CN101251344A - 叠片式汽车散热器 - Google Patents

Abstract

一种叠片式汽车散热器，用于汽车发动机工作温度的控制。散热器上的过渡叠片、连通管、小孔叠片放置在需要安装加水口、进水管、出水管和放水阀的位置上，连通管上分别焊接加水口、进水管、出水管、放水阀座。叠片零件相对贴焊在一起，构成一个个叠片组件，叠片组件与叠片组件之间由叠片两端的外凸台钎焊连通，叠片组之间放置散热带，钎焊连接。散热带改为平底形状，与叠片平面连接，散热带的宽度小于同一芯体上叠片零件的宽度，使芯体成为凹带形式，叠片式汽车散热器还可以演变成叠片式外置型、油冷型、嵌入型、装配型汽车散热器，以广泛适应需要。

Description

叠片式汽车散热器

技术领域

本发明涉及汽车发动机冷却系统中的一个关键部件——散热器。

背景技术

公知的汽车发动机散热器诞生有100余年了，散热器芯体的主流结构经历了从管片式向管带式的发展变化，随后是铝质材料进入散热器并且与铜质材料的散热器展开竞争高低的局面，但是，散热器在主流结构的突破上并没有进展。

公知的汽车散热器由水室总成、芯体总成和侧板总成等钎焊、组装而成。其中占当前绝大多数的芯体总成为管带式结构，波浪形的散热带与冷却扁管相互间隔放置，钎焊联接，散热器也由此被称为管带式散热器。该散热器有下列难以克服的结构性障碍：

1由于主片宽度必须有大于芯体冷却管外缘宽度15mm左右的结构性要求，致使散热器总成的厚度比直接完成热交换的芯体厚度平均增加约20％以上；

2凡是2排冷却扁管以上的芯体，其管排与管排之间必须留有4mm左右的工艺性间隙，这些间隙处的散热带没有直接热源，影响了芯体的散热效率。

3散热器四角及其附近区域是承受应力最大的部位，部分应力需要连接四个角的冷却管传递，所以常有散热器两侧的边管出现断裂、开焊、泄漏或者边管与主片的钎焊连接处开焊、泄漏等事故发生。

公知的汽车空调系统中叠片式结构的蒸发器，每二只叠片相对贴焊构成一个组合通道，每组叠片之间钎焊散热带，这种结构直接用到汽车散热器上有如下困难：

1需要解决加水口、进水管、出水管、放水阀等零部件以及机油冷却器等附件的安装空间或安装方式；

2叠片组内的通道狭小，允许通过的冷却液流量与汽车散热器的流量要求差别悬殊；

3受叠片组的钎焊密封要求严格和叠片零件的自身结构特点所限，叠片零件的长度受到制约，因而应用于较大功率发动机上的散热有难度。

发明内容

为了提高汽车散热器的散热性能，缩小散热器总成的体积，降低其材料消耗，延长其使用寿命和显著降低散热器在使用中的故障率，本发明提供一种叠片式汽车散热器，对常规的叠片式结构进行了一系列重大的改变，使其能够适用于汽车、拖拉机、水冷摩托车发动机的工作温度控制。

叠片式汽车散热器一般采用四种叠片零件，有过渡叠片、小孔叠片、普通叠片和边板。其中，过渡叠片和小孔叠片放置在需要安装加水口、进水管、出水管和放水阀的位置上，过渡叠片的一端冲制有一个外凸台孔，与小孔叠片一端的外凸台孔钎焊连通，过渡叠片的另一端冲制有两个相邻的外凸台孔，该两孔中的一个孔与连通管钎焊连通，另一个孔与小孔叠片另一端的外凸台孔钎焊连通，过渡叠片的背面再与一只普通叠片相对贴焊连接，由此完成连通管、小孔叠片组、普通叠片组之间的互相连通。连通管上分别焊接加水口、进水管、出水管、放水阀座，两只边板布置在散热器最外侧，分别与普通叠片贴焊，完成对散热器两侧面的封堵。其余每两只叠片相对贴焊在一起，构成一个个叠片组件，叠片组件与叠片组件之间由叠片两端的外凸台钎焊连通，叠片组之间放置散热带，钎焊连接。叠片零件上冲制有内肋凸台，用以增加流体的扰动，同时也扩大了叠片组内通道的表面积，叠片零件上还有少量均匀布置的连接凸台，与相对贴焊在一起组成叠片组件的另一只叠片零件上对称分布的连接凸台钎焊连接，以提高叠片组件的整体刚度与强度。散热器完成整体钎焊后，衬垫橡胶薄板，由上、下底板和左右侧板组成的框架用螺栓组件装配起来并分别安装上散热器盖和放水阀。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，将加水口、进水管、出水管、放水阀放置于芯体的外部，成为叠片式外置型汽车散热器。散热器的芯体只采用一种叠片和散热带组成，封闭芯体两侧的边板的一端开孔，与叠片组端部的空腔钎焊连通，边板开孔处的外表面分别与护套、进水管或出水管钎焊连通，进水管上部装焊有加水口，出水管底部安装放水阀。安装框架时，在框架的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，将进水管、加水口、连接板制作成进水管套件，将出水管、放水阀座、连接板制作成出水管套件，在芯体边板开孔处的外表面焊有开出了通孔的垫板，垫板与进水管套件或出水管套件之间加垫橡胶密封垫后，螺栓组件紧固，成为可拆卸结构。安装框架时，在框架的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，在可拆卸连接的叠片式外置型汽车散热器的芯体上设置二处连通管结构，用于安装机油冷却器，成为叠片式油冷型汽车散热器。这二处连通管结构同处于芯体的底部或者顶部，其中心距与机油冷却器的进、出油口的中心距一致，芯体完成钎焊后，将机油冷却器安装在芯体空腔内，固定在连通管壁上，再分别安装上橡胶密封垫、进、出水管套件，。安装框架时，在框架的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板后，由螺栓将框架紧固。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，叠片式油冷型汽车散热器在芯体的底部或者顶部只设置一处连通管结构，芯体完成钎焊后，连通管用以固定机油冷却器的一端，机油冷却器的另一端伸出芯体，固定在增设的方管组件上，再分别安装上橡胶密封垫、进、出水管套件。安装框架时，在框架的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板后，由螺栓将框架紧固。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，将叠片组件上、下之间制作成互相嵌入钎焊连通的结构，成为叠片式嵌入型汽车散热器。叠片组不仅可以上、下二级嵌入连通，还可以上、下多级嵌入连通，上一级叠片组的下端和下一级叠片组的上端互相嵌入钎焊连接相通，连接处的内部可以流通冷却液，其左右宽度方面的扩展只是增加相同规格的叠片组和散热带的数量来实现，由此解决叠片式散热器在应用于较大功率的发动机时，能够满足散热器的正面面积在二维平面上进行改变的要求。冷却液由叠片式散热器的进水管流入，由上而下，经过一级一级的叠片组，流到散热器的最底部，再从出水管流出，完成了冷却液经过散热器环节的循环。这种叠片式散热器必须采用框架封装，框架与芯体之间衬垫橡胶薄板。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，散热器芯体由若干个单元件组装而成，可以拆卸，成为叠片式装配型汽车散热器。散热器的普通单元件由二只装配式普通叠片和一条散热带钎焊组成，特殊单元件由装配式过渡叠片、小孔叠片、散热带和连通管钎焊组成，单元件之间的连接采用在其间加垫橡胶密封圈，安装上高硬度薄钢板制作的U形卡条固定，装配式叠片零件的周边制作出密封圈沟槽，中部平面区域制作向叠片组通道内凸起的斜内肋，内肋的凸起高度不超过该通道横截面宽度的20％。装配式叠片采用覆合层铝板制作时，铝板的一面涂覆耐腐蚀覆合层，用于叠片组内通道表面，另一面涂覆钎料覆合层，与散热带及其它零件钎焊。完成安装的芯体要装入钢板制作的框架内，框架由槽形的上、下底板和左、右侧板用螺栓组件连接而成，上、下底板槽形内口的宽度尺寸与U形卡条的外侧宽度尺寸之间尽量做到最小的间隙。框架与芯体之间四周均垫有橡胶薄板，安装框架时，橡胶薄板被压紧。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，将散热带折弯处的园角改为平面，成为平底形散热带。散热带与叠片的连接由直线型改变成为窄矩形，平底形散热带与冷却管的钎焊面积是现用普通散热带与冷却管有效钎焊面积的2～3倍，有效钎焊面积是指其热阻最小处的钎焊面积，不包括该钎缝两侧的钎角处热阻显著递增的钎焊面积。平底形散热带与冷却管钎料层的平面接触，包容了更多的钎料，大幅度提高了冷却管上钎料镀层的利用率，增大了接触面积，不仅使叠片与散热带在有接触的部位增加了热量的传导，补充了在凹坑处叠片向散热带的导热损失，同时也增强了叠片与散热带的钎焊连接强度。

叠片式汽车散热器的另一个实施例的特征在于，平底形散热带的宽度尺寸小于同一芯体上叠片零件的宽度尺寸，散热带凹了进去，散热器芯体成为了凹带形芯体。散热带的宽度b截止于图50中所示的R处，使散热带的材料最大限度的应用到可以获取最多热量传导的区域内，将热传导效率低的区域内的散热带材料节省下来，散热带的其它参数都保持不变。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明。

图1是根据本发明叠片式汽车散热器的主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1中K处的局部放大图。

图4是图1中叠片式汽车散热器安装框架后的主视图。

图5是图4的左视图。

图6是过渡叠片零件的主视图。

图7是图6的左视图。

图8是小孔叠片零件的主视图。

图9是图8的左视图。

图10是两只普通叠片零件相对钎焊在一起构成流体通道的主视图。

图11是图10的左视图。

图12是图10上的A-A剖面图。

图13是图10上的B-B剖面图。

图14是叠片式外置型汽车散热器的主视图。

图15是图14的左视图。

图16是图14中M处的局部放大图。

图17是叠片式外置型汽车散热器安装框架后的主视图。

图18是图17的左视图。

图19是叠片式外置型汽车散热器的外置部分与芯体可拆卸结构的主视图。

图20是图19的左视图。

图21是图19上N处的局部放大图。

图22是进水管组件的主视图。

图23是图22的左视图。

图24是叠片式散热器安装油冷器的主视图。

图25是图24的左视图。

图26是图24中V处的局部放大图。

图27是图26中C-C剖视图。

图28是叠片式散热器增设方管组件用于安装油冷器的主视图。

图29是图28中W处的局部放大图。

图30是方管组件的主视图。

图31是图30的左视图。

图32是叠片嵌入型结构的主视图。

图33是32的左视图。

图34是图32中Z处的局部放大图。

图35是图34上的E-E的剖面图。

图36是三级叠片嵌入结构的散热器总成主视图。

图37是叠片式装配型汽车散热器的主视图。

图38是图37的左视图。

图39是装配式过渡叠片、小孔叠片、散热带和连通管组成的单元件主视图。

图40是装配式普通叠片和散热带组成的单元件主视图。

图41是两只装配式普通叠片之间垫入橡胶密封圈并用U形卡条锁扣的主视图。

图42是图41的左视图。

图43是图41上的F-F剖面图。

图44是图43中Q处的局部放大图。

图45是图41上的G-G剖面图。

图46是U形卡条的主视图。

图47是图46上的H-H剖面图。

图48是平底形散热带的主视图。

图49是普通散热带的主视图。

图50是叠片式凹带形芯体的截面示意图。

图51是叠片式普通芯体的断面示意图。

图中1.散热带，2.普通叠片，3.过渡叠片，4.小孔叠片，5.加水口，6.散热器盖，7.连通管，8.进水管，9.边板，10.出水管，11.放水阀，12.橡胶薄板，13.框架，14.螺栓组件，15.护套，16.垫板，17.橡胶密封垫，18.进水管套件，19.出水管套件，20.连接板，21.机油冷却器，22.方管组件，23.方管，24.嵌入式普通叠片，25.嵌入式过渡叠片，26.嵌入式小孔叠片27.支架，28.普通单元件，29.加水口单元件，30.进水管单元件，31.出水管单元件，32.装配式过渡叠片，33.装配式普通叠片，34.U形卡条，35.橡胶密封圈。

具体实施方式

图1是根据本发明的叠片式汽车散热器的主视图。普通叠片(2)、小孔叠片(4)、过渡叠片(3)、散热带(1)、连通管(7)、加水口(5)、进水管(8)、出水管(10)、边板(9)顺序钎焊连接，装配上散热器盖(6)和图2中的放水阀(11)。

图4是根据本发明的叠片式汽车散热器安装上框架(13)后的主视图，在散热器与框架(13)之间加垫橡胶薄板(12)，由螺栓组件(14)紧固。

图12所示实施例中，表现了普通叠片组件在图10的A-A处被剖开后，叠片零件上内肋凸台的分布与状态。

图13所示实施例中，表现了普通叠片组件在图10的B-B处被剖开后，叠片零件上连接凸台的分布及其相互贴焊在一起时的状态。

图14是根据本发明的叠片式外置型汽车散热器的主视图。散热带(1)、普通叠片(2)、边板(9)、护套(15)、进水管(8)、出水管(10)、加水口(5)顺序钎焊连接，安装上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图19是根据本发明的可拆卸的叠片式外置型汽车散热器的主视图。散热带(1)、普通叠片(2)、边板(9)、垫板(16)顺序钎焊连接成芯体总成。加水口(5)、进水管(8)、连接板(20)组焊成进水管套件(18)，出水管(10)、连接板(20)和放水阀座组焊成出水管套件(19)。进水管套件(18)、出水管套件(19)、橡胶密封垫(17)与芯体总成由螺栓组件(14)连接固定，安装上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图24是根据本发明的叠片式油冷型汽车散热器的主视图。散热带(1)、普通叠片(2)、过渡叠片(3)、小孔叠片(4)、连通管(7)、边板(9)、垫板(16)顺序钎焊连接，2个连通管(7)同处于芯体的底部或者顶部，其中心距与机油冷却器(21)的进、出油口的中心距一致，芯体完成钎焊后，将机油冷却器(21)安装在芯体空腔内，固定在连通管(7)壁上，再分别安装上橡胶密封垫(17)、进水管套件(18)、出水管套件(19)，装配上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图28是根据本发明的叠片式油冷型汽车散热器另一种结构的主视图。在芯体的底部或者顶部只设置一处连通管(7)结构，芯体完成钎焊后，连通管(7)用以固定机油冷却器(21)的一端，机油冷却器(21)的另一端伸出芯体，固定在增设的方管组件(22)上，再分别安装上橡胶密封垫(17)、进水管套件(18)，出水管套件(19)。需要框架(13)的散热器，在框架(13)的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板(12)后，由螺栓组件(14)将框架(13)紧固，安装上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图32是根据本发明的叠片式嵌入型汽车散热器的主视图。散热带(1)、嵌入式普通叠片(24)、嵌入式过渡叠片(25)、嵌入式小孔叠片(26)、连通管(7)、加水口(5)、进水管(8)、出水管(10)、边板(9)顺序钎焊连接，框架(13)的上、下底板与芯体之间加垫橡胶薄板(12)后，由螺栓组件(14)将框架(13)紧固，安装上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图37是根据本发明的叠片式装配型汽车散热器的主视图。该散热器芯体由若干个单元件组装而成，可以拆卸。散热器的普通单元件(28)由二只装配式普通叠片(33)和一条散热带(1)钎焊组成，特殊单元件是指加水口单元件(29)、进水管单元件(30)和出水管单元件(31)，它们分别由装配式过渡叠片(32)、小孔叠片(4)、散热带(1)、连通管(7)、加水口(5)、进水管(8)、出水管(10)钎焊组成，单元件之间的连接采用在其间加垫橡胶密封圈(35)，安装上高硬度薄钢板制作的U形卡条(34)固定，装配式叠片零件的周边制作出密封圈沟槽，中部平面区域制作向叠片组通道内凸起的斜内肋。完成安装的芯体要装入钢板制作的框架(13)内，框架(13)由槽形的上、下底板和左、右侧板组成，用螺栓组件(14)连接，上、下底板槽形内口的宽度尺寸与U形卡条(34)的外侧宽度尺寸之间尽量做到最小的间隙。框架(13)与芯体之间四周均垫有橡胶薄板(12)，安装框架(13)时，橡胶薄板(12)被压紧，安装上散热器盖(6)和放水阀(11)。

图48是根据本发明的叠片式汽车散热器中的关键传热元件—散热带(1)的主视图。将平面开窗的普通波浪形散热带折弯处的园角改为平直形状，成为平底形散热带，平底形散热带与冷却管的钎焊面积是现用普通散热带与冷却管有效钎焊面积的2～3倍，平底形散热带与冷却管钎料层的平面接触，增大了导热面积，包容了更多的钎料，不仅使叠片与散热带(1)在有接触的部位增加了热量的传导，补充了在凹坑处叠片向散热带(1)的导热损失，同时也增强了叠片与散热带(1)的钎焊连接强度。

图50是根据本发明叠片式汽车散热器的凹带形芯体的主视图。散热带(1)的宽度尺寸小于同一芯体上叠片零件的宽度尺寸，散热带(1)的宽度(b)截止于图50中所示的(R)处，使散热带(1)的材料最大限度的应用到可以获取最多热量传导的区域内，热传导效率低的区域内的散热带(1)材料节省下来，散热带(1)的其它参数都保持不变。

Claims (12)

1.一种叠片式汽车散热器，有叠片、散热带、边板顺序钎焊连接，其特征是：过渡叠片和小孔叠片放置在需要安装加水口、进水管、出水管和放水阀的位置上，过渡叠片的一端冲制有一个外凸台孔，与小孔叠片一端的外凸台孔钎焊连通，过渡叠片的另一端冲制有两个相邻的外凸台孔，该两孔中的一个孔与连通管钎焊连通，另一个孔与小孔叠片另一端的凸台孔钎焊连通，过渡叠片的背面再与一只普通叠片相对贴焊连接，由此完成连通管、小孔叠片组、普通叠片组之间的互相连通，连通管上分别焊接加水口、进水管、出水管、放水阀座。

2.根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：叠片零件上冲制有内肋凸台，用以增加流体的扰动，还制有少量均匀布置的连接凸台，连接凸台与相对贴焊在一起组成叠片组件的另一只叠片上对称分布的连接凸台钎焊连接。

3.根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：将加水口、进水管、出水管、放水阀放置于芯体的外部，成为叠片式外置型汽车散热器，散热器的芯体只采用一种叠片和散热带组成，芯体两侧的边板的一端开孔，与叠片组端部的空腔钎焊连通，边板开孔处的外表面分别与护套、进水管或出水管钎焊连通，进水管上部装焊有加水口，出水管底部安装放水阀。

4.根据权利要求3所述的叠片式汽车散热器，其特征是；将进水管、加水口、连接板制作成进水管套件，将出水管、放水阀座、连接板制作成出水管套件，在芯体边板开孔处的外表面焊有开出了通孔的垫板，垫板与进水管套件或出水管套件之间加垫橡胶密封垫后，螺栓组件紧固，成为可拆卸结构。

5.根据权利要求4和1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：在可拆卸连接的叠片式外置型汽车散热器的芯体上设置二处连通管结构，用于安装机油冷却器，成为叠片式油冷型汽车散热器，这二处连通管结构同处于芯体的底部或者顶部，其中心距与机油冷却器的进、出油口的中心距一致，芯体完成钎焊后，将机油冷却器安装在芯体空腔内，固定在连通管壁上，再分别安装上橡胶密封垫、进水管套件、出水管套件。

6.根据权利要求5所述的叠片式汽车散热器，其特征是：在叠片式油冷型汽车散热器芯体的底部或者顶部只设置一处连通管结构，芯体完成钎焊后，连通管用以固定机油冷却器的一端，机油冷却器的另一端伸出芯体，固定在增设的方管组件上，再分别安装上橡胶密封垫、进水管套件、出水管套件。

7.根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：将叠片组件制作成上、下之间互相嵌入钎焊连通的结构，成为叠片式嵌入型汽车散热器，叠片组件不仅可以上、下二级嵌入连通，还可以上、下多级嵌入连通，上一级叠片组的下端和下一级叠片组的上端互相嵌入钎焊连接相通，连接处的内部可以流通冷却液，其左右宽度方面的扩展只是增加相同规格的叠片组和散热带的数量来实现，这种叠片式散热器必须采用框架封装，框架与芯体之间衬垫橡胶薄板。

8.根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：散热器芯体由若干个单元件组装而成，可以拆卸，成为叠片式装配型汽车散热器，散热器的普通单元件由二只装配式普通叠片和一条散热带钎焊组成，特殊单元件由装配式过渡叠片、小孔叠片、散热带和连通管钎焊组成，单元件之间的连接采用在其间加垫橡胶密封圈，安装上高硬度薄钢板制作的U形卡条固定。

9.根据权利要求8所述的叠片式汽车散热器，其特征是：装配式叠片零件的周边制作出密封圈沟槽，中部平面区域制作向叠片组通道内凸起的斜内肋，内肋的凸起高度不超过该通道横截面宽度的20％。

10.根据权利要求8所述的叠片式汽车散热器，其特征是：装配式叠片零件采用覆合层铝板制作时，铝板的一面涂覆耐腐蚀覆合层，用于叠片组内通道表面，另一面涂覆钎料覆合层，与散热带及其它零件钎焊。

11.根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：将散热带折弯处的圆角改为平面，成为平底形散热带，散热带与叠片的连接由直线型改变成为窄矩形，平底形散热带与冷却管的钎焊面积是现用普通散热带与冷却管有效钎焊面积的2～3倍，有效钎焊面积是指其热阻最小处的钎焊面积，不包括该钎缝两侧的钎角处热阻显著递增的钎焊面积。

12根据权利要求1所述的叠片式汽车散热器，其特征是：平底形散热带的宽度尺寸小于同一芯体上叠片零件的宽度尺寸，散热带凹了进去，散热器芯体成为了凹带形芯体，散热带的宽度(b)截止于(R)处。

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