用于對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻的熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于對(duì)氣體進(jìn)行冷卻的熱交換器，該熱交換器主要能夠在具有浮動(dòng)芯部的EGR系統(tǒng)中應(yīng)用。在殼體和容納在該殼體中的氣體導(dǎo)管的芯部的運(yùn)行期間獲得的溫差引起了同樣不同的膨脹度。如果兩個(gè)部件的端部被固定至彼此，則將產(chǎn)生導(dǎo)致其斷裂的應(yīng)力。所應(yīng)用的常見方案是保留導(dǎo)管的芯部的端部中的一個(gè)浮動(dòng)，即具有相對(duì)于殼體縱向位移的能力，以防止應(yīng)力的產(chǎn)生。芯部的浮動(dòng)端部具有借助于O形環(huán)襯墊的附接。O形環(huán)襯墊由不能到達(dá)非常高溫度的彈性體制成，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，浮動(dòng)附接是在已經(jīng)被冷卻的氣體離開的側(cè)面上的。本發(fā)明的特征在于對(duì)芯部是浮動(dòng)的端部與殼體進(jìn)行附接的特定方式，以便允許熱氣體進(jìn)入的端部成為浮動(dòng)是浮動(dòng)附接的端部。
【專利說明】用于對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻的熱交換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)氣體進(jìn)行冷卻的熱交換器，該熱交換器主要能夠在EGR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)中應(yīng)用，在EGR系統(tǒng)中燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒氣體在被再引入到入口中之前冷卻。
[0002]在此類型的交換器中，使用容納了導(dǎo)管(duct)的芯部(core)(待被冷卻的氣體通過其流動(dòng))的殼體是常見的。在殼體和導(dǎo)管的芯部之間存在冷卻流體通過其流動(dòng)的空間。殼體與冷卻流體直接接觸，并且導(dǎo)管的芯部與待被冷卻的熱氣體接觸。由兩個(gè)部件在運(yùn)行期間獲得的溫差(difference in temperature)引起了同樣不同的膨脹度。如果任一部件的端部被固定至彼此，則將產(chǎn)生導(dǎo)致其斷裂的應(yīng)力。所應(yīng)用的方案是保留導(dǎo)管的芯部的端部中的一個(gè)浮動(dòng)(floating),即具有相對(duì)于殼體縱向位移的能力，以防止應(yīng)力的產(chǎn)生。
[0003]芯部的浮動(dòng)端部具有借助于O形環(huán)襯墊(0-ring gasket)的附接。該O形環(huán)襯墊由不能達(dá)到非常高的溫度的彈性體制成，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，浮動(dòng)附接(floatingattachment)是在已經(jīng)被冷卻的氣體離開的側(cè)面上的。
[0004]本發(fā)明的特征在于對(duì)芯部是浮動(dòng)芯部的端部和殼體進(jìn)行附接的特定方式，以便允許熱氣體進(jìn)入的端部成為附接是浮動(dòng)附接的端部。
【背景技術(shù)】
[0005]在設(shè)計(jì)用于車輛燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的部件時(shí)，可用空間小是很大的限制，這經(jīng)常要求對(duì)一些車輛燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的部件的構(gòu)造和布置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
[0006]逐漸并入發(fā)動(dòng)機(jī)中且必須放置在相同空間中的部件在數(shù)量和類型上的增加，使得這種限制更糟糕。這是EGR系統(tǒng)的情況:EGR系統(tǒng)將朝向入口的一部分廢氣進(jìn)行再循環(huán)，用于使不含氧的氣體注入燃燒室中，并以此降低所產(chǎn)生的氮氧化合物的百分比。
[0007]在燃燒之后離開的氣體處于高溫下，使得在將此氣體的一部分再引入到入口中之前有必要使其溫度降低。這種氣體的溫度通過使用熱交換器來降低。該熱交換器指引兩種流:待被冷卻的氣體流和冷卻流體流，該冷卻流體流從氣體去除熱量以使其溫度降低。
[0008]氣體流循環(huán)通過由冷卻流體環(huán)繞的導(dǎo)管的芯部。冷卻流體在管的芯部和交換器的外部殼體之間流動(dòng)。兩種流均具有其恰當(dāng)連接的入口或出口，使該交換器與發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)管連通，借助于合適的連接裝置對(duì)兩種流進(jìn)行分配。
[0009]當(dāng)導(dǎo)管的芯部從靜止至運(yùn)行、對(duì)熱氣體進(jìn)行冷卻時(shí)，導(dǎo)管的芯部(氣體通過其循環(huán))經(jīng)歷著極大的溫度變化。這些溫度變化導(dǎo)致導(dǎo)管的芯部的膨脹或收縮。這種膨脹在較小的程度上于殼體中產(chǎn)生，因?yàn)樵摎んw主要與冷卻流體接觸。待被冷卻的熱氣體質(zhì)量流量(mass flow)是高的，因此導(dǎo)管的芯部的尺寸并且尤其是其長度是重要的，并且其膨脹可能導(dǎo)致長度方面的極大增加。在殼體中并且在導(dǎo)管的芯部中的溫差引起不同的膨脹度。如果兩個(gè)部件的端部均被固定，這將引起非常高的應(yīng)力并且引起零件的斷裂。
[0010]通常應(yīng)用的方案是對(duì)芯部和殼體的端部中的一個(gè)進(jìn)行固定，而兩個(gè)部件的另一個(gè)端部均借助于浮動(dòng)附接而固定，從而允許這兩個(gè)部件中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的相對(duì)縱向位移。固定附接通常通過凸緣而完成。芯部、殼體以及容納在殼體和芯部之間的冷卻流體的重量是非常高的，因此凸緣是相當(dāng)龐大的部件，以便能夠提供足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0011]交換器的另一個(gè)端部具有在芯部和殼體之間的浮動(dòng)附接，導(dǎo)管的芯部會(huì)聚(converge)入歧管(manifold)中，該歧管根據(jù)具有確定尺寸的套管(bushing)延伸，該套管被適配于布置在殼體中的另一個(gè)更大的套管內(nèi)側(cè)。防止冷卻流體離開的O形環(huán)襯墊被放置在這兩個(gè)套管之間。O形環(huán)襯墊將橫向方向上的運(yùn)動(dòng)限制直到某個(gè)點(diǎn)。縱向方向未受阻礙，并且由于O形環(huán)襯墊的滑動(dòng)，在兩個(gè)套管之間的軸向或縱向位移是可能的。
[0012]內(nèi)部套管與氣體直接接觸，芯部的歧管通過該內(nèi)部套管而被延長。O形環(huán)襯墊由彈性體制成，該彈性體無法承受與金屬承受的溫度一樣高的溫度。O形環(huán)襯墊通常在180°C之上降解(degrade)。這種限制意味著,在現(xiàn)有技術(shù)中熱交換器的浮動(dòng)端部對(duì)應(yīng)于被冷卻的氣體的出口，在該出口處氣體的溫度是較低的。
[0013]在發(fā)動(dòng)機(jī)所處的腔體中的部件的某些布置妨礙了容納用于交換器的固定固接(fixed fixing)所需要的體積，該固接并非是浮動(dòng)的，并且其不能與浮動(dòng)區(qū)域進(jìn)行交換，因?yàn)樵诟?dòng)端部處(此處體積較小)使冷的入口和熱的入口進(jìn)行交換將由于過高的溫度而引起O形環(huán)襯墊的降解。
[0014]本發(fā)明通過下述解決了該技術(shù)問題:通過修改熱氣體入口中的構(gòu)造，從而允許熱氣體在交換器的導(dǎo)管的芯部是浮動(dòng)芯部的端部處進(jìn)入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的第一方面是一種熱交換器，其允許解決前述的問題，從而使得固定附接是在被冷卻的氣體離開的端部處，并且浮動(dòng)附接是在待被冷卻的熱氣體進(jìn)入的端部處。此第二浮動(dòng)端部占據(jù)更少的體積，并且允許在某些情況下能使交換器安裝在有限的空間中，否則其將不可能被引入。
[0016]本發(fā)明的交換器包括:`
?殼體，在殼體中容納了用于使待被冷卻的氣體通行的一根或多根導(dǎo)管的芯部，其中在芯部和殼體之間存在空間，該空間具有用于使冷卻流體流進(jìn)入和離開的通路開口 (accessopening),并且其中:
?芯部具有用于使熱氣體進(jìn)入的一個(gè)端部，以及用于使被冷卻的氣體離開的另一個(gè)端部，這些端部中的一個(gè)相對(duì)于殼體被固定，并且另一個(gè)端部還相對(duì)于殼體浮動(dòng)，用于膨脹補(bǔ)
I~ZX O
[0017]如在現(xiàn)有技術(shù)中的那樣，本發(fā)明的交換器結(jié)合使用了殼體和放置在該殼體中的導(dǎo)管的芯部。導(dǎo)管的芯部允許待被冷卻的氣體通行。冷卻流體與導(dǎo)管(氣體通過導(dǎo)管穿過)接觸，并且將熱量去除以使其溫度降低。液體在芯部和殼體之間。氣體流和冷卻流體流具有它們自己的獨(dú)立的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)。
[0018]殼體與冷卻流體接觸，并具有比導(dǎo)管的芯部更低的溫度，因?yàn)檫@些導(dǎo)管與在它們內(nèi)部中的熱氣體接觸。在運(yùn)行模式下這種溫差導(dǎo)致了兩個(gè)部件之間的不同膨脹。為了避免導(dǎo)致斷裂的應(yīng)力，殼體和芯部根據(jù)在交換器的一個(gè)端部處的固定附接而被附接，并且在另一個(gè)端部處它們根據(jù)浮動(dòng)附接而被附接，以允許該殼體和芯部中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的縱向位移。
[0019].芯部的浮動(dòng)端部是意在用于使熱氣體進(jìn)入的端部，并且固定端部是意在用于使被冷卻的氣體離開的端部。
[0020] 不同于現(xiàn)有技術(shù)，熱氣體通過其被引入的端部是浮動(dòng)端部。如將在下文的技術(shù)規(guī)則(technical rule)中所見，這是可能的，因?yàn)楦?dòng)附接以特殊的方式被保護(hù)。
[0021 ].芯部的浮動(dòng)端部具有用于將導(dǎo)入的(incoming)氣體分配至芯部的一根或多根導(dǎo)管中的歧管，并且根據(jù)在其入口處的套管而被延長。
[0022]用于導(dǎo)入的熱氣體的入口必須通過導(dǎo)管的芯部的一根或多根導(dǎo)管進(jìn)行分配。對(duì)其而言優(yōu)選的是通過所有的導(dǎo)管進(jìn)行分配，利用最長的可能的交換區(qū)域以去除熱量。從入口進(jìn)入導(dǎo)管或多根導(dǎo)管的分配借助于歧管來實(shí)施，其中在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該歧管將可見為具有分叉(diverging)形狀。此歧管在其端部處借助于被稱為套管的部分(sector)(這是識(shí)別該部分的方式)而延伸，在該套管上允許附接為浮動(dòng)附接的襯墊將被支承。
[0023]?在芯部的浮動(dòng)端部和殼體之間的浮動(dòng)附接是借助于將一個(gè)或多個(gè)襯墊插入歧管的套管和殼體之間進(jìn)行的。
[0024]在歧管的套管和殼體之間存在空間，該空間允許存在橫向位移(芯部的導(dǎo)管的優(yōu)選方向被視為縱向參照)，并且也允許存在兩個(gè)部件之間的縱向位移。盡管交換器的另一個(gè)端部相對(duì)于導(dǎo)管的芯部以固定的方式連結(jié)殼體，但是通過芯部的彎曲，橫向位移是可能的，例如由于這些管之間的震動(dòng)或溫差?？v向位移是可能的，例如通過膨脹。
[0025]襯墊或多個(gè)襯墊插入此空間中。這些襯墊防止殼體和芯部的歧管的套管之間的相對(duì)橫向位移，但它無法防止縱向位移，因此這種附接被稱為是浮動(dòng)附接。
[0026]襯墊不但防止橫向位移，而且它們也防止在芯部和殼體之間的冷卻流體發(fā)生泄露。
[0027].交換器額外地具有引導(dǎo)護(hù)罩，用于將來自入口的熱氣體朝向歧管的內(nèi)部腔體引導(dǎo)，從而使得在護(hù)罩和歧管的套管之間存在用于保護(hù)襯墊免于受熱的停滯空間(stagnation space)。
[0028]如果該護(hù)罩不在此處，則導(dǎo)入的氣體將與套管直接接觸，將其溫度傳遞至套管，并且后者轉(zhuǎn)而傳遞至襯墊。氣體的入口溫度將引起襯墊中的溫度上升，這將最終使襯墊降解并且致使裝置無法運(yùn)行。
[0029]護(hù)罩的出現(xiàn)允許將氣體朝向歧管的內(nèi)部腔體引導(dǎo)，從而避免了與套管的直接接觸。不但避免了直接接觸，而且在護(hù)罩和套管之間產(chǎn)生了流的速度幾乎為零并因此被認(rèn)為是停滯的空間。通過引入停滯氣體，護(hù)罩和套管之間的熱傳遞(heat transfer)是間接的，并且因此套管的溫度是較低的，直到它達(dá)到襯墊不會(huì)惡化的值。
[0030]從屬權(quán)利要求2至7以及由從屬關(guān)系造成的結(jié)合建立了具體的實(shí)施例，這些實(shí)施例被認(rèn)為是參考本說明書而并入。
[0031]本發(fā)明的第二方面是在根據(jù)權(quán)利要求8的熱交換器中的殼體和芯部之間的附接方法，該權(quán)利要求8與從屬權(quán)利要求9一起參考說明書而并入。根據(jù)此附接方法，襯墊所處的區(qū)域的溫度被降低，因?yàn)閷?dǎo)入的熱氣體流借助于護(hù)罩被引導(dǎo)而超過了套管的位置，該護(hù)罩保留了放置在護(hù)罩和套管之間的流中的停滯區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]參考附圖從以下詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例，將更好地理解前述和其他的特征及優(yōu)勢(shì)，這些附圖僅以圖示且非限制性實(shí)例的方式給出。
[0033]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的熱交換器的分解透視圖。殼體、用于對(duì)氣體進(jìn)行冷卻的導(dǎo)管的芯部，以及該裝置的歧管和支承件在此圖中可見。
[0034]圖2示出了圖1中在附接是浮動(dòng)附接的端部處的氣體導(dǎo)管的芯部和殼體之間的附接區(qū)域的實(shí)施例的部分橫截面。
[0035]圖3示出了在附接是浮動(dòng)附接的端部處的氣體導(dǎo)管的芯部和殼體之間的附接區(qū)域的第二實(shí)施例的部分橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明涉及用于在EGR系統(tǒng)中的應(yīng)用的熱交換器，在EGR系統(tǒng)中燃燒氣體的一部分再次被引導(dǎo)至燃燒室，以降低氧含量并且因此降低氮氧化合物(NOx)的排放。這些氣體必須首先被冷卻。熱交換器，諸如本發(fā)明的熱交換器，允許實(shí)現(xiàn)此功能。
[0037]現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的描述已討論了空間問題，在確定的情況下，該空間問題涉及在殼體和芯部之間的固定支承，該固定支承與處于在相同元件之間的附接是浮動(dòng)附接的端部處的支承相比具有更大的體積，并且這種支承在熱氣體入口處具有更大的體積。
[0038]本發(fā)明的交換器允許在殼體和芯部之間的浮動(dòng)附接定處于熱氣體入口處。
[0039]圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中大多數(shù)部件在分解透視圖中示出。出于清晰的目的，螺栓、聯(lián)接到該裝置上的導(dǎo)管以及其他附件已被去除。
[0040]圖1示出了形成殼體(I)的本體，殼體⑴在其中容納了由導(dǎo)管的組合(packing)形成的芯部(2),在此情況下導(dǎo)管為中空的區(qū)段部分(section sector) (2.3)。
[0041]在殼體(I)的一個(gè)端部(根據(jù)在圖中所使用的指向的左端)處，存在熱氣體入口
(1.2)。此熱氣體入口(1.2)處于蓋體(1.4)中，蓋體(1.4)在此端部處封閉了殼體(I)的內(nèi)部腔體的空間。
[0042]具有機(jī)座(1.1)的開口在殼體(I)的相對(duì)置端部處，該機(jī)座(1.1)意在用于接收芯部⑵。
[0043]在此圖1中示出的鄰近部件是芯部(2)。用于將芯部(2)嵌入殼體(I)中的方向和指向以兩個(gè)短箭頭示出。
[0044]芯部(2)的主體由具有優(yōu)選縱向方向的導(dǎo)管的組合形成。在圖的左側(cè)上的芯部
(2)的端部處，多根導(dǎo)管會(huì)聚入歧管(2.1)中，該歧管(2.1)轉(zhuǎn)而在套管(2.1.1)中延伸。一旦芯部(2)被引入殼體(I)中，此套管(2.1.1)在下文將描述的狀態(tài)下到達(dá)進(jìn)入殼體(I)的熱氣體入口(1.2)。
[0045]在此實(shí)施例中，套管(2.1.1)是圓柱形元件，熱氣體通過其進(jìn)入。O形環(huán)襯墊(3)被示出為在該套管(2.1.1)的外表面上，該O形環(huán)襯墊(3)將構(gòu)建在芯部(2)和殼體(I)之間的密封，以防止冷卻流體離開。
[0046]一旦熱氣體通過套管(2.1.1)進(jìn)入，歧管(2.1)將該熱氣體通過形成組合的一組導(dǎo)管進(jìn)行分配，以增大用于氣體和圍繞該組合的冷卻流體之間的熱交換的熱交換表面。
[0047]在氣體被冷卻之后，該氣體到達(dá)在其離開的相對(duì)置端部。該相對(duì)置端部在圖中的右側(cè)上示出，并且其還示出了在嵌入之后被支承在殼體(I)的機(jī)座(1.1)中的凸緣(2.2)。在凸緣(2.2)的兩側(cè)上,該分解的圖形描繪(graphic depiction)示出了襯墊(4，5),這些襯墊(4，5)既確保了凸緣(2.2)在一側(cè)上與殼體(I)的機(jī)座(1.1)的適當(dāng)密封，又確保了凸緣(2.2)在另一側(cè)上與最后示出的零件(即氣體出口歧管(6))的機(jī)座(6.2)的適當(dāng)密封。
[0048]在被冷卻的氣體穿過芯部(2)的組合的導(dǎo)管之后，氣體出口歧管(6)接收該被冷卻的氣體。在此特殊情況下，該圖示出了出口(6.1)，但其具有用于需要第二流的特殊應(yīng)用的另一個(gè)出口。
[0049]圖2示出了此相同的實(shí)施例中的殼體⑴和芯部(2)之間的浮動(dòng)附接所布置的區(qū)域中的橫截面。
[0050]同樣沿著在圖中示出的指向，蓋體(1.4)在左側(cè)的橫截面中描繪，熱氣體入口
(1.2)(未在此截面中示出)處于蓋體(1.4)中。該熱氣體進(jìn)入到達(dá)由護(hù)罩(7)引導(dǎo)的歧管(2.1)內(nèi)側(cè)的腔體(C)。歧管(2.1)具有分叉形狀，這允許將熱氣體分配至每一個(gè)區(qū)段部分(section sector) (2.3)，這些區(qū)段部分(2.3)產(chǎn)生了氣體將被冷卻的導(dǎo)管。
[0051]護(hù)罩(7)是起始于平面構(gòu)造的零件，其被適配在蓋體(1.4)和殼體(I)的主體之間的機(jī)座中。密封此機(jī)座的襯墊(8)在護(hù)罩(7)的機(jī)座的兩側(cè)上是被區(qū)分的。護(hù)罩(7)從此平面朝向右側(cè)延長，朝向圓柱形管狀構(gòu)造會(huì)聚，將從蓋體(1.4)朝向歧管(2.1)的腔體(C)的導(dǎo)向延長。
[0052]如借助于圖1所描述的那樣，歧管(2.1)借助于套管(2.1.1)而被延長，該套管(2.1.1)在此實(shí)施例中是獨(dú)立的零件。護(hù)罩(7)的圓柱形管狀本體處于與由套管(2.1.1)形成的圓柱形本體同軸并且處于其內(nèi)側(cè)，在護(hù)罩(7)和套管(2.1.1)之間保留了空間(S)。此空間(S)與腔體(C)連通，盡管如此，由于該空間(S)是在一側(cè)上封閉的腔體，因此不存在流，并且在運(yùn)行模式下其中的狀態(tài)是停滯的。
[0053]在護(hù)罩(7)的管狀部分和套管(2.1.1)之間處于停滯狀態(tài)下的氣體體積的存在引起了下述事實(shí):在兩個(gè)本體之間的熱傳遞僅通過自然對(duì)流和輻射進(jìn)行，而非通過強(qiáng)制對(duì)流(更加有效地傳遞熱)進(jìn)行，保護(hù)第二套管(2.1.1)免受氣體高溫的影響。自然對(duì)流被理解為通過對(duì)流進(jìn)行的傳質(zhì)現(xiàn)象(transport phenomenon),對(duì)流主要由在其密度上具有變化的流體的重力場(chǎng)的促動(dòng)(actuation)而引起,從而導(dǎo)致了在該流體的流體顆粒的浮性現(xiàn)象(buoyancy phenomenon)。這是由體積力導(dǎo)致的效應(yīng)。強(qiáng)制對(duì)流被理解為在其中具有與上文所述的不同原因的傳質(zhì)現(xiàn)象，并且存在導(dǎo)致其移動(dòng)的作用:壓力梯度、移動(dòng)表面的作用，或與由任意驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)施力的流進(jìn)行的交互作用。為檢驗(yàn)在任一情況下在熱傳遞系數(shù)之間的數(shù)量級(jí)上的差異，在EGR冷卻器的情況下，自然對(duì)流時(shí)的典型值是大約9W/m2°C，并且強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的典型值可以是大約300W/m2°C。
[0054]由于套管(2.1.1)與襯墊(3)直接接觸，在此實(shí)施例中襯墊是O形環(huán)襯墊，用于套管(2.1.1)和殼體(I)之間的附接和適配，因此襯墊(3)不再暴露于如此高的溫度下，并且能夠承受它們經(jīng)受的起而不發(fā)生降解的溫度。
[0055]在此實(shí)施例中，套管(2.1.1)示出了內(nèi)部臺(tái)階形部(inner step),該內(nèi)部臺(tái)階形部封閉了在套管(2.1.1)和護(hù)罩(7)的管狀部分的端部之間的空間，從而降低了通過由從護(hù)罩(7)通行至歧管(2.1)的內(nèi)部腔體(C)的氣體所產(chǎn)生的干擾引起的流動(dòng)感應(yīng)(flowinduction)的可能性。因此，此臺(tái)階形部產(chǎn)生了套管的第一內(nèi)部區(qū)段(2.1.1.1)和套管的第二內(nèi)部區(qū)段(2.1.1.2)，該第一內(nèi)部區(qū)段產(chǎn)生了停滯空間(S)，套管的第二內(nèi)部區(qū)段(2.1.1.2)在護(hù)罩(7)的管狀本體的端部處部分地封閉該停滯空間(S)。
[0056]該圖示出了殼體⑴如何在內(nèi)部具有槽(1.3)，在該槽(1.3)中容納有O形環(huán)襯墊(3)，該O形環(huán)襯墊(3)轉(zhuǎn)而負(fù)責(zé)抵靠套管(2.1.1)的外表面而被支承。在橫截面中的襯墊
(3)的描繪被示出為材料的侵入部分，因?yàn)檫@是描繪彈性元件的方式，該彈性元件被迫變形以便一旦在原型(prototype)中構(gòu)建就處于其預(yù)期空間中。
[0057]圖3示出了根據(jù)圖2的相同區(qū)域的但是是本發(fā)明的第二實(shí)施例的橫截面。
[0058]在本發(fā)明的此第二實(shí)施例中，獲得了對(duì)O形環(huán)襯墊(3)所處的區(qū)域進(jìn)行冷卻的更高水平。由于套管(2.1.1)是允許對(duì)冷卻劑的通道進(jìn)行密封的零件，此密封準(zhǔn)確地防止冷卻流體從套管(2.1.1)去除熱量。因此，第二實(shí)施例解決了冷卻流體如何對(duì)套管(2.1.1)進(jìn)行冷卻的問題，以便由此也使O形環(huán)襯墊(3)中的溫度降低。
[0059]技術(shù)方案由修改套管(2.1.1)的構(gòu)造而組成，使得該套管(2.1.1)的截面示出為U形形狀，其中U形形狀的開口與冷卻流體所在的外部腔體(E)(即芯部(2)和殼體(I)之間的空間)連通。
[0060]此時(shí)套管(2.1.1)的截面具有兩個(gè)管狀部分、U形的兩個(gè)分支、外部管狀部分和內(nèi)部管狀部分。外部管狀部分支承O形環(huán)襯墊(3)，并且內(nèi)部管狀部分與停滯空間(S)接觸。因此在兩個(gè)管狀部分之間存在冷卻流體引入其中的額外空間(U)。因此，根據(jù)此第二實(shí)施例，在熱氣體和O形環(huán)襯墊(3)之間存在兩個(gè)熱屏障:停滯空間(S)和額外空間(U)。停滯空間(S)具有停滯氣體，而額外空間(U)具有冷卻流體。對(duì)于停滯空間(S)，可建議的是該停滯空間(S)具有與氣體流的最小接觸，并由此停滯狀況是穩(wěn)定的，從而防止了在高溫下氣體的進(jìn)入，然而對(duì)于額外空間(U)，可建議的是該額外空間(U)與冷卻流體流過的剩余體積的連通是盡可能大的，因?yàn)檫@將有助于去除熱量。所觀察到的是，這兩個(gè)目標(biāo)已在圖3中所示的構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)。
[0061]尤其在此第二實(shí)例中，護(hù)罩(7)的管狀部分被分解成第一會(huì)聚部分(7.1)和第二分叉部分(7.2)。分叉部分有助于與歧管(2.1)的已分叉部分的更平滑的過渡，從而降低了由于引起負(fù)壓力梯度的膨脹所產(chǎn)生的湍流。對(duì)于通過沖壓進(jìn)行的較簡單的制造，兩個(gè)部分被制造成不同的零件，這些零件接著被附接到彼此上。
[0062]在此情況下，第二分叉部分也實(shí)現(xiàn)了將在其端部處的停滯空間(S)至歧管(2.1)的內(nèi)部腔體的通道變窄，從而部分地將其封閉。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)氣體進(jìn)行冷卻的熱交換器，其包括: ?殼體(1)，在所述殼體(1)中容納了用于使待被冷卻的氣體通行的一根或多根導(dǎo)管(2.3)的芯部(2)，其中在所述芯部(2)和所述殼體(1)之間存在空間，所述空間具有用于使冷卻流體流進(jìn)入和離開的通路開口，并且其中 ?所述芯部(2)具有用于使熱氣體進(jìn)入的一個(gè)端部，以及用于使被冷卻的氣體離開的另一個(gè)端部，這些端部中的一個(gè)相對(duì)于所述殼體(2)被固定，并且另一個(gè)端部還相對(duì)于所述殼體(1)浮動(dòng)，用于膨脹補(bǔ)償， 其特征在于: ?所述芯部(2)的浮動(dòng)端部是意在用于使所述熱氣體進(jìn)入的端部，并且固定端部是意在用于使所述被冷卻的氣體離開的端部， ?所述芯部(2)的所述浮動(dòng)端部具有用于將導(dǎo)入的氣體分配至所述芯部(2)的一根或多根導(dǎo)管(2.3)中的歧管(2.1)，并且根據(jù)在其入口處的套管(2.1.1)而被延長， ?在所述芯部(2)的所述浮動(dòng)端部和所述殼體(1)之間的浮動(dòng)附接是借助于將一個(gè)或多個(gè)襯墊(3)插入所述歧管的所述套管(2.1.1)和所述殼體(1)之間進(jìn)行的；并且其中， ?所述交換器額外地具有引導(dǎo)護(hù)罩(7)，用于將來自入口的所述熱氣體朝向所述歧管(2.1)的內(nèi)部腔體(C)引導(dǎo)，從而使得在所述護(hù)罩(7)和所述歧管(2.1)的所述套管(2.1.1)之間存在用于保護(hù)所述襯墊(3)免于受熱的停滯空間(S)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其特征在于，所述歧管的所述套管(2.1.1)的內(nèi)部面具有使得在所述護(hù)罩(7)和所 述護(hù)罩(7)的端部處的所述套管(2.1.1)之間的分隔空間更小的區(qū)段，從而部分地封閉所述空間(S)與所述歧管(2.1)的所述內(nèi)部腔體(C)的連通，用以形成用于保護(hù)所述襯墊(3)免于受熱的停滯區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交換器，其特征在于，所述歧管(2.1)的所述套管(2.1.1)的端部示出了具有U形形狀截面的彎曲，其中U形的開口與意在用于冷卻劑流的外部腔體(E)連通。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其特征在于，所述護(hù)罩(7)具有第一會(huì)聚部分(7.1)和第二分叉部分(7.2)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其特征在于，所述襯墊(3)是O形環(huán)襯墊。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其特征在于，在所述芯部(2)和所述殼體(1)之間的固定附接是借助于凸緣(2.2)進(jìn)行的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的交換器，其特征在于，所述歧管(2.1)的所述套管(2.1.1)和所述歧管是不同的零件。
8.一種在熱交換器中的殼體和芯部之間進(jìn)行附接的方法，其包括: ?殼體(1)和用于使待被冷卻的氣體通行的一根或多根導(dǎo)管(2.3)的芯部(2)，其中在所述芯部(2)和所述殼體(1)之間存在空間，所述空間具有用于使冷卻流體流進(jìn)入和離開的通路開口，并且 ?其中，所述芯部(2)具有用于使熱氣體進(jìn)入的一個(gè)端部，以及用于使被冷卻的氣體離開的另一個(gè)端部，用于使所述被冷卻的氣體離開的端部是相對(duì)于所述殼體(1)固定的端部，并且另一個(gè)端部還相對(duì)于所述殼體(1)浮動(dòng)，用于膨脹補(bǔ)償，?浮動(dòng)端部具有套管(2.1.1)， ?在所述芯部(2)的所述浮動(dòng)端部和所述殼體(1)之間的附接是借助于插入襯墊(3)進(jìn)行的， 其中，提供了用于引導(dǎo)導(dǎo)入的熱氣體流的引導(dǎo)護(hù)罩(7)，保留了用于在所述護(hù)罩(7)和入口之間的氣體流的停滯空間(S)，以降低傳遞至所述襯墊(3)的熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，提供了具有U形形狀截面的套管(2.1.1)，所述U形形狀截面具有朝向所述冷卻流體所處的空間定向的開口，其中所述U形的一個(gè)部分與所述待被冷卻的氣體直接接觸，而所述U形的另一個(gè)部分是位于所述襯墊(3)被支承處；從而使得借助于此冷卻流體將熱量從所述套管去除，并且所述冷卻流體至少部分地 引入所述套管中與所述氣體直接接觸的部分與所述套管中所述襯墊(3)被支承的部分之間。
【文檔編號(hào)】F02M25/07GK103703238SQ201280022633
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月11日
【發(fā)明者】J.A.格蘭德費(fèi)爾南德斯, A.查馬多伊拉戈梅滋 申請(qǐng)人:博格華納發(fā)射系統(tǒng)西班牙有限公司