專利名稱：用于汽車的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的第一變型涉及一種用于汽車的熱交換器。
技術(shù)背景此外，本發(fā)明的第二變型涉及一種流道，它用于在第一流體和第二流體 之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，包括流道外套，它具有被流道外套內(nèi)側(cè)包圍 而成的內(nèi)腔；多個布置在流道外套內(nèi)側(cè)的內(nèi)腔中的隔板；所述流道具有為在 內(nèi)腔中輸送第一流體而所設(shè)計的可被穿流且垂直于流道軸的橫斷面。本發(fā)明 還涉及一種在第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，具有用于 輸送相互分開并且進(jìn)行換熱的第一流體和第二流體的芯體，和用于第一流體 的流體接口；所述芯體具有殼體，這個殼體包括一個可被第二流體穿流的腔 室和一個用于液密地分離腔室和流體接口的芯體封閉元件。本發(fā)明還涉及一 種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、 一種增壓空氣供給系統(tǒng)和熱交換器的應(yīng)用。在車用熱交換器的制造中，對在有限的空間內(nèi)的熱交換器效率的要求日 益提高。特別是對輸送到內(nèi)燃機的再循環(huán)廢氣進(jìn)行冷卻時，還必須克服很大的溫差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一變型的目的是提供一種用于汽車的熱交換器，它的制造成 本低，并且在有限的結(jié)構(gòu)空間條件下仍具有高的換熱效率。在申請人的專利DE37 316 69A1中公開了一種開頭所述的、用于熱交 換器的流道。開頭所述的這種熱交換器的目的是通過較冷的第二流體對熱的第一流體 進(jìn)行冷卻，從而使第一流體，特別是用于例如發(fā)動機的內(nèi)燃機的廢氣或廢氣-空氣混合物或增壓空氣能夠與吸入的空氣混合。第二流體可以是冷卻介質(zhì)， 例如液態(tài)或氣態(tài)或液氣混合的冷卻介質(zhì)，它至少在液態(tài)冷卻介質(zhì)的情況下可 取自內(nèi)燃機的冷卻回路。原則上，為了提高熱動力效率，冷卻要達(dá)到盡可能
低的溫度水平。已知的是，己冷卻的再循環(huán)廢氣或已冷卻的增壓空氣可減少 廢氣中的有害物質(zhì)、特別是氮氧化物。在涉及到當(dāng)今發(fā)動機的特別要求方面，可通過廢氣再循環(huán)冷卻器來滿足 對廢氣排放日益提高的要求。通過對廢氣的冷卻和己冷卻廢氣的再循環(huán)，使發(fā)動機中的燃燒溫度得以降低，并減少NOx的排放。對減少有害物質(zhì)的要求的日益提高，促使已知的冷卻器方案得到改善，并提出了新的冷卻器方案。 在已知的熱交換器中的流道可由鋼或優(yōu)質(zhì)鋼制成。在這里，特別是鋼材和優(yōu)質(zhì)鋼材的耐腐蝕性己得到證明。另外得到證明的是，由鋁制成或以鋁材料為基礎(chǔ)的流道具有明顯的成本優(yōu)勢。為了充分地改善流道中的傳熱，如前所述，流道通常帶有多個布置在內(nèi) 腔中流道外套內(nèi)側(cè)的隔板。原則上，多個隔板有助于提高傳熱。但是，隔板 數(shù)量過多卻會加大例如廢氣中所含碳黑顆粒造成堵塞的風(fēng)險。已得到證明的 是，在流道中的通流區(qū)域太窄的情況下，而所述通流區(qū)域基本上由可穿流的 橫斷面決定，流道的污染速度相對較快，并且在最壞的情況下會在局部出現(xiàn) 阻塞。這種方法以及其它用于提高傳熱的措施反而會加大流道中已存在的壓 力損失，這在現(xiàn)代的熱交換器方案中是不希望出現(xiàn)的。除了在DE 37 316 69 A1中公開的具有擠壓成型的流道外套的流道設(shè)計 之夕卜，還有其它例如在DE 10 225 812 C1 、 G 94 065 59 4、 DE 36 153 00 C2和DE 202 05 200 U1中公開的設(shè)計。但那里所述的流道是針對專門用途而 設(shè)計的。例如，在US 5,184,672中公開了一種用于冷凝器形式的熱交換器 的流道，這種熱交換器帶有被冷卻液穿流的扁平管。在US 3,486,489中公 開了一種油冷卻器，它帶有被待冷卻的油穿流的扁平管。在US 2005/0061488A1中公開了一種用于冷卻油的熱交換器，它的流道用于輸送 待冷卻的油。那里所述的流道的可被穿流的橫斷面專門用于油的穿流。在 US2005/0061488A1中，可穿流的橫斷面的特征在于功率比為3.9到8.5， 這個比率是單位為mm的可覆蓋的周長與單位為mrr^的可穿流的金屬管橫 斷面面積之間的比。這種為輸送液態(tài)流體而設(shè)計的流道不適合用于本文開頭所述的熱交換 器。開頭所述的熱交換器優(yōu)選為廢氣熱交換器和/或增壓空氣冷卻器。在這種 情況下，第一流體為氣體或蒸汽，即例如廢氣或廢氣空氣混合物或增壓空氣。
在這里，第二流體為冷卻介質(zhì)，特別是液態(tài)或氣態(tài)或液氣混合的冷卻介質(zhì)。 考慮到前面所提到的問題，有必要提出一種更佳的流道設(shè)計方案?，F(xiàn)在要涉及到本發(fā)明的第二變型，它的目的是提供一種傳熱得到改善的 流道。此外，應(yīng)使壓力損失處于可接受的范圍，特別是要減少堵塞的風(fēng)險。 本發(fā)明的目的還包括為熱交換及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和增壓空氣供給系統(tǒng)提供一 種具有優(yōu)點的方案，并提供熱交換器的優(yōu)選應(yīng)用范圍。按照發(fā)明的第一變型，發(fā)明的目的通過開頭所述的熱交換器實現(xiàn)。通過 連續(xù)的、相互分開的流道可制成U形流式的熱交換器，它與目前已知的結(jié)構(gòu) 相比，即使在折流區(qū)域也保證了在流道內(nèi)部流動的流體和流道的外部空間之 間有著良好的熱交換器。此外，這種熱交換器的成本低，且易于制造。在優(yōu)選的實施形式中，流體是汽車內(nèi)燃機的廢氣。特別是對一般來說溫 度很高的廢氣進(jìn)行冷卻的任務(wù)可通過根據(jù)本發(fā)明的熱交換器很好地完成，因 為這種熱交換器在給定的空間內(nèi)具有很高的換熱效率。此外，與現(xiàn)有技術(shù)中 已知的方案相比，在折流區(qū)域中的分離且連續(xù)的流道，例如借助輸送冷卻介 質(zhì)的外部殼體，相對于汽車中處于其周圍的部分而言具有特別好的隔熱性能。 可選擇的是，根據(jù)發(fā)明的熱交換器的流體也可以是汽車內(nèi)燃機的增壓空氣或 汽車潤滑回路中的潤滑油或者汽車中另一種待冷卻的流體。為了實現(xiàn)簡單的結(jié)構(gòu)，流道優(yōu)選地在端部固定在管板元件上，其中，連 續(xù)的流道的兩個端部分別插入到管板元件中。對流體的特別有效的冷卻通過以下方式實現(xiàn)，即流道布置在特別是可被 液態(tài)冷卻介質(zhì)穿流的殼體中。具有優(yōu)點的是，殼體具有冷卻介質(zhì)的進(jìn)口和出 口，其中，進(jìn)口或出口中的一個布置在流道折流區(qū)域的附近，特別是折流區(qū) 域的頂點的附近。這樣，冷卻介質(zhì)通過簡單的方式盡可能完整和均勻地圍繞 著所有的流道環(huán)流。為了進(jìn)一步改善環(huán)流，可優(yōu)選地在殼體中布置引導(dǎo)冷卻 介質(zhì)流動的導(dǎo)向元件。這種導(dǎo)向元件可將流體引向一定區(qū)域和/或在冷卻介質(zhì) 中產(chǎn)生渦流。此外，在殼體中優(yōu)選地布置著支撐元件，用于固定流道，以限制流道的 振幅，從而防止在強烈振動的情況下出現(xiàn)裂紋。只要支撐元件在殼體內(nèi)處于 液態(tài)冷卻介質(zhì)之中，那么它也可以由一種對熱性能要求低的材料如塑料組成， 從而節(jié)省成本。一般來說優(yōu)選的是，為了降低制造成本，殼體基本上由塑料組成。
為了降低制造成本和方便實現(xiàn)耗費大量工作的橫斷面形狀，流道優(yōu)選地 由擠壓型材形成。特別具有優(yōu)點的是，在一個擠壓型材內(nèi)部設(shè)有至少兩個流 道，其中，擠壓型材具有被冷卻介質(zhì)環(huán)流的外壁和將流道相互分開的內(nèi)壁。 通過這種方式，在流體和流道的傳熱材料之間形成很大的接觸面，這既降低 了成本，也保證了運行的可靠性。特別優(yōu)選的是，外壁在橫斷面上具有至少 在局部為倒圓的輪廓，從而具有更佳的撓曲性。通過這種形狀，首先線性壓 出的擠壓型材在下一道工序中被加上了被彎曲得足夠狹窄的折流區(qū)域，它通常為180°彎頭?？蛇x的或作為補充的是，內(nèi)壁至少在擠壓型材未被彎曲的狀態(tài)下，在其長度范圍內(nèi)的厚度是可變的，其中，較小的彎曲半徑對應(yīng)著厚度 薄的區(qū)域。流道束的撓曲性同樣也可以通過這種方式改善。橫斷面形狀的這 種復(fù)雜設(shè)計在使用擠壓型材的情況下不會產(chǎn)生任何特殊的費用。在這里，厚度理想地從0.2...1 ，5 mm向外增大1.2到2倍。一般來說，優(yōu)選地設(shè)有若干個擠壓型材，以保證冷卻介質(zhì)和流道之間的 有效熱交換。擠壓型材優(yōu)選地由一種以鋁為基礎(chǔ)的合金組成。鋁具有優(yōu)良的耐腐蝕性， 并可以通過低成本的方式以任意的橫斷面形狀擠壓成型。在達(dá)到足夠冷卻的 條件下，它也可以用于制造廢氣熱交換器。在優(yōu)選的實施形式中， 一個流道為位于外部的流道，另一個流道為位于 內(nèi)部的流道，其中，位于內(nèi)部的流道在折流區(qū)域的折流半徑小于位于外部的 流道。特別優(yōu)選的是，位于內(nèi)部的流道的壁厚大于位于外部的流道，從而在 考慮到熱交換器制造中的機械要求和特別是流道的彎曲的情況下使整個重量 和材料用量得到優(yōu)化。具有優(yōu)點的是，為了在給定結(jié)構(gòu)大小的條件下改善換熱效率，在至少一 個流道中設(shè)有渦流發(fā)生元件。特別優(yōu)選的是，渦流發(fā)生元件在流道的延伸范 圍內(nèi)發(fā)生變化，同時在流道的延伸范圍內(nèi)特別是流道阻力變大。這樣就能夠 在考慮到以下情況下對換熱效率進(jìn)行微調(diào)，即流體和周圍的冷卻介質(zhì)之間的 溫差在流路的延伸范圍內(nèi)變小，從而使流道的每個長度單位的換熱效率不可 避免地與流動阻力的變化或流體中的所產(chǎn)生的渦流比例進(jìn)行最優(yōu)地匹配。當(dāng) 在第一流路區(qū)域中的渦流發(fā)生元件不同于第二流路區(qū)域和/或折流區(qū)域時，這 樣的匹配就已經(jīng)存在。 在一個可選的實施形式中，流道由管的兩個直線段組成，而在折流區(qū)域 中彎頭與這兩個直線段相連。通過這種方式可按照流道的種類和材料對制造 進(jìn)行簡化。一般來說，流道優(yōu)選地具有一個耐腐蝕的涂層。特別是在熱交換器作為 廢氣熱交換器的情況下，這樣的涂層可以延長熱交換器的使用壽命。此外，第一流路的至少一個流道在折流區(qū)域與第二流路的一個流道相鄰， 其中，折流區(qū)域包括一個單獨的、在兩個流道的端部將它們連接起來的元件。 這樣，就特別是為帶有相應(yīng)較小的折流區(qū)域的、位于內(nèi)部的流道，在壁厚同 時較小的情況下提供了一種節(jié)省空間的方法。此外，此外，還可將在連接區(qū) 域中相鄰的流道之間的間距設(shè)計特別小，從而在整體上使熱交換器具有緊湊 的結(jié)構(gòu)。在一個優(yōu)選的實施形式中，在至少一個流道上并且至少在未彎曲的狀態(tài) 下，在折流區(qū)域中彎曲處的內(nèi)壁的壁厚小于彎曲處的外壁的壁厚。這樣就可 以使折流區(qū)域中的彎曲半徑變得特別小。位于外部的彎曲區(qū)域的壁厚優(yōu)選地相當(dāng)于位于內(nèi)部的彎曲區(qū)域的壁厚的1.2-2倍，最好為1.5倍。處于內(nèi)部彎 曲半徑中的壁厚應(yīng)優(yōu)選為約0.42 mm，最好約為1 mm。在另一個優(yōu)選的實施形式中，第一連續(xù)的流道處于第一平面中，而第二 連續(xù)的流道特別是在折流區(qū)域與這個平面相切。在這里，第一流道和第二流 道的長度不同。并且，通過這種方法可將相鄰流道之間的對換熱效率不發(fā)揮 作用的間隙縮小，從而在給定的換熱效率條件下使整個結(jié)構(gòu)尺寸變小。對于本發(fā)明的另一變形熱交換器，本發(fā)明的目的通過下述特征實現(xiàn)。總 的來說，采用擠壓型材來形成流道可降低制造成本，同時，由于擠壓型材在 橫斷面形狀方面具有很大的自由度，從而能夠容易地制成在待冷卻的流體和 外部的冷卻介質(zhì)之間形成良好傳熱的流道。原則上，這些優(yōu)點適用于直流式 熱交換器或其它非U型流式的結(jié)構(gòu)。與流道有關(guān)的本發(fā)明目的通過開頭所述的流道實現(xiàn)，在這種流道上，水 力直徑相當(dāng)于可被穿流的橫斷面面積與可被第一流體覆蓋的周長之間的比的 四倍，它的值為1.5mm到6mm。本發(fā)明以下列設(shè)想為出發(fā)點，即在按照本發(fā)明的流道中，水力直徑不應(yīng) 高出或低于一定范圍。本發(fā)明考慮到，當(dāng)所選的水力直徑太大時，雖然這樣 可以使第一流體、特別是廢氣或廢氣空氣混合物或增壓空氣達(dá)到足夠的通流 量，從而避免閉塞或嚴(yán)重的污染或在可能的情況下將壓力損失保持在較低的 水平，但是過大的水力直徑會減少傳熱。相反，當(dāng)所選擇的水力直徑太小時， 流道雖然首先能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的傳熱，但在這樣的情況下，所選擇的可穿流的 橫斷面太小，在運行中通流將會相對較快地產(chǎn)生污染，或在最壞的情況下造 成阻塞，并肯定會加大壓力損失。這將會明顯地降低熱交換器的換熱效率。 此外，如果流道的某部分嚴(yán)重污染或甚至阻塞或閉塞，壓力損失就會過度加 大。按照本發(fā)明的方案，本發(fā)明的水力直徑己被證明優(yōu)于到目前為止已知的 方案。按照本發(fā)明的流道可為熱交換器提供足夠的傳熱，并保證壓力損失處 于可接受的水平，同時降低了閉塞的風(fēng)險。在根據(jù)本發(fā)明的流道的一個特別優(yōu)選的實施形式中，由于帶有擠壓成型 的流道外套，流道具有更高的耐腐蝕性。在這樣或以其它方式制成的流道也 可設(shè)有補充的腐蝕防護(hù)措施。按照發(fā)明的流道為熱交換器在換熱效率、壓力 損失和污染方面提供了更好的解決方案，同時可以通過采用耐腐蝕性較好的 材料，優(yōu)選為擠壓成型的鋁材料來降低成本。本發(fā)明的較佳實施形式提供了較佳的方法，以便在本發(fā)明目的的框架內(nèi) 并考慮到其它優(yōu)點的情況下實現(xiàn)上面所述的方案。為了實現(xiàn)本發(fā)明所提出的方案，水力直徑特別優(yōu)選為2mm到5mm。 如圖5、圖6、圖7和圖8所示，這個范圍的值以特別具有優(yōu)點的方式實現(xiàn) 了下列各方面之間的平衡，即一方面在流道中實現(xiàn)盡可能優(yōu)良的傳熱，另一 方面減少壓力損失或者在達(dá)到良好傳熱的情況下將壓力損失保持在可接受的 水平。在這一點上，水力直徑優(yōu)選為3mm到3.4mm。在前面所述的水力 直徑的范圍內(nèi)，特別是在3.1mm至U 3.3mm的范圍內(nèi)，特別合適的水力直 徑約為3.2 mm。雖然在上述范圍內(nèi)，流道、特別是熱交換器管的污染無法 完全避免，但是試驗表明，在這個范圍內(nèi)流道的污染處于穩(wěn)定的狀態(tài)，從而 將效率的降低保持在一個相對很低的水平。如果水力直徑的范圍超出前面所 述的范圍，在壓力損失加大的情況下，隨著流道運行的時間越長，流道的污 染也嚴(yán)重，而當(dāng)水力直徑的數(shù)值處于前面所述的優(yōu)選范圍內(nèi)時，壓力損失則 穩(wěn)定在一個相對較低的水平。在熱交換器較長時間運行的情況下，熱交換器 的可能的、未達(dá)到最優(yōu)的換熱效率不會進(jìn)一步下降。相反，當(dāng)水力直徑超出 前面所述的范圍時，在流道較長時間運行的情況下，壓力損失的加大會超出 比例，并最終在最壞的情況下導(dǎo)致流道的閉塞。
按照本發(fā)明的流道以具有優(yōu)點的方式用于如圖1.2所詳示的高壓廢氣再循環(huán)和如圖2.2所詳示的低壓廢氣再循環(huán)。此外它還可用于增壓空氣冷卻。 在所有的、特別是上述的或類似的應(yīng)用領(lǐng)域中，通過在1.5 mm到6 mm的 范圍內(nèi)選擇水力直徑，來避免增加隔板的數(shù)量，從而改善根據(jù)本發(fā)明的熱交 換器的傳熱。但是試驗表明，對低壓廢氣再循環(huán)、高壓廢氣再循環(huán)或增壓空 氣冷卻而言，水力直徑的最優(yōu)選擇可以是不同的。在高壓廢氣再循環(huán)中，壓 力損失的增加、閉塞風(fēng)險的加大或流道被碳黑顆粒等嚴(yán)重污染相對來說更為 重要。對于高壓熱交換器而言，水力直徑的范圍優(yōu)選為2.5 mm到4 mm， 特別優(yōu)選為2.8 mm到3.8 mm。在低壓廢氣再循環(huán)方案中，壓力損失的增加 被認(rèn)為是特別關(guān)鍵的，因為在低壓應(yīng)用的框架內(nèi)，壓力損失應(yīng)優(yōu)選地被保持 在特別低的水平。對于低壓熱交換器而言，水力直徑優(yōu)選為2 mm到3.5 mm，特別優(yōu)選為2.5mm到3.5mm。尤其是對于提供耐腐蝕性來說，特別具有優(yōu)點的是，隔板厚度與流道外 套厚度之間的比低于1.0。換句話說，為了提高耐腐蝕性，流道外套的厚度 優(yōu)選地大于隔板厚度。對于采用以下實施形式的流道而言，即至少流道外套 以鋁材料為基礎(chǔ)制成，這特別具有優(yōu)點。此外，原則上非常重要的是，在對流道外套的優(yōu)化方面， 一方面特別是 在以鋁材料為基礎(chǔ)的流道內(nèi)要保證其具有足夠的耐腐蝕性，另一方面要保證 在可供利用的空間內(nèi)有足夠數(shù)量的流道。在發(fā)動機中用于熱交換器的空間一 般來說是相對有限的，因此，原則上在改善的框架內(nèi)要在熱交換器中提供盡 可能多的流道，這樣流道外套的厚度就不能太厚。按照發(fā)明的一個特別優(yōu)選 的實施形式，水力直徑與流道外套厚度之間的比優(yōu)選為0.8到8。特別是在 一個以鋁材料為基礎(chǔ)的流道中，尤其是在至少流道外套是以鋁材料為基礎(chǔ)的 流道中，這個范圍被證明是特別合適的。在流道外套(空間的需求、耐腐蝕 性)和水力直徑(傳熱、壓力損失)的設(shè)計方面，1.2到6.0之間的范圍， 特別是1.4到6之間的范圍也是具有優(yōu)點的。本發(fā)明所提出的設(shè)想和/或前面所述的一個或多個實施形式，無論是單獨 還是組合，對流道的尺寸來說都是特別具有優(yōu)點的，所述尺寸使被第一流體 覆蓋的周長與流道的外部周長之間的比處于0.1到0.5的范圍。所進(jìn)行的研 究表明，在上述尺寸的框架內(nèi)，對于前面所提到的問題流道的性能特別具有 優(yōu)點。
按照本發(fā)明的設(shè)想，流道原則上以多種形式實現(xiàn)，特別是在采用擠壓型 材的情況下。從制造角度和前面所提到的問題來看，在管的橫斷面中以全隔 板形式出現(xiàn)的隔板的兩端布置在流道外套內(nèi)側(cè)上的流道是特別合適的。管的 橫斷面可特別優(yōu)選地只具有全隔板。全隔板優(yōu)選為連續(xù)的，不帶開口并布置在第一流道外套內(nèi)側(cè)和第二流道外套內(nèi)側(cè)之間。如圖9A.2和圖犯.2所示， 通過這種方式實現(xiàn)了具有如發(fā)明的設(shè)想所述的水力直徑的流道。此外，具有優(yōu)點的是，在管的橫斷面中以半隔板為形式的隔板只有一端 布置在流道內(nèi)側(cè)上，而另一端自由伸入到內(nèi)腔中。如圖10A.2和圖10B.2及 圖11A.2和圖11 B.2所示，通過擠壓成型的流道以特別具有優(yōu)點的方式實現(xiàn) 了如發(fā)明的設(shè)想所述的水力直徑。兩個半隔板在另一端上的端面可優(yōu)選地相互對置。作為替代或與前面所 述的半隔板的布置組合，兩個半隔板在另一端上的端面可向側(cè)面相互錯開布 置。優(yōu)選的是，半隔板和全隔板依次交替地并排布置。如下所述的半隔板的尺寸和布置特別具有優(yōu)點。按照一個特別優(yōu)選的實 施形式，兩個半隔板、特別是兩個對置的半隔板和/或兩個錯開的半隔板之間 的間距與管的橫斷面高度之間的比處于低于0.8的范圍，優(yōu)選地處于0.3到 0.7之間的范圍。第一半隔板到全隔板的間距與第二半隔板到全隔板的間距 之間的比優(yōu)選為0.5到0.9，優(yōu)選為0.6到0.8。至少是流道外套、優(yōu)選為整個流道優(yōu)選地由以鋁為基礎(chǔ)的材料制成。作為替代、補充或以組合的形式，也可以由鋼為基礎(chǔ)的材料，優(yōu)選以優(yōu) 質(zhì)鋼為基礎(chǔ)的材料制成。流道外套優(yōu)選地由管形成，特別是由焊接和/或釬接的管或擠壓成型的管 形成。流道可以由例如板帶制成，先做成管的形狀，然后沿縱向焊接或釬接。 此外，流道也由相互連接的片或板形成。至少是流道外套、優(yōu)選為整個流道 由擠壓型材形成。在流道由以鋁材料為基礎(chǔ)擠壓成型的情況下，其耐腐蝕性相對較好。原 因在于，在擠壓成型的過程中，流道中形成了相對較小的顆粒結(jié)構(gòu)并具有相 對平滑的表面。這使得它具有符合現(xiàn)代熱交換器方案要求的耐腐蝕性，甚至 可以抵抗酸性的廢氣冷凝物的腐蝕。按照本發(fā)明的特別優(yōu)選的第一個實施形式，在多個隔板中，至少一個隔 板、優(yōu)選為全部隔板是與流道外套一起擠壓成型的隔板。
按照本發(fā)明的特別優(yōu)選的第二個實施形式，在多個隔板中，至少一個隔 板、優(yōu)選為全部隔板是與型材分開制成然后與流道內(nèi)側(cè)相連的隔板。隔板被 優(yōu)選地進(jìn)一步整體成型和/或模制成型和/或變形。這被認(rèn)為是特別合適的， 以便在擠壓成型的隔板通過進(jìn)一步的措施裝上流體導(dǎo)向元件或渦流發(fā)生元 件。隔板優(yōu)選地平行于流道軸布置。但原則上，在擠壓成型工序中也可使隔 板沿流道軸呈波紋狀延伸。最重要的是，在擠壓成型工序的過程中，特別合 適的是隔板沿著流道軸不間斷地延伸。在本發(fā)明的第二個實施形式中，隔板可安裝到、優(yōu)選為插入到流道外套中，如DE37 316 69A1中所述。按照第二個實施形式，隔板優(yōu)選地與流道內(nèi)側(cè)形成材料鎖合的聯(lián)接。特 別具有優(yōu)點的是，隔板釬接、焊接或粘接在流道內(nèi)側(cè)上。按照第二個實施形 式，與流道外套分開制成的隔板可以通過軋制、沖壓和/或滾壓制成。按照本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施形式一特別是在如下所述的實施形式 中，即至少流道外套，優(yōu)選為整個流道以鋁材料為基礎(chǔ)制成一至少一個隔板 和/或流道外套，特別是流道外套內(nèi)側(cè)帶有腐蝕防護(hù)。腐蝕防護(hù)可特別優(yōu)選為 鍍鋅和/或涂漆。流道外套原則上可以采用任何適當(dāng)?shù)男问?。流道外套特別優(yōu)選為管，優(yōu) 選為擠壓成型的管。在熱交換器的現(xiàn)代的實施形式中，扁平管被證明是合適 的。也可以采用由兩個板片相互接合而成的管作為流道外套。管的橫斷面基 本上選擇盡可能簡單的形狀一具有優(yōu)點的是矩形、橢圓形或半橢圓形的管橫 斷面。按照本發(fā)明的第二個實施形式，隔板可以是具有波狀、特別是矩形波狀 或梯形波狀的橫斷面的型材的一部分。這種型材的形成特別簡單，此外它在 提高傳熱方面特別具有優(yōu)勢。按照發(fā)明的第二個實施形式，多個橫斷面為波狀的型材可以沿著流道軸 前后布置，如圖12A.2、圖12B.2或圖13A.2、圖13B.2所示。原則上，隔板可具有不同類型的流體導(dǎo)向元件和/或渦流發(fā)生元件，其中， 這些元件的形成和選擇可按照流道的目的和使用范圍進(jìn)行。特別具有優(yōu)勢的 是，流體導(dǎo)向元件和/或渦流發(fā)生元件從下列一組元件中選擇多個沿著流道 軸的斷口和/或開口，特別是切邊、突出部如魚鱗板等；多個優(yōu)選地沿著流動 方向的波紋；多個隔板開口，它們在形成隔板翅片時相互錯開、特別是沿著 流動方向相互錯開。典型的方案將通過圖14A.2、圖14B.2說明。 在根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實施形式中，隔板的數(shù)量為2到20，優(yōu)選為5 到15，優(yōu)選為7到12，優(yōu)選為8到11，最好是9個隔板在管的橫斷面中均 勻地并排布置。在有關(guān)熱交換器方面，本發(fā)明的目的由包括開頭所述的熱交換器在內(nèi)的 第二變型實現(xiàn)。按照發(fā)明，在這個熱交換器上，芯體具有多個按照發(fā)明的流 道，它們可被第一流體穿流，并且流體接口與流道實現(xiàn)流體連通。流道優(yōu)選 地布置在殼體中。符合本發(fā)明設(shè)想的流道既可優(yōu)選地用于發(fā)明的第一變型中的熱交換器， 也可優(yōu)選地用于發(fā)明的第二變型中的熱交換器。芯體封閉元件優(yōu)選為帶有一個或多個為流道所設(shè)的通孔的管板。對于第一流體，可優(yōu)選地分別單獨地設(shè)有進(jìn)口側(cè)的芯體封閉元件和出口 側(cè)的芯體封閉元件。這特別適用于熱交換器中是所謂的I形流的情況。在這 里，第一流體從第一側(cè)進(jìn)入到熱交換器中，然后從第二側(cè)離開熱交換器。作為補充或替代的是，芯體封閉元件具有第一流體的進(jìn)口區(qū)域和出口區(qū) 域。這特別適用于熱交換器中是所謂的U形流的情況，在這種熱交換器上， 第一流體在第一側(cè)流入，并在同一側(cè)沿不同方向流出。流體接口可優(yōu)選地采用擴流器的形式，特別是采用進(jìn)口擴流器和/或出口 擴流器的形式。本發(fā)明還涉及用于內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，它具有廢氣再循環(huán)管路、 壓縮機和以廢氣熱交換器、特別是廢氣冷卻器為形式的、根據(jù)本發(fā)明的熱交 換器。原則上，廢氣再循環(huán)分為高壓再循環(huán)(如圖Fig 1.2所示)和低壓再循 環(huán)(如圖2.2所示)。在高壓再循環(huán)中，廢氣熱交換器布置在高壓側(cè)即內(nèi)燃機 的輸出側(cè)。在低壓再循環(huán)中，廢氣熱交換器布置在內(nèi)燃機的低壓側(cè)，即特別 是布置在內(nèi)燃機的輸入側(cè)之前。對于這些方案，在對水力直徑進(jìn)行前面所述 的不同的、可能采用的設(shè)計時，要首先專門考慮這些方案。發(fā)明還可用于內(nèi)燃機的增壓空氣供給系統(tǒng)，它具有增壓空氣進(jìn)氣管、空 氣過濾器、壓縮機和以增壓空氣熱交換器、特別是增壓空氣冷卻器為形式的、 按照本發(fā)明的熱交換器。本發(fā)明還涉及按照發(fā)明的熱交換器在汽車、特別是商務(wù)車或轎車的柴油 機等內(nèi)燃機上的應(yīng)用。
此外，本發(fā)明還涉及按照發(fā)明的熱交換器在汽車、特別是轎車或商務(wù)車 的汽油機等內(nèi)燃機上的應(yīng)用。本發(fā)明的方案特別優(yōu)選地用于一種兩級熱交換器。原則上，第二流體可 以是液態(tài)冷卻介質(zhì)或氣態(tài)冷卻介質(zhì)或液氣混合的冷卻介質(zhì)。在一個特別優(yōu)選 的應(yīng)用中，本發(fā)明的設(shè)想可在一個兩級熱交換器上實現(xiàn)，所述熱交換器在第 一級時被液態(tài)冷卻介質(zhì)冷卻，在第二級時被氣態(tài)冷卻介質(zhì)或空氣冷卻。根據(jù) 發(fā)明所述的流道可只用于熱交換器的第一級或者只用于熱交換器的第二級或 者用于熱交換器的兩級，并與各級所特有的壓力和溫度條件相配合。


下面將通過附圖對發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。在附圖中，實施例不是完全 按照比例顯示，只要能清楚地說明，附圖就采用示意圖和/或略微變形的形式。 相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)作為對附圖中直接體現(xiàn)的理論的補充。在這里要指出的是， 在不背離發(fā)明的總設(shè)想的情況下，對實施形式的形狀和細(xì)節(jié)可進(jìn)行各種修改 和變更。在說明書、附圖及權(quán)利要求中所公開的發(fā)明特征既可單獨地也可以 任意組合的形式用于發(fā)明的進(jìn)一步改型。此外，至少兩個在說明書、附圖和/ 或權(quán)利要求中所公開的特征的全部組合仍屬于發(fā)明的范疇。發(fā)明的總設(shè)想不 局限于下面所示和所述的優(yōu)選實施形式的具體形式或細(xì)節(jié)，或者不局限于與 權(quán)利要求中所主張的對象相比可能受到限制的對象。在所給出的數(shù)值范圍中， 處于所述極限之內(nèi)的值應(yīng)也可作為極限值，并可任意使用并在權(quán)利要求中予 以主張。其它的優(yōu)點和特征參見下面所述的實施例和從屬權(quán)利要求。下面通過多個優(yōu)選實施例和附圖對按照本發(fā)明的第一變型和第二變型的 熱交換器進(jìn)行詳細(xì)說明，其中，第一變型和第二變型的特征可任意相互組合 和補充。第一變型圖1.1是U形流式廢氣熱交換器的整體立體示意圖；圖2.1是根據(jù)發(fā)明的熱交換器的第一個實施例的俯視示意圖；圖3.1是如圖2.1所示的熱交換器的一個改型的俯視示意圖；圖4.1是根據(jù)發(fā)明的熱交換器的第二個實施例在接口側(cè)的俯視圖；圖5.1是熱交換器的第三個實施例在接口側(cè)的俯視圖；圖6.1是熱交換器的第四個實施例在接口側(cè)的俯視圖； 圖7.1是熱交換器的第五個實施例在接口側(cè)的俯視圖；圖8.1是如圖2.1所示的熱交換器的一個優(yōu)選改型的俯視示意圖；圖9.1是完整裝配的、如圖1.1所示的熱交換器的截面示意圖；圖10.1是根據(jù)發(fā)明的熱交換器的第六個實施例的立體圖；圖11.1是如圖10.1所示的熱交換器在去掉外部殼體之后的俯視圖；圖12.1是如圖10.1所示的熱交換器的一個改型的詳細(xì)示圖；圖13 1是根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的第七個實施例在接口側(cè)的俯視圖；圖14.1是根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的第八個實施例的俯視圖。第二變型圖中圖12中是按照一個特別優(yōu)選的實施形式的高壓再循環(huán)的框架內(nèi)的內(nèi)燃機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；圖2.2中是按照一個特別優(yōu)選的實施形式的低壓再循環(huán)的框架內(nèi)的內(nèi)燃機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；圖3.2中是按照一個特別優(yōu)選的實施形式的I形流式熱交換器；圖4.2中是按照一個特別優(yōu)選的實施形式的U形流式熱交換器；圖5.2是為了改善熱交換器的傳熱，以測量和計算為基礎(chǔ)對水力直徑進(jìn)行優(yōu)選的圖表；圖6.2是為了降低壓力損失或?qū)毫p失保持在可接受的水平，以測量 和計算為基礎(chǔ)對水力直徑進(jìn)行優(yōu)選的圖表；圖7.2中是對水力直徑的優(yōu)選范圍的、以測量為基礎(chǔ)的驗算，在這個范 圍中，即使流道的運行時間增加，壓力損失也穩(wěn)定在一定的水平上；圖8.2是與被第一流體覆蓋的周長和流道的外周長之間的比有關(guān)的、以 測量和計算為基礎(chǔ)對水力直徑進(jìn)行優(yōu)選的圖表；圖9A.2，圖9B.2中是流道的橫斷面的一個優(yōu)選實施形式的兩個改型， 所述流道具有擠壓成型的流道外套和與流道外套一起擠壓成型的隔板；圖10A.2，圖10B.2中是如圖9A.2和圖9B.2所示的、具有半隔板的另 一個實施形式的兩個改型；圖11A.2，圖11B.2中是如圖9A.2和圖9B.2所示的、具有半隔板的另一個實施形式的兩個改型；圖12A.2，圖12B.2是一個實施形式的截面圖和俯視圖，在這個實施形 式中，隔板與流道外套分開制成并與流道外套內(nèi)側(cè)相連；
圖13A.2,圖13B.2中是如圖12A,2和圖12B.2所示的實施形式的一個 改型；圖14A.2中是如圖12A.2和圖12B.2所示的實施形式的一個改型，它帶有作為流體導(dǎo)向元件的魚鱗板；圖14B.2中是如圖13A.2、圖13B.2所示的實施形式的一個改型，它帶有作為流體導(dǎo)向元件的魚鱗板。
具體實施方式
圖1.1是U形流式熱交換器的示意圖，這個熱交換器用于冷卻汽車柴油 機的再循環(huán)廢氣。圖1所示的熱交換器既符合現(xiàn)有技術(shù)，也符合本發(fā)明。第 一流路1和第二流路2在殼體3之內(nèi)相互平行且并排延伸。液態(tài)冷卻介質(zhì)通 過兩個接口4、 5穿流經(jīng)過殼體3，所述介質(zhì)從柴油機的主冷卻回路中分流而 來。流路1、 2分別包括多個流道6、 7，它們在這里是具有矩形橫斷面的扁 平管。橫斷面原則上也可以是其它形狀，如圓形。每個管6、 7在殼體3中被液態(tài)冷卻介質(zhì)環(huán)流。接口區(qū)域8布置在殼體3 的前接口側(cè)并通過焊接連接，所述區(qū)域在圖1.1中為了能清晰顯示而與殼體 3分開畫出。接口區(qū)域8具有一個用于輸入汽車柴油機廢氣的第一接口和一 個用于輸出已冷卻廢氣的第二接口 10。在接口區(qū)域8之內(nèi)設(shè)有一個由可轉(zhuǎn)動 的閥門形成的調(diào)節(jié)元件11，它可通過一個旋轉(zhuǎn)軸12調(diào)節(jié)。在如圖1.1所示 的調(diào)節(jié)元件11的第一位置處，廢氣從第一接口 9進(jìn)入到第一流路1中，在 那里它經(jīng)過第一次冷卻。在穿流經(jīng)過第一流路1之后，廢氣進(jìn)入到布置在殼 體3端側(cè)的折流區(qū)域13。在現(xiàn)有技術(shù)中，折流區(qū)域由空心的殼體部分形成，在這個區(qū)域中廢氣發(fā) 生180。的折流，之后它進(jìn)入到第二流路2中；流道6、 7在現(xiàn)有技術(shù)中是單 獨的、筆直的管，它們的兩個端部一起插入到管板元件中。在折流區(qū)域13， 來自各流道的流體匯集一起，并且廢氣和冷卻介質(zhì)在折流區(qū)域幾乎不發(fā)生換 熱。廢氣沿著與第一流路1相反的方向穿流經(jīng)過第二流路2，同時它被進(jìn)一 步地冷卻。在離開第二流路2時，廢氣再次進(jìn)入到接口區(qū)域8中，在那里， 如果圖1所示的調(diào)節(jié)元件11處于第一位置的話，那么它就進(jìn)入到第二接口 10中。當(dāng)調(diào)節(jié)元件11處于另一個圖未示的位置時，就使得廢氣無法穿流經(jīng) 過流路1、 2，而它就直接從第一接口9進(jìn)入到第二接口 10中。在這種情況 下，廢氣未經(jīng)過實質(zhì)的冷卻，這樣，這種運行模式主要對應(yīng)于一定的運行條 件如內(nèi)燃機的熱機階段("旁通模式")。在圖2.1所示的發(fā)明的第二個實施例中，流道6由連續(xù)的管形成，它們 的起點處于第一流路1的進(jìn)口區(qū)域，在折流區(qū)域13中分別以不同的彎曲半 徑彎曲180°，在穿過第二流路后在出口區(qū)域結(jié)束。因此每個流道6只具有兩 個端部， 一個進(jìn)口側(cè)的端部和一個出口側(cè)的端部。兩個端部分別插入到唯一 的管板元件14中，并在那里氣密地焊接。這樣，不僅由于制造過程簡單而節(jié)省了制造成本，而且由于焊接點數(shù)量 的減少，提高了運行可靠性并減少了接口的數(shù)量。此外，折流區(qū)域13還主 動地促進(jìn)廢氣的冷卻，因為在折流區(qū)域中，廢氣也與環(huán)繞流道6的冷卻介質(zhì) 處于相互作用之中。在圖3.1所示的改型中，流道不是最初的一體式，而是分別包括第一流 路1的一個第一直流道段6， 一個與折流區(qū)域13對應(yīng)的、彎曲180。的彎頭 13a和一個與第二流路2對應(yīng)的第二直流道段7。在制造過程中，每個流道 的這些單獨的元件相互氣密地焊接。這樣就提高了運行可靠性并降低了制造 成本，因為對直流道段區(qū)域的流道和流道壁材料及壁厚的要求不同于彎頭 13a的區(qū)域。在圖4.1所示的第二個實施例中，熱交換器包括兩個呈U形彎曲的鋁制 擠壓型材15，其中，里面的擠壓型材的彎曲半徑小于外面的擠壓型材。每個 擠壓型材15包括四個流道6，它們通過內(nèi)壁15a相互分開，并通過外壁15b 與冷卻介質(zhì)分開。擠壓型材15的端部插入到管板元件14中并氣密地焊接， 所述管板元件整體上作為法蘭，它具有用于安裝密封件的槽17以及用于與 其它接口區(qū)域8進(jìn)行螺栓連接的孔18。在圖5.1所示的第三個實施例中，與第二個實施例不同的是，流道6不 是擠壓型材，而是由優(yōu)質(zhì)鋼制成的管。這些管在其外壁具有向內(nèi)伸入的壓入 部6a，它們可由已知的波紋或小翼片形成。這些形狀構(gòu)成渦流發(fā)生元件，通 過它們來改善與廢氣的換熱。在這個實施例中，渦流發(fā)生元件6a在第一流 路1和第二流路2中相同地形成。這些形狀也可優(yōu)選地不同，以考慮到流體 的冷卻在流道延伸的過程中逐步增加的情況。
在圖6.1所示的第四個實施例中，流道6同樣由優(yōu)質(zhì)鋼扁平管組成，與 現(xiàn)有技術(shù)中已知的相同。為了改善換熱效率，波紋狀的嵌入件19插入到流 道6中并焊接。在這里，嵌入件在進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)可具有不同的形狀，特別 是不同的翅片密度，以考慮到廢氣溫度沿著流道下降的情況。在圖7.1中所示的第五個實施例中，流道6由具有圓形橫斷面的管形成。 在這些管中可設(shè)有圖未示的渦流嵌入件或用于渦旋發(fā)生的嵌入件，以提高換 熱效率。圖8中是圖1.1所示的實施例在細(xì)節(jié)上進(jìn)一步改善的一個改型。在這里， 殼體3與帶有流道6的管板元件14分開顯示。在流道6的外部和殼體3的 內(nèi)部設(shè)有用于引導(dǎo)冷卻介質(zhì)的導(dǎo)向元件20。它垂直于流道6，并在其外部靠 近殼體壁的區(qū)域20a具有冷卻介質(zhì)的截止裝置。通過這種方式，使得冷卻介 質(zhì)在圍繞流道6環(huán)流時更均勻，分配地更好。兩個冷卻介質(zhì)的接口4、 5由 在殼體3上實線畫出的圓圈表示。在可替代的實施例中，通過相應(yīng)地調(diào)整導(dǎo) 向元件20的形狀和布置，也可將接口布置在其它位置，例如按照由虛線畫 出的圓圈。導(dǎo)向元件20也可同時作為支撐元件，用于支撐流道6，以防止它 們出現(xiàn)過大的振幅。圖9.1是如圖1所示的熱交換器完成裝配后的截面圖。從圖中可以看出， 只是在殼體3與管板元件14和接口區(qū)域8的螺栓連接區(qū)域中，高溫會對殼 體3產(chǎn)生影響，后者在其它部分只與液態(tài)冷卻介質(zhì)接觸。在相應(yīng)的設(shè)計中， 特別是通過經(jīng)過匹配的密封件和墊片21 ，殼體3盡管面臨廢氣的高溫仍可由 塑料制成。在如圖10.1和圖11.1所示的第六個優(yōu)選實施例中，熱交換器一共包括 四十八個單獨的流道6。它們分布在八個呈U形彎曲的擠壓型材上，每個型 材具有六個相互分開的流道6。每兩個擠壓型材15相鄰布置，并在折流區(qū)域 具有相同的彎曲半徑，這樣，總共有四種彎曲半徑不同的擠壓型材，它們相 互嵌套(也可見圖11.1中的俯視圖)。每個擠壓型材具有外壁15a，它在橫 斷面上具有兩個平行的長邊和兩個呈半圓形彎曲的短邊。長邊垂直于擠壓型 材15延伸時所處的平面。通過這種造型，即使折流區(qū)域13中的彎曲半徑很 小，擠壓型材也可以彎曲。如按照比例的圖10所示，擠壓型材15的外壁明 顯比將六個流道相互分開的內(nèi)壁15b厚。擠壓型材由鋁合金組成。外壁的厚 度約為1.5mm。在擠壓型材中的內(nèi)壁或隔板的厚度約為0.5mm。如果管沿 橫向布置成兩列的話，擠壓型材的橫斷面的長度約為20 mm，寬度約為7 mm。但管在兩個方向上也可以較寬或較窄，例如22x6，5 mm或22x7,5 mm。在單列的管系統(tǒng)中，管在寬度上優(yōu)選為30-60 mm，最佳為在40-50 mm 的范圍內(nèi)。殼體3的接口 4、 5中的一個優(yōu)選地設(shè)在殼體端部靠近管板元件14的位 置。用于冷卻介質(zhì)的另一個接口4、 5布置在折流區(qū)域13的附近，并在折流 區(qū)域13的頂點區(qū)域中的、在兩個流路1、 2之間的對稱面中。這樣通過簡單 的手段就保證，即使在折流區(qū)域13中，流道6也被液態(tài)冷卻介質(zhì)充分環(huán)流。 在這里，熱交換器的冷卻回路與內(nèi)燃機的主冷卻回路連接。在如圖12.1所示的改型中，橫斷面穿過尚未彎曲的擠壓型材。在這里可 以看出， 一個長的外壁16的厚度小于另一個長的外壁17的厚度?？紤]到在 折流區(qū)域中的彎曲，較厚的外壁17布置在外部，較薄的外壁17布置在內(nèi)部。 在彎曲的過程中，壁厚由于較長的外部軌道長度而得到補償。如圖1.1所示的實施例與圖7.1所示的實施例類似。與圖7.1中的實施 例不同的是，不是全部流道并排平行布置，而是有數(shù)個流道在延伸時與其它 流道延伸所處的平面相切。這通過虛線表示。第一流路1的第一流道18在 折流區(qū)域13與第二流路2的第一流道19相連。這個流道在一個在圖中成對 角斜穿的平面內(nèi)延伸。第一流路1的第二流道20與第二流路2的第二流道 21相連。這個流道20、 21通過其折流區(qū)域與第一流道的所述平面相切或相 交。為了使連續(xù)的流道18、 19能夠從另一個連續(xù)的流道20、 21旁經(jīng)過，這 些流道具有不同的長度。在沿垂直于圖13.1的圖示平面的方向上， 一個折流 區(qū)域位于另一個折流區(qū)域之前。這樣，在折流區(qū)域中給定的彎曲半徑為最小的條件下，在接口區(qū)域中相 關(guān)的流道的間距可以縮小。特別是將第一流路1與第二流路2分開的間距可 被保持在一個很小的水平。此外，在圖13.1所示的實施例的情況中，與圖 7.1不同的是，渦旋發(fā)生元件布置在各流道18、 19、 20、 21之內(nèi)。圖14.1中的實施例提供了一個替代或補充方案，用于縮小結(jié)構(gòu)尺寸，特 別是用于縮小兩個流路1、 2的流道之間必需的最小間距。在這里，位于外 部的流道22、 23由連續(xù)的、在折流區(qū)域中彎曲的管例如擠壓型材形成。對 于位于內(nèi)部的流道24，所需的彎曲半徑可能太小。因此，它包括兩個獨立的
管24a、 24b，它們分別對應(yīng)于一個流路1 、 2，并相應(yīng)地以很小的間距相互 鄰近并接入到接口區(qū)域中。流道24a、 24b在它們延伸過程中略呈S形彎曲， 從而使它們的外壁在折流區(qū)域13中相互接觸，同時，流道壁在接觸區(qū)域密 封地相互焊接在一起。為了使折流區(qū)域變得完整，將彎曲的罩蓋25作為連 接流道24a、 24b的元件放置在流道的端部，并密封焊接。圖1.2中的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)10屬于高壓再循環(huán)范疇，它用于內(nèi)燃機1， 而所述內(nèi)燃機在這里是用于圖未詳示的汽車的柴油機。這種柴油機具有一個 進(jìn)氣管2和廢氣管3，其中，在廢氣管3中布置著一個廢氣渦輪機4，在進(jìn) 氣管2中布置著一個由廢氣渦輪機4驅(qū)動的壓縮機5 (所謂的廢氣渦輪增壓 器)。在壓縮機5和內(nèi)燃機1的未詳示的進(jìn)氣管之間布置著一個增壓空氣冷 卻器6，它可由一種未詳述的液態(tài)冷卻介質(zhì)冷卻，或者在另一個實施形式中 作為替代或補充由空氣冷卻。在廢氣渦輪機4的下游設(shè)有一個由微塵濾清器 和/或氧化催化器形成的廢氣凈化裝置7。處于廢氣渦輪機4下游的區(qū)域3A 帶有由符號表示的節(jié)流閥，進(jìn)氣管2位于壓縮機5上游的區(qū)域2A被稱為低 壓側(cè)。新鮮空氣通過區(qū)域2A被吸入，廢氣通過區(qū)域3A進(jìn)入到新鮮空氣中。 位于壓縮機5下游的區(qū)域2B及位于廢氣渦輪機4上游的區(qū)域3B被稱為高 壓側(cè)。在圖12所示的高壓再循環(huán)的框架內(nèi)，在區(qū)域3B和區(qū)域2B的管路段之 間布置著廢氣再循環(huán)管路8及以高壓廢氣冷卻器為形式的廢氣冷卻器9。高 壓廢氣冷卻器通過兩個接管9A、 9B可連接到圖未詳示的內(nèi)燃機1的冷卻回 路上。圖示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的功能如下所述新鮮空氣通過區(qū)域2A的低壓管路吸入，由壓縮機5壓縮到一個較高的 壓力一增壓壓力，通過進(jìn)氣管2輸送到增壓空氣冷卻器6，在那里被冷卻以 提高效率并被輸送到內(nèi)燃機1。離開內(nèi)燃機的廢氣驅(qū)動區(qū)域3B的高壓管路 中的廢氣渦輪機4，它又驅(qū)動壓縮機5。在廢氣渦輪機之后，柴油廢氣主要 通過廢氣凈化裝置7凈化，然后通過區(qū)域3A進(jìn)入到大氣中。在這里所示的 高壓再循環(huán)的方案中，部分廢氣流通過廢氣再循環(huán)管路8從區(qū)域3B中的高 壓管路3中分流出來，在廢氣冷卻器9中冷卻，然后輸送到進(jìn)氣管2中的高 壓段2B中，在那里，再循環(huán)的廢氣與吸入的新鮮空氣混合。 圖2.2中是用于內(nèi)燃機1的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的另一個實施形式。在所述 的內(nèi)燃機中，與圖1中相對應(yīng)的部件采用相同的附圖標(biāo)號。圖2中所示的廢 氣再循環(huán)系統(tǒng)20是屬于低壓再循環(huán)范疇的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)20。相應(yīng)地，在 區(qū)域3A和2A的低壓管路段之間布置著廢氣再循環(huán)管路8'及以低壓廢氣冷卻 器為形式的廢氣冷卻器9'，所述廢氣冷卻器又通過兩個接管9A'和9B'連接到 圖未詳示的內(nèi)燃機1的冷卻回路上。在這里，壓縮機5的功率或溫差對通過 廢氣冷卻器9'再循環(huán)的廢氣量(流量)非常重要，因此，與圖1所示的、在 區(qū)域3A、 3B的高壓側(cè)的高壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)相比，它可被顯著地提高，而 在區(qū)域3A、 3B中只有發(fā)動機排氣側(cè)和發(fā)動機進(jìn)氣側(cè)之間的溫差被用于提供 氣流量。原則上，根據(jù)本發(fā)明的流道一特別是通過圖9A.2到圖14B.2的說明_ 既可用于增壓空氣冷卻器6，也可用于廢氣冷卻器9、 9'。在這里，相應(yīng)的流 道只布置在廢氣冷卻器9、 9'中。這種廢氣冷卻器9、 9'的優(yōu)選實施形式通過圖3.2和圖4.2詳細(xì)說明，而 原則上這里也可采用熱交換器的其它在這里未詳細(xì)說明的形式。特別是一個 未詳示的、在高壓再循環(huán)框架內(nèi)的兩級熱交換器，特別是一個在第一級被液 態(tài)冷卻介質(zhì)冷卻和在第二級被空氣冷卻的熱交換器，可作為廢氣熱交換器。原則上，在圖1.2和圖2中的兩個廢氣再循環(huán)系統(tǒng)會出現(xiàn)以下問題，即 功率的提高可通過大幅增加熱交換器9、 9'的流道中的隔板數(shù)量實現(xiàn)，但這 樣導(dǎo)致影響到可接受的壓力損失水平并加大出現(xiàn)閉塞的風(fēng)險。特別是在圖2.2中所示的以廢氣熱交換器9'為形式的熱交換器中，在低 壓廢氣再循環(huán)的框架內(nèi)，加大在流道中的隔板密度會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因為 在圖2.2中所示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)20中應(yīng)將壓力損失保持在相對很低的水 平。在屬于低壓再循環(huán)框架的廢氣冷卻器9'中 一 同樣在增壓空氣冷卻中 一與 高壓廢氣再循環(huán)相比雖然不存在著污染的問題，但是在這里，壓力損失的上 升意味著發(fā)動機的燃料消耗會相對大幅度地上升。在如圖1.2所示的、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)10的高壓廢氣再循環(huán)中的廢氣冷卻 器9中，隔板數(shù)量的增加及壓力損失的大幅上升，將導(dǎo)致閉塞的風(fēng)險加大或 者由碳黑顆粒造成的污染加重。
圖3.2中是這里為I形流式熱交換器30的一個特別優(yōu)選的實施形式，它 可作為廢氣冷卻器9、9'用于例如圖1.2、圖2.2中所示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)10、 20中。熱交換器30在這里作為廢氣熱交換器，在以廢氣為形式的第一流體 31和以液態(tài)冷卻介質(zhì)為形式的第二流體33之間進(jìn)行換熱。熱交換器30具 有一個芯體35，它用于將廢氣和液態(tài)冷卻介質(zhì)相互分開并在輸送它們的過程 中進(jìn)行換熱；它還具有一個用于廢氣的未詳示的流體接口。芯體35具有殼 體37，后者具有一個可被液態(tài)冷卻介質(zhì)穿流的腔室，它在這里未被詳示。液 態(tài)冷卻介質(zhì)33通過冷卻介質(zhì)接口 39輸入或輸出，如圖3.2中的箭頭所示。 芯體35具有多個流道41，它們可被廢氣31穿流，同時，未詳示的流體接 口與流道41形成流體連接。流道41設(shè)在殼體37中，并布置在一個芯體封 閉元件43中，所述封閉元件在這里為法蘭，并帶有多個為流道41而設(shè)的通 孔。芯體封閉元件43用于將未詳示的腔室和未詳示的流體接口液密地分離。 在功能上，液態(tài)冷卻介質(zhì)33在腔室中圍繞流道41環(huán)流，從而冷卻在流道 41中流動的廢氣。圖4.2中是所謂的U形流式熱交換器40的另一個實施形式，在這里， 與圖3.2相同的部件或功能相同的部件采用相同的附圖標(biāo)號。作為廢氣冷卻器、以U形流結(jié)構(gòu)形成的熱交換器40，具有一個布置在 殼體37中的、處于第一流路45之后的折流區(qū)域47和一個布置在折流區(qū)域 47之后的第二流路49。第一流路45和第二流路49中的流道41'在折流區(qū) 域47中延續(xù)成為連續(xù)的、相互分開的流道41"，這將在圖4中所示的、具有 U形流結(jié)構(gòu)的廢氣熱交換器40與其它的熱交換器區(qū)別開來。也就是說，在 其它的熱交換器上，來自所有流道41"的廢氣31在折流區(qū)域47中未分離地 匯集在一起。在這里以扁平管為形式的、具有三個隔板51、 51'的、由以鋁材料為基 礎(chǔ)的擠壓型材形成的流道41、 41'將通過附圖進(jìn)行詳細(xì)說明，并在這里以示 意圖的形式顯示出來。圖5.2中是傳熱或換熱系數(shù)的特性以及熱交換器的傳熱效率的典型特 性，它們是通過以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對作為廢氣冷卻器的熱交換器30、 40的 實例進(jìn)行計算得來的，所述熱交換器如圖3.2和圖4.2中所示。在這里給出 了典型的進(jìn)口條件的數(shù)據(jù)，同時為了簡化，將廢氣壓力選為1 bar。但對于 其它的廢氣壓力來說，結(jié)果是具有示范性的。曲線A顯示了熱交換器在未污 染狀態(tài)下的特性，曲線B顯示了熱交換器在污染狀態(tài)下的特性。圖5.2根據(jù) 水力直徑對換熱系數(shù)進(jìn)行說明。圖6.2根據(jù)水力直徑對壓力損失的狀態(tài)進(jìn)行 說明。如圖5.2中的曲線A所示，在熱交換器未污染的情況下，隨著水力直徑 的減少，對于熱交換器效率十分重要的換熱系數(shù)/傳熱在進(jìn)一步加大。當(dāng)水力 直徑低于6mm時，換熱系數(shù)處于可接受的范圍內(nèi)。如圖5.2中的曲線B所 示，對于熱交換器被污染的情況，水力直徑低于一定的值時，換熱系數(shù)將以 不可接受的方式減少。水力直徑的這個下限值為1.5 mm。因此，發(fā)明的方 案規(guī)定，流道的特征在于，水力直徑相當(dāng)于可被穿流的橫斷面面積與可被廢 氣覆蓋的周長之間的比的四倍，它的值為15 mm到6 mm。同樣通過圖 6.2中所詳示的壓力損失規(guī)定，當(dāng)水力直徑低于6 mm時，壓力損失處于可 接受的范圍，但當(dāng)水力直徑低于1.5 mm時，壓力損失就不再是可接受的了。 此外，從圖5.2和圖6.2中的不同陰影部分可以看出，水力直徑應(yīng)優(yōu)選地處 于2mm和5mm之間的范圍。如陰影部分所示，在一個受污染的熱交換器 中，當(dāng)水力直徑處于2.5 mm和3.5 mm或2.8 mm和3.8 mm之間的優(yōu)選范 圍時，換熱系數(shù)處于相對平滑延伸的上部水平，而后一個范圍首先對高壓熱 交換器是非常重要的。因此，由于在以廢氣冷卻器9'為形式的熱交換器之前 布置著如圖2所示的廢氣凈化器7，所以低溫?zé)峤粨Q器的污染程度所造成影 響低于在圖1中所詳示的、以廢氣冷卻器9為形式的高壓熱交換器，這種熱 交換器通常所受到的微粒和污染的影響要高于低溫?zé)峤粨Q器。對于低溫?zé)峤?換器和高壓熱交換器來說，圖6.2中所示的壓力損失是同樣重要的。從圖7.2中的上部曲線可以看出，壓力損失一這里所給出的是水力直徑 的極限值為1.5 mm的流道的壓力損失一隨著污染的加重一由以小時為單位 的運行時間表示一進(jìn)一步上升。與之相反，當(dāng)水力直徑選為3.2 mm時一同 樣，當(dāng)在3.0mm和3.4mm之間的范圍內(nèi)、優(yōu)選在3.1 mm和3.3 mm之 間的范圍內(nèi)選擇水力直徑時一即使運行時間增加，污染程度也明顯地穩(wěn)定下 來，從而使壓力損失穩(wěn)定在一個可接受的水平。圖8.2根據(jù)水力直徑對被廢氣覆蓋的周長與流道的外周長之間的比進(jìn)行 說明。優(yōu)選的比值位于前面的所述的陰影區(qū)域，在這個區(qū)域，水力直徑為2 mm至ij5mm，特別是2.8 mm到3.8 mm。從圖8可以看出，所述的比值應(yīng) 為0.1到0.5，以達(dá)到通過圖5和圖6所述的、改善后的換熱系數(shù)和壓力損
失程度。圖8在這里示范性地對在圖10B中所示的流道型材進(jìn)行了說明。在流道的可穿流橫斷面的其它如下所詳述的實施形式上也可發(fā)現(xiàn)類似的趨勢。因此，就圖10B.2中的不同的隔板間距a (這里針對兩個例子a = 2 mm禾口 a =5巾巾)及兩個對置的半隔板之間的間距與管橫斷面高度之間的不同比值而 言，圖8.2提供了一個已得到說明的比值，這里用k表示。比值k在圖8中 由箭頭表示，它在一個低于0.8 mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于一個0.3 mm和 0.7 mm之間的范圍。在這里，兩個對置的半隔板的間距e與管橫斷面的高 度b之間的比k從0.25沿箭頭方向增加到0.75。上述分析既可適用于圖 1.2所示的、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)10中屬于高壓設(shè)計范疇的廢氣冷卻器9，也可 適用于圖2.2所示的、廢氣在循環(huán)系統(tǒng)20中屬于低壓設(shè)計范疇的廢氣冷卻器 9'。下面將通過圖9A.2到14B.2對不同的優(yōu)選流道的橫斷面的典型實施形 式進(jìn)行說明。在這里應(yīng)明確的是，可以對它們進(jìn)行改型，并且在附圖中所示 的實施形式的特征可任意組合，但同時水力直徑可達(dá)到1.5 mm到6 mm, 優(yōu)選為2mm至U5mm，優(yōu)選為2.8 mm到3.8 mm。特別是在下面的附圖中 所示的實施形式中顯示了一個改型，在這個改型中，流道外套厚度和隔板厚 度d相同或相似，而在另一個改型中，隔板厚度d和流道外套厚度s之間的 比低于1.0。半隔板的壁厚或類似尺寸也相應(yīng)地根據(jù)所要實現(xiàn)的目的變化和 調(diào)整。在下面的按照比例的附圖中顯示了流道的實施形式，它們可被用于如圖 1.2和圖2.2所示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，或者用于如圖3和圖4所示的熱交 換器中，例如，取代熱交換器30上的流道41，或者取代廢氣熱交換器40 上的流道41'。特別是后面所述的流道全部可以滿足圖5到圖8所述的、按 照發(fā)明的水力直徑的條件。圖9A.2和圖9B.2中是流道的兩個改型61、 61'，其中，這些改型的區(qū) 別在于，圖9B所示的流道60'的外套厚度s大于隔板厚度d，而圖9A所示 的流道61的外套厚度則與之基本相同。此外，相同的特征采用相同的附圖 標(biāo)號。流道61、 61'是整體擠壓成型的型材，即擠壓成型的流道外套與擠壓成 型的隔板一起形成。流道61、 61'相應(yīng)地具有流道外套63，所述流道外套包 括被流道外套內(nèi)側(cè)65圍成的內(nèi)腔67,這個內(nèi)腔在這里用于輸送以廢氣為形式的第一流體并換熱。此外，流道61、 61'在這里具有五個在內(nèi)腔67中布置 在流道外套內(nèi)側(cè)65上的隔板69，它們與流道外套62 —起由整體擠壓成型 的型材形成。隔板69完全平行于與圖示平面垂直的流道軸，并沿著圖3.2、 圖4.2所示的熱交換器30、 40的殼體37中的流路不間斷地延伸。圖示的可 被穿流的橫斷面垂直于流道軸，用于輸送內(nèi)腔67中的廢氣。這一設(shè)計通過 水力直徑dh進(jìn)行，所述水力直徑通過這里的流道型材61、 61'上的間距a、 b (見圖9B中的右下角)算出。水力直徑相當(dāng)于可被穿流的橫斷面面積與可 被廢氣覆蓋的周長之間的比的四倍?？杀淮┝鞯臋M斷面面積在這里是a和b 之積的若干倍。同樣，可被覆蓋的周長在這里是a和b之和再乘2的若干倍。 a在這里是在流道中被隔板69分成的流動線路74的自由橫斷面的寬度，b 在這里是流動線路74的自由高度。在流道63、 63'上及在后面所述的流道上，壁厚s為0.2mm到2mm， 優(yōu)選為0.8 mm和1.4 mm。流動線路74的高度b或內(nèi)腔67的高度在這里 為2.5 mm到10 mm，優(yōu)選為4.5 mm到7.5 mm。流動線路74的寬度a 為3 mm到10 mm,優(yōu)選為4 mm至ij 6 mm。在圖10久2和圖10B.2中是流道的一個特別優(yōu)選的實施形式的另兩個改 型71、 71'，它們的區(qū)別一如前所述一只在于流道外套71、 71'的壁厚和隔板 79的壁厚。此外，流道71、 71'具有以全隔板為形式的隔板79及與全隔板 70交替布置的半隔板79'。流道71、 71'再次完全由擠壓型材形成，其中， 流動線路74還是由兩個全隔板79之間的間隔形成。圖10A和圖10B所示 的流道71、71'的可被穿流的橫斷面的水力直徑由在圖10B下面的公式算出。 在這里，兩個半隔板79'的端面76分別相對布置。在圖11A.2和圖11B.2中是流道81、 81'的一個特別優(yōu)選的實施形式的 另兩個改型81、 81'，其中，兩個半隔板89'的端面86相互向側(cè)面錯開布置。 所示斷面的水力直徑dh再次通過圖10B下面的公式算出，其中，3t由34代 替。第一半隔板89'到全隔板89的間距a3與第二半隔板89'到全隔板89的 間距a4之間的比為0.5 mm到0.9 mm，優(yōu)選為0.6 mm到0.8 mm。原則上， 兩個相對布置的半隔板79'和/或兩個錯開布置的半隔板89'之間的間距e與管 橫斷面的高度b之間的比小于0.8 mm，優(yōu)選為0.3 mm到0.7 mm。
前面所述的流道具有擠壓成型的流道外套并與整體擠壓成型的隔板一起形成，但在圖12A.2到圖14B.2中所示的流道是帶有多個隔板99的擠壓成 型的流道外套93、 93'，所述隔板與流道外套93、 93'分開制成，然后與流道 內(nèi)側(cè)相連。為此，如圖12B.2到圖14B.2所示的型材92、 92'具有波紋狀的 橫斷面，并裝到流道外套93、 93'中一在這里是插入。之后，型材92、 92' 與流道內(nèi)側(cè)65形成材料鎖合聯(lián)接。這種材料鎖合聯(lián)接在通過將型材92、 92' 釬接在流道內(nèi)側(cè)65上實現(xiàn)的。為此，在圖12A.2的截面圖和在圖12B.2的俯視圖中是帶有矩形波狀的 型材92或梯形波狀的型材92'的流道91 ，所述型材分別插入到流道外套93 中，如圖12A.2所示，或者插入到流道外套93'中，如圖13A.2所示。從12B.2或13B.2中的俯視圖分別可以看出，多個這種在橫斷面上為波 紋狀的型材92、 92'沿著流道軸94分別按照長度t前后布置。在這里，波 紋狀的型材相互錯開一個很小的間距，這樣，在流道中沿著流道軸94流動 的廢氣就分別交替地碰到前后布置的波紋狀型材92、 92'的前緣。前后布置 的型材92、92'的錯位寬度f為0.1 mm到0.8 mm,優(yōu)選為0.3 mm到0.6 mm。這樣產(chǎn)生的溫和的渦流提高了流道91、 91'中的傳熱，而又不會使壓力 損失上升到不可接受的水平。圖12A.2、圖12B.2和圖13A.2、圖13B.2中 的流道的水力直徑由圖12A.2下面的公式給出。圖14久2和圖14B.2中分別是帶有矩形波狀型材92的流道91或帶有梯 形波狀的型材92'的流道91'的一個改型，其中，改型的型材92、 92'還帶有 一個釬接的魚鱗板片98。通過這個方式又在內(nèi)腔67中形成溫和的渦流，這 具有優(yōu)點地改善了按照圖14A2和圖14B.2所示改型的流道91、 91'中的傳 扭。"、、u概括的說，本發(fā)明涉及一種流道41、41'、61、61',71、 71'、 81、 81', 91、 91'，它用于在第一流體31和第二流體33之間換熱的熱交換器30、 40,包 括 一個擠壓成型的流道外套63、 63'、 73、 73'、 83、 83'、 93、 93'，它帶有一個被流道外套內(nèi)側(cè)65圍成的內(nèi)腔67;多個在內(nèi)腔67中布置在流道外 套內(nèi)側(cè)65上的隔板69、 79、 79'、 89、 89'、 99，所述流道具有為在內(nèi)腔中 輸送第一流體31而設(shè)計的可被穿流且垂直于流道軸94的橫斷面。為了保證 改善傳熱，同時使壓力損失處以可接受的水平并減少閉塞的風(fēng)險， 一個相當(dāng) 于可被穿流的橫斷面面積與可被第一流體覆蓋的周長之間的比的四倍的水力
直徑的值被設(shè)為1.5mm到6mm。本發(fā)明還涉及一種熱交換器，它具有一 個包括多個流道的芯體，所述流道可被第一流體穿流并與流體接口實現(xiàn)流體 連通。本發(fā)明還涉及一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、 一種增壓空氣供給系統(tǒng)和熱交換 器的應(yīng)用。按照第一變型，本發(fā)明涉及一種用于汽車的熱交換器，它包括一個具有 多個用于輸送待冷卻流體的流道6的第一流路1， 一個布置在第一流路1之 后的折流區(qū)域13和一個布置在折流區(qū)域13之后的第二流路2，其中，第一 流路1和第二流路2中的流道6在折流區(qū)域13中延續(xù)成為連續(xù)的、相互分 開的流道6。按照第二變型，本發(fā)明涉及一種流道41、 41'、 61、 61'、 71、 71'、 81、 81'、 91、 91'，它用于在第一流體31和第二流體33之間換熱的熱交換器30、 40，包括 一個擠壓成型的流道外套63、 63'、 73、 73'、 83、 83'、 93、 93'，它帶有一個被流道外套內(nèi)側(cè)65圍成的內(nèi)腔67;多個在內(nèi)腔67中布置在流 道外套內(nèi)側(cè)65上的隔板69、 79、 79'、 89、 89'、 99，所述流道具有為在內(nèi) 腔67中輸送第一流體31而設(shè)計的可被穿流且垂直于流道軸94的橫斷面。 為了保證改善傳熱，同時使壓力損失處以可接受的水平并減少閉塞的風(fēng)險， 一個相當(dāng)于可被穿流的橫斷面面積與可被第一流體覆蓋的周長之間的比的四 倍的水力直徑的值被設(shè)為1.5 mm到6mm。本發(fā)明還涉及一種熱交換器30、 40，它具有一個包括多個流道41、 41 '、 61、 61'、 71、 71 '、 81、 81 '、 91、 91'的芯體，所述流道可被第一流體31穿流并與流體接口實現(xiàn)流體連通。本 發(fā)明還涉及一種廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、一種增壓空氣供給系統(tǒng)和熱交換器的應(yīng)用。 本發(fā)明的第一變型和第二變型的不同實施例中的各個特征可相互自由且 合理地組合。
權(quán)利要求
1、用于汽車的熱交換器，包括一個具有多個用于輸送待冷卻流體的流道(6)的第一流路(1)，一個布置在第一流路(1)之后的折流區(qū)域(13)和一個布置在折流區(qū)域(13)之后的第二流路(2)，其特征在于，第一流路(1)中的流道(6)在折流區(qū)域(13)和第二流路(2)中延續(xù)成為連續(xù)的、相互分開的流道(6)。
2、 據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，流體是汽車內(nèi)燃機的 廢氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，流體是汽車內(nèi)燃機 的增壓空氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，流體是汽車潤滑回 路中的潤滑油。
5、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流道 (6)在端部固定在管板元件(14)上，其中，連續(xù)的流道(6)的兩個端部分別插入到管板元件(14)中。
6、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流道 (6)布置在可優(yōu)選被液態(tài)冷卻介質(zhì)穿流的殼體(3)中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，殼體(3)具有冷卻 介質(zhì)的進(jìn)口 (4)和出口 (5)，其中，進(jìn)口或出口中的一個布置在流道(6) 的折流區(qū)域(13)的附近，特別是折流區(qū)域(13)的頂點的附近。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的熱交換器，其特征在于，在殼體(3)中 布置引導(dǎo)冷卻介質(zhì)流動的導(dǎo)向元件(20)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項所述的熱交換器，其特征在于，在殼 體中優(yōu)選地布置著支撐元件(20)，用于固定流道(6)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項所述的熱交換器，其特征在于，殼體 (3)基本由塑料組成。
11、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流道 (6)由擠壓型材(15)形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，在一個擠壓型材 (15)內(nèi)部設(shè)有至少兩個流道(6)，其中，擠壓型材(15)具有被冷卻介質(zhì)環(huán)流的外壁(15a)和將流道相互分開的內(nèi)壁(15b)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其特征在于，內(nèi)壁(15b)至少 在擠壓型材未被彎曲的狀態(tài)下，在其長度范圍內(nèi)的厚度是可變的，其中，較 小的彎曲半徑對應(yīng)著厚度薄的區(qū)域。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的熱交換器，其特征在于，外壁(15a) 在橫斷面上具有至少在局部為倒圓的輪廓，從而具有更佳的撓曲性。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項所述的熱交換器，其特征在于，設(shè) 有若干個擠壓型材(15)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11到15中任一項所述的熱交換器，其特征在于，擠 壓型材(15)由一種以鋁為基礎(chǔ)的合金組成。
17、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于， 一個 流道(6)為位于外部的流道，另一個流道(6)為位于內(nèi)部的流道，其中， 位于內(nèi)部的流道在折流區(qū)域(13)的折流半徑小于位于外部的流道。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱交換器，其特征在于，位于內(nèi)部的流道 的壁厚大于位于外部的流道。
19、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，在至 少一個流道(6)中設(shè)有渦流發(fā)生元件(6a)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的熱交換器，其特征在于，渦流發(fā)生元件(6a) 在流道的延伸范圍內(nèi)發(fā)生變化，同時在流道的延伸范圍內(nèi)流道阻力變大。
21、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流道 (6、 7)由管的兩個直線段組成，而在折流區(qū)域中彎頭(13a)與這兩個直線段相連。
22、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流道 (6)具有一個耐腐蝕的涂層。
23、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，第一 流路(1)的至少一個流道(24a)在折流區(qū)域中與第二流路(2)的一個流 道(24b)相鄰，其中，折流區(qū)域(13)包括一個單獨的、在兩個流道(24a、 24b)的端部將它們連接起來的元件(25)。
24、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，在至 少一個流道上并且至少在未彎曲的狀態(tài)下，在折流區(qū)域(13)中彎曲處的內(nèi) 壁(17)的壁厚小于彎曲處的外壁(18)的壁厚。
25、 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的熱交換器，其特征在于，第一 連續(xù)的流道(18、 19)處于第一平面中，而第二連續(xù)的流道(20、 21 )優(yōu) 選地在折流區(qū)域與這個平面相切。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的熱交換器，其特征在于，第一流道(18、 19)和第二流道(20、 21)的長度不同。
27、 用于汽車的熱交換器，包括一個用于輸入內(nèi)燃機廢氣的進(jìn)口 (9)， 一個用于輸出廢氣的出口 (10)，至少一個用于將廢氣從進(jìn)口 (9)輸送到出 口 (10)的流道(6)，其中，流道(6)被冷卻介質(zhì)環(huán)流以冷卻廢氣，其特 征在于，流道由擠壓型材(15)形成。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的熱交換器，還包括權(quán)利要求1到26中的一 項或多項所述的特征。
29、 用于按照權(quán)利要求1到28中任一項所述的熱交換器(30、 40) _ 特別是廢氣熱交換器或增壓空氣熱交換器的流道(41、 41'、 61、 61'、 71、 71'、 81、 81'、 91、 91')，所述熱交換器用于在包括廢氣或廢氣空氣混合物 或增壓空氣的第一流體(31)和包括冷卻介質(zhì)、優(yōu)選為液態(tài)或氣態(tài)或液氣混 合的冷卻介質(zhì)的第二流體(33)之間換熱，該流道包括——個擠壓成型的流道外套(63、 63'、 73、 73'、 83、 83'、 93、 93')， 它帶有一個被流道外套內(nèi)側(cè)(65)圍成的內(nèi)腔(67);一多個在內(nèi)腔(67)中布置在流道外套內(nèi)側(cè)(65)上的隔板(69、 79、 79'、 89、 89'、 99)，一所述流道具有為在內(nèi)腔(67)中輸送第一流體(31)而設(shè)計的可被 穿流且垂直于流道軸(94)的橫斷面，其特征在于，一個設(shè)定為可被穿流的橫斷面面積與可被第一流體覆蓋的周長之間的比 的四倍的水力直徑，它的值為1.5mm到6mm。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的流道，其特征在于，水力直徑(dh)為2 mm 到5mm，優(yōu)選為3.0mm至U3.4mm，優(yōu)選為3.1 mm至U 3.3 mm，最好為 3.2 mm。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的流道，其特征在于，對于高壓熱交換 器而言，水力直徑(dh)優(yōu)選為2.5 mm到4 mm，特別優(yōu)選為2.8 mm到 3.8 mm。
32、 根據(jù)權(quán)利要求29到31中任一項所述的流道，其特征在于，對于低 壓熱交換器而言，水力直徑(dh)優(yōu)選為2mm到3.5 mm，特別優(yōu)選為2.5 mm至U 3.5 mm。
33、 根據(jù)權(quán)利要求29到32中任一項所述的流道，其特征在于，水力直 徑(dh)與流道外套厚度(s)之間的比優(yōu)選為0.8到8，更優(yōu)選為1.2到6， 最好為1.4到6。
34、 根據(jù)權(quán)利要求29到33中任一項所述的流道，其特征在于，隔板厚 度(d)與流道外套厚度(s)之間的比低于1.0。
35、 根據(jù)權(quán)利要求29到34中任一項所述的流道，其特征在于，被第一 流體覆蓋的周長與流道的外部周長之間的比為0.1到0.5。
36、 根據(jù)權(quán)利要求29到35中任一項所述的流道，其特征在于，兩個半 隔板、特別是兩個對置的半隔板和/或兩個錯開的半隔板之間的間距(e)與 管的橫斷面高度(b)之間的比小于0.8，優(yōu)選為0.3到0.7。
37、 根據(jù)權(quán)利要求29到36中任一項所述的流道，其特征在于，第一半 隔板到全隔板的間距(a3)與第二半隔板到全隔板的間距(a4)之間的比為 0.5到0.9，優(yōu)選為0.6到0.8。
38、 根據(jù)權(quán)利要求29到37中任一項所述的流道，其特征在于，至少流 道外套、優(yōu)選為整個流道由以鋁為基礎(chǔ)的材料制成。
39、 根據(jù)權(quán)利要求29到38中任一項所述的流道，其特征在于，至少流 道外套、優(yōu)選為整個流道由以鋼為基礎(chǔ)的材料、優(yōu)選地以優(yōu)質(zhì)鋼為基礎(chǔ)的材 料制成。
40、 根據(jù)權(quán)利要求29到39中任一項所述的流道，其特征在于，流道外 套由管形成，優(yōu)選地由焊接和/或釬接的管或擠壓成型的管形成。
41、 根據(jù)權(quán)利要求29到40中任一項所述的流道，其特征在于，至少是 流道外套、優(yōu)選為整個流道由擠壓型材形成。
42、 根據(jù)權(quán)利要求29到41中任一項所述的流道，其特征在于，流道外 套由板材、優(yōu)選為焊接和/或釬接的板材形成。
43、 根據(jù)權(quán)利要求29到42中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板(69、 79、 79'、 89、 89')是與流道外套(63、 63'、 73、 73'、 83、 83') —起擠壓成型的隔板。
44、 根據(jù)權(quán)利要求29到43中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板被進(jìn)一步整體成型和/或模制成型和/或變形。
45、 根據(jù)權(quán)利要求29到44中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板與流道軸平行延伸。
46、 根據(jù)權(quán)利要求29到45中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板沿著流道軸不間斷地延伸。
47、 根據(jù)權(quán)利要求29到46中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板(99)是與流道外套分開制成并與流道內(nèi)側(cè)(65)相連的隔板。
48、 根據(jù)權(quán)利要求29到47中任一項所述的流道，其特征在于，隔板(99) 被安裝到、優(yōu)選為插入到流道外套(93、 93'、 93")中。
49、 根據(jù)權(quán)利要求29到48中任一項所述的流道，其特征在于，隔板(99) 與流道內(nèi)側(cè)(65)形成材料鎖合的聯(lián)接，隔板優(yōu)選地釬接、悍接或粘接在流 道內(nèi)側(cè)上。
50、 根據(jù)權(quán)利要求29到49中任一項所述的流道，其特征在于，隔板(99) 通過軋制、沖壓和/或滾壓制成。
51、 根據(jù)權(quán)利要求29到50中任一項所述的流道，其特征在于，至少一 個隔板和/或流道外套、優(yōu)選為流道外套內(nèi)側(cè)帶有優(yōu)選地以鍍鋅和/或涂漆為 形式的腐蝕防護(hù)。
52、 根據(jù)權(quán)利要求29到51中任一項所述的流道，其特征在于，流道外 套為管，優(yōu)選為扁平管。
53、 根據(jù)權(quán)利要求29到52中任一項所述的流道，其特征在于，管橫斷 面為矩形、橢圓形或半橢圓形。
54、 根據(jù)權(quán)利要求29到53中任一項所述的流道，其特征在于，在管的 橫斷面中以全隔板形式出現(xiàn)的隔板(69、 79、 89、 99)的兩端布置在流道外 套內(nèi)側(cè)上并優(yōu)選為連續(xù)的。
55、 根據(jù)權(quán)利要求29到53中任一項所述的流道，其特征在于，在管的 橫斷面中以半隔板為形式的隔板(79'、 89')只有一端布置在流道內(nèi)側(cè)(65) 上，而另一端自由伸入到內(nèi)腔(67)中。
56、 根據(jù)權(quán)利要求29到55中任一項所述的流道，其特征在于，兩個半 隔板(79')在另一端上的端面(76)相互對置。
57、 根據(jù)權(quán)利要求29到56中任一項所述的流道，其特征在于，兩個半 隔板(89')在另一端上的端面(86)向側(cè)面相互錯開布置。
58、 根據(jù)權(quán)利要求29到57中任一項所述的流道，其特征在于，半隔板 (79'、 89')和全隔板(79、 89)依次交替地并排布置。
59、 根據(jù)權(quán)利要求29到58中任一項所述的流道，其特征在于，隔板(99) 是具有波狀、特別是矩形波狀或梯形波狀的橫斷面的型材(92、 92')的一部 分。
60、 根據(jù)權(quán)利要求29到59中任一項所述的流道，其特征在于，多個橫 斷面為波狀的型材(92、 92')沿著流道軸(94)前后布置。
61 、根據(jù)權(quán)利要求29到60中任一項所述的流道，其特征在于，隔板(92) 具有流體導(dǎo)向元件和/或渦流發(fā)生元件(98)。
62、 根據(jù)權(quán)利要求29到61中任一項所述的流道，其特征在于，流體導(dǎo) 向元件和/或渦流發(fā)生元件(98)從下列一組元件中選擇_多個沿著流道軸的斷口和/或開口，特別是切邊、突出部如魚鱗板等； 一多個優(yōu)選地沿著流動方向的波紋；一多個隔板開口，它們在形成隔板翅片時相互錯開、特別是沿著流動方 向相互錯開。
63、 根據(jù)權(quán)利要求29到62中任一項所述的流道，其特征在于，隔板的 數(shù)量為2到20，優(yōu)選為5到15，優(yōu)選為7到12，優(yōu)選為8到11 ，最好是9個隔板在管的橫斷面中并排布置。
64、 熱交換器(30、 40)、特別是權(quán)利要求1到28中任一項所述的熱 交換器，優(yōu)選為廢氣熱交換器或增壓空氣熱交換器，用于在包括廢氣或廢氣 空氣混合物或增壓空氣的第一流體(31)和包括冷卻介質(zhì)、優(yōu)選為液態(tài)或氣 態(tài)或液氣混合的冷卻介質(zhì)的第二流體(33)之間換熱，具有——個芯體(35)，用于將第一流體(31)和第二流體(33)相互分開 并在輸送它們的過程中進(jìn)行換熱；——個用于第一流體(31)的流體接口； 所述芯體具有 殼體(37)，它具有一個可被第二流體(33)穿流的腔室 和一個芯體封閉元件(43)，用于腔室和流體接口液密地分離 其特征在于，芯體(35)具有多個如權(quán)利要求29到63中任一項所述的流道(41、 41'、 61、 61'、 71、 71'、 81、 81'、 91、 91')，它們被第一流體(31)穿流， 并且流體接口與流道實現(xiàn)流體連通。
65、 根據(jù)權(quán)利要求64所述的熱交換器，其特征在于，芯體封閉元件(43) 為帶有一個或多個為流道所設(shè)的通孔的管板。
66、 根據(jù)權(quán)利要求64或65所述的熱交換器，其特征在于，分別在進(jìn)口 側(cè)和出口側(cè)為第一流體設(shè)有單獨的芯體封閉元件(43) (l形流)和/或芯體封 閉元件(43)上具有第一流體的進(jìn)口區(qū)域和出口區(qū)域(U形流)。
67、 根據(jù)權(quán)利要求64到66中任一項所述的熱交換器，其特征在于，流 體接口采用擴流器的形式，優(yōu)選地采用進(jìn)口擴流器和/或出口擴流器的形式。
68、 用于內(nèi)燃機(1)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(10、 20)，具有一個廢氣再循 環(huán)管路(8、 8')、 一個壓縮機(5)，其特征在于，還具有一個以廢氣熱交換 器、特別是廢氣冷卻器為形式的、根據(jù)權(quán)利要求64到67中任一項所述的熱 交換器(9、 9')。
69、 用于內(nèi)燃機的增壓空氣供給系統(tǒng)，具有一個增壓空氣進(jìn)氣管(2A)、 一個空氣過濾器、 一個壓縮機(5)，其特征在于，還具有一個以增壓空氣熱 交換器、特別是增壓空氣冷卻器為形式的、根據(jù)權(quán)利要求64到68中任一項 所述的熱交換器(6)。
70、 根據(jù)權(quán)利要求64到67中任一項所述的熱交換器用于內(nèi)燃機，優(yōu)選 為柴油機。
71、 根據(jù)權(quán)利要求64到67中任一項所述的熱交換器用于內(nèi)燃機，優(yōu)選 為汽油機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于汽車的熱交換器，包括一個具有多個用于輸送待冷卻流體的流道(6)的第一流路(1)，一個布置在第一流路(1)之后的折流區(qū)域(13)和一個布置在折流區(qū)域(13)之后的第二流路(2)。按照本發(fā)明，第一流路(1)中的流道(6)在折流區(qū)域(13)和第二流路(2)中延續(xù)成為連續(xù)的、相互分開的流道(6)。
文檔編號F01N13/18GK101400959SQ200780009060
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者延斯·魯克維德, 彼得·格斯克斯, 沃爾夫?qū)た藘?nèi)德勒, 貝恩德·格呂嫩瓦爾德 申請人:貝洱兩合公司