KR20170107439A - 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브형 하우징(2), 플랜지 링(3), 두 개의 베이스(4) 및 하우징(2)을 통해 흐르고 각각 길이방향 단부 측면 상에서 베이스(4) 내에 고정되는 열 교환기 튜브(5)를 포함하는 열 교환기(1)에 관한 것으로, 제1 흐름 채널은 열 교환기 튜브(5)로부터 형성되고 제2 흐름 채널은 열 교환기 튜브(5)와 하우징(2) 사이에서 형성된다. 본 발명에 따르면, 이러한 방식으로 하우징(2)은 각각 단일 조각으로서 형성된 두 개의 냄비 형태의 하우징 부분(6, 7)으로부터 형성되고, 각각의 하우징 부분(6, 7)은 하우징 섹션(8), 플랜지 링 섹션(9) 및 베이스(4)를 구비하며, 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 두 개의 플랜지 링 섹션(9)을 통해 서로 접속될 수 있다. 이러한 방식으로 조립체가 단순화되고 잠재적 누수 지점의 수가 감소된다.

Description

열 교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 튜브형 하우징, 플랜지 링, 두 개의 베이스 및 열 교환기 튜브를 포함하는 청구항 제1항의 전문에 따른 열 교환기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 열 교환기에 대한 하우징 부분에 관련된다.

DE 10 2012 211 311 A1로부터 하우징 및 제1 유체가 흐를 수 있는 제1 흐름 채널을 포함하는 배기가스 열 교환기로서 구성된 일반적인 열 교환기가 알려졌다. 제1 흐름 채널은 이 경우에서 열 교환기에 의해 형성되는 반면 제2 흐름 채널은 열 교환기 튜브와 하우징 사이에서 이어진다. 열 교환기는 자신의 단부 영역들 중 적어도 하나에 배기가스 열 교환기와 하나의 조각으로 설계된 적어도 부분적으로 원주와 같은 제1 플랜지를 구비한다. 이러한 플랜지를 하우징 내에 통합시킴으로써, 이것의 복합체 조립이 절약될 수 있다.

WO 03/091 650 A1로부터 냉각수를 위한 하우징 재킷 및 튜브 번들을 포함하는 배기가스 재순환 시스템을 가진 배기가스 열 교환기가 알려졌으며, 튜브 번들을 통해 배기가스가 흐르고 그 둘레에서 냉각수가 흐른다. 이 경우에서 튜브 번들, 튜브 베이스 및 하우징 재킷은 밀폐된 힘 흐름을 형성한다. 슬라이딩 자리는 하우징 재킷 내에 또는 튜브 베이스와 하우징 재킷 사이에 배치되는 힘 흐름 내로 구축된다. 이러한 슬라이딩 자리는 허용 가능하지 않은 높은 스트레스가 열 교환기의 구성요소 내에서 발생하지 않도록 한 편으로는 튜브 번들의 다른 한 편으로는 하우징 재킷의 서로 다른 팽창에 대해 보상할 수 있다.

일반적으로 종래기술로부터의 열 교환기의 단점은 이것의 하우징이 복수의 개별적인 부분, 즉 예를 들어 하우징 섹션, 플랜지 링, 두 개의 베이스 및 열 교환기 튜브로 이루어지며, 이러한 조인트는 각각의 경우에 예를 들어 임의의 바람직하지 않은 배기가스 및/또는 냉각수의 탈출을 신뢰 가능하게 방지할 수 있고 따라서 열 교환기의 어떠한 누수도 신뢰 가능하게 방지할 수 있도록 이들 개별적인 부분들 사이에서 생산되어야만 한다는 것이다. 그러나 복잡하고 따라서 비용이 높은 결합 동작이 이러한 조인트의 생산에 포함된다. 또한, 이러한 조인트는 누수 지점에 대한 잠재적인 위험을 구성하며 그에 따라 순수하게 통계학적으로 보았을 때 복수의 누수 지점이 또한 복수의 조인트에서 발생할 수 있다.

따라서 본 발명은 특히 열 교환기의 단순하고 가장 비용 효율적인 조립을 보장하며 또한 누수의 위험을 감소시키는, 향상된 또는 적어도 일반적인 유형의 열 교환기에 대한 대안적인 실시예를 제공하는 문제와 관련된다.

이러한 문제는 독립 청구항 제1항의 주제사항에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 주제사항이다.

본 발명은 열 교환기의 복수의 부분을 한 조각의 구성요소로 통합시키고 이것에 의해 조립을 단순화할 뿐만 아니라 조인트 및 이것과 연관된 잠재적 누수 지점의 수를 감소시키는 기본적인 아이디어에 기초한다. 이 경우에서 본 발명에 따른 열 교환기는 튜브형 하우징, 플랜지 링, 두 개의 베이스 그리고 길이방향 단부의 측면에서 베이스 내에 각각 고정되며 하우징을 통해 이어지는 열 교환기 튜브를 포함한다. 이 경우에, 제1 흐름 채널은 열 교환기 튜브 내에 형성되는 반면 제2 흐름 채널은 열 교환기 튜브와 하우징 사이에서 이어진다. 예를 들어 배기가스는 제1 흐름 채널 내에서 흐르는 반면 냉각 매체/냉각수는 제2 흐름 채널 내에서 흐른다. 본 발명에 따르면, 하우징은 이제 각각의 경우에 한 조각인 두 개의 냄비 형태의 하우징 부분들로부터 형성되며, 이러한 부분은 각각이 튜브형 하우징 섹션, 플랜지 링 섹션 및 베이스를 포함하고, 여기에서 이러한 두 개의 하우징 부분은 완성된 하우징을 형성하기 위해 두 개의 플랜지 링 섹션을 통해 서로에 접속될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 열 교환기에서, 개별 하우징 섹션으로의 플랜지 링 섹션 또는 베이스의 결합이 존재하지 않으며, 그 결과 조인트 및 그에 따른 잠재적 누수 지점이 이미 제거된다. 이러한 조인트 생략의 결과로서, 조립 프로세스가 더욱 신속할 뿐 아니라 또한 훨씬 더 비용 효율적으로 실행될 수 있다.

편의상, 하나의 하우징 부분의 플랜지 링 섹션은 다른 하우징 부분의 플랜지 링 섹션의 내부 지름에 상보적으로 구성된 외부 지름을 가지며, 따라서 이것의 내부로 슬라이딩할 수 있다. 열 교환기의 하우징은 따라서 단순히 개별 플랜지 링 섹션의 영역 내의 두 하우징 부분들을 접속 또는 결합함으로써, 특히 납땜, 용접에 의해 조립될 수 있다. 일반적으로 두 하우징 부분들의 납땜, 용접 또는 일반적인 결합 동안에, 두 베이스 내에 고정된 삽입된 열 교환기 튜브 또한 동시에 납땜, 용접 또는 결합되며, 그 결과 높은 품질의 신속하고 동시에 비용 효율적인 제조가 가능해진다.

본 발명에 따른 솔루션의 추가의 바람직한 실시예에서, 열 교환기는 배기가스 열 교환기로서 구성된다. 배기가스 열 교환기는 예를 들어 냉각수를 가열하기 위해서 그리고 따라서 내연기관의 고배출 콜드 스타트 단계를 감소시키기 위해 사용될 수 있으며, 배기가스 재순환 시스템에 추가로 재순환될 배기가스가 배기가스 열 교환기에 의해 냉각될 수 있다. 이러한 배기가스 재순환 시스템은 부분적으로 내연기관의 배출을 상당히 감소시킨다.

편의상 적어도 하나의 하우징 부분이 성형된 금속판 스탬핑 부분으로서 구성되며 특히 딥 드로잉(deep drawing)에 의해 생산된다. 조인트 방지에 더하여, 성형된 금속판 스탬핑 부분으로서 이것을 생산함으로써 획득될 수 있는, 고품질의 비용 효율적인 방식으로 개별적인 하우징 부분들을 제조하는 것이 또한 자연적으로 가능해야만 한다. 개별 하우징 부분의 냄비 형태는 특히 딥 드로잉에 의해 획득될 수 있다.

본 발명에 따른 솔루션의 추가의 바람직한 실시예에서, 하우징 부분들 중 적어도 하나는 냉각수를 위한 주조된 또는 부착된 유입 접속 및/또는 배출 접속을 가진다. 이러한 유입 접속 또는 배출 접속은 자연적으로 또한 확산기의 방식으로도 구성될 수 있으며 이것에 의해 하우징 내로의 또는 하우징 밖으로의 냉각수의 균일한 도입 또는 방출을 수행한다. 이것은 특히 본 발명에 따른 열 교환기의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 추가로 전술된 열 교환기에 대한 하우징 부분을 제공하는 일반적인 아이디어에 기초하고, 이러한 하우징 부분은 한 조각으로 형성되고 냄비 형태이며 하우징 벽 섹션, 플랜지 링 섹션 및 베이스를 포함한다. 하우징 부분들은 각각의 경우에 두 개의 부속 하우징 부분들이 개별 플랜지 링 섹션을 통해 서로의 내부로 슬라이딩될 수 있으며 함께 납땜, 용접 또는 일반적으로 결합될 수 있도록 서로 다르게 구성된 플랜지 링 섹션을 제외하고 동일한 부분들로서 구성될 수 있다. 이러한 하우징 부분은 특히 예를 들어 딥 드로잉 프로세스 내에서 비용 효율적이며 고품질인 금속판 스탬핑 부분으로서 구성될 수 있다.

본 발명의 추가의 중요한 특성 및 장점은 종속항, 도면 및 도면을 돕는 연관된 도면의 설명으로부터 나타날 것이다.

위에서 언급된 특성 및 아래에서 추가로 설명될 특성은 각각 표시된 조합으로만 사용될 수 있는 것이 아니며, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다른 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있음이 이해되어야만 한다.

본 발명의 바람직한 예시적인 실시예는 도면에 도시되고 아래에서 추가로 설명되며, 동일한 참조번호는 동일한 또는 유사한 또는 기능적으로 동일한 구성요소들을 지칭한다.

각각의 도면이 다음과 같이 도시되었다:
도 1은 장착 상태에 있는 본 발명에 따른 열 교환기를 통한 단면도,
도 2는 열 교환기 튜브가 없는 열 교환기의 분해도,
도 3은 본 발명에 따른 열 교환기의 사시도,
도 4는 도 2와 동일한 모습에 대한 사시도.

도 1에 따르면, 예를 들어 배기가스 열 교환기로서 구성될 수 있는 본 발명에 따른 열 교환기(1)는 튜브형 하우징(2), 플랜지 링(3), 두 개의 베이스(4) 및 열 교환기 튜브(5)를 포함하고, 여기에서 열 교환기 튜브(5)는 하우징(2)을 통해 이어지며 각각이 길이방향 단부 측면 상에서 베이스(4) 내에 고정된다. 예를 들어 배기가스를 위한 제1 흐름 채널은 열 교환기 튜브(5) 내에서 이어지는 반면 예를 들어 냉각 매체/냉각수를 위한 제2 흐름 채널은 열 교환기 튜브(5)와 하우징(2) 사이에 형성된다. 세 개의 열 교환기 튜브(5)가 도 1 도시되었지만, 당연히 훨씬 더 많은 열 교환기 튜브(5)가 열 교환기(1) 내에 배치되며 단지 명확성을 위해 생략되었다.

본 발명에 따르면, 이제 하우징(2)은 각각의 경우 하나의 조각이며 냄비 형태인 두 개의 하우징 부분들(6, 7)로 이루어지고, 이들은 각각이 하우징 섹션(8), 플랜지 링 섹션(9) 및 베이스(4)를 포함하며, 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 두 개의 플랜지 링 섹션(9)을 통해서 서로에 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 두 개의 하우징 부분(6, 7)의 구성의 결과로서, 이들은 이제 서로 하나의 조각으로 구현되기 때문에 특히 베이스(4)와 하우징 섹션(8) 사이에서 필요한 조인트가 생략될 수 있다. 이러한 경우 각각의 베이스(4)는 열 교환기 튜브(5)가 고정되는 통로 개구(10)들의 행(도 3 및 4를 비교)을 구비한다.

도 1을 검토하면, 적어도 부분적으로 속이 빈 원통형 원주식 금속판(13)이 두 개의 플랜지 링 섹션(9)의 영역 내의 하우징(2) 내부에 제공됨을 볼 수 있다. 대안적으로 밀봉된 공동(14)은 금속판(13)과 플랜지 링 섹션(9) 사이에 배치될 수 있거나 금속판(13)이 공동(14)으로의 냉각수를 위한 통로를 형성하는 개구(15)를 구비한다. 또한 공동(14) 내에서 형성될 가능성이 있는 공기 방울이 소정의 (최소화된) 부피를 가지고 냉각수 내로만 통과할 수 있도록 개구(15)는 사전결정된 단면 면적 또는 윤곽을 가지고 둥글게 또는 각지게 구성되도록 고안된다. 금속판(13)은 예를 들어 하우징(2)의 내부면 상의 용접 또는 납땜에 의해 고정될 수 있다. 이것은 냉각수가 흐르는 공간을 플랜지 링 섹션의 원주방향 공동(14)으로부터 완전히 또는 부분적으로 유밀한(fluid-tight) 방식으로 분리시킬 수 있다.

도 1 및 2를 다시 한번 검토하면, 하나의 하우징 부분(6)의 플랜지 링 섹션(9)이 다른 하우징 부분(7)의 플랜지 링 섹션(9)의 내부 지름에 상보적으로 구성된 외부 지름을 가지며 따라서 그 내부로 슬라이딩될 수 있음을 볼 수 있다. 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 따라서 개별 섹션(9)을 서로의 내부로 단순히 슬라이딩함으로써 조립될 수 있다. 이 경우에 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 플랜지 링 섹션(9)에서 납땜, 용접 또는 그 외의 방식으로 서로에 결합되며 이것에 의해 서로에 밀착하게 접속된다. 열 교환기(1)를 제작 또는 제조하기 위해서, 두 개의 하우징 1/2 부분, 즉 열 교환기 튜브(5)가 내부에 배치된 두 개의 하우징 부분(6, 7)이 서로의 내부로 슬라이딩되고 예를 들어 납땜 용광로 내에서 결합되며, 여기에서 두 개의 상호접속된 플랜지 링 섹션(9)에서의 조인트뿐 아니라 동시에 열 교환기 튜브(5)와 베이스(4) 사이의 조인트 또한 만들어진다.

두 개의 하우징 부분(6, 7)은 성형된 금속판 스탬핑 부분들로서 구성될 수 있으며 특히 딥 드로잉으로 생산될 수 있다. 그 결과, 생산 기술 측면에서의 단순한 생산뿐 아니라 동시에 고품질이며 비용 효율적인 제조가 가능하다. 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 예를 들어 플랜지 링 섹션(9)의 예외를 가지고 동일한 부분들로서 구성될 수 있지만, 서로 다른 축 방향 길이 또는 예를 들어 냉각수를 위한 유입 접속(11) 및/또는 배출 접속(12)과 같은 추가의 서로 다른 구성요소들을 또한 가질 수 있다.

본 발명에 따른 열 교환기(1) 또는 두 개의 하우징 부분(6, 7)을 이용하여, 부품의 수 및 이와 연관된 저장 및 물류비용을 감소시키는 것이 가능할 뿐 아니라 생산, 즉 열 교환기(1)의 조립이 일반적으로 단순화될 수 있으며 품질의 측면에서 향상될 수 있다. 하우징 부분(6, 7)의 개별 하우징 섹션(8)과 베이스(4)의 한 조각의 구성의 결과로서, 예를 들어 요구되는 조인트 및 이러한 두 개의 부분(4, 8) 사이의 누수 위험이 생략되고 그 결과 과소평가되지 않는 품질의 향상이 획득될 수 있다.

Claims (12)

1. 튜브형 하우징(2), 플랜지 링(3), 두 개의 베이스(4) 및 하우징(2)을 통해 흐르고 각각의 경우에 길이방향 단부 측면에서 상기 베이스(4) 내에 고정되는 열 교환기 튜브(5)를 포함하는 열 교환기(1)로서, 제1 흐름 채널은 상기 열 교환기 튜브(5)로부터 형성되고 제2 흐름 채널은 상기 열 교환기 튜브(5)와 상기 하우징(2) 사이에서 형성되며, 상기 하우징(2)은 각각의 경우에 하나의 조각이며 냄비 형태인 두 개의 하우징 부분(6, 7)으로 형성되고, 각각의 하우징 부분(6, 7)은 하우징 섹션(8), 플랜지 링 섹션(9) 및 베이스(4)를 포함하며, 상기 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 상기 두 개의 플랜지 링 섹션(9)을 통해 서로 접속될 수 있는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   하나의 하우징 부분(6)의 상기 플랜지 고리 섹션(9)은 다른 하우징 부분(7)의 상기 플랜지 고리 섹션(9)의 내부 지름에 상보적으로 구성되는 외부 지름을 가지며 따라서 그 내부로 슬라이드될 수 있는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 두 개의 하우징 부분(6, 7)은 상기 플랜지 고리 섹션(9)에서 서로에 납땜, 용접 또는 결합되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 열 교환기(1)는 배기가스 열 교환기로서 구성되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징 부분(6, 7) 중 적어도 하나는 성형된 판금 스탬핑 부분으로서 구성되며 특히 딥 드로잉(deep drawing)에 의해 생산되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징 부분(6, 7) 중 적어도 하나는 냉각수를 위한 주조된 또는 부착된 유입 접속(11) 및/또는 배출 접속(12)을 구비하는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 부분적으로 속이 빈 원통형 원주식 금속판(13)이 상기 두 개의 플랜지 링 섹션(9)의 영역 내의 상기 하우징(2) 내부에 제공되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   밀봉된 공동(14)이 상기 금속판(13)과 상기 플랜지 링 섹션(9) 사이에 배치되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
9. 제 7 항에 있어서,
   공동(14)이 상기 금속판(13)과 상기 플랜지 링 섹션(9) 사이에 배치되고, 상기 금속판(13)은 상기 공동(14) 내로의 또는 밖으로의 냉각수를 위한 통로를 형성하는 개구(15)를 구비하는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 열 교환기(1)를 위한 하우징 부분(6, 7)으로서, 상기 하우징 부분(6, 7)은 하나의 조각으로 형성되고 냄비 형태이며 튜브형 하우징 섹션(8), 플랜지 링 섹션(9) 및 베이스(4)를 포함하는, 하우징 부분.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징 부분(6, 7)은 성형된 판금 스탬핑 부분으로서 구성되며 특히 딥 드로잉에 의해 생산되는 것으로 특징지어지는, 하우징 부분.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 하우징 부분(6, 7)은 냉각수를 위한 찍어낸 또는 부착된 유입 접속(11) 및/또는 배출 접속(12)을 구비하는 것으로 특징지어지는, 하우징 부분.

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