CN102333949A - 排气再循环冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气再循环冷却器。该排气再循环冷却器(10)具备内部流通冷却水的壳体(11)、内部流通排气并被容纳在壳体(11)中的多条管道(12)、与多条管道(12)的端部连接并连接在壳体(11)的端部的管头箱板(13)以及设置为使排气进入并连接在壳体(11)端部的入口侧储气罐(14)。在入口侧储气罐(14)内设置有遮挡该入口侧储气罐(14)的侧壁以屏蔽进入的排气的遮挡部件(19)。

Description

排气再循环冷却器

技术领域

本发明涉及排气再循环(EGR：Exhaust Gas Recirculation)冷却器。

背景技术

以往，一些安装在柴油发动机上的排气再循环设备中会设置排气再循环冷却器，用来冷却返回到供气侧的排气。排气再循环冷却器包括使排气通过的多条管道和容纳这些管道的壳体(有时被称为壳(shell))，而在壳体的一端设置有冷却水流入的流入口，另一端设置有冷却水流出的流出口。

另外，壳体为筒状，在壳体的一端的开口部分设置有使排气流入并将其导入管道的入口侧储气罐，在壳体的另一端的端部设置有使排气从管道流出的出口侧储气罐。这样的壳体中，每根管道的两端分别通过锡焊等方式固定在管头箱板上，而该管头箱板通过焊接而被紧密固定在壳体的内壁上，从而封闭壳体的开口部分。即在两端被管头箱板封闭的壳体内，冷却水在多根管道的外侧流过，排气在管道内部流过。

然而，在入口侧储气罐内，因为管头箱板的一个面，即正对入口侧储气罐的那一面与高温排气直接接触，造成管头箱板与管道的锡焊部位被排气加热，出现产生高温而接合强度下降，锡焊部位出现裂纹的问题。

于是，为了不使这样的管头箱板与排气直接接触，提出了结构为在管头箱板上游侧设置形状与之大致相同的挡板，并将管道端部延长至该挡板的排气再循环冷却器的方案(例如专利文献1)。

在这样的结构中，因为入口侧储气罐与壳体之间是双层结构，所以流入入口侧储气罐的高温排气不会与管头箱板接触，能够抑制与管道的锡焊部位的高温化。因此，不必担心这样的锡焊部位出现裂纹，可以防止壳体内冷却水的泄漏。

专利文献

专利文献：日本特开2000-45882号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，所述公报记载的排气再循环冷却器虽能防止排气直接与锡焊部位接触，但入口侧储气罐的侧壁(bonnet)依然直接接触排气，因此对入口侧储气罐而言，侧壁将向外侧大大地热膨胀，从而产生入口侧储气罐与和它固定在一起的壳体及管头箱板间的热膨胀差。即壳体及管头箱板因大部分总是接触冷却水而温度不会太高，热膨胀程度也小，但入口侧储气罐的侧壁不会接触冷却水而只接触排气，所以热膨胀较为显著。

因此，在入口侧储气罐与壳体及管头箱板的连接部位，由于入口侧储气罐的显著的热膨胀，壳体及管头箱板将向外侧变形，由该变形导致管头箱板与管道的连接部位产生较大应力而生成裂纹。

本发明的目的在于提供可以抑制与入口侧储气罐的较大热膨胀差造成的热变形、防止产生裂纹的排气再循环冷却器。

解决问题的手段

本发明的排气再循环冷却器的特征在于，具备内部流通冷却水的壳体、内部流通排气且容纳在所述壳体中的多根管道、与所述多根管道的端部相接并与所述壳体的端部连接的管头箱板以及设置为使排气进入并接合在所述壳体端部的入口侧储气罐；在所述入口侧储气罐内设置有遮挡该入口侧储气罐的侧壁以屏蔽进入的排气的遮挡部件。

本发明的排气再循环冷却器中，优选所述遮挡部件设置在入口侧储气罐内。

本发明的排气再循环冷却器中，优选所述遮挡部件与所述管头箱板之间形成有空隙。

本发明的排气再循环冷却器中，优选所述遮挡部件的排气的出口侧的开口部分覆盖全部所述管道的入口侧。

本发明的排气再循环冷却器中，优选所述遮挡部件以向排气的出口侧扩张的方式设置。

本发明的排气再循环冷却器中，优选在所述出口侧的开口部位设置有沿排气的气流方向直径大致相同的筒状出口端部。

根据本发明，由于入口侧储气罐内设置有遮挡部件，流入入口侧储气罐的高温排气不易接触入口侧储气罐的侧壁，从而抑制侧壁向外侧的热膨胀。因此，由于与入口侧储气罐连接的壳体及管头箱板不受入口侧储气罐的热膨胀影响，不必担心发生较大的变形，防止了管头箱板与管道连接部位产生较大的应力，从而防止裂纹生成。

在入口侧储气罐设置遮挡部件的情况下，由于由管头箱板与管道构成的主体不安装遮挡部件而不具有方向性，因此在对前后方向有要求的壳体中不必担心会前后装反，可以简化组装。

在此，通过在遮挡部件与管头箱板之间设置空隙，即使遮挡部件接触排气而热膨胀也不会与管头箱板接触，可以避免因管头箱板被挤压而产生应力。

若将遮挡部件的出口侧的开口部分的大小设为能覆盖全部管道的端部，就能使从遮挡部件排出的排气均匀地流入各个管道，从而提高排气的冷却效率。

通过使遮挡部件向出口侧扩张，即使在入口侧壳体中入口侧开口面积较小而出口侧面积较大的情况下，也能够可靠地将排气导向各个管道，同样可实现良好的冷却效率。

在遮挡部件的出口侧设置出口端部以抑制扩散的情况下，排出气流将无扩散地流入各个管道，因此排气的流动将十分流畅，可以进一步提高冷却效率。

附图说明

图1为本实施方式的排气再循环冷却器沿排气流动方向剖切的剖面图。

图2为沿图1的II-II线的剖面图。

图3为排气再循环冷却器的主要部位的放大示意图。

图4为用于排气再循环冷却器的构成部件的示意图。

图5为所述构成部件的立体剖面图。

图6为本发明的变形例的剖面示意图。

符号说明

10…排气再循环冷却器，11…壳体，12…管道，13…管头箱板，14…入口侧储气罐，19…遮挡部件，191…出口端部，S…空隙

具体实施方式

以下，基于图示说明本发明的实施方式一例。

图1是沿排气(参照阴影箭头)流动方向剖切的本实施方式的排气再循环冷却器10的剖面图。图2是沿图1的II-II线的剖面图。图3是排气再循环冷却器的主要部位的放大示意图。图4是用于排气再循环冷却器的构成部件的示意图，图5是图4所示部件的立体剖面图。另外，在以下的说明中，“前侧”指排气气流的上游侧，“后侧”指下游侧。此外“左右”指从前侧观察时的左侧和右侧。

在图1中，排气再循环冷却器10具有圆筒状的壳体11、壳体11内容纳的用以流通排气的多条扁平管道12、与各个管道12的端部相连接的两侧的管头箱板13、以及分别通过各个管头箱板13与壳体11相连接的入口侧储气罐14及出口侧储气罐15；在入口侧储气罐14上设置有具有流入口16A的安装法兰盘16，在出口侧储气罐15上设置有具有流出口17A的安装法兰盘17。

在壳体11的一端侧以及另一端侧形成有直径略大于中央筒体部分的圆筒状突起部18。前侧的突起部18的下方设置有使冷却水(参照空白箭头)流入壳体11内部的流入口21，后侧的突起部18的上方设置有使壳体11内的冷却水流出的流出口22。另外，冷却水的流入口21侧的突起部18顶部设置有一对排气孔23，这一对排气孔23在圆周方向上相隔一定角度而设置(图1上只表示了一个)。

在图2中，平行设置的各个管道12相对的表面之间的空隙是冷却水通过的冷却水通道24。优选将各个冷却水通道24设置为全部具有同样的宽度尺寸。在管道12左右平行设置的本实施方式中，冷却水的流入口21(图1)位于突起部18的下方，这是为了使来自流入口21的冷却水可以立即流入冷却水通道24。因此，这样的流入口21优选与本实施方式相同，位于突起部18的下方中央部位。即在本实施方式中，刚刚从流入口21流入的冷却水的流向与各个管道12的上下方向为同一方向，因此冷却水的流动不会被阻碍。

另外，虽然省略了详细的图示，但在本实施方式中，管道12彼此的一部分表面通过点状的突起部位相互锡焊在一起，并且在这些管道12的端部通过锡焊连接有上管头箱板13。这样，构成包含管道12及管头箱板13的主体25。

组装排气再循环冷却器10时，事先完成将连接管道12彼此锡焊连接、将连接管道12与管头箱板13锡焊连接由此来制作主体25的工作，然后将这一主体25放入由可以上下或左右分为两半的壳体部分11A、11B构成的壳体11中，并以焊接等方式接合壳体部分11A与11B。此后，在壳体11(管头箱板13)的端部以焊接等方式分别安装储气罐14，15。

此时，如图3放大表示的那样，在管头箱板13的外周形成的筒状部131被嵌入壳体11的开口端部111的内侧，在这筒状部131的内侧分别嵌入储气罐14，15的开口端部141，151，这些部分通过焊接被结合成一体。另外，在本实施方式中，开口端部111，141，151及筒状部131的外形形状不是正圆，而是如图4中以入口侧储气罐14的开口端部141为代表所显示的一样，为稍微类似四边形的特殊形状。

以下基于图1、4、5，详细说明用于本实施方式的入口侧储气罐14。入口侧储气罐14由嵌入安装法兰盘16的流入口16A的筒状入口端部142、形成出口侧的所述开口端部141与连接这些端部141、142的侧壁143组成，而侧壁143为自入口端部142向开口端部141侧扩张的形状。

另外，入口侧储气罐14的内部设置有使流入的排气不易接触侧壁143的内表面的遮挡部件19。遮挡部件19由嵌入并焊接在入口侧储气罐14的入口端部142内的圆筒状入口端部192、向后方开口的外形为四边形的出口端部191与连接这些端部191、192的侧壁193组成。

然而，出口端部191的外形形状不限于四边形，也可以是圆形等形状，可考虑管道12的截面形状及主体25的端部形状，或入口侧储气罐14的开口端部141的形状等来任意地设定。

出口端部191的开口面积为覆盖并列设置的所有管道12在入口侧的全部区域的大小，而流入的排气将均匀地流入各个管道12。另外，出口端部191为沿排气的流向(从前到后)直径一致的直筒状，可以使从遮挡部件19流出的排气不经扩散而理想地流入各个管道12。

这样的出口端部191与管头箱板13之间形成了微小的空隙S(在图1中为了看清楚而被夸大表示)。为不使排气进入入口侧储气罐14的侧壁143侧，最好是空隙S的尺寸较小，另外，为使排气顺利地流向各个管道12，同样最好是空隙S的尺寸较小。于是在本实施方式中，在即使遮挡部件19接触高温排气而热膨胀的情况下也不会与管头箱板13接触的范围内，将空隙S的尺寸设定为较小。

侧壁193为从入口端部192向出口端部193侧扩张的形状。即出口端部191的开口面积大于入口端部192的开口面积。但是对于侧壁193，它可以是与流入口16A的大小相对应的形状，例如在流入口16A的开口面积更大，以与管道12的图中的上下尺寸大致相等的直径开口的情况下，侧壁193形成为与入口端部192或出口端部191同样形状的直筒形。

根据以上所说明的本实施方式的排气再循环冷却器10，从流入口16A流入入口侧储气罐14内的高温排气由于被遮挡部件19引导而几乎不接触侧壁143地流入各个管道12。流过各个管道12的排气在壳体11内，被流过各个管道12外侧的冷却水冷却，流出到出口侧储气罐15内，并从出口侧储气罐15回到发动机的供气侧。

因而在入口侧储气罐14内，排气不易接触侧壁143，所以能够大幅减少如图3中双点划线所示的侧壁143的热膨胀，可防止壳体11及管头箱板13的变形。另外，尤其因防止了管头箱板13的变形，能够抑制与管道12之间的连接部位的应力的产生，可防止外侧连接部位生成裂纹。

另外本发明不限于所述实施方式，在可达到本发明目的范围内的变形、改良等均包含在本发明内。

例如在所述实施方式中，入口侧储气罐14、安装法兰盘16及遮挡部件19为相互分开的部件而分别由焊接等方式连接，但如图6所示，也可以将各个部件通过铸造而制造成一体部件。

在所述实施方式中，遮挡部件19设置在入口侧储气罐14上，但也可以设置在管头箱板13上。

另外对于遮挡部件19的形状，不具备所述实施方式中的直筒状的出口端部191，而是后侧为使侧壁143直接开口的形状也包含在本发明内。但是通过设置出口端部191，可以朝向各个管道12的方向高效地将排气的气流导入各个管道12，因此优选采用此设计。

在所述实施方式中，出口端部191具有覆盖所有管道12端部的大小的开口面积，但不限于这一尺寸，比覆盖所有管道12端部的尺寸小的情况也包含在本发明内。但是通过使出口端部191的面积为覆盖所有管道12端部的大小，毕竟能够将排气均匀地导入所有管道12，可提高冷却效率，因此优选采用此种设计。

进一步，侧壁193的形状也是任意的，不限于所述实施方式中的以直线状扩张的形状，也可以是使侧壁193整体形成为曲面的卷曲的形状，还可以在实施过程中采用适当的形状。

在所述实施方式中，作为本发明的管道使用了扁平管道12，但对于管道也可以是截面为圆形的管道，还可以采用任意形状的管道。在管道截面为圆形的情况下，遮挡部件19的出口端部191的形状也优选为圆形。

除此之外，管头箱板13的形状也是任意的，不限于所述实施方式中具有筒状部131的形状。即，也可以是平板状而其外周与壳体11的内壁连接。在此种情况下，若入口侧储气罐14的侧壁143热膨胀，则随着壳体11的变形，管头箱板13也有变形的可能，而在管头箱板13与管道12的连接部位有产生很大应力的可能性，因此采用本发明防止产生应力是有效的。

工业实用性

本发明可在装备了具备排气再循环系统的发动机的建设机械、运输车辆、各种工业机械中被适宜地采用。

Claims (6)

1.一种排气再循环冷却器，其特征在于，具备：

内部流通冷却水的壳体；

内部流通排气并被容纳在所述壳体中的多条管道；

与所述多条管道的端部接合并接合在所述壳体的端部的管头箱板；

设置为使排气进入并接合在所述壳体端部的入口侧储气罐；

在所述入口侧储气罐内设置有遮挡该入口侧储气罐的侧壁以屏蔽进入的排气的遮挡部件。

2.如权利要求1所述的排气再循环冷却器，其特征在于，

所述遮挡部件设置在所述入口侧储气罐内。

3.如权利要求2所述的排气再循环冷却器，其特征在于，

所述遮挡部件与所述管头箱板间形成有空隙。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的排气再循环冷却器，其特征在于，

所述遮挡部件的排气出口侧的开口部分覆盖所有所述管道的入口侧。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的排气再循环冷却器，其特征在于，

所述遮挡部件以向排气的出口侧扩张的方式设置。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的排气再循环冷却器，其特征在于，

在所述出口侧的开口部位，设置有沿排气的流动方向直径大致相同的筒状出口端部。

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