CN107166999A - 换热器及应用其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种换热器及应用其的车辆，涉及换热领域，主要采用的技术方案为：换热器，包括壳管、设置在壳管内部的换热管、设置在换热管端部的管板、盖合在管板一侧的端盖、以及导流结构，壳管内部具有壳程空间；导流结构用于对过流空间在管板处泄漏的管程流体导向，以阻止管板处泄漏的管程流体流到壳程空间内。根据本发明的技术方案，车辆的发动机排出的尾气可以被导入到该换热器内进行换热。由于换热器上设有导流结构，该导流结构可以对过流空间在管板处泄漏的管程流体比如尾气导向，以阻止管板处泄漏的尾气流到壳程空间内，从而可以防止壳程流体比如室内空气被车辆尾气污染而发生的中毒事件，进而提高了本发明换热器的安全使用性能。

Description

换热器及应用其的车辆

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别是涉及一种换热器及应用其的车辆。

背景技术

如图1所示，壳管式换热器是一种换热传导装置，它是由壳管1’、管板3’、换热管2’和端盖4’等组成，换热管2’设置在壳管1’内，换热管2’的两端焊接有管板3’。其中，换热管2’的内部形成供管程流体流动的管程空间，两个管板3’之间在换热管2’的外侧形成供壳程流体流动的壳程空间10’。两个管板3’的一侧均设置有端盖4’，端盖4’与管板3’配合在两者之间形成供管程流体流动的过流空间40’。

上述的壳管式换热器在制造的过程中，管板3’是焊接在换热管2’以及壳管1’上，从而使得管板3’上存在很多焊点，当换热器在较大的温度波动下工作时，这些焊点容易失效，导致过流空间40’内的管程流体从各焊点处泄漏至壳程空间10’内，使得壳程空间10’内的壳程流体被污染，当壳程流体为用于被导入到室内的空气时，壳程流体被污染后容易造成人员中毒事件的发生，安全性欠佳。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种换热器及应用其的车辆，主要目的在于避免换热器过流空间内的管程流体泄漏至壳程空间内，以提高换热器的安全使用性能。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种换热器，包括壳管、设置在所述壳管内部的换热管、设置在所述换热管端部的管板、以及盖合在所述管板一侧的端盖，所述端盖与所述管板之间形成过流空间，所述壳管内部具有壳程空间；所述换热器还包括：

导流结构，用于对所述过流空间在所述管板处泄漏的管程流体导向，以阻止所述管板处泄漏的管程流体流到所述壳程空间内。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在前述的换热器中，可选的，所述管板包括设置在所述换热管的所述端部的第一管板和第二管板；

所述第一管板与所述第二管板之间具有间隔，以在两者之间形成导流空间；

所述导流结构包括所述的导流空间、以及设置在所述壳管上且连通所述导流空间的导流口。

在前述的换热器中，可选的，所述换热管为直线型换热管，所述换热管的两端均设有所述的管板；

所述端盖的数量为两个，一个端盖设置在所述换热管的一端的管板的一侧、且两者之间形成一个所述的过流空间；另一个端盖设置在所述换热管的另一端的管板的一侧、且两者之间形成另一个所述的过流空间。

在前述的换热器中，可选的，所述换热器还包括第一翅片；

所述第一翅片设置在所述换热管的外表面、且位于所述壳程空间内。

在前述的换热器中，可选的，所述壳管上设有连通所述壳程空间的壳程进口和壳程出口；

所述第一翅片在沿第一方向上具有呈波浪状的横截面，以在所述第一方向上形成至少两个连续布置的第一U形凹槽、且所述第一U形凹槽从所述第一翅片的一端贯穿至所述第一翅片的另一端；

其中，所述第一U形凹槽的延伸方向与所述换热管的延伸方向不平行；所述壳程进口和所述壳程出口两者的中心线方向与所述第一U形凹槽的延伸方向平行。

在前述的换热器中，可选的，所述换热管为直线型换热管，所述第一U形凹槽的延伸方向与所述换热管的延伸方向垂直。

在前述的换热器中，可选的，在沿所述第一U形凹槽的延伸方向上，一个第一翅片的同一侧连接有至少两个依次间隔平行排布的换热管。

在前述的换热器中，可选的，所述换热管的外表面包括相对的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面上均设有所述的第一翅片。

在前述的换热器中，可选的，所述换热管内设置有第二翅片；

所述第二翅片在第三方向上具有呈波浪状的横截面，以在所述第三方向上形成至少两个连续布置的第二U形凹槽、且所述第二U形凹槽从所述第二翅片的一端贯穿至所述第二翅片的另一端；

所述第二翅片的所述一端沿所述换热管的中心线方向延伸至所述第二翅片的另一端。

另一方面，本发明的实施例还提供一种车辆，其包括上述任一种所述的换热器。

借由上述技术方案，本发明换热器及应用其的车辆至少具有以下有益效果：

在本发明提供的技术方案中，因为导流结构可以对过流空间在管板处泄漏的管程流体导向，以阻止管板处泄漏的管程流体流到壳程空间内，从而可以防止壳程流体比如室内空气被管程流体污染而发生的中毒事件，进而提高了本发明换热器的安全使用性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是现有技术中的一种换热器的结构简图；

图2是本发明的一实施例提供的一种换热器的结构简图；

图3是本发明的一实施例提供的一种换热器隐藏壳管时的结构示意图；

图4是图3中A处的放大结构示意图；

图5是本发明的一实施例提供的一种换热器的换热管与第一翅片以及第二翅片连接的结构示意图；

图6是本发明的一实施例提供的一种换热器的换热管与第二翅片连接的结构示意图；

图7是本发明的一实施例提供的一种第二翅片的第一视角的立体结构示意图；

图8是图7中B处的放大结构示意图；

图9是本发明的一实施例提供的一种第二翅片的平面结构示意图；

图10是本发明的一实施例提供的一种第二翅片的第二视角的立体结构示意图。

附图标记：1、壳管；10、壳程空间；100、换热器；101、壳程进口；102、壳程出口；13、过孔；131、第一过孔；132、第二过孔；2、换热管；3、管板；31、第一管板；32、第二管板；4、端盖；40、过流空间；5、导流结构；51、导流空间；52、导流口；6、挡板；7、第一翅片；71、第一U形凹槽；8、第二翅片；80、第二U形凹槽；81、第二翅片的一端；82、第二翅片的另一端；800、侧壁；801、子U形凹槽；8011、第一子U形凹槽；8012、第二子U形凹槽。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图2和图3所示，本发明的一个实施例提出的一种换热器100，包括壳管1、换热管2、管板3以及端盖4。换热管2设置在壳管1内部。管板3设置在换热管2的端部，比如焊接在换热管2的端部。端盖4盖合在管板3的一侧、且在两者之间形成过流空间40。壳管1内部具有供壳程流体流动的壳程空间10。换热管2内的管程流体与壳程空间10内的壳程流体换热，以进行热交换。

其中，如图2和图3所示，本发明的换热器100还包括导流结构5，导流结构5用于对过流空间40在管板3处泄漏的管程流体导向，以阻止管板3处泄漏的管程流体流到壳程空间10内，从而可以防止壳程流体比如室内空气被管程流体污染而发生的中毒事件，进而提高了本发明换热器100的安全使用性能。

为了实现前述导流结构5的功能，如图2和图3所示，前述的管板3可以包括设置在换热管2的所述端部的第一管板31和第二管板32。第一管板31与第二管板32之间具有间隔，以在两者之间形成导流空间51。前述的导流结构5包括该导流空间51、以及设置在壳管1上且连通导流空间51的导流口52。如图2和图3所示，第一管板31位于过流空间40与导流空间51之间，以分隔过流空间40和导流空间51。第二管板32位于导流空间51和壳程空间10之间，以分隔导流空间51和壳程空间10。

其中，当第一管板31上的焊点失效、且第二管板32上的焊点正常时，过流空间40内的管程流体会从第一管板31上失效的焊点处泄漏至导流空间51内，然后从壳管1上的导流口52排出换热器100。当第一管板31上的焊点和第二管板32上的焊点均失效时，由于过流空间40和壳程空间10内的压力均大于导流空间51内的压力，故过流空间40内的管程流体和壳程空间10内的壳程流体均泄漏至导流空间51，并经由导流口52排出换热器100。

这里需要说明的是：如图3所示，前述的壳程空间10内部可以设有挡板6，挡板6可提高壳程流体速度，迫使壳程流体按规定路程多次横向通过换热管2，增强壳程流体的湍流程度。

进一步的，如图2和3所示，前述的换热管2为直线型换热管。换热管2的两端均设有前述的管板3。前述端盖4的数量为两个，一个端盖4设置在换热管2的一端的管板3的一侧、且两者之间形成一个过流空间40。另一个端盖4设置在换热管2的另一端的管板3的一侧、且两者之间形成另一个过流空间40。

其中，当每个管板3均包括第一管板31和第二管板32时，如图2所示，两个第二管板32之间形成前述的壳程空间10。

当然，在一个替代的示例中，前述的换热管2也可以为U形换热管，U型换热管2的进口和出口位于同一侧。当换热管2为U形换热管时，U形换热管2的进口端和出口端公用同一管板3，若该管板3包括第一管板31和第二管板32时，则U形换热管2的进口端和出口端也公用该管板3的第一管板31和第二管板32。

进一步的，如图3和图4所示，本发明的换热器100还可以包括第一翅片7。第一翅片7设置在换热管2的外表面、且位于壳程空间10内。在本示例中，通过设置的第一翅片7，有助于换热管2与壳程空间10内的壳程流体热交换。

如图2和图3所示，前述的壳管1上设有连通壳程空间10的壳程进口101和壳程出口102。如图4所示，第一翅片7在沿第一方向a上具有呈波浪状的横截面，以在第一方向a上形成至少两个连续布置的第一U形凹槽71、且第一U形凹槽71从第一翅片7的一端贯穿至第一翅片7的另一端。其中，第一U形凹槽71的延伸方向与换热管2的延伸方向不平行。壳程进口101和壳程出口102两者的中心线方向与第一U形凹槽71的延伸方向平行。优选的，如图3所示，换热管2为直线型换热管，第一U形凹槽71的延伸方向b与换热管2的延伸方向垂直，如此方便壳程流体从壳程进口101流入第一U形凹槽71内、且方便了壳程流体从第一U形凹槽71内流入壳程出口102，这样可以减小壳程流体在第一翅片7上流动的阻力。

进一步的，如图5所示，在沿第一U形凹槽71的延伸方向上，一个第一翅片7的同一侧连接有至少两个依次间隔平行排布的换热管2。如此，相当于将各换热管2位于同一侧的第一翅片7一体成型在一起，这样具有方便加工，节省加工成本的技术效果。

这里需要说明的是：当换热管2为直线型换热管时，上述的第二方向与换热管2的延伸方向垂直。

进一步的，为了提高换热效率，如图3和图5所示，前述换热管2的外表面包括相对的第一面和第二面。第一面和第二面上均设有前述的第一翅片7。

如图5和图6所述，为了进一步提高换热管2的换热效率，前述的换热管2内可以设置有第二翅片8。

如图6和图7所示，上述的第二翅片8在第三方向c上可以具有呈波浪状的横截面，以在第三方向c上形成至少两个连续布置的第二U形凹槽80、且第二U形凹槽80从第二翅片8的一端81贯穿至第二翅片8的另一端82。第二翅片8的所述一端81沿换热管2的中心线方向延伸至第二翅片8的另一端82(如图6所示)，以方便管程流体在换热管2内流动。

进一步的，如图6所示，前述的第二翅片8在第三方向c上的波峰和波谷分别与换热管2内对应的内壁接触、且固定连接，其中，通过接触可以加快第二翅片8与换热管2之间的热交换，使第二翅片8与换热管2外部的热交换效率得到提高。

优选的，前述的第二翅片8在第三方向c上的波峰和波谷分别与换热管2内对应的内壁通过焊接的方式接触、且固定连接。

如图8所示，前述的第二翅片8上还可以设有至少一个贯通相邻两个第二U形凹槽80的过孔13。

在上述提供的技术方案中，由于第二翅片8具有过孔13，并且该过孔13贯通相邻的两个第二U形凹槽80，从而当管程流体比如汽车尾气从第二翅片8的第二U形凹槽80内穿过时会在过孔13处产生涡流，该形成的涡流会使部分气流的方向发生改变，甚至使部分气流发生反向，进而使部分气流流动产生的声波的波峰与波谷能够相互叠加而达到降噪的效果。

进一步的，如图8和图9所示，前述至少两个连续布置的第二U形凹槽80在第三方向c上形成多个依次间隔布置的侧壁800。其中，相邻的两个侧壁800构成一个第二U形凹槽80的一部分，各侧壁800相互平行、且从第二翅片8的所述一端81呈波浪状地延伸至第二翅片8的所述另一端82。在本示例中，每个第二U形凹槽80均具有相对的两个支臂，上述相邻的两个侧壁800即为一个第二U形凹槽80的相对的两个支臂。

如图8和图9所示，上述的各侧壁800由于相互平行、且从第二翅片8的所述一端81呈波浪状地延伸至第二翅片8的所述另一端82，当气流沿第二U形凹槽80流动时，气流会撞击到侧壁800上形成反弹，从而使部分气流的声波的波峰与波谷相互叠加而进一步降噪。

进一步的，如图9所示，前述单个侧壁800上相邻波峰与波谷之间的高度L为9mm，如此既可以达到降噪的效果，也不影响气流在第二翅片81内的流动速度。

当然，在一个替代的示例中，前述单个侧壁800上相邻波峰与波谷之间的高度L还可以为8mm、10mm以及8mm-10mm之间其它的数值，如此也可以达到降噪、且不影响气流在第二翅片81内流动速度的技术效果。

如图8和图10所示，前述的第二U形凹槽80包括开口朝向第二翅片8同一侧的子U形凹槽801。在一个具体的应用示例中，前述的过孔13贯穿子U形凹槽801的相对的两个侧壁800。其中，过孔13的数量为至少两个、且在子U形凹槽801的侧壁800上间隔设置。在本示例中，通过过孔13数量的增加，可以进一步提升第二翅片8的降噪效果。

进一步的，如图8和图10所示，前述子U形凹槽801的数量为至少两个。其中，相邻的两个子U形凹槽801分别取为第一子U形凹槽8011和第二子U形凹槽8012。前述的过孔13包括设置在第一子U形凹槽8011侧壁800上第一过孔131、和设置在第二子U形凹槽8012侧壁800上的第二过孔132，第一过孔131和第二过孔132两者在子U形凹槽801的延伸方向上依次交错设置，以避免第一过孔131处的气流与第二过孔132处的气流发生影响，使气流能够在第二翅片8内顺利地行进。

这里需要说明的是：上述所有的第二U形凹槽80的延伸方向均相同，且从第二翅片8的所述一端81延伸至第二翅片8的所述另一端82。

在一个具体的应用示例中，前述的第二翅片8可以由钢片制成。钢片受到气流冲击后可以发生微小的弹性形变，变形后的钢片释放弹性力时可以反弹气流，使部分气流的声波的波峰与波谷相互叠加，从而可以进一步对气流的流动进行降噪。

本发明的实施例还提供一种车辆，其包括上述任一实施例中的换热器100。车辆的发动机排出的尾气可以被导入到该换热器100内进行换热，以对尾气内包含的热量进行利用。由于换热器100上设有导流结构5，该导流结构5可以对过流空间40在管板3处泄漏的管程流体比如尾气导向，以阻止管板3处泄漏的尾气流到壳程空间10内，从而可以防止壳程流体比如室内空气被车辆尾气污染而发生的中毒事件，进而提高了本发明换热器100的安全使用性能。

这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种换热器，包括壳管(1)、设置在所述壳管(1)内部的换热管(2)、设置在所述换热管(2)端部的管板(3)、以及盖合在所述管板(3)一侧的端盖(4)，所述端盖(4)与所述管板(3)之间形成过流空间(40)，所述壳管(1)内部具有壳程空间(10)；其特征在于，所述换热器还包括：

导流结构(5)，用于对所述过流空间(40)在所述管板(3)处泄漏的管程流体导向，以阻止所述管板(3)处泄漏的管程流体流到所述壳程空间(10)内。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述管板(3)包括设置在所述换热管(2)的所述端部的第一管板(31)和第二管板(32)；

所述第一管板(31)与所述第二管板(32)之间具有间隔，以在两者之间形成导流空间(51)；

所述导流结构(5)包括所述的导流空间(51)、以及设置在所述壳管(1)上且连通所述导流空间(51)的导流口(52)。

3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，

所述换热管(2)为直线型换热管，所述换热管(2)的两端均设有所述的管板(3)；

所述端盖(4)的数量为两个，一个端盖(4)设置在所述换热管(2)的一端的管板(3)的一侧、且两者之间形成一个所述的过流空间(40)；另一个端盖(4)设置在所述换热管(2)的另一端的管板(3)的一侧、且两者之间形成另一个所述的过流空间(40)。

4.如权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括第一翅片(7)；

所述第一翅片(7)设置在所述换热管(2)的外表面、且位于所述壳程空间(10)内。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，

所述壳管(1)上设有连通所述壳程空间(10)的壳程进口(101)和壳程出口(102)；

所述第一翅片(7)在沿第一方向a上具有呈波浪状的横截面，以在所述第一方向a上形成至少两个连续布置的第一U形凹槽(71)、且所述第一U形凹槽(71)从所述第一翅片(7)的一端贯穿至所述第一翅片(7)的另一端；

其中，所述第一U形凹槽(71)的延伸方向与所述换热管(2)的延伸方向不平行；所述壳程进口(101)和所述壳程出口(102)两者的中心线方向与所述第一U形凹槽(71)的延伸方向平行。

6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，

所述换热管(2)为直线型换热管，所述第一U形凹槽(71)的延伸方向与所述换热管(2)的延伸方向垂直。

7.如权利要求5或6所述的换热器，其特征在于，

在沿所述第一U形凹槽(71)的延伸方向上，一个第一翅片(7)的同一侧连接有至少两个依次间隔平行排布的换热管(2)。

8.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，

所述换热管(2)的外表面包括相对的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面上均设有所述的第一翅片(7)。

9.如权利要求1、2、5、6或8所述的换热器，其特征在于，

所述换热管(2)内设置有第二翅片(8)；

所述第二翅片(8)在第三方向c上具有呈波浪状的横截面，以在所述第三方向c上形成至少两个连续布置的第二U形凹槽(80)、且所述第二U形凹槽(80)从所述第二翅片(8)的一端(81)贯穿至所述第二翅片(8)的另一端(82)；

其中，所述第二翅片(8)的所述一端沿所述换热管(2)的中心线方向延伸至所述第二翅片(8)的另一端。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的换热器。