用于热交换的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是用于(特别适合于冷却EGR(排气再循环)系统中的再循环气体的)热交换的装置，该装置具有将热交换器与旁通管道和旁通阀并在一起的结构配置，其中形成所述装置的大部分零件允许以同一冲压的金属板制造，由此降低制造成本。
【背景技术】
[0002]用于EGR系统的热交换器装置是这样一种装置，该装置专门用于冷却源于内燃发动机的燃烧的再循环气体，直到其达到适于被重新引入进气装置的温度。再循环气体的重新引入减少进入燃烧室的氧气量，以便降低氮氧化物的排放。
[0003]当发动机刚已经起动并且其温度太低时，冷却排气是不合适的。感兴趣的是，尽可能在最短时间内使发动机和特定管道达到特定温度，因为冷凝物的存在引起非常显著的发动机损坏。
[0004]为了防止所述排气在这些状况下的冷却，EGR系统的热交换器具有旁通管道，该旁通管道取决于旁通阀的位置是打开的。排气经过旁通管道而不将其热散发到在热交换器中循环的冷却剂。
[0005]这种旁通阀的配置通常具有在注入或熔化的金属零件上制作的座，其中这些金属零件被机加工以确保阀的移动部分的恰当操作和座上的片状垂下物(flap)的正确闭合二者。
[0006]相比于其他类型的技术(诸如冲压)，制造由注入或者由熔化获得的这些金属零件并且随后组装它们是昂贵的。然而，冲压也严重受每个冲压零件能够采用的形状的限制。
[0007]本发明的目的是提供一种具有旁通管道和旁通阀的热交换器配置，其中该装置的大部分零件允许以同一冲压的金属板制造，从而降低制造成本。
【发明内容】
[0008]热交换装置建立第一流体和第二流体之间的交换。在优选示例中，第一流体是内燃发动机中有待冷却的气体，该内燃发动机具有用于将该气体重新引入进气歧管的EGR系统；以及第二流体是吸收由气体散发的热的冷却剂。热交换装置被安插在存在于内燃发动机中的第一流体的管道和第二流体的管道之间。
[0009]特别感兴趣的是通过建立一种配置来降低制造成本，在该配置中交换器的大部分零件能够在冲切和/或受压的金属板中被制造。之所以使用表述“能够被制造”，是因为尽管本发明建立了一种具体配置，该配置允许交换器的零件在金属板中制造，允许所述在金属板中制造的一些零件能够借助于注入或者机加工技术来重现，但是这本身并不意味着本发明不被重现。
[0010]热交换器包含:
[0011 ] 一金属板壳体，其具有管状配置，
[0012]一第一金属板隔板和第二金属板隔板，所述第一金属板隔板和第二金属板隔板彼此间隔开组装在金属板外壳中，
[0013]一管道束/ 一束管道，其沿着纵向方向X-X’至少从第一隔板延伸到第二隔板，
[0014]一旁通管道，其至少从第一隔板延伸到第二隔板并且平行于管道束。
[0015]壳体的管状配置必须以最通用的涵义来解释，其中管状主体的截面是母线，以及纵向方向是准线。通过示例的方式，金属板壳体的管状配置能够由相互附接的两个U-型冲压金属板主体形成，从而导致具有正方形或者矩形截面的管状配置。
[0016]同样适用于使用管道束的表述。通过示例的方式，管道束能够形成为管束/一束管、一束混合管，它们中的每一个都具有平坦截面或者椭圆截面，或者它们中的每一个还能够通过冲压两个半部来获得，所述两个半部随后通过焊接相互附接。管道束还能够被解释为由一堆冲压金属板形成、能够具有交换散热片(fin)、产生管道束的束。
[0017]在优选示例中的第二流体(冷却剂)流过与管道束的管道接触的壳体的内部。在优选示例中的第一流体(有待冷却的气体)通常循环通过该管道束，使得管道束的管道的表面是用于将热从第一流体传递至第二流体的交换表面。
[0018]旁通管道被布置为平行于管道束。根据片状垂下物的位置，旁通管道的尺寸被设置为允许部分或全部通过第一流体，从而防止所述部分或全部第一流体通过管道束的管道，并且因此防止其冷却。当旁通管道具有大直径时，即使第二流体或冷却剂浸入在其中，循环第二流体的体积和关于所述第二流体的交换表面之间的比率是高的，因此热传递是少的，并且尽管进行了冷却，但是由旁通管道的不完全隔离所引起的成本降低通过考虑已经指示的少热传递而能够被证实。从另一方面看，旁通管道具有远大于管道束的管道的直径的直径，使得交换表面与流之间的比率在此情况下小的多，从而引起更低程度的热传递。将气体流转向通过旁通管道涉及大大降低从气体流中去除的热。
[0019]根据另一些实施例，旁通管道位于具有较大直径的另一管道或管内部，从而在其中留下室，这样大大降低在第一流体和第二流体之间的热传递容量。
[0020]一用于第二流体的流体连通入口和流体连通出口二者被设置在金属板壳体中并且提供到位于第一隔板和第二隔板之间的、用于冷却管束的空间的进口。
[0021]在各种实施例中，这样的流体连通允许第二流体循环通过交换器，从而排放由第一流体提供的热。用于第二流体的流体连通入口和流体连通出口在壳体中的位置被发现位于根据轴向或纵向方向X-X’、在末端隔板之间(即，管道束和旁通管道在其中延伸的隔板)的点处。因此，第二流体被循环通过位于壳体中的空间的内部、管道束的管道和旁通管道二者的外部以及隔板之间。
[0022]一第一流体连通入口 /出口设置在管道束和旁通管道的末端之一处，并且第二流体连通入口 /出口设置在管道束和旁通管道的相对端处，流体连通入口 /出口二者向第一流体提供通过管道束、通过旁通管道或通过二者的进口。
[0023]在大多数示例中，壳体的末端包含被配置为用于闭合形成腔的管状壳体的末端的闭合零件的歧管，或者壳体的末端延长壳体的管状主体从而留下形成中间室的空间。在此第二种情况下，在以下将描述的实施例中，室通过末端盖闭合。闭合零件和盖二者也是冲压零件。
[0024]其中管状金属板壳体纵向延伸超过第二隔板，从而形成室，使得该室包含阀，该阀能够从该室的外部被致动并且适于至少闭合旁通管道，并且其中所述阀包含轴，该轴被附接到金属板壳体并且能够关于所述壳体旋转、延长到该室内，其中该轴包含适于坐落于旁通管道的末端的周边边缘的金属板片状垂下物，其以用于闭合该管道。
[0025]根据一些实施例，管状壳体具有一个或更多个台阶(step)，在该台阶后的管状主体具有较大直径。这些台阶还将在本说明书中被确定为膨胀，其中术语膨胀必须被解释为直径的变化。直径的变化为从较大变为较小，或反之亦然，从较小变为较大，这取决于所选方向。在所有示例中，关于台阶的术语膨胀的使用必须以指示的最广涵义来解释，即:直径的变化引起台阶形成。当使用术语直径时，其必须被解释为特性直径，即:如果截面为圆形截面，则很明显直径为圆周直径；如果截面是正方形截面或者具有任何其他配置的截面，则它可能建立考虑所述截面在台阶形成中的变化的直径。
[0026]根据一个实施例，这种阶梯式形状通过冲压产生。台阶允许容纳隔板中的一个、确定隔板在壳体内部的位置。其位置将在稍后的示例中描述。这样的方案是示例的优选方案，其中中间室被限定为从隔板到闭合盖。
[0027]如所指示的，根据一些实施例，所述一个或更多个台阶产生管状主体的较小直径。台阶允许快速组装，因为它在组装期间自动建立零件在其中匹配的正确定位。
[0028]根据一些实施例，管状壳体沿其长度具有相同直径，从而降低壳体制造成本。
[0029]表述闭合盖或歧管的使用主要基于冲压操作是否引起平板或者凹面是否产生内腔，并且因此产生中间室而被确定。闭合盖、歧管或者二者都是闭合设备，用于闭合管状壳体的末端。
[0030]阀同样主要在金属板中制