熱交換設備的制作方法
【專利摘要】已知一種用于內燃機的熱交換設備，該熱交換設備包括：外殼(2)和內殼(4)，內殼(4)具有有隔板(10)，通過所述隔板將內部的可被待冷卻流體流過的通道(14)與外部的設計在外殼(2)與內殼(4)之間的冷卻劑通道(16)隔開；肋片(12)，所述肋片從隔板(10)延伸到可被待冷卻流體流過的通道(14)內；凹槽(34)，所述凹槽設計在內殼(4)隔板(10)的外表面(32)上；以及，凸起(44)，所述凸起從外殼(2)面向冷卻劑通道(16)的內壁(42)朝向隔板(10)上的凹槽(34)的方向這樣延伸，使得冷卻劑通道(16)的橫截面基本不變。在這里，外殼往往在強度過低的同時具有過大的重量。為了解決所述問題規(guī)定，在外殼(2)內壁(42)上的凸起(44)通過外殼(2)上的凸筋(46)構成。
【專利說明】熱交換設備
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內燃機的熱交換設備,該熱交換設備包括:外殼和內殼，內殼具有隔板，通過所述隔板將內部的可被待冷卻流體流過的通道與外部的設計在內殼與外殼之間的冷卻劑通道隔開；肋片，所述肋片從隔板延伸到可被待冷卻的流體流過的通道內；凹槽，所述凹槽設計在內殼隔板的外表面上；以及，凸起，所述凸起從外殼面向冷卻劑通道的內壁朝向隔板上的凹槽方向這樣延伸，使得冷卻劑通道的橫截面基本不變。
[0002]這種換熱器例如在內燃機中用作冷卻器。在這里例如已知用于冷卻廢氣而且也用于冷卻增壓空氣。在這兩種情況下，所述冷卻被用于改善燃燒過程并因而降低廢氣內有害物質含量。
[0003]眾所周知，換熱器和在這里尤其通過壓鑄制成的換熱器由多個套疊在一起的殼體組成，肋片從殼體向尤其被待冷卻流體流過的通道延伸。在這種情況下，那些延伸出肋片的底板一般用作冷卻劑通道與通常導引氣體的通道之間的隔板。
[0004]為了提高效率和為了簡化澆鑄過程，已知將內殼的隔板設計為波紋狀，以改善在澆鑄過程中液態(tài)金屬的流動以及增大傳熱的表面。
[0005]此外，由DE102007008865A1已知，在這種在隔板上有凹槽的換熱器中，應通過在外殼內壁同時鑄造對應的凸起，將外殼鑄造為能形成基本上恒定的冷卻劑空隙。由此防止沿冷卻劑主流方向的橫截面內形成不同的流阻，否則會導致不均勻的通流，從而在換熱器內造成較冷和較熱的區(qū)域。
[0006]然而，這樣做由于形成材料聚積帶來的缺點是增加外殼的重量。此外，殼體零件往往經(jīng)受高的壓力，這種壓力導致在壁厚較小時不能達到必要的強度。
[0007]因此本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種換熱器，它在外殼重量小的同時具有盡可能高的強度。與此同時應保持在冷卻劑外套內均勻的流阻。
[0008]以上技術問題是通過具有主權利要求特征部分所述特征的換熱器解決的。
[0009]由于在外殼內壁上的凸起通過外殼上的凸筋構成，在借助凸筋提高強度和減輕重量的同時減少所需的材料量。這種設計可例如用砂型鑄造實現(xiàn)。與此同時，制成均勻通流的冷卻劑通道，從而由于重量較輕而使冷卻劑在內燃機耗油量低的情況下達到良好的效率。
[0010]優(yōu)選地，凹槽分別設計在肋片根部之間，由此增大冷卻面，從而可以進一步提高效率。
[0011]按作為替代方式的設計，凹槽分別設計在肋片根部處。這種設計由于在鑄造時改善液態(tài)金屬的流動而簡化制造過程。制成的澆鑄件有均勻的內部結構，由此進一步提高強度。
[0012]在本發(fā)明特別優(yōu)選的設計中，肋片沿流動方向依次排列成排，其中，依次成排的肋片彼此錯開布置，并且凸筋與這種錯開配置對應地設計構造。由此消除邊界層，從而保證在被待冷卻流體流過的通道內待冷卻的流體良好混合，其結果是提高效率。凸筋的相應設計在此實施形式中也導致在冷卻劑通道的橫截面內均勻通流，由此防止在冷卻劑通道中冷卻劑流速為零的死角，并再次提高效率。
[0013]在優(yōu)選的實施方式中，內殼朝向冷卻劑通道的表面和外殼朝向冷卻劑通道的內壁連續(xù)設計，從而在被冷卻流體流過的通道內不形成橫截面突變，由此再次減小壓力損失和避免死水區(qū)。在這種情況下可以采用功率較小的冷卻劑泵。
[0014]內殼用壓鑄法制造且外殼用砂型鑄造法制造是特別有利的。這樣可以由少量殼體零件構成以及經(jīng)濟地生產換熱器。
[0015]顯然，采用熱交換設備的這些實施形式，可以在提高強度和降低材料耗費的同時，至少保持冷卻效率。通過減輕重量，節(jié)省原材料成本以及降低燃料消耗量。
[0016]在附圖中示出了按本發(fā)明熱交換設備的一種實施例并在以下進行描述。
[0017]圖1以從斜上方觀察的立體圖形式示出了按本發(fā)明的熱交換設備的視圖。
[0018]圖2以剖面圖形式示出了圖1中按本發(fā)明的熱交換設備的正視圖。
[0019]圖1中表不的熱交換設備由外殼2組成,在外殼內布置有兩件式的內殼4,所述內殼包括上半殼6和下半殼8，該上半殼6和下半殼8通過擺式摩擦焊互相連接。
[0020]不僅內殼4的上半殼6而且其下半殼8都例如分別通過壓鑄法制成，并且分別具有隔板10，肋片12自所述隔板10出發(fā)，交替地在上半殼6和下半殼8的橫截面上在內殼4內部的可被待冷卻流體流過的通道14內延伸。所述流體例如可以是內燃機的廢氣。
[0021]內殼4以這樣的方式套插在外殼2內，亦即在內殼4與外殼2之間構成可被冷卻劑流過的冷卻劑通道16，該冷卻劑通道可通過隔板10與可被待冷卻流體流過的通道14隔開。內殼4借助凸緣連接18與外殼2密封地連接，從而將冷卻劑通道16設計為密閉的冷卻劑外套。
[0022]可被待冷卻流體流過的通道14從熱交換設備正面的進口 20向熱交換設備對置側的出口 22延伸。通道14通過中間板24被分為兩個支路通道26、28，其中第一支路通道26與內燃機第一組氣缸的排氣管連接，而第二支路通道28與內燃機第二組氣缸的排氣管連接。通過這種分隔防止各單獨排出的排氣脈沖之間的互相干擾，由此可在使用連接在下游的止回閥的情況下增大總質量流量。
[0023]在這里，中間板24從下半殼8的隔板10 —直延伸到對置的槽30上，所述槽30設計在上半殼6的隔板10內。中間板24穿過隔板10借助擺式摩擦焊固定在槽30內，從而防止中間板24的溢流，與此同時通過平分已有的支撐面(SprengMchen)明顯提高內殼4的穩(wěn)定性。
[0024]此外可以看出，不僅下半殼8而且上半殼6的隔板10都具有波紋狀表面32。通過依次排列的肋片排38的肋片根部36之間的凹槽34獲得所述波紋狀表面32。在表面32的那些沿縱向位于肋片排38之間的區(qū)域內，凹槽34具有僅沿所述區(qū)域延伸的錯移40，從而自下一個以同樣的方式相對于前一個肋片排錯開布置的肋片排38開始，凹槽34重新設置在肋片根部36之間的間隔內。
[0025]以通過砂型鑄造法制成的外殼2為例，該外殼2具有內壁42，所述內壁42與內殼4的凹槽34對應設計。這意味著，凸起44伸入肋片根部36之間的每個凹槽34內，從而使內殼4的表面32距外殼2的內壁42的距離總體上基本相同。其結果是，不論沿流動方向還是垂直于流動方向的通流截面總體上基本相同。由此達到具有均勻散熱的恒定的冷卻劑流，因為基于恒定的流阻，基本上可以排除形成死水區(qū)的可能性，從而又能達到很高的冷卻效率。
[0026]按本發(fā)明，凸起44通過凸筋46構成，亦即通過在外殼2的外壁50上的槽狀凹陷48構成，用以提高硬度。在接著構成凸筋46時，每每對置地、也即在內壁42上通過材料擠壓形成凸起44。當然，凸筋的形狀也可以直接在鑄造過程中構成，由此同樣達到提高剛度而不增加材料需求。因此可以得到具有足夠硬度的薄壁外殼2。在這里，凸筋因循在內殼4外表面32上的凹槽34的走向。
[0027]如圖1所示，在外殼2上還設計有冷卻劑進口接管52和法蘭狀冷卻劑出口 54。
[0028]這種結構的熱交換設備基于冷卻劑的均勻通流具有高的效率，并與此同時可以在材料耗費低的情況下經(jīng)濟地生產。由于重量較小，當在內燃機內應用時可以節(jié)省燃料。
[0029]應當明白，保護范圍不限于已說明的實施例。尤其是，外殼例如可以用金屬薄板制造，而不是砂型鑄造，以及事后安裝凸筋。此外還可以在內殼上的凹槽分別設計在肋片根部上，由此顯著改善鑄造質量。當然也可以按不同的方式分割成不同的外殼部分，以及尤其移動連接面。同樣可以考慮其他結構性改變。
【權利要求】
1.一種用于內燃機的熱交換設備，包括: 外殼(2)和 內殼⑷，內殼⑷具有隔板(10)，通過所述隔板將內部的可被待冷卻流體流過的通道(14)與外部的設計在內殼⑷與外殼(2)之間的冷卻劑通道(16)隔開； 肋片(12)，所述肋片自隔板(10)延伸到可被待冷卻流體流過的通道(14)內； 凹槽(34)，所述凹槽設計在內殼(4)隔板(10)的外表面(32)上；以及， 凸起(44)，所述凸起自外殼⑵面向冷卻劑通道(16)的內壁(42)朝向隔板(10)上的凹槽(34)如此延伸，使得冷卻劑通道(16)的橫截面基本不變， 其特征在于，在外殼⑵內壁(42)上的凸起(44)通過外殼(2)上的凸筋(46)構成。
2.按照權利要求1所述的熱交換設備，其特征在于，凹槽(34)分別設計在肋片根部(36)之間。
3.按照權利要求1所述的熱交換設備，其特征在于，凹槽(34)分別設計在肋片根部(36)處。
4.按照前列諸權利要求之一所述的熱交換設備，其特征在于，肋片(12)沿待冷卻流體的流動方向依次排列成排，其中，依次排列的肋片排(38)的肋片(12)彼此錯開配置，并且所述凸筋(46)與這種錯開配置(40)對應設計。
5.按照前列諸權利要求之一所述的熱交換設備，其特征在于，內殼(4)朝向冷卻劑通道(16)的表面(32)和外殼(2)朝向冷卻劑通道(16)的內壁(42)連續(xù)不斷地構成。
6.按照前列諸權利要求之一所述的熱交換設備，其特征在于，內殼(4)通過壓鑄法制成。
7.按照前列諸權利要求之一所述的熱交換設備，其特征在于，外殼(2)通過砂型鑄造法制成。
【文檔編號】F28F9/00GK103547877SQ201280024928
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月30日 優(yōu)先權日:2011年5月24日
【發(fā)明者】P.科巴赫, H-U.庫內爾 申請人:皮爾伯格有限責任公司