[發明專利]熱交換器

有效

• 申請號: 200680034320.2
• 申請日: 2006-07-17
• 公開（公告）號: CN101268329A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 彼得·格斯克斯·格斯克斯;烏爾里希·毛赫爾;延斯·里希特;延斯·魯克維德
• 申請（專利權）人: 貝洱兩合公司
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧琪

技術領域

本發明涉及一種熱交換器，它由DE10060102A1所公開。

背景技術

US2003/0010479A1公開了一種熱交換器，它作為AGR系統(廢氣再循環系統)中的廢氣冷卻器。外殼被內燃機的冷卻回路中的液態冷卻介質穿流，廢氣管布置在外殼中，其端部插入到管板中，而管板又與外殼相連。廢氣通過擴散器進入到廢氣冷卻器中，然后穿過被冷卻介質環繞的廢氣管并通過廢氣接管從冷卻器中排出。廢氣冷卻器的所有零件相互釬接。在這種具有管板的結構中，管端插入到管板中，其缺點是，管子在釬焊過程中固定在管板中，因此在釬焊時并且在釬料層熔化的過程中不能活動，這就會對渦流襯墊與管內壁的釬接產生不利的影響。這種缺點在不帶管板的系統中已被避免，如下面的例子所述：

在DE10060102A1中公開了一種熱交換器，它同樣作為AGR系統中的廢氣冷卻器。在這里，再循環的廢氣被取自汽車內燃機冷卻回路的冷卻介質冷卻。這種已知的廢氣冷卻器具有一個基本上分成兩部分的外殼，在外殼中布置著一個在一次側可被冷卻介質穿流且在二次側被廢氣穿流的冷卻體，所述冷卻體由多個扁平的小管組成。在這里，廢氣相對來說以直線即基本沒有出現折流的形式穿過外殼。冷卻介質沿垂直的方向進入扁平的小管并從其中排出，這樣每次就出現了一個90度的折流。為了廢氣和冷卻介質之間的換熱，在扁平的小管之間布置著所謂的渦流板。整個廢氣冷卻器由外殼、小管和渦流板組成，并通過“整體釬焊”制成。

按照圖9，DE10060102A1所申請的專利從現有技術出發，涉及一種無外殼的廢氣熱交換器，其中，扁平的廢氣管由疊片形成，疊片的折邊在縱向側具有彎曲的邊緣帶，它們與相鄰的邊緣帶釬接形成外殼壁。這樣的缺點在于會有很多的釬焊點，每個釬焊點都有著由于密封性差而造成廢氣泄露的風險。DE10060102A1所申請的專利的缺點在于，外殼壁直接與廢氣流接觸，并被加熱到一定的溫度，而這個溫度對廢氣冷卻器所安裝的環境例如汽車的發動機艙而言是不能承受的。

發明內容

本發明的任務是設計一種如前面所述的熱交換器，使它一方面適合于接合、特別是適合于釬接、焊接、粘接等，另一方面在使用高溫待冷卻介質時使它的外表溫度較低。

這個目的由下述特征實現。

按照本發明，優選地由疊片對(Scheibenpaare)形成的流道在縱向側與外殼的壁形成材料配合的連接，即釬接、焊接、粘接等。疊片對相互堆疊形成盒形式(Paket)，并通過橫向通道相互連接以使流體通過。流體在穿過這種橫向通道時會出現相對較高的壓力損失，這一方面是由于流體在從橫向通道折流進入由疊片對閉合而形成的流道時，特別是在疊片對之間的橫向流道通常具有尖銳的切邊，從而使流體出現強烈的渦流因而導致大量的壓力損失。因此，疊片對被第一流體、特別是液態的冷卻介質穿流，對于這種介質而言壓力損失不是那么重要。第二流體、特別是待冷卻的熱介質從盒裝形式的疊片對的端面進入并穿流，這樣流體相對來說以直線的形式穿過疊片盒，也就是說不出現明顯的折流。這樣對于優選為氣態的第二流體而言，所出現的壓力損失較低。為配合傳熱情況，在疊片之間設有渦流發生元件。按照本發明的熱交換器優選地在一個工序中通過釬接、焊接、粘接等方式而制成。被釬接、焊接或粘接的零件在這個過程中是活動的，即相互之間可向對方移動，并因此在釬焊過程中當釬料層熔化時它們可相對運動，從而使釬焊縫達到最小并形成無缺陷的釬接。較佳的是，疊片對在接合工序、特別是釬接工序、焊接工序、粘接工序等之前的工步中預折邊和/或彎折咬緊，即由兩個疊片組成的疊片對，包括可能設有的渦流襯墊，可通過以下方式預制成：疊片對通過從其中一個疊片形成并將另一個疊片的邊緣包住的連接板固定，從而使疊片對的兩個疊片在自身的釬焊過程中不再相對地滑動、不再相對位移或張開，并且保證了疊片對釬焊的密封。咬緊的疊片可以防止一外殼和縱向緊貼的疊片對之間由于零件們迅速升高的不同溫度及釬料層的熔化而出現的相對移動所導致的疊片對的不充分釬接。這就放寬了疊片對的縱向側和外殼之間的公差配合，因為在釬焊過程中基本上只需保證咬緊的疊片對緊貼在外殼上，而不必考慮兩個疊片相互之間可能的位移。這樣就確保，通過流道或疊片對的材料配合的連接，在第一流體、冷卻介質和外殼壁之間形成傳熱。外殼壁也通過熱耦合促進了熱交換，而根據熱交換器幾何形狀和渦流發生器的設計，疊片對的連接也明顯加大了第二流體的傳熱面：如果在流道中為第二流體設有渦流板，會使其加大約2％到多于10％，如果在第二流體的流道中設有渦流發生器(例如壓到疊片中的渦流體)，那么甚至會增加25％還多。這樣就大大提高了熱交換器的效率。此外，在使用高溫待冷卻介質的情況下，外殼壁還可以被充分冷卻，并將溫度保持一個相對較低的水平。特別是在廢氣冷卻時以及許多其它的熱交換器應用中的增壓空氣冷卻時，必須對外殼進行充分冷卻，因為否則的話會在外殼和疊片對之間的連接點形成很高的熱應力，這個應力是由于溫度差別大并相應地由被廢氣穿過的外殼和經過冷卻的疊片對之間的不同熱膨脹造成的。疊片對的縱向側與外殼相連的另一個重要優點在于，熱交換器針對第二流體的耐壓強度顯著提高，因為疊片起著外殼兩側之間的抵抗內部壓力的拉桿的作用。這樣，上述的熱交換器方案特別適合于以下介質：在這個介質中，對第二流體的壓力損失的要求極其有限，第二流體溫度很高，或者第二流體的壓力很大，或者這些要求組合在一起。