CN102619648A - 一种具有隔热功能的板翅式egr冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，壳体两端设有进气法兰和出气室，所述的壳体上靠近所述的进气法兰和出气室处分别设有进水管和出水管，所述的壳体内设有散热芯子组件、气室和波纹管，所述散热芯子组件一端的主板与所述的壳体和出气室相连，另一端主板与所述气室的一端相连，所述气室的另一端与所述波纹管的一端相连，所述波纹管的另一端与所述壳体和进气法兰相连；所述的波纹管内设有与所述的进气法兰联通的隔热管。本发明散热芯子组件的另一端主板通过气室和波纹管柔性连接到壳体上，扁管组件单元产生的轴向变形通过气室传递到波纹管处，并被波纹管吸收，如此便消除了因扁管组件单元受热变形而产生的轴向热应力。

Description

一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器
技术领域
本发明涉及发动机尾气冷却技术领域，尤其涉及一种柴油机用管带式的板式EGR冷却器，具体地说是一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，它可以广泛应用在各种汽车柴油发动机上。
背景技术
随着排放要求的日益严格，废气再循环技术越来越多地应用在动力装置上，各种结构EGR冷却器相继产生。其中，板翅式结构EGR冷却器，因其卓越的散热性能，得到更多的应用。
排放法规的日益严格，使EGR率不断的增加，即需要EGR冷却器冷却的废气流量不断增加，并且，很多EGR设置在涡轮之前，即高压EGR，这使进入EGR冷却器的废气温度达到700℃-800℃。
常规的板翅式结构EGR冷却器，如中国专利CN2009201173214公开的一种废气再循环冷却器及其散热紊流翅片。参照图11、图12和图13，该废气再循环冷却器包括依次连接的进口气管1’、进口腔室2’、芯子总成5’、出口腔室6’和出口气管7’，所述的芯子总成5’包括散热紊流翅片11’、冷却扁管10’、连接主板9’、外壳体4’、进口水管3’和出口水管8’，多个冷却扁管10’层叠排列在外壳体4’内，两端***相应连接主板9’上开设的冲孔内固定，并与所述的进口腔室2’和出口腔室6’导通，每个冷却扁管10’内均设有散热紊流翅片11’，所述的一对连接主板9’分别固定在外壳体4’两端，所述的进口水管3和出口水管8设置在所述的外壳体4上。
上述结构的废气再循环冷却器，其气侧通道由多个扁管组件单元构成。单个扁管组件单元由扁管10’和其内部塞置的换热翅片11’构成。每个扁管组件单元与两端主板9’对应的孔焊接，构成芯子组件。芯子组件的两端主板9’又与外壳体4’以及进口腔室2’和出口腔室6’焊接。外壳体4’上焊接进口水管3’和出口水管8’，构成EGR冷却器总成。这样，扁管组件单元内侧流通废气，扁管组件单元外侧与外壳体4’内腔流通冷却水，吸收废气的热量并将其带走。
这种常规的板翅式EGR冷却器存在以下缺点：1、EGR冷却器运行时，高温的废气冲击EGR冷却器的主板，主板自身膨胀产生应力；2、EGR冷却器运行时，壳体与扁管组件单元的热胀冷缩程度不同，形成轴向应力。以上两点产生的应力极易造成两端主板与扁管组件单元端部的焊接缝处开裂。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种散热效果和可靠性更优良的EGR冷却器。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，包括壳体，所述的壳体两端设有进气法兰和出气室，所述的壳体上靠近所述的进气法兰和出气室处分别设有进水管和出水管，所述的壳体内设有散热芯子组件、气室和波纹管，所述的散热芯子组件包括两端的主板以及交替设置的扁管组件单元和水侧翅片，每个扁管组件单元包括扁管和其内部塞置的换热翅片，其特征在于所述散热芯子组件一端的主板与所述的壳体和出气室相连，另一端主板与所述气室的一端相连，所述气室的另一端与所述波纹管的一端相连，所述波纹管的另一端与所述壳体和进气法兰相连；所述的波纹管内设有与所述的进气法兰联通的隔热管。
本发明的具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，由进气法兰、隔热管内侧、气室、扁管内侧和出气室构成气侧通道，由进水管、出水管、波纹管外侧、气室外侧、水侧翅片及壳体内腔构成水侧通道。发动机排出的废气流经气侧通道，与通过水侧通道的冷却水在散热芯子组件内进行热交换，其热量被冷却水吸收并带走，从而达到冷却效果。
本发明的具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，散热芯子组件的一端主板与壳体直接连接，而另一端主板通过气室和波纹管柔性连接到壳体上。由于另一端主板不直接与壳体刚性连接，扁管组件单元产生的轴向变形可以通过另一端主板在壳体内的移动，使变形通过气室传递到波纹管处，并被波纹管吸收，如此便消除了因扁管组件单元受热变形而产生的轴向热应力。
作为本发明的进一步改进，所述的另一端主板的端部还设有隔热板，所述的隔热板开设有与所述扁管联通的穿孔。由于隔热板的存在，使高温废气不会直接冲击到主板上，因此主板的表面温度就会大大降低，即大大的降低了主板因自身热膨胀产生的应力。所述的隔热板采用耐高温、耐腐蚀的材料，一端与主板焊接，另一端不固定，这样隔热板因热膨胀产生的热变形可以自由的释放掉。
作为本发明的再进一步改进，所述壳体上对应于另一端主板的位置处向外凸出，形成两个水流通道，所述两个水流通道的下游处设有一对挡流板。这种结构，明显改善了水侧流场，使此处有充分的水流来冷却主板和扁管组件单元与主板之间的焊接缝，可以进一步降低进气侧主板的温度并降低主板及扁管组件单元的热应力。
作为本发明的再进一步改进，所述的隔热管的一端与所述的波纹管和进气法兰固定连接，另一端通过其外表面的凸台与所述的波纹管接触。这种结构，一方面隔热管可有效地对波纹管进行连接和定位；另一方面由于其内端与波纹管仅接触而不固定，因而不会限止波纹管的轴向运动，在扁管组件单元受热产生的轴向变形时，波纹管能够自由地进行轴向移动，传递、吸收并消除扁管组件单元的主板上的轴向应力。所述的隔热管自由端与波纹管的接触也可以采用凸环或喇叭口的形式，也能够产生相同的技术效果。
作为本发明的再进一步的改进，所述散热芯子组件两端的主板内侧还分别设有一个副主板，所述每个副主板的板体上开设有若干供所述的扁管穿越的穿孔，所述每个穿孔的周边设有与所述板体平面垂直的凸缘。由于主板与扁管连接处呈直角，因此焊接后容易形成应力集中，从而造成焊缝开裂。加入副主板后，扁管与副主板上的穿孔和凸缘的连接部分可以增加扁管的焊缝长度，使焊缝的应力分散，从而起到保护扁管的作用。
作为本发明的再进一步的改进，所述挡流板的内侧面呈波纹状结构，该波纹状结构与散热芯子组件的扁管外形相匹配，使该处的水流通道保持畅通。
作为本发明的更进一步的改进，所述的壳体上还设有若干方形凸台，这些方形凸台可增加壳体的强度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的具有隔热功能的板翅式EGR冷却器的立体示意图。
图2是本发明的进气端结构示意图。
图3是本发明的出气端结构示意图。
图4是图2的A-A向剖面图。
图5是隔热管的结构示意图。
图6是隔热板的结构示意图。
图7是主板的结构示意图。
图8是副主板的结构示意图。
图9是挡流板的结构示意图。
图10是本发明气侧和水侧介质流动的示意图。
图11是现有的EGR冷却器总成结构示意图。
图12是现有的EGR冷却器芯子结构示意图。
图13是现有的EGR冷却扁管组件结构示意图。
图中：1-出气室；2-出水管；3-壳体；4-壳体；5-排气管；6-进水管；7-进气法兰；8-扁管组件单元；9-挡流板；10-隔热板；11-气室；12-波纹管；13-隔热管；14-副主板；15-主板；16-凸台；17-水侧翅片；18-方形凸台；19-水流通道；20-气流通道；22-隔热板上的穿孔；23-主板上的穿孔；24-副主板上的穿孔；25-挡流板的内侧面；26-壳体3上的向外凸起部分；27-主板；28-副主板；29-壳体4上的向外凸起部分；30-主板板体；31-主板外框；32-气室外壁；33-气室内壁；34-水流通道；35-水流通道；36-副主板的板体；37-副主板的凸缘；38-挡流板的外侧面。
具体实施方式
参照图1至图9，本发明的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，包括前后壳体3、4，所述的壳体3、4两端设有进气法兰7和出气室1。所述的壳体3、4上靠近所述的进气法兰7和出气室1处分别设有进水口和排水口，所述的进水口和排水口上分别连接进水管6和出水管2。所述的壳体3、4内设有散热芯子组件、气室11和波纹管12。
所述的散热芯子组件包括两端的主板15和27，主板内侧的副主板14和28，以及上下两组扁管组件单元8。每个扁管组件单元8包括扁管和其内部塞置的换热翅片，上下扁管组件单元8两两成对设置，相邻两对扁管组件单元8之间各设有一个水侧翅片17。参照图6，所述每个副主板14、28的板体36上开设有若干供所述的扁管穿越的穿孔24，所述每个穿孔24的周边设有与所述板体36平面垂直的凸缘37。参照图7，所述的主板15、27包括中间的板体30和周边的外框31，所述板体30上开设有穿孔23。扁管组件单元8穿过所述副主板上的凸缘37和穿孔24后插接在所述主板的穿孔23内，并整体焊接形成散热芯子组件总成。
所述散热芯子组件左端主板27的外框31与所述的壳体3、4和出气室1焊接，右端主板15的外框31与所述气室11左端的外壁32焊接，所述气室11右端的内壁33与所述波纹管12左端的外壁焊接，所述波纹管12右端与所述壳体3、4和进气法兰7焊接。所述的波纹管12内设有与所述的进气法兰7联通的隔热管13。所述的隔热管13的右端与所述的波纹管12的右端焊接，左端通过其外表面的凸台16与所述的波纹管12的内壁接触。
所述左端主板15的板体30外端部还设有隔热板10，所述的隔热板10置于主板外框31内，其上开设有与所述扁管联通的穿孔22。所述隔热板10的左端与所述主板15的板体30以及气室11的外壁32一起焊接，其另一端为自由端，这样隔热板10因热膨胀产生的热变形可以自由地释放掉。
所述壳体3、4上对应于右端主板15的位置处26、29向外凸出，形成两个水流通道34、35，所述两个水流通道的下游处设有一对挡流板9。所述挡流板9的外侧面38呈圆弧面，并与所述的壳体3、4的内表面焊接；挡流板9的内侧面25呈波纹状结构，该波纹状结构与散热芯子组件的扁管外形相匹配，使该处的水流通道保持畅通。挡流板9可明显改善水侧流场，使此处有充分的水流来冷却主板15和扁管组件单元8与主板15之间的焊接缝，可以进一步降低进气侧主板15的温度并降低主板15及扁管组件单元8的热应力。
参照图10，本发明的板翅式EGR冷却器，其气侧的工作途径如下：发动机排出的废气从进气法兰7进入隔热管13内侧，流经气室11和隔热板10上的穿孔22后进入散热芯子组件的扁管内侧。在这里与水侧翅片17区域的冷却水进行热交换，其热量被冷却水吸收并带走，从而达到冷却效果；降温后的废气从出气室排出(如实线箭头所示)。
本发明的水侧的工作途径如下：冷却水从进水管进入壳体3、4的内腔，流经波纹管12外侧、气室11外侧、主板15外侧的水流通道34和35，在挡流板9被阻挡后返回，而后再绕过挡流板9进入散热芯子组件的扁管间的水侧翅片17区域，与扁管内侧的高温废气进行热交换，将其热量吸收并带走；加热后的冷却水从出水管流出(如虚线箭头所示)。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，包括壳体(3、4)，所述的壳体(3、4)两端设有进气法兰(7)和出气室(1)，所述的壳体(3、4)上靠近所述的进气法兰(7)和出气室(1)处分别设有进水管(6)和出水管(2)，所述的壳体(3、4)内设有散热芯子组件、气室(11)和波纹管(12)，所述的散热芯子组件包括两端的主板(15、27)以及交替设置的扁管组件单元(8)和水侧翅片(17)，每个扁管组件单元(8)包括扁管和其内部塞置的换热翅片，其特征在于所述散热芯子组件一端的主板(27)与所述的壳体(3、4)和出气室(1)相连，另一端主板(15)与所述气室(11)的一端相连，所述气室(11)的另一端与所述波纹管(12)的一端相连，所述波纹管(12)的另一端与所述壳体(3、4)和进气法兰(7)相连；所述的波纹管(12)内设有与所述的进气法兰(7)联通的隔热管(13)。
2.如权利要求1所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述的另一端主板(15)的端部还设有隔热板(10)，所述的隔热板(10)上开设有与所述扁管联通的穿孔(22)。
3.如权利要求2所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述隔热板(10)的一端与所述的另一端主板(15)相连，所述隔热板(10)的另一端为自由端。
4.如权利要求1所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述壳体(3、4)上对应于另一端主板(15)的位置处(26、29)向外凸出，形成两个水流通道(34、35)，所述两个水流通道的下游处设有一对挡流板(9)。
5.如权利要求1所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述的隔热管(13)的一端与所述的波纹管(12)和进气法兰(7)固定连接，另一端通过其外表面的凸台(16)与所述的波纹管(12)接触。
6.如权利要求1所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述散热芯子组件两端的主板(15、27)内侧还分别设有一个副主板(14、28)，所述每个副主板(14、28)的板体(36)上开设有若干供所述的扁管穿越的穿孔(24)，所述每个穿孔(24)的周边设有与所述板体(36)平面垂直的凸缘(37)。
7.如权利要求1所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述挡流板(9)的内侧面(25)呈波纹状结构。
8.如权利要求1-7任何一项所述的一种具有隔热功能的板翅式EGR冷却器，其特征在于所述的壳体(3、4)上还设有若干方形凸台(18)。
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Denomination of invention: A plate fin EGR cooler with heat insulation function

Effective date of registration: 20210610

Granted publication date: 20140604

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Tiantai County branch

Pledgor: ZHEJIANG YINLUN MACHINERY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330000510

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Date of cancellation: 20220627

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