形成核心(8)；
核心主体(5)的外周安装在管状壳体(9)中，从而阻塞相邻的弯折的第一端部边缘(1)和第二端部边缘(2)之间的连通；
冷却水(10)的一对端口(11)在所述壳体(9)的面向所述第一流动通道(3)的所述开口(3b)侧的一侧形成在壳体(9)的两个端部部分上；
伸出带(3a)在对着端口(11)的位置上以接近并沿着所述狭缝挡块(6)的方式弯曲形成在每个第一流动通道(3)中的相对平面上，并且在相应的伸出带(3a)之间形成间隙(3c)；
将所述冷却水(10)从所述端口(11)导入相应的第一流动通道(3)，一部分所述导入的冷却水(10)被所述伸出带(3a)引导并从该对相对的伸出带(3a)之间经过；以及
将待冷却的流体(12)从所述壳体(9)的一个圆筒形开口(13)经过相应的第二流动通道(4)导入到另一个开口(13)。
2.依据权利要求1的热交换器，该热交换器被构造使得所述伸出带(3a)之间的间隙(3c)可沿纵向方向变化。
3.依据权利要求2的热交换器，其中伸出带(3a)在纵向方向上的中间部分的间隙(3c)形成为大于或小于两端的间隙。
4.依据权利要求1的热交换器，其中该对相对的伸出带(3a)形成为在俯视图中彼此交叉。
5.依据权利要求1-4任一项的热交换器，其中至少伸出带(3a)在纵向方向上的两端弯向每个第一流动通道(3)的中心侧。
6.依据权利要求1-4任一项的热交换器，该热交换器被构造使得每个所述伸出带(3a)的宽度可沿其纵向方向变化。
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