專利名稱：一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，是一種應(yīng)用于中、重型汽車發(fā)動 機(jī)廢氣再循環(huán)冷卻系統(tǒng)的熱交換器。
背景技術(shù)：
隨著汽車排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)冷卻系統(tǒng)用冷卻器的應(yīng)用越來越廣泛 ，同時由于受到發(fā)動機(jī)空間的限制，對冷卻器換熱性能的要求也越來越高，因此，廢氣再循 環(huán)冷卻器需要不斷的改進(jìn)以滿足使用要求；對于中重型柴油機(jī)車而言，廢氣再循環(huán)冷卻器的 成本較輕型柴油機(jī)車用冷卻器的成本要高、加工難度大，因此在為客戶設(shè)計(jì)和制造冷卻器時 ，不僅要充分考慮到其換熱性能和可靠性，同時要兼顧到加工的難易程度和成本問題。
廢氣再循環(huán)冷卻器是廢氣再循環(huán)冷卻技術(shù)的一個重要組元，而廢氣再循環(huán)冷卻技術(shù)的應(yīng) 用在汽車行業(yè)是降低尾氣排放的有效措施之一。廢氣再循環(huán)冷卻技術(shù)是將汽車發(fā)動機(jī)所排放 的部分廢氣先通過冷卻器進(jìn)行冷卻后，重新回傳到發(fā)動機(jī)燃燒室與新鮮空氣共同參與燃燒， 從而有效降低NOx排放的一種技術(shù)。該技術(shù)利用廢氣中含有的大量化學(xué)惰性氣體(C02、 N2、 H20)具有較高比熱這一特性來降低N0x的生成。因?yàn)镹Ox的生成條件是高溫富氧，而溫度較低 廢氣的引入一方面使混合氣熱容量增大，使得相同量的混合氣升高同樣溫度所需的熱量增加 ，從而有效降低最高燃燒溫度，偏離了NOx的高溫生成區(qū)；另一方面廢氣對新鮮空氣的稀釋 也相應(yīng)降低了氧的濃度，從而有效地抑制NOx的生成。因此在汽車發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中 ，設(shè)置高效可靠的廢氣再循環(huán)冷卻器可以使汽車的尾氣排放滿足嚴(yán)格的法規(guī)要求。
目前，汽車發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用的冷卻器有兩大類。 一類為板翅式冷卻器， 一類為 管殼式冷卻器，其中以管殼式冷卻器的類型應(yīng)用最為廣泛。由于廢氣再循環(huán)冷卻器的加入會 影響發(fā)動機(jī)整個冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至?xí)φ麄€發(fā)動機(jī)造成影響，因此不僅要求冷卻器緊湊 高效，更重要的是要保證其可靠性，同時從成本方面考慮，要用最實(shí)用的工藝制造出高可靠 性的產(chǎn)品，為客戶節(jié)省成本同時保證產(chǎn)品的批量供應(yīng)，管殼式冷卻器是合適的選擇；而板翅 式換熱器應(yīng)用在中重型車上有其固有的缺點(diǎn)，不僅成本高、加工難度大、可靠性較差，而且 容易堵塞，因此在中重車上很少應(yīng)用板翅式換熱器作為廢氣再循環(huán)冷卻器。
由于中重型車的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，因此廢氣再循環(huán)冷卻器的可靠性非常重要，如果冷
卻器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)泄漏，無論是氣側(cè)還是水側(cè)泄漏都將直接對發(fā)動機(jī)造成破壞性的傷害。由于中重型車用廢氣再循環(huán)冷卻器一般都較長，因此不能忽略由于管殼和管束的受熱不等 而引起的熱應(yīng)力，如未考慮熱膨脹問題，冷卻器的可靠性會較差，長時間運(yùn)行后，可能導(dǎo)致 冷卻器泄漏，從而對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生破壞，因此，為了避免這種情況發(fā)生，必須采取措施保證冷 卻器整體的強(qiáng)度和可靠性。
目前在國內(nèi)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的中重型柴油機(jī)車用管殼式廢氣再循環(huán)冷卻器中，管殼多采用鑄 件，冷卻器的整體結(jié)構(gòu)比較笨重，占用發(fā)動機(jī)較大的空間，這種形式的冷卻器的功率密度較 低，未充分發(fā)揮單位體積內(nèi)冷卻器的換熱效果，而且這種冷卻器升級換代的能力較差；更重 要的一點(diǎn)是對于采用鑄件管殼的冷卻器而言，解決管殼與管束之間的熱膨脹問題較難，或者 是解決熱膨脹問題所帶來的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，所述冷 卻器的外殼為圓形或矩形截面，管殼由金屬薄板圍成而非鑄件，可以有效地利用外部空間， 且充分利用管殼內(nèi)的空間，緊湊的布置換熱管束，使冷卻器的性能滿足要求，具有升級換代 的潛力。冷卻器的換熱管體組件設(shè)計(jì)，各管束之間為串聯(lián)的關(guān)系，管殼和管束的數(shù)目并不是 對應(yīng)的，分體管殼的數(shù)目大于等于管束的數(shù)目；換熱管體組件的設(shè)計(jì)有效解決了管殼和管束 由于受熱不均而產(chǎn)生的熱應(yīng)力問題，提高了冷卻器整體的可靠性，從性能和可靠性兩方面滿 足發(fā)動機(jī)的使用要求，從而滿足日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。換熱管體組件的設(shè)計(jì)使管殼和換 熱管的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時由于降低了加工難度，滿足冷 卻器批量生產(chǎn)的需求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，包括與發(fā)動 機(jī)排氣管連接進(jìn)氣管箱，與發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)出氣管連接的排氣管箱，所述進(jìn)氣管箱與 排氣管箱之間分別通過脊環(huán)連接有至少兩個換熱管體組件，與進(jìn)氣管箱連接的換熱管體組件 上設(shè)有進(jìn)水管，與出氣管箱連接的換熱管體組件上設(shè)有出水管；所述的換熱管體組件通過連 接氣路的換熱管體連接件連接，并通過水路連接件連接水路。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，采用換熱管體組件， 一方面可以縮短單個管殼和管束的長度，有效的解決了管殼和管束的熱膨脹問題。另一方面 ，這種換熱管體組件的設(shè)計(jì)使裝配工藝簡單，可以有效降低加工難度，提高加工精度，保證 冷卻器的可靠性。另外，換熱管體組件的設(shè)計(jì)使換熱管和管殼的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，從而 提高了開發(fā)的周期，同時由于降低了加工難度，滿足冷卻器批量生產(chǎn)的需求。這種換熱管體 組件的設(shè)計(jì)經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，不會增大冷卻器的氣側(cè)壓力損失值，適用于目前中重型用發(fā)動機(jī)的使用。
中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，采用換熱管體組件的設(shè)計(jì)方法，相對于普遍采用 的管殼整體鑄造的方式， 一方面可以保證冷卻器在相同外形空間基礎(chǔ)上整體設(shè)計(jì)更緊湊，有 效地利用管殼內(nèi)的空間，管束的布置更合理，從而提高冷卻器的整體性能。另一方面，由于 換熱管體組件的設(shè)計(jì)可以有效的解決熱膨脹問題，因此可以提高冷卻器的整體可靠性。冷卻 器即滿足可靠性要求又滿足性能要求，從而有效降低再循環(huán)廢氣的溫度，降低了廢氣中氮氧 化合物的排放，對環(huán)保做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖l是本發(fā)明實(shí)施例一所述的換熱器的示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一所述的換熱器的管殼示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二、四所述的換熱器的示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例三、五所述的換熱器的示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三、五所述的換熱器的示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四所述的換熱器的示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例四所述的換熱器的示意圖，是圖6的B-B向剖面圖； 圖8是本發(fā)明實(shí)施例五所述的換熱器的示意圖，是圖5的A-A向剖面圖 圖9是本發(fā)明實(shí)施例六所述的換熱器的示意圖； 圖10是本發(fā)明實(shí)施例六所述的換熱器的示意圖ll是本發(fā)明實(shí)施例六所述的換熱器的示意圖，是圖10的C-C向剖面圖12是本發(fā)明實(shí)施例七所述的換熱器的扁形換熱管示意圖13是本發(fā)明實(shí)施例七所述的另一種換熱器的扁形換熱管示意圖14是本發(fā)明實(shí)施例七所述的另一種換熱器的扁形換熱管示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
本實(shí)施例是一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，包括與發(fā)動機(jī)排氣管連接進(jìn)氣 管箱3，與發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)氣管連接的排氣管箱4，進(jìn)氣管箱與排氣管箱之間分別通
過脊環(huán)連接有至少兩個換熱管體組件，與進(jìn)氣管箱連接的換熱管體組件1上設(shè)有進(jìn)水管5，與 出氣管箱連接的換熱管體組件2上設(shè)有出水管6。換熱管體組件通過連接氣路的換熱管體連接 件21連接，并通過水路連接件7連接水路。本實(shí)施例所述的換熱器可以有兩個換熱管體組件，也可以有三個、四個或者更多的換熱 管體組件組成。這樣對于一個換熱器的設(shè)計(jì)十分方便，可以根據(jù)換熱量的多少隨意的進(jìn)行組 合。如圖l所示的是一個具有三個換熱管體組件的換熱器?？招募^代表廢氣的流動方向示 意，實(shí)心箭頭代表冷卻劑的流動方向示意。高溫廢氣從進(jìn)氣管箱3進(jìn)入冷卻器，首先通過換 熱管體組件l中的換熱管管束，然后從第一個換熱管體組件的換熱管管束出來進(jìn)入第二個換 熱管體組件換熱管管束，再由第二個換熱管管束進(jìn)入第三個換熱管體組件2的換熱管管束， 再由第三個換熱管體組件的換熱管管束進(jìn)入排氣管箱4，最后從排氣管箱進(jìn)入與冷卻器相連 的廢氣再循環(huán)管路中。由于廢氣依次通過第一和第二和第三換熱管管束，三個換熱管管束為 串聯(lián)的形式，因此本實(shí)施例所述的冷卻器可以稱為串聯(lián)式冷卻器。冷卻劑即發(fā)動機(jī)的冷卻水 自進(jìn)水管進(jìn)入第一個換熱管體組件的管殼和第一換熱管管束之間圍成的空間，與第一換熱管 管束內(nèi)的高溫廢氣發(fā)生熱交換。然后冷卻劑通過水路連接件進(jìn)入第二個換熱管體組件的管殼 和第二管束之間圍成的空間，與進(jìn)入第二管束中的高溫廢氣繼續(xù)進(jìn)行熱交換。然后冷卻劑通 過第二個水路連接件進(jìn)入第三個換熱管體組件的管殼和第三管束之間圍成的空間，與進(jìn)入第 三管束中的高溫廢氣繼續(xù)進(jìn)行熱交換。最后冷卻劑通過出水管排出，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng) 管路。而經(jīng)過冷卻的發(fā)動機(jī)廢氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
本實(shí)施例中采用金屬薄板圍制成的管殼代替整體鑄造管殼，不是簡單的代換。采用整體 鑄造的管殼類型，在排放法規(guī)要求不高的時期可以滿足要求，但是隨著排放法規(guī)的越來越嚴(yán) 格，這種管殼為鑄造的冷卻器在升級換代上存在很大的弊端。由于在發(fā)動機(jī)上安裝冷卻器的 空間有限，而鑄件的厚度較大，在相同的空間體積下，鑄件內(nèi)空間難以擴(kuò)展，因此限制了管 殼內(nèi)管束的有效換熱面積的增加。若在相同換熱管束布置的條件下，采用金屬薄板圍成的管 殼的換熱管管外空間較大，減少了冷卻劑通過冷卻器的流動阻力，對廢氣再循環(huán)系統(tǒng)有利。 或者由于空間較大，可以使冷卻器中通過更多的冷卻劑，使冷卻器的整體換熱效果提高。由 于中重型車用廢氣再循環(huán)冷卻器外形通常是矩形，其長度相對與寬度和高度大得多，所以長 度方向的強(qiáng)度必須較大，才能經(jīng)得起管殼在冷熱交替出現(xiàn)時不至于變形太大，以致?lián)p壞管殼
本實(shí)施例采用換熱管體組件的方案，管殼采用分體管殼的設(shè)計(jì)，冷卻器管束采用分組管 束的設(shè)計(jì)，各管束之間為串聯(lián)的關(guān)系。采用這種設(shè)計(jì)方案，可以使較長的冷卻器管殼和管束 設(shè)計(jì)成多個較短管殼和管束的連接方式，從而降低了產(chǎn)品的加工難度。更重要的是，串聯(lián)式 冷卻器的設(shè)計(jì)有效解決了管殼和管束由于受熱不均而產(chǎn)生的熱應(yīng)力問題。由于在換熱管內(nèi)部 流過高溫廢氣，管殼與換熱管圍成的空間流過低溫的冷卻劑，因此，在管束和管殼之間將產(chǎn)生不同的熱膨脹量，從而引起熱應(yīng)力的產(chǎn)生，在換熱管上產(chǎn)生壓應(yīng)力、管殼上產(chǎn)生拉應(yīng)力、 管板上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，管束、管板和管殼之間形成一個封閉的受力流。這種熱應(yīng)力在換熱管 和管殼的長度較短時會較小，對產(chǎn)品的可靠性影響不大。而中重型發(fā)動機(jī)使用的的換熱器由 于在發(fā)動機(jī)中的布置，需要設(shè)計(jì)為長方體形狀，管束和管殼的長度較長，如果簡單的將管束 和管殼設(shè)計(jì)為一長條，會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致單個部件失效或者在管板的連 接處產(chǎn)生破壞，使冷卻器發(fā)生泄漏，甚至?xí)茐陌l(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)中重卡發(fā) 動機(jī)用冷卻器時，熱膨脹所引發(fā)的熱應(yīng)力是不容忽視的技術(shù)問題。采用串聯(lián)式冷卻器的設(shè)計(jì) 方案，將較長管殼和管束分成較短的管殼和管束，然后通過焊接其他的方式將分體管殼連接 在一起，可以有效降低了熱應(yīng)力，使熱應(yīng)力對產(chǎn)品的破壞作用降到最低，從而提高了冷卻器 整體的可靠性。另外，這種串聯(lián)式的設(shè)計(jì)易于形成管殼和換熱管設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，減 少了新產(chǎn)品開發(fā)的時間。換熱管體組件的設(shè)計(jì)可以有效降低加工難度，提高加工精度，保證 冷卻器的可靠性，由于裝配工藝簡單，適于批量生產(chǎn)應(yīng)用。這種換熱管體組件型冷卻器設(shè)計(jì) 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，不會增大冷卻器的氣側(cè)壓力損失值，適于目前中重型用發(fā)動機(jī)的使用。
本實(shí)施例所述的換熱管體組件類似于一個單獨(dú)的小換熱器，同樣具有管殼、換熱管和管 板，只是為了區(qū)別起見將管板稱為端板。管殼可以是一段金屬板制成也可以使用兩塊金屬板 制成，中間或直接焊接或使用脊環(huán)連接。這里所述的脊環(huán)是一種形狀與管殼相應(yīng)帶有承插管 殼端面的臺階的金屬環(huán)。帶有脊環(huán)的管殼具有抗熱應(yīng)力的作用。換熱管的截面可以有各種形 狀，可以是圓形或者扁形，也可以是橢圓形等等。換熱管的表面可以有向內(nèi)凹進(jìn)的槽，以提 高換熱管的換熱效率。
本實(shí)施例中的換熱管體組件之間可以通過多種途徑連接。例如可以使用直接焊接的方式 ，或通過法蘭連接，或通過脊環(huán)焊接連接。
換熱管體組件之間的連接是將換熱管體組件的端板兩兩相對的焊接在一起，實(shí)際聯(lián)通的 是氣路，管殼中的水路還需要聯(lián)通。水路聯(lián)通的方式也很多，可以使用一段水管將兩個管殼 中的水路聯(lián)通，也可以使用一種帶有水路通道的法蘭連接水路，或使用一種金屬板壓制的水 槽作為聯(lián)通水路的管道。
本實(shí)施例中換熱管體組件中采用的管殼根據(jù)所采用的換熱管的形式，可以是平管殼形式 ，也可以是如圖2所示的管殼形式，管殼四個表面布置有凹槽18、 19，在管殼表面布置凹槽 一方面可以起到加強(qiáng)筋的作用，另一方面，當(dāng)管殼內(nèi)布置扁狀凹槽管時，管殼表面凹槽與換 熱管表面的鼓包相互支撐，使換熱管的布置更緊湊牢固。
實(shí)施例二本實(shí)施例是實(shí)施例一的改進(jìn)，是實(shí)施例關(guān)于一關(guān)于換熱管體組件的細(xì)化，如圖3所示。 本實(shí)施例所述的換熱管體組件包括金屬板圍成的截面為矩形或圓形的管殼l，管殼開口的兩 端分別焊接有端板8，兩端板之間安裝有流通廢氣的多根換熱管9。
本實(shí)施例所述的換熱管體組件類似于一個小換熱器，同樣具有管殼、換熱管和管板，只 是為了區(qū)別起見將管板稱為端板。換熱管截面可以有各種形狀，可以是圓形或者扁形，也可 以是橢圓形等等。換熱管的表面可以有向內(nèi)凹進(jìn)的凹槽，以提高換熱管的換熱效率。
管殼的截面形狀可以是矩形的也可以是圓形的，管殼上設(shè)有連接水路的分進(jìn)水口51和分 出水口61。當(dāng)換熱管體組件與進(jìn)氣管箱連接時，該換熱管體組件的分進(jìn)水口就是整個換熱器 的進(jìn)水口。同樣，當(dāng)換熱管體組件與出氣管箱連接時，該換熱管體組件的分出水口就是整個 換熱器的出水口。
換熱管體組件的端板，可以認(rèn)為就是傳統(tǒng)換熱器的管板。當(dāng)換熱管體組件與進(jìn)氣管箱或 出氣管箱連接時，該換熱管體組件與進(jìn)氣管或出氣管相對的端板就是管板。 實(shí)施例三
本實(shí)施例是實(shí)施例二的細(xì)化，是實(shí)施例二關(guān)于管殼的細(xì)化，如圖4、 5所示。本實(shí)施例所 述的管殼為通過脊環(huán)連接的兩段金屬板圍成。
管殼可以是一段金屬板制成也可以使用兩塊金屬板制成，中間或直接焊接或使用脊環(huán)連 接或通過法蘭連接。本實(shí)施例則使用一種脊環(huán)連接兩段管殼12、 13。本實(shí)施例所述的脊環(huán)14 是一種形狀與管殼相應(yīng)，帶有承插管殼端面的臺階的金屬環(huán)。帶有脊環(huán)的管殼具有抗熱應(yīng)力 的作用。
實(shí)施例四
本實(shí)施例是實(shí)施例三的改進(jìn)，是實(shí)施例三關(guān)于換熱管體組件連接件和水路連接件的改進(jìn) ，如圖6、 7所示，圖7是圖6在B-B向的剖面圖，是兩個換熱管體組件連接部位的放大示意圖 。本實(shí)施所述的換熱管箱連接件是帶有帶有承插換熱管箱組件臺階的脊環(huán)22，所述的水路連 接件是一段截面為圓形的管道，所述管道連接兩個相鄰換熱管體組件上的流水口 。
本實(shí)施例所述的脊環(huán)將兩個相鄰的換熱管體組件連接在一起。所述脊環(huán)可以是兩個一端 平滑一端有承插換熱管體組件臺階的脊環(huán)，兩個脊環(huán)分別焊接在各自的換熱管體組件上，然 后再焊接在一起。也可以使用一個兩邊均具有承插換熱管體組件臺階的脊環(huán)，將兩個換熱管 體組件焊接在一個脊環(huán)上。
本實(shí)施例所述的流水口是兩個相鄰換熱管體組件上的分出水口61和分進(jìn)水口51 ，兩各流 水口上都有提領(lǐng)孔，提領(lǐng)孔通過一小段直管71、 72，直管再連接一段U型管73，形成完整的聯(lián)通水路。
實(shí)施例五
本實(shí)施例是實(shí)施例三的改進(jìn)，是實(shí)施例三關(guān)于換熱管體組件連接件和水路連接件的改進(jìn) ，如圖4、 5、 8所示。圖8是圖5在A-A向的剖面圖，是兩個換熱管體組件連接部位的放大示意 圖。本實(shí)施所述的所述的換熱管箱連接件是帶有帶有螺栓孔的法蘭74、 75，所述的水路連接 件是設(shè)置在法蘭頂部的截面為弧形的聯(lián)通槽76，所述聯(lián)通槽連接兩個相鄰換熱管體組件上的 流水口61、 51。
本實(shí)施例所述的相鄰的換熱管體組件通過法蘭連接，法蘭上開有螺栓緊固的螺栓孔，法 蘭的上部這有連接水路的聯(lián)通槽。因此本實(shí)施例的氣路連接和水路連接在同一個零件上完成 。本實(shí)施所述的法蘭可以是鑄造的，也可以通過機(jī)加工制造。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是方便拆卸， 檢修。
實(shí)施例六
本實(shí)施例是實(shí)施例三的改進(jìn)，是實(shí)施例三關(guān)于換熱管體組件連接件和水路連接件的改進(jìn) ，如圖9、 10、 ll所示，圖11是圖10在C-C向的剖面圖，是兩個換熱管體組件連接部位的放大 示意圖。本實(shí)施例所述的換熱管箱連接件是端板翻起的環(huán)形邊78，所述的水路連接件是截面 為半圓形焊接在管殼上的一段金屬板制成的凹槽77，所述凹槽連接兩個相鄰換熱管體組件上 的流水口。
本實(shí)施例所述冷卻器的連接件實(shí)際是端板的翻起的環(huán)形邊和管殼，兩個相鄰的換熱管體 組件的端板翻起的環(huán)形邊對在一起直接進(jìn)行焊接，結(jié)構(gòu)簡單。
為使冷卻劑的流動沒有死角本實(shí)施例還可以在主要流水槽的相對位置再設(shè)置一處副流水 槽79，當(dāng)然要在管殼上開出一對副進(jìn)出水口611、 511，如圖11所示。
實(shí)施例七
本實(shí)施例上述實(shí)施例的改進(jìn)，是關(guān)于換熱管的細(xì)化，如圖8、 10、 12、 13、 14所示。本 實(shí)施例所述的換熱管的表明帶有向里凹進(jìn)的螺旋槽，所述換熱管的截面為圓形或扁狀。
本實(shí)施例中采用的換熱管為圓形螺旋凹槽換熱管，如圖5、 IO所示。當(dāng)高溫氣體通過圓 形螺旋凹槽換熱管時，遇到螺旋凸起部位的阻礙作用，流動方向發(fā)生變化，產(chǎn)生復(fù)雜的二次 流渦旋流動，同時在螺旋凸起的后面也形成了渦旋，增大了廢氣的湍流度，尤其增大了對近 壁區(qū)邊界層的擾動，破壞或減薄了流體的邊界層，從而增強(qiáng)了換熱；同時，流體擾動的增強(qiáng) 使得臨界雷諾數(shù)降低，即從層流向湍流的轉(zhuǎn)變提早發(fā)生，強(qiáng)烈的湍流運(yùn)動使得污垢在管內(nèi)遭 到了激烈的沖蝕，不易結(jié)垢，利于清洗。為了滿足更高的排放要求，可以也可以更換為扁狀凹槽換熱管，如圖12所示本實(shí)施例一 所述的扁狀換熱管示意圖。該扁狀換熱管截面的長邊所處的上下表面都布置有凹槽和鼓包， 上下凹槽與鼓包的軸線連接在一起是一條等距的螺旋線。采用扁狀截面換熱管的優(yōu)勢在于 首先，在保證冷卻器的體積和廢氣流量不變的前提下，也就是換熱管截面面積不變的情況下 ，扁狀管的截面周長肯定大于圓管的截面周長，從而扁狀管的換熱面積大于圓管的換熱面積 ，進(jìn)而提高了整個冷卻器的換熱面積，使冷卻器達(dá)到了較高的換熱效果。扁狀換熱管的鼓包 位于兩換熱管之間，起到固定支撐換熱管的作用，同時防止換熱管由于熱脹冷縮發(fā)生變形， 采用扁狀換熱管的廢氣再循環(huán)冷卻器可以滿足歐四及以上的排放要求。
如圖13所示為本實(shí)施例另一種扁狀換熱管的示意圖，與圖12所示的換熱管的不同之處在 于，如13所示的換熱管的上下表面的凹槽和鼓包是對稱分布，從換熱性能和加工難易程度來 綜合考慮采用圖12或圖13的設(shè)計(jì)方案，二者所起的作用相同，且采用扁狀換熱管可以滿足歐 四及以上的排放要求。
如圖14所示為本實(shí)施例另一種扁狀換熱管的示意圖，與圖12、 13所示的換熱管的不同之 處在于凹槽的排布方式不同，如圖14所示換熱管上下表面的凹槽斷續(xù)排布，上表面兩凹槽軸 線與下表面凹槽軸線互相垂直，鼓包上下對稱分布，從換熱及壓力損失要求和加工的難易程 度綜合考慮采用圖12、 13、 14的設(shè)計(jì)方案，三者所起的作用相同，且采用扁狀換熱管可以滿 足歐四及以上的排放要求。
以上只是顯示了本發(fā)明的幾種典型的中重型柴油機(jī)用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，其中關(guān) 于冷卻器管殼的外形、管殼分段的數(shù)目等都可以修改，管殼與管殼的連通方式、管殼與管殼 以及管殼與管箱的連接方式等都可以相互替換。串聯(lián)式冷卻器的設(shè)計(jì)方案，減短了單個換熱 管和管殼的長度，有效地降低了較長冷卻器的加工難度，提高了加工精度，從而保證冷卻器 的整體的焊接強(qiáng)度，同時有效解決了冷卻器由于熱脹冷縮所引起的熱應(yīng)力問題。而由于分體 設(shè)計(jì)方案易于實(shí)現(xiàn)換熱管和管殼的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，因此縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，該設(shè)計(jì)方 案適用于批量生產(chǎn)用，在提高冷卻器可靠性的同時，確保冷卻器實(shí)現(xiàn)其功能，使汽車發(fā)動機(jī) 滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。
最后應(yīng)說明的是，以上僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳布置方案 對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案(比 如殼體的外形、水管的外形、端部管箱的形狀、管殼與管箱及管殼與管殼的連接方式等)進(jìn) 行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器，包括與發(fā)動機(jī)排氣管連接進(jìn)氣管箱，與發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)氣管連接的排氣管箱，其特征在于，所述進(jìn)氣管箱與排氣管箱之間分別通過脊環(huán)連接有至少兩個換熱管體組件，與進(jìn)氣管箱連接的換熱管體組件上設(shè)有進(jìn)水管，與出氣管箱連接的換熱管體組件上設(shè)有出水管；所述的換熱管體組件通過連接氣路的換熱管體連接件連接，并通過水路連接件連接水路。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冷卻器，其特征在于，所述的換熱管體組件 包括金屬板圍成的截面為矩形或圓形的管殼，所述管殼開口的兩端分別焊接有端板，兩端板 之間安裝有流通廢氣的多根換熱管。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻器，其特征在于，所述的管殼為通過脊 環(huán)連接的兩段金屬板圍成。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻器，其特征在于，所述的換熱管體連接 件是帶有帶有承插換熱管箱組件臺階的脊環(huán)，所述的水路連接件是一段截面為圓形的管道， 所述管道連接兩個相鄰換熱管體組件上的流水口 。
5 根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻器，其特征在于，所述的換熱管體連接 件是帶有螺栓孔的法蘭，所述的水路連接件是設(shè)置在法蘭頂部的截面為弧形的聯(lián)通槽，所述 聯(lián)通槽連接兩個相鄰換熱管體組件上的流水口 。
6 根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻器，其特征在于，所述的換熱管體連接 件是端板翻起的環(huán)形邊，所述的水路連接件是截面為半圓形焊接在管殼上的一段金屬板制成 的水槽，所述凹槽連接兩個相鄰換熱管體組件上的流水口 。
7 根據(jù)權(quán)利要求3至6之一所述的冷卻器，其特征在于，所述的換熱 管的表明帶有向里凹進(jìn)的槽，所述換熱管的截面為圓形或扁狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中重型車用串聯(lián)式廢氣再循環(huán)冷卻器。本發(fā)明包括與發(fā)動機(jī)排氣管連接進(jìn)氣管箱，與發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)出氣管連接的排氣管箱，進(jìn)氣管箱與排氣管箱之間分別通過脊環(huán)連接有至少兩個換熱管體組件，與進(jìn)氣管箱連接的換熱管體組件上設(shè)有進(jìn)水管，與出氣管箱連接的換熱管體組件上設(shè)有出水管。換熱管體組件通過連接氣路的換熱管箱連接件連接，并通過水路連接件連接水路。本發(fā)明采用換熱管體組件，可縮短單個管殼和管束的長度，有效的解決了管殼和管束的熱膨脹問題。這種設(shè)計(jì)使裝配工藝簡單，降低加工難度，提高加工精度，保證冷卻器的可靠性，使換熱管和管殼的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，從而提高了開發(fā)的周期，同時也降低了加工難度。
文檔編號F02M25/07GK101655053SQ20091030816
公開日2010年2月24日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者景建周, 湯俊潔, 沈董浩 申請人:北京美聯(lián)橋科技發(fā)展有限公司