CN101031770A - 换热器 - Google Patents

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Abstract

一种换热器，其中通过以扇形折叠的方式重复地折叠条形金属板以形成具有大量扁平流道的芯主体(5)；利用一对梳状构件(6)的各梳齿在芯主体的两端挡住各个流道；以及在机壳的侧面设置流体的进口/出口；其中，流体可以在各个流道中均匀地流动。一对集流管部(31)设置在筒状机壳(9)的两端部，进口/出口(11)通过一对小箱部(28)设置在机壳(9)的一侧的两端部处，在第一流体(10)的进口侧的小箱部(28)中，导流板(30)布置在芯主体(5)与进口/出口(11)之间以偏移向用于第一流体(10)的出口。第一流体(10)在小箱部(28)中流动同时旁通导流板(30)并从与出口的相对侧上的边缘进入第一流道(3)的端部。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种结构简单的换热器，其可以应用到在汽车的排气再循环设备中使用的换热器(EGR冷却器)和其它换热器，其中，通过以扇形折叠的方式弯曲条形金属板形成芯主体，该芯主体具有在金属板的厚度方向上交替的扁平的第一流道和第二流道，芯主体的每个第一流道被位于两端位置处的一对梳状构件的各齿挡住。
背景技术
传统EGR冷却器由大量扁平管或大量板、大量翅片、机壳和集流管装配而成，其中使冷却水经由机壳侧流通，使排气在每个扁平管等内部流通，如在日本专利申请特开平No.5-18634所说明的发明中提出的那样。
如在WO 2004/065876 A1所说明的发明那样，提出了另一种换热器，其中，由以扇形折叠方式弯曲的条形金属板和一对梳状构件形成换热器的芯，外周与筒状机壳配合，箱设置在沿长度方向的其两端的开口处。
在诸如EGR冷却器的前一种换热器中，零件数量大，这使装配不方便并且零件上的铜焊部分数量增大，存在在铜焊部分处容易发生泄漏的问题。
在后一种换热器中，芯主体形成为扇形折叠状态的折起形状，以产生多个扁平的凹槽部分，同时交替地提供第一流道和第二流道，第一流道设有梳状构件的梳齿，由此使凹槽底部与梳齿的前端结合。并且机壳与芯主体的外周配合。机壳由覆盖芯主体的外周的三个侧面的通道状构件和用于封闭该通道状构件的开口的盖构件组成，该机壳形成为筒状形状，其两端连接到集流管。一对冷却水箱位于盖构件的两端部处，由此冷却水经由连接到盖构件的两端的进口/出口管流通进入芯主体的相应的第一流道中。排气经由第二流道流通，由此在排气与冷却水之间进行换热。
然而，根据本发明发明人的试验，在前一种换热器中，当进口/出口管和第一流道的其中一个进口/出口彼此面对时，从进口/出口管流入和流出的第一流体在流过各个第一流道的过程中易于在进口/出口管侧过量流动。该现象导致第一流体在各个流道中的不均匀流动，这引起第一流体在一部分流道处的残留。因此，停滞流体部分处的换热下降，从而产生过热部分，这是缺陷现象。
为此，本发明致力于解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种换热器，其包括：
芯主体，在该芯主体中，以扇形折叠方式折起并弯曲条形金属板，其中折起端边缘交替形成在矩形平面部分的一端和另一端处，并且扁平的第一流道和第二流道交替地设在金属板的厚度方向上，
芯主体的每个第一流道被位于所述折起端边缘的两端位置处的一对梳状构件的每个梳齿挡住，翅片设置在所述第二流道内以构成芯，
芯主体的外周与筒状机壳配合，以挡住邻近的折起端边缘，
第一流体由所述机壳的外表面上的一对进口/出口引导到每个第一流道，而第二流体经由每个第二流道从所述机壳的筒状开口中的一个引导到另一开口，其中，
一对集流管部设置在具有筒状形状的所述机壳的两端部处，所述进口/出口通过一对小箱部设置在机壳的一侧的两端部处，在第一流体的进口侧的小箱部在更接近第一流体的出口侧的位置处具有位于所述芯主体与进口/出口之间的导流板，以使第一流体在小箱部中旁通导流板并从与出口相对的边缘进入所述第一流道的端部。
在上述换热器中，优选地，在每个所述梳状构件中，其齿基部与每个梳齿垂直相交，每个梳齿的根部沿着齿基部被弯曲成L形，
在所述芯主体的每一端处，所述齿基部的平面与所述折起端边缘接触，同时第一流道的进口在所述每个梳齿的根部侧开在齿基部的边缘部上。
在上述换热器中，优选地，换热器是EGR冷却器，第一流体是冷却水，第二流体是排气。
本发明的换热器如上构造并具有以下效果。
根据本发明，进口/出口通过小箱部设置在机壳的一侧的端部处，导流板设置在每个小箱部中，由此第一流体旁通导流板，以均匀地流通进入第一流道中的各个部分，从而增强换热。由于第一流道的进口形成为以比小箱部窄的缝隙状开口，所以经由该开口进入的第一流体的速度提高。第一流体的动能使第一流体到达远离盖构件的位置。也就是说，第一流体旁通导流板并以被挤压状态进入第一流道。
利用上述结构，当梳状构件的齿基部的平面在芯主体的每端处与芯主体的折起端边缘接触时，以及当第一流道的进口开在每个梳齿的根部侧的齿基部的边缘部处时，旁通导流板并进入第一流道的一部分第一流体沿着位于梳齿根部处的L形部分进入内部，然后被每个梳齿的平直部分引导，平稳地到达第一流道的平面的宽度方向上的边缘部。由此，第一流体均匀地经由第一流道中的各个部分流通，以提高换热。
利用上述结构，当换热器用作EGR冷却器时，可以有效防止冷却水的局部沸腾。
附图说明
图1是本发明的换热器的分解透视图。
图2是图解换热器的装配状态的透视图。
图3是换热器的芯主体5和梳状构件6的组件的示意图。
图4是梳状构件6的透视图。
图5是图解梳状构件6插入芯主体5中的状态下的主要部件的放大透视图。
图6是图解根据本发明的换热器的主要部件的透视图。
图7是换热器的主要部件的纵截面平面图。
具体实施方式
接着，将基于附图对本发明的实施例进行说明。
图1是本发明的换热器的分解透视图，图2示出该换热器的装配状态，图3是芯主体5和梳状构件6的装配的示意图。此外，图4是梳状构件的透视图，图5是图解装配状态的局部剖切放大透视图，图6是部分装配状态下的本发明的主要部件的透视图，图7是本发明的主要部件的纵截面平面图。
该换热器具有芯主体5、大量翅片7、机壳9、一对集流管16、17以及一对梳状构件6。
如图3所示，通过以扇形折叠的方式折起并弯曲条形金属板形成芯主体5，使得在矩形平面部分1a的一端和另一端交替地形成折起端边缘1、2，并且在金属板的厚度方向上交替地设置扁平第一流道3和第二流道4。在该例子中，第一流道3的空间比第二流道4的空间小。不用说这两个流道的空间可以是相同的或者与上述相反。
大量凹陷29形成在条形金属板的第一流道3侧。在该例子中，相对的凹陷29在其顶端彼此接触，以保持第一流道3的空间恒定。对于每个第一流道3，在折起端边缘1的两端位置处装配各梳状构件6，并且装配部分被铜焊/固定成一体。此外，代替凹陷，可以将内翅片插入第一流道3中，并且在内翅片厚度方向上的内表面和两侧面可以被铜焊/固定在一起。
在梳状构件6中，齿基部6c以直角方式设置有梳齿6b，梳齿6b的根部14沿着齿基部6c以L形弯曲(图4、5)。
如图5所示，上述构造的梳状构件6的齿基部6c与折起端边缘2的端面接触，并且根部14与角部接触，使得各接触部分的铜焊区域大。这样，提高了铜焊可靠性。
根部14和齿基部6c制造成相接触或者具有非常小的间隙。
接着，如图3所示，将翅片7设置在每个第二流道4内。尽管在最上位置的第一流道3在图3中以抬起的状态示出，以使翅片7容易被看到，但如图6所示，在最上位置处的第一流道3的下表面侧实际上与最上级的翅片7接触。通过在截面方向以及该翅片脊线的长度和槽部方向上以波形弯曲金属板而形成该翅片7，以改善经由第二流道4流通的流体的搅动效果。
通过装配上述的芯主体5、梳状构件6和翅片7构成图6中的芯8。代替上述翅片7，可以将未示出的开缝翅片、错位翅片、或百叶窗式翅片插入第二流道4中。
要安在芯8的外周上的机壳9形成为具有比芯的厚度大的厚度以提高强度。与此同时，机壳9形成具有比芯8的长度长的边的方形截面的筒状形状并且具有位于芯8的两端外侧的一对集流管部31(参见图7)。如图1和2所示，该机壳9包括通道状构件9a和盖构件9b。
通道状构件9a的内周面与芯主体5的上表面、下表面和一侧面接触，以挡在芯主体5的邻近的折起端边缘1之间。盖构件9b挡住通道状构件9a的开口侧、挡住芯主体5的另一侧面、并且挡在邻近的折起端边缘2之间。通道状构件9a由高耐热/耐腐蚀的镍钢、不锈钢等制成，并在第二流体12经由内表面流通时防止受到高温排气的损害。另一方面，由于作为第一流体10的冷却水经由盖构件9b的内表面流通，所以该盖构件9b的耐热性或耐腐蚀性可以比通道状构件9a差。通常，耐热性或耐腐蚀性较差的不锈钢板具有比高耐热/耐腐蚀材料好的成形性能且便宜。在该实施例中，如图1所示，盖构件9b形成有通过在两端位置对外面侧进行压力加工而突出的一对小箱部28，其中分别开有进口/出口11，并且管26与端口11相连。通过利用耐热性/耐腐蚀性在某种程度上差的不锈钢板作为盖构件9b，便于该小箱部28的加工。
通道状构件9a的两侧壁的顶端边缘被装配到配合边缘部15(图6)，该配合边缘部15在芯主体5的上、下两端处被折起并以U形截面形成。另外，通过在盖构件9b的上、下两端处垂直弯曲而形成的L形部分被安在配合边缘部15的上表面。
图6和图7示出本发明的主要部件。在第一流体10的进口侧设置导流板30，以使冷却水经由第一流道3的各部分均匀流通。如果导流板30不存在，则由于一对小箱部28布置在盖构件9b的两端，所以从管26进入的第一流体10在经由各个第一流道3流通时，易于以较大量流向盖构件9b侧。因此，导流板30布置成面对管26中的冷却水出口的相对侧，由此仅在图7中的左侧形成缝隙开口，从而提高流出该开口的第一流体10的流速。第一流体10的动能使第一流体10到达远离盖构件9b的位置。也就是说，第一流体10旁通导流板30并以被挤压的状态进入第一流道3。
在芯主体5的两端，梳状构件6的齿基部6c的平面与芯主体5的折起端边缘2接触，第一流道3的进口开在各个梳齿6b的根部14侧的齿基部6c的边缘部。因此，旁通导流板30并进入第一流道3的一部分第一流体10沿着梳齿的根部14处的L形部分进入内部，然后被每个梳齿6b的平直部分平稳地引导，到达第一流道3的平面的宽度方向上的端部。这样，第一流体10经由第一流道3中的各个部分均匀地流通，以增强换热。一对梳状构件6(图1)构成集流管板。如图7所示，该梳状构件6可具有形成为弧形部分24的顶端部分，并且在该情况下，第一流体10的流动可以在梳状构件6的端部处沿长度方向平稳地引导。这样，可以消除第一流体10的残余部分，并且如果第一流体10是冷却水，可以防止在该部分处发生沸腾，可以促进换热。
接着，参照图6和图7，机壳9在长度方向上的两端的集流管部31的开口端被一对由高耐热/耐腐蚀材料制成的集流管端盖16、17挡住，并且法兰25被安装到外侧。在该实施例中，集流管端盖16、17以壶状向外鼓起，用于第二流体12的进口/出口开在中心处。而且，在集流管端盖16、17中的每一个的一侧，延伸部16a、17a一体地延伸，并且如图7所示，该延伸部16a、17a覆盖盖构件9b两端的内表面。
铜焊材料覆盖或布置在该换热器的各连接部分处，处于图2所示的装配状态的整体在高温炉中被铜焊/固定为一体。
向第一流道3侧供应第一流体10，而向第二流道4侧供应第二流体12。当换热器用作EGR冷却器时，经由其中一个管26和在机壳9的一侧突出的小箱部28向每个第一流道3供应由冷却水组成的第一流体10，该第一流体10沿长度方向流通并流出另一管26。此外，经由机壳9的开口13从集流管端盖16的开口向每个第二流道4供应排气。

Claims (3)

1.一种换热器，其包括：
芯主体(5)，在该芯主体(5)中，以扇形折叠方式折起并弯曲条形金属板，其中折起端边缘(1)、(2)交替地形成在矩形平面部分(1a)的一端和另一端处，并且扁平的第一流道(3)和第二流道(4)交替地设在金属板的厚度方向上，
芯主体(5)的每个第一流道(3)被位于所述折起端边缘(1)的两端位置处的一对梳状构件(6)的每个梳齿(6b)挡住，翅片(7)设置在所述第二流道(4)内以构成芯(8)，
芯主体(5)的外周与筒状机壳(9)配合，以挡住邻近的折起端边缘(1)、(2)，
第一流体(10)由所述机壳(9)的外表面上的一对进口/出口(11)引导到每个第一流道(3)，而第二流体(12)经由每个第二流道(4)从所述机壳(9)的筒状开口(13)中的一个引导到另一开口(13)，其中，
一对集流管部(31)设置在具有筒状形状的所述机壳(9)的两端部处，所述进口/出口(11)通过一对小箱部(28)设置在机壳(9)的一侧的两端部处，在第一流体(10)的进口侧的小箱部(28)在更接近第一流体(10)的出口侧的位置处具有位于所述芯主体(5)与进口/出口(11)之间的导流板(30)，以使第一流体(10)在小箱部(28)中旁通导流板(30)并从与出口相对的边缘进入所述第一流道(3)的端部。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，
在每个所述梳状构件(6)中，其齿基部(6c)与每个梳齿(6b)垂直相交，每个梳齿(6b)的根部(14)沿着齿基部(6c)被弯曲成L形，
在所述芯主体(5)的每一端处，所述齿基部(6c)的平面与所述折起端边缘(2)接触，同时第一流道(3)的进口在所述每个梳齿的根部侧开在齿基部(6c)的边缘部上。
3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，
所述换热器是EGR冷却器，第一流体是冷却水，第二流体是排气。
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