CN214666305U - 一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构，所述的冷却器壳体与换热芯体之间至少设有一个连接结构，所述的连接结构包括：与冷却器的换热芯体固定连接的至少包括一块支撑板的支撑板组，所述的支撑板组的各个支撑板的外缘设有至少四个外缘凸起，各个所述的外缘凸起与各自的支撑块固定连接，各个所述的支撑块与所述冷却器的壳体固定连接。本实用新型采用换热芯体依次与支撑板、支撑块冷却器壳体固定连接的方式，将体型较长的换热芯体的中间部位与壳体刚性连接，有效的消除了换热芯体与壳体热变形不一致所造成的热胀冷缩破坏效应，更好的保证冷却器的整体可靠性，提高产品竞争力。

Description

一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构，是一种汽车发动机的附件结构，是一种用于中、重型柴油机EGR冷却器的结构。

背景技术

随着汽车排放标准的不断升级，废气再循环系统已经广泛的应用到轻型柴油发动机上，但目前中、重型柴油机在国Ⅴ标准及以前，较为广泛的采用SCR技术，随着国Ⅵ标准的推出，单独采用SCR技术已经很难满足排放要求，EGR技术在中、重型发动机上的地位变得日益重要，相对与轻型发动机，中、重型发动机废气流量大，要求EGR冷却器有更高的换热量，使冷却器体积大幅度增加，内部换热单元较长，冷却器工作时，壳体与换热芯体的热胀冷缩程度不同，形成轴向应力，极易造成两端主板与换热单元端部的焊接缝处开裂或者换热单元弯曲断裂等问题，严重影响EGR冷却器的可靠性。

目前较多的解决方案是在EGR冷却器的进气端增加波纹管，通过波纹管对换热单元轴向的热膨胀进行补偿，另外在一体式管芯结构上增加支撑片结构，支撑片通过对称布置在管芯四周，与壳体过盈配合，利用支撑片的弹性变形消除冷却器工作中因热变形产生的热应力。这种方式的缺点：增加波纹管就是增加一个零件，且需要根据产品结构尺寸来配套不同管径和不同波纹参数的波纹管，零件的通用性差，造成产品的成本上升，增加支撑片，冷却器经过长时间的热冲击及振动，支撑片会存在失效风险，从而影响冷却器的可靠性。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构。所述的结构采用支撑板-支撑块-中间壳体三段式的刚性体连接设计能够有效消除换热芯体的热变形应力，保证冷却器的高低温耐久性能，能够保证产品的可靠性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构，所述的冷却器壳体与换热芯体之间至少设有一个连接结构，所述的连接结构包括：与冷却器的换热芯体固定连接的至少包括一块支撑板的支撑板组，所述的支撑板组的各个支撑板的外缘设有至少四个外缘凸起，各个所述的外缘凸起与各自的支撑块固定连接，各个所述的支撑块与所述冷却器的壳体固定连接。

进一步的，所述的支撑板组中的各个支撑板与换热芯体中的各个换热管之间焊接固定连接。

进一步的，所述的外缘凸起与支撑块之间通过盈配合固定连接。

进一步的，所述的支撑板组设有一块支撑板，所述的支撑块为带有凹槽的凹字形块，所述的外缘凸起插入凹槽中，并与凹槽过盈配合，形成固定连接。

进一步的，所述的冷却器壳体设有能够穿过支撑块的支撑块通孔，所述的支撑块通孔的孔型与支撑块外形相配合，并与支撑块焊接连接，形成固定连接。

进一步的，所述的支撑板组设有两块平行的支撑板，至少四个所述的支撑块跨在两块支撑板之间，各个所述的支撑块上设有能够穿过所述外缘凸起的外缘通孔，所述的外缘通孔与外缘凸起的形状相配合并焊接连接，形成固定连接。

进一步的，所述的两块平行的支撑板之间的距离大于10毫米。

进一步的，所述的支撑块上设有螺纹孔，所述的冷却器壳体上设有与螺纹孔相配合的螺栓孔，所述的支撑块与冷却器壳体通过结合螺栓连接，形成固定连接。

进一步的，所述的支撑块上设有围绕支撑块的环形台阶，所述的结合螺栓上套有连接套，所述的连接套穿过所述的螺栓孔与所述的环形台阶过盈配合，形成固定连接。

进一步的，一块支撑板的所述外缘凸起的数量为：4~8个。

本实用新型的优点和有益效果是：本实用新型采用换热芯体依次与支撑板、支撑块冷却器壳体固定连接的方式，将体型较长的换热芯体的中间部位与壳体刚性连接，有效的消除了换热芯体与壳体热变形不一致所造成的热胀冷缩破坏效应，更好的保证冷却器的整体可靠性，提高产品竞争力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例一所述连接结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一所述连接结构的结构示意图，是图1中的A-A向剖面图；

图3是本实用新型实施例四、五所述的支撑板与支撑块连接结构示意图，是图1中B点的放大图；

图4是本实用新型实施例六所述连接结构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例六所述连接结构的结构示意图，是图4中的C-C向剖面图；

图6是本实用新型实施例六、七所述的支撑板与支撑块连接结构示意图，是图4中D点的放大图；

图7是本实用新型实施例八所述的支撑板与支撑块连接结构示意图，是图4中D点的放大图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构，如图1、2所示。本实施例所述的冷却器壳体01与换热芯体02之间至少设有一个连接结构03，所述的连接结构包括：与冷却器的换热芯体固定连接的至少包括一块支撑板的支撑板组1，所述的支撑板组的各个支撑板的外缘设有至少四个外缘凸起101，各个所述的外缘凸起与各自的支撑块2固定连接，各个所述的支撑块与所述冷却器的壳体固定连接。

本实施例所述的冷却器带有常规冷却器的壳体、换热芯体进水管、出水管、进气管、出气管，以及扩散段、收集段等各个部件，图1、2中为简化起见将一些常规的要素省略，仅画出和标明相关的部件。

本实施例中壳体的截面形状可以是圆形、矩形等各种形状，图2中的矩形形状只是其中一个可选方案。对于其他形状的壳体，本实施例也同样适用。

所述的换热芯体可以是管束形，但经过适当的调整也可以应用于翅片形换热芯体等其他类型的换热芯体。所述的换热芯体管束的换热管截面形状可以是圆形（如图2所示），也可以是椭圆形、矩形等其他类型的截面形状。

本实施例所述结构主要是针对中、重型柴油机所使用的EGR冷却器。这种冷却器一般长度较长，长径比值较大（对于圆形截面的壳体是直径，对于其他截面形状的壳体则可以使用当量直径），有些比较极端的长径比会达到4比1，在这样一个长径比状态下，换热芯体中所流动的高温气体会使换热管在长方向上产生较大的延伸，而与换热管在长方向上焊接在一起的壳体由于通过的是冷却水，其温度比换热管中的热空气低得多，壳体遇热所产生的热膨胀比换热管要小得多，特别是在长方向所产生的延伸要小得多，然而在结构上换热管和管壳一同焊接在管板上，由于上述原因，壳体和换热管之间产生搓动趋向，这种搓动的趋向使管板与壳体和换热管的焊接特别容易破坏，并且长径比越大出现破坏的概率也越大。为此，本实施例所述结构的目的是将长径比值较大的换热芯体与壳体在中间部位设置固定结构，在中间部位将壳体和换热芯体固定在一起，将换热芯体热胀冷缩过程所发生的变形分散到壳体中间的多个部位，即将热胀冷缩产生的搓动趋向分散到壳体的多个部位，减小热胀冷缩产生的应力集中在管板上产生的破坏问题。

本实施例所述结构实质上就是将换热管中间几个位置与壳体固定连接，越牢固越能起到分散搓动产生的应力。因此，本实施例所述的结构主要有连接换热管的支撑板，支撑板和换热管固定连接，连接的方式通常采用焊接，而支撑板与支撑块固定连接，支撑板和支撑杆之间可以采用过盈配合的固定连接，也可以采用焊接连接，支撑块与壳体连接，连接的方式可以是焊接连接，也可以采用螺栓连接。

本实施例所述的支撑板组的支撑板是是指一块覆盖壳体横截面上的平板，平板上有许多能够通过换热管的通孔，换热管能够从通孔中穿过，安装时，将穿过通孔的换热管与平板焊接牢固。平板可以是一块，也可以是多块，例如两块平板联合，用支撑块连接在一起成为一组。对于一些长径比较大的换热器，采用两块以上一组支撑板的支撑板组，能够获得更好的支撑效果。一组支撑板组中平行的设置多块，各个支撑板之间应当保持一定的距离，才能产生良好的支撑效果。

支撑块与支撑板的结合也可以有多种方式，如在支撑板的边缘设置突起，将这些突起插入到支撑板上的凹槽或通孔中，通过过盈配合或焊接等方式连接牢固。如果壳体的截面形状为矩形，则支撑板上的凸起至少有四个，或者八个，以对称形式出现，受力均匀。如果壳体的截面形状为圆形，则可以设置三个、四个、五个、六个、八个等，均能够获得受力均匀的效果。突起的数量也意味着支撑块的数量，以及其他与壳体结合所需要的设施数量，如支撑板上有四个突起，则就需要有相配合的四个支撑块、壳体还是有四个相配合的支撑通孔，或者还有四个螺栓

所述的支撑块根据与壳体固定方式不同可以有多种形式，如采用穿过通孔的形式，即将支撑块整体穿过壳体上的通孔，再经过焊接，将通孔与支撑块焊接牢固并密封。也可以采用螺栓连接的方式，即在支撑块上设置螺纹孔，在壳体上设置通孔，使用螺栓穿过壳体上的通孔，将螺栓拧紧在支撑块的螺纹孔中。为了减小固定支撑块的螺栓所受的剪应力，可以设置专门的连接套，套在螺栓的螺杆部分上，连接套使用抗剪强度较大的材料，这样可以使用普通螺栓，（如果使用专用抗剪能力较强的螺栓，成本较高）降低了生产成本。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于支撑板组的细化。本实施例所述的支撑板组中的各个支撑板与换热芯体中的各个换热管之间焊接固定连接。

换热芯体的各个换热管都要穿过支撑板上的通孔，并与支撑板上的通孔焊接固定。因此支撑板上的通孔形状应当与换热管的截面形状配合，如：换热管的截面形状是圆形，则支撑板上的通孔形状也为圆形，并且换热管插入通孔后两者之间的缝隙也应当尽量的小，才能是焊接牢固。

实施例三：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于支撑块与支撑板之间连接的细化。本实施例所述的外缘凸起与支撑块之间通过盈配合固定连接。

支撑板上的突起可以设计为板面延伸出来的形状，即突起的截面形状为矩形，则突起与支撑块的连接可以是通过突起插入支撑块的凹槽中形成连接，将凹槽的宽度设置得略小于支撑板的厚度，这样支撑板的突起插入凹槽后就产生过盈配合的效果，使支撑板与支撑块固定连接。支撑块上插入支撑板上突起的位置也可以是与突起相配合的盲孔或通孔，尽管由于矩形的盲孔或通孔形成过盈配合在制造工艺上比较复杂，成本较高，但支撑块和支撑板之间使用过盈配合实现固定连接的方式也是合理的。

实施例四：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于支撑块与支撑板之间连接的细化。本实施例所述的支撑板组设有一块支撑板，所述的支撑块为带有凹槽的凹字形块，所述的外缘凸起插入凹槽中，并与凹槽过盈配合，形成固定连接，如图3所示。

本实施例所述的支撑块是凹槽形，支撑板上的外缘凸起为扁平形，扁平的外缘凸起插入凹槽，凹槽和突起之间不采用焊接，而是使用过盈配合。

支撑块与壳体之间可以采用焊接，也可以采用螺栓连接。不论是焊接还是螺栓连接，都需要在壳体上开孔，因为装配过程必须是换热管与支撑板先固定焊接之后，再将管束插入壳体中。如果是焊接，则可以在壳体上开出与支撑块形状相配合的通孔，使支撑块露出，之后焊接牢固。或者在支撑块上加工出圆柱，通过壳体上相配合的圆孔进行焊接。如果采用螺栓则直接开出圆形通孔，供螺栓穿过。

实施例五：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于壳体的细化。本实施例所述的冷却器壳体设有能够穿过支撑块的支撑块通孔201，所述的支撑块通孔的孔型与支撑块外形相配合，并与支撑块焊接连接，形成固定连接，如图3所示。

支撑块穿过壳体上的通孔才能实现牢固的焊接，因此，本实施例采用支撑块穿过通孔再焊接的方式。焊接采用钎焊，或其他焊接方法。

实施例六：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于支撑板组的细化。本实施例所述的支撑板组设有两块平行的支撑板102、103，至少四个所述的支撑块跨在两块支撑板之间，各个所述的支撑块上设有能够穿过所述外缘凸起的外缘通孔，所述的外缘通孔与外缘凸起的形状相配合并焊接连接，形成固定连接，如图4、5、6所示。

本实施例中的支撑板组为两块支撑板，并排放置，两者之间的距离保持在10至20毫米之间，两者用几块支撑块连接，支撑块可以通过焊接或螺栓与壳体连接。支撑块与壳体焊接连接的方式可以使用壳体上开通孔，使连接口穿过壳体上的通孔并焊接牢固。也可以采用螺栓连接的方式，如在连接口上设置螺纹孔，在壳体上设置能够穿过螺栓的通孔，将螺栓穿过壳体上的通孔拧紧在支撑块上的螺纹孔中，使两者固定连接。

实施例七：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于壳体的细化。本实施例所述的两块平行的支撑板之间的距离L大于10毫米，如图6所示。

在一组支撑板组中设置多块支撑板的目的是加强支撑作用，对于长度较长的冷却器，一组支撑板组中的各个支撑板之间的距离可以增大到20毫米，甚至更大。

一组支撑板组中的几块支撑板之间的距离不能太近，太近则降低了支撑的效果，因此可以将两个支撑板之间的距离确定为10毫米以上。

实施例八：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于壳体的细化。本实施例所述的支撑块上设有螺纹孔，所述的冷却器壳体上设有与螺纹孔相配合的螺栓孔，所述的支撑块与冷却器壳体通过结合螺栓202连接，形成固定连接。

本实施例所述的支撑块与壳体的连接方式为：支撑块留有螺纹孔，壳体留有圆形通孔，使用结合螺栓从壳体通孔穿入，旋入支撑块的螺纹孔内，拧紧固定，这种连接方式更为简单，对装配工艺要求较低，容易实施。

壳体上的通孔处可以设置专门的凸台，已增强通孔抵抗剪应力的能力。

实施例九：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于壳体的细化。本实施例所述的支撑块上设有围绕支撑块的环形台阶，所述的结合螺栓上套有连接套203，所述的连接套穿过所述的螺栓孔与所述的环形台阶204过盈配合，形成固定连接。

本实施例所述的支撑块与壳体的连接方式为：支撑块中部设有圆形环形台阶，环形台阶留有螺纹孔，增加一个连接套，连接套留有与环形台阶相配合的环形凹槽，连接套从壳体通孔出穿入，并与支撑块上的环形台阶过盈压装，形成固定连接，其中连接套中间是通孔，使用结合螺栓从连接套中间的通孔穿入，旋入支撑块的环形台阶的螺纹孔内，拧紧固定。

本实施例的好处在于螺栓只是起到拧紧固定的作用，支撑块与连接套的过盈压装，形成预紧力消除换热芯体热胀冷缩产生的应力，这个结构对螺栓的抗剪强度要求不高，还能有效解决发动机引起的冷却器振动失效问题，保证产品可靠性。

实施例十：

本实施例是上述实施例的细化，是上述实施例关于支撑板的细化。本实施例一块支撑板的所述外缘凸起的数量为：4~8个。

外缘凸起的数量意味着支撑块的数量，以及相应的其他设置的数量。根据冷却器壳体的截面形状可以设置多个外缘突起，以及相应的支撑块数量和形态的其他设施。如图1-3采用的是四个外缘凸起以及相应的支撑块和其他设施，而图4-6采用次六个外缘凸起以及相应的支撑块和其他设施。如果是壳体是圆形截面则更加灵活的配置外缘凸起及其相应设施。

最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案（比如换热管的形式、冷却器的形式、冷却器所应用的环境等）进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷却器壳体与换热芯体的连接结构，所述的冷却器壳体与换热芯体之间至少设有一个连接结构，其特征在于，所述的连接结构包括：与冷却器的换热芯体固定连接的至少包括一块支撑板的支撑板组，所述的支撑板组的各个支撑板的外缘设有至少四个外缘凸起，各个所述的外缘凸起与各自的支撑块固定连接，各个所述的支撑块与所述冷却器的壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述的支撑板组中的各个支撑板与换热芯体中的各个换热管之间焊接固定连接。

3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于，所述的外缘凸起与支撑块之间通过盈配合固定连接。

4.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述的支撑板组设有一块支撑板，所述的支撑块为带有凹槽的凹字形块，所述的外缘凸起插入凹槽中，并与凹槽过盈配合，形成固定连接。

5.根据权利要求4所述的连接结构，其特征在于，所述的冷却器壳体设有能够穿过支撑块的支撑块通孔，所述的支撑块通孔的孔型与支撑块外形相配合，并与支撑块焊接连接，形成固定连接。

6.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述的支撑板组设有两块平行的支撑板，至少四个所述的支撑块跨在两块支撑板之间，各个所述的支撑块上设有能够穿过所述外缘凸起的外缘通孔，所述的外缘通孔与外缘凸起的形状相配合并焊接连接，形成固定连接。

7.根据权利要求6所述的连接结构，其特征在于，所述的两块平行的支撑板之间的距离大于10毫米。

8.根据权利要求7所述的连接结构，其特征在于，所述的支撑块上设有螺纹孔，所述的冷却器壳体上设有与螺纹孔相配合的螺栓孔，所述的支撑块与冷却器壳体通过结合螺栓连接，形成固定连接。

9.根据权利要求8所述的连接结构，其特征在于，所述的支撑块上设有围绕支撑块的环形台阶，所述的结合螺栓上套有连接套，所述的连接套穿过所述的螺栓孔与所述的环形台阶过盈配合，形成固定连接。

10.根据权利要求1-9之一所述的连接结构，其特征在于，一块支撑板的所述外缘凸起的数量为：4~8个。

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