專(zhuān)利名稱(chēng)：雙管式熱交換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用作EGR冷卻器、油冷卻器等的雙管式熱交換器，該雙管式熱交換器能夠沿著車(chē)輛的管道平滑地彎曲。
背景技術(shù)：
EGR冷卻器被插置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放管道中，并用于使用冷卻水來(lái)冷卻廢氣。以下通過(guò)日本已公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2000-161871中所披露的雙管式熱交換器來(lái)舉例說(shuō)明這種EGR冷卻器。
該雙管式熱交換器是具有內(nèi)管和外管的雙管式結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中通過(guò)在內(nèi)管軸向上的中間部分處執(zhí)行彎曲而整體地形成散熱器片。也就是說(shuō)，內(nèi)管在其中間部分具有大量突起，這些突起在其截面上從中心沿徑向形成。
按照慣例，EGR冷卻器被插置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放管道中的直線(xiàn)部分。因此，存在下列的問(wèn)題，即EGR冷卻器在其要放置的位置缺乏靈活性，而且譬如用于連接它的部件數(shù)量大，這樣不可避免地導(dǎo)致整體的制造成本高昂。
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠適應(yīng)管道易于彎曲、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙管式熱交換器，以及它的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種如權(quán)利要求1所披露的雙管式熱交換器，其中外管被安裝在內(nèi)管的外圓周上，并且兩個(gè)管的兩個(gè)端部之間的空間被閉合，第一流體的入口/出口被開(kāi)口在外管的兩個(gè)端部的外圓周上，以提供第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，在該第一流動(dòng)路徑中所述第一流體沿其軸向在內(nèi)管的外圓周側(cè)與外管的內(nèi)圓周側(cè)之間流動(dòng)，在該第二流動(dòng)路徑中第二流體在內(nèi)管的內(nèi)圓周側(cè)流動(dòng)，其中所述內(nèi)管被構(gòu)造成，沿軸線(xiàn)形成有兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分，所述膨脹部分在截面上具有類(lèi)氣囊形并從中心沿徑向凸出，并且各個(gè)類(lèi)氣囊形部分具有開(kāi)口是閉合的截面。
根據(jù)權(quán)利要求2，本發(fā)明的另一方面是如權(quán)利要求1所述的雙管式熱交換器，其中內(nèi)管被形成為其兩個(gè)端部在截面上呈環(huán)形，并且所述兩個(gè)端部都與所述外管相連接，并且其中所述兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分在頂端部分沿軸向被形成為波浪形，且所述波浪的頂部與外管的內(nèi)圓周相接觸。
根據(jù)權(quán)利要求3，本發(fā)明的另一方面是如權(quán)利要求1或2所述的雙管式熱交換器，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分在內(nèi)管的圓周方向上以相等間隔形成。
根據(jù)權(quán)利要求4，本發(fā)明的另一方面是一種制造如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的雙管式熱交換器的方法，其中在外管被安裝在內(nèi)管的外圓周上的狀態(tài)下，兩個(gè)管都被施加外力，從而它們的軸線(xiàn)發(fā)生彎曲而塑性地變形。
根據(jù)權(quán)利要求5，本發(fā)明的另一方面是如權(quán)利要求4所述的雙管式熱交換器的制造方法，其中在圓周方向上給所述內(nèi)管均勻提供四個(gè)或更多個(gè)的偶數(shù)個(gè)膨脹部分，并且兩個(gè)管都被施加外力以發(fā)生直徑線(xiàn)L方向上的彎曲變形，所述直徑線(xiàn)作為彎曲中心在截面上不具有類(lèi)氣囊形。
按照本發(fā)明的雙管式熱交換器及其制造方法具有上述結(jié)構(gòu)和布置，并提供以下的優(yōu)點(diǎn)。
在按照本發(fā)明的雙管式熱交換器中，它的內(nèi)管被構(gòu)造成，沿軸線(xiàn)形成有兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分，所述膨脹部分在截面上具有類(lèi)氣囊形并從中心沿徑向凸出，并且各個(gè)類(lèi)氣囊形部分具有開(kāi)口是閉合的截面。
其結(jié)果是，尤其對(duì)于在內(nèi)管和外管之間流動(dòng)的第一流體而言，獲得了高耐壓性。也就是說(shuō)，即使第一流動(dòng)路徑被施加大的內(nèi)壓力，內(nèi)管也絕不會(huì)變形。
在上述構(gòu)造中，各個(gè)膨脹部分在頂端部分沿軸向被彎曲為波浪形，由此這些波浪的頂部與外管的內(nèi)圓周相接觸。在此情況下，第一流體與第二流體被攪動(dòng)，由此能夠提高熱交換性能；由于內(nèi)管的頂部與外管的內(nèi)圓周相接觸，可以獲得具備高強(qiáng)度和高耐壓性的熱交換器。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以沿著內(nèi)管的圓周方向以相等間隔形成兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分。由此，可以使得第一流體和第二流體均勻地流動(dòng)，并獲得更高的耐壓性。
在制造上述結(jié)構(gòu)的雙管式熱交換器的方法中，在外管被安裝在內(nèi)管的外圓周上的狀態(tài)下，兩個(gè)管都被施加以外力以使它們的軸線(xiàn)發(fā)生彎曲而塑性變形。內(nèi)管包括兩個(gè)或更多個(gè)從中心沿徑向凸出的膨脹部分，這些膨脹部分被構(gòu)造成其截面上類(lèi)氣囊形的開(kāi)口是閉合的，由此可以對(duì)內(nèi)管執(zhí)行非常平滑的彎曲。也即是，在彎曲過(guò)程中不必?fù)?dān)心變形的發(fā)生，譬如內(nèi)管的扭曲。尤其是，在內(nèi)管的外圓周與外管的內(nèi)圓周彼此相接觸的情況下，內(nèi)管和外管的扭曲都不會(huì)發(fā)生，由此能夠使得彎曲成形平滑。
在上述結(jié)構(gòu)中，在圓周方向上給所述內(nèi)管均勻提供四個(gè)或更多的偶數(shù)個(gè)膨脹部分，施加以外力，兩個(gè)管都可以關(guān)于作為彎曲中心在截面上不具有類(lèi)氣囊形的直徑線(xiàn)L而發(fā)生彎曲變形。其結(jié)果是，可以使內(nèi)管和外管的彎曲成形更為平滑。


圖1顯示了按照本發(fā)明的雙管式熱交換器的分解透視圖。
圖2顯示了相同熱交換器組裝狀態(tài)下相關(guān)部分的縱向截面圖。
圖3顯示了沿著圖2中III-III線(xiàn)得到的截面圖。
圖4顯示了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的雙管式熱交換器的相關(guān)部分的橫向截面圖。
圖5顯示了又一實(shí)施例的相關(guān)部分的橫向截面圖。
圖6顯示了相同熱交換器的又一實(shí)施例的相關(guān)部分的橫向截面圖。
圖7顯示了按照本發(fā)明的雙管式熱交換器處于彎曲狀態(tài)時(shí)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖來(lái)描述按照本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1顯示了按照本發(fā)明的雙管式熱交換器的分解透視圖；圖2顯示了其組裝狀態(tài)下相關(guān)部分的縱向截面圖；圖3顯示了沿著圖2中III-III線(xiàn)得到的截面圖。此外，圖7顯示了相同熱交換器處于彎曲狀態(tài)時(shí)的透視圖。
該熱交換器包括外管2和內(nèi)管1，內(nèi)管1插在外管2的內(nèi)部中。如圖1中所示，內(nèi)管1除了兩個(gè)端部被構(gòu)造如下，在截面上被彎曲成型為類(lèi)四葉苜蓿(four-leaf clover)形；并且類(lèi)苜蓿形的各個(gè)膨脹部分7a在其軸向上被彎曲成波浪形。而且，這些波浪的頂部8的最大半徑等于外管2的內(nèi)圓周半徑。此外，與其截面上類(lèi)四葉苜蓿形的各個(gè)葉片相對(duì)應(yīng)的各個(gè)膨脹部分7a在截面上形成為類(lèi)氣囊(bladder-like)形，并且該類(lèi)氣囊形的開(kāi)口如圖3中所示被形成為閉合的。內(nèi)管1的兩個(gè)端部9被形成為管形，并且它的外圓周直徑等于外管2的內(nèi)圓周直徑。如圖1中所示的內(nèi)管1可以容易地成型具有上述的管形端部9，譬如，通過(guò)將整個(gè)內(nèi)管1沿其長(zhǎng)度在截面上形成類(lèi)四葉苜蓿形，然后僅僅擴(kuò)展這些端部9以形成管形。
應(yīng)當(dāng)注意，如圖3中顯而易見(jiàn)地，膨脹部分7a在截面上分別形成膨脹氣囊形或類(lèi)氣囊形，并沿著圓周方向以相等間隔被布置。各個(gè)膨脹部分7a從中心沿徑向向外逐漸變寬。此外，這些膨脹部分7a也可以形成為各種形狀。例如，膨脹部分7a可以形成為從中心沿徑向向外逐漸變寬直至中間部分，然后朝著頂端逐漸變窄。而且，盡管如圖2中所示，膨脹部分7a在與其軸線(xiàn)相平行的縱向截面上被形成為波浪形，這些波浪的振幅和相位可以按需設(shè)置。
如圖1中顯而易見(jiàn)地，本示例中的外管2被提供有通過(guò)在外管兩端焊接而固定于此的一對(duì)凸緣11，處于軸向兩個(gè)端部的一對(duì)入口/出口4，以及從其凸出的入口/出口管10。內(nèi)管1和外管2被如此構(gòu)造，并且內(nèi)管1在外管和內(nèi)管的軸線(xiàn)成為直線(xiàn)的狀態(tài)下被插入外管2中。隨后，如圖2中所示，僅將內(nèi)管1端部的開(kāi)口沿通過(guò)焊接固定于外管2的開(kāi)口端。此時(shí)，內(nèi)管1的頂部8與外管2的內(nèi)表面相接觸。頂部8處于不與外管2的內(nèi)表面相結(jié)合的狀態(tài)，其原因在于當(dāng)整體如圖7中所示進(jìn)行彎曲時(shí)，使彎曲變得容易。
在制造出如圖2中所示的熱交換器后，現(xiàn)在將描述彎曲成如圖7中所示的熱交換器的制造方法。在內(nèi)管1在其兩端固定于外管2的狀態(tài)下，內(nèi)管1和外管2由于施加給整體的外力而發(fā)生彎曲。此時(shí)，兩個(gè)管優(yōu)選圍繞圖3中所示的直徑線(xiàn)L發(fā)生彎曲。也即是，兩個(gè)管?chē)@著直徑線(xiàn)L在不具有膨脹部分7a的、相鄰膨脹部分7a之間的中間點(diǎn)處被彎曲。應(yīng)當(dāng)注意，盡管直徑線(xiàn)L在圖3中顯示在水平線(xiàn)上，它也可以處在與此正交的垂直線(xiàn)上，并且兩個(gè)管可以圍繞該垂直線(xiàn)被彎曲。由于兩個(gè)管?chē)@著不具有膨脹部分的位置發(fā)生彎曲的事實(shí)，內(nèi)管1和外管2能夠由于所施加的外力而容易地彎曲變形，并且扭曲等不可能發(fā)生在膨脹部分7a處。
應(yīng)當(dāng)注意，兩個(gè)管在膨脹部分7a的頂部8與外管2的內(nèi)表面相接觸的狀態(tài)下發(fā)生彎曲，因此外管2在彎曲過(guò)程中不會(huì)扭曲。由此，作為一個(gè)示例，它們整體如圖7中所示被彎曲。使這種彎曲與管道的結(jié)構(gòu)路徑相適應(yīng)。如此形成的雙管式熱交換器通過(guò)作為排放發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的管道一部分的凸緣11被連接。然后，冷卻水作為第一流體3通過(guò)一對(duì)入口/出口管10中的一個(gè)而流入，在內(nèi)管1與外管2之間流動(dòng)，然后通過(guò)入口/出口管10中的另一個(gè)而流出。此外，廢氣作為第二流體6在內(nèi)管1中流動(dòng)，并被冷卻水所冷卻。廢氣在相對(duì)容易流動(dòng)的各個(gè)膨脹部分7a中以旋轉(zhuǎn)方式流動(dòng)。類(lèi)似地，冷卻水在內(nèi)管1的外表面?zhèn)纫惨孕D(zhuǎn)方式流動(dòng)。此外，冷卻水沿著處于各個(gè)膨脹部分7a之間的槽形部分而流動(dòng)。
盡管上述的實(shí)施例被描述成EGR冷卻器，該雙管式熱交換器也可以替換用作油冷卻器。在此情況下，可以使油在內(nèi)管1與外管2之間流動(dòng)，而使冷卻水在內(nèi)管1的內(nèi)部流動(dòng)。作為替換，也可以使冷卻水在內(nèi)管1與外管2之間流動(dòng)，而使油在內(nèi)管1的內(nèi)部流動(dòng)。
現(xiàn)在，圖4顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施例，該第二實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的不同之處僅在于其內(nèi)管1在截面上被形成為類(lèi)三葉苜蓿形。與第一實(shí)施例一樣，在各個(gè)膨脹部分7a的截面上類(lèi)氣囊形的開(kāi)口是閉合的。
接下來(lái)，圖5顯示了按照本發(fā)明第三實(shí)施例的熱交換器的內(nèi)管1的橫向截面圖，該示例包括五個(gè)膨脹部分7a，它們沿徑向方向以相等間隔而形成。此外在本示例中，在各個(gè)膨脹部分7a的截面上類(lèi)氣囊形的開(kāi)口是閉合的。
下面，圖6顯示了按照本發(fā)明第四實(shí)施例的內(nèi)管1的橫向截面圖，該示例包括兩個(gè)膨脹部分7a，它們?cè)谕夤?的直徑方向上凸出。此外在本示例中，在各個(gè)膨脹部分7a的截面上類(lèi)氣囊形的開(kāi)口是閉合的。
權(quán)利要求
1.一種雙管式熱交換器，其中外管(2)被安裝在內(nèi)管(1)的外圓周上，兩個(gè)管(1，2)的兩個(gè)端部之間的空間被閉合，并且第一流體(3)的入口/出口(4)被開(kāi)口在外管(2)的兩個(gè)端部處的外圓周上，以提供第一流動(dòng)路徑(5)和第二流動(dòng)路徑(7)，在該第一流動(dòng)路徑中所述第一流體(3)沿其軸向在內(nèi)管(1)的外圓周側(cè)與外管(2)的內(nèi)圓周側(cè)之間流動(dòng)，在該第二流動(dòng)路徑中第二流體(6)在內(nèi)管(1)的內(nèi)圓周側(cè)流動(dòng)，其中所述內(nèi)管(1)被構(gòu)造成，沿軸線(xiàn)形成有兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分(7a)，該膨脹部分在截面上具有類(lèi)氣囊形并從中心沿徑向凸出，并且各個(gè)類(lèi)氣囊形部分具有開(kāi)口是閉合的截面。
2.如權(quán)利要求1所述的雙管式熱交換器，其中所述內(nèi)管(1)被形成為其兩個(gè)端部在截面上呈環(huán)形，且所述兩個(gè)端部都與所述外管(2)相連接，并且所述兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分(7a)在頂端部分沿軸向被形成為波浪形，且該波浪的頂部(8)與外管(2)的內(nèi)圓周相接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙管式熱交換器，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)膨脹部分(7a)在所述內(nèi)管(1)的圓周方向上以相等間隔形成。
4.一種制造如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的雙管式熱交換器的方法，其中在外管(2)被安裝在內(nèi)管(1)的外圓周上的狀態(tài)下，兩個(gè)管都被施加外力以使它們的軸線(xiàn)發(fā)生彎曲而塑性變形。
5.如權(quán)利要求4所述的制造雙管式熱交換器的方法，其中在圓周方向上給所述內(nèi)管(1)均勻提供四個(gè)或更多的偶數(shù)個(gè)所述膨脹部分(7a)，并且兩個(gè)管都被施加外力以發(fā)生直徑線(xiàn)L方向上的彎曲變形，所述直徑線(xiàn)作為彎曲中心并且在截面上不具有類(lèi)氣囊形。
全文摘要
一種雙管式熱交換器，該熱交換器易于制造，其整體可平滑彎曲以用作管道的一部分，并提供高耐壓性，其中內(nèi)管(1)具有與其軸線(xiàn)正交的截面，其中形成有多個(gè)在截面上呈類(lèi)氣囊形或類(lèi)氣球形、從中心沿徑向凸出的膨脹部分(7a)，這些膨脹部分(7a)的開(kāi)口是閉合的，并且各個(gè)膨脹部分(7a)的頂端與外管(2)的內(nèi)表面相接觸。
文檔編號(hào)F28D7/16GK1942731SQ200580011659
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者游佐和彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社T.Rad