CN102997026A

CN102997026A - 汽车油冷器

Info

Publication number: CN102997026A
Application number: CN2012104449449A
Authority: CN
Inventors: 许华辉; 孙福
Original assignee: XI'AN ZHITUO PRECISION WELDING CO Ltd
Current assignee: XI'AN ZHITUO PRECISION WELDING CO Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种汽车油冷器，用于解决现有层叠板式热交换器换热效率低的技术问题。技术方案是由上盖板（10）、下盖板（11）、水侧盖板（12）、油侧盖板（13）和至少两块板片（5）固连而成，上盖板（10）和下盖板（11）位于汽车油冷器的上下方向，两块水侧盖板（12）分别位于汽车油冷器的左右方向，两块油侧盖板（13）分别位于汽车油冷器的前后方向；板片（5）分布有若干流道（14）和支撑筋（15），形成支撑筋（15）、流道（14）相间隔结构；用作油流道（14.1）的板片（5）和用作水流道（14.2）的板片（5）层叠式交替叠加，并且相邻的板片（5）的流道（14）方向相互垂直。由于油、水采用正交式流动方式，提高了汽车油冷器的换热效率。

Description

汽车油冷器

技术领域

本发明涉及一种油冷器，具体是涉及一种汽车油冷器。

背景技术

参照图1。文献1“授权公告号是CN100516760C的中国专利”公开了一种层叠板式热交换器，该换热器属于安装在用于汽车的冷却液冷却器液相中的内置式的油冷器。文献公开的层叠板式热交换器，一端是进油口1，另一端是出油口2，润滑油通过钎焊在一起的两个板片5组成的空腔内流动，并通过板片5实现与外部水的隔离。由于该油冷却器置于水箱内部，因此水通过流道板片之间的间隙流动，实现换热水与油之间的换热。这种油冷却器的主要问题是水无法均匀地流过不同板片的间隙，同时较大的板片间距（3-5mm），从而降低了换热的效率。

文献2“授权公告号是CN11833153B的中国专利”公开了一种汽车上的油冷却器，属外置式油冷器。采用水、油间隔式流动换热方式，逆流结构，采用波纹结构提高换热。该有冷却器的水、油进出口分别设置于油冷却器的四个拐角位置，减小了进出口处的面积，此外，介质流入、流出方向与片层内的流动方向垂直，增大了介质的流动阻力。

上述油冷却器板片的焊接普遍采用钎焊的方法，该方法伴随着钎料的熔化、流动、润湿、铺展等过程，在微细流道焊接过程中，钎料极易填充流道，造成流道的堵塞等问题。此外，钎焊会导致相应位置强度的减小，特别是在软化油高压条件下，有可能腔体膨胀或其它问题。

发明内容

为了克服现有层叠板式热交换器换热效率低的不足，本发明提供一种汽车油冷器。该汽车油冷器由若干层相互垂直叠加的板片组成，板片上分布有若干流道和支撑筋相间隔结构，油流道和水流道的各流道层通过扩散焊方式连接为整体，油、水采用正交式流动方式，可以减小流动阻力。油、水均在微细的矩形截面流道内平直流道内流动，可以提高紊流程度，增大比表面积，进而提高汽车油冷器的换热效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车油冷器，包括板片5，其特点是由上盖板10、下盖板11、水侧盖板12、油侧盖板13和至少两块板片5固连而成，上盖板10和下盖板11位于汽车油冷器的上下方向，两块水侧盖板12分别位于汽车油冷器的左右方向，两块油侧盖板13分别位于汽车油冷器的前后方向。板片5分布有若干流道14，流道14通过化学蚀刻或激光方法加工而成，形成支撑筋15、流道14、支撑筋15相间隔结构。用作油流道14.1的板片5和用作水流道14.2的板片5层叠式交替叠加，并且相邻的板片5的流道14方向相互垂直。板片5上油流道14.1的两端相互连通，一端作为进油室6，另一端作为出油室7，进油室6与开口于油侧盖板13一端的进油口1连通，出油室7与开口于油侧盖板13另一端的出油口2连通。板片5上水流道14.2的两端相互连通，一端作为进水室8，另一端作为出水室9，进水室8与开口于水侧盖板12一端的进水口3连通，出水室9与开口于水侧盖板12另一端的出水口4连通。

所述板片5的材料是金属铝、金属铜、不锈钢或者金属钛的任一种。

所述板片5的厚度是选取0.5～3mm。

所述流道14的高度是0.2～2mm。

所述流道14的宽度是0.2～2mm。

所述支撑筋15的宽度是0.2～2mm。

本发明的有益效果是：由于由若干层相互垂直叠加的板片组成，板片上分布有若干流道和支撑筋相间隔结构，油流道和水流道的各流道层通过扩散焊方式连接为整体，油、水采用正交式流动方式，减小了流动阻力。油、水均在微细的矩形截面流道内平直流道内流动，提高了紊流程度，增大了比表面积，进而提高了汽车油冷器的换热效率。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是背景技术层叠板式热交换器的结构示意图。

图2是本发明汽车油冷器的主视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是图3、图4中板片的三维结构示意图。

图中，1-进油口、2-出油口、3-进水口、4-出水口、5-板片、6-进油室、7-出油室、8-进水室、9-出水室、10-上盖板、11-下盖板、12-水侧盖板、13-油侧盖板、14-流道、14.1-油流道、14.2-水流道、15-支撑筋。

具体实施方式

参照图2～5。本发明汽车油冷器包括上盖板10、下盖板11、水侧盖板12、油侧盖板13和至少两块板片5，上盖板10和下盖板11位于汽车油冷器的上下方向，两块水侧盖板12分别位于汽车油冷器的左右方向，两块油侧盖板13分别位于汽车油冷器的前后方向。板片5分布有若干流道14，流道14通过化学蚀刻或激光方法加工而成，形成支撑筋15、流道14、支撑筋15相间隔结构。用作油流道14.1的板片5和用作水流道14.2板片5层叠式交替叠加，并且相邻的板片5的流道14方向相互垂直。板片5上油流道14.1的两端相互连通，一端作为进油室6，另一端作为出油室7，进油室6与开口于油侧盖板13一端的进油口1连通，出油室7与开口于油侧盖板13另一端的出油口2连通。板片5上水流道14.2的两端相互连通，一端作为进水室8，另一端作为出水室9，进水室8与开口于水侧盖板12一端的进水口3连通，出水室9与开口于水侧盖板12另一端的出水口4连通。

汽车油冷器由进油口1、出油口2、进水口3、出水口4、板片5、进油室6、出油室7、进水室8、出水室9、上盖板10、下盖板11、水侧盖板12、油侧盖板13组成。整个汽车油冷器采用分层实体制造方法制造，即由数层不同结构的板片5，经扩散焊工艺焊接完成包括进油室6、出油室7、进水室8、出水室9、板片5、上盖板10、下盖板11、水侧盖板12、油侧盖板13在内的汽车油冷器整体。

每层板片5制作有相应的流道14、支撑筋15。板片15上的流道14和支撑筋15通过化学蚀刻或激光等方法加工而成，板片5厚度Dp选取0.5-3mm，流道14高度Dc选取0.2-2mm，流道14宽度Wc选取0.2-2mm，支撑筋15宽度Ws选取0.2-2mm。在叠加过程中，由下至上依次放置的顺序为：下盖板11/水流道14.2/油流道14.1/………/水流道14.2/油流道14.1/上盖板10，其中，水流道14.2与油流道14.1为层叠式交替叠加，并且相邻的板片5上的流道14方向相互垂直，并保持与相应的流质流动方向一致。根据不同的功率要求。板片5的材料优选铝、铜、不锈钢、钛等。最后将按照顺序叠加好的板片5通过真空扩散焊方法焊接在一起。在焊接完成的汽车油冷器内部，相邻板片5上支撑筋15相互交错，形成板片5的支撑点，保证汽车油冷器的整体强度及耐压性能。

在扩散焊整体焊接完成后，在水侧盖板12的两端分别开进水口3和出水口4，在油侧盖板13的两端分别开进油口1和出油口2，并采用氩弧焊工艺完成水侧盖板12与进水口3和出水口4的焊接，以及油侧盖板13与进油口1和出油口2的焊接。

本发明的工作过程如下：

润滑油的工作过程：热的润滑油通过位于油侧盖板13上的进油口1进入进油室6。由于进油室6设计了足够的空间使得润滑油能够有效地到达周边的流道区域，保证了润滑油流动的均匀性。润滑油流经进油室6后，进入由多个油流道14.1组成的油流道层。润滑油在油流道14.1内的流动方向为直线。热润滑油在流经油冷器的过程中被冷却，冷却后的润滑油到达出油室7，最后经位于油侧盖板13的出油口2流出油冷器。

水的工作过程：冷水通过位于水侧盖板12的进水口3进入进水室8。由于进水室8设计了足够的空间使得水能够有效地到达周边的流道区域，保证了水流动的均匀性。水流经进水室8后，进入由多个水流道14.2组成的水流道层。水在水流道14.2内的流动方向为直线。冷水在流经油冷器的过程中被加热，加热后的热水到达出水室9，最后经位于水侧盖板12的出水口4流出油冷器。

在油冷器内部，水、油被金属板片5分离，因此不会出现两相混合的形象，同时水可以通过上下的金属板片5及支撑筋15吸收从油释放的热量，完成换热过程。由于流道14微细，可以有效地控制水、油的流动状态，在低压降、小换热功率的条件下，可以将其控制在层流状态；在高换热功率的条件下，可以将其控制在湍流状态，以实现液体内部的充分换热。

实践证明，板片5越多，油冷器的换热效率高。按照下盖板11/水流道14.2/油流道14.1/………/水流道14.2/油流道14.1/上盖板10顺序叠加的油冷器，即水流道14.2与油流道14.1按次序叠加的油冷器，换热效率较好。

按照下盖板11/水流道14.2/油流道14.1/……/水流道14.2/油流道14.1/水流道14.2/上盖板10顺序叠加的油冷器，即水流道14.2在两端，油流道14.1在中间的次序叠加的油冷器，换热效率最好。

按照下盖板11/油流道14.1/水流道14.2/……/油流道14.1/水流道14.2/油流道14.1/上盖板10顺序叠加的油冷器，即油流道14.1在两端，水流道14.2在中间的次序叠加的油冷器，换热效率一般。但都比背景技术层叠板式热交换器的换热效率高。

本实施例按照下盖板11/水流道14.2/油流道14.1/……/水流道14.2/油流道14.1/上盖板10顺序叠加形成油冷器，油冷器外形尺寸为40cm×40cm×40cm，进油口1、出油口2、进水口3、出水口4分别置于油冷器水侧盖板12和油侧盖板13两端的中心位置。

为保证各通道水、油流动分布的均匀性，进油室6、出油室7、进水室8、出水室9的宽度均为4mm，此外，该结构还可以有效地减小压力损失。该油冷器的流道宽度为1mm，高度为1mm，连接筋宽度为0.5mm。

工作过程中，进油口1、出油口2、进水口3、出水口4分别与相应的外部管路相连。冷水由进水口3流入油冷器，并到达进水室8，由于进水室8设计了足够的空间使得水能够有效地到达周边的流道区域，保证了水流分布的均匀性。水流经进水室8分流后，进入不同的宽度、高度均为1mm的水流道14.2。热油由进油口1流入油冷器，并到达进油室6，由于进油室6设计了足够的空间使得油能够有效地到达周边的流道区域，保证了油流动分布的均匀性。油经进油室分流后，进入不同的宽度、高度均为1mm的油流道14.1。在油冷器内部，水、油被金属板片5分离，因此不会出现两相混合的形象，同时水可以通过上下的金属板片5及支撑筋15侧面吸收从油释放的热量，完成换热过程。由于流道14微细，可以有效地控制水、油的流动状态，在低压降、小换热功率的条件下，可以将其控制在层流状态；在高换热功率的条件下，可以将其控制在湍流状态，已实现液体内部的充分换热。最终，被冷却的油到达出油室7，被加热的水到出水室9，并经各自的出口流出油冷器。

经测试，该油冷器在水、油流量均为1m3/h、水\油温差为40度的条件下，换热功率可达10kW，油侧压降小于50kPa，水侧压降小于20kPa。在油流量均为3.6m3/h、水\油温差为40度的条件下，换热功率可达20kW，油侧压降小于80kPa，水侧压降小于40kPa。

Claims

1.一种汽车油冷器，包括板片（5），其特征在于由上盖板（10）、下盖板（11）、水侧盖板（12）、油侧盖板（13）和至少两块板片（5）固连而成，上盖板（10）和下盖板（11）位于汽车油冷器的上下方向，两块水侧盖板（12）分别位于汽车油冷器的左右方向，两块油侧盖板（13）分别位于汽车油冷器的前后方向；板片（5）分布有若干流道（14），流道（14）通过化学蚀刻或激光方法加工而成，形成支撑筋（15）、流道（14）、支撑筋（15）相间隔结构；用作油流道（14.1）的板片（5）和用作水流道（14.2）的板片（5）层叠式交替叠加，并且相邻的板片（5）的流道（14）方向相互垂直；板片（5）上油流道（14.1）的两端相互连通，一端作为进油室（6），另一端作为出油室（7），进油室（6）与开口于油侧盖板（13）一端的进油口（1）连通，出油室（7）与开口于油侧盖板（13）另一端的出油口（2）连通；板片（5）上水流道（14.2）的两端相互连通，一端作为进水室（8），另一端作为出水室（9），进水室（8）与开口于水侧盖板（12）一端的进水口（3）连通，出水室（9）与开口于水侧盖板（12）另一端的出水口（4）连通。

2.根据权利要求1所述的汽车油冷器，其特征在于：所述板片（5）的材料是金属铝、金属铜、不锈钢或者金属钛的任一种。

3.根据权利要求1所述的汽车油冷器，其特征在于：所述板片（5）的厚度是选取0.5～3mm。

4.根据权利要求1所述的汽车油冷器，其特征在于：所述流道（14）的高度是0.2～2mm。

5.根据权利要求1所述的汽车油冷器，其特征在于：所述流道（14）的宽度是0.2～2mm。

6.一种权利要求1所述的汽车油冷器，其特征在于：所述支撑筋（15）的宽度是0.2～2mm。