專利名稱：特別用于內(nèi)燃機的廢氣冷卻器的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，其尤其用于內(nèi)燃機的廢氣冷卻器。
背景技術(shù)：
用于多種應(yīng)用中的熱交換器是為人熟知的。此外，一種所謂的旁通管道的設(shè)置也是已知的，其在熱交換器主體上從旁邊來引導流經(jīng)熱交換器的載體介質(zhì)。另外，載體介質(zhì)流經(jīng)熱交換器，當載體介質(zhì)在熱交換區(qū)域中流動，向熱交換介質(zhì)傳遞能量或者由熱交換介質(zhì)向載體介質(zhì)傳遞能量時，熱交換介質(zhì)并沒有與載體介質(zhì)發(fā)生實質(zhì)的能量交換。
為了調(diào)節(jié)或控制在熱交換器下游的載體介質(zhì)產(chǎn)生的溫度，在熱交換器上游處引導至熱交換器的流通管道中設(shè)置切換閥門是眾所周知的，該切換閥門以可變的分流來分配流入的載體介質(zhì)，該分流中的一部分流經(jīng)熱交換管道，而另一部分流經(jīng)旁通管道。借助于閥門來確定流過旁通管道的容積流量與流過熱交換管道的容積流量的相對部分的比例，來確定熱交換器下游所產(chǎn)生的混和溫度。
為了在切換閥門與旁通管道始端之間的區(qū)域中分隔地保持分流，設(shè)置有隔板。
在這種隔板中經(jīng)常出現(xiàn)的問題是流量泄漏，其發(fā)生在隔板的區(qū)域中以及從隔板到熱交換管道或旁通管道的通道上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過隔板的適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)將載體介質(zhì)流盡可能無流量泄漏地分離成兩個分流。
該目的通過根據(jù)本發(fā)明的熱交換器來實現(xiàn)。
熱交換器可以尤其例如作為內(nèi)燃機廢氣冷卻器的熱交換器來使用，該熱交換器具有熱交換管道和旁通管道，其中，在流通管道中，在熱交換器的上游或下游設(shè)置有切換閥門，該切換閥門用來分離流入熱交換管道和旁通管道中的載體介質(zhì)。為了保持通過旁通管道的分流與通過熱交換管道的分流之間的隔離，而設(shè)置有隔板，根據(jù)本發(fā)明，該隔板從切換閥門一直延伸到旁通管道的始端。
由于隔板一直延伸到旁通管道的始端，所以實現(xiàn)了兩個分流的良好的隔離，并且很大程度地防止了兩個分流之間較大的流量泄漏。該做法能夠?qū)崿F(xiàn)兩個流量以其比例彼此準確的分離，并且由此而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地調(diào)節(jié)或控制熱交換器下游的載體介質(zhì)的溫度。在熱交換器中，在熱交換管道中能量傳遞到熱交換介質(zhì)上，熱交換介質(zhì)通過熱交換管道區(qū)域中的交換表面獲得與載體介質(zhì)的熱傳遞接觸，從而使能量傳遞到載體介質(zhì)或者從熱交換介質(zhì)傳遞到載體介質(zhì)。此外，通過載體介質(zhì)和熱交換介質(zhì)的不同的能量含量來預設(shè)熱交換管道區(qū)域中的能量交換。在避免對分流有不可估量影響的流體泄漏的同時，可以通過兩個分流部分的可變的變化在熱交換器下游產(chǎn)生較好的混和溫度，從而可以控制或調(diào)節(jié)熱交換器下游的載體介質(zhì)的熱能。由于在本發(fā)明的設(shè)計方案中，隔板一直延伸到旁通管道的始端，所以避免了流體泄漏。也就是說，在旁通管道與隔板之間不存在縫隙，從而能夠以不同于通常的解決辦法來避免在該區(qū)域中存在的流體泄漏。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，隔板與旁通管道連接，特別是焊接。通過隔板與旁通管道之間的連接而確保避免隔板與旁通管道的始端之間的流體泄漏，并保證分流的良好及有效的分隔。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，設(shè)計有擴散道，其作為流通管道和旁通管道或熱交換管道的始端之間的構(gòu)件，其中隔板至少局部地與擴散道連接。使用擴散道的目的在于，在具有較小流通橫截面的流通管道與具有較大流通橫截面的熱交換器之間能夠?qū)崿F(xiàn)流通的合理過渡。在熱交換器中，尤其在熱交換管道的區(qū)域中能夠?qū)崿F(xiàn)增大的流通橫截面，即在較低的流動速度時可以傳輸相同的容積流量。較低的流動速度提高了熱交換管道的區(qū)域中載體介質(zhì)與熱交換介質(zhì)之間能量交換的可能性。此外，通過至少區(qū)域性地實現(xiàn)的隔板與擴散道的連接，產(chǎn)生了改善的密封性，并由此而實現(xiàn)了兩個分流之間的較小的流體泄漏，該分流由切換閥門產(chǎn)生。特別是在相關(guān)于擴散道而流經(jīng)的側(cè)向部分中提供了位于擴散道上的隔板的位置，其中，尤其是在該裝置的區(qū)域中建立了隔板與擴散道之間的連接部，其中該連接部特別設(shè)計為焊接連接部。
對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實施例，當切換閥門固定到流通管道中的轉(zhuǎn)動軸上時，其中切換閥門的閥門平面延伸到轉(zhuǎn)動軸的上游，并且隔板一直延伸到轉(zhuǎn)動軸，特別是與該轉(zhuǎn)動軸進行連接。該措施也用于形成無縫隙(即無泄漏)的管道，該管道從切換閥門的端部一直延伸到熱交換器的旁通管道中。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，旁通管道由兩個交錯設(shè)置的管，即外管和內(nèi)管組成，其中，內(nèi)管內(nèi)部也就是在其中心流過有載體介質(zhì)，由此，該載體介質(zhì)在熱交換管道上從旁邊引導。
設(shè)置帶有內(nèi)管和外管的雙重管的措施提供了一種將內(nèi)管設(shè)置在旁通管道中的可能性，即能夠?qū)崿F(xiàn)熱的縱向循環(huán)。通過該措施并基于流通的載體介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)管熱膨脹的均衡，而內(nèi)管的熱膨脹通過相應(yīng)的間隙以及另一管內(nèi)部的管的可松動的固定裝置實現(xiàn)。
根據(jù)優(yōu)選的實施例，隔板一直延伸到內(nèi)管。通過該措施，分流的轉(zhuǎn)移，即該分流流過旁通管道，一直向內(nèi)管引導，由此無泄漏地引導到流通管道的始端。在由此而來的實施例中特別提出，隔板上的內(nèi)管可以導向地保持或固定，特別是與其焊接。通過該措施，首先確保了隔板和內(nèi)管彼此保留在不變的位置中，并且在該位置能夠不形成流體泄漏。此外，在冷卻器與旁通管道之間實現(xiàn)了已改善的內(nèi)部密封，并且避免了隔板與冷卻器之間的公差問題。借此也避免了公差及位置平衡的問題，提供了隔板與內(nèi)管之間的牢固的連接部。
當隔板彎曲成形成垂直指向流通方向的端壁時，其適應(yīng)于本發(fā)明的以下特別有利的實施例。端壁具有缺口，內(nèi)管通入到該缺口中，其中在該部分中，缺口和內(nèi)管具有彼此對應(yīng)的輪廓，并在區(qū)域中彼此連接(特別是焊接)成使缺口形成用于內(nèi)管內(nèi)部的流入開口。
該實施例確保了全部的分流導入內(nèi)管中，并且在流通管道與旁通管道的內(nèi)管之間提供了良好的、廉價生產(chǎn)的通道。在安裝時，隔板特別能夠直接保持或固定到內(nèi)管上，進而安裝到熱交換器的側(cè)面，而不是安裝到切換閥門上。同時隔板能夠用于熱交換器中內(nèi)管的位置固定，此外，在直接朝向切換閥門的轉(zhuǎn)動軸的區(qū)域中用于平衡縱向間隙的狹長的縫隙只有很少的作用，因為該縱向間隙位于軸結(jié)構(gòu)的流動陰影中，并且在此出現(xiàn)的流體泄漏要少于在隔板用于流體輸送、流體導流及將流體導入到旁通管道的內(nèi)管中的區(qū)域所出現(xiàn)的流體泄漏。也可以特別地設(shè)置成使內(nèi)管可導向地保持在缺口中，但不是設(shè)計為位置不變地固定，而是設(shè)置成使內(nèi)管在熱膨脹時可軸向移動地保持在缺口中。
根據(jù)本發(fā)明的以下優(yōu)選實施例，設(shè)置成使端壁至少限定為通過擴散道的局部區(qū)域并在該區(qū)域上終止，并且優(yōu)選地在該位置區(qū)域中與擴散道連接，特別是焊接。通過該措施來提供對隔板的廉價支承，同時將旁通管道的內(nèi)管有效地固定并引導在預定的位置中。


另外，接下來根據(jù)附圖中示出的實施例詳細地說明本發(fā)明；附圖中示出圖1隔板區(qū)域中流體管道及熱交換器的縱向截面圖；圖2圖1所示布局的橫向截面圖；圖3流體管道及熱交換器的斜視圖。
具體實施例方式
圖1和2示出了在流入?yún)^(qū)域中載體介質(zhì)的流動導向上的熱交換器10的縱向及橫向截面圖。熱交換器10設(shè)計為雙管式的，其中，兩個管道中的其中一個形成旁通管道11，而另一個管道形成熱交換管道14。熱交換管道14設(shè)計成，在載體介質(zhì)與熱交換管道14的區(qū)域中所形成的(將能量交換到載體介質(zhì)的)熱交換介質(zhì)之間實現(xiàn)能量交換，并由此實現(xiàn)載體介質(zhì)的加熱或冷卻。在示出的實施例中，熱交換器用于內(nèi)燃機的廢氣冷卻器，在該冷卻器中載體介質(zhì)由廢氣流形成，并且相應(yīng)地供應(yīng)有作為熱交換介質(zhì)的冷卻水。載體介質(zhì)-廢氣的熱量傳遞到熱交換介質(zhì)-水上，并且降低了廢氣流的溫度。
經(jīng)由旁通管道11引導的廢氣，即載體介質(zhì)以幾乎不變的溫度到達熱交換器下游的相應(yīng)端部上。通過確定的分流的部分，即該分流的一部分在旁通管道中流過熱交換器，而另一部分流過熱交換管道，進而兩個分流的混和能夠控制或調(diào)節(jié)熱交換器下游的廢氣流的溫度。
切換閥門20用于分配兩個分流中流入的廢氣，該切換閥門通過定位裝置22(僅部分示出)可以將其位置調(diào)節(jié)保持在朝向熱交換器10的流體管道25，該流體管道定義為管。在兩個附圖中示出了切換閥門20的位置，在該位置全部廢氣流導入熱交換管道，并且沒有分流引導通過旁通管道11。
旁通管道11由單根管或兩個交錯導向的管構(gòu)成。外管13包圍穿過外管中心(也就是引導廢氣分流的中心)的內(nèi)管12，該廢氣流動通過旁通管道。通過該措施提供在兩個管之間進行隔離的縫隙。
擴散道15設(shè)計成位于流通管道25與熱交換器10之間的流動通道，該流動通道具有大于流通管道25的可流通橫截面。在熱交換管道14的區(qū)域中，通過底部16限制擴散道，管道17通入該區(qū)域內(nèi)，這些管道構(gòu)成熱交換管道14的可以使載體介質(zhì)流通的區(qū)域。旁通管道11的外管13在熱交換管道外部的區(qū)域中通入底部16，該底部具有相應(yīng)的缺口。熱交換管道的內(nèi)管12穿過底部16，該內(nèi)管一直伸入到擴散道15內(nèi)。
為了使兩個分流彼此分開，在擴散道15中設(shè)置有隔板40，該分流由流入的廢氣流通過閥門20產(chǎn)生，該隔板一直延伸到流通管道25中的轉(zhuǎn)動軸21。擴散道15中的隔板40側(cè)向地抵靠在端壁上并優(yōu)選地與該端壁焊接。此外還具有缺口42，該缺口位于垂直于流通方向而延伸的端面41上，該缺口是隔板的一部分。旁通管道11的內(nèi)管12伸入到該缺口42中，從而或者通過焊接實現(xiàn)隔板40與內(nèi)管11之間牢固的連接，或者通過缺口42中內(nèi)管的可導向的固定不但實現(xiàn)基本的液體密封，而且通過內(nèi)管的軸向移動實現(xiàn)隔板40與旁通管道11之間縱向熱平衡的補償連接。
隔板40延伸到流通管道25中，并且也可以側(cè)向地抵靠到該流通管道上，從而阻止了用于導致廢氣(即載體介質(zhì))分流的被隔板40彼此隔開的兩個管道之間旁邊的隔板40上的旁流。隔板40一直延伸到轉(zhuǎn)動軸21并且抵靠在軸導向部或軸套上，該軸套至少局部地包圍帶有切換閥門20的可轉(zhuǎn)動的軸。在該抵靠區(qū)域中可以在隔板40與轉(zhuǎn)動軸21之間提供一種固定、特別是焊劑插塞連接。
圖3示出了具有角度校準的垂直管道。導向板1包圍具有與內(nèi)管2橫截面相匹配的通孔的彎曲邊沿1a。首先，導向板1圍繞通孔邊沿的四周與內(nèi)管2的端面焊接。接著，將該單元推入到殼體3的通道3a中，其中，例如借助于小塊來實現(xiàn)內(nèi)管的良好摩擦配合的固定。接下來，將內(nèi)管和/或?qū)虬?與殼體焊接，其中也許T型型材是足夠的。
然后，通過導向板1來推動垂直管道6，并且可能安裝閥舌門8和軸9。在相對于垂直部件對垂直管道6進行準確的校正之后，垂直管道6與帶有圍繞殼體的端面延伸的焊合的殼體進行焊接。
所述實施例的每個特別的特征并不僅限于此，而是能夠根據(jù)必要的條件自由地互相組合，其中也許可以通過特定的組合設(shè)計出特別有利的熱交換器。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器(10)，其特別是內(nèi)燃機的廢氣冷卻器，其具有熱交換管道(14)和旁通管道(11)，其中，在流通管道(25)中，在所述熱交換器(10)的上游或下游設(shè)置有切換閥門(20)，所述切換閥門用來分離流入到所述熱交換管道(14)和所述旁通管道(11)中的載體介質(zhì)，并且為便于兩個分流的分離而連接有隔板(40)，其特征在于，所述隔板(40)一直延伸到所述旁通管道(11)的始端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述隔板(40)與所述旁通管道(11)連接。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器(10)，其特征在于，在所述流通管道(25)與所述旁通管道(11)的始端之間設(shè)計有擴散道(15)，其中所述隔板(40)至少局部地與所述擴散道(15)連接，特別是焊接。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述切換閥門(20)固定到所述流通管道(25)中的轉(zhuǎn)動軸(21)上，其中所述隔板(40)一直延伸到所述轉(zhuǎn)動軸(21)，并且特別是保持，尤其是固定，優(yōu)選地是焊接到所述轉(zhuǎn)動軸(21)上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述旁通管道(11)由兩個交錯設(shè)置的管，外管(13)和內(nèi)管(12)構(gòu)成，其中，載體介質(zhì)以所述內(nèi)管的中心流過所述內(nèi)管(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管(12)一直延伸到所述隔板(40)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述隔板(40)與所述內(nèi)管(12)連接，特別是所述內(nèi)管(12)可導向地保持或固定到所述隔板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述隔板(40)被彎曲，并形成垂直指向流通方向的端壁(41)，所述端壁具有缺口(42)，所述內(nèi)管(12)通入所述缺口中，其中所述缺口(42)尤其與所述內(nèi)管(12)的輪廓對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管(12)可軸向移動導向地保持在所述缺口(42)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述內(nèi)管(12)在所述缺口(42)的區(qū)域中與所述隔板(40)的所述端壁(41)連接，優(yōu)選地是焊接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的熱交換器(10)，其特征在于，所述端壁(41)至少通過所述擴散道(15)的局部區(qū)域抵靠在所述擴散道上，并且優(yōu)選地在該位置區(qū)域中與所述擴散道連接，特別是焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器(10)，特別是用于內(nèi)燃機的廢氣冷卻器的熱交換器。本發(fā)明的目的在于，通過隔板(40)的適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)將載體介質(zhì)盡可能無流量泄漏地分離成兩個分流。熱交換器(10)可以作為內(nèi)燃機的廢氣冷卻器來使用，該熱交換器具有熱交換管道(14)和旁通管道(11)，其中，在流通管道(25)中，在熱交換器的上游設(shè)置有切換閥門(20)，該切換閥門分離流入到熱交換管道和旁通管道中的載體介質(zhì)。為了保持通過旁通管道(11)的分流與通過熱交換管道(14)的分流之間的隔離，而設(shè)置有隔板(40)，根據(jù)本發(fā)明，該隔板從切換閥門(20)一直延伸到旁通管道(11)的始端。
文檔編號F01N3/04GK1950592SQ200580014475
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者克勞斯·貝克, 赫維·帕朗雄, 馬丁·申德勒 申請人:貝洱公司