专利名称：用于机动车辆排气管路的换热器、制造换热器的方法和装配工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1的前序特征的、用于机动车辆排 气管路的、尤其是用于机动车辆的内燃机的废气返回系统的换热器，涉
及一种具有权利要求18的前序特征的生产废气换热器的方法，以及涉 及一种适于在具有权利要求28的特征的制造方法中使用的装配工具。
背景技术：
由于针对机动车废气排放尤其是对氮氧化物的排放的法律规范日 益严厉，在内燃机领域中，将燃烧废气返回到内燃机的进气侧上是公知 技术。燃烧气体本身并不再次参与内燃机燃烧室内的燃烧过程，所以燃 烧气体就作为一种惰性气体稀释燃烧室内的燃烧空气和燃料的混合物， 并提供内部的混合。因此可能使燃烧过程中发生所谓"热斑"(hot
spot)的现象的几率降到最小，所述热斑的特征是局部的燃烧的温度极
高。如此高的燃烧温度加剧氮氧化物的形成，所以是绝对有必要避免的。 因为内燃机的效率通常取决于供入内燃机燃烧室内的燃烧空气的 温度，所以来自内燃机燃烧室的燃烧气体不能马上被供送到进气侧。实 际上，燃烧温度必须被充分地降低。通常，离开内燃机燃烧室的燃烧气
体的出口温度在90(TC及以上。相比之下，在进气侧供入内燃机燃烧室 的燃烧空气的温度应该不超过150°C，优选地应该大幅度地低于所述温 度值。为了冷却被返回的燃烧气体，公知的技术是利用所谓的废气再循 环冷却器。在公知的各种结构中，待冷却的燃烧气体经过热交换管，冷 却剂围绕所述热交换管外侧流动，所述冷却剂通常是机动车的冷却水。 为了提高效率，现有技术提出使需要冷去啲燃烧气体通过一束交换管，交换管
束平纟m流,态连接，冷却剂整体地冲洗它们。从DE102005055482A1中可以获知一种用于内燃机的废气换热器， 它通过用耐腐蚀钢表面作为热燃烧气体接触的表面。热交换管和收纳所 述热交换管的壳体设计成分开的零件，在生产过程中组装在一起。
例如可以从DE1000 11954A1中得到机动车辆的内燃机中的废气再 循环技术的基本信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于机动车辆的排气管路的换热器，其 与现有技术已知的废气换热器相比在制造方面具有优势。本发明的进一 步目的是提供一种装配废气换热器的方法。最后，提供一种适于在装配 过程中使用的装配工具。
通过具有主权利要求的特征的换热器实现所述目的。根据本发明 的换热器用于机动车辆的排气管路。该换热器包括至少一个单独构造的 输送排气的交换管，其布置在单独构造的封闭壳体中。这个壳体的局部 具有冷却剂流动通路，从而冷却剂也围绕交换管的外部流动。冷却剂例 如可以是内燃机自身的冷却剂，即，废气换热器可以布置在机动车辆的 冷却剂回路中。至少一个交换管的入口和/或出口布置在换热器的壳体 外部，在至少一个穿通点处以冷却剂和/或排气密封的方式引导交换管 穿过壳体壁。冷却介质和排气也可以有选择地进行交换。
根据本发明，位于壳体内部的机械支撑结构形成在交换管的外表 面上，位于壳体外部的机械固定结构形成在交换管的外端处。
两个支撑或者固定结构显著简化了制造根据本发明的换热器所需 的装配工序，从而可大大节约成本。它们也确保提高穿过换热器的壁的 至少一个交换管的冷却剂或排气密封通道的可靠性。
在优选实施例中，位于壳体内部的机械支撑结构以一个或者多个 扩大管段的形式构造。作为替换，也可以把一个单独配置的支撑结构连 接到交换管的外部，并通过适当的机械装置将其固定。举例来说，可以 把轴环推到交换管的外侧上并将其夹紧、固定或者通过点焊的方式焊 接。
在交换管的外端处位于壳体外部的机械固定结构也可有利地由一个或者多个扩大管段形成。具体来说，为了形成轴环状的固定结构，可 以使交换管的外端全部或者部分巻边。当然，也可以提供一种单独构造 的机械固定结构，例如，以环的形式，在根据本发明的换热器装配期间 将该环推到交换管的外端上并以适当的方式进行机械固定。
在根据本发明的换热器中壳体和交换管单独配置能够使生产加工 大为简化，同时也使得用于本发明的换热器的材料在每一情况下都可以 与局部的有关耐腐蚀和耐热主需求相适配。
例如，如果一个交换管或多个管由耐腐蚀和防热材料如不锈钢制 成的话，己证明是有利的。不锈钢还具有柔性这一优点，因此易于使根 据本发明的在交换管/多个交换管中的流路进行弯曲。如果对耐腐蚀和 耐热的要求不太严格，用铝或者铝合金制造交换管/多个交换管足以。 优选使用无缝拉伸管。
根据本发明的废气换热器的壳体当然也可以用不锈钢制造，例如， 带有插入底部件的无缝拉伸不锈钢管。如果壳体被构造为铸件，尤其是 由如铝、镁、灰铸铁或者是具有足够耐热温度的塑料这样的可浇铸材料 形成的话，会特别有利。然而，由于根据本发明的废气换热器的壳体不
接触腐蚀性排气，并且它是暴露在通常的冷却剂温度例如低于15(TC的 范围内，所以可以不用上述明显更有利的材料。具体来说，可以用铸造 工艺生产壳体，例如，利用塑料或者金属，喷射注塑。除了上述提到 的成本优势和铸造壳体更容易制造这一事实之外，与不锈钢壳体相比铸 造壳体可以大大降低重量，这是根据本发明的废气换热器的另一优点， 因为增加机动车辆的复杂性所带来的不希望的负面影响是重量不断增 大，这与机动车辆制造商致力于降低油耗和排放的努力相违背。
在特别优选的实施例中，换热器包括由至少两部分组成的壳体。 具体来说，该壳体可形成壳盖和外壳部分，其中外壳部分可构造为罐状 并且可以被壳盖紧密地封闭。
在该优选实施例中，然后以气密和液密的方式引导交换管穿过两 个壳体部分中的至少一个，例如，穿过壳盖。这样，交换管的入口和出 口位于壳体外部。具体来说，交换管可以在这些点处被机械地紧密地连 接到这个壳体部分上，其中交换管在所述的点处穿过所述壳体部分，从而交换管被完全机械地支撑在这个壳体部分上。
两个壳体部分，特别是壳盖和外壳部分优选构造为独立部件，它 们彼此间通过机械固定装置如螺杆或铆钉连接在一起。
由于壳盖或者引导至少一个交换管穿过的壳体部分与交换管热接 触，所以如果该壳体部分，例如，壳盖，由如不锈钢这样的耐腐蚀和防 热材料制成的话，更为有利。对于有的严格限制来说，使用铝或铝合金 或具有合适耐热性的其它金属材料也是适合的，只要它能以适当的气密 和液密的方式连接被其引导的交换管，例如通过钎焊、焊接或粘接等方 式。
如果所述壳体部分，即，尤其是壳盖和至少一个交换管由相同材 料，如不锈钢制成的话，在这方面是尤为有利的。
如果那些在入口侧和出口侧引导至少一个交换管穿过壳体壁的穿
通点基本上布置在相同的平而E上的话，更为有利。交换管的入口和出 口可基本上布置在相同的平面E'上，该平面尤其可与上述穿通点的相同 的平面相重合。平面E或E'之一可形成用于连接交换器到机动车辆排气 系统上的连接部，从而根据本发明的换热器特别易于装配。
把用于冷却剂流动通过根据本发明的换热器的壳体的冷却剂入口 和冷却剂出口同样地布置在交换管的穿通点平面E上或交换管的入口 和出口平面E'上的话，这一优势可进一步扩大。在特别优选实施例中， 平面E和E'重合，从而穿通点和交换管的入口和出口以及冷却剂入口和 出口基本上都布置在一个平面上。然后这个相同的平面可有利地形成一 个用于连接换热器和机动车辆排气系统以及机动车辆冷却系统的连接 部。
如果根据本发明的换热器的交换管在它们的入口和出口之间基本 上是一体的，而在上述穿通点之间是至少一体的，将更为有利。具体来 说，至少一个交换管在它的入口和出口之间或它的穿通点之间可基本上 是半圆形或弯曲成IJ形。
在优选实施例中，代替根据本发明的换热器中的单一交换管，提 供一束交换管，它们平行地流体动态连接。具体来说，交换管束应该配 置为形成在它们各自的入口和出口之间的单个交换管中的流路不接触相邻交换管的流路。这样避免需要冷却的排气流在其通过根据本发明的 废气换热器的通道时必须多次穿过截面压缩。 一方面，这会导致根据本 发明的换热器的流动阻力显著降低，另一方面，在实际操作中已发现废 气换热器内部流路中的任何压縮都会形成这样一个位置，在该位置处回 流的燃烧排气中含有的冷凝物沉积，长期的话会导致换热器局部或全部 阻塞，致使机动车辆的整个排气回流系统失效。
已证明使用水作为冷却剂时如果相邻布置的交换管的外表面之间
的最小距离d在0.5mm和5mm之间的范围内吋，使用换热器管朿是最佳 的。尤其相对于水作为冷却剂时优选的间隙宽度是1和2mm之间，这一 方面与冷却剂的流动阻力的关系最适宜，另一方面流动围绕的交换管的 表面与冷却剂流动通过的体积之间的关系最佳。
关于根据本发明的换热器中的交换管的尺寸，已证明如果至少一 个交换管的外径D在l和15mm之间是合适的。特别优选的是在6和12隱 之间的范围内，这样已证明， 一方面对于回流燃烧排气所建立的压力损 失和流动阻力之间的比率是最佳的，另一方面基于管路横截面和换热器 管的内表面来说本发明的废气换热器的热阻是最理想的。
如果使用交换管束，交换管的入口和出口的中点都位于正交或六 边形网格的中点上。入口和出口优选都布置在等效网格的网格点上。可 替换地或另外地，在入口侧和出口侧引导每个交换管穿过换热器的壳体 壁的穿通点可布置在类似网格的网格点上。这种交换管的入口或出口或 穿过交换器壳体壁的穿通点的布置还可以有效的使用交换器壳体内部 的可利用空间。
根据本发明的换热器的另一优选实施例包括一束交换管，该交换 管束布置成至少成对交叉。通过这种方式，可确保特别有效地利用换热 器壳体内部的空间。
在简单的第一实施例中，至少一个交换管可被构造为平滑壁管， 这里所述的平滑壁同时涉及其内部和其外表面。在一改进的实施例中， 至少一个交换管被构造为螺旋型管，即，在交换管的内表面上形成螺旋 结构，这样在气流流过(弯曲)交换管时产生涡流运动。
具体地，可通过插入螺旋锯齿状结构到其它例如由不锈钢制成的平滑壁管的壁中来获得这种螺旋结构。
提供--种根据本发明的方法，用于安装单独构造的例如含有排气 的换热器的交换管，其用于机动车辆的排气管路。在该换热器中，交换 管位于单独构造的封闭壳体中，有冷却剂(或者也可替换为排气)在该 壳体中穿流。这样，穿流壳体的介质围绕交换管的外侧流动。交换管的 入口和/或出口位于该壳体外部，同时交换管在穿通点处以冷却剂密封 和/或排气密封的方式被引导穿过壳体壁。交换管本身可有排气或冷却 剂在其中穿流。根据本发明的方法特征在于包括如下处理步骤
a) 引导交换管穿过壳体壁，
b) 在交换管的外表面上形成位于壳体内部的机械支撑结构， C)在交换管的外端处形成位于壳体外部的机械固定结构，
d)在壳体和交换管之间进行冷却剂密封和/或气体密封的机械连接。
在根据本发明的方法的更优选实施例中，步骤b)和c)基本上同
吋执行，例如，使用一种合适的装配工具。
在根据本发明的方法的一个替换但同样有利的实施例中，在步骤
b)之后且在步骤c)之前执行步骤a)。
在根据本发明的方法的另一有利实施例中，为了在交换管的外表 面上形成位于壳体内部的机械支撑结构，交换管本身至少有几部分被扩 大，例如，利用称为扩管工具的适当装配工具。此外，在交换管的外端 处形成的位于壳体外部的机械固定结构(28)同样可以通过扩大交换管 的至少几部分来进行加工。具体地，为此目的可以隆起交换管的外(短)
端o
扩管工具可方便地插入到交换管的内部来执行步骤b)和/或c)。
壳体和交换管之间的冷却剂密和/或气密机械连接可在进一步的 处理步骤中方便地实现，通过下述方法之一-
a) 钎焊，
b) 焊接，
c) 巻曲和/或
d) 粘接。当然，现有技术已知的所有适合该目的的其它连接方法，尤其是 所用的材料和温度范围没问题的话，都可以使用。
关于通过巻曲法进行壳体和交换管之间的冷却剂密和/或气密机 械连接，应该指出的是，当通过使交换管至少局部扩大来形成机械支撑 结构和固定结构时，执行巻曲法，可立即实现壳体和交换管之间的冷却 剂密和/或气密而无需执行进一步的处理。这应该认为是压接的特殊之 处。
关于交换管和壳体的钎焊，已证实在执行钎焊之前，如果交换管 的外表而，至少局部，涂上合适的焊料是有利的。同样，在执行钎焊之 前，如果壳体的内和/或外表面，至少局部，另外地或作为替换涂上焊 料也是有利的。在上文描述的工序中，例如，可以影响壳体/壳盖与交 换管的自动配合以及机械地固定在形成有支撑或固定结构的壳体上。这 样交换管和壳体/壳盖结合在一起形成一个机械装置后通过焊接炉，其 中在焊接处理期间不需要附加的手段将一个交换管或多个管机械地固 定在壳体/壳盖上。
在根据本发明的方法中有利地使用的装配工具具有下述特征
a) 该工具形成有可插入到交换管端头中的心轴，
b) 在操作该工具时，至少两个不同的管段被扩大从而形成
i. 在交换管的外表面上的机械支撑结构，以及
ii. 在交换管的外端处的机械保持结构。
在这种情况下，例如，要插入到交换管中的心轴的横截面可以以 区段的形式被扩大。具体地，该横截面的扩大可基于如由合成橡胶制成 的弹性休的膨胀。
根据本发明的换热器的进一步优点和特征可以从从属权利要求和 下面结合附图详述的具体实施例中获得。图中
图1:示出了根据本发明的废气换热器的第一示例的实施例的分解
图2:示出了根据第一示例的实施例的废气换热器的装配连接部F的视图3:示出了根据第二示例的实施例的废气换热器的一朿交换管的
视图4:示出了根据图1的换热器的交换管的示意图5:示出了通过壳盖区域中交换管的入口/出口的断而；
图6:示出了交换管的入口/出口的局部剖视图7:示出了处于致动状态的扩管工具的透视图8:示出了根据图6的扩管工具被插入和致动时的局部视图9:示出了由壳盖形成的连接部S的视图，其中入口和出口布置
在正交网格的网格位置上；
图10:示出了由壳盖形成的连接部S的视图，其中入口和出口布
置在六边形网格的网格位置上；和
图11:示出了根据本发明的废气换热器的第三示例的实施例的分解图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明第一实施例的废气换热器1的分解图。换 热器1包括壳体40，该壳体包括被壳盖60封闭的外壳部分50。外壳部 分50构造为铸件，特别由铝压铸制成。可替换的是，在所示实施例中 可以用任何材料生产外壳部分50，只要该材料一方面可以进行铸造处 理，另一方面具有足够的热稳定性。然而，由于根据本发明的换热器l 的外壳部分50只与主要来自车辆的冷却回路的冷却剂接触，所以在大 多数应用中耐热温度达到150。C就足够了。已经证实镁或镁合金，灰铸 铁或耐热和可喷射模制塑料是可用于外壳部分的其它材料。
在前部，外壳部分59形成一用于连接壳盖60的法兰。在所示示 例的实施例中，壳盖60由模压不锈钢板制成，钢板的厚度是几毫米， 优选大约2mm。外壳部分50以液密和气密的方式连接到壳体部分60， 它们之间插入密封件52,在所示实施例中其构造为金属厚度密封件。 这里，利用螺杆54将壳盖60螺接到外壳部分50的法兰59上，外壳部 分50具有多个用于螺杆54的大螺纹孔55。在相对应的位置处，壳盖60具有大直径通孔65，通过该通孔，尺寸合适的螺杆54被引导并插入 到螺纹孔55中，从而将壳盖60与外壳部分50螺接。
外壳部分50形成一个用于容纳一束U形弯曲交换管20的内部空 间42。这里，交换管20具有相同的管尺寸，例如内外径，但是l)形轮 廓的开口宽度W是不同的。然而，内部空间42的形状以及作为一个整 体的外壳部分50的形状要适配于交换管束20的形状，以使交换管束 20尽可能充分地利用内部空间42。
在每个交换管20的端部形成一个入口 22和一个出口 24。交换管 20的端部被引导到壳盖60上的相应孔中，这些孔形成用于交换管20 的入口或出口的穿通点66、 68。同时，引导交换管20的入口和出口 22、 24穿过形成在壳盖60上的所述孔，在穿通点66、 68处，以气密和液 密的方式，用例如钎焊或焊接的方式把交换管20连接到壳盖60。从而 在壳盖60上为交换管20提供机械支撑。
在优选实施例中，交换管20由薄壁不锈钢管组成，交换管20带 有压纹构造，从而从交换管20的内表面出现螺旋形构造26。交换管束 20设置成使得所有的入口 22和所有的出口 24每个布置为紧密联系的 组，以使根据本发明的换热器1能够容易地连接到机动车辆的排气系统 上。为此目的，壳盖60的前侧形成一个装配连接部S,由于壳盖60平 面设计的结果，所述装配连接部构造为基本类似法兰。为了安装换热器 l到机动车辆上，在外壳部分50上形成另外的螺纹孔53，其与螺纹孔 55相比具有较小的内部直径。相对应的在金属压条密封件52中和壳盖 60中形成通孔63。通过该方式，可以利用图1中未示出的多个螺杆把 换热器1连接到机动车辆的排气和冷却系统上。
除了未被交换管束20占据的内部空间42之外，外壳部分50为冷 却剂形成流入通道56和流出通道58，所述冷却剂例如可以包括机动车 辆的冷却流体。流入通道56和流出通道58这里布置成使得在如上所 述那样操作换热器1时，获得穿过外壳部分50的内部空间42的从顶部 到底部(在图1中)延伸的流路，从而加强冷却剂对交换管束的冲洗。 为了尽可能加强冷却剂与载有排气的交换管20的相互作用，在U形交 换管20的侧部内布置挡板36，在典型实施例中所示的的挡板优选由不锈钢制成并对焊或钎焊到同样由不锈钢制成的壳盖60上。挡板30沿壳 体内部空间42中的冷却剂流路延伸，以确保进一步增强在交换管20中 流动的排气与内部空间42中流动的排气之间的热交换。
形成在外壳部分50中的流入通道56和流出通道58同样都终止于 由外壳部分50形成的法兰59中，其中腹板57形成在通道56和58的 端部，这为金属压条密封件52靠在法兰59上形成了机械支撑。这同样 形成了用于冷却剂流过换热器1的开口，这些开口与形成在壳盖60中 的冷却剂入口 62和冷却剂出口 64相对应。在装配好的换热器1中，冷 却剂可以经由壳盖60的前侧经由冷却剂入口 62流入，并经由冷却剂出 口 64流出，要冷却的燃烧排气可经由交换管20的入口 22流入并经由 出口24流出。在所示的设计中，可以通过单一共同的装配连接部S来 实现。
这一点从图2的示意图上看尤为清楚，图2示出了在稍作修改的 实施例中换热器1的装配连接部的平面图。可以清楚识别形成在壳盖 60中的冷却剂入口 62和冷却剂出口 64。但是，交换管20的多个入口 22和出口 24被图2中所示的网格结构23覆盖，不过入口 22和出口 24 在壳盖64中的布置与图1中所示的配置基本相对应。另外，图2中所 示的换热器在外壳部分50上的固定点51的变化布置方面基本上不同， 这些固定点51用于固定换热器1到机动车辆的装配构件上。
图3示出了第三实施例中换热器1的一束交换管20的透视图。与 根据图1的换热器1相比，这里所示的交换管束20的实质不同之处在 于，交换管束20由光滑的、无缝拉伸的且不带有如图1所示的螺旋结 构26的薄壁不锈钢管组成。另外，交换管20这样布置，使得从图3中 所示的U形交换管20的倒转位置看时它们中的每一个成对交叉。
图4所示的是根据第一实施例的换热器1的单一交换管20的平面 图。该交换管20具有标记为L的自由长度，该长度根据换热器l的尺 寸可以处于2和30cm之间的范围内，其中L在5cm范围内的典型尺寸 适合在具有较小功率内燃机的机动车辆上使用。对于具有100kW及以上 的较大功率的乘用车来说，L的尺寸范围在10和15cm之间是合适的。 L二20cm及以上的尺寸适合在重型货运车辆上使用。交换管20具有一外径D，其典型范围是1和15cm之间，优选在6 和12rm之间的范围内，因为已经证明这样尤其适合像机动车辆的废气 换热器这样的换热器使用。图5所示的是图4中穿过交换管20的那部 分的透视图，从图4和图5可以看出这些值在0. 1到lmm范围内适合于 不锈钢连接，其特别依赖于特定换热器1中的交换管的长度L。交换管 20的壁厚WS优选在0. 3到0. 6mm的范围内。
对于U形交换管20的两侧间距W来说，已经发现最好是大于或者 等于交换管20的外径D的两倍。具体来说，表述为
W》2. 2XD，
已发现，和U形弯曲交换管20的弯曲半径直接相关的侧面宽度W 是W = RR，当带有连续螺旋结构26的例如由不锈钢或铝制成的薄壁管 作为交换管20使用吋。特别小的侧面宽度W有利于尽可能有效地利用 壳体40的内部空间，尤其是对于只有非常有限的可利用空间的机动车 辆来说是优选的。
图5所示的是穿过壳盖60上有孔66、 68的区域的断面，其中各 种交换管20的入口或出口侧端22、 24通过上述孔引导。每个交换管 20在入口或出口侧端处具有一支撑结构27，其设置在壳体内部空间内 并形成用于管的对着壳盖60的那端的机械支撑。这种支撑结构可以例 如通过点状突起形成，但在根据图4的实施例中是由外围突起限定的。
交换管20的外端在整个外围上都被巻边以形成保持结构28，从而 通过支撑结构27和巻边端28的结合整体获得使交换管20支撑在壳盖 60上的机械支撑。这样使得根据本发明的换热器1的生产加工得到显 著简化，因为交换管20已预先机械固定在了壳盖60中。这样，可以免 除另外固定交换管20到壳盖60上，例如，在随后钎焊或焊接交换管端 部到壳盖60上期间通过(激光)点焊的方式。图6用交换管20的局部 截面图再次示出了图5中的支撑结构27和保持结构。
图6和7中所示的支撑和保持结构27、 28可以非常简单地插入到 交换管的端头中，例如，通过使具有相同形状的内外径的交换管20穿 过壳盖60上的相应孔。然后，外围突起27和巻边边缘28同时例如利 用适当的扩管工具30进行加工。作为举例图7中示出了一种适当的工具。
扩管工具30包括心轴31，其外径与交换管20的内径适配，从而 心轴31可以插入到交换管20的端头中。心轴31由以区段的形式由弹 性的不能压縮的材料例如合成橡胶制成。在图7中这些弹性元件由参考 数字32表示。扩管工具30还具有手柄33，通过致动它使心轴31的长 度变短，从而压縮弹性元件32。由于合成橡胶是一种基本不可压縮的 材料，所以它向外弯曲，使得心轴31的外径以区段的形式扩大。图7 中示出了这种状态。
图8所示的是插入到根据图6的交换管20的管端头中的根据图7 的扩管工具30。这时，扩管工具30处于致动状态。从图8可以看到， 一旦致动扩管工具30，可压缩的弹性元件32在整个外围上扩大壳体40 的内部和外部的直接相邻壳盖60的交换管20，从而形成支撑结构27 和保持结构28。在根据图5和6所示的示例的实施例中，保持结构28 不包括交换管20的巻边端部，而在这个实施例中，保持结构28以与支 撑机构27类似的方式形成为管横截面以区段的形式扩大。然而，也可 以用根据图7的扩管工具30使交换管20的外端巻边来形成，只要交换 管20被切割的适当地短。
图9再次示出了多个交换管20的入口 22和出口 24的平面示意图， 其中所述的多个交换管作为交换管束布置在换热器壳体40的内部空间 42中。可以看到入口 22和出口 24都布置在正交网格的网格点上。
根据图IO布置入口 22或出口 24可以更有效的利用空间。这里入 口 22或出口 24布置在六边形网格的网格点上，这意味着每个入口 22 或每个出口 24被六个毗邻的入口 22或出口 24围绕。通过这种配置交 换管20可以最大可能的填充壳体40的内部空间42。
最后，图ll示出了根据本发明的换热器l的第三示例实施例，其 中交换管20没有被构造为弯曲U形，而是直线穿过壳体40内部。因此， 图11的换热器1具有两个壳盖60，用于以气密和液密的方式封闭如构 造为铸件的外壳部分50。交换管20的端部被引导穿过由不锈钢制成的 盖部分60，此处还设有交换管束。在所示的部件结合在一起以形成操 作的换热器之前，在它们的端部区域中的交换管20外表面上产生的支
17撑结构27在图11的分解图中示意性示出，不过这些支撑结构水平地布
置在装配好的换热器1中的壳体40内部。在所示示例的实施例中，这 些结构由环形元件组成，所述环形元件在换热器1最终装配之前被推到 交换管20的端部上，并在换热器1最终装配之前通过点焊的方式机械 地固定于其上。
为了形成交换管20穿过壳盖60的气密和液密通道，以气密和液 密的方式利用先前描述过的钎焊工艺把交换管20钎焊到壳盖60上。至 少在壳盖60区域中，通过在交换管20的外端处形成附加的保持结构 28，用纤焊工艺把交换管20固定在壳盖上。这也可以通过对交换管的 外端进行巻边来实现。
权利要求
1.一种用于机动车辆排气管路的换热器(1)，其包括至少一个位于单独构造的封闭壳体(40)中的交换管(20)，穿过壳体流动的冷却剂围绕交换管(20)的外侧流动，其中交换管(20)的入口(22)和/或出口(24)设置在所述壳体(40)的外部，在穿通点(66，68)处以冷却剂和/或排气密封的方式引导交换管(20)穿过壳体(40)的壁，其特征在于a.机械支撑结构(27)在交换管(20)的外表面上位于壳体内部，以及b.机械保持结构(28)在交换管(20)的外端处位于壳体外部。
2. 根据权利要求l的换热器(1)，其特征在于，位于壳体内部的 机械支撑结构(27)由一个或多个扩大的管段形成。
3. 根据权利要求l的换热器(1)，其特征在于，在交换管(20) 的外端处位于壳体外部的机械保持结构(28)由一个或多个扩大的管段 形成。
4. 根据权利要求3的换热器(l)，其特征在于，通过使交换管(20) 的外端巻边来形成扩大的管段。
5. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，穿通点(66， 68) 基本上布置在相同的平面E中，其中在所述穿通点处，在入口侧和出口 侧交换管(20)被引导穿过所述壳体(40)的壁。
6. 根据权利要求l的换热器(1),其特征在于，交换管(20)在 它的入口 (22)和出口 (24)之间是整体件。
7. 根据权利要求l的换热器(1)，其特征在于，交换管(20)在 它的入口 (22)和出口 (24)之间基本上是U形或弯曲成半圆形。
8. 根据权利要求l的换热器(1)，其特征在于，在壳体(40)中 布置有多个交换管(20),它们形成平行地流体动态连接的一束管。
9. 根据权利要求8的换热器(1)，其特征在于，入口 (22)禾口/ 或出口 (24)的中点M位于正交或六边形网格的网格点上。
10. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，交换管(20) 由耐腐蚀和耐热材料制成，例如不锈钢或铝。
11. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，壳体"0)由 可铸造材料制成，例如铝、镁、灰铸铁或塑料。
12. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，交换管(20) 构造为平滑壁管。
13. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，交换管(20) 构造为螺旋管，其内表面上形成有螺旋结构(24)。
14. 根据权利要求1的换热器(1)，其特征在于，壳体(40)包 括至少一个壳盖(60)和外壳部分(50)，其中a. 外壳部分(50)被壳盖(60)紧密地封闭，b. 交换管(20)被以气密和液密的方式引导穿过壳盖(60)，从 而交换管(20)的入口 (22)和出口 (24)位于壳体(40)的外部。
15. 根据权利要求14的换热器(1),其特征在于，壳盖(60)和 外壳部分(50)构造为独立部件，它们彼此间通过机械保持装置(54) 连接在一起。
16. 根据权利要求14的换热器(1)，其特征在于，壳盖(60)由 耐腐蚀和耐热材料制成，例如不锈钢。
17. 根据权利要求16的换热器(1)，其特征在于，壳盖(60)和 交换管(20)由相同材料制成。
18. —种用于安装单独构造的装有废气的用于机动车辆排气管路 的换热器(1)的交换管(20)的方法，其中交换管(20)位于单独构 造的封闭壳体(40)中，穿过壳体流动的冷却剂围绕交换管(20)的外 侧流动，其中交换管(20)的入口 (22)和/或出口 (24)位于该壳体(40)的外部，同时交换管(20)在穿通点(66， 68)处以冷却剂和/ 或排气密封的方式被引导穿过壳体(40)的壁，其特征在于，包括如下 处理步骤a. 引导交换管(20)穿过壳体(40)的壁，b. 在交换管(20)的外表面上形成位于壳体内部的机械支撑结构(27) ,c. 在交换管(20)的外端处形成位于壳体外部的机械保持结构(28) ，d. 在壳休(40)和交换管(20)之间进行冷却剂和/或气体密封 的机械连接。
19. 根据权利要求18的方法，其特征在于，步骤b和c基本上同 时执行。
20. 根据权利要求18的方法，其特征在于，在步骤b之后且在步 骤c之前执行步骤a。
21. 根据权利要求18的方法，其特征在于，为了在交换管(20) 的外表面上形成位于壳体内部的机械支撑结构(27)，交换管至少以区 段的形式被扩大。
22. 根据权利要求18的方法，其特征在于，为了在交换管(20) 的外端处形成位于壳体外部的机械保持结构(28)，交换管至少以区段 的形式被扩大。
23. 根据权利要求18的方法，其特征在于，扩管工具插入到交换 管的内部来执行步骤b和/或c。
24. 根据权利要求22的方法，其特征在于，将交换管(20)的外 端巻边来形成保持结构(28)。
25. 根据权利要求18的方法，其特征在于，壳体(40)和交换管 (20)之间的冷却剂和/或气体密封的机械连接通过下述方法之一实现:a.钎焊，b.焊接，C.巻曲和/或 d.粘接。
26. 根据权利要求25的方法，其特征在于，在执行处理步骤a之 前，为交换管(20)的外表而至少以区段的形式涂上焊料。
27. 根据权利要求25的方法，其特征在于，在执行处理步骤a之 前，为壳体(40)的内和/或外表面至少以区段的形式涂上焊料。
28. —种用于在根据权利要求18的方法中使用的装配工具，其具 有下述特征-a. 该工具形成有可插入到交换管端头中的心轴，b. 在致动该工具时，至少两个不同的管段被扩大从而形成i. 在交换管的外表面上的机械支撑结构(27)，以及ii. 在交换管的外端处的机械保持结构(28)。
29. 根据权利要求28的装配工具，其特征在于，心轴的横截面可 以以区段的形式被扩大。
30. 根据权利要求29的装配工具，其特征在于，横截面的扩大是 基于弹性体的膨胀。
全文摘要
本发明涉及一种用于机动车辆排气管路的换热器(1)，其包括至少一个位于单独构造的封闭壳体(40)中的交换管(20)，围绕交换管(20)流动的冷却剂穿过所述壳体，其中交换管(20)的入口(22)和/或出口(24)设置在所述壳体(40)的外部，在穿通点(66，68)处以冷却剂和/或排气密封的方式引导交换管(20)穿过壳体(40)的壁。另外还公开了一种制造换热器的方法和一种可便于在该方法中使用的装配工具。
文档编号F28D7/06GK101614493SQ20081016117
公开日2009年12月30日 申请日期2008年7月11日 优先权日2007年7月11日
发明者A·列帕, A·卡佩勒, Z·波米卡尔 申请人:威斯通全球技术公司