CN106439468B - 一种冷却器用紊流片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却器用紊流片，包括紊流片本体，所述本体表面开设有多个齿窗，本体的一侧开设有进油口和出油口，其特征在于所述齿窗的开窗宽度从进油口和出油口的一侧向另一侧逐渐变小。本发明由开窗宽度变化造成的油阻变化，与路径变化所产生的油阻变化相叠加，其结果使介质油的流量在紊流片的各个区域趋于均匀，进而使介质油和冷却液之间的热交换达到充分，从而提高了冷却器的换热效率。同时，本发明结构简单紧凑，在不增加零部件和体积的前提下，达到提高换热效率，降低油侧的压力损失的目的，满足汽车轻量化和降油耗的要求。

Description

一种冷却器用紊流片
技术领域
本发明涉及冷却器领域，尤其涉及车用机油冷却器，该冷却器用于对变速箱或者发动机内的机油进行循环冷却，具体地说是一种油冷却液同边流动的冷却器用紊流片。
背景技术
油冷却器已被广泛应用于变速箱、液压系统或车辆的发动机内，其工作原理是通过冷却液侧与机油侧的对流换热，对润滑油进行循环冷却，有效控制油温度在一定范围，从而保证机械的正常运转。
目前汽车行业往轻量化、降油耗和节能减排方向发展，导致主机厂对整车的布置空间越来越紧凑，同时对冷却器散热效率要求越来越高，即在相同的空间下需要冷却器有更高的散热效率或在空间变小情况下要求冷却器有同等的散热效率，还要求在冷却器上的压力损失越小越好。
由于冷却器的油侧换热系数较水侧小，即冷却器的控制热阻在油侧，因此油侧常采用紧凑的表面来强化传热。常用油侧强化是通过内置紊流片来实现的。
通常同边流的冷却器内置紊流片的结构如图1所示，所述的紊流片表面开设有多个齿窗12，在紊流片的一侧设有进油口6和出油口7，在紊流片的另一侧设有进冷却液口8和出冷却液口9。介质油从进油孔6中流入冷却器的油侧通道，经过齿窗的侧向通道，最后从出油口7流出。现有紊流片的齿窗的开窗宽度H均相同，然而介质油在不同的区域从进油口6到达出油口7的路径长度是各不相同的。在靠近进油口6和出油口7的区域A1路径较短，则沿程阻力较小，远离进油口6和出油口7的区域A2路径较长，则沿程阻力较大，中间部分的区域A3路径长度居中，则沿程阻力也居中。因而区域A1的介质油流速最大，其次是区域A2，区域A3的介质油流速最小，其结果是各区域的介质油的流量分布差异很大，区域A1〉区域A2〉区域A3，导致热侧介质油与冷侧介质冷却液之间的热交换不充分，降低了冷却器的换热效率。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种改进型的却器用紊流片，以提高换热效率。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种冷却器用紊流片，包括紊流片本体，所述本体表面开设有多个齿窗，本体的一侧开设有进油口和出油口，其特征在于所述齿窗的开窗宽度从进油口和出油口的一侧向另一侧逐渐变小。
本发明的一种冷却器用紊流片，在不同的区域齿窗的开窗宽度产生变化，在靠近进油口和出油口的区域开窗宽度较大，在一定程序上增加了阻力，在远离进油口和出油口的区域开窗宽度较小，在一定程度上减小了阻力。这种由开窗宽度变化造成的阻力变化，与路径变化所产生的沿程阻力变化相叠加，其结果使介质油的流量在紊流片的各个区域趋于均匀，进而使介质油和冷却液之间的热交换达到充分，从而提高了冷却器的换热效率，同时介质油在内部的分配均匀后，产生的压力损失会更低。同时，本发明结构简单紧凑，在不增加零部件和体积的前提下，达到提高换热效率的目的，满足汽车轻量化、降油耗和节能减排的要求。
根据本发明，所述齿窗的开窗宽度可以根据介质油的流速逐一设置，然而这会增加计算的复杂程度和制造难度。一个优选的方式，所述齿窗的开窗宽度呈阶梯式侧逐渐变小，在同一级区域内的齿窗的开窗宽度相同。既能达到匀流的效果，同时又不会增加计算和制造难度。
所述齿窗的开窗宽度呈的变化以3-4级阶梯式为宜。
本发明不仅适用于车用机油冷却器，也适用于电池冷却器，用于对冷却液进行循环冷却。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是现有技术紊流片的结构示意图。
图2是现有紊流片的立体图。
图3是本发明紊流片的结构示意图。
图4是本发明紊流片的立体图。
图5是本发明紊流片的一个局部区域的结构示意图。
图6是本发明紊流片的介质油流动示意图。
图7是采用本发明紊流片的冷却器的结构示意图。
图8是图7的C-C向剖视图。
图9是本发明紊流片模型的介质油流速影像图。
具体实施方式
参照图1和图2，现有的冷却器用紊流片，由于齿窗的开窗宽度均相同，各区域的介质油流量差异大，导致热侧介质油与冷侧介质冷却液之间的热交换不充分，降低了冷却器的换热效率。
参照图2和图3，本发明的一种冷却器用紊流片，包括紊流片本体，所述本体表面开设有多个齿窗12，本体的一侧开设有进油口6和出油口7，，本体的另一侧开设有进水孔8和出水孔9。将本体沿宽度方向分成四个区域，其中靠近进油口6和出油口7的一侧为区域A1，远离进油口6和出油口7的一侧为区域A4，中间部分为区域A2和A3。在区域A1中，所述齿窗12的开窗宽度H最大；在区域A4中，在所述齿窗12的开窗宽度H最小，A1、A2、A3、A4区域的开窗宽度分别为1.5mm～1.3mm～1.1mm～0.85mm(分档间距可从0.1到0.4之间变化)。
这样就形成了所述齿窗12的开窗宽度H从进油口6和出油口7的一侧向另一侧呈四级阶梯式逐渐变小。并且，在同一级区域内，每个齿窗12的开窗宽度H均相同。
参照图4和图5，本发明的紊流片的整体形式为制式结构，通常是错齿式结构。在紊流片表面开设有多个齿条10，每个齿条10呈连续的锯齿状结构，齿窗12与介质油的流向垂直。相邻齿条10之间横向错开一定距离，从而形成侧向通道14。介质油13从进油口6进入冷却器的油侧通道，在碰到齿窗12受阻后转向侧向通道14，流经不同的侧向通道14最后到达出油口7。
参照图7和图8，本发明的紊流片应用于车用机油冷却器的实例。该冷却器包括安装板1、底芯片2和一组主芯片4。底芯片2固定在安装板1上。所述的一组主芯片4依次叠置从而形成交替的热侧油通道和冷侧水通道。在每个冷侧水通道内分别设有一个水路翅片5(水侧也用本发明的紊流片)。在每个热侧油通道内设置一个本发明的油路紊流片3。介质油从机油冷却器的进油管15进入，流经各层的紊流片3，最后从出油管16流出。
本发明的一种冷却器用紊流片，在不同的区域，齿窗的开窗宽度是变化的，在靠近进油口和出油口的区域A1开窗宽度较大，油阻较大，但路径较短；在远离进油口和出油口的区域A2开窗宽度较小，油阻也较小，但路径较长。这种由开窗宽度变化造成的油阻变化，与路径变化所产生的油阻变化叠加并相互抵消，导致介质油的流量在紊流片的各个区域趋于均匀，使介质油和冷却液之间的热交换达到充分，不但提高了冷却器的换热效率，并且减小了压降。在达到相同的散热量下，采用传统的开窗宽度均为1.5mm的紊流片，压力损失能下降15～20％。
参照图9，本发明通过一个按上述实施方式制成的紊流片模型对介质油的流速进行测定。图中，不同的颜色对应不同的流速。红色流速最大，蓝色流速最小。从成像可见，介质油除了在进油口6和出油口7周围的小区域内流速较大，其它区域基本相同，从而验证了本发明的技术效果。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种冷却器用紊流片，包括紊流片本体，所述本体表面开设有多个齿窗(12)，本体的一侧开设有进油口(6)和出油口(7)，其特征在于所述齿窗(12)的开窗宽度(H)从进油口(6)和出油口(7)的一侧向另一侧逐渐变小。
2.如权利要求1所述的一种冷却器用紊流片，其特征在于所述齿窗(12)的开窗宽度(H)呈阶梯式侧逐渐变小，在同一级区域内的齿窗(12)的开窗宽度(H)相同。
3.如权利要求2所述的一种冷却器用紊流片，其特征在于所述齿窗(12)的开窗宽度(H)呈3-4级阶梯式侧逐渐变小。
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