[发明专利]热交换设备

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的热交换设备，该热交换设备包括：外壳和内壳，内壳具有隔板，通过所述隔板将内部的可被待冷却流体流过的通道与外部的设计在内壳与外壳之间的冷却剂通道隔开；肋片，所述肋片从隔板延伸到可被待冷却的流体流过的通道内；凹槽，所述凹槽设计在内壳隔板的外表面上；以及，凸起，所述凸起从外壳面向冷却剂通道的内壁朝向隔板上的凹槽方向这样延伸，使得冷却剂通道的横截面基本不变。

这种换热器例如在内燃机中用作冷却器。在这里例如已知用于冷却废气而且也用于冷却增压空气。在这两种情况下，所述冷却被用于改善燃烧过程并因而降低废气内有害物质含量。

众所周知，换热器和在这里尤其通过压铸制成的换热器由多个套叠在一起的壳体组成，肋片从壳体向尤其被待冷却流体流过的通道延伸。在这种情况下，那些延伸出肋片的底板一般用作冷却剂通道与通常导引气体的通道之间的隔板。

为了提高效率和为了简化浇铸过程，已知将内壳的隔板设计为波纹状，以改善在浇铸过程中液态金属的流动以及增大传热的表面。

此外，由DE102007008865A1已知，在这种在隔板上有凹槽的换热器中，应通过在外壳内壁同时铸造对应的凸起，将外壳铸造为能形成基本上恒定的冷却剂空隙。由此防止沿冷却剂主流方向的横截面内形成不同的流阻，否则会导致不均匀的通流，从而在换热器内造成较冷和较热的区域。

然而，这样做由于形成材料聚积带来的缺点是增加外壳的重量。此外，壳体零件往往经受高的压力，这种压力导致在壁厚较小时不能达到必要的强度。

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种换热器，它在外壳重量小的同时具有尽可能高的强度。与此同时应保持在冷却剂外套内均匀的流阻。

以上技术问题是通过具有主权利要求特征部分所述特征的换热器解决的。

由于在外壳内壁上的凸起通过外壳上的凸筋构成，在借助凸筋提高强度和减轻重量的同时减少所需的材料量。这种设计可例如用砂型铸造实现。与此同时，制成均匀通流的冷却剂通道，从而由于重量较轻而使冷却剂在内燃机耗油量低的情况下达到良好的效率。

优选地，凹槽分别设计在肋片根部之间，由此增大冷却面，从而可以进一步提高效率。

按作为替代方式的设计，凹槽分别设计在肋片根部处。这种设计由于在铸造时改善液态金属的流动而简化制造过程。制成的浇铸件有均匀的内部结构，由此进一步提高强度。

在本发明特别优选的设计中，肋片沿流动方向依次排列成排，其中，依次成排的肋片彼此错开布置，并且凸筋与这种错开配置对应地设计构造。由此消除边界层，从而保证在被待冷却流体流过的通道内待冷却的流体良好混合，其结果是提高效率。凸筋的相应设计在此实施形式中也导致在冷却剂通道的横截面内均匀通流，由此防止在冷却剂通道中冷却剂流速为零的死角，并再次提高效率。

在优选的实施方式中，内壳朝向冷却剂通道的表面和外壳朝向冷却剂通道的内壁连续设计，从而在被冷却流体流过的通道内不形成横截面突变，由此再次减小压力损失和避免死水区。在这种情况下可以采用功率较小的冷却剂泵。

内壳用压铸法制造且外壳用砂型铸造法制造是特别有利的。这样可以由少量壳体零件构成以及经济地生产换热器。

显然，采用热交换设备的这些实施形式，可以在提高强度和降低材料耗费的同时，至少保持冷却效率。通过减轻重量，节省原材料成本以及降低燃料消耗量。

在附图中示出了按本发明热交换设备的一种实施例并在以下进行描述。

图1以从斜上方观察的立体图形式示出了按本发明的热交换设备的视图。

图2以剖面图形式示出了图1中按本发明的热交换设备的正视图。

图1中表示的热交换设备由外壳2组成，在外壳内布置有两件式的内壳4，所述内壳包括上半壳6和下半壳8，该上半壳6和下半壳8通过摆式摩擦焊互相连接。

不仅内壳4的上半壳6而且其下半壳8都例如分别通过压铸法制成，并且分别具有隔板10，肋片12自所述隔板10出发，交替地在上半壳6和下半壳8的横截面上在内壳4内部的可被待冷却流体流过的通道14内延伸。所述流体例如可以是内燃机的废气。

内壳4以这样的方式套插在外壳2内，亦即在内壳4与外壳2之间构成可被冷却剂流过的冷却剂通道16，该冷却剂通道可通过隔板10与可被待冷却流体流过的通道14隔开。内壳4借助凸缘连接18与外壳2密封地连接，从而将冷却剂通道16设计为密闭的冷却剂外套。