螺旋形热交换器及相应制造方法
【专利说明】螺旋形热交换器及相应制造方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2014年05月07日提交的FR 14 54146的优先权。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及热交换器。
【背景技术】
[0004]更特别地，本发明的第一方面涉及热交换器，该热交换器包括:下金属片；上金属片；以及定界翅片的翅片片材。所述下金属片、上金属片以及翅片片材被叠置，以形成绕中心轴线成螺旋形卷绕的三层结构，并定界了盘圈。关于下金属片的第一大面和关于上金属片的第一大面在其之间定界了用于第一流体的流通的第一通道。关于下金属片的第二大面和关于上金属片的第二大面在其之间定界了用于第二流体的流通的第二通道，所述翅片片材设置在第二通道中。
[0005]这种类型的热交换器由WO 2005/017435获知。热交换器的下金属片和上金属片以构成用于流体的入口和出口并且在两个板之间保持恒定空间的方式压制而成。
[0006]这种类型的热交换器的制造是复杂的。
[0007]在这种情形下，本发明的目的是提供更易于制造的热交换器。
【发明内容】
[0008]为了这个目的，本发明与上述类型的热交换器相关，其中，热交换器具有设置在第一通道中的一组间隔件，由此这些间隔件是使下金属片和上金属片分开的杆条。
[0009]因此，在热交换器的制造中，能够使用非压制而成的平的板。间隔件确保在下金属片与上金属片之间的间隔，并且因此控制第一通道的自由区段。
[0010]热交换器还可以具有单独采用或以所有技术上可能的组合的方式采用的一个或更多个以下特征:
[0011]-所述一组间隔件具有周边间隔件，该周边间隔件插置在下金属片和上金属片的相应周缘之间，从而在所述周缘之间提供密封；
[0012]-周边间隔件包括沿着下金属片和上金属片的长边缘延伸的两个纵向杆条；
[0013]-周边间隔件为具有封闭轮廓的框架；
[0014]-第一通道具有分别定向在热交换器中的径向外部的外周端和热交换器中径向内部的内周端，由此所述一组间隔件具有至少一个中央间隔件，所述至少一个中央间隔件在第一通道最大部分的长度上周向地延伸并且将第一通道分成外出支路和返回支路，外出支路和返回支路彼此平行并且在内周端处、优选地仅在内周端处彼此连通；
[0015]-热交换器具有第一流体入口和第一流体出口，第一流体入口与外出支路在外周端处连通，而第一流体出口与返回支路在外周端处连通；
[0016]-该交换器具有圆筒形外部壳体，盘圈插入圆筒形外部壳体中；
[0017]-上金属片和下金属片绕中心轴线形成特定数量的圈，其中，所述翅片片材与上金属片和下金属片相比形成一个额外的圈，其中，所述额外的圈插置在上金属片与外部壳体之间；
[0018]-热交换器包括内管，三层结构绕内管卷绕，由此内管为卷绕金属片的两个轴向边缘叠覆的卷绕金属片，并且/或者，外部壳体为卷绕金属片的两个轴向边缘叠覆的卷绕金属片；以及
[0019]-定界翅片的翅片片材为具有褶皱部的折叠金属片，由此所述褶皱部构成翅片；
[0020]-翅片是与中心轴线平行的褶皱部；
[0021]-翅片是与中心轴线平行地延伸的叶片；
[0022]-翅片横过下金属片和上金属片的整个横向宽度延伸。
[0023]根据第二方面，本发明涉及制造热交换器的方法，该方法具有以下步骤:通过将下金属片、上金属片以及所述片材叠置而形成三层结构，其中，在下金属片与上金属片之间的第一通道中插置有一组间隔件；绕中心轴线成螺旋形地卷绕三层结构。
[0024]本方法还可以包括单独采用或以所有在技术上可能的组合的方式采用的一个或更多个以下步骤:
[0025]-对第一通道加压以将上金属片压靠所述片材的步骤，其中，该步骤在卷绕步骤之后执行;
[0026]-将第一流体入口管和第一流体出口管固定到上金属片上的步骤，其中，该步骤在形成步骤和卷绕步骤之前执行；以及
[0027]-将所述结构插入到圆筒形壳体中的步骤。
[0028]根据又一方面，本发明涉及包括具有上述特征的热交换器的排气管路，其中，第二流通通道流体地连接至用于废气流通的管道，而第一通道插置于在其中流通有冷却剂的热回收回路中。
【附图说明】
[0029]本发明的其他特性和优点将参照附图从下面给出的仅用于提供信息而并非限制性的详细说明变得容易理解，在附图中:
[0030]-图1示出了本发明的其中一些热交换器元件在卷绕之前的分解立体图；
[0031]-图2示出了板和定界翅片的片材在卷绕之后的侧视图；
[0032]-图3示出了完成的热交换器的侧视图；
[0033]-图4示出了图3的热交换器的示意性平面图；
[0034]-图5示出了本发明的制造方法的步骤的图示；
[0035]-图6示出了图2的一部分的放大视图，其中，该放大视图示出了在对第一通道加压之后板的变形；以及
[0036]-图7示出了表示本发明的热交换器的排气管路的简化示意图。
【具体实施方式】
[0037]图中示出的热蒸发器通常设计成安装在车辆排气管路中。车辆例如是机动车辆--通常是轿车或卡车。
[0038]该热交换器是例如用于兰金型(Rankine-type)回路的蒸发器。废气从蒸发器的第一侧流通。冷却剂从热交换器的第二侧流通，从而废气将其热能量的一部分传递至流动通过蒸发器的冷却剂。冷却剂可以是任何类型:水、乙醇/水混合物、或者R134或R245fa型制冷剂、或者与兰金回路匹配的任何其他类型的有机流体。该流体以呈液体的形式进入热交换器并且通过与废气进行热接触而蒸发。
[0039]替代地，热交换器不是蒸发器而是在两流体之间的简单的热交换器。这些流体中的每一者可以呈气体或液体形式。
[0040]热交换器不仅可以用在排气管路中，而且可以用在机动车辆的任何其他部分，或甚至用在任何种类的工业设施中。
[0041]如图1中示出的，热交换器2包括:下金属片4 ;上金属片6 ;定界翅片的翅片片材8 ;以及一组间隔件10，所述一组间隔件10插置在下金属片4与上金属片6之间。
[0042]如可以看到的，特别在图2和图3中，下金属片4、上金属片6和翅片片材8被叠置以形成绕中心轴线X成螺旋形地卷绕的三层结构，从而形成盘圈12。
[0043]下金属片4的相应的第一大面14和上金属片6的相应的第一大面16在它们之间定界第一通道18，用于第一流体的流通。
[0044]下金属片4的相应的第二大面20和上金属片6的相应的第二大面22在它们之间定界第二通道24，用于第二流体的流通，片材8布置在第二通道24中。
[0045]下金属片4的第一大面14与第二大面20彼此相对。上金属片6的第一大面16与第二大面22彼此相对。
[0046]下金属片是例如由不锈钢比如316L制成的。替代地，下金属片可以由1.4301(奥氏体钢)或444 (铁素体钢)制成。
[0047]下金属片具有0.1mm与0.4mm之间、优选地在0.15mm与0.3mm之间、更优选地等于例如0.2mm的厚度。
[0048]上金属片6通常由相同的材料制成并且具有与下金属片4相同的厚度。
[0049]在示出的示例中，在下金属片4和上金属片6的伸展状态下，下金属片4和上金属片6各自具有矩形形状。下金属片4和上金属片