专利名称：一种三管程冷却器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三管程冷却器，是一种轻型汽车发动机的部件，是一种车用发动机废气再循环冷却系统使用的热交换器。
背景技术：
为了尽可能的扩大小型乘用车辆的乘坐空间，发动机舱室的空间越来越小，但对发动机汽车尾气排放的要求却日益提高，轻型车用废气再循环系统的空间非常有限，甚至在排放标准提高一个层次时，需要在不扩大空间的前提下提高换热效率，使冷却器满足更高一级的排放标准。现有的换热器的体积过大，或者说同等体积的换热器已不能满足换热 效率的要求。缩小体积、提高换热效率是现代换热器必须面临的问题。
发明内容为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种三管程冷却器，所述的冷却器采用往复折返的三个气侧冷却管程，使换热管中的废气与冷却水充分的接触，提高了热交换率，冷却器的外形尺寸明显的减小。本实用新型的目的是这样实现的一种三管程冷却器，包括进气口，所述的进气口与扩散器连接，所述的扩散器与换热管组件连接，所述换热管组件与收集器连接，所述的收集器与出气口连接，所述的换热管组件包括筒形的管壳，所述的管壳两端设有封闭两端面的管板，所述的两端管板之间设有换热管束，所述两端管板上设有与换热管连接的通孔；所述的管壳上设有进水口和出水口，所述的扩散器和收集器中分别设有将内腔分为两部分的分程隔板。本实用新型产生的有益效果是本实用新型通过在扩散器和收集器中设置分程隔板的方式将换热管束分为三组，使高温废气在冷却器的流动折返两次，相当于增加两个管程，延长了换热过程，在不增加外形尺寸，甚至缩小外形尺寸的前提下，提高了换热效率。本实用新型能够在较小的外形空间下，获得更大的换热效果，降低汽车废气的排放温度，大大提高汽车发动机的排放性能指标，满足更高的环保排放要求。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图I是本实用新型的实施例一所述换热器的外形示意图；图2是本实用新型的实施例一所述换热器的扩散器内腔结构示意图；图3是本实用新型的实施例一所述换热器的收集器内腔结构示意图；图4是本实用新型的实施例一所述换热器中高温废气流动示意图；图5是本实用新型的实施例一所述换热器的管板上的换热管束一种分布示意图；图6是本实用新型的实施例三所述换热器的管板上的换热管束分布示意图；图7是本实用新型的实施例四所述的连续螺旋凹槽换热管示意图；[0014]图8是本实用新型的实施例四所述的断续螺旋凹槽换热管示意图；图9是本实用新型的实施例四所述的断续凹坑换热管示意图。
具体实施方式
实施例一本实施例是一种三管程冷却器，如
图1、2、3所示。本实施例包括进气口 6，所述的进气口与扩散器I连接，所述的扩散器与换热管组件2连接，所述换热管组件与收集器3连接，所述的收集器与出气口 7连接，所述的换热管组件包括筒形的管壳，所述的管壳两端设有封闭两端面的管板，所述的两端管板之间设有换热管束，所述两端管板上设有与换热管连接的通孔；所述的管壳上设有进水口 4和出水口 5，所述的扩散器和收集器中分别设有将内腔分为两部分的分程隔板11、31。本实施例在扩散器和收集器中分别设置了一个分程隔板。扩散器和收集器的内腔分别被两个分程隔板分为两部分，每个分程隔板使得进入冷却器的气体流动方向改变一次，高温废气经过两次方向改变后流出冷却器，也就是说该冷却器气侧管程为三程，如图4中箭头所示的气体流动，气体的流动路径是同样长度下单程冷却器内气体流动路径的三倍。这种设计使得进入冷却器高温废气的温度得到充分的降低，冷却后的再循环废气进入发动机参与燃烧后，可以有效抑制或减少氮氧化合物的排放量，从而满足法规对汽车排放限值不断提高的要求。本实施例主要是针对如下情况进气及出气位置以及废气再循环冷却器的外围空间被限定在较小的范围内，且进气端和出气端在两端时，通常情况下会选择直通式冷却器方案，通过合理设计换热管来满足换热要求。但是由于在有限的空间内，换热管束的长度较短，直通式设计根本无法满足欧四甚至是更高的排放要求，因为换热管束长度在130mm以下时，冷却液将高温废气由600°C左右降低到150°C左右是难以实现的。在单程冷却器不能满足性能要求的前期下，必须考虑采用合理的方式提高换热效率，在换热面积不能有效增加的前提下，延长气体的流动路径，提高气体的流速，增大气体的湍流程度，尤其增大对近壁区边界层的扰动，可以破坏或减薄流体的边界层，从而增强换热，当然，采用三管程冷却器方案将是最佳的方式。气体从冷却器的入口到出口需要经过三个管程，这就需要在两端的扩散器和收集器中合理的布置分程隔板，使得气体从一个管程进入另一个管程时，运动更加流畅，减少局部压力损失。气体从第一管程(按照气体流动的顺序气体最先流进第一管程，然后是第二管程，最后是第三管程)的流出后方向改变进入第二管程，气体流动路径呈U型，气体从第二管程流出后方向改变进入第三管程，气体流动路径也呈U型，三个管程内气体流动的总路径近似Z型；进入一端进气扩散器的气体在冷却器管程中经过两次方向改变后，从另一端的出气收集器流出。由于流动路径延长，气体在各管程流过时，温度得到有效的降低，将气体温度从60(TC降为150度成为可能。通过采用三管程设计，最大限度地发挥冷却器的作用，可以满足小空间中设置换热器对换热效率和空间尺寸的双重要求。本实施例所述的分程隔板的形状为V字形，可以将换热管组件中的换热管按120度分为三组。图5显示的是管板上换热管束的分布的情况，可以明显的看出换热管束按照120度分为三组。分程隔板就是按照各个分布规律设计的，所以呈V字形。扩散器中的分程隔板将进气腔12和第二折返腔13，其中进气腔与进气口连接，使进入的高温废气进入第一管程。而第二折返腔则将第二管程与第三管程联通，但与进气腔隔开。同样道理，收集器中的分程隔板将出气腔33和第一折返腔32，其中出气腔与出气口连接，使经热交换的气体流出冷却器。而第一折返腔则将第一管程与第二管程联通，但与出气腔隔开。本实施例所述冷却器中，根据实际情况，关于换热管的布局可以有如下几种情况；第一，每个管程的换热管的管径相同，换热管的数量也是是相同的，比如，每个管程换热管的数量均为6支、7支或13支。第二，每个管程的换热管的管径可以不尽相同，由于管径不同，换热管的数量也不同。第三，每个管程的换热管管径相同，换热管的数量逐渐减少，也就是气体流通总面积是逐渐减少的。在第一管程换热管数量最多，第三管程换热管数量最少，第二管程换热管的数量小于等于第一管程换热管数量，大于等于第三管程换热管数量。不同的布局方式都是为了满足在有限空间内对高换热效率的需求，同时考虑到减少冷却器内积垢的产生。本实施例所述的换热管可以采用圆形截面的换热管，可以是目前常用的连续螺旋凹槽换热管，能够有效提高换热效果。也可以是断续螺旋凹槽换热管，在发挥换热效果的同时，由于流动阻碍是不连续的，能够使压力损失相应的减小。或者换热管可以是呈螺旋线分布的凹坑管，通过对凹坑尺寸合理设计，不仅可以满足性能要求，同时能够将压力损失降低。换热管还可以是截面为扁状的换热管，能够在流通面积相同的情况下，更进一步提高换热效率。实施例二 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于换热管的细化。本实施例所述的扩散器和收集器中的分程隔板将换热管束分为三组管束，所述的三组管束中的换热管数量和换热管形状和直径均相同。实施例三本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于换热管的细化。本实施例所述的扩散器和收集器中的分程隔板将换热管束分为三组管束，所述的三组管束按照气体流动的顺序管束中的换热管数量逐渐减少。图6所示是管板上管束的分布示意图，相当于管束的截面图。由图中可以清楚的看到三组管热管的分布，以及三组管束中的换热管数量逐渐减少。第一组管束为15根换热管，第二组管束为11根换热管，第三组为9根换热管。实施例四本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于换热管的细化。本实施例所述的换热管是圆形截面的连续螺旋凹槽换热管、断续螺旋凹槽换热管、断续凹坑换热管中的一种。图7所示的是连续螺旋凹槽换热管。图8所示的是断续螺旋凹槽换热管。图9所示的是断续凹坑换热管。实施例五本实施例是上述实施例的改进,是上述实施例关于换热管的细化。本实施例所述的换热管是矩形截面换热管。最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案(比如隔板的形状、管壳的形状、换热管的形状、换热管在管壳中的排列方式等)进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和 范围。
权利要求1.一种三管程冷却器，包括进气口，所述的进气口与扩散器连接，所述的扩散器与换热管组件连接，所述换热管组件与收集器连接，所述的收集器与出气口连接，所述的换热管组件包括筒形的管壳，所述的管壳两端设有封闭两端面的管板，所述的两端管板之间设有换热管束，所述两端管板上设有与换热管连接的通孔；所述的管壳上设有进水口和出水口，其特征在于，所述的扩散器和收集器中分别设有将内腔分为两部分的分程隔板。
2.根据权利要求I所述的冷却器，其特征在于，所述的扩散器和收集器中的分程隔板将换热管束分为三组管束，所述的三组管束中的换热管数量和换热管形状和直径均相同。
3.根据权利要求I所述的冷却器，其特征在于，所述的扩散器和收集器中的分程隔板将换热管束分为三组管束，所述的三组管束按照气体流动的顺序管束中的换热管数量逐渐减少。
4.根据权利要求1-3之一所述的冷却器，其特征在于，所述的换热管是圆形截面的连续螺旋凹槽换热管、断续螺旋凹槽换热管、断续凹坑换热管中的一种。
5.根据权利要求1-3之一所述的冷却器，其特征在于，所述的换热管是矩形截面换热管。
专利摘要本实用新型涉及一种三管程冷却器，包括进气口，进气口与扩散器连接，扩散器与换热管组件连接，换热管组件与收集器连接，收集器与出气口连接，换热管组件包括筒形的管壳，管壳两端设有封闭两端面的管板，两端管板之间设有换热管束，管板上设有与换热管连接的通孔。管壳上设有进、出水口，扩散器和收集器中分别设有将内腔分为两部分的分程隔板。本实用新型通过在扩散器和收集器中设置分程隔板的方式将换热管束分为三组，使高温废气在冷却器的流动折返两次，相当于增加两个管程，延长了换热过程，提高了换热效率。本实用新型在较小的外形空间下，获得更大的换热效果，降低废气的排放温度，提高汽车发动机的排放性能指标，满足更高的环保排放要求。
文档编号F28D7/16GK202719903SQ20122039274
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者景建周, 汤俊洁 申请人:北京美联桥科技发展有限公司