CN1942731A - 双管式热交换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种双管式热交换器，该热交换器易于制造，其整体可平滑弯曲以用作管道的一部分，并提供高耐压性，其中内管(1)具有与其轴线正交的截面，其中形成有多个在截面上呈类气囊形或类气球形、从中心沿径向凸出的膨胀部分(7a)，这些膨胀部分(7a)的开口是闭合的，并且各个膨胀部分(7a)的顶端与外管(2)的内表面相接触。

Description

双管式热交换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种可用作EGR冷却器、油冷却器等的双管式热交换器，该双管式热交换器能够沿着车辆的管道平滑地弯曲。
背景技术
EGR冷却器被插置在发动机的废气排放管道中，并用于使用冷却水来冷却废气。以下通过日本已公开专利申请No.2000-161871中所披露的双管式热交换器来举例说明这种EGR冷却器。
该双管式热交换器是具有内管和外管的双管式结构，在此结构中通过在内管轴向上的中间部分处执行弯曲而整体地形成散热器片。也就是说，内管在其中间部分具有大量突起，这些突起在其截面上从中心沿径向形成。
按照惯例，EGR冷却器被插置在发动机的废气排放管道中的直线部分。因此，存在下列的问题，即EGR冷却器在其要放置的位置缺乏灵活性，而且譬如用于连接它的部件数量大，这样不可避免地导致整体的制造成本高昂。
相应地，本发明的目的在于提供一种能够适应管道易于弯曲、结构简单的双管式热交换器，以及它的制造方法。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种如权利要求1所披露的双管式热交换器，其中外管被安装在内管的外圆周上，并且两个管的两个端部之间的空间被闭合，第一流体的入口/出口被开口在外管的两个端部的外圆周上，以提供第一流动路径和第二流动路径，在该第一流动路径中所述第一流体沿其轴向在内管的外圆周侧与外管的内圆周侧之间流动，在该第二流动路径中第二流体在内管的内圆周侧流动，
其中所述内管被构造成，沿轴线形成有两个或更多个膨胀部分，所述膨胀部分在截面上具有类气囊形并从中心沿径向凸出，并且各个类气囊形部分具有开口是闭合的截面。
根据权利要求2，本发明的另一方面是如权利要求1所述的双管式热交换器，其中内管被形成为其两个端部在截面上呈环形，并且所述两个端部都与所述外管相连接，并且
其中所述两个或更多个膨胀部分在顶端部分沿轴向被形成为波浪形，且所述波浪的顶部与外管的内圆周相接触。
根据权利要求3，本发明的另一方面是如权利要求1或2所述的双管式热交换器，其中所述两个或更多个膨胀部分在内管的圆周方向上以相等间隔形成。
根据权利要求4，本发明的另一方面是一种制造如权利要求1-3任何一项所述的双管式热交换器的方法，其中在外管被安装在内管的外圆周上的状态下，两个管都被施加外力，从而它们的轴线发生弯曲而塑性地变形。
根据权利要求5，本发明的另一方面是如权利要求4所述的双管式热交换器的制造方法，其中在圆周方向上给所述内管均匀提供四个或更多个的偶数个膨胀部分，并且两个管都被施加外力以发生直径线L方向上的弯曲变形，所述直径线作为弯曲中心在截面上不具有类气囊形。
按照本发明的双管式热交换器及其制造方法具有上述结构和布置，并提供以下的优点。
在按照本发明的双管式热交换器中，它的内管被构造成，沿轴线形成有两个或更多个膨胀部分，所述膨胀部分在截面上具有类气囊形并从中心沿径向凸出，并且各个类气囊形部分具有开口是闭合的截面。
其结果是，尤其对于在内管和外管之间流动的第一流体而言，获得了高耐压性。也就是说，即使第一流动路径被施加大的内压力，内管也绝不会变形。
在上述构造中，各个膨胀部分在顶端部分沿轴向被弯曲为波浪形，由此这些波浪的顶部与外管的内圆周相接触。在此情况下，第一流体与第二流体被搅动，由此能够提高热交换性能；由于内管的顶部与外管的内圆周相接触，可以获得具备高强度和高耐压性的热交换器。
在上述结构中，可以沿着内管的圆周方向以相等间隔形成两个或更多个膨胀部分。由此，可以使得第一流体和第二流体均匀地流动，并获得更高的耐压性。
在制造上述结构的双管式热交换器的方法中，在外管被安装在内管的外圆周上的状态下，两个管都被施加以外力以使它们的轴线发生弯曲而塑性变形。内管包括两个或更多个从中心沿径向凸出的膨胀部分，这些膨胀部分被构造成其截面上类气囊形的开口是闭合的，由此可以对内管执行非常平滑的弯曲。也即是，在弯曲过程中不必担心变形的发生，譬如内管的扭曲。尤其是，在内管的外圆周与外管的内圆周彼此相接触的情况下，内管和外管的扭曲都不会发生，由此能够使得弯曲成形平滑。
在上述结构中，在圆周方向上给所述内管均匀提供四个或更多的偶数个膨胀部分，施加以外力，两个管都可以关于作为弯曲中心在截面上不具有类气囊形的直径线L而发生弯曲变形。其结果是，可以使内管和外管的弯曲成形更为平滑。
附图说明
图1显示了按照本发明的双管式热交换器的分解透视图。
图2显示了相同热交换器组装状态下相关部分的纵向截面图。
图3显示了沿着图2中III-III线得到的截面图。
图4显示了按照本发明另一实施例的双管式热交换器的相关部分的横向截面图。
图5显示了又一实施例的相关部分的横向截面图。
图6显示了相同热交换器的又一实施例的相关部分的横向截面图。
图7显示了按照本发明的双管式热交换器处于弯曲状态时的透视图。
具体实施方式
现在，将参照附图来描述按照本发明的实施例。
图1显示了按照本发明的双管式热交换器的分解透视图；图2显示了其组装状态下相关部分的纵向截面图；图3显示了沿着图2中III-III线得到的截面图。此外，图7显示了相同热交换器处于弯曲状态时的透视图。
该热交换器包括外管2和内管1，内管1插在外管2的内部中。如图1中所示，内管1除了两个端部被构造如下，在截面上被弯曲成型为类四叶苜蓿(four-leaf clover)形；并且类苜蓿形的各个膨胀部分7a在其轴向上被弯曲成波浪形。而且，这些波浪的顶部8的最大半径等于外管2的内圆周半径。此外，与其截面上类四叶苜蓿形的各个叶片相对应的各个膨胀部分7a在截面上形成为类气囊(bladder-like)形，并且该类气囊形的开口如图3中所示被形成为闭合的。内管1的两个端部9被形成为管形，并且它的外圆周直径等于外管2的内圆周直径。如图1中所示的内管1可以容易地成型具有上述的管形端部9，譬如，通过将整个内管1沿其长度在截面上形成类四叶苜蓿形，然后仅仅扩展这些端部9以形成管形。
应当注意，如图3中显而易见地，膨胀部分7a在截面上分别形成膨胀气囊形或类气囊形，并沿着圆周方向以相等间隔被布置。各个膨胀部分7a从中心沿径向向外逐渐变宽。此外，这些膨胀部分7a也可以形成为各种形状。例如，膨胀部分7a可以形成为从中心沿径向向外逐渐变宽直至中间部分，然后朝着顶端逐渐变窄。而且，尽管如图2中所示，膨胀部分7a在与其轴线相平行的纵向截面上被形成为波浪形，这些波浪的振幅和相位可以按需设置。
如图1中显而易见地，本示例中的外管2被提供有：通过在外管两端焊接而固定于此的一对凸缘11，处于轴向两个端部的一对入口/出口4，以及从其凸出的入口/出口管10。内管1和外管2被如此构造，并且内管1在外管和内管的轴线成为直线的状态下被插入外管2中。随后，如图2中所示，仅将内管1端部的开口沿通过焊接固定于外管2的开口端。此时，内管1的顶部8与外管2的内表面相接触。顶部8处于不与外管2的内表面相结合的状态，其原因在于当整体如图7中所示进行弯曲时，使弯曲变得容易。
在制造出如图2中所示的热交换器后，现在将描述弯曲成如图7中所示的热交换器的制造方法。在内管1在其两端固定于外管2的状态下，内管1和外管2由于施加给整体的外力而发生弯曲。此时，两个管优选围绕图3中所示的直径线L发生弯曲。也即是，两个管围绕着直径线L在不具有膨胀部分7a的、相邻膨胀部分7a之间的中间点处被弯曲。应当注意，尽管直径线L在图3中显示在水平线上，它也可以处在与此正交的垂直线上，并且两个管可以围绕该垂直线被弯曲。由于两个管围绕着不具有膨胀部分的位置发生弯曲的事实，内管1和外管2能够由于所施加的外力而容易地弯曲变形，并且扭曲等不可能发生在膨胀部分7a处。
应当注意，两个管在膨胀部分7a的顶部8与外管2的内表面相接触的状态下发生弯曲，因此外管2在弯曲过程中不会扭曲。由此，作为一个示例，它们整体如图7中所示被弯曲。使这种弯曲与管道的结构路径相适应。如此形成的双管式热交换器通过作为排放发动机废气的管道一部分的凸缘11被连接。然后，冷却水作为第一流体3通过一对入口/出口管10中的一个而流入，在内管1与外管2之间流动，然后通过入口/出口管10中的另一个而流出。此外，废气作为第二流体6在内管1中流动，并被冷却水所冷却。废气在相对容易流动的各个膨胀部分7a中以旋转方式流动。类似地，冷却水在内管1的外表面侧也以旋转方式流动。此外，冷却水沿着处于各个膨胀部分7a之间的槽形部分而流动。
尽管上述的实施例被描述成EGR冷却器，该双管式热交换器也可以替换用作油冷却器。在此情况下，可以使油在内管1与外管2之间流动，而使冷却水在内管1的内部流动。作为替换，也可以使冷却水在内管1与外管2之间流动，而使油在内管1的内部流动。
现在，图4显示了本发明的第二实施例，该第二实施例与上述第一实施例的不同之处仅在于其内管1在截面上被形成为类三叶苜蓿形。与第一实施例一样，在各个膨胀部分7a的截面上类气囊形的开口是闭合的。
接下来，图5显示了按照本发明第三实施例的热交换器的内管1的横向截面图，该示例包括五个膨胀部分7a，它们沿径向方向以相等间隔而形成。此外在本示例中，在各个膨胀部分7a的截面上类气囊形的开口是闭合的。
下面，图6显示了按照本发明第四实施例的内管1的横向截面图，该示例包括两个膨胀部分7a，它们在外管2的直径方向上凸出。此外在本示例中，在各个膨胀部分7a的截面上类气囊形的开口是闭合的。

Claims (5)

1.一种双管式热交换器，其中外管(2)被安装在内管(1)的外圆周上，两个管(1，2)的两个端部之间的空间被闭合，并且第一流体(3)的入口/出口(4)被开口在外管(2)的两个端部处的外圆周上，以提供第一流动路径(5)和第二流动路径(7)，在该第一流动路径中所述第一流体(3)沿其轴向在内管(1)的外圆周侧与外管(2)的内圆周侧之间流动，在该第二流动路径中第二流体(6)在内管(1)的内圆周侧流动，
其中所述内管(1)被构造成，沿轴线形成有两个或更多个膨胀部分(7a)，该膨胀部分在截面上具有类气囊形并从中心沿径向凸出，并且各个类气囊形部分具有开口是闭合的截面。
2.如权利要求1所述的双管式热交换器，其中所述内管(1)被形成为其两个端部在截面上呈环形，且所述两个端部都与所述外管(2)相连接，并且
所述两个或更多个膨胀部分(7a)在顶端部分沿轴向被形成为波浪形，且该波浪的顶部(8)与外管(2)的内圆周相接触。
3.如权利要求1或2所述的双管式热交换器，其中所述两个或更多个膨胀部分(7a)在所述内管(1)的圆周方向上以相等间隔形成。
4.一种制造如权利要求1-3任何一项所述的双管式热交换器的方法，其中在外管(2)被安装在内管(1)的外圆周上的状态下，两个管都被施加外力以使它们的轴线发生弯曲而塑性变形。
5.如权利要求4所述的制造双管式热交换器的方法，其中在圆周方向上给所述内管(1)均匀提供四个或更多的偶数个所述膨胀部分(7a)，并且两个管都被施加外力以发生直径线L方向上的弯曲变形，所述直径线作为弯曲中心并且在截面上不具有类气囊形。
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