螺旋形熱交換器及相應(yīng)制造方法
【專利說明】螺旋形熱交換器及相應(yīng)制造方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2014年05月07日提交的FR 14 54146的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0004]更特別地，本發(fā)明的第一方面涉及熱交換器，該熱交換器包括:下金屬片；上金屬片；以及定界翅片的翅片片材。所述下金屬片、上金屬片以及翅片片材被疊置，以形成繞中心軸線成螺旋形卷繞的三層結(jié)構(gòu)，并定界了盤圈。關(guān)于下金屬片的第一大面和關(guān)于上金屬片的第一大面在其之間定界了用于第一流體的流通的第一通道。關(guān)于下金屬片的第二大面和關(guān)于上金屬片的第二大面在其之間定界了用于第二流體的流通的第二通道，所述翅片片材設(shè)置在第二通道中。
[0005]這種類型的熱交換器由WO 2005/017435獲知。熱交換器的下金屬片和上金屬片以構(gòu)成用于流體的入口和出口并且在兩個板之間保持恒定空間的方式壓制而成。
[0006]這種類型的熱交換器的制造是復(fù)雜的。
[0007]在這種情形下，本發(fā)明的目的是提供更易于制造的熱交換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了這個目的，本發(fā)明與上述類型的熱交換器相關(guān)，其中，熱交換器具有設(shè)置在第一通道中的一組間隔件，由此這些間隔件是使下金屬片和上金屬片分開的桿條。
[0009]因此，在熱交換器的制造中，能夠使用非壓制而成的平的板。間隔件確保在下金屬片與上金屬片之間的間隔，并且因此控制第一通道的自由區(qū)段。
[0010]熱交換器還可以具有單獨采用或以所有技術(shù)上可能的組合的方式采用的一個或更多個以下特征:
[0011]-所述一組間隔件具有周邊間隔件，該周邊間隔件插置在下金屬片和上金屬片的相應(yīng)周緣之間，從而在所述周緣之間提供密封；
[0012]-周邊間隔件包括沿著下金屬片和上金屬片的長邊緣延伸的兩個縱向桿條；
[0013]-周邊間隔件為具有封閉輪廓的框架；
[0014]-第一通道具有分別定向在熱交換器中的徑向外部的外周端和熱交換器中徑向內(nèi)部的內(nèi)周端，由此所述一組間隔件具有至少一個中央間隔件，所述至少一個中央間隔件在第一通道最大部分的長度上周向地延伸并且將第一通道分成外出支路和返回支路，外出支路和返回支路彼此平行并且在內(nèi)周端處、優(yōu)選地僅在內(nèi)周端處彼此連通；
[0015]-熱交換器具有第一流體入口和第一流體出口，第一流體入口與外出支路在外周端處連通，而第一流體出口與返回支路在外周端處連通；
[0016]-該交換器具有圓筒形外部殼體，盤圈插入圓筒形外部殼體中；
[0017]-上金屬片和下金屬片繞中心軸線形成特定數(shù)量的圈，其中，所述翅片片材與上金屬片和下金屬片相比形成一個額外的圈，其中，所述額外的圈插置在上金屬片與外部殼體之間；
[0018]-熱交換器包括內(nèi)管，三層結(jié)構(gòu)繞內(nèi)管卷繞，由此內(nèi)管為卷繞金屬片的兩個軸向邊緣疊覆的卷繞金屬片，并且/或者，外部殼體為卷繞金屬片的兩個軸向邊緣疊覆的卷繞金屬片；以及
[0019]-定界翅片的翅片片材為具有褶皺部的折疊金屬片，由此所述褶皺部構(gòu)成翅片；
[0020]-翅片是與中心軸線平行的褶皺部；
[0021]-翅片是與中心軸線平行地延伸的葉片；
[0022]-翅片橫過下金屬片和上金屬片的整個橫向?qū)挾妊由臁?br>[0023]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及制造熱交換器的方法，該方法具有以下步驟:通過將下金屬片、上金屬片以及所述片材疊置而形成三層結(jié)構(gòu)，其中，在下金屬片與上金屬片之間的第一通道中插置有一組間隔件；繞中心軸線成螺旋形地卷繞三層結(jié)構(gòu)。
[0024]本方法還可以包括單獨采用或以所有在技術(shù)上可能的組合的方式采用的一個或更多個以下步驟:
[0025]-對第一通道加壓以將上金屬片壓靠所述片材的步驟，其中，該步驟在卷繞步驟之后執(zhí)行;
[0026]-將第一流體入口管和第一流體出口管固定到上金屬片上的步驟，其中，該步驟在形成步驟和卷繞步驟之前執(zhí)行；以及
[0027]-將所述結(jié)構(gòu)插入到圓筒形殼體中的步驟。
[0028]根據(jù)又一方面，本發(fā)明涉及包括具有上述特征的熱交換器的排氣管路，其中，第二流通通道流體地連接至用于廢氣流通的管道，而第一通道插置于在其中流通有冷卻劑的熱回收回路中。
【附圖說明】
[0029]本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點將參照附圖從下面給出的僅用于提供信息而并非限制性的詳細說明變得容易理解，在附圖中:
[0030]-圖1示出了本發(fā)明的其中一些熱交換器元件在卷繞之前的分解立體圖；
[0031]-圖2示出了板和定界翅片的片材在卷繞之后的側(cè)視圖；
[0032]-圖3示出了完成的熱交換器的側(cè)視圖；
[0033]-圖4示出了圖3的熱交換器的示意性平面圖；
[0034]-圖5示出了本發(fā)明的制造方法的步驟的圖示；
[0035]-圖6示出了圖2的一部分的放大視圖，其中，該放大視圖示出了在對第一通道加壓之后板的變形；以及
[0036]-圖7示出了表示本發(fā)明的熱交換器的排氣管路的簡化示意圖。
【具體實施方式】
[0037]圖中示出的熱蒸發(fā)器通常設(shè)計成安裝在車輛排氣管路中。車輛例如是機動車輛--通常是轎車或卡車。
[0038]該熱交換器是例如用于蘭金型(Rankine-type)回路的蒸發(fā)器。廢氣從蒸發(fā)器的第一側(cè)流通。冷卻劑從熱交換器的第二側(cè)流通，從而廢氣將其熱能量的一部分傳遞至流動通過蒸發(fā)器的冷卻劑。冷卻劑可以是任何類型:水、乙醇/水混合物、或者R134或R245fa型制冷劑、或者與蘭金回路匹配的任何其他類型的有機流體。該流體以呈液體的形式進入熱交換器并且通過與廢氣進行熱接觸而蒸發(fā)。
[0039]替代地，熱交換器不是蒸發(fā)器而是在兩流體之間的簡單的熱交換器。這些流體中的每一者可以呈氣體或液體形式。
[0040]熱交換器不僅可以用在排氣管路中，而且可以用在機動車輛的任何其他部分，或甚至用在任何種類的工業(yè)設(shè)施中。
[0041]如圖1中示出的，熱交換器2包括:下金屬片4 ;上金屬片6 ;定界翅片的翅片片材8 ;以及一組間隔件10，所述一組間隔件10插置在下金屬片4與上金屬片6之間。
[0042]如可以看到的，特別在圖2和圖3中，下金屬片4、上金屬片6和翅片片材8被疊置以形成繞中心軸線X成螺旋形地卷繞的三層結(jié)構(gòu)，從而形成盤圈12。
[0043]下金屬片4的相應(yīng)的第一大面14和上金屬片6的相應(yīng)的第一大面16在它們之間定界第一通道18，用于第一流體的流通。
[0044]下金屬片4的相應(yīng)的第二大面20和上金屬片6的相應(yīng)的第二大面22在它們之間定界第二通道24，用于第二流體的流通，片材8布置在第二通道24中。
[0045]下金屬片4的第一大面14與第二大面20彼此相對。上金屬片6的第一大面16與第二大面22彼此相對。
[0046]下金屬片是例如由不銹鋼比如316L制成的。替代地，下金屬片可以由1.4301(奧氏體鋼)或444 (鐵素體鋼)制成。
[0047]下金屬片具有0.1mm與0.4mm之間、優(yōu)選地在0.15mm與0.3mm之間、更優(yōu)選地等于例如0.2mm的厚度。
[0048]上金屬片6通常由相同的材料制成并且具有與下金屬片4相同的厚度。
[0049]在示出的示例中，在下金屬片4和上金屬片6的伸展狀態(tài)下，下金屬片4和上金屬片6各自具有矩形形狀。下金屬片4和上金屬片