[发明专利]一种消除热胀冷缩破坏效应的换热管结构和模块化冷却器

说明书

本发明涉及一种消除热胀冷缩破坏效应的换热管结构和模块化冷却器，包括：多段换热管组，各个换热管组之间由小管板连接，所述的小管板的周边设有多个外缘凸起，所述的外缘凸起与管壳连接。本发明采用将换热管用小管板分段组合，并将小管板与管壳连接，既减小了换热管整体伸缩的长度又避免了换热管不确定变形。同时利用小管板分段的特点将冷却器的换热管组和管壳等零部件的制造标准化、模块化，降低了中重型EGR冷却器的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种消除热胀冷缩破坏效应的换热管结构和模块化冷却器，是一种汽车发动机的EGR系统所使用的冷却器的换热管结构。

背景技术

随着汽车排放标准的不断升级，废气再循环系统已经广泛的应用到轻型柴油发动机上，但目前中、重型柴油机在国Ⅴ标准及以前，较为广泛的采用SCR技术，随着国Ⅵ标准的推出，单独采用SCR技术已经很难满足排放要求，EGR技术在中、重型发动机上的地位变得日益重要，相对与轻型发动机，中 、重型发动机废气流量大，要求EGR冷却器有更高的换热量，使冷却器体积大幅度增加，内部换热单元较长，冷却器工作时，壳体与换热芯体的热胀冷缩程度不同，形成轴向应力，极易造成两端主板与换热单元端部的焊接缝处开裂或者换热单元弯曲断裂等问题，严重影响EGR冷却器的可靠性。

目前较多的解决方案为两种，一种是在EGR冷却器的进气端增加波纹管，通过波纹管对换热单元的热膨胀进行补偿；另一种是在冷却器管壳上增加波纹结构，来通过管壳上波纹结构来消除冷却器工作中因热变形量不同而产生的热应力；这两种方式的缺点：增加波纹结构，占用换热单元的空间，影响到EGR冷却器的换热效率，增加波纹管就是增加一个零件，且需要根据产品结构尺寸来配套不同管径和不同波纹参数的波纹管，零件的通用性差，造成产品的成本上升。

相对于轻型EGR冷却器，中、重型EGR冷却器一般是尺寸大，结构复杂，零件多需要开发模具制造，中、重型EGR冷却器的批量小，零部件在多发动机机型的通用性较差，致使中、重型EGR冷却器的成本居高不下。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种消除热胀冷缩破坏效应的换热管结构和模块化冷却器。所述的结构采用标准换热芯体上的支撑板与标准壳体上的开孔连接成刚性体来消除热胀冷缩产生的应力，即保证产品的可靠性，又简化EGR冷却器的零件结构。

本发明的目的是这样实现的：一种消除热胀冷缩破坏效应的换热管结构，包括：多段换热管组，各个换热管组之间由小管板连接，所述的小管板的周边设有多个外缘凸起，所述的外缘凸起与管壳连接。

进一步的，所述的外缘凸起与管壳的连接方式为：在管壳上打出能够使外缘凸起穿过的通孔，所述的外缘凸起插入通孔并焊接牢固。

进一步的，所述的外缘凸起与管壳的连接方式为：在管壳设置两条短纵筋，所述的短纵筋之间插入所述的外缘凸起，限制外缘凸起沿换热管长方向的位移。

一种使用上述换热管结构的冷却器，包括：依次连接的进气连接段、扩散段、扩散段管板、设有进水口的非标准管壳段、标准管壳段、设有出水口的非标准管壳段、收集段管板、收集段、出气连接段；所述的扩散段管板与收集段管板之间设置至少一组标准换热管组和一组非标准换热管组。

进一步的，所述的标准管壳的截面形状为矩形，所述矩形的直角边折弯处为圆弧过渡，所述圆弧过渡的曲率半径为固定值。

进一步的，所述的标准换热管组的换热管长度是固定值，所述的小管板的形状为矩形，所述的外缘凸起为四个，分布在所述矩形的四个边上。

进一步的，所述外缘凸起偏于小管板的中心线，形成风车形设置。

进一步的，所述的标准换热管组和非标准换热管组中的换热管是带有内翅片的扁平形换热管。

进一步的，所述的扁平形换热管上设有使换热管相互支撑的支撑凸起。