CN105444586A - 一种气体水冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体水冷器，包括水冷器外壳和嵌入设置在水冷器外壳内的热交换机芯。所述水冷器外壳包括外壳主体、倾斜连接在外壳主体前端底部且与外壳主体内部相连通的进水口和倾斜连接在外壳主体后端顶部且与外壳主体内部相连通的出水口。所述热交换机芯包括主腔体、贯穿安装在主腔体上且沿主腔体圆周均匀分布的若干散热片以及分别连接在主腔体前、后两端且与主腔体内部相连通的出气变径端管与进气变径端管；所述外壳主体与主腔体之间为冷凝水流动腔体，所述主腔体内部为气体流动腔体。本发明能够解决现有技术中存在的不足，具有制造成本低、冷却便利、冷却效率高等特点。

Description

一种气体水冷器
技术领域
本发明涉及客车技术领域，具体涉及一种气体水冷器。
背景技术
制动系统作为车辆最重要的系统之一，其稳定性和可靠性决定了整车的安全性。当水蒸气进入制动系统后会在制动系统内液化，而液体的累积会导致制动阀类失灵，进而导致制动系统失效。央视近期就曝光了某大型汽车集团旗下重卡产品，客户在使用中出现批量刹车失灵问题，引起了大量交通事故。究其原因，就是高压气体冷却能力设计不足导致的。目前，国内商用车（客车和货车类）多使用气制动，利用发动机上的打气泵为制动系统提供高压气体。但是，从发动机出来的高压气体不仅压力大而且温度高，又因为该高压气体其为直接压缩的空气，所以该高压气体中还含有与空气中相同比例的水蒸气。一般来讲，高压气体从打气泵出来后会经过6米前后的盘管散热，使其中的水蒸气充分液化，接着，液态水和高压气体再经过干燥器干燥，最后到达制动系统（干燥器可以干燥液态水，但无法干燥气态的水蒸气）。一些温度较高的地区还需要加长盘管以及在盘管和干燥器之间增加冷凝器。现有的冷凝器的原理是增加气体在空气中的散热面积，其售价较高且冷却能力有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体水冷器，该气体水冷器能够解决现有技术中存在的不足，具有制造成本低、冷却便利、冷却效率高等特点。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种气体水冷器，包括水冷器外壳和嵌入设置在水冷器外壳内的热交换机芯。
所述水冷器外壳包括外壳主体、倾斜连接在外壳主体前端底部且与外壳主体内部相连通的进水口和倾斜连接在外壳主体后端顶部且与外壳主体内部相连通的出水口。
所述热交换机芯包括主腔体、贯穿安装在主腔体上且沿主腔体圆周均匀分布的若干散热片以及分别连接在主腔体前、后两端且与主腔体内部相连通的出气变径端管与进气变径端管；所述外壳主体与主腔体之间为冷凝水流动腔体，所述主腔体内部为气体流动腔体。
进一步的，还包括倾斜连接在外壳主体中段上方的斜U型安装结构；所述斜U型安装结构包括中间安装部以及分别设置在中间安装部前、后两端的前安装部与后安装部；所述前安装部的底面和后安装部的底面与中间安装部的内侧面的夹角均为锐角；所述前安装部的内侧和后安装部的内侧均设有与外壳主体相适应的圆弧部；所述中间安装部上从前向后依次开设有第一安装通孔和第二安装通孔，且第一安装通孔位于第二安装通孔的上方。
进一步的，所述外壳主体的前后两端均设有圆环状封盖，且该圆环状封盖的外径与外壳主体的内径相等，该圆环状封盖的内径与主腔体的外径相等。
进一步的，所述进水口与出水口相互平行；所述进水口向外壳主体的斜前方倾斜，且进水口与外壳主体前端的夹角为锐角；所述出水口向外壳主体的斜后方倾斜，且出水口与外壳主体后端的夹角为锐角。
进一步的，所述主腔体为前后两端开口的空心圆柱，且沿该空心圆柱的轴向开设有若干沿该空心圆柱圆周方向均匀分布的散热片安装孔。
进一步的，所述散热片包括嵌入安装在主腔体内部的第一散热部和与第一散热部相连且位于主腔体与外壳主体之间的第二散热部；所述第一散热部内侧的前后两端分别设有倒圆角部。
进一步的，所述进气变径端管和出气变径端管的结构相同，均包括依次相连的空心圆柱状的第一端管和空心圆台状的第二端管；所述第二端管底面的外径和主腔体的外径相等。
由以上技术方案可知，本发明的主腔体内部为气体流动腔，主腔体与外壳主体之间为冷凝水流动腔体；冷凝水从进水口进入到冷凝水流动腔体中，从出水口排出；热气体从进气变径端管进入到气体流动腔中，热气体中的热量通过散热片和主腔体传导到冷凝水中，从而在气体流动腔中实现充分的热交，然后再从出气变径端管排出。由于本发明所述的气体水冷器，其气体流动方向是从后向前，其冷凝水流动方是从前向后，因此，本发明利用逆流原理，能够大大提高热交换效率。此外，由于本发明所述的气体水冷器是采用冷凝水进行冷却，因此，进入到冷凝水流动腔体中的冷凝水可以从发动机的冷凝水中引流，也可以将开空调时的冷凝水作为冷凝水的水源，具有冷却方便、冷却效率高等特点，适用于商用车。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的爆炸结构示意图；
图3是水冷器外壳的结构示意图；
图4是外壳主体的结构示意图；
图5是斜U型安装结构的结构示意图；
图6是热交换机芯的结构示意图；
图7是主腔体的结构示意图；
图8是散热片的结构示意图；
图9是出气变径端管和进气变径端管的结构示意图；
图10是本发明的纵向剖视图。
其中：
1、外壳主体，2、进水口，3、出水口，4、主腔体，41、散热片安装孔，5、散热片，51、第一散热部，52、第二散热部，53、倒圆角部，6、出气变径端管，61、第一端管，62、第二端管，7、进气变径端管，8、封盖，9、斜U型安装结构，91、前安装部，92、中间安装部，93、后安装部，94、第一安装通孔，95、第二安装通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-图10所示的一种气体水冷器，包括水冷器外壳和嵌入设置在水冷器外壳内的热交换机芯。本实施例中所采用的焊接均为高频焊接或激光焊接，能够保证焊缝质量和气密性，进而提高气体水冷器结构的稳定性和冷却效果。
如图1-图4所示，所述水冷器外壳包括外壳主体1、倾斜焊接在外壳主体1前端底部且与外壳主体1内部相连通的进水口2和倾斜焊接在外壳主体1后端顶部且与外壳主体1内部相连通的出水口3。
如图2、图6和图10所示，所述热交换机芯包括主腔体4、贯穿安装在主腔体4上且沿主腔体4圆周均匀分布的若干散热片5以及分别焊接在主腔体4前、后两端且与主腔体4内部相连通的出气变径端管6与进气变径端管7。所述外壳主体1与主腔体4之间为冷凝水流动腔体，所述主腔体4内部为气体流动腔体。
如图1-图3所示，所述外壳主体1的前后两端均焊接有圆环状封盖8，且该圆环状封盖8的外径与外壳主体的内径相等，该圆环状封盖8的内径与主腔体4的外径相等。通过使圆环状封盖外径、内径进行设置，能够保证将出气变径端管和进气变径端管焊接在主腔体的前后两端，并从圆环状封盖的中间穿出之后，冷凝水流动腔体的密封性和气体流动腔的密封性。
如图4所示，所述进水口2与出水口3相互平行。所述进水口2向外壳主体1的斜前方倾斜，且进水口2与外壳主体1前端的夹角为锐角。所述出水口3向外壳主体1的斜后方倾斜，且出水口3与外壳主体1后端的夹角为锐角。本发明通过将进水口倾斜设置在外壳主体的前端底部，将与进水口相平行的出水口倾斜设置在外壳主体的后端顶部，这样能够确保进入到冷凝水流动腔中的冷凝水从进水口到出水口有流动趋势，从而保证冷却效果。
如图5所示，还包括倾斜焊接在外壳主体1中段上方的斜U型安装结构9。所述斜U型安装结构9包括中间安装部92以及分别设置在中间安装部92的前、后两端的前安装部91与后安装部93。所述前安装部91的底面和后安装部93的底面与中间安装部92的内侧面的夹角均为锐角。所述前安装部91的内侧和后安装部93的内侧均设有与外壳主体1相适应的圆弧部，通过设置圆弧部，能够使前安装部、后安装部焊接在外壳主体上时，与外壳主体能够紧密接触，保证斜U型安装结构与外壳主体连接的牢固度。所述中间安装部92上从前向后依次开设有第一安装通孔94和第二安装通孔95，且第一安装通孔94位于第二安装通孔95的上方。本发明通过对第一安装部和第二安装部的底面与中间安装部的内侧面的夹角进行设置，能够保证气体水冷器安装时，第一安装通孔和第二安装通孔不会被水冷器外壳挡住，便于气体水冷器安装；通过使第一安装通孔位于第二安装通孔的上方，能够在将本发明所述的气体水冷器安装在两个水平安装孔（第一安装通孔及第二安装通孔和这两个水平安装孔一一对应）上时，整个气体水冷器呈前倾状态，保证冷凝水不会回流。
如图7所示，所述主腔体4为前后两端开口的空心圆柱，且沿该空心圆柱的轴向开设有若干沿该空心圆柱圆周方向均匀分布的散热片安装孔41。优选的，所述散热片安装孔为8个。所述散热片卡合连接在散热片安装孔中，能够保证主腔体内部的密封效果。
如图8和图10所示，所述散热片5包括嵌入安装在主腔体4内部的第一散热部51和与第一散热部51相连且位于主腔体4与外壳主体1之间的第二散热部52。所述第一散热部51内侧的前后两端分别设有倒圆角部53。本发明通过使散热片的第一散热部位于主腔体内部，使其与流动的热气体相接触；本发明通过使散热片的第二散热部位于主腔体与外壳主体之间，使其与流动的冷凝水相接触，从而通过散热片及主腔体进行热交换，通过冷凝水将热气体中的热量带走。所述第一散热部的前后长度方向与气体的流动方向平行，且通过在第一散热部内侧的前后两端分别设置倒圆角部，能够减少气体流过第一散热部时的气压损失。
如图9所示，所述进气变径端管7和出气变径端管6的结构相同，均包括依次相连的空心圆柱状的第一端管61和空心圆台状的第二端管62。所述第二端管62底面的外径和主腔体4的外径相等。所述出气变径端管、进气变径端管的第二端管分别与主腔体的前、后两端相连通；所述出气变径端管、进气变径端管的第一端管分别与制动系统进气管、发动机打气泵出气管相连。本发明通过将进气变径端管和出气变径端管设计成空心圆柱状的第一端管和空心圆台状的第二端管，能够保证气体进入到气体流动腔中的流动方向和流动速度，进而提高气体的冷却效率。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种气体水冷器，其特征在于：包括水冷器外壳和嵌入设置在水冷器外壳内的热交换机芯；
所述水冷器外壳包括外壳主体、倾斜连接在外壳主体前端底部且与外壳主体内部相连通的进水口和倾斜连接在外壳主体后端顶部且与外壳主体内部相连通的出水口；
所述热交换机芯包括主腔体、贯穿安装在主腔体上且沿主腔体圆周均匀分布的若干散热片以及分别连接在主腔体前、后两端且与主腔体内部相连通的出气变径端管与进气变径端管；所述外壳主体与主腔体之间为冷凝水流动腔体，所述主腔体内部为气体流动腔体。
2.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：还包括倾斜连接在外壳主体中段上方的斜U型安装结构；所述斜U型安装结构包括中间安装部以及分别设置在中间安装部前、后两端的前安装部与后安装部；所述前安装部的底面和后安装部的底面与中间安装部的内侧面的夹角均为锐角；所述前安装部的内侧和后安装部的内侧均设有与外壳主体相适应的圆弧部；所述中间安装部上从前向后依次开设有第一安装通孔和第二安装通孔，且第一安装通孔位于第二安装通孔的上方。
3.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：所述外壳主体的前后两端均设有圆环状封盖，且该圆环状封盖的外径与外壳主体的内径相等，该圆环状封盖的内径与主腔体的外径相等。
4.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：所述进水口与出水口相互平行；所述进水口向外壳主体的斜前方倾斜，且进水口与外壳主体前端的夹角为锐角；所述出水口向外壳主体的斜后方倾斜，且出水口与外壳主体后端的夹角为锐角。
5.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：所述主腔体为前后两端开口的空心圆柱，且沿该空心圆柱的轴向开设有若干沿该空心圆柱圆周方向均匀分布的散热片安装孔。
6.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：所述散热片包括嵌入安装在主腔体内部的第一散热部和与第一散热部相连且位于主腔体与外壳主体之间的第二散热部；所述第一散热部内侧的前后两端分别设有倒圆角部。
7.根据权利要求1所述的一种气体水冷器，其特征在于：所述进气变径端管和出气变径端管的结构相同，均包括依次相连的空心圆柱状的第一端管和空心圆台状的第二端管；所述第二端管底面的外径和主腔体的外径相等。
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