CN113915033B - 一种具有阻尼结构的重型egr冷却器 - Google Patents
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Abstract
一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，扩散件通过管板连接换热管，扩散件和阻挡环之间设有波纹管；波纹管的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件；第一阻尼件具有粗口端和细口端，粗口端接触阻挡环，细口端套在扩散件的外围；换热管和壳体的内壁之间设有第二阻尼结构，第二阻尼结构包括支撑片或第二阻尼件，支撑片连接换热管，第二阻尼件连接支撑片，第二阻尼件接触壳体的内壁。本发明从提高EGR冷却器的可靠性考虑，第一阻尼结构和第二阻尼结构在振动过程中为克服阻力而做功，消耗初始振动带来的能量，使得振幅不断衰减；通过降低振幅提高波纹管和换热芯体的抗振动性能，提高EGR冷却器整体的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，属于发动机技术领域。
背景技术
EGR冷却系统能够减少汽车尾气NOx排放，在汽车较高速度下，将少量废气重新导入进气门，进而实现废气再循环。废气的温度事关NOx排放量，废气的温度越低对发动机的NOx抑制作用越好。EGR冷却器可以降低进入气缸的废气温度，对发动机热负荷有好处，能够降低发动机温度。随着相关环保政策的实施，空气质量改善具有明显效果。尽管如此，但是目前的形势并不乐观，特别是PM2.5经常发生且比较严重的区域，离环保目标还有较远的路。
现阶段，减排和管控的重点是重型柴油机，而重型柴油机上应用的EGR冷却器的换热性能要求高，体积大，振动大，热胀冷缩应力大，对可靠性的要求更高；通常情况是采用波纹管补偿热胀冷缩变形，波纹管由于壁薄，在具有良好补偿变形的同时，抗振动性差，导致整个EGR冷却器的可靠性降低。因此，亟需一种能够提高整体可靠性的重型EGR冷却器技术方案。
发明内容
为此，本发明提供一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，通过降低振幅提高波纹管和换热芯体的抗振动性能，提高EGR冷却器整体的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有阻尼结构的重型 EGR冷却器，包括壳体和换热芯体，所述换热芯体设置在所述壳体的内部，所述壳体的进气端形成有阻挡环，所述换热芯体包括扩散件、管板和换热管；
所述扩散件通过所述管板连接所述换热管，所述扩散件和所述阻挡环之间设有波纹管；
所述波纹管的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件；所述第一阻尼件具有粗口端和细口端，所述粗口端接触所述阻挡环，所述细口端套在所述扩散件的外围；
所述换热管和所述壳体的内壁之间设有第二阻尼结构，所述第二阻尼结构包括支撑片或第二阻尼件，所述支撑片连接所述换热管，所述第二阻尼件连接所述支撑片，所述第二阻尼件接触所述壳体的内壁。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述扩散件靠近所述波纹管的一端设有固定台阶，所述细口端套在所述固定台阶的外围。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述扩散件的内部导通所述换热管，所述扩散件靠近所述波纹管一端的内径小于所述扩散件靠近所述换热管一端的内径。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述第一阻尼件采用锥形弹簧，所述锥形弹簧具有所述粗口端和所述细口端，所述粗口端接触所述阻挡环，所述细口端套在所述扩散件的外围。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述第一阻尼件具有预设的压缩量。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述支撑片的端部向远离所述换热管的方向弯曲，所述支撑片的端部形成有调节孔；
所述第二阻尼件的端部插入所述调节孔中。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述第二阻尼件采用板簧，所述第二阻尼件的中心具有拱形弯曲。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述换热管的径向对称分布有所述第二阻尼结构。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述换热管的轴向至少设有两组所述第二阻尼结构。
作为具有阻尼结构的重型EGR冷却器优选方案，所述第二阻尼件通过所述调节孔具有沿所述换热管轴向的预设调节距离。
本发明具有如下优点：设有壳体和换热芯体，换热芯体设置在壳体的内部，壳体的进气端形成有阻挡环，换热芯体包括扩散件、管板和换热管；扩散件通过管板连接换热管，扩散件和阻挡环之间设有波纹管；波纹管的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件；第一阻尼件具有粗口端和细口端，粗口端接触阻挡环，细口端套在扩散件的外围；换热管和壳体的内壁之间设有第二阻尼结构，第二阻尼结构包括支撑片或第二阻尼件，支撑片连接换热管，第二阻尼件连接支撑片，第二阻尼件接触壳体的内壁。本发明从提高EGR冷却器的可靠性考虑，在波纹管外设有第一阻尼结构，换热芯体外增加第二阻尼结构，第一阻尼结构和第二阻尼结构在振动过程中为克服阻力而做功，消耗初始振动带来的能量，使得振幅不断衰减；通过降低振幅提高波纹管和换热芯体的抗振动性能，提高EGR冷却器整体的可靠性；适用于发动机系统中废气再循环，尤其适用于中、重型柴油机和天然气机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例中提供的具有阻尼结构的重型EGR冷却器结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的具有阻尼结构的重型EGR冷却器中波纹管周边结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的具有阻尼结构的重型EGR冷却器第二阻尼结构配合示意图；
图4为本发明实施例中提供的具有阻尼结构的重型EGR冷却器第二阻尼结构俯视示意图。
图中，1、壳体；2、换热芯体；3、阻挡环；4、扩散件；5、管板；6、换热管；7、波纹管；8、第一阻尼件；9、粗口端；10、细口端；11、支撑片； 12、第二阻尼件；13、固定台阶。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1、图2、图3和图4，本发明提供一种具有阻尼结构的重型EGR 冷却器，包括壳体1和换热芯体2，所述换热芯体2设置在所述壳体1的内部，所述壳体1的进气端形成有阻挡环3，所述换热芯体2包括扩散件4、管板5 和换热管6；
所述扩散件4通过所述管板5连接所述换热管6，所述扩散件4和所述阻挡环3之间设有波纹管7；
所述波纹管7的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件8；所述第一阻尼件8具有粗口端9和细口端10，所述粗口端9接触所述阻挡环3，所述细口端10套在所述扩散件4的外围；
所述换热管6和所述壳体1的内壁之间设有第二阻尼结构，所述第二阻尼结构包括支撑片11或第二阻尼件12，所述支撑片11连接所述换热管6，所述第二阻尼件12连接所述支撑片11，所述第二阻尼件12接触所述壳体1的内壁。
辅助图2，本实施例中，所述扩散件4靠近所述波纹管7的一端设有固定台阶13，所述细口端10套在所述固定台阶13的外围。所述第一阻尼件8采用锥形弹簧，所述锥形弹簧具有所述粗口端9和所述细口端10，所述粗口端9 接触所述阻挡环3，所述细口端10套在所述扩散件4的外围。所述第一阻尼件8具有预设的压缩量。
具体的，第一阻尼件8的粗口端9和细口端10是一个相对的概念，并不限制具体的粗细尺寸多少，以第一阻尼件8采用锥形弹簧为例，必然具有一个粗口端9和细口端10，粗口端9和细口端10是一个逐渐过渡的过程。
具体的，固定台阶13的外径根据锥形弹簧的细口端10内径确定，从而能够使锥形弹簧与固定台阶13紧密的接触连接，起到固定锥形弹簧的效果。
具体的，锥形弹簧在初始装配时给予一定压缩量，由于换热芯体2和波纹管7会整体出现受迫振动，如果出现共振，波纹管7会出现断裂，长时间振动下，波纹管7也会出现疲劳失效。而增加锥形弹簧后，在振动过程中，锥形弹簧可以利用自身的回复力阻碍换热芯体2的位移移动，且锥形弹簧在热胀冷缩作用下，会出现收缩而具有一定的阻尼力，在回复力和阻尼力的共同作用下，锥形弹簧会做减幅振动，振幅会越来越小，使得振动在波纹管7和换热芯体2 自身的刚度要求范围内，起到提高抗振动性能的作用，从而提高EGR冷却器的整体可靠性。
本实施例中，所述扩散件4的内部导通所述换热管6，所述扩散件4靠近所述波纹管7一端的内径小于所述扩散件4靠近所述换热管6一端的内径。
具体的，扩散件4的本身属于现有技术，扩散件4处于EGR冷却器的进气端，且扩散件4的内部是一个圆台状的空间，能够起到废气扩散作用，使废气进入到换热管6内部进行换热。
辅助图3和图4，本实施例中，所述支撑片11的端部向远离所述换热管6 的方向弯曲，所述支撑片11的端部形成有调节孔；所述第二阻尼件12的端部插入所述调节孔中。所述第二阻尼件12采用板簧，所述第二阻尼件12的中心具有拱形弯曲。所述换热管6的径向对称分布有所述第二阻尼结构。所述换热管6的轴向至少设有两组所述第二阻尼结构。所述第二阻尼件12通过所述调节孔具有沿所述换热管6轴向的预设调节距离。
具体的，换热芯体2外的第二阻尼结构是在换热管6外设计支撑片11，支撑片11与换热焊接，支撑片11外设计板簧，板簧纵向设计，板簧两端与支撑片11连接。板簧与壳体1之间采用过盈装配，在EGR冷却器振动载荷作用下，板簧会发生变形，向两端延伸，而支撑片11通过调节孔具有限位，限制板簧变形过大，与支撑片11之间有相对滑动而产生摩擦，会产生一定的阻力，促使振动衰减，可以起到缓冲作用。
具体的，支撑片11与壳体1之间的过盈配合，可以将换热管6的力和力矩传递到壳体1上，起到分散换热芯体2受力的作用。在一个EGR冷却器的周向采用对称设计两组第二阻尼结构，在轴向上可以根据EGR冷却器的长度和发动机的工况，设计两组或者多组第二阻尼结构。
具体的，第一阻尼结构和第二阻尼结构的配合，更好的实现了，通过降低振幅提高波纹管7和换热芯体2的抗振动性能，提高EGR冷却器整体的可靠性效果。
综上所述，本发明设有壳体1和换热芯体2，换热芯体2设置在壳体1的内部，壳体1的进气端形成有阻挡环3，换热芯体2包括扩散件4、管板5和换热管6；扩散件4通过管板5连接换热管6，扩散件4和阻挡环3之间设有波纹管7；波纹管7的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件8；第一阻尼件8具有粗口端9和细口端10，粗口端9接触阻挡环3，细口端10套在扩散件4的外围；换热管6和壳体1的内壁之间设有第二阻尼结构，第二阻尼结构包括支撑片11或第二阻尼件12，支撑片11连接换热管6，第二阻尼件12连接支撑片11，第二阻尼件12接触壳体1的内壁。锥形弹簧在初始装配时给予一定压缩量，由于换热芯体2和波纹管7会整体出现受迫振动，如果出现共振，波纹管7会出现断裂，长时间振动下，波纹管7也会出现疲劳失效。而增加锥形弹簧后，在振动过程中，锥形弹簧可以利用自身的回复力阻碍换热芯体2的位移移动，且锥形弹簧在热胀冷缩作用下，会出现收缩而具有一定的阻尼力，在回复力和阻尼力的共同作用下，锥形弹簧会做减幅振动，振幅会越来越小，使得振动在波纹管7和换热芯体2自身的刚度要求范围内，起到提高抗振动性能的作用，从而提高EGR冷却器的整体可靠性。换热芯体2外的第二阻尼结构是在换热管6外设计支撑片11，支撑片11与换热焊接，支撑片11外设计板簧，板簧纵向设计，板簧两端与支撑片11连接。板簧与壳体1之间采用过盈装配，在EGR冷却器振动载荷作用下，板簧会发生变形，向两端延伸，而支撑片11通过调节孔具有限位，限制板簧变形过大，与支撑片11之间有相对滑动而产生摩擦，会产生一定的阻力，促使振动衰减，可以起到缓冲作用。支撑片11与壳体1之间的过盈配合，可以将换热管6的力和力矩传递到壳体1 上，起到分散换热芯体2受力的作用。在一个EGR冷却器的周向采用对称设计两组第二阻尼结构，在轴向上可以根据EGR冷却器的长度和发动机的工况，设计两组或者多组第二阻尼结构。第一阻尼结构和第二阻尼结构的配合，更好的实现了通过降低振幅提高波纹管7和换热芯体2的抗振动性能，提高EGR 冷却器整体的可靠性效果。本发明从提高EGR冷却器的可靠性考虑，在波纹管7外设有第一阻尼结构，换热芯体2外增加第二阻尼结构，第一阻尼结构和第二阻尼结构在振动过程中为克服阻力而做功，消耗初始振动带来的能量，使得振幅不断衰减；通过降低振幅提高波纹管7和换热芯体2的抗振动性能，提高EGR冷却器整体的可靠性；适用于发动机系统中废气再循环，尤其适用于中、重型柴油机和天然气机。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，包括壳体(1)和换热芯体(2)，所述换热芯体(2)设置在所述壳体(1)的内部，所述壳体(1)的进气端形成有阻挡环(3)，其特征在于，所述换热芯体(2)包括扩散件(4)、管板(5)和换热管(6)；
所述扩散件(4)通过所述管板(5)连接所述换热管(6)，所述扩散件(4)和所述阻挡环(3)之间设有波纹管(7)；
所述波纹管(7)的外围设有作为第一阻尼结构的第一阻尼件(8)；所述第一阻尼件(8)具有粗口端(9)和细口端(10)，所述粗口端(9)接触所述阻挡环(3)，所述细口端(10)套在所述扩散件(4)的外围；
所述换热管(6)和所述壳体(1)的内壁之间设有第二阻尼结构，所述第二阻尼结构包括支撑片(11)或第二阻尼件(12)，所述支撑片(11)连接所述换热管(6)，所述第二阻尼件(12)连接所述支撑片(11)，所述第二阻尼件(12)接触所述壳体(1)的内壁。
2.根据权利要求1所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述扩散件(4)靠近所述波纹管(7)的一端设有固定台阶(13)，所述细口端(10)套在所述固定台阶(13)的外围。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述扩散件(4)的内部导通所述换热管(6)，所述扩散件(4)靠近所述波纹管(7)一端的内径小于所述扩散件(4)靠近所述换热管(6)一端的内径。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述第一阻尼件(8)采用锥形弹簧，所述锥形弹簧具有所述粗口端(9)和所述细口端(10)，所述粗口端(9)接触所述阻挡环(3)，所述细口端(10)套在所述扩散件(4)的外围。
5.根据权利要求4所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述第一阻尼件(8)具有预设的压缩量。
6.根据权利要求1所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述支撑片(11)的端部向远离所述换热管(6)的方向弯曲，所述支撑片(11)的端部形成有调节孔；
所述第二阻尼件(12)的端部插入所述调节孔中。
7.根据权利要求6所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述第二阻尼件(12)采用板簧，所述第二阻尼件(12)的中心具有拱形弯曲。
8.根据权利要求7所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述换热管(6)的径向对称分布有所述第二阻尼结构。
9.根据权利要求8所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述换热管(6)的轴向至少设有两组所述第二阻尼结构。
10.根据权利要求6所述的一种具有阻尼结构的重型EGR冷却器，其特征在于，所述第二阻尼件(12)通过所述调节孔具有沿所述换热管(6)轴向的预设调节距离。
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