專利名稱：熱傳導器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱傳導器，特別涉及一種廢氣熱傳導器，它有一個由第一種介質(zhì)---如廢氣流經(jīng)的流體管道，該管道由一根管子或多根管子---如管束構(gòu)成，及一個由第二種介質(zhì)---如冷卻液流經(jīng)的流體管道---例如外殼，在這種情況下，管束的末端與管板焊接在一起，而管板則與外殼焊接在一起。
背景技術：
德國專利A 199 07 163曾公開過此類廢氣熱傳導器。在這種被公開的結(jié)構(gòu)形式中，管束的末端被裝入到管板上的相應開口中并與管板焊接在一起。在一個外殼內(nèi)安排有一個管束和兩個管板，在這種情況下，沿著管板周邊將其與外殼焊接在一起。這樣，管子通過管板與外殼緊緊地連接在一起，但是這在一定條件下會產(chǎn)生熱應力。管的內(nèi)部有熱廢氣流過，管的外面則有冷卻液流過，同時冷卻液還沿著外殼內(nèi)壁流動。特別是當這種廢氣熱傳導器的管子更長時，如在載貨汽車中，管和外殼的膨脹不同，會導致應力過大，從而會產(chǎn)生諸如管-管板連接斷裂的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進上面所提及的那種廢氣熱傳導器，減少或避免由于膨脹不同而導致的熱應力，從而使熱傳導器達到汽車中零件的通常壽命。
這一目的將通過權利要求1中所述的特征實現(xiàn)。
在一種熱傳導器上特別是一種廢氣熱傳導器上，有一個由第一種介質(zhì)---如廢氣流經(jīng)的流體管道，該管道由一根管子或多根管子如管束構(gòu)成，及一個由第二種介質(zhì)---如冷卻液流經(jīng)的流體管道---如外殼，在這種情況下，管束的末端與管板焊接相連，而管板則與外殼焊接相連。而上述目的的實現(xiàn)，則是優(yōu)選地在熱傳導器上的外殼上安裝膨脹元件。
較佳的是，在外殼上安裝密封件，如金屬波紋管，它覆蓋膨脹元件并將其密封。
此外，將膨脹元件和密封件合為一體也是一種很好的形式。
再者，還可以將膨脹元件制作成圍繞一周的凸緣。
另外一種具有優(yōu)點的形式是，在外殼上安裝密封件---如金屬波紋管，或其它由塑料或彈性體制成的密封件，它覆蓋膨脹元件并將其密封。
也可以將膨脹元件和密封件合為一體，做成例如圍繞一周的凸緣，它同時具有密封和膨脹功能。
具有優(yōu)點的是，外殼上的溝槽形成膨脹元件。下列形式也是合適的外殼或外殼的一部分上有作為膨脹元件的溝槽，其走向沿著外殼的周長方向并與管子的軸向垂直；每個溝槽各自只占據(jù)了外殼周長的一部分，并且在軸向上相互錯開，并且錯開的溝槽在周長方向上部分形成并行。
在一個實施例中，外殼上有至少一組溝槽，每組至少有兩個溝槽。在這里，具有優(yōu)點的結(jié)構(gòu)是，從熱傳導器的軸向上看，至少一組的溝槽位于外殼的中間部位。
從熱傳導器的軸向上看，至少一組的溝槽被布置在外殼的末端或靠近末端的地方，也是具有優(yōu)點的結(jié)構(gòu)。
在另一個具有優(yōu)點的實施例中有兩組溝槽。具有優(yōu)點的結(jié)構(gòu)是，將兩組溝槽布置在外殼的兩個末端或靠近末端的地方。合適的是，兩組溝槽有至少兩個或更多的溝槽，如三、四、五、六個溝槽或更多。
一個符合本發(fā)明的合適的形式是，在外殼上或一組溝槽中有四個溝槽，其中每兩個溝槽位于一個橫斷面上，這樣共有兩個橫斷面；在一個橫斷面上的兩個溝槽的各自長度不超過橫斷面周長的一半，同時，一個橫斷面上沒有溝槽的部分與另一個橫斷面上有溝槽的部分相對。
在另一個本發(fā)明的實施例中，每組溝槽中有兩個溝槽，它們之間相距一段距離，并且在其長度范圍內(nèi)，它們會在一個局部形成并行，并在相互之間留下一個狹窄的連接片。
在本發(fā)明的另一個實施例中，每組溝槽中有三個溝槽，它們之間相隔一段距離，并且在其長度范圍內(nèi)，它們會在一個局部形成并行，并在相互之間留下兩個狹窄的連接片。
另外合適的是，在有一組溝槽的情況下，沿外殼的周長方向則形成至少兩個或更多的連接片，如三個、四個或更多。
同樣具有優(yōu)點的是，在有一組溝槽的情況下，且每組有兩個連接片，那么連接片沿著外殼的徑向方向相對排列。
此外，如果有一組溝槽且每組有兩個或更多的連接片，那么連接片沿外殼的切線方向均分分布，這也是合適的方式。
還有一種具有優(yōu)點的方式在外殼的四個位置上出現(xiàn)部分并行的四個溝槽形成四個連接片，也就是說，每兩個溝槽在一個位置上形成部分并行并因而形成一個連接片。
合適的是，在外殼的四個位置上出現(xiàn)部分并行的六個溝槽分別形成4×2個互相平行的連接片。
如果溝槽在其末端部分呈水滴狀，也是合適的。
可以通過下列方法在外殼上做出溝槽激光切割、水刀切割、鋸、銑、腐蝕或沖壓。
如果膨脹元件和/或密封件采用以下材料金屬、鋼、彈性體、硅，將是具有優(yōu)點的。
合適的是，膨脹元件和/或密封件與一個外殼零件或兩個外殼零件相連，或與它們成為一體。
如果膨脹元件和/或密封件與外殼通過焊接、釬焊、借助夾緊件或粘接方式連接在一起，按照本發(fā)明是合適的。
如果在這樣一種廢氣熱傳導器上，廢氣管和外殼之間的熱膨脹不同，那么通過與管子的縱向相垂直的溝槽，外殼將能以與管子相同的方式膨脹。這是由于外殼在溝槽之間的區(qū)域發(fā)生彈性變形，準確地說，是在兩個相互錯開的溝槽之間。為了防止圍繞管子流動的制冷劑從外殼上的溝槽泄漏到外面，在外殼的溝槽區(qū)域裝有金屬波紋管，它既能夠?qū)崿F(xiàn)必要的密封，還同時能補償外殼的膨脹。通過這一措施，將避免熱應力的出現(xiàn)，從而防止在熱傳導器較長時，零件受損或破壞。


圖1為一個廢氣熱傳導器部分的透視圖；圖2為一個廢氣熱傳導器部分的俯視圖；圖3為圖2所示的廢氣熱傳導器部分的側(cè)視圖；圖4為一個帶有金屬波紋管的廢氣熱傳導器視圖；圖5為熱傳導器的截面；圖6a至6c為溝槽和連接片的布置視圖；圖7為熱傳導器的局部視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實施例具體描述如下圖1中為一個熱傳導器，特別是廢氣熱傳導器1的部分的透視圖，它有一個截面大約為矩形的外殼2，而外殼在正面區(qū)3處的截面變大，截面也可以為其它的幾何形狀，如圓形、多邊形、八邊形等。在正面4上可以看到管板5上有矩形的開口，這是用來接納未在圖中顯示的流體通道。按照前面提到的DE-A 199 07 163的說明，廢氣管的末端與管板焊接在一起，而管板的周邊則與外殼3焊接在一起。在外殼3上，開口7作為冷卻液的進口，冷卻液通過圖中未示的外殼3內(nèi)部的環(huán)形管道分流，并從那里流到廢氣管的外側(cè)并流經(jīng)整個熱傳導器。最后還可以從圖中看到，在外殼區(qū)域2和3的過渡區(qū)上有3個走向沿著外殼的周長方向的溝槽8、9和10，其中，溝槽10與另兩個溝槽8和9在軸向和周長方向上均錯開。
圖2為熱傳導器1的俯視圖，從圖中可以看到在外殼2/3處有溝槽9和10。溝槽9和10沿著外殼周長一直延伸到一個圓形或水滴形的開口11和/或12，通過這種方式就可以避免在這個區(qū)域出現(xiàn)缺口應力。溝槽9的另一端一直延伸到外邊13，溝槽10的另一端一直延伸到外邊14。
在圖3中，溝槽9沿著周長方向從邊13起繼續(xù)延伸，一直到圓形孔15，溝槽10從邊14起繼續(xù)延伸，一直到圓形孔16。兩個溝槽9和10在軸向相互錯開若干毫米，例如5mm。虛線5表示外殼3正面上的管板。圖1、2和3中所顯示的熱傳導器1并不完整，溝槽9和10朝外的密封件并未在圖中顯示。這一以金屬波紋管為結(jié)構(gòu)形式的密封件將在圖4中加以說明。
圖4為熱傳導器的部分視圖，它有兩個外殼區(qū)2和3，在這個區(qū)域之間是波紋金屬管20。這一波紋金屬管覆蓋住了在圖4中未顯示的、在前面圖1到3中所描述的溝槽。金屬波紋管需與外殼2/3的截面匹配，并與之在邊21和22處形成密封式連接。這樣，冷卻液就不會通過溝槽從外殼內(nèi)部泄漏到外面，同時，金屬波紋管還可補償兩個外殼區(qū)2和3的膨脹。
圖5為熱傳導器100的局部視圖，它的外殼壁101上有4個溝槽110，111，112和113，這些溝槽在軸向上錯開，這就在溝槽之間形成連接片，它們發(fā)揮膨脹或彎曲梁的作用。
通過這種方式使得熱傳導器的一部分在膨脹時，熱傳導器的外殼借助于彎曲梁變得靈活，并保證了外殼的膨脹。
如圖5所示，連接片120到123在外殼的每個面上形成兩個彎曲梁。而在外殼的四個面均是同樣的情況，包括那些未在圖中出現(xiàn)的表面。
在圖6a中，在外殼上有兩個溝槽150、151。在這兩個溝槽之間是作為彎曲梁的連接片153。在溝槽的末端是水滴狀的開口155、156。在圖6b中，在外殼上有三個溝槽160、161、162。在這三個溝槽之間是作為彎曲梁的兩個連接片163和164。在溝槽的末端是水滴狀的開口。
在圖6c中，溝槽的形狀基本上與圖6b中的形狀相同，除了溝槽在170和171處出現(xiàn)階梯狀。在這一區(qū)域的溝槽也可以為彎曲狀。
圖7中為熱傳導器200的局部視圖，熱傳導器有一個可由第一種介質(zhì)流經(jīng)的流體管道。在廢氣熱傳導器的實施例中，流經(jīng)這一流體管道的是廢氣。
在各流體管道201之間以及在可能的情形下圍繞這些流道形成第二個流體管道，第二種介質(zhì)將在第二個流體管道內(nèi)流動，以冷卻第一個流體管道中的介質(zhì)。因此這第二個流體管道位于外殼202之內(nèi)。
由于管道201的壁和外殼202的熱膨脹不同，為了達到更佳的機械隔熱效果，在外殼的至少一個位置上裝有一個環(huán)繞外殼一周的凸緣210。當熱傳導器運行時，外殼上的溫度通常比內(nèi)部的管道低，當內(nèi)部的管道受熱膨脹時，通過上述布置，外殼也能開始膨脹，這樣就使熱傳導器免遭破壞。
凸緣210可以呈一個半圓形的拱形。但它也可以是其它形狀，如褶皺形或波形。凸緣也可以向內(nèi)凹進去，這也就形成了凹槽。在制作凸緣時，應使其既具有膨脹性能又具有密封性能。
權利要求
1.熱傳導器，它有一個由第一種介質(zhì)流經(jīng)的流體管道，該管道由一根或多根管子束構(gòu)成，及一個由第二種介質(zhì)流經(jīng)的流體管道，其管束的末端與管板焊接在一起，而管板則與外殼焊接在一起，其特征在于，所述外殼上設有膨脹元件。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱傳導器，其特征在于，所述外殼上安裝包括金屬波紋管的密封件，它覆蓋膨脹元件并將其密封。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱傳導器，其特征在于，所述膨脹元件和密封件合為一體。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的熱傳導器，其特征在于，膨脹元件形成至少一個圍繞一周的凸緣或多個圍繞一周的凸緣。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱傳導器，其特征在于，膨脹元件由外殼上至少一個帶有溝槽的區(qū)域形成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的熱傳導器，其特征在于，外殼或外殼的一部分上有作為膨脹元件的溝槽，其走向沿著外殼的周長方向并與管子的軸向垂直；每個溝槽各自只占據(jù)了外殼周長的一部分，并且在軸向上相互錯開，并且錯開的溝槽在周長方向上部分形成平行。
7.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，外殼上有至少一組溝槽，每組至少有兩個溝槽。
8.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，從熱傳導器的軸向上看，至少一組溝槽位于外殼的中間部位。
9.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，從熱傳導器的軸向上看，至少一組溝槽被布置在外殼的末端或靠近末端的地方。
10.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，該熱傳導器預設兩組溝槽。
11.根據(jù)權利要求10所述的熱傳導器，其特征在于，該兩組溝槽布置在外殼的兩個末端或靠近末端的地方。
12.根據(jù)權利要求10所述的熱傳導器，其特征在于，兩組溝槽有至少兩個或更多的溝槽，如三、四、五、六個溝槽或更多。
13.根據(jù)權利要求1到12中之一所述的熱傳導器，其特征在于，在外殼上或一組溝槽中有四個溝槽，其中每兩個溝槽位于一個橫斷面上，構(gòu)成兩個橫斷面；在一個橫斷面上的兩個溝槽的各自長度小于等于橫斷面周長的一半，同時，一個橫斷面上不帶溝槽的部分與另一個橫斷面上帶有溝槽的部分相對。
14.根據(jù)權利要求1到12中之一所述的熱傳導器，其特征在于，每組溝槽中有兩個溝槽，它們之間相距一段距離，并且在其長度范圍內(nèi)，它們會在一個局部形成并行，并在相互之間留下一個狹窄的連接片。
15.根據(jù)權利要求1到12中之一所述的熱傳導器，其特征在于，每組溝槽中有三個溝槽，它們之間相隔一段距離，并且在其長度范圍內(nèi)，它們會在一個局部形成并行，并在相互之間留下兩個狹窄的連接片。
16.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，在有一組溝槽的情況下，沿外殼的周長方向則形成至少兩個或更多的連接片，如三個、四個或更多。
17.根據(jù)權利要求16所述的熱傳導器，其特征在于，在有一組溝槽的情況下，且每組有兩個連接片，那么連接片沿著外殼的徑向方向相互對立排列。
18.根據(jù)權利要求16所述的熱傳導器，其特征在于，如果有一組溝槽且每組有兩個或更多的連接片，那么連接片沿外殼的切線方向均分分布。
19.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，在外殼的四個位置上出現(xiàn)部分并行的四個溝槽形成四個連接片。
20.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，在外殼的四個位置上出現(xiàn)部分并行的六個溝槽形成4×2個互相平行的連接片。
21.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，溝槽在其末端部分呈水滴狀。
22.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，可以通過下列方法在外殼上做出溝槽激光切割、水刀切割、鋸、銑、腐蝕或沖壓。
23.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，膨脹元件和/或密封件采用以下材料金屬、鋼、彈性體或硅。
24.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，膨脹元件和/或密封件與一個外殼零件或兩個外殼零件相連，或與它們成為一體。
25.根據(jù)上述權利要求之一所述的熱傳導器，其特征在于，膨脹元件和/或密封件與外殼通過焊接、釬焊、借助夾緊件或粘接方式連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱傳導器，特別是廢氣熱傳導器，它包括一排管束，廢氣在管束內(nèi)流動，而冷卻液則在管束外流過。該管束被焊在與外殼連在一起的管板上。在廢氣熱傳導器運行過程中，由于溫度變化對管和外殼的影響不同，以及管和外殼的膨脹不同，從而導致出現(xiàn)熱應力。為了避免出現(xiàn)上述的熱應力，本發(fā)明在外殼上布置溝槽，這些溝槽在朝外的一面被一個波紋管密封。
文檔編號F28D7/10GK1608194SQ02825954
公開日2005年4月20日 申請日期2002年8月24日 優(yōu)先權日2001年10月24日
發(fā)明者馬丁·辛德勒, 米夏埃爾·施密特 申請人:貝洱兩合公司