CN206556477U - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热交换器，其能够限制废气的背压上升并最小化热损失。本实用新型的热交换器可以包括：壳体，具有供第一流体及第二流体进行热交换的腔室；热罩，包围所述壳体；旁路通道，形成于所述热罩的内部与所述壳体的外面之间；旁路导管，从所述壳体的上游向所述旁路通道延伸；以及旁路阀，以能够开闭的方式设置于所述旁路导管。

Description

热交换器

技术领域

本实用新型涉及热交换器，尤其涉及一种能够限制排出的气体(或废气)的背压上升并最小化热损失的热交换器。

背景技术

热交换器是使两种以上的流体之间的热移动的装置，广义上，其包括加热器、冷却器、冷凝器等，但一般将以热回收为目的的装置称为热交换器。这样的热交换器可被用于诸如车辆、锅炉、船舶、设备等多种产业领域。

另一方面，诸如冷凝器、锅炉等多种热交换器被用于车辆的废热回收系统的朗肯循环(rankine cycle)。这样的车辆的废热回收系统中设置有诸如废气锅炉或EGR(exhaustgas recirculation：废气再循环)气体锅炉等热交换器，热交换器将废气或EGR气体作为热源，对朗肯循环的工作流体加热。

EGR气体锅炉安装于在商用车的盖或车辆的主体下部配置的发动机的侧面，因此周边环境导致的热损失少。

并且，废气锅炉在排气系统的结构上安装于催化转换器、消声器等的下游侧，由此由于废气锅炉以靠近地面并相对于外部露出的方式配置，因此不仅会产生刮风导致的表面热损失，而且在冬季或雨天会产生更大的热损失。

因此，车辆的废热回收系统的废气锅炉必须具备用于防止热损失的隔热处理。

另外，废气锅炉中，废气的背压(back pressure)会由于排气阻力而增加，尤其，废气的背压上升至一定水平以上的情况下会对燃料效率产生不良影响。为应对这样的废气背压上升而增大热交换器的横截面积，从而能够确保并改善废气的流道，但增大热交换器的横截面积的情况下，热交换器的尺寸不必要地过大增大，从而会增加重量并提高成本。

实用新型内容

要解决的技术课题

本实用新型是考虑到上述问题而提出的，目的在于提供一种能够限制废气或EGR气体的背压上升并最小化热损失的热交换器。

课题的解决手段

为达到所述目的，本实用新型的热交换器可以包括：壳体，具有供第一流体及第二流体进行热交换的腔室；热罩，包围所述壳体；旁路通道，形成于所述热罩的内部与所述壳体的外面之间；旁路导管，从所述壳体的上游向所述旁路通道延伸；以及旁路阀，以能够开闭的方式设置于所述旁路导管。

随着所述旁路阀关闭，第一流体可以通过所述壳体的腔室，随着所述旁路阀打开，第一流体的至少一部分可以通过所述旁路通道。

所述旁路导管的内部以能够旋转的方式设置有旁路阀，所述旁路导管的流路可以通过所述旁路阀的旋转开闭。

还可以包括弹性部件，使所述旁路阀朝向关闭位置移动。

所述弹性部件可以是拉伸弹簧(extension spring)，并且所述旁路阀的一面形成有第一支撑部，所述旁路导管的邻接所述旁路阀的内部形成有第二支撑部，所述弹性部件的两端部分别支撑在所述第一支撑部及所述第二支撑部上。

所述热罩的内部可以形成有沿一定方向引导第一流体的流动的引导部。

所述壳体的一端可以设置有供第一流体流入的入口盖，所述壳体的另一端可以设置有供第一流体排出的出口盖。

所述壳体的外面可以设置有供第二流体流入的入口端口及供第二流体排出的出口端口，所述入口端口及所述出口端口可以在所述壳体的外面沿对角线方向分离。

所述热罩的一端设置有关闭端，所述热罩的另一端可以设置有开放端。

所述热罩的一端设置有第一关闭端，所述热罩的另一端可以设置有第二关闭端。

实用新型效果

根据本实用新型，在诸如废热回收系统的废气锅炉或EGR气体锅炉等供废气或EGR气体通过的热交换器中，在废气或EGR气体的背压大于设定值的情况下，废气或EGR气体绕过(迂回)热交换器，从而能够恰当地限制废气的背压上升并防止对燃料效率产生不良影响。

尤其，本实用新型中，设置包围供废气或EGR气体通过的热交换器的壳体的罩，并在壳体与罩之间形成供废气或EGR气体通过的旁路通道，从而能够最小化自壳体产生的热损失。

附图说明

图1为示出本实用新型的多种实施例的热交换器的图。

图2为放大示出图1的箭头A部分的图，其示出旁路阀关闭的状态。

图3为示出旁路阀开放的状态的图。

图4为示出本实用新型的热交换器的旁路阀设置于旁路导管的安装空间的状态的部分截取截面图。

图5为示出本实用新型的热交换器的热罩的内部形成有引导部的结构的图。

图6为示出本实用新型的热交换器配置于排气系统的后处理装置的下游侧的实施例的图。

图7为示出本实用新型的热交换器配置于排气系统的后处理装置的上游侧的实施例的图。

图8为示出本实用新型的其他实施例的热交换器的图。

附图标记说明

10：热交换器 11：壳体

12：管 13：腔室

20：热罩 23：旁路导管

25：旁路通道 35：旁路阀

36：枢轴 37：弹性部件

45：引导部

具体实施方式

以下参照附图详细说明本实用新型的优选实施例。作为参考，为了便于理解，说明本实用新型时参照的图中所示的构成要素的尺寸、线的粗细等可能会有所夸张地表示。另外，本实用新型的说明中所使用的术语是考虑到其在本实用新型中的功能而定义的，因此根据使用者、运用者的意图、惯例等而不同。因此，应当根据本说明书的全部内容对术语进行定义。

参照图1，根据本实用新型的多种实施例的热交换器10可以包括具有供第一流体及第二流体进行热交换的腔室(chamber)13的壳体11和包围壳体11的热罩(或保温罩)20。

壳体11可以是圆筒形或正六面体等形状，并且壳体11的内部可以形成有供第一流体和第二流体分别流动(通过)时进行热交换的腔室13。

壳体11的腔室13以一定间隔分开地设置有多个管12，各个管12可以沿壳体11的长度方向延长。多个管12可以被一个以上的挡板14支撑，挡板14可以具有多个通孔。

壳体11的一端设置有供第一流体流入的入口盖15，由此壳体11的一端可以为上游端。壳体11的另一端设置有供第一流体排出的出口盖16，由此壳体11的另一端可以为下游端。通过入口盖15流入的第一流体能够通过多个管12后向出口盖16排出。

壳体11的外面(periphery)可以设置有供第二流体流入的入口端口17及供第二流体排出的出口端口18。入口端口17及出口端口18在壳体11的外面上设置于彼此的对面，并且入口端口17及出口端口18以沿壳体11的长度方向分离的方式配置，从而入口端口17及出口端口18可以以沿对角线方向分离的方式配置。由此，流入入口端口17的第二流体能够通过壳体11的腔室13后通过出口端口18排出。

根据一实施例，本实用新型的热交换器10可以是设置于废热回收系统的朗肯循环的废气锅炉或EGR气体锅炉等。

如图6所示，热交换器10可以是配置于诸如排气系统的净化装置或消声器等排气系统的后处理装置(aftertreatment device)5的下游侧的废气锅炉。由此热交换器10的壳体11可以配置于后处理装置5的下游侧。例如，后处理装置5的下游连接有入口侧排气管31，入口侧排气管31连接有壳体11的入口盖15。壳体11的出口盖16可以连接有出口侧排气管32。

如上所述，本实用新型的热交换器10是废热回收系统的废气锅炉或EGR气体锅炉的情况下，第一流体可以是废气或EGR气体，第二流体可以是朗肯循环的工作流体、冷却水、制冷剂等，尤其，第二流体能够通过废气或EGR气体的废热加热并蒸发。

热罩(heat cover)20可以设置得沿壳体11的长度方向延长并包围壳体11的外面。热罩20的一端形成有关闭端21，并且关闭端21可以以紧贴入口盖15的外面的方式形成。

热罩20的另一端形成有开放端22，并且开放端22相对于出口盖16的外面沿外径方向分离，从而在开放端22与出口盖16的外面之间能够形成有供第一流体排出的通道。例如，如图6的实施例所示，热交换器10配置于后处理装置5的下游侧的情况下，通过后处理装置5，作为第一流体的废气处于经过了适当的净化处理的状态，因此第一流体能够通过开放端22向外部排出。

并且，热罩20的内部与壳体11的外面以一定间隔分离，从而能够形成旁路通道25。通过这样的结构，第一流体能够通过旁路通道25后通过开放端22排出。

连接于壳体11的上游端(入口盖15)的入口侧排气管31与热罩20之间连接有旁路导管23，第一流体的至少一部分能够通过旁路导管23流入旁路通道25。

旁路导管23可以具有从入口侧排气管31以一定角度倾斜地连接的倾斜部23a和沿水平方向连接于倾斜部23a的水平部23b。

热罩20的关闭端21形成有结合凸台24，旁路导管23的水平部23b的端部可以密封地结合于结合凸台24。

旁路导管23可以以能够开闭的方式设置有旁路阀35。旁路阀35可以是诸如蝶形阀的圆盘形，并且旁路阀35的一侧可以设置有枢轴36。由此旁路阀35能够通过枢轴36在旁路导管23内以能够旋转的方式设置，因此旁路阀35能够在关闭旁路导管23的流路的关闭位置(参照图2)与打开旁路导管23的流路的开放位置(参照图3)之间移动。

根据一实施例，枢轴36可以以从旁路阀35的中心线朝向一侧方向偏向的方式设置。从而，能够更稳定地进行由第一流体的背压上升引起的旁路阀35的打开动作。

并且，旁路阀35与旁路导管23之间设置有向旁路阀35施加弹力的弹性部件37，通过这样的弹性部件37的弹力，旁路阀35能够朝向关闭位置移动。

根据一实施例，弹性部件37可以是拉伸弹簧(extension spring)，并且旁路阀35的一面设置有第一支撑部38a，邻接旁路导管23的内部形成有第二支撑部38b，弹性部件37的两端部可以分别支撑在第一支撑部38a及第二支撑部38b上。

因此，若第一流体的背压未上升至设定值(相当于能够对燃料效率产生不良影响的背压的临界值)以上，则弹性部件37朝向关闭位置拉拽旁路阀35，从而旁路阀35能够向关闭位置移动。若第一流体的背压上升至设定值以上，则弹性部件37被第一流体的背压拉伸，从而旁路阀35能够向开放位置移动。

另一方面，优选地，弹性部件37构成为具有与作为旁路阀35的打开与关闭的基准的第一流体的背压的设定值对应的弹力(弹性系数)。

旁路导管23的内部可以形成有供旁路阀35接触的阀片26、27。

参照图2，阀片26、27可以包括与旁路阀35的一面接触的第一阀片26和与旁路阀35的另一面接触的第二阀片27。由此，第一阀片26及第二阀片27可以设置得以与旁路阀35的厚度t对应的间隔相互交错。

旁路导管23可以具有形成于阀片26、27的下游侧的扩张部28，并且扩张部28可以连接旁路导管23的倾斜部23a与水平部23b。这样的扩张部28的宽度可以形成得比第一阀片26与第二阀片27之间的宽度宽。尤其，扩张部28的一侧以向下部方向凸起的方式形成有曲面部28a，从而扩张部28能够具有比第一阀片26与第二阀片27的宽度宽的宽度。

如图3所示，若旁路阀35向开放位置移动，则通过扩张部28的曲面部28a能够确保第一流体能够在旁路阀35的一侧与扩张部28的曲面部28a之间通过的开放通道28b，从而第一流体能够通过旁路导管23稳定地向旁路通道25流动。

如图2所示，若旁路阀35向关闭位置移动，旁路阀35能够与第一阀片26及第二阀片27紧密地贴紧，因此能够切断第一流体向旁路通道25的流动。

根据本实用新型的多种实施例，扩张部28的曲面部28a可以位于旁路导管23的下部方向，枢轴36可以配置得从旁路阀35的中心向上，即，朝向第一阀片26以一定间隔S偏离。并且，第一支撑部38a可以形成于旁路阀35的与第一阀片26邻接的一面，第二支撑部38b可以形成于旁路导管23的与第一阀片26邻接的内部。通过这样的结构，第一流体的背压上升至设定值以上的情况下，与第一流体接触的旁路阀35以偏离的枢轴36为基准容易地旋转，从而具有旁路阀35的打开动作能够更顺利地进行的优点。

以下参照图3及图4说明这种旁路阀35的动作。

如图2所示，第一流体的背压未上升至设定值以上的情况下，第一流体的背压比弹性部件37的弹性小，因此旁路阀35通过弹性部件37的弹力向关闭位置移动，进而与阀片26、27接触，从而能够关闭旁路导管23的流路。由此，第一流体能够通过壳体11的入口盖15流入，并在通过腔室13内的多个管12后向壳体11的出口盖16排出。此时，第二流体能够通过入口端口17流入腔室13内，与通过多个管12的第一流体进行热交换，之后通过出口端口18排出。

如图3所示，第一流体的背压上升至设定值以上的情况下，第一流体的背压比弹性部件37的弹力大，因此弹性部件37能够被拉伸，由此旁路阀35通过第一流体的背压向开放位置移动，从而能够打开旁路导管23的流路。随着旁路阀35打开旁路导管23的流路，第一流体的至少一部分能够在通过旁路通道25的同时与通过入口端口17及出口端口18的第二流体进行热交换后通过热罩20的开放端22排出，第一流体的剩余部分能够在通过入口盖15通过多个管12的同时与第二流体进行热交换后向壳体11的出口盖16排出。

如上所述，随着第一流体的背压上升至设定值以上，通过使至少一部分的第一流体向旁路通道25流动，能够恰当地限制第一流体的背压上升，尤其，第一流体是废气的情况下，能够大幅改善燃料效率。

另外，随着温度相对高的第一流体通过时包围壳体11的外面，能够切断壳体11的热损失，尤其，随着通过旁路通道25的第一流体与通过入口端口17及出口端口18的第二流体进行热交换，能够进一步提高第二流体的加热及蒸发效率，由此能够改善热回收效率并大幅改善第一流体及第二流体的热交换效率。

热罩20的内部可以形成有沿一定方向引导第一流体的流动的引导部45。

另一方面，随着诸如朗肯循环的工作流体、制冷剂、冷却水等第二流体以液态流入入口端口17，液态的第二流体可能积聚在壳体11的腔室13的下部，并且，腔室13的内部可能出现沿着从入口端口17朝向出口端口18的对角线方向温度增加的不均匀的温度分布。由此，通过第一流体引起的第二流体的加热及蒸发可能无法顺利地进行。

为应对上述问题，引导部45可以在热罩20的内部沿倾斜方向形成。

尤其，根据壳体11的入口端口17及出口端口18沿对角线方向分离，引导部45可以沿与第二流体的对角线方向流动F2交错的对角线方向形成。从而，通过使通过热罩20与壳体11之间的旁路通道25的第一流体的流动方向F1与第二流体的流动方向F2交错，能够大幅提高第一流体及第二流体的热交换效率。

如图7所示，另一实施例的热交换器10可以是配置于排气系统的诸如净化装置或消声器等后处理装置(aftertreatment device)5的上游侧的废气锅炉或EGR气体锅炉等。

如图7所示，热交换器10的壳体11可以配置于后处理装置5的上游侧。例如，后处理装置5的上游侧连接有出口侧排气管32，出口侧排气管32连接有壳体11的出口盖16。壳体11的入口盖15可以连接有入口侧排气管31。

如图7的实施例，热交换器10的壳体11配置于后处理装置5的上游侧的情况下，如图8所示，热罩20的一端形成有第一关闭端21，热罩20的另一端形成有第二关闭端23，从而热罩20能够被密封。热罩20的第二关闭端23可以连接有回收管24的一端，并且回收管24的另一端可以连接于出口侧排气管32。通过这样的结构，通过旁路通道25的第一流体能够经过回收管24被回收至出口侧排气管32。

以上说明了本实用新型的具体实施例，但本实用新型不限定于本说明书公开的实施例及附图，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的技术思想的范围内做多种变型。

Claims (10)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：

壳体，具有供第一流体及第二流体进行热交换的腔室；

热罩，包围所述壳体；

旁路通道，形成于所述热罩的内部与所述壳体的外面之间；

旁路导管，从所述壳体的上游向所述旁路通道延伸；以及

旁路阀，以能够开闭的方式设置于所述旁路导管。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

随着所述旁路阀关闭，第一流体通过所述壳体的腔室，

随着所述旁路阀打开，第一流体的至少一部分通过所述旁路通道。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述旁路导管的内部以能够旋转的方式设置有旁路阀，所述旁路导管的流路通过所述旁路阀的旋转开闭。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括：

弹性部件，使所述旁路阀朝向关闭位置移动。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，

所述弹性部件是拉伸弹簧，并且所述旁路阀的一面形成有第一支撑部，所述旁路导管的邻接所述旁路阀的内部形成有第二支撑部，所述弹性部件的两端部分别支撑在所述第一支撑部及所述第二支撑部上。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述热罩的内部形成有沿一定方向引导第一流体的流动的引导部。

7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述壳体的一端设置有供第一流体流入的入口盖，所述壳体的另一端设置有供第一流体排出的出口盖。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述壳体的外面设置有供第二流体流入的入口端口及供第二流体排出的出口端口，所述入口端口及所述出口端口在所述壳体的外面沿对角线方向分离。

9.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述热罩的一端设置有关闭端，所述热罩的另一端设置有开放端。

10.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述热罩的一端设置有第一关闭端，所述热罩的另一端设置有第二关闭端。