CN106066128A - 热交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种所谓浮动芯类型的热交换装置，该热交换装置具有下述特殊构型：该构型使得热交换装置的耐久性能够随着其增加抗热疲劳性提高而增加。本发明的特征在于由于该浮动芯的浮动侧所在的端部的特殊构型而导致其具有高抗热疲劳性的构型，这是因为通常在浮动端的挡板中产生的停滞区域借助于壳体的形状与导流板的形状的结合而被消除。这种构型还产生了低成本的热交换器。

Description

热交换装置
技术领域
本发明涉及一种所谓浮动芯类型的热交换装置，该热交换装置具有下述特殊构型：该构型使得热交换装置的耐久性能够随着其增加抗热疲劳性提高而增加。
本发明的特征在于由于该浮动芯的浮动侧所在的端部的特殊构型而导致其具有高抗热疲劳性的构型，这是因为通常在浮动端的挡板中产生的停滞区域借助于壳体的形状与导流板的形状的结合而被消除。这种构型还产生了低成本的热交换器。
该热交换装置应用于EGR(排气再循环)系统，在内燃发动机中使用这种EGR系统来降低污染气体的排放，从而保护环境。
背景技术
经历最为密集发展的这些技术领域中的一个技术领域是EGR系统热交换器领域，这是因为空间和包装要求需要越来越小且更有效率的装置来使得在较小的空间内能够排放相同量的热量。
当装置较小时，发现在较为靠近彼此的区域之间存在相同的温度差并且因此导致了较高的温度梯度。
另外，由容纳热交换管束——其中，热交换管束在两个挡板之间延伸——的壳体形成的热交换器具有如下缺陷：与冷却剂液体直接接触的壳体和同样与待冷却的热气体直接接触的热交换管束之间发生不同的膨胀。一个部件与另一个部件之间的不同的热膨胀在由热交换管束延伸所沿的主方向建立的纵向方向上是特别明显的。
在防止壳体与管束之间的不同膨胀产生引起破裂的应力所熟知的技术方案之中是基于浮动芯构型的技术方案。该浮动芯是热交换管束，其中这些管至少附接在两个端部挡板之间。一个挡板与壳体相连，而另一个挡板、即对应于浮动端的挡板允许相对于壳体的相对运动。允许相对运动的这个挡板通常是根据热交换器的特定构型而借助于可弹性变形元件来连接的，该可弹性变形元件建立热气体导管的流体连续性并且是允许热膨胀的元件。
固定挡板和可动挡板都是横向于管束定位的壁。如果热气体入口位于浮动端处，则该可动挡板是经受较高温度的挡板。假如挡板是可动的，那么冷却剂液体流趋于围绕该挡板周围的周边区域流动。这种情况导致了停滞点或停滞区域，该停滞点或停滞区域使冷却剂液体保留在热区域中而不排放热量直至达到沸点温度为止。这是产生热疲劳和装置失效的多个原因中的一个原因。
本发明提出了一种特定构型的浮动芯装置，在该浮动芯装置中，防止了浮动侧的挡板中存在停滞区域，从而防止了热疲劳并且因此延长了该浮动芯装置的使用寿命。
发明内容
本发明涉及一种适于通过冷却剂液体来冷却热气体的热交换装置，特别地，该热交换装置构造成防止热疲劳，解决了前面指出的缺点。
所述装置包括：
热交换管束，所述热交换管束沿纵向方向X-X’在第一固定挡板与第二浮动挡板之间延伸，用于待冷却的热气体通过，
壳体，所述壳体容纳所述管束，其中所述壳体与所述管束之间的空间允许冷却剂液体通过，其中：
–所述壳体在一端通过第一固定挡板而封闭，并且所述壳体在相反端包括腔室，所述腔室通过横截面较大的壳体部段的延伸部而形成，所述壳体部段通过第三挡板被封闭，
–第一冷却剂液体入口/出口位于所述壳体的在第一挡板侧上的位置，并且第二冷却剂液体入口/出口设立在横截面较大的壳体部段上的位置。
热交换器具有浮动芯构型。所述芯由在两个挡板之间延伸的热交换管束形成，其中所述两个挡板为第一挡板和第二挡板，第一挡板与壳体相连接，因此称为固定挡板，而第二挡板由于相对于壳体的差胀效应而浮动或可动。由浮动芯构型所补偿的膨胀是热交换管的方向上的膨胀。这是标为纵向方向X-X’的方向。挡板通常横向于该纵向方向布置。
热交换管是这样的管：待冷却的热气体通过这些管，并且这些管在外部被冷却剂液体围绕。冷却剂液体循环通过位于管束中的管的外表面与壳体之间的空间。
壳体也沿纵向方向X-X’延伸。壳体在一端被固定挡板封闭。壳体在相反端包括延伸部，该延伸部由位于与包含固定挡板的一端相反的一端处并且具有较大截面的部段构成。该端部部段的较大截面形成腔室。壳体的位于由具有较大截面的所述部段形成的腔室的那一侧的最端部被第三挡板封闭。一种具体的提供延伸部的方式是通过具有不同截面的两个管状体来进行的，所述两个管状体即为：具有较小截面的第一管状体，其主要容纳管束；以及具有较大尺寸的第二管状体，其刚好设置在第一管状体的端部之后。第一管状体与第二管状体之间的过渡能够通过过渡体来构成，其中该过渡体由第一管状体的截面与第二管状体的截面之间的过渡表面形成。该过渡表面建立起了第一管状体与第二管状体之间的连续性，因而确保了第一管状体与第二管状体之间的密封性。如果管状体具有圆形截面，则过渡表面可以是环形的或者甚至是漏斗形的。
热交换器能够在同向流或对向流中工作。因此，对用于冷却剂液体的壳体的内表面的进出口称为入口/出口。冷却剂液体的进入和离开至少有两个进出口，其中第一进出口位于壳体的在第一挡板侧上的位置，即靠近第一挡板，而另外的进出口在相反侧位于具有较大截面的壳体部段上的位置。如果其中一个进出口用作入口，那么其他的进出口用作出口。
另外，在热交换装置中：
第二浮动挡板具有与热交换管的入口流体连通的集管，并且所述集管又与布置在第三挡板中的用于热气体的入口流体连通，其中该流体连通通过能够至少沿纵向方向X-X’弹性变形的导管实现；
第二浮动挡板与集管一起被容纳在由具有较大截面的壳体部段形成的延伸部中，并且通过分隔部与所述壳体部段沿着所述组件的周边间隔开以允许冷却剂液体通过；并且，第二冷却剂液体入口/出口所在的具有较大截面的壳体部段的位置沿纵向方向位于第二浮动挡板-集管组件与第三挡板之间。
管束的第二挡板或浮动挡板因此位于第一挡板与第三挡板之间的如下位置：该位置使得第二挡板或浮动挡板被容纳在由壳体的延伸部形成的腔室中。纵向方向X-X’上的扩大主要是由于管束的纵向膨胀，因此由第二挡板和在管束的热交换管的入口处分配热气体的集管形成的组件将在该腔室内移动。整个芯的纵向膨胀确立了接近第三挡板的程度，并且通过连接热交换器的热气体入口与集管的能够弹性变形的导管的变形能力来补偿。
热气体因此通过第三挡板的开口而进入，并且通过能够弹性变形的导管而接近集管。集管的内部与热交换管的内部流体连通，使得热气体被分配为在管束的热交换管的内部穿过。在穿过热交换管时，热气体将其热量传递给冷却剂液体，并且到达管的相反端，即位于第一挡板中的那一端。被冷却的气体例如通过另一个外部集管被收集，并且例如最后用作EGR(排气再循环)气体。
关于热交换器的内部构型，另外需要说明的是：
在第二浮动挡板-集管组件与具有较大截面的壳体部段之间的周向分隔部中，至少沿着所述周向分隔部的部段具有导流板，该导流板封闭所述组件与具有较大截面的壳体部段之间的分隔空间。
该构型主要影响冷却剂流。如前所述，热交换器能够在同向流或对向流中工作。
例如，当热交换器在对向流中工作并且气体进入浮动芯那一侧时，冷却剂液体在芯的固定侧进入壳体并且朝向第二挡板流动。在该部段中，流动由不对应于延伸部并且因此抵靠热交换管布置的壳体部段引导，这是因为减小热交换管与壳体之间的空间减小了具有较小阻力的路径的存在，而这些路径有助于防止热交换管之间的流动通道，因而降低了其有效性。
该流体流到达第二挡板，第二挡板与集管一起位于由壳体的延伸部形成的腔室中。假如由第二浮动挡板-集管形成的该组件通过分隔空间与围绕该组件的具有较大截面的壳体部段的内壁间隔开，那么沿着纵向方向的流动趋于围绕挡板流动，从而穿过周向空间。
如果没有额外的元件，那么对应于该流动的流线将纵向地延伸，并且在到达挡板后将通过其周边中的任何点绕开挡板。例如，如果挡板具有矩形构型和四侧，那么该构型具有对应于不通向这四侧中的任一侧的线的停滞点。例如，如果挡板为圆形，那么停滞点将为挡板的中央区域，因为流线将不具有在周边中的用于绕开第二挡板的优选位置。
本发明通过包括导流板而防止了停滞点，该导流板封闭由浮动挡板与集管共同形成的组件与外壳的延伸部段之间的分隔空间。该导流板至少沿着周向部段封闭该空间。在所描述的对向流示例中，导流板位于第二挡板的下游。
该导流板的目的是防止大部分流线通过，仅仅允许通过所述导流板的周向部分。另外，通过该导流板，已经发现位于与冷却剂液体接触的第二挡板侧的流线的轨迹发生了改变，因为产生了平行于所述第二挡板的速度场，这使得停滞点最小化甚至消除。通过由于平行于挡板的流动(其用基本上平行于其附近的挡板的流线来标示)导致的扫掠效应消除了停滞点，这具有增大相对于热挡板即第二挡板的冷却剂速度的效果，从而提高了冷却等级并且因此减小了其中的热应力。
在该相同的对向流构型中，产生平行于第二挡板的速度场的效果发生在导流板的位置的上游，而在同向流下，该效果相同并且发生在导流板的下游。通过这两种情况下的数值流动模拟实验，观察到了相同的技术效果，虽然在装置在对向流情况下工作时该效果要稍微更强一些。
类似地，利用原型进行了测试；在没有导流板的情况下，该原型由于热疲劳而在减少的循环次数后失效，并且具有导流板的相同装置的使用寿命增加了，因而疲劳实验由于其耐久性而必须停止，没有发生任何失效。
已经对本发明研发了多个附加的技术方案，在下文描述的实施方式中对此进行描述。
附图说明
参照附图，基于下文对优选实施方式的详细描述，本发明的前述及其他特征和优点将得到更清楚的理解，其中优选实施方式仅仅作为说明性的非限制性示例来提供。
图1示出了由具有矩形截面构型的热交换器形成的本发明的一个实施方式。该图示出了沿着整个长度的热交换器的四分之一断面立体图，从而能够观察到内部结构。
图2示出了同一个实施方式，仅仅示出了对应于浮动侧的端部，并且所选择的视图是具有对应于腔室的长度的部段的四分之一断面立体图，其中壳体的具有较大截面的部段位于该腔室中。
图3示出了图2的实施方式的同一个端部，其中该截面是根据穿过装置的中心的纵向平面截取的。
图4示出了保护能够弹性变形的导管的进气导流板等的立体图。
图5示出了导流板的立体图。
图6和图7示出了另一个实施方式的两个立体图，其中梳形导流板位于与导流板组合的第二挡板附近，并且所选择的视图是具有对应于腔室的长度的部段的四分之一断面立体图，其中壳体的具有较大截面的部段位于该腔室中。
图8和图9是在前面的实施方式中使用的梳形导流板的前视图和后视图。
具体实施方式
根据本发明的第一方面，本发明涉及一种适于通过冷却剂液体来冷却热气体的热交换装置。该热交换装置的用途之一是对由内燃发动机产生的燃烧气体的一部分进行冷却，以将其重新引入到EGR系统的进气口形成部中。
图1示出了本发明的一个实施方式，呈浮动芯构型的热交换器由壳体1形成，在本实施方式中，壳体1的横截面大致呈矩形。图1的左侧示出了热交换装置的固定侧，“固定”理解为热交换装置的芯与壳体相连接，并且在右侧示出了芯浮动并允许沿纵向方向X-X’热膨胀的那一侧。
该实施方式的热交换装置在固定侧具有固定凸缘6，固定凸缘6使得能够将热交换装置通过螺纹固定至例如集管(为了清楚起见在图中未示出该集管)，该集管接收来自该热交换装置的被冷却后的排出气体。
在该实施方式中，热交换器具有管束4，管束4从与壳体1相连接的第一挡板2延伸至浮动的、即不与壳体1连接的第二挡板3。
在该实施方式中，第一挡板的尺寸大于壳体1的横截面，使得凸缘6将该第一挡板2压靠在例如未示出的集管的第二凸缘上。
管束4具有沿着其长度分布的多个支撑挡板5，这些支撑挡板5或者与壳体1连接并且不限制管束4穿过这些支撑挡板5的纵向运动、或者与穿过这些支撑挡板5的管束4连接并且不限制相对于壳体1的纵向运动。在支撑挡板5的任一种实施方式中，都防止了由于热交换管4相对于壳体1的差胀而产生应力。这些支撑挡板5的支撑作用是关于横向方向而言的，例如，防止由于机械振动而引起的惯性效应，并且其还与横向部件建立起流动，从而增加了管束4与在壳体1内流通的冷却剂液体之间的热交换。
在该示例中示出的实施方式中，这些热交换管是混合式管，即，具有大致平面构型，并且其中包括形成翅片的弯板，这增大了有效热交换表面，以便于从热气体到包围热交换管4的外部的冷却剂液体的热传递。然而，能够在不改变本发明的必要特征的情况下使用其它管构造。
热交换器的浮动端示出为壳体1的延伸部。在该实施方式中，该延伸部由两个管状体实现：第一管状体1，其布置成抵靠管束4，其中一端是与第一挡板2连接的一侧；以及第二管状体即横截面较大的壳体部段7，其构成位于热交换装置的在纵向方向X-X’上的相反端的端部部段。
在该实施方式中，壳体1的第一管状体与第二管状体即横截面较大的壳体部段7通过过渡部件13而附接，过渡部件13由深拉和模切板构成。该过渡部件13在一侧接纳壳体1的第一管状体，在相反侧接纳横截面较大的壳体部段7，使得该过渡部件限定出壳体1的第一管状体的延伸区域。
第二挡板3位于管束4的浮动端。管束4的热交换管附接至该第二挡板3，并且该第二挡板3又附接至与热气体入口相连通的集管9。
集管9接收进入的热气体，并且将热气体分布到热交换管4的入口中，使得热气体被迫进入热交换管4。
在该实施方式中，第二挡板3通过围绕集管9的模切冲压板构成，其中，第二挡板3与集管9之间的接触区域是通过钎焊形成的附接部。
集管9通过可弹性变形的导管10与热交换装置的浮动侧端部相连接。在该实施方式中，可弹性变形导管10是波纹管形金属导管。壳体在浮动端——由横截面较大的管状体形成的壳体部段7位于此处——的封闭通过具有热空气入口的第三挡板11来实现。
由第二挡板3和集管9形成的组件容纳在横截面较大的壳体部段7中。
冷却剂液体入口/出口位于壳体的对应于固定侧的一端，另一入口/出口位于相反端。在该实施方式中，浮动侧的冷却剂入口/出口由布置在横截面较大的壳体部段7与第三挡板11之间的槽7.1构成。该构造具有多种技术效果：第一是将该槽7.1布置在由第三挡板11形成的壁相邻的区域能够防止在入口/出口与所述第三挡板11之间存在停滞区，第二是将槽7.1布置在与可弹性变形的导管10相邻的区域有利于对可弹性变形的导管10进行冷却。
可弹性变形的导管10是在热交换器工作时以更直接的方式接收热气体的零件，因此该零件10是温度较高的零件。冷却剂的入口/出口位于端部位置有利于该可弹性变形的导管10的整个长度被适当地冷却，从而防止在该位置处出现设备故障。
在该实施方式中，第二挡板3和集管9也具有矩形构型。由于入口/出口位于第三挡板3附近，所以在第二挡板3、集管9与横截面较大的壳体部段7之间布置有允许冷却剂液体经过的空间。
流线主要从管束4的管之间的空间向腔室C延伸，腔室C由横截面较大的壳体部段7的延伸部形成，其围绕第二挡板3和集管9所形成的组件。如果不存在位于第二挡板3和集管9所形成的组件与横截面较大的壳体部段7之间的导流板8的话，这些流线将包含一个或多个将终止于第二挡板的流线，造成停滞区。该导流板8改变了流线的构型，防止了使得流线倾向于围绕整个第二挡板3的这种对称性。
特别地，在该实施方式中，导流板8绕由第二挡板3和集管9形成的组件在相当于第二挡板3的矩形构型的四侧中的三侧的区段中或者相对于横截面较大的壳体部段7的矩形构型的相应的四侧沿外周延伸，由此实现封闭。
因此，迫使该流动仅通过这些侧中的一侧，使得该优选方向导致流线平行于第二挡板3延伸，防止了停滞区。
在该实施方式中，在沿纵向方向X-X’朝向与热交换器的固定端相反的一侧与由第二挡板3限定的面间隔开的周向带中，围绕由第二挡板3-集管9组件形成的组，通过导流板8实现了在四侧中的三侧上的封闭。
在图2中能够更加详细地观察到，在浮动侧，在与水平截面对应的图的截面中，导流板8坐置在第二挡板3上，并且压靠在横截面较大的壳体部段7的内壁上。然而，在与竖直截面对应的图的截面中，观察到导流板8坐置在第二挡板3上，但是并没有延伸到横截面较大的壳体部段7的内壁，从而允许冷却剂液体通过。在图2中，冷却剂液体通道位于图的上部，以便观察侧部封闭与该开口之间的区别。
然而，在图3的截面中，开口侧位于下部，相对于X-X’轴线旋转了180度。
图5示出了用在该实施方式中的大致呈矩形的导流板8的立体图，该导流板8构造成围绕第二挡板3，第二挡板3又围绕集管9。
导流板8通过模切和折弯板制成。导流板8在内部具有周向带，造成了支撑在第二挡板3的表面上的座部8.1。在周向上，外周面通过连续布置的片材形成，以防止通过并造成抵靠着横截面较大的壳体部段7的内壁布置的柔性元件。这些片材除了一侧(在本情况下为较短一侧)以外沿周向分布，从而造成用于冷却剂液体通过的窗口8.3。
在片材之间还具有小的间隔8.2，其允许少量冷却剂流过。通过间隔的这种少量流过防止了在导流板8周围产生新的停滞区。
已经通过实验发现，位于腔室C中的导流板8的这种布置和结构防止了在与最热气体接触的第二挡板3中出现停滞区，因为这些实验表明，所描述的结构产生了与引起任何停滞区的第二挡板3平行的流动，增大了在最接近金属壁的区域的冷却剂速度，并由此防止了热疲劳。
与布置在流动途中的任何其它表面一样，导流板8的流动阻挡产生了停滞区，这正是希望防止的效应。然而，该构造通过分布有间隔8.2的片材防止了形成这种停滞区或回流区，但是不防止在第二挡板3中出现停滞区的扫掠效应。
已经通过数值CFD模拟在同向流和对向流的情况下证实了冷却剂流的流线构型的该变化。
热疲劳测试结果也表明，在不使用导流板8的情况下发生的失效不复存在。
该实施方式中采用的另一技术方案是存在壳体1的第一管状体的延长部，该延长部进入由横截面较大的壳体部段7形成的腔室C的一部分。在这种情况下，增大了腔室C中的速度场的速度，特别是增加了与第二挡板3平行行进的横向流。技术效果为更好地冷却了第二挡板3，即最暴露于热气体的挡板。在腔室C内还观察到速度的增大，因此减少了由导流板8产生的新的停滞点。
本发明的实施方式还结合了另一种方式：额外地保护可弹性变形的导管10免受高温——假如该可弹性变形导管直接接收进入的热空气则将经受这种高温。这种保护入口的方式是借助于进气导流板12来实现的，进气导流板12由设计成容纳在可弹性变形的导管10内部但与该可弹性变形的导管隔开的管状部段构成。可弹性变形的导管10与进气导流板12之间的间隔建立了将可弹性变形的导管10隔绝的腔室，从而降低了从热空气流的直接热传递。该间隔不仅建立了分隔腔室，而且建立了热空气流朝向中心轴线的引导，使得热空气流不与壁直接碰撞。
进气导流板12的管状部段向外膨胀以被支撑在第三挡板11的外表面上。这种构型允许第三挡板11一旦被附接至外凸缘就使进气导流板12的外延伸部被保持住，从而实现将其固定。这种固定不需要焊接，这种焊接随着温度突变会被将产生的膨胀应力破坏。
另外，进气导流板12展示了延伸部中的周向肋12.1，该周向肋12.1在本实施方式中是通过深拉来实现的，从而增大了将第三挡板11和外凸缘固定的压力。特别地，周向肋12.1定位在第三挡板11的外表面上以在建立外凸缘的附接之后建立压力类型的座部。
图1和图2的截面示出了冷却剂液体入口/出口的槽7.1，槽7.1是通过将具有较大截面的壳体部段7的端部边缘与第三挡板3隔开来获得的。由于用于接收/供给冷却剂液体的冷却剂液体集管14与槽7.1是流体连通的，因而冷却剂液体集管14在本实施方式中是通过模切外板来形成的。
产生冷却剂液体集管14的该模切外板平行于第三挡板11的外边缘延伸，因而与具有更大阻力的凸缘15一起限定了将图中未描绘的外凸缘固定的装置。
第三挡板3的外表面与进气导流板12的周向肋12.1一起构成座部，热交换器借助该座部在热侧附接至将该热交换器与热气体口连接的外凸缘。
图6和图7示出了本发明的另一实施方式。具有较大截面的壳体部段7是通过对容纳管束4的壳体1的主纵向部段的相同板进行深拉来获得的，由此在两个部段1、7之间产生了台阶部。在该特定实施方式中，容纳管束4的壳体1包括具有“U”形截面的两个部件，该“U”形截面是根据沿着两条纵向焊接线连接在一起的横截面。
如之前公开的，根据本发明，流动被迫使仅穿过导流板8的其中一侧，这使得该优选的方向使流线平行于第二挡板3延伸，从而防止了停滞区域。
即使冷却剂流的速度场中的这种变化已经借助于在同向流和对向流情况下的数值CFD模拟被验证，但是这种效果在对向流中是更相关的，这是因为冷却剂流当在管束4中流动时由于惯性力而趋于保持纵向方向X-X’。这种流线不从该纵向方向偏离，直到该冷却剂流非常靠近第二挡板3并且之后被重新导向，从而平行于第二挡板3流动。
相比之下，同向流显示出来自腔室C的流试图根据管束4内的压力梯度来流动；因此，当流体流刚刚进入管束4内的空间内时，该流就被朝向热交换器的固定部分被定向，从而防止该流平行于第二挡板3流动并由此降低导流板8的效果。
根据在图6和图7中示出的实施方式，在腔室C中沿纵向方向X-X’设置有梳形导流板16。
如图8和图9所示，梳形导流板16包括横向本体16.1和来自所述横向本体16.1的多个平行的突出部16.3。平行的突出部16.3在两个侧向板16.2之间延伸。两个侧向板16.2与横向本体16.1展示出通过将侧向板沿竖直方向弯曲而构成的一个或多个支撑部16.5。
梳形导流板16部分地容纳在管束4的管之间。横向本体16.1容纳在管束4与具有较大截面的壳体部段7之间、定向成横向于纵向方向X-X’。
平行的突出部16.3插入管束4的管之间的空间中并且平行第二浮动挡板3，平行的突出部16.3与第二浮动挡板3是分隔开的。
梳形导流板16在横向本体16.1中包括至少一个支撑部16.5、或者在侧向板16.2中包括至少一个支撑部16.5、或者在横向本体16.1和侧向板16.2中都包括至少一个支撑部16.5。梳形导流板16例如通过钎焊被固定、或者通过将支撑部16.5固定至腔室C的内壁而被固定、或者通过将平行的突出部16.3固定至管束4而被固定。在图6和图7中示出的实施方式中，支撑部16.5固定至腔室C的内壁，而平行的突出部16.3未固定至腔室C的内壁；这些平行的突出部16.3仅仅抵靠管束4的管，从而允许所述管束4在被热气体加热时膨胀。
梳形导流板16示出了平行的突出部16.3中的另外的坐置表面16.3.1，该坐置表面16.3.1在该实施方式中是通过使板弯曲来获得的，从而允许梳形导流板16至少在该坐置表面16.3.1的一部分中靠置在管束4的表面上。
该坐置表面16.3.1至少具有与热交换器管的一个平坦表面相抵接的第一直部a、与热交换器管的弯曲侧相抵接的第二拱形部b、以及与热交换器管的相对的平坦表面平行的第三直部c。
在该实施方式中，在第二拱形部b与第三直部c之间存在有过渡的直部从而形成台阶部s，该台阶部s限定平行的突出部16.3与热交换器管的平坦表面之间的间隔部。热交换器管的相对的平坦侧面与第三直部c之间的间隔允许流体流扫过与梳形导流板16的平行的突出部16.3邻近的任何流动停滞区域。在该实施方式中，该台阶部是弯曲的台阶部。
在一个未在图中示出的实施方式中，坐置表面16.3.1是通过利用设置有边缘宽到足以允许坐置表面16.3.1具有靠置表面的较厚板而非利用板的弯曲部分来获得的。
在一个未在图中示出的实施方式中，第三直部c也抵接热交换器管的相对的平坦表面，从而使得能够对周围区域的全部流动进行导向。
梳形导流板16还包括邻近坐置表面16.3.1设置的允许流体流通过的多个窗口16.4，由此防止了由横向本体16.1的主表面产生的停滞区域。如图6至图9所示，在该实施方式中，多个窗口16.4定位在管束4外，紧邻热交换器管之间的空间；也就是说，每个窗口16.4定位成与两个平坦的热交换器管之间的每个空间相对应。
通过以同向流运行热交换装置的CFD模拟，已经观察到梳形导流板16迫使冷却剂几乎在第二浮动挡板3的整个表面上平行于第二浮动挡板3流动，从而甚至在同向流情况下防止了产生停滞区域。
为了改善来自窗口8.3的流动，将梳形导流板16的横向本体插入到管束4的矩形截面的与导流板8的窗口8.3所在的一侧相对应的一侧中是很重要的。
在图6和图7中示出的实施方式中，避免了进气导流板12的使用。替代性地，该入口具有作为连接管(未示出)与第三挡板11之间的接口的连接件17。该连接件17在孔中具有允许流体流通过的两个不同的截面：孔的外侧部分中的小截面和孔的内侧部分中的大截面。这两个不同的截面由台阶部17.1分开。
定位在入口处的该连接件17的形状使得热气体射流具有小于该大截面的直径；因此，入口处的热气体不直接冲击内部导管的内壁，从而保护该内壁免受高温。

Claims (16)

1.一种适于通过冷却剂液体来冷却热气体的热交换装置，包括：
热交换管束，所述热交换管束沿纵向方向(X-X’)在第一固定挡板(2)与第二浮动挡板(3)之间延伸，用于待冷却的热气体通过，
壳体(1)，所述壳体(1)容纳所述管束，其中所述壳体(1)与所述管束之间的空间允许冷却剂液体通过，其中：
–所述壳体(1)在一端通过所述第一固定挡板(2)而封闭，并且所述壳体(1)在相反端包括腔室(C)，所述腔室(C)通过横截面较大的壳体部段(7)的延伸部而形成，横截面较大的所述壳体部段通过第三挡板(11)被封闭，
–第一冷却剂液体入口/出口位于所述壳体(1)的在第一挡板(2)侧的位置，并且第二冷却剂液体入口/出口设立在横截面较大的所述壳体部段(7)上的位置，
其中，所述第二浮动挡板(3)具有与热交换管(4)的入口流体连通的集管(9)，并且所述集管(9)又与布置在所述第三挡板(11)中的热气体入口流体连通，其中该流体连通通过至少沿纵向方向(X-X’)可弹性变形的导管(10)实现；
所述第二浮动挡板(3)与所述集管(9)一起被容纳在由横截面较大的所述壳体部段(7)形成的所述延伸部中，并且通过分隔部与所述壳体部段(7)沿着所述组件(3、9)的周边间隔开以允许冷却剂液体通过；并且，所述第二冷却剂液体入口/出口所在的横截面较大的所述壳体部段(7)的位置沿纵向方向(X-X’)位于第二浮动挡板(3)-集管(9)组件与所述第三挡板(11)之间，
并且其中，在第二浮动挡板(3)-集管(9)组件与横截面较大的所述壳体部段(7)之间的周向分隔部中，至少沿着所述周向分隔部的一部分具有导流板(8)，所述导流板(8)封闭所述组件(3、9)与横截面较大的所述壳体部段(7)之间的分隔空间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，由所述第二浮动挡板(3)和所述集管(9)形成的组件具有大致矩形周边构型，并且其中，所述导流板(8)覆盖所述大致矩形周边构型的至少三侧。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述可弹性变形的导管(10)具有波纹构型。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述热气体入口具有由管状部段形成的进气导流板(12)，所述管状部段在所述可弹性变形的导管(10)内延伸，用于将进入的热气体流朝向所述管状部段的中心纵向轴线引导，从而保护所述可弹性变形的导管(10)免于受热。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三挡板(11)构造成所述热交换装置的固定凸缘，并且其中，所述进气导流板(12)具有在所述第三挡板(11)的外表面上的周向肋(12.1)，用于在所述凸缘的附接完成后建立压力型座部。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述热气体入口具有在所述热气体入口处的连接件(17)，所述连接件(17)包括外部小截面和内部大截面，用于保护内部导管的内壁免受高温。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二冷却剂液体入口/出口沿着位于横截面较大的所述壳体部段(7)的自由边缘的一部分与所述第三挡板(11)之间的槽(7.1)设立。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，浮动侧的冷却剂液体集管(14)由从横截面较大的所述壳体部段(7)向外延伸至在内部容纳所述槽(7.1)的所述第三挡板(11)的板形成，并且所述冷却剂液体入口/出口布置在所述板中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述管束具有一个或多个支撑挡板(5)，
-所述支撑挡板(5)与所述壳体(1)连接并且不限制所述管束穿过所述支撑挡板(5)的纵向运动；或者
-所述支撑挡板(5)与穿过所述支撑挡板(5)的所述管束连接并且不限制相对于所述壳体(1)的纵向运动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，容纳所述管束的所述壳体(1)沿纵向方向(X-X’)在其一部分周边或整个周边上延伸，进入通过横截面较大的所述壳体部段(7)的所述延伸部形成的所述腔室(C)的一部分，从而增大所述腔室(C)中的冷却剂液体的速度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括在所述腔室(C)中的梳形导流板(16)，所述梳形导流板(16)包括横向本体(16.1)和来自所述横向本体(16.1)的多个平行的突出部(16.3)，
其中，所述横向本体(16.1)容纳在所述管束与横截面较大的所述壳体部段(7)之间，横向于纵向方向(X-X’)定向，并且所述多个平行的突出部(16.3)插入所述管束的管之间的空间中并且平行于所述第二浮动挡板(3)。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述梳形导流板(16)还包括两个侧向板(16.2)，使得来自所述横向本体(16.1)的所述多个平行的突出部(16.3)位于所述侧向板(16.2)之间，并且其中，所述侧向板(16.2)在所述管束的两侧上在所述管束与横截面较大的所述壳体部段(7)之间延伸。
13.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述梳形导流板(16)包括在所述侧向板(16.2)中的至少一个或两个中的、位于所述横向本体(16.1)中的至少一个支撑部(16.5)。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述梳形导流板(16)通过将所述支撑部(16.5)固定至所述腔室(C)的内壁或者替代性地通过将所述平行的突出部(16.3)固定至所述管束而被固定。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中，所述平行的突出部(16.3)具有坐置表面(16.3.1)，所述坐置表面(16.3.1)构造成抵接热交换管的表面，并且其中，所述平行的突出部(16.3)中的至少一个的所述坐置表面(16.3.1)的一部分具有凹部，所述凹部与所述热交换装置的表面隔开，从而允许流体流通过，避免停滞区域。
16.一种用于内燃发动机车辆的排气再循环系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的热交换装置。
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