CN105822405A - 一种膨胀水箱 - Google Patents

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董晓彬
常会楷
王慧辉
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Weichai Power Co Ltd
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Weichai Power Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs

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Abstract

本发明涉及膨胀水箱技术领域，提供一种膨胀水箱，包括水箱本体和安装支架，所述水箱本体的底板通过安装座固定在所述安装支架上，所述底板的外侧贴设有支撑板，所述安装座的一侧与所述支撑板固定，所述安装座的另一侧与所述安装支架固定。该方案通过增加支撑板可以改善膨胀水箱底板上的应力分布，并整体上提高膨胀水箱的结构刚度。并且该膨胀水箱沿着发动机的进气侧到排气侧的方向上的一阶模态频率大大提高，防止由发动机工作运行所激励的最高频率导致的共振，并避免发生漏水和寿命缩短的情况。

Description

一种膨胀水箱
技术领域
本发明涉及膨胀水箱技术领域，尤其涉及一种用于发动机的膨胀水箱。
背景技术
以柴油机为例，其膨胀水箱包括水箱本体和固定水箱本体的安装支架。在无冷却液时膨胀水箱重9.9kg，加上冷却液后膨胀水箱重19.9kg。请参见图1，膨胀水箱布置设计在柴油机的排气侧(图1中左侧)。
请参见图2，水箱本体通过安装在柴油机排气管上部的安装支架进行支撑，没有其它支撑结构。进一步地，水箱本体的底板上固定有安装座，安装座通过螺栓和安装支架固定连接。在此基础上安装支架通过螺栓固定到柴油机上。此外，在膨胀水箱的底部连接有回水管。
现有技术存在的问题是：安装座与膨胀水箱接触面积小导致接触位置应力集中；并且沿着柴油机的进气侧到排气侧的方向上，安装支架无法向膨胀水箱提供足够的刚度；此外，又由于柴油机的转速比较高，在沿着进气侧到排气侧的方向上，一旦柴油机工作运行所激励的最高频率高于膨胀水箱的固有频率，则膨胀水箱存在共振风险，从而导致膨胀水箱漏水且使用寿命大大缩减。
在存在上述问题的基础上，如果增加其它辅助支架，则势必导致膨胀水箱结构复杂笨重，成本增加。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是在保证结构简单且控制成本的前提下，提供一种可防止漏水并延长使用寿命的膨胀水箱。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种膨胀水箱，包括水箱本体和安装支架，所述水箱本体的底板通过安装座固定在所述安装支架上，所述底板的外侧贴设有支撑板，所述安装座的一侧与所述支撑板固定，所述安装座的另一侧与所述安装支架固定。
优选地，所述支撑板和所述底板均呈方形，且所述支撑板上对应回水管的位置设置有躲避口。
优选地，所述支撑板和所述底板同轴设置。
优选地，所述支撑板面积为所述底板面积的三分之二。。
优选地，所述底板与所述支撑板焊接固定。
优选地，所述安装座与所述支撑板焊接固定。
优选地，所述安装座与所述安装支架之间螺纹连接。
优选地，所述安装座的数量为多个，且在所述支撑板上对称分布。
(三)有益效果
本发明的技术效果具有以下优点：本发明的膨胀水箱，包括水箱本体和安装支架，所述水箱本体的底板通过安装座固定在所述安装支架上，所述底板的外侧贴设有支撑板，所述安装座的一侧与所述支撑板固定，所述安装座的另一侧与所述安装支架固定。该方案通过增加支撑板可以改善膨胀水箱底板上的应力分布，并整体上提高膨胀水箱的结构刚度。并且该膨胀水箱沿着发动机的进气侧到排气侧的方向上的一阶模态频率大大提高，防止由发动机工作运行所激励的最高频率导致的共振，并避免发生漏水和寿命缩短的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的膨胀水箱和柴油机的安装关系示意图；
图2是现有技术的碰撞水箱的结构示意图；
图3是本实施例的膨胀水箱不包括安装支架时的正视结构示意图；
图4是本实施例的膨胀水箱不包括安装支架时的仰视结构示意图；
图5是本实施例的膨胀水箱的后视结构示意图；
图6是本实施例的膨胀水箱的模态频率和现有技术中膨胀水箱的模态频率对比示意图；
图中：1、水箱本体；2、安装座；3、回水管；4、安装支架；5、螺栓；6、支撑板、7、螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
不失一般性，本实施例仅以柴油机的膨胀水箱为例进行说明，应当理解的是，除了柴油机之外，本实施例的膨胀水箱中的发动机还可以是汽油发动机、混合动力发动机等。此外，本实施例的膨胀水箱，既可以用于汽车发动机上，又可以用于游艇、船机等其它设备上的发动机上。
请参见图3，本实施例的膨胀水箱包括水箱本体1和安装支架4(图中未示出)。水箱本体1的底板通过安装座2固定在所述安装支架4上。在底板的外侧贴设有支撑板6，所述安装座2的其中一侧与所述支撑板6固定。
本实施例通过增加支撑板6可以改善膨胀水箱底板上的应力分布，并整体上提高膨胀水箱的结构刚度。并且该膨胀水箱沿着柴油机的进气侧到排气侧的方向上的一阶模态频率大大提高，防止由柴油机工作运行所激励的最高频率导致的共振，并避免发生漏水和寿命缩短的情况。
请参见图4，在水箱本体1的底部连接有回水管3。为了避免支撑板6和回水管3之间发生干涉，优选支撑板6在对应回水管3的位置处躲避形成躲避口。进一步地，该图中支撑板6和所述底板均呈方形，且所述支撑板6上对应回水管3的位置设置有躲避口。需要说明的是，支撑板6呈方形是在忽略其躲避口的情况下而言。
请进一步参见图4，支撑板6和底板的中心轴线共线，从而支撑板6和底板同轴设置。该种情况下，支撑板6和底板上应力对称分布。为了进一步改善支撑板6和底板上的应力分布，支撑板6的面积根据实际需要灵活调整，从而使得应力在整个底板上分布，避免应力集中导致的水箱本体1的损坏。本实施例中，优选但是不必须所述支撑板面积为所述底板面积的三分之二，从而在保证应力分布合理的情况下，不会额外增加太多膨胀水箱的重量。
请再次参见图4，在支撑板6上安装有左右对称的两个安装座2，并且安装座2上设置有用于和安装支架4连接的螺纹孔7。其中，“安装座2”顾名思义需要具有“安装”和“支撑”的功能，在具有上述功能的基础上，安装座2的结构形状并不受附图的限制。此外，安装座2的数量也不受附图的限制。一般理解，在不和其它结构发生干涉的前提下，适量增加安装座2的数量可以缓解水箱本体1和支撑板6上应力集中的问题。在此基础上，安装座2对称分布可以改善水箱本体1和支撑板6上的受力分布。
将水箱本体1和安装支架4连接，请参见图5，优选但是不必须：底板与支撑板6焊接固定，安装座2与支撑板6焊接固定，安装座2与安装支架4之间螺纹连接。请进一步参见图5，安装座2与安装支架4之间采用螺栓5连接。
显然，底板与支撑板6之间，以及安装座2与所述支撑板6之间的连接方式除了焊接还可以采用其它连接方式，但是通过采用焊接的方式可以增加连接强度，并且支撑板6和底板焊接可以使得支撑板6作为水箱本体1的一部分增加水箱本体1的结构刚度。同样，安装座2和安装支架4之间的连接方式也可以采用螺纹连接以外的其它方式，但是采用螺纹连接可以便于水箱本体1的更换和维修。
本实施例的膨胀水箱，显然其在现有技术的膨胀水箱的基础上改动小，并且其制作简单。但是该膨胀水箱，从安装座2受到的振动载荷经过支撑板6后传递至水箱本体1处，由于支撑板6提高了整体刚度，水箱本体1承受的载荷均匀且幅值波动小，降低了包括水箱本体1在内的膨胀水箱在柴油机运行时发生共振的风险，从而延长了其使用寿命。
请参见图6，本实施例的膨胀水箱模态频率，其一阶模态频率由原来的83Hz变成150Hz，提高了67Hz。此外，从图6中可看出，本实施例的膨胀水箱的二阶模态频率和三阶模态频率均相对原有的固有频率大幅提高，从而使得膨胀水箱的一阶模态频率远离柴油机共振范围，避免了在柴油机运行时发生共振的风险，延长了膨胀水箱的寿命。此外，本实施例的膨胀水箱，其满足NVH(噪声、振动与声振粗糙度)和强度要求，在经过改进后的振动与耐久试验中再没有发现漏水问题，使得其寿命大大延长。
值得强调的是，本实施例的膨胀水箱，不需要增加整体水箱本体1的壁厚，不需要增加更多的支架，减少了需要增加其他辅助支架的成本，为薄壁件避免疲劳破坏提供了一种简单实用的解决办法。
在上述基础上，值得强调的是，除了本实施例的膨胀水箱之外，任何单侧固定且受到振动破坏的薄壁件结构都可以采用本申请的思路进行结构加强。例如，冷却器，其也可以通过在底板位置增加支撑板达到改善结构刚度的目的。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种膨胀水箱，包括水箱本体和安装支架，所述水箱本体的底板通过安装座固定在所述安装支架上，其特征在于，所述底板的外侧贴设有支撑板，所述安装座的一侧与所述支撑板固定，所述安装座的另一侧与所述安装支架固定。
2.根据权利要求1所述的膨胀水箱，其特征在于，所述支撑板和所述底板均呈方形，且所述支撑板上对应回水管的位置设置有躲避口。
3.根据权利要求2所述的膨胀水箱，其特征在于，所述支撑板和所述底板同轴设置。
4.根据权利要求2所述的膨胀水箱，其特征在于，所述支撑板面积为所述底板面积的三分之二。
5.根据权利要求1所述的膨胀水箱，其特征在于，所述底板与所述支撑板焊接固定。
6.根据权利要求5所述的膨胀水箱，其特征在于，所述安装座与所述支撑板焊接固定。
7.根据权利要求6所述的膨胀水箱，其特征在于，所述安装座与所述安装支架之间螺纹连接。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的膨胀水箱，其特征在于，所述安装座的数量为多个，且在所述支撑板上对称分布。
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