專利名稱：帶有減振交換器管束的廢氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是車輛排氣系的熱交換器，尤其是車輛內(nèi)燃機(jī)廢氣 再循環(huán)系統(tǒng)的熱交換器，所述熱交換器具有主權(quán)利要求前序部分的結(jié) 構(gòu)。由于涉及車輛尾氣排放尤其是氮氧化物排放的法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)，所 以在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域中現(xiàn)有技術(shù)是將燃燒廢氣再循環(huán)至內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣側(cè)。 燃燒廢氣本身并不再次在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中參與燃燒過(guò)程，而是構(gòu)成 惰性氣體，稀釋燃燒室內(nèi)燃燒空氣和燃料組成的混合物，并且確保更 充分的混合。因此，可以在燃燒過(guò)程中最小化以極高的燃燒溫度為特 征的所謂熱斑(hot spot)的出現(xiàn)。這種非常高的燃燒溫度有利于氮氧
化物的形成，因此必須要避免它的出現(xiàn)。
背景技術(shù)：
因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的效率大體上依賴于被引入內(nèi)燃機(jī)燃燒室的燃燒空氣 的溫度，所以燃燒廢氣從內(nèi)燃機(jī)燃燒室出來(lái)之后不能直接又被循環(huán)至 進(jìn)氣側(cè)。實(shí)際上，燃燒廢氣溫度必須明顯降低。大體上，從內(nèi)燃機(jī)燃
燒室出來(lái)的燃燒廢氣的溫度為90(TC或者更高。相反地，被供至內(nèi)燃 機(jī)燃燒室燃燒空氣的溫度則不應(yīng)超過(guò)150°C，并且優(yōu)選明顯低于這個(gè) 溫度。對(duì)于冷卻再循環(huán)燃燒廢氣而言，現(xiàn)有技術(shù)中已知的是利用所謂 的廢氣再循環(huán)冷卻器?，F(xiàn)有技術(shù)中已知各種不同的結(jié)構(gòu)，其中，待冷 卻的燃燒廢氣大體上循環(huán)通過(guò)交換器管，在所述交換器管的冷卻劑流 動(dòng)，其中冷卻劑大體上是車輛的冷卻水。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出將待 冷卻的燃燒廢氣引導(dǎo)通過(guò)針對(duì)流體流并聯(lián)連接的交換器管束，所述管 周圍大體上流動(dòng)所述冷卻劑。
專利公開文獻(xiàn)DE102004019554A1公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣 再循環(huán)系統(tǒng)，其中包括被制作成兩部分鑄件的廢氣熱交換器。因?yàn)槿?料不會(huì)完全燃燒，所以非常熱的燃燒廢氣是活性的，這就提出了一個(gè) 技術(shù)上很難甚至是不可能解決的問(wèn)題，金屬鑄件的表面需要構(gòu)造成可 與不銹鋼表面比擬的惰性表面。專利公開文獻(xiàn)DE102005055482A1公開了一種應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的廢 氣再循環(huán)系統(tǒng)，避免了上述問(wèn)題，其中將與高溫燃燒廢氣接觸的表面 被制作成非腐蝕性鋼表面。熱交換器管和容納熱交換器管的殼體被構(gòu) 造單獨(dú)的部件，它們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中組裝。
在專利公開文獻(xiàn)文件DE102006009948A1所公開的廢氣熱交換器 中，傳輸高溫氣體的管道和盛放環(huán)繞廢氣管道流動(dòng)的冷卻劑的殼體被 一體地構(gòu)成為板式熱交換器。用于熱的燃燒氣體的流道以及用于冷卻 劑的流道僅僅在單獨(dú)的例如深拉延的板被組裝時(shí)形成，以形成片式熱 交換器。專利公開文獻(xiàn)DE102006049106A1也遵循了類似的概念。
有關(guān)車輛內(nèi)燃機(jī)中廢氣再循環(huán)技術(shù)的概述信息可以從例如專利公 開文獻(xiàn)DE10011954A1中獲取。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于車輛排氣系的熱交換器，其 包括具有改進(jìn)的NVH特性(噪音、振動(dòng)、硬度)的單獨(dú)形成的交換器 管束。
該目的通過(guò)具有主權(quán)利要求特征的、用于車輛排氣系的廢氣熱交 換器實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的熱交換器是為車輛的廢氣系而設(shè)置的。本發(fā)明的熱交換 器包括針對(duì)流體流并聯(lián)相連的單獨(dú)形成的運(yùn)輸廢氣的交換器管束。所 述交換器管設(shè)置在單獨(dú)形成的、封閉的殼體內(nèi)，冷卻劑流經(jīng)所述殼體。 所述冷卻劑在所述交換器管的外側(cè)在其周圍流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有 用于所述熱交換器管束的箍帶，其中所述箍帶在所述管束外側(cè)位于所 述管束上。所述箍帶還以形成剛性機(jī)械連接的方式將多個(gè)熱交換器管 連接在一起，從而所述箍帶可靠地防止交換器管束的至少外側(cè)管的振 動(dòng)。
在另一改型實(shí)施例中，所述箍帶還形成針對(duì)殼體由箍帶連接一起 的熱交換器管相對(duì)于所述殼體的機(jī)械對(duì)接部。在這種情況中，箍帶不 僅防止了管束的交換器管彼此之間的相對(duì)振動(dòng)，還防止了管束大體相 對(duì)于其周圍殼體的集體振動(dòng)(collective vibration)。
如果所述對(duì)接部被構(gòu)造成是彈性的，則獲得特別的優(yōu)點(diǎn)，從而熱交換器管束相對(duì)于熱交換器的殼體彈性支承。
在本發(fā)明的熱交換器的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，所述箍帶設(shè)置成形 成圍繞所述交換器管束的至少一部分而優(yōu)選整個(gè)包圍的夾持部。
在本發(fā)明的熱交換器的另一改進(jìn)實(shí)施例中，在熱交換器的殼體內(nèi) 在所述管束內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板用于在所述殼體內(nèi)引導(dǎo)所述冷 卻劑的流動(dòng)。如果所述導(dǎo)流板例如通過(guò)焊接或釬焊機(jī)械剛性連接至多
個(gè)交換器管，則獲得針對(duì)NVH特性的優(yōu)點(diǎn)。大體上，導(dǎo)流板連接至緊 鄰其的交換器管。有利地，導(dǎo)流板不僅連接至多個(gè)交換器管，還機(jī)械 剛性連接至熱交換器的殼體，尤其連接至諸如蓋部件的殼體部分。
如果所述交換器管的入口和出口設(shè)置成位于所述熱交換器殼體外 側(cè)，并且如果纏繞的流道在殼體內(nèi)在交換器管內(nèi)延伸，其中所述流道 包括至少135°而優(yōu)選180。的旋轉(zhuǎn)角度a，則有利的是本發(fā)明的熱交換 器的熱交換器管束的特別的減振實(shí)現(xiàn)。在U形或半圓形結(jié)構(gòu)的交換器 管中，交換器管大體僅僅機(jī)械對(duì)接導(dǎo)通所述熱交換器殼體的壁的點(diǎn)， 因而形成抗振特性很好的系統(tǒng)。振動(dòng)的性能通過(guò)根據(jù)本發(fā)明提供的并 且形成圍繞管束的包圍夾持部的箍帶被強(qiáng)烈減小。振動(dòng)性能還通過(guò)前 面敘述過(guò)的導(dǎo)流板被進(jìn)一步減小，此導(dǎo)流板同樣和多個(gè)交換器管相連。
如果將多個(gè)熱交換器管機(jī)械剛性相連的加固元件安置在所述管束 內(nèi)，則可以進(jìn)一步減小交換器管束的振動(dòng)性能。這種加固元件可以有 合適形狀的金屬帶形成，其借助于釬焊或焊接連接至交換器管。通過(guò) 將金屬帶賦予合適的輪廓例如V形或U形輪廓，金屬帶可以設(shè)有必要 的剛度。
優(yōu)選地，本發(fā)明的熱交換器中的交換器管由至少在導(dǎo)通所述殼體 的壁的點(diǎn)之間的一個(gè)單件制成，并且由諸如不銹鋼、鋁或鋁合金的耐 腐蝕且耐熱材料制成。為了使在交換器管內(nèi)傳輸?shù)奈慈紵龔U氣與交換 器管周圍流動(dòng)的冷卻劑之間具有盡可能高的熱交換率，熱交換器管的 壁厚要構(gòu)造成盡可能薄，當(dāng)然這將提高它的振動(dòng)性能。為使導(dǎo)熱效率 得到進(jìn)一步提高，可讓交換器管傳輸?shù)膹U氣中產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊流，在此 可以通過(guò)在交換器管內(nèi)表面上形成螺旋結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在特別高效的方 式中，這種螺旋結(jié)構(gòu)可以通過(guò)沖壓對(duì)應(yīng)的交換器管的壁而制成；因此，甚至進(jìn)一步降低交換器管的剛度，這使得交換器管束的振動(dòng)性能進(jìn)一 步提高。特別地，在上下文中，在交換器管束上采取的前述減振措施 是有利的。


以本發(fā)明為依據(jù)的熱交換器的另一些優(yōu)點(diǎn)和特征將在附屬權(quán)利要 求以及下述實(shí)施例中得以體現(xiàn)，它們將通過(guò)圖例得到進(jìn)一步闡述。其 中
圖1是本發(fā)明的廢氣熱交換器的第一實(shí)施例的分解視圖； 圖2是根據(jù)第二示意性實(shí)施例的廢氣熱交換器的安裝接口 F的俯 視圖3是根據(jù)第三實(shí)施例的廢氣熱交換器的交換器管束的俯視圖； 圖4是示出了如圖1所示的熱交換器的交換器管的示意圖； 圖5是如圖4所示的交換器管的剖視圖6是形成纏繞流道的交換器管的示意性示出，示出了回旋轉(zhuǎn)角 度度a;
圖7是由殼體蓋形成的接口 S的俯視圖，其中入口和出口位于正 交柵格的柵格位置上；
圖8是由殼體蓋形成的接口 S的俯視圖，其中入口和出口位于六 角形柵格的柵格位置上；并且
圖9是殼體蓋區(qū)域內(nèi)交換器管的入口/出口的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)第一示意性實(shí)施例的本發(fā)明的廢氣熱交換器1的 分解視圖。熱交換器1包括殼體40，殼體包括由殼體蓋60封閉的殼 罩50。殼罩50被構(gòu)造為鑄件，尤其可以由鋁合金壓鑄制成?？蛇x地， 在所示的示意性實(shí)施例中的殼罩50可由任何這樣的材料制成，所述材 料可以一方面鑄造加工并另一方面具有足夠的熱穩(wěn)定性。因?yàn)楸景l(fā)明 的熱交換器1的殼罩50只與冷卻劑接觸，其中所述冷卻劑大體來(lái)自于 車輛冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)，所以對(duì)于大部分的應(yīng)用情況來(lái)說(shuō)足以達(dá)到150 。C的抗熱性能。鎂或鎂合金、灰口鑄鐵或還有可壓鑄的塑料也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是適于殼罩的其它材料。
在前側(cè)，殼罩形成用于與殼體蓋60連接的凸緣59。在所示的實(shí) 施例中，殼體蓋60由幾毫米厚、優(yōu)選為大約2毫米厚的沖壓不銹鋼板 制成。殼罩50和殼體蓋60之間通過(guò)密封件52連接成液密性與氣密性 連接，密封件在所示實(shí)施例中被構(gòu)造成為金屬壓條密封件，并且插在 它們之間。因此，殼體蓋60通過(guò)螺釘54螺合至殼罩的凸緣59;為此， 殼罩50形成多個(gè)大螺紋孔55。在對(duì)應(yīng)的位置處，殼體蓋60包括大直 徑通孔65，匹配尺寸螺釘54穿過(guò)這些通孔并插入螺紋孔55中，以便 殼體蓋60螺合至殼罩50。
殼罩50形成內(nèi)腔42，設(shè)置成在所述內(nèi)腔內(nèi)容納U形交換器管20 的管束。各交換器管20針對(duì)于它們的內(nèi)徑和外徑的尺寸而言是相同 的，但是U形輪廓的開口寬度W是變化的。內(nèi)腔42的形狀以及因此 殼罩50的形狀大體上適于交換器管20的管束的形狀，以使得交換器 管20的管束可以最高效地利用內(nèi)腔42內(nèi)的空間。
在它們對(duì)應(yīng)的端部，交換器管20分別形成入口 22和出口 24。交 換器管20的端部因此導(dǎo)通殼體蓋60內(nèi)的對(duì)應(yīng)孔，所述對(duì)應(yīng)孔形成了 用于交換器管20的入口或出口的導(dǎo)通點(diǎn)66、 68。交換器管20的入口 和出口22、 24因此導(dǎo)通殼體蓋60內(nèi)形成的孔；在導(dǎo)通點(diǎn)66、 68，交 換器管20例如通過(guò)釬焊或焊接的方式氣密性和液密性地連接至殼體 蓋60。因此，交換器管20以機(jī)械的方式對(duì)接殼體蓋60。
在優(yōu)選實(shí)施例中，交換器管20由薄壁不銹鋼管制成。交換器管 20因而設(shè)有沖壓的結(jié)構(gòu)，從而在交換器管20的內(nèi)表面上形成升高螺 旋結(jié)構(gòu)26。因此，交換器管20的管束安置成，所有入口22和所有出 口 24相應(yīng)地布置成一個(gè)內(nèi)聚的組(cohesive group)，以便本發(fā)明的熱 交換器1容易連接至例如車輛廢氣系統(tǒng)。為此，殼體蓋60的前側(cè)形成 組裝接口S，由于殼體蓋60的平坦結(jié)構(gòu)，所述組裝接口S以大致凸緣 形結(jié)構(gòu)被構(gòu)造。為將熱交換器1安裝至車輛，在殼罩50中形成附加的 螺紋孔53，所述附加的螺紋孔的內(nèi)徑要比螺紋孔55的小。在金屬壓 條密封件52以及殼體蓋60中形成有對(duì)應(yīng)的通孔63。經(jīng)由這些通孔， 熱交換器1可以通過(guò)多個(gè)在圖1中沒(méi)有示出的螺釘連接至車輛的廢氣系統(tǒng)和冷卻劑系統(tǒng)。
除了容納交換器管20的管束的內(nèi)腔42以外，殼罩50形成用于冷 卻劑的進(jìn)入通道56和排出通道58;所述冷卻劑可以例如是來(lái)自車輛 的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液。進(jìn)入通道56和排出通道58因而設(shè)置成， 用于從頂側(cè)至底側(cè)延伸的流道通過(guò)殼罩體50的內(nèi)腔42而形成，在熱 交換器l根據(jù)應(yīng)用而操作時(shí)，交換器管20的管束密集地由冷卻劑流過(guò)。 為了實(shí)現(xiàn)冷卻劑與輸送廢氣的交換器管20之間盡可能強(qiáng)的相互作用， 在U形交換器管20的腿內(nèi)還安置導(dǎo)流板36，所述導(dǎo)流板在所示的示 意性實(shí)施例中仍然優(yōu)選由不銹鋼制成，并且釬焊對(duì)接或焊接對(duì)接至也 由不銹鋼制成的殼體蓋60。導(dǎo)流板36延長(zhǎng)了殼體40的內(nèi)腔42內(nèi)冷 卻劑的流道，因此確保了交換器管20內(nèi)流動(dòng)的廢氣與在內(nèi)腔42內(nèi)流 動(dòng)的冷卻劑之間的強(qiáng)度更大的熱交換。
在殼罩50內(nèi)形成的進(jìn)入通道56和排出通道58同樣終止于由殼罩 50形成的凸緣59中，腹板57在各通道56和58的端部形成，用于形 成安坐在凸緣59上的金屬壓條密封件56的機(jī)械對(duì)接。所述密封件也 形成了針對(duì)流經(jīng)熱交換器1的冷卻劑的通道，所述通道對(duì)應(yīng)于在殼體 蓋60形成的冷卻劑入口 62和冷卻劑出口 64。在組裝的熱交換器1中， 冷卻劑可以通過(guò)冷卻劑入口 62進(jìn)入并可通過(guò)冷卻劑出口 64排出，并 且待冷卻的燃燒廢氣經(jīng)由殼體蓋60的前側(cè)通過(guò)交換器管20的入口 22 進(jìn)入和通過(guò)出口 24排出。在所示的結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)單獨(dú)共用的安裝 接口 S。
這尤其可通過(guò)圖2得到清晰的描述，圖2示出了稍微改變實(shí)施例 中的熱交換器1的安裝接口 S的透視圖?？梢郧宄目吹綒んw蓋60中 形成的冷卻劑入口 62和冷卻劑出口 64。與之相反，交換器管20的大 多數(shù)入口 22及出口 24在圖2中被柵格結(jié)構(gòu)23所覆蓋。入口 22及出 口 24在殼體蓋60中的結(jié)構(gòu)大致對(duì)應(yīng)于如圖1所示的結(jié)構(gòu)。此外，如 圖2所示的熱交換器顯著不同之處在于殼罩50的緊固點(diǎn)51的調(diào)整結(jié) 構(gòu)，這些緊固點(diǎn)51用于將熱交換器1緊固在車輛的安裝結(jié)構(gòu)上。
圖3示出了第三實(shí)施例中的熱交換器1的交換器管20的管束的透 視圖。與圖l所示的熱交換器相比，此處所示的交換器管20的管束顯著區(qū)別之處在于，交換器管20是光滑的，例如無(wú)縫拉延的薄壁不銹鋼 管，所述鋼管不具有像圖l所示那樣的螺旋形結(jié)構(gòu)26。此外，交換器 管20布置成成對(duì)交叉，這在U形交換器管20的轉(zhuǎn)向點(diǎn)上顯得很清楚。
在圖1中還可以進(jìn)一步清楚地看到，交換器管20的管束在殼體 40的內(nèi)腔42內(nèi)的不希望的振動(dòng)借助于技術(shù)措施被防止的方式。以機(jī) 械剛性連接方式連接至殼體蓋60并安置在交換器管20的管束內(nèi)的導(dǎo) 流板36在其側(cè)壁并在其彎曲頂部連接至相鄰的交換器管20，例如通 過(guò)焊接或釬焊實(shí)現(xiàn)機(jī)械剛性連接。導(dǎo)流板36由此以機(jī)械的方式加固位 于內(nèi)側(cè)的交換器管束的交換器管20，并由此抑制了它們的振動(dòng)。
作為附加的減振措施，設(shè)有由小壁厚的沖壓不銹鋼板制成的箍帶 30。該箍帶完全包圍交換器管20的管束，并在接觸點(diǎn)以機(jī)械剛性連接 的方式連接至相鄰的交換器管20，例如通過(guò)釬焊或焊接實(shí)現(xiàn)。由于包 圍交換器管束的結(jié)構(gòu)，箍帶30阻止位于外側(cè)的交換器管20彼此之間 的相對(duì)振動(dòng)。此外，箍帶30形成了一體形成的對(duì)接部32，它包括斜 角突出部。這些對(duì)接部32相對(duì)于殼體40內(nèi)壁彈性支承交換器管的全 部管束。
最后，在交換器管20的管束內(nèi)安置加固元件34，所述加固元件 也由沖壓的不銹鋼帶制成。這些加固元件34構(gòu)成交換器管20的管束 的交換器管20的機(jī)械剛性對(duì)接。為此，它們以機(jī)械剛性連接的方式例 如通過(guò)焊接或釬焊連接至交換器管20。
應(yīng)該指出的是，可以不要箍帶30或加固元件34與離散的交換器 管20的機(jī)械剛性連接。如有可能，交換器管束與箍帶30或加固元件 34之間的僅僅互鎖可以已經(jīng)設(shè)置成交換器管束的足夠的對(duì)接或者設(shè)置 成箍帶30或加固元件34足夠剛性地安坐在交換器管束上。
圖4現(xiàn)在示出了根據(jù)第一示意性實(shí)施例的熱交換器1的一個(gè)交換 器管20的側(cè)視圖。交換器管20的自由長(zhǎng)度表示為L(zhǎng)，依據(jù)熱交換器l 的尺寸，所述長(zhǎng)度在2與30厘米之間的范圍內(nèi)；如果用在具有小功率 內(nèi)燃機(jī)的車輛中，則L的通常合適尺寸是大約5厘米。對(duì)于具有100 千瓦或更高功率的私人車輛來(lái)說(shuō)，L的尺寸可以在10與15厘米之間 的范圍內(nèi)。對(duì)于載重車輛來(lái)說(shuō)，L的尺寸可以為20厘米或者更大。交換器管20具有外徑D，其尺寸大體在1與15毫米之間的范圍 內(nèi)，優(yōu)選為6與12毫米之間，這是因?yàn)樵撝睆揭呀?jīng)發(fā)現(xiàn)尤其適于根據(jù) 熱交換器的利用目的使用熱交換器作為車輛的廢氣熱交換器。從圖4 以及描繪圖4所示交換器管的剖切透視圖的圖5可以明顯地看出，不 銹鋼管壁厚度范圍從0.1至1毫米是合適的，尤其還取決于特定熱交 換器1中熱交換器管的長(zhǎng)度L。交換器管20的壁厚WS優(yōu)選在0.2至 0.6毫米范圍內(nèi)。
對(duì)于U形交換器管20的腿間距W來(lái)說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該間距優(yōu)選 大于或等于交換器管20的外徑D的兩倍，尤其是W》2.2XD，其中 腿寬度W經(jīng)由W=2R與U形熱交換器管20的彎曲半徑R直接相關(guān)， 如果所用的熱交換器管20是薄壁管、例如由不銹鋼或鋁制成、設(shè)有連 續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu)26。特別小的腿間距W對(duì)于最高效占據(jù)殼體40的內(nèi)腔 而言是有利的，并且由于在車輛內(nèi)部可供使用的空間非常受限而是優(yōu) 選的。
在實(shí)際測(cè)試的框架中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果交換器管至少在內(nèi)壁上具 有螺旋結(jié)構(gòu)26，則實(shí)現(xiàn)針對(duì)在流經(jīng)交換器管20的廢氣中產(chǎn)生紊流的 特別有利的特性以及因此從廢氣至交換器管的特別高強(qiáng)度的熱交換。 螺旋結(jié)構(gòu)26的繞圈之間的間隔DS有利地是在1與15毫米之間的范 圍內(nèi)，優(yōu)選在4與8毫米之間的范圍。與此相隨的傾斜角度在圖4中 用DW標(biāo)示。交換器管20內(nèi)壁上的升高的螺旋結(jié)構(gòu)26的高度DT有 利地范圍是在對(duì)應(yīng)的交換器管20外徑D的1%與20%之間，在這里優(yōu) 選為4%與14%之間。
如果多個(gè)交換器管20設(shè)置用于形成交換器管束，則已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如 果對(duì)應(yīng)的交換器管束的交換器管20的外表面之間的最小距離d是在 0.5與5毫米之間的范圍內(nèi)，則針對(duì)根據(jù)應(yīng)用用途所使用的熱交換器可 獲得的效率尤其是高的。這里，1與2毫米之間的范圍是優(yōu)選的，這 是因?yàn)槿绻褂盟鳛槔鋮s劑可以取得針對(duì)效率特別好的結(jié)果。
在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，交換器管20中的螺旋結(jié)構(gòu)26不僅形成 在交換器管20的內(nèi)表面上。實(shí)際上，通過(guò)將螺旋形狀沖壓到交換器管 20的外表面中而產(chǎn)生螺旋結(jié)構(gòu)26，這導(dǎo)致了交換器管20的內(nèi)表面上的沖壓升高的螺旋結(jié)構(gòu)26。
圖6示意性示出了旋轉(zhuǎn)角度a，它由交換器管20內(nèi)形成的流道包 圍。在本發(fā)明的熱交換器1的優(yōu)選實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)角度度a是180°， 也就是說(shuō)，從熱交換器1的內(nèi)腔42出來(lái)的廢氣流的流向與進(jìn)入的廢氣 流的流向相反180°。然而在其它結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)角度a也可以小于或大 于180°，在135度與225度之間的角度范圍大體上是優(yōu)選的。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)在內(nèi)表面上形成有螺旋結(jié)構(gòu)26的交換器管20的使用，在45°的旋轉(zhuǎn) 角度a時(shí)增加了效率。
圖7示意性示出了在熱交換器殼體40的內(nèi)腔42內(nèi)布置成管束的 多個(gè)交換器管20的入口 22和出口 24的側(cè)視圖。可以發(fā)現(xiàn)，入口22 和出口 24位于正交柵格的柵格點(diǎn)上。
如果入口 22和出口 24如圖8所示布置，則獲得甚至更高效的空 間占用率。在這里，入口 22或出口 24布置在六角形柵格的柵格點(diǎn)上， 這就意味著每個(gè)入口 22或每個(gè)出口 24由六個(gè)相鄰的入口 22或者出口 24包圍。在這種結(jié)構(gòu)中，交換器管20可在殼體40的內(nèi)腔42內(nèi)的空 間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最好的利用。
圖9最終示出了在孔所在區(qū)域內(nèi)的殼體蓋60剖視圖，其中交換器 管20的入口或出口側(cè)端螺合通過(guò)所述孔。在提供針對(duì)制造特別優(yōu)點(diǎn)的 有利實(shí)施例中，交換器管20的入口或出口側(cè)端包括支承結(jié)構(gòu)27，其 中所述支承結(jié)構(gòu)形成管端針對(duì)殼體蓋60的機(jī)械對(duì)接。該支承結(jié)構(gòu)可以 由例如一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)形突出部形成，在圖4所示的實(shí)施例中，所述支 承結(jié)構(gòu)被沖壓為周向隆起部。在圖9所示的實(shí)施例中，交換器管20的 外端被巻邊，從而借助于支承結(jié)構(gòu)27與巻邊端部的組合，交換器管 20以機(jī)械的方式對(duì)接殼體蓋60。該對(duì)接借助于交換器管20的管端的 結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)，并且顯著有助于本發(fā)明的熱交換器的制造，這是因?yàn)?交換器管20已經(jīng)以機(jī)械的方式預(yù)固定在殼體蓋60上。這取消了對(duì)于 在交換器管端與殼體蓋60的隨后的焊接或釬焊過(guò)程中例如借助于激 光點(diǎn)焊將交換器管20附加地固定至殼體60的需求。通過(guò)將具有均勻 內(nèi)徑和外徑的交換器管20螺合穿過(guò)殼體蓋60中的對(duì)應(yīng)孔，圖9所示 結(jié)構(gòu)可以以最簡(jiǎn)單的方式在交換器管中制成。隨后可以使用合適的工具制造周向隆起部27以及同時(shí)巻邊的邊緣。合適的工具例如是擴(kuò)管
器o
權(quán)利要求
1. 一種用于車輛排氣系的熱交換器(1)，包括單獨(dú)形成的、運(yùn)輸廢氣的交換器管(20)的管束，其中各所述交換器管(20)相對(duì)于流體流并聯(lián)，所述交換器管設(shè)置在單獨(dú)形成的、封閉的殼體(40)內(nèi)，冷卻劑流經(jīng)所述殼體，所述冷卻劑在所述交換器管(20)的外側(cè)在其周圍流動(dòng)，其特征在于，設(shè)有用于所述熱交換器管(20)的管束的箍帶(30)，所述箍帶在所述管束外側(cè)位于所述管束上并且以形成剛性機(jī)械連接的方式將多個(gè)熱交換器管(20)連接在一起。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(l)，其特征在于，所述箍帶(30) 形成針對(duì)機(jī)械剛性互連的熱交換器管(20)相對(duì)于所述殼體(40)的 機(jī)械對(duì)接部(32)。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述對(duì)接部 (32)被構(gòu)造成是彈性的。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(l)，其特征在于，所述箍帶(30) 形成圍繞所述管束的至少一部分夾持部。
5. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，設(shè)置加固元 件(34)，所述加固元件安置在所述管束內(nèi)并且將多個(gè)熱交換器管(20) 機(jī)械剛性互連。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，在殼體(40) 內(nèi)在所述管束內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板(36)，所述導(dǎo)流板用于在所述殼體(40) 內(nèi)引導(dǎo)所述冷卻劑的流動(dòng)，所述導(dǎo)流板機(jī)械剛性連接至多個(gè)交換器管(20)。
7. 如權(quán)利要求6所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述導(dǎo)流板 (36)機(jī)械剛性連接至所述殼體(40)。
8. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述交換器 管的入口 (22)和出口 (24)設(shè)置成位于所述殼體(40)外側(cè)，并且它們彼此相互設(shè)置成，纏繞的流道在每個(gè)交換器管的入口 (22)與出 口 (24)之間延伸，所述流道包括至少135°而優(yōu)選180。的旋轉(zhuǎn)角度a。
9. 如權(quán)利要求8所述的熱交換器(1)，其特征在于，不同交換器 管(20)的流道在對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述交換器管(20)的入口 (22)與出 口 (24)之間并不彼此接觸。
10. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述交換 器管(20)由導(dǎo)通所述殼體(40)的壁的點(diǎn)(66， 68)之間的一個(gè)單 件制成。
11. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述交換 器管(20)在導(dǎo)通所述殼體(40)的壁的所述點(diǎn)(66， 68)之間被彎 曲成大致U形或半圓形。
12. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述交換 器管(20)在導(dǎo)通所述殼體的壁的點(diǎn)(66， 68)處機(jī)械剛性連接至所 述殼體(40)。
13. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述交換 器管(20)由諸如不銹鋼或鋁的耐腐蝕且耐熱材料制成。
全文摘要
一種用于車輛排氣系的熱交換器(1)，包括單獨(dú)形成的、運(yùn)輸廢氣的交換器管(20)的管束，其中各所述交換器管(20)相對(duì)于流體流并聯(lián)相連，所述交換器管設(shè)置在單獨(dú)形成的、封閉的殼體(40)內(nèi)，冷卻劑流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述殼體，所述冷卻劑在所述交換器管(20)的外側(cè)在其周圍流動(dòng)，其特征在于，設(shè)有用于所述熱交換器管(20)的管束的箍帶(30)，所述箍帶在所述管束外側(cè)位于所述管束上并且以形成剛性機(jī)械連接的方式將多個(gè)熱交換器管(20)連接在一起。
文檔編號(hào)F28F9/013GK101435389SQ200810215459
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者A·卡佩勒, A·熱帕, G·赫伯特 申請(qǐng)人:威斯通全球技術(shù)公司