CN110006283A - 用于排气冷却器的扁平管 - Google Patents

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CN110006283A CN201811533742.5A CN201811533742A CN110006283A CN 110006283 A CN110006283 A CN 110006283A CN 201811533742 A CN201811533742 A CN 201811533742A CN 110006283 A CN110006283 A CN 110006283A
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阿希姆·赫贝尔
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Abstract

本发明涉及一种用于排气冷却器，尤其是用于机动车辆，的扁平管(1)。在本文中，扁平管(1)包括彼此平行布置并且彼此相对定位的两个扁平宽侧(2a，2b)和两个圆形窄侧(3a，3b)。在宽侧(2a，2b)中铸造有突出到扁平管(1)中的多个紊流突起(4)，多个紊流突起为细长的并且具有与扁平管的纵向方向(5)所成的角度(WGB)。多个紊流突起(4)布置在两个平行的流动排(6a，6b)中，在两个流动排之间铸造有从扁平管(1)突出的多个支撑突起(7)。根据本发明，相应的窄侧(3a，3b)具有细长的扁平区域(12)，所述扁平区域沿扁平管(11)的纵向方向(5)定向，并且垂直于纵向方向(5)而布置在相应的窄侧(3a，3b)的中间。

Description

用于排气冷却器的扁平管
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于排气冷却器，尤其是用于机动车辆，的扁平管。
背景技术
在机动车辆中，来自柴油发动机的热排气通常在排气冷却器中被冷却，并且与进气混合，从而减少排气中的污染量-尤其是排气中的氮氧化物量。在此，普遍的排气冷却器包括用于热排气的多个扁平管的管束，其在两侧开放成管板。在此，在每种情况下，扁平管能够是矩形或圆形，并且具有相对定位的两个宽侧和相对定位的两个窄侧。冷却剂围绕扁平管流动，并且吸收热排气的热，其结果是热排气被冷却。在此，即使在大的制造公差的情况下，矩形的扁平管具有比圆形的扁平管更高的稳定性。相比之下，具有圆形扁平管的排气冷却器具有较低的用于防止沸腾的冷却剂需求。
随着循环的排气的上升的温度，柴油发动机的效率降低。从现有技术中，已经已知用于增加排气的冷却输出并且由此增加柴油发动机的效率的不同技术方案。因此，在突出到扁平管中的多个紊流突起-所谓的翼片安装到宽侧的EP2267393B1、WO2017/140851A1以及EP1682842B1中描述了矩形的扁平管。通过紊流突起，扁平管-所谓的翼片管中的排气被混合并且由此也被更好地冷却。另外，也能够防止没有障碍的排气沿着窄侧流过扁平管。不利地，由于具有矩形的扁平管，紊流突起不能过于接近地到达圆形的窄侧或者过于接近扁平管的横向边缘，因为紊流突起只能在扁平管的扁平区域中被冲压。然而为了实现排气冷却器的可比较的冷却输出，如在DE102012217333A1中描述的另外的横向突起能够被冲压为圆形的窄侧。
通常，扁平管由冲压的扁平管带制造，其中扁平管带包括第一宽侧、第一窄侧、第二宽侧、第二窄侧的第一部分以及第二窄侧的第二部分。第二窄侧的第一部分与第一宽侧邻接，而第二窄侧的第二部分与第二宽侧邻接。在制造期间，扁平管带沿着第一窄侧被折叠，使得第二窄侧的第一部分和第二部分彼此抵靠。第二窄侧的两部分随后以牢固地结合的方式-例如通过激光焊接而固定至彼此。连接缝随后将第二窄侧的两部分连接至相应的第二窄侧。即使具有大的制造公差，矩形的扁平管也更容易制造，并且在连接缝处还具有更高的压力稳定性，由于尤其是窄侧相对于彼此的圆形部分的精确布置非常复杂，所以在窄侧上为圆形的扁平管在制造中更复杂。
发明内容
因此本发明的目的在于，针对普遍类型的圆形扁平管提出改进的或者至少替代的实施方式，通过所述实施方式克服了所描述的缺点。
根据本发明，该目的通过独立权利要求1的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
普遍的用于排气冷却器、尤其是用于机动车辆的扁平管包括在每种情况下彼此平行且相对定位的两个扁平宽侧和两个圆形窄侧。在宽侧中，铸造有突出到扁平管中的多个紊流突起，所述多个紊流突起是细长的，并且具有与扁平管的纵向方向所成的角度。多个紊流突起在宽侧布置在两个流动排中，所述两个流动排平行于扁平管的纵向方向，在所述两个流动排之间铸造有从扁平管突出的多个支撑突起。根据本发明，相应的窄侧具有细长的扁平区域，其经由相应的窄侧的圆形拐角区域而合并到宽侧中。在此，扁平区域沿扁平管的纵向方向定向，并且垂直于纵向方向布置在相应的窄侧的中间。
相应的窄侧的圆形拐角区域因此合并到扁平区域中，所述扁平区域在相应的窄侧的中间并且沿纵向方向定向。在此，窄侧由两个拐角区域和连接拐角区域的扁平区域形成。在此，扁平管能够由扁平管带制造，所述扁平管带包括第一宽侧、第一窄侧、第二宽侧以及第二窄侧。第二窄侧在扁平区域上沿纵向方向被分割，并且扁平管带随后分别具有第二窄侧的拐角区域和扁平区域部。在制造期间，扁平管带能够沿着第一窄侧的扁平区域被折叠在一起，并且由此第二窄侧的两个扁平区域部彼此抵靠地布置。此后，第二窄侧的两个扁平区域部能够以牢固地结合的方式-例如通过激光焊接固定至彼此。连接缝随后以牢固地结合的方式将第二窄侧的两个扁平区域部连接至扁平区域，使得在每种情况下两个窄侧由扁平区域和在两侧与扁平区域抵靠的拐角区域形成。通过第二窄侧的扁平区域部，能够实质上简化圆形扁平管的制造。而且，根据本发明的扁平管即使具有大的制造公差也具有高压力稳定性，因为相比于传统的圆形扁平管当第二窄侧通过排气经受内部压力时，最大的应力不施加至第二窄侧的连接缝。相应的扁平区域的长度能够对应于窄侧的长度。相应的扁平区域的垂直于纵向方向的宽度能够在0.5mm与0.9mm之间，优选在0.65mm与0.75mm之间。
在根据本发明的扁平管的另一个发展中设置为：在宽侧中，铸造有突出到扁平管中的块状模制件，其在每种情况下布置在紊流突起的两个流动排之间，并且在每种情况下沿扁平管的纵向方向在排中一个位于另一个后面。块状模制件突出到扁平管中并且位于紊流突起的两个流动排之间。以这种方式，能够减小扁平管中的紊流突起的两个流动排之间的流道的流动截面。具体地，排气不能没有阻碍地流过流道并且因此被更好地冷却。至少一些块状模制件的大致半球形的基部能够具有0.5mm与2mm之间，优选0.8mm与1.5mm之间的直径。而且，至少一些块状模制件能够具有0.5mm与1.8mm之间，优选1.0mm与1.5mm之间的深度。即使没有突出到窄侧中的横向突起，具有块状模制件的扁平管中的冷却输出也大概相当于矩形扁平管中的冷却输出。能够以较简单的方式制造扁平管，并且保留了圆形扁平管的优势-诸如例如较低的防止排气冷却器中的沸腾所需的冷却剂。
有益地能够设置为：一个宽侧中的块状模制件的排与另一个宽侧中的块状模制件的排相对定位。在此，一个排中的至少一些块状模制件与另一个排中的至少一些块状模制件沿纵向方向交替。以这种方式，一个宽侧中的块状模制件与另一个宽侧中的块状模制件在彼此上交替地引导流动的排气。在加工中，避免了紊流突起的两个流动排之间的流道的过于剧烈的局部截面减小以及扁平管中的过于剧烈的压力损失。有益地，保留了冷却输出。而且能够设置为块状模制件与支撑突起布置在一排中。块状模制件的排和支撑突起的排能够垂直于纵向方向而布置在相应的宽侧的中间。以这种方式，相应的宽侧也能够关于纵向方向对称地铸造。
有益地，紊流突起的基部能够具有3.5mm与8mm之间，优选5mm与6mm之间的长度。替代地或另外地，紊流突起能够具有0.5mm与1.8mm之间，优选1.4mm与1.6mm之间的深度。有益地，紊流突起与扁平管的纵向方向的角度能够在18°与31°之间，优选在22°与25°之间。因此，紊流突起能够沿纵向被铸造，并且通过与扁平管的纵向方向的角度也可以横向于纵向方向而引导扁平管中的排气。以这种方式，流过扁平管的排气流能够被特定地影响，并且由此增加排气冷却器的冷却输出。
还能够设置为：相应的宽侧中的紊流突起沿纵向被布置到至少一个x形布置中并且被布置到至少一个o形布置中。x形布置和o形布置关于纵向方向对称，使得扁平管中的排气能够关于纵向方向对称地被引导。x形布置将窄侧的流入方向第一半部中的排气引导至扁平管的中间，并且将流入方向第二半部中的排气从中间引导至窄侧。o形布置将流入方向第一半部中的排气从扁平管的中间引导至窄侧，并且将流入方向第二半部中的排气从窄侧引导至扁平管的中间。以这种方式，排气能够具体地在扁平管中被引导，并且能够增加排气冷却器的冷却输出。
有益地，相应的宽侧上的x形布置和o形布置能够沿纵向方向交替。而且，x形布置能够与另一个宽侧的o形布置的一个宽侧相对定位。以这种方式，避免了扁平管的宽侧之间的过多的局部截面减小以及扁平管中的过多的压力损失，同时有益地保持了冷却输出。支撑突起随后能够被布置在相应的宽侧的o形布置中。
有益地，扁平管能够被对称流动地设计，其中，一个宽侧对应于与纵向方向垂直镜像的另一个宽侧。由此，尤其是能够简化排气冷却器的制造，因为不需要扁平管的另外的定向。扁平管能够具有13mm与18mm之间，优选15mm与17mm之间的宽度。替代地或另外地，扁平管的高度能够在3.8mm与5mm之间，优选在4mm与4.6mm之间。而且，扁平管能够具有0.35mm与0.5mm之间，优选0.37mm与0.42mm之间的厚度。
总之，即使具有大的制造公差，根据本发明的扁平管能够以简化的方式制造并且具有高压力稳定性。而且，通过扁平管中的块状模制件，紊流突起的两个流动排之间的流道的流动截面能够被减小。具体地，即使没有制造昂贵的窄侧中的横向突起，由此也能够防止排气不受阻碍地流过，并且能够增加排气冷却器的冷却输出。同时，保留了圆形扁平管的优势，诸如例如较低的用于防止排气冷却器中的沸腾所需的冷却剂。
本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及通过附图的相关附图描述获得。
应当理解的是，在没有脱离本发明的范围的情况下，上述的特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够用在各个提出的结合中，而且还能够用在其他结合中或者由它们本身使用。
附图说明
本发明优选的示例性实施例示出在附图中，并且在下面的描述中更加详细地描述，其中相同的附图标记指的是相同或相似或功能上相同的部件。
在每种情况下示意性地示出
图1为根据本发明的扁平管的立体图；
图2为图1所示的扁平管的正视图；
图3为图1所示的扁平管的平面图；
图4为图1所示的扁平管的横向图；
图5为根据本发明的具有多个块状模制件的扁平管的立体图；
图6为图5所示的扁平管的正视图；
图7为图5所示的扁平管的平面图；
图8为图5所示的扁平管的横向图；
图9为图5所示的具有几何尺寸的扁平管的细节平面图；
图10为根据本发明的具有几何尺寸的扁平管的细节正视图；
图11和图12为与具有相对流动的纵向方向对称的扁平管中的流动方式；
图13为具有交替的块状模制件的扁平管中的流动方式；
图14至图16为对称流动的扁平管的横向图；
图17为对称流动的扁平管的宽侧的比较图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的扁平管1的视图。扁平管1适用于排气冷却器，尤其是适用于机动车辆，并且包括彼此相对定位布置的两个扁平宽侧2a和2b以及两个圆形窄侧3a和3b。在宽侧2a和2b中，成型有突出到扁平管1中的多个紊流突起4，其在平行于扁平管1的纵向方向5的两个流动排6a和6b中布置在宽侧2a和2b上。在此处未示出的排气冷却器中，扁平管1间隔开地一个叠放在另一个的顶部，为此目的，从扁平管1突出的多个支撑突起7铸造在两个流动排6a和6b之间。在宽侧2a和2b中，紊流突起4布置到关于纵向方向5对称形成的x形布置8和o形布置9中。通过该方式，尤其是能够实现扁平管7中的对称流动方式。在此，支撑突起7布置在相应的宽侧2a和2b的o形布置中。在两个流动排6a和6b之间，如图2所示，形成有中间流动通道10以及在窄侧2a和2b上的两个横向窄侧通道11。
窄侧3a和3b分别具有细长的扁平区域12，其经由相应的窄侧3a和3b的圆形拐角区域13而结合到宽侧2a和2b中。在此，扁平区域12沿扁平管1的纵向方向5定向，并且在相应的窄侧3a和3b的中间垂直于纵向方向5布置。相应的扁平区域12的长度分别对应于窄侧3a或3b的长度和扁平管1的长度。相应的窄侧3a和3b因此由拐角区域13和连接拐角区域13的扁平区域12形成。扁平管1由冲压的扁平管带14制造，其中如图2所示，扁平管带14包括宽侧2a和2b、窄侧3a并且在两侧分别具有拐角区域13，以及在每种情况下具有窄侧3b的扁平区域部12a或12b。
在制造期间，扁平管带14沿着扁平区域12在窄侧3a被折叠在一起，并且窄侧3b的两个扁平区域部12a和12b以牢固地结合的方式-例如焊接而固定至彼此。连接缝15随后将两个扁平区域部12a和12b以牢固地结合的方式连接以形成扁平区域12，使得窄侧3b由扁平区域12和在两侧与扁平区域12抵靠的拐角区域13形成。窄侧3b的扁平区域部12a和12b实质上简化了扁平管1的制造。而且，由于相比于传统的圆形的扁平管，应力在由排气引起的窄侧3b的内部压力负荷期间没有压迫窄侧3b的连接缝15，所以即使具有大的制造公差，根据本发明的扁平管1也具有高压力稳定性。
图5示出了根据本发明的扁平管1的立体图，其包括多个块状模制件16。图6至图8示出了图5所示的扁平管1的横向图。块状模制件16突出到扁平管1中，其否则像图1至图4那样铸造并且布置在紊流突起4的两个流动排6a和6b之间。而且，块状模制件16通过支撑突起17在排17中一个位于另一个后面地沿扁平管1的纵向方向5布置。块状模制件16突出到流道10中，并且减小了流道10的流动截面。具体地，排气不能以不受阻碍的方式流过流道10，并且由此被更好地旋入以及被更好地冷却。即使没有横向突起，扁平管中的冷却输出随后也相当于矩形的扁平管中的冷却输出。圆形的扁平管1的优点-诸如例如用于防止在排气冷却器中沸腾的较低的冷却剂需求被有益地保留。
像在图5至图8中具有几何尺寸地描绘的那样，图9和图10示出了扁平管1的视图。扁平管1具有13mm与18mm之间，优选15mm与17mm之间的宽度BFR。扁平管1的高度HFR在3.8mm与5mm之间，优选在4mm与4.6mm之间。而且，扁平管1能够具有0.34mm与0.5mm之间，优选0.37mm与0.42mm之间的壁厚。垂直于纵向方向5的相应的扁平区域12的宽度BFB在0.5mm与0.9mm之间，优选在0.65mm与0.75mm之间。紊流突起4的基部18具有3.5mm与8mm之间，优选5mm与6mm之间的长度LTV。紊流突起4的深度TTV在0.5mm与1.8mm之间，优选在1.4mm与1.6mm之间。紊流突起4与扁平管1的纵向方向5的角度WTV在18°与31°之间，优选在22°与25°之间。块状模制件16的大致半球形的基部19具有0.5mm与2mm之间，优选0.8mm与1.5mm之间的直径DNA。而且，块状模制件16具有0.5mm与1.8mm之间，优选1.0mm与1.5mm之间的深度TNA。
像具有由打断的箭头指示的相对流动的图5至图10所描绘的那样，图11和图12示出了具有多个块状模制件16的扁平管1中的流动方式。在此，紊流突起4布置在相应的宽侧2a或2b中，沿纵向方向5进入到关于扁平管1的纵向方向5对称的x形布置8和o形布置9中。x形布置引导排气在流入方向第一半部从窄侧3a和3b进入到扁平管1的中间，并且在流动方向第二半部从扁平管1的中间流向窄侧3a和3b。o形布置9引导排气在流入方向第一半部从扁平管1的中间流向窄侧2a和2b，并且在流入方向第二半部从窄侧3a和3b进入到扁平管1的中间。而且，块状模制件16具体地经受排气的溢流(onflow)，使得扁平管1中的排气被更好地混合，并由此也被冷却。
像图5至图12描绘的那样，图13示出了扁平管1中通过流道10的流动方式。块状模制件16的在一个宽侧2a中的排17与块状模制件16的在另一个宽侧2b中的排17彼此相对地定位，并且两个排17的块状模制件16在流道10中交替。以这种方式，如箭头所示，排气被从一个宽侧2a或2b中的块状模制件16具体引导至另一个宽侧2b或2a中的块状模制件16。在此，避免了流道10的过多的局部截面减小以及扁平管1中的过多的压力损失。有益地，保留了冷却输出。
像同样在图5至图13中描绘的那样，图14至图16示出了流动对称的扁平管1的横向图。在图17中，示出了宽侧2a和2b的比较图。如图17所示，一个宽侧2a或2b对应于垂直于纵向方向5而镜像的另一个宽侧2b或2a。如已经在图13中示出的，块状模制件在宽侧2a和2b也沿纵向方向5交替。而且，x形布置8与o形布置9也沿纵向方向5在相应的宽侧2a和2b上交替，并且在宽侧2a和2b彼此相对地定位。以这种方式，能够有益地避免扁平管1在宽侧2a和2b之间的过多的截面减小以及扁平管1中的过多的压力损失。由于流动对称的扁平管1，排气冷却器能够以简化的方式制造，因为在排气冷却器中不需要扁平管1的对排气流动的另外的定向。
总之，能够实质上简化根据本发明的扁平管1的制造。而且，即使具有大的制造公差，根据本发明的扁平管1也具有高压力稳定性。由于扁平管1中的块状模制件16，能够减小紊流突起4的两个流动排6a和6b之前的流道10，而且，并且由此增加了排气冷却器的冷却输出。

Claims (13)

1.一种用于排气冷却器，尤其是用于机动车辆，的扁平管(1)，
-其中所述扁平管(1)具有彼此平行布置并且彼此相对定位的两个扁平宽侧(2a，2b)和两个圆形窄侧(3a，3b)，
-其中在所述宽侧(2a，2b)中铸造有突出到所述扁平管(1)中的多个紊流突起(4)，所述多个紊流突起为细长的，并且具有与所述扁平管(1)的纵向方向(5)所成的角度(WTB)，
-其中所述多个紊流突起(4)在所述宽侧(2a，2b)布置在平行于所述扁平管(1)的纵向方向(5)的两个流动排(6a，6b)中，在所述两个流动排之间铸造有从所述扁平管(1)突出的多个支撑突起(7)，
其特征在于
相应的窄侧(3a，3b)具有细长的扁平区域(12)，其中所述扁平区域(12)沿所述扁平管(1)的纵向方向(5)定向，并且垂直于纵向方向(5)而布置在相应的窄侧(3a，3b)的中间，并且其中所述扁平区域(12)经由相应的窄侧(3a，3b)的圆形拐角区域(13)而合并到所述宽侧(2a，2b)中。
2.根据权利要求1所述的扁平管，
其特征在于
-相应的扁平区域(12)的长度对应于窄侧(3a，3b)的长度，和/或
-相应的扁平区域(12)的垂直于纵向方向(5)的宽度(BFB)在0.5mm与0.9mm之间，优选在0.65mm与0.75mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的扁平管，
其特征在于
在所述宽侧(2a，2b)中铸造有突出到所述扁平管(1)中的多个块状模制件(16)，所述多个块状模制件分别布置在所述紊流突起(4)的两个流动排(6a，6b)之间，并且沿所述扁平管(1)的纵向方向(5)分别在排(17)中一个布置在另一个后面。
4.根据权利要求3所述的扁平管，
其特征在于
-所述块状模制件(16)的在一个宽侧(2a)中的排(17)与所述块状模制件(16)的在另一个宽侧(2a)中的排(17)彼此相对定位，并且
-一个宽侧(2a)的一个排(17)中的至少一些块状模制件(16)与另一个宽侧(2b)的另一个排(17)中的至少一些块状模制件(16)沿纵向方向(5)交替。
5.根据权利要求3或4所述的扁平管
其特征在于
-至少一些块状模制件(16)的大致半球形基部(19)具有0.5mm与2mm之间，优选0.8mm与15mm之间的直径(DNA)，和/或
-至少一些块状模制件(16)具有0.5mm与1.8mm之间，优选1.0mm与1.5mm之间的深度(TNA)。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的扁平管，
其特征在于
-所述块状模制件(16)和所述支撑突起(7)布置在排(17)中，并且
-所述块状模制件(16)和所述支撑突起(7)的所述排(17)垂直于纵向方向(5)而布置在相应的宽侧(2a，2b)的中间。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的扁平管，
其特征在于
-所述紊流突起(4)的基部(18)具有3.5mm与8mm之间，优选5mm与6mm之间的长度(LTV)，和/或
-所述紊流突起(4)具有0.5mm与1.8mm之间，优选1.4mm与1.6mm之间的深度(TTV)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的扁平管，
其特征在于
所述紊流突起(4)与所述扁平管(1)的纵向方向(5)所成的角度(WTV)在18°与31°之间，优选在22°与25°之间。
9.根据权利要求8所述的扁平管，
其特征在于
相应的宽侧(2a，2b)中的紊流突起(4)沿纵向方向(5)布置在x形布置(8)以及至少一个o形布置(9)中。
10.根据权利要求9所述的扁平管，
其特征在于
-相应的宽侧(2a，2b)的所述x形布置(8)和所述o形布置(9)沿纵向方向(5)交替，并且
-一个宽侧(2a，2b)的所述x形布置(8)与另一个宽侧(2a，2b)的所述o形布置(9)相对地定位。
11.根据权利要求10所述的扁平管，
其特征在于
所述支撑突起(7)布置在相应的宽侧(2a，2b)的所述o形布置(9)中。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的扁平管，
其特征在于
所述扁平管(1)流动对称地设计，其中一个宽侧(2a，2b)对应于垂直于纵向方向(5)镜像的另一个宽侧(2a，2b)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的扁平管，
其特征在于
-所述扁平管(1)具有13mm与18mm之间，优选15mm与17mm之间的宽度(BFR)，和/或
-所述扁平管(1)具有3.8mm与5mm之间，优选4mm与4.6mm之间的高度(HFR)，和/或
-所述扁平管(1)具有0.35mm与0.5mm之间，优选0.37mm与0.42mm之间的壁厚。
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