用于废气再循环系统的热交换器技术方案

本发明专利技术涉及一种用于EGR(废气再循环)系统的热交换器，该热交换器包括通过组合包括有沿着管的方向分布的特定突起的两个板而构造的扁平管的管束。这两个板中的这些突起彼此接触或附接成使得这些突起建立出内部通道。本发明专利技术的特征在于存在横向突出部或横向偏移部，横向突出部或横向偏移部对流过内部通道的侧壁的流产生扰动而增强流过所述通道的流的紊流，从而通过对流增强热交换。

【技术实现步骤摘要】
用于废气再循环系统的热交换器
本专利技术是用于EGR(废气再循环)系统的热交换器，该热交换器包括通过组合包括有沿着管的方向分布的特定突起的两个板而构造的扁平管的管束。这两个板中的这些突起接触或附接成使得这些突起建立了内部通道。本专利技术的特征在于存在横向突出部或横向偏移部，横向突出部或横向偏移部对流过内部通道的侧壁的流产生扰动而增强流过所述通道的流的紊流，从而通过对流增强热交换。本专利技术由于将该热交换器结合在EGR系统中并且因此有助于减少内燃发动机的环境影响而令人感兴趣。
技术介绍
最集中发展的
之一是EGR系统，因为与减少具有内燃发动机的车辆的排放有关的需求规定与日俱增。发动机室的空间必须容纳越来越多的装置，这要求这些装置尽可能得紧凑。在包括EGR系统的装置中，包括负责使再循环到发动机进气口的废气冷却以减少氧气含量的热交换器。由于再循环的气体的流速和温度的特定升高，减小热交换器的体积的唯一方法是增加交换表面或改善对流热传递系数。最广泛使用的热交换器包括有供待冷却的气体循环通过的管束。该管束被浸入液体冷却剂中，该液体冷却剂将由气体释放的热除去。紧凑型交换器的设计中重要的改进是引入平管来形成管束。平管具有矩形截面，其中，较大的面可以包括有突起，突起增强了循环通过平管的气体的紊流。已知有意在用于构造提高热传递系数的特定突起图案(patternsofprotrusions)的大量的专利申请。由于流过平管的气体的压降小于具有圆形截面的管中的压降，因此这种平管构型被证明是非常有效的。平管的两个较大的面中被结合有突起图案，使得一个较大面的突起和另一较大面的突起部分地伸入管的截面而主要在于扰动靠近所述面的流。这两个面的突起的顶部之间存在仍允许流通过的截面；然而，鉴于一个面的突起不必须与另一个面的突起位置对应，因此有效通道截面大于在管的横截面视图中观察到的外观截面。然而，管的深度是受限制的，因为进一步减小管的截面将导致压降，这将使平管的整体效率劣化。在这些平管中，由于制造平管的特定方式，侧壁是扁平的。制造扁平管的方法使用了单个扁平金属条，该金属条在对应于较大面的区域中被进行冲压，并且随后该金属条沿着其长度被连续地弯曲直到形成扁平管为止。金属条通过主要被支承在对应于管的较小面中的至少一个较小面的区域上的辊被进行拉延；因此这个区域必须是扁平的。金属条的自由边缘在折叠操作之后接触，并且所述自由边缘通过连续的焊道焊接。这个较小面也必须是扁平的。辊的支承及焊接操作都是限制因素，这意味着突起仅位于管的较大面中并且扁平管的侧壁和较小侧面都是扁平的。实践中有一个额外的限制。由于用于使顶点弯曲成壁的弯曲操作需要能够执行正确的弯曲操作的距离，因此较大面的突起必须具有距壁的最小距离。该最小距离和壁呈扁平的事实导致较大面的突起不会引起紊流状态的通道，并且因此这种通道是热传递系数较低的区域。本专利技术通过下述扁平管解决了这些问题：该扁平管允许产生具有突起或偏移部的侧壁，增强了施加在气流上的扰动，从而在不使压降劣化的情况下增大了对流热传递系数。
技术实现思路
本专利技术是一种用于EGR系统的热交换器，该热交换器意在用于建立第一流体与第二流体之间的热交换，所述第一流体为内燃发动机的排气，所述第二流体为液体冷却剂，该热交换器由于其所包括的热交换管的高的热传递系数而具有非常紧凑的构型。根据本专利技术的第一方面的热交换器包括：-壳体，该壳体具有第二流体的入口和出口；-热交换管束，该热交换管束容置在壳体内，该热交换管束通过层叠彼此平行地布置的具有矩形截面的扁平管而形成，该热交换管束在第一流体的入口与第一流体的出口之间沿着纵向方向延伸；其中，热交换管束与壳体之间的空间构造成用于第二流体通过；以及其中，管束的扁平管在扁平管的端部处包括沿管束的层叠方向的扩张部，以在管之间建立用于第二流体的通过空间。在整个描述中，将使用彼此垂直的三个主方向。这三个主方向将管束的管作为参考元件。随后定义主方向。标识为X-X’的纵向方向是由热交换管束所延伸的纵向方向建立的方向。管具有扁平构型，因为管是沿着主平面延伸的。主平面包括彼此垂直的两个主方向：一个是纵向方向X-X’，另一个是标识为Y-Y’的横向方向。扁平管具有矩形截面。指定横截面是垂直于纵向方向X-X’的，该矩形截面的较大侧部是沿着横向方向Y-Y’延伸的侧部。扁平管的该矩形截面的较小侧部是沿着相对于横向方向Y-Y’的垂直方向的。该垂直方向将被标识为Z并且该垂直方向是建立形成管束的管的层叠的方向。如所指出的，管具有矩形截面并且彼此平行地布置。管在端部处具有沿层叠方向Z的扩张部，使得所述端部也产生矩形截面。管束的管堆由这些端部支撑。由于扩张部位于端部处，因此在管束的管的长度的其余部分中，在各管之间存在分隔部，该分隔部允许第二流体通过从而借助扁平管的较大表面移除热。管束不需要来附接管的端部的冲切挡板。管束通过使端部的扩张部接触并被焊接在一起而被层叠成，使得在横截面上第一流体进入入口的仅有的限制是管的边缘。如此构造的管束容置在具有第二流体的入口和出口的壳体中，其中，该第二流体在各管之间存在的空间之间以及管与壳体之间的空间中流动。在具体实施方式中，容置管束的壳体具有矩形截面。在另一具体实施方式中，具有矩形截面的所述壳体在一个面中具有第二流体的入口和出口，使得所述第二流体的入口和出口平行于管束的管的主平面。由于以下事实增强了该热交换器中的热传递：管束的管中的至少一个管：通过附接具有弯曲侧部的两个扁平板而构造，使得一个板的弯曲侧部的内表面附接至另一个板的弯曲侧部的外表面；其中，这两个板具有沿着纵向方向分布的成组的第一突起，其中，至少一个板具有比第一突起深的、触及到相对的板的一个或更多个第二突起，这两个板借助于所述至少一个第二突起彼此接触或附接，从而在扁平管内形成纵向通道，并且其中，指定横向方向为扁平管的主平面中包括的相对于纵向方向的垂直方向，所述一个或更多个第二突起具有沿横向方向的突出部或者沿横向方向的偏移部或者具有沿横向方向的突出部和偏移部两者，以通过由所述第二突起形成的通道的壁沿横向方向扰动第一流体的流。管是通过附接两个板来构造的，而这两个板是通过将这两个板的侧部弯曲成使得所述侧部相邻并且附接至彼此从而形成侧壁来附接的。扁平管在一个或两个板的主平表面中具有两组突起：标识为第一突起的突起和标识为第二突起的突起。第一突起由于其并未触及到相对的板或所述相对的板的第一突起而具有较小的突起深度。这些第一突起如现有技术中所出现的那样具有增强通过管内部的第一流体的流的紊流的作用。第二突起由于其触及到相对的板而较深。触及到相对的板的具体方式是使附接至彼此的两个板具有布局一致的第二突起，使得每个突起具有相当于在与扁平管的主平面垂直的方向Z上的管高度的一半的深度。通过第二突起进行的板之间的接触是通过使两个板彼此支撑而进行的接触、或者是通过将两个板附接而进行的接触——特别是借助于焊接将两个板附接附接而进行的接触。通过第二突起进行的板之间的所述接触——无论两个板是否附接——都建立了通过第二突起对第一流体的通过进行阻挡的阻挡部。第一突起不构成对第一流体的通过进行阻挡的阻挡部，而是产生有利于紊流结构发生的流扰动。对第一流体的通过进行阻挡的阻挡部建立为像壁一样作用的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于废气再循环系统的热交换器，所述热交换器适于在第一流体(3)与第二流体(4)之间进行热交换，所述第一流体(3)为内燃发动机的排气，所述第二流体(4)为液体冷却剂，所述热交换器包括：‑壳体(1)，所述壳体(1)具有用于所述第二流体(4)的入口(1.1)和出口(1.2)；‑热交换管束(2)，所述热交换管束(2)容置在所述壳体(1)内，所述热交换管束(2)通过层叠彼此平行地布置的具有矩形截面的扁平管(2.1)而形成，所述热交换管束(2)在所述第一流体(3)的入口与所述第一流体(3)的出口之间沿着纵向方向(X‑X’)延伸；其中，所述热交换管束(2)与所述壳体(1)之间的空间构造成用于所述第二流体(4)通过；以及其中，所述管束(2)的所述扁平管(2.1)在所述扁平管(2.1)的端部处包括沿所述管束(2)的层叠方向(Z)的扩张部(2.1.1)，以在所述管(2.1)之间建立用于所述第二流体(4)的通过空间；并且其中，所述管束(2)的所述管(2.1)中的至少一个管：通过附接具有弯曲侧部(2.1.5)的两个扁平板而构造，使得一个板的弯曲侧部(2.1.5)的内表面附接至另一个板的弯曲侧部(2.1.5)的外表面；其中，所述两个板具有沿着所述纵向方向(X‑X’)分布的成组的第一突起(2.1.2)，其中，至少一个板具有比所述第一突起(2.1.2)深的、触及到相对的板的一个或更多个第二突起(2.1.3)，所述两个板借助于所述至少一个第二突起彼此接触或附接，从而在所述扁平管(2.1)内形成纵向通道(2.1.6)，并且其中，指定横向方向(Y‑Y’)为包含在所述扁平管(2.1)的主平面中的相对于所述纵向方向(X‑X’)的垂直方向，所述一个或更多个第二突起(2.1.3)具有沿所述横向方向(Y‑Y’)的突出部(2.1.3.1)或者沿所述横向方向(Y‑Y’)的偏移部(2.1.3.2)或者具有沿所述横向方向(Y‑Y’)的所述突出部(2.1.3.1)和所述偏移部(2.1.3.2)两者，以通过由所述第二突起(2.1.3)形成的所述通道(2.1.6)的壁沿所述横向方向(Y‑Y’)扰动所述第一流体(3)的流。...

【技术特征摘要】
2016.07.12 EP 16382330.51.一种用于废气再循环系统的热交换器，所述热交换器适于在第一流体(3)与第二流体(4)之间进行热交换，所述第一流体(3)为内燃发动机的排气，所述第二流体(4)为液体冷却剂，所述热交换器包括：-壳体(1)，所述壳体(1)具有用于所述第二流体(4)的入口(1.1)和出口(1.2)；-热交换管束(2)，所述热交换管束(2)容置在所述壳体(1)内，所述热交换管束(2)通过层叠彼此平行地布置的具有矩形截面的扁平管(2.1)而形成，所述热交换管束(2)在所述第一流体(3)的入口与所述第一流体(3)的出口之间沿着纵向方向(X-X’)延伸；其中，所述热交换管束(2)与所述壳体(1)之间的空间构造成用于所述第二流体(4)通过；以及其中，所述管束(2)的所述扁平管(2.1)在所述扁平管(2.1)的端部处包括沿所述管束(2)的层叠方向(Z)的扩张部(2.1.1)，以在所述管(2.1)之间建立用于所述第二流体(4)的通过空间；并且其中，所述管束(2)的所述管(2.1)中的至少一个管：通过附接具有弯曲侧部(2.1.5)的两个扁平板而构造，使得一个板的弯曲侧部(2.1.5)的内表面附接至另一个板的弯曲侧部(2.1.5)的外表面；其中，所述两个板具有沿着所述纵向方向(X-X’)分布的成组的第一突起(2.1.2)，其中，至少一个板具有比所述第一突起(2.1.2)深的、触及到相对的板的一个或更多个第二突起(2.1.3)，所述两个板借助于所述至少一个第二突起彼此接触或附接，从而在所述扁平管(2.1)内形成纵向通道(2.1.6)，并且其中，指定横向方向(Y-Y’)为包含在所述扁平管(2.1)的主平面中的相对于所述纵向方向(X-X’)的垂直方向，所述一个或更多个第二突起(2.1.3)具有沿所述横向方向(Y-Y’)的突出部(2.1.3.1)或者沿所述横向方向(Y-Y’)的偏移部(2.1.3.2)或者具有沿所述横向方向(Y-Y’)的所述突出部(2.1.3.1)和所述偏移部(2.1.3.2)两者，以通过由所述第二突起(2.1.3)形成的所述通道(2.1.6)的壁沿所述横向方向(Y-Y’)扰动所述第一流体(3)的流。2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述管束(2)的所述至少一个管(2.1)的形成所述通道(2.1.6)的所述第二突起(2.1.3)在所述两个板中纵向地分布，并且其中，所述第二突起(2.1.3)是互补的。3.根据前述权利要求中的任一项所述的热交换器，其中，所述第二突起(2.1.3)在所述纵向方向(X-X’)的两侧包括对称地布置的突出部(2.1.3.1)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的热交换器，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：钗安·钗斯·埃米达多明格斯，拉斐尔·胡利亚纳，亚历杭德罗·瓦尔加斯，鲁道夫·普列托·多米格斯，阿纳·奥特罗·巴斯克斯，
申请(专利权)人：博格华纳排放系统西班牙有限责任公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES