[发明专利]热管EGR冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体冷却装置，具体说是一种废气再循环冷却器。它可以广泛应用在使用废气再循环的动力装置上。

背景技术

随着排放要求的日益严格，废气再循环技术越来越多地应用在动力装置上。基原理是将第一次排出的部分废气经冷却后再导回发动机内以有效降低废气中的氮氧化物的生成。传统的废气再循环(EGR)过程中的冷却器分管壳式和板翅式两种。主要存在以下弊端：1、传统的废气冷却方式利用发动机冷却液进行冷却，由于蒸汽状态的冷却液会对发动机冷却回路造成严重气蚀，因此发动机冷却液在工作状态下总以液态形式存在，也就是说废气冷却是靠发动机冷却液温升的方式带走热量，这种方式冷却效果较差。2、常规EGR冷却器采用管壳式或板翅式结构，紧凑的结构更易结炭，会大大降低EGR冷却器的冷却效率。3、传统的管壳式EGR冷却器，管束与两侧端板焊接处受热应力作用明显，易泄漏。4、传统的管壳式EGR冷却器，废气流向与冷却液流向相同，目的是减少冷却液汽化程度，但顺流的冷却效果不如逆流好。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在的上述缺陷，旨在提供一种新的EGR冷却器，可有效地降低冷却后的废气温度，在同样再循环废气量的前提下，可以有效缓解废气对发动机升功率造成的影响。能有效降低结炭带来的负面影响。弹簧状加热段结构能有效避免热胀冷缩造成的负面影响，壳体更能均匀地热胀冷缩，大大减少壳体与法兰焊接面的泄漏机会。

解决上述问题采用的技术方案是：一种热管EGR冷却器，主要包括壳体和热管两部分，所述壳体两端分别设废气进口和废气出口，所述热管由依次首尾连通的加热段、蒸汽管、冷凝段、冷凝管组成，其特征在于所述加热段设置在所述壳体内。

因为热管的冷却功能，是由加热段内的冷却液受热汽化带走热量而实现的，这换热方式的换热能力要比用液态冷却液受热升温带走热量的方式高100多倍。所以本发明摈弃借用发动机冷却液冷却的方式，而采用独立的热管换热系统，其冷却发动机废气的效果明显优于传统的EGR冷却器。并且，热管内的冷凝液无需外加泵的驱动力，可以根据物质各状态的物理性质自行循环，有效的节约了能源，并且简化了机器的结构。

在本发明中，所述壳体为圆柱形筒状，其两端的废气进口和废气出口与发动机排气管和回气管之间通过法兰连接。所述热管加热段在所述壳体的内腔，呈双层柱形螺旋状布置，采用这种结构的目的，一方面是弯曲的加热段管体，有效地增加了加热段换热工作面面积；另一方面，管体的弹簧状布置可以使其在管体发生热胀冷缩时自由伸缩，而不会裂损。并且管体的伸缩还可以促使其上挂结的积炭脱落。为增加冷凝效果，所述冷凝段呈迂回状设置。

在本发明中，为了使冷却液实现良好的定向循环，所述冷凝段与所述蒸汽管的接口应该高于与所述冷凝管的接口。

做为本发明的进一步改进，所述热管加热段内冷却液的流向与壳体内废气流向相反。这种废气与冷却液相互逆向流动的设计，有利于充分换热。其具体实现方式可以是，所述蒸汽管与所述加热段接口位于壳体的废气进口端，所述冷凝管与所述加热段接口位于壳体的废气出口端。由于壳体内靠近废气进口的一段和靠近废气出口一段段温差较大，这种布置方式有利于热管内介质自然循环。

本发明的热管EGR冷却器优点如下：1、利用冷却液的汽化潜热进行冷却，换热能力与常规冷却液相比可提高100倍以上，也就是说，经本发明冷却器冷却后的废气温度更低，在这种前题下，相同量的废气经本发明冷却器冷却后再回到发动机内会占用更小空间，这样便有效的降低了废气再循环对发动机升功率的影响。2、与传统的冷却液走壳程的方式相反，在本发明中废气已不再走管道狭小的换热管，而是从壳体内腔通过。这种采用废气走壳程的方法，由于加热段为弹簧状装结构，热胀冷缩时更容易令附在管表面的积炭破裂、脱落，具有自动除炭功能，可大大降低结炭带来的负面影响。3、本发明的热管加热段采用弹簧状螺旋结构设计，其横向自由伸缩性较强，可以有效缓冲热应力的影响。4、逆流形式更利于废气与冷却液进行热交换。

附图说明

图1是常规管壳式EGR冷却器示意图。

图2是热管EGR冷却器结构示意图。

图3是图1的正视图。

图4是图1的左视图。

图5是图1的右视图。

图6是热管部分介质流向示意图。

图7是壳体部分废气流向示意图。

图8是热管EGR冷却器外观图。

具体实施方式