[发明专利]新型管带式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，具体地说是一种用冷却空气对高温流体进行冷却的管带式换热器，高温流体可以是增压中冷系统的高温增压空气、压缩机的压缩空气，也可以是废气再循环的废气。

背景技术

管带式换热器普遍具有质量轻、散热性能好等优点，在各行各业得到了广泛的应用，如空空中冷器、汽车水散热器、风冷油换热器都普遍采用管带式换热器。以空空中冷器为例，常规的管带式换热器的结构如图1，一般由进气室11、出气室18和芯子17组成，气室与芯子通过焊接或钎焊与芯子联接在一起。芯子17又由主板12、冷却管14、散热带16和侧板13等零件组成，对于高性能的管带式换热器，冷却管中还可以内置紊流片15，提高换热器散热性能。芯子各零件一般通过钎焊联接成一体。

在应用过程中，管带式换热器最典型的失效模式是冷却管与主板孔联接处冷却管的断裂，失效的原因有振动、压力疲劳和热应力集中等，但最主要的原因是冷却管与主板孔联接处的热应力集中。热应力集中主要是因为冷却管和侧板的热胀冷缩的速度和程度不一致和进出气室一般与整机刚性联接等因素导致。随着各项技术的不断发展，管带式换热器的高温流体的温度越来越高，如增压中冷系统的增压空气温度将高达230℃～260℃，EGR系统的废气高达500～800℃，如果不能有效地释放热应力，管带式换热器的热应力集中破坏更厉害、更普遍，开发耐高温的管带式换热器已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温、不断裂、寿命长、用来冷却高温流体的新型管带式换热器。

本发明的原理是：通过把管带式换热器芯子的一端设计成可自由伸缩，使换热器芯子在热胀冷缩时可以向一端自由伸缩，释放了冷却管根部与主板联接处的热应力集中，进而提高换热器的可靠性，特别是耐高温性能。

本发明的目的是这样实现的：

新型管带式换热器，进气室和出气室上分别设置有进气口和出气口，芯子上的若干根冷却管的两端分别与进气室和出气室的内腔联通，芯子上下侧的进气室和出气室之间分别用联接板连接，所述的进气室和出气室相对应侧的开口上分别焊接有带孔的孔板，芯子两端的冷却管分别焊接在主板和副主板的具有相同中心距和孔径的定位孔上，芯子一侧的主板或副主板与进气室或出气室固定连接、另一侧的冷却管伸出副主板或主板外插入出气室或进气室的孔板插接孔内，孔板插接孔与冷却管的外壁之间设置有密封圈。

上述的密封圈为橡胶密封圈，密封圈的外轮廓呈椭圆形，密封圈外柱面的中部设置有与孔板上的椭圆孔的内径和厚度相配合的环形凹槽，密封圈的外侧开口有一段3～5°扩口形成的导向段，密封圈的内径与冷却管的外径相匹配，密封圈的内表面设有一个以上的环形的弧形凸起。

上述的冷却管内设置有紊流片。

上述的侧板是两端带有可卡在冷却管上的卡爪弓形侧板。

上述的芯子是：若干根平行设置的等长的冷却管之间及最外侧的冷却管外侧分别设置有散热带，带有散热带的冷却管的两端焊接在主板和副主板上对应的冷却管安装孔上，主板或副主板一侧的冷却管伸出主板或副主板外一定的长度，最外侧的冷却管上连接有覆盖住主板和副主板之间的最外侧的散热带的侧板。

上述的侧板是弓形的，侧板与主板和副主板之间设置有一定的间隙。

上述的伸出主板或副主板外一定的长度为12～25mm，该侧的冷却管外径处的主板或副主板向密封圈一侧设置有外翻边，外翻边与密封圈之间相距2～5mm。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明把管带式换热器芯子的一端设计成可自由伸缩端(以下简称活动端)，彻底消除了由于热变形形成的热应力。

2、本发明的芯子活动端的各冷却管与孔板之间通过橡胶圈来联接密封，使芯子在热胀冷缩时冷却管可以在橡胶圈内来回滑动，保证了连接的密封性。

3、本发明的芯子的两端设置主板和副主板，不但可以保证冷却管管束的中心距尺寸精度，提高芯子各冷却管、橡胶圈、孔板之间的可装配性和密封性，同时能提高芯子的装配和钎焊的工艺性。

4、本发明通过设置弓开侧板，保证芯子在热胀冷缩时，侧板可以跟着芯子一起伸长和缩短；

5、本发明通过在主板与侧板交接处设置一段间隙L3(参见图9)，消除了芯子在热胀冷缩过程中侧板与冷却管之热胀冷缩的不一致，进而消除冷热管与主板和副主板孔联接处的热应力集中。

6、通常情况下，为了降低成本，把冷却管活动端设计在低温端，这样密封圈材料就可以采用常规的橡胶；当然也可以把活动端设计在高温端，这时密封圈材料就必须采用耐高温橡胶。