CN101103243A - 双管热交换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种可易于制造的并可通过弯曲整个主体用作管道系统一部分的双管热交换器，其中将内管1构造成使得：可形成多个气球状凸起3，所述气球状凸起3彼此连通并且在与轴线正交的横截面中从中心朝向径向方向延伸；在轴向横截面中凸起3的外周可弯曲成波浪形状；以及该波浪形的顶部部分9可与外管2的内表面接触。然后在这种状态下，借助施加外力弯曲包括内管1和外管2的整个主体。

Description

双管热交换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及双管热交换器，其用作废气再循环(EGR)冷却器、油冷却器或类似的装置；并且沿车辆管道系统的路径弯曲。
背景技术
将EGR冷却器插入发动机废气管的中间并用冷却水冷却废气。其中一个例子是公开号为2000-161871的日本未审专利公开文本中公开的“双管热交换器”。
该热交换器具有双管结构，包含内管和外管，散热器翅片在内管轴向上的中间部分上整体弯曲形成。就是说，大量突出部在从内管中间部分的横截面中心向外的径向上形成。
传统的EGR冷却器插入位于发动机废气管中间的直线部分。其结果是，EGR冷却器的位置不易弯曲，部件的数量增加，并且总体上的制造成本被迫增加。
鉴于以上情形，本发明的目标是提供：具有简单结构并易于沿管道系统路径弯曲的双管热交换器；以及制造该双管热交换器的方法。
发明内容
依照权利要求1的本发明是双管热交换器，其中：
外管(2)安装在内管(1)外侧；
在与内管(1)轴线正交的横截面中，内管(1)具有多个彼此连通的并从中心向外在径向上延伸的气球状凸起(3)，每个凸起(3)的宽度在沿径向位于内管(1)中心和外侧之间的中间部分是最大的，并且沿径向朝向该凸起(3)的两侧逐渐减小；
多个凹槽(10)以在轴向上延伸的方式形成在内管(1)的中心部分的外表面侧；
在轴向横截面中，每个凸起(3)的外周弯曲成波浪形状；
在横截面中，波浪形的每个顶部部分(9)在沿径向位于凸起(3)的最外端处与外管(2)的内表面接触；
在外管(2)安装在内管(1)外侧的状态下外管(2)和内管(1)的轴线弯曲；
第一流体(4)流入内管(1)；以及
第二流体(5)在内管(1)和外管(2)之间流动。
依照权利要求2的本发明是如权利要求1所述的双管热交换器，其中只有在径向外侧上的气球状凸起(3)的端部边缘的中心部分与外管(2)的内表面接触。
依照权利要求3的本发明是如权利要求1或2所述的双管热交换器，其中：
沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)在该边缘周围被连接固定在外管(2)的内表面上；
用于第一流体(4)的一对端口(7)设置在外管(2)两端的外表面上；
用于连接的法兰(8)突出地附接在外管(2)的两端；以及
该双管热交换器用作EGR冷却器，其中发动机废气作为第一流体(4)流动而冷却水作为第二流体(5)流动。
依照权利要求4的本发明是如权利要求1或2所述的双管热交换器，其中：
沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)连接固定在外管(2)的内表面上，外管(2)内表面完全围绕该边缘；
用于第一流体(4)的一对端口(7)设置在外管(2)两端的外表面上；
用于连接的法兰(8)突出地附接在外管(2)的两端；以及
该双管热交换器用作油冷却器，其中第一流体(4)和第二流体(5)中的一个是冷却水而另一个是油。
依照权利要求5的本发明是如权利要求1-4任一所述的双管热交换器，其中，在内管(1)的轴向横截面中：
三个气球状凸起(3)在中心彼此连通；以及
内管(1)的整体外观形成三叶草的形状。
依照权利要求6的本发明是制造如权利要求1-5任一所述的双管热交换器的方法，包含以下步骤：
将内管(1)插入外管(2)并且使内管(1)的凸起(3)的波浪形的顶部部分(9)与外管(2)的内表面接触，同时保持每条轴线是直的；
仅将沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)焊接在外管(2)上；以及
对内管(1)和外管(2)连续施加外力并弯曲整个主体以便弯曲管的轴线。
依照本发明的双管热交换器及其制造方法被如上构造并具有下列效果。
依照本发明的双管热交换器是：通过在外管2安装在内管1外侧的状态下弯曲内管1和外管2形成；以及，在该状态中，构造使得内管1可具有多个凸起3，并且在凸起3上形成的波浪形的最外端的顶部部分9可接触外管2的内表面。因此，其可以：在保持内管1和外管2横截面形状的状态下将内管1和外管2的轴线平滑弯曲；并且实现高度精确的双管热交换器。
此外，内管1具有多个从中心向外在径向上延伸的凸起3，该凸起3彼此连通，并且在该中心部分的外周上形成多个凹槽10。因此，具有热传递面积增加、由凸起3的波浪形表面导致搅动及从而可加快热交换的效果。
再有，当借助施加外力弯曲内管1和外管2时，横截面几乎不变形。就是说，由于内管1波浪形的顶部部分9与外管2的内表面接触，因而该顶部部分9在弹性变形的情况下支撑外管2。结果，在变形时不需要特殊的衬套或类似的结构并且可以施加弯曲。
而且，可便于弯曲。于是每个凸起3的外周在轴向横截面中弯曲成波浪形状，而该波浪形的顶部部分9在凸起3的最外端与外管2的内表面接触。因此，第二流体5的流动通道不被分段并从而可以充分搅动第二流体5及加快热交换。
另外，可以提供具有简单结构及出色热交换性能的双管热交换器。
在上面的构造中，双管热交换器可使第二流体5的流动更平滑并且可加快热交换，其中该双管热交换器只有在径向外侧上的凸起3的端部边缘的中心部分与外管2的内表面接触。就是说，第二流体5可几乎完全围绕凸起3的外周流动。
接下来，由于双管热交换器中的内管1两端的开口边缘6与外管2内表面连接固定而外管2内表面完全围绕该边缘，法兰8突出地附接在外管2的两端，以及该热交换器用作EGR冷却器，其中流动着废气和冷却水，因此，可以便于EGR冷却器附接在管上及提供有助于节省空间的EGR冷却器。
此外，当相同构造的双管热交换器用作利用冷却水冷却油的油冷却器时，可以提供可用于不同管和流动通道以及有助于节省空间的油冷却器。
在上面的构造中，通过在内管1横截面中将内管1的外观形成为三叶草的形状，使得可以提供允许第二流体5在内管1外周的每一部分均匀流动并具有高热交换性能的热交换器。此外，可以：使内管1的外周以平衡的方式与外管2的内部圆周接触；在避免外管2横截面形状严重变形的同时弯曲内管1和外管2的整个主体；以及提供高性能的热交换器。
依照本发明制造双管热交换器的方法包括以下步骤：将内管1插入外管2同时保持轴线是直的；仅将沿轴线的轴向在内管1两端的开口边缘6焊接在外管2上；以及通过施加外力连续弯曲内管1和外管2。通过这种做法，可以：提供在不改变内管1和外管2横截面形状的情况下整个主体被弯曲的双管热交换器；以及将该热交换器也用作管道系统的一部分。
附图说明
图1是示出依照本发明的双管热交换器第一制造步骤的说明图。
图2是示出该双管热交换器第二制造步骤的基本部分的垂直剖面图。
图3是取自图2的III-III线的剖视图。
图4是经过第三制造步骤完成的双管热交换器的透视说明图。
具体实施方式
接下来，将参照附图描述依照本发明的实施方式。
图1示出依照本发明的双管热交换器的第一制造步骤，图2示出其第二制造步骤。然后图3是取自图2的III-III线的剖视图，而图4示出依照本发明的经过第三制造步骤的完成状态的双管热交换器。
该热交换器具有外管2和插入外管2中的内管1。
除图2所示两端外，内管1弯曲形成横截面为三叶草形状而该三叶草形状的凸起3弯曲成在轴向方向上延伸的波浪形状。然后该三叶草形状的最大半径等于外管2的内径。内管1的两端形成圆筒形并且其外径等于外管2的内径。此外，在内管1外周的中心部分形成三个凹槽10。
凸起3形成如图3明显所示膨胀气球的形状，并且它们在轴线上(内管1的中心)彼此连通。每个凸起3的宽度从内管1的中心向外在径向上逐渐增大直到中间部分而接着朝向其顶端逐渐减小。然后将内管1插入外管2使得仅顶端的顶部部分9可与外管2接触。
关于外管2，如图1明显所示，一对法兰8焊接固定在外管2的两端，一对端口7设置在轴向方向上的端部部分，并且管11突出附接在此上。
关于如此制造的内管1和外管2，在保持轴线是直的状态下将内管1插入外管2。接着，仅将内管1端部的开口边缘6通过焊接固定在外管2的开口端。在这样的场合中，凸起3顶端的顶部部分9与外管2的内表面接触。顶部部分9的接触点不粘结。
接着，如图4所示从外管2的外周施加外力并将外管2与内管1一起弯曲。在这样的场合中，在内管1凸起3的顶部部分9由外管2的内表面支撑的状态下轴线变形。
在那一点上，在如图2所示的凸起3顶部部分9与外管2内表面接触以防止外管2横截面形状严重变形的状态下管弯曲。从而，例如，如图4所示，整个主体被弯曲。形成弯曲的形状以与管道系统的安装路径相匹配。
这样弯曲的双管热交换器通过法兰8连接成为发动机废气出口管的一部分。然后作为第二流体5的冷却水：从该对管11中的一个流入；在内管1和外管2之间流动；并从另一个管11流出。同时，作为第一流体4的废气流入内管1并且废气被冷却水冷却。废气在凸起3中蛇行流动，在此处废气的流动相对容易。同样地，冷却水也在内管1外侧蛇行流动。同时，冷却水沿内管1中心部分的凹槽10流动。
尽管在上面的实施方式中在EGR冷却器的基础上进行了描述，但该双管热交换器可用作油冷却器来取代EGR冷却器。在这样的场合中，可以：使油在内管1和外管2之间行进；使冷却水在内管1中行进。另外，可以：使冷却水在内管1和外管2之间行进；而使油在内管1中行进。

Claims (6)

1.一种双管热交换器，其中：
外管(2)安装在内管(1)外侧；
在与内管(1)轴线正交的横截面中，内管(1)具有多个彼此连通的并从中心向外在径向上延伸的气球状凸起(3)，每个凸起(3)的宽度在沿径向位于内管(1)中心和外侧之间的中间部分是最大的，并且沿径向朝向该凸起(3)的两侧逐渐减小；
多个凹槽(10)以在轴向上延伸的方式形成在内管(1)的中心部分的外表面侧；
在轴向横截面中，每个凸起(3)的外周弯曲成波浪形状；
在横截面中，波浪形的每个顶部部分(9)在沿径向位于凸起(3)的最外端处与外管(2)的内表面接触；
在外管(2)安装在内管(1)外侧的状态下外管(2)和内管(1)的轴线弯曲；
第一流体(4)流入内管(1)；以及
第二流体(5)在内管(1)和外管(2)之间流动。
2.如权利要求1所述的双管热交换器，其中只有沿径向在外侧的所述气球状凸起(3)的端部边缘的中心部分与所述外管(2)的内表面接触。
3.如权利要求1或2所述的双管热交换器，其中：
沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)在该边缘周围被连接固定在外管(2)的内表面上；
用于第一流体(4)的一对端口(7)设置在外管(2)两端的外表面上；
用于连接的法兰(8)突出地附接在外管(2)的两端；以及
该双管热交换器用作EGR冷却器，其中发动机废气作为第一流体(4)流动而冷却水作为第二流体(5)流动。
4.如权利要求1或2所述的双管热交换器，其中：
沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)连接固定在外管(2)的内表面上，外管(2)内表面完全围绕该边缘；
用于第一流体(4)的一对端口(7)设置在外管(2)两端的外表面上；
用于连接的法兰(8)突出地附接在外管(2)的两端；以及
该双管热交换器用作油冷却器，其中第一流体(4)和第二流体(5)中的一个是冷却水而另一个是油。
5.如权利要求1-4任一所述的双管热交换器，其中，在所述内管(1)的轴向横截面中：
三个气球状凸起(3)在中心彼此连通；以及
内管(1)的整体外观形成三叶草的形状。
6.如权利要求1-5任一所述的双管热交换器的制造方法，包含以下步骤：
将内管(1)插入外管(2)并且使内管(1)的凸起(3)的波浪形的顶部部分(9)与外管(2)的内表面接触，同时保持每条轴线是直的；
仅将沿轴向在内管(1)两端的开口边缘(6)焊接在外管(2)上；以及
对内管(1)和外管(2)连续施加外力并弯曲整个主体以便弯曲管的轴线。
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