CN106595377B - 一种管片式散热器的强制对流装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于散热装置设备领域，具体公开了一种管片式散热器强制对流装置，该装置由翅片、热管、导向舵组成，根据热管的位置结构，在平行的翅片上冲压若干成形孔，将热管套入成形孔内固定，在热管两侧壁上对称固定安装有导向舵，导向舵为低阻力飞机翼型，且按一定角度安装，热管两侧对称的两个导向舵安装角度之和为360°，所述翅片间的气体在竖直方向上形成两个平行的、旋向完全相同的空气螺旋，两空气螺旋相切部分实现强制对流。本发明的强制对流装置，在保证空气正常流动的基础上，加强热管、翅片壁面与空气的换热效果，同时通过安装角度实现流道内空气旋转，使相邻两流道内的空气同向旋转，强制空气对流，使散热器性能能够适应多种工况的变化。

Description

一种管片式散热器的强制对流装置

技术领域

本发明属于散热器设备领域，更具体地，涉及一种管片式散热器的强制对流装置，其能够提升工程车辆动力舱内发动机冷却系统散热器的工作性能。

背景技术

由于柴油机具有转速低、转矩大和功率高等一系列优点，被大量作为动力源应用于工程车辆之中。由于使用柴油作为其主要能源，因此，燃料燃烧带来的热量需要及时散出到环境中去。发动机冷却系统的作用就是保障柴油机的气缸温度保持在合理区间之内，如果气缸温度过高，则会出现油膜密封被破坏，甚至出现“烧缸”等现象；如果气缸温度过低，则会出现燃烧效率较低，燃料消耗量持续增大等现象。散热器作为冷却系统主要组成部件，是冷却液等热流体与冷空气进行热交换的场所，其性能越好，同散热量前提下，用于驱动冷空气进行热交换的消耗功率越低。随着国家对能耗要求的提高，对冷却系统性能要求日趋严格，为满足该要求，通常的方法是增大散热面积，然而受工程车辆动力舱截面尺寸制约，最终使用的散热器通常具有较大厚度。随之而来，冷却风扇驱动功率迅速增加，增加了冷却系统功耗和噪声。管片式散热器具有较好防堵性能、较高的结构强度和较低的加工成本，被广泛应用在工程车辆冷却系统之中，有必要对其性能进行提升。

为保证发动机工作稳定性，提升散热器工作性能，实现冷却系统节能降噪，有必要对管片式散热器重新设计。目前产品设计中，管片式散热器的热管通常会为扁平管，然而，随着整车设计要求不断提高，其应用通常受制于固定结构，效果有限。因此，有必要在传统的管片式散热器基础上，通过引入强制对流装置，加强换热能力，从而提升散热器性能。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的管片式散热器作出进一步的完善和改进，使其能在提高散热效果的同时，实现冷却系统的节能降噪，且能够适应不同的热管结构。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种管片式散热器强制对流装置，该装置通过在扁平热管侧壁增加一对对称的飞机翼型导向舵来实现空气导向，在保证空气正常流动的基础上，加强热管、翅片壁面与空气的换热效果，同时通过安装角度实现流道内空气旋转，使相邻两流道内的空气同向旋转，强制空气对流，使散热器性能能够适应多种工况的变化。本发明的强制对流装置能够有效地提高散热器的散热性能，同时能够减少散热系统的噪音，适应不同的热管结构，尤其适用于工程车辆的发动机冷却系统。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种管片式散热器的强制对流装置，其特征在于，其包括翅片、热管和导向舵，所述热管均为扁平管，根据所述热管的位置结构，在平行的翅片上冲压若干成形孔，将所述热管套入成形孔内固定，所述热管与平行的翅片垂直且排列均匀，在所述热管两侧壁上对称固定安装有导向舵，所述导向舵为低阻力飞机翼型，且按一定角度安装，所述热管两侧对称的两个导向舵安装角度之和为360°，所述翅片间的气体在竖直方向上形成两个平行的、旋向完全相同的空气螺旋，两空气螺旋相切部分实现强制对流。

优选地，所述导向舵的安装角度范围为：0°≤a＜90°，或270°＜a≤360°。导向舵的安装角度对于气流方向的形成至关重要，当导向舵的安装角度控制在上述范围内时，能够保证空气流动不受影响的同时，还能形成流动方向相同的两个气流道，从而形成强制双气流，提高散热效果。

优选地，所述导向舵在所述翅片内的延伸长度为：不小于翅片宽度的1/20，不大于翅片宽度的1/2。

优选地，所述导向舵安装位置位于两翅片中间，且不与所述翅片接触。

导向舵的长度控制在上述范围内，且将导向舵的安装位置处于翅片之间，不与所述翅片接触，能够保证翅片之间的空气流动不受影响，同时导向舵能够改变气流方向，使其形成强制空气对流，从而加速热量交换，提高换热效率。

优选地，所述导向舵为对称类型的翼型、非对称型翼型。采用上述类型的翼型，减少空气流动时的阻力，从而减少导向舵对于空气流速的影响。

优选地，所述导向舵为实心或空心，空心导向舵厚度较小时侧面封闭或不封闭，厚度较大时侧面封闭。

具有较大厚度的导向舵可预先压制成为空心状态，将侧面固定在热管壁上，其安装次序与翅片交替完成；如导向舵厚度较小时，可以保留几何特征，不封闭侧面，固定在热管上。厚重的导向舵采用空心的结构，厚度较小的导向舵采用侧面不封闭的本来形状，能够最大程度地减少用料的同时，保证导热性能不受影响，降低散热系统的制造成本。

优选地，所述导向舵采用铝合金或非金属材质。上述材质具有良好的传热导热性质，能够快速地实现热交换，使换热系统的温度保持在一定温度范围内，且上述材质具有质量轻的优点，能够减轻散热系统本身的重量，进而减少工程车辆的能耗。

优选地，所述导向舵与热管的安装方式采用点焊或强力粘合的方式进行初步固定，最终采用钎焊方式实现整体固定。上述安装方式能够保证导向舵与热管之间的牢固固定，避免使用过程中导向舵脱落情况的发生。

本发明的管片式散热器的强制对流装置的散热机理为：导向舵安装在两翅片中间热管壁上，利用低阻力飞机翼型作为导向舵表面几何特征，以实现低阻力特征下空气导流；当安装角变化后，气流流动方向发生变化，翅片以及热管表面附近高温空气受到强对流影响，流离表面，高温表面与后续冷空气持续地进行热交换，工作效率提升；同时，导向舵间接增加了可用于进行有效换热的表面积，进一步提高了换热效率；当相对的两组导向舵角度满足特定条件时，气流流向接近于螺旋路线，有效地改善了空气流动状态；当相邻两流道螺旋旋向相同时，路径相切区域出现强制对流，该装置不但解决了层流带来的传热效率低下等问题，同时，提升了散热器单体性能，进一步实现冷却系统节能。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的强制对流装置利用低阻力的飞机翼型建立导向舵，在尽量降低阻力的同时，对流入散热器的空气进行导向；经过导向的气流，冲散翅片表面的高温空气，强制空气对流，保证翅片表面附近的空气温度较低，从而提升换热效率；通过合理的安装角，控制空气合成速度方向，较为理想状态下可形成螺旋流动，提升对流换热效果；相邻流道内形成两个完全相同的空气螺旋，两螺旋相切部分实现强制对流，提高换热效率。

(2)本发明的强制对流装置，导向舵的安装角度对于气流方向的形成至关重要，当导向舵的安装角度控制在0°≤a＜90°或270°＜a≤360°范围内时，能够保证空气流动不受影响的同时，还能形成流动方向相同的两个气流道，形成强制双气流，达到预期的散热效果。导向舵的长度和安装位置的设置，也能够保证翅片之间的空气流动不受影响，同时改变气流方向，使其形成强制空气对流。

(3)本发明中导向舵的材质选择能够保证其具有良好的传热导热性质，能够快速地实现热交换，使换热系统的温度保持在一定温度范围内，同时还具有质量轻的优点，能够减轻散热系统本身的重量，进而减少工程车辆的能耗。

(4)本发明的强制对流装置结构简单易制备，且成本低廉，适合大规模生产。

附图说明

图1：形成单流道的对流装置的整体结构透视图；

图2：本发明的管片式散热器强制对流装置的导向舵安装角度示意图；

图中：a为导向舵安装轴线(水平放置时最前端与最后端连线)与水平面所成安装角度，图中为0°角；

图3：本发明的强制对流装置的部分的安装透视图。

图4：在本发明的强制对流装置作用下相邻两流道实现强制对流时空气流动路径示意图。

图5：本发明管片式散热器的整体结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1、翅片；2、热管；3、导向舵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1解释了空气在导向舵的作用下在翅片内形成单流道的原理。图3为本发明的强制对流装置的部分的安装透视图。图4是在本发明的强制对流装置作用下相邻两流道实现强制对流时空气流动路径示意图。

如图3所示的一种管片式散热器的强制对流装置，包括翅片、热管和导向舵，所述热管均为扁平管，根据所述热管的位置结构，在平行的翅片上冲压若干成形孔，将所述热管套入成形孔内固定，所述热管与平行的翅片垂直且排列均匀，在所述热管两侧壁上对称固定安装有导向舵，所述导向舵为低阻力飞机翼型，且按一定角度安装，所述热管两侧对称的两个导向舵安装角度之和为360°，所述翅片间的气体在竖直方向上形成两个平行的、旋向完全相同的空气螺旋，两空气螺旋相切部分实现强制对流。

图2是本发明的管片式散热器强制对流装置的导向舵安装角度示意图；在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵的安装角度范围为：0°≤a＜90°，或270°＜a≤360°。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵在所述翅片内的延伸长度为：不小于翅片宽度的1/20，不大于翅片宽度的1/2。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵安装位置位于两翅片中间，且不与所述翅片接触或连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵为对称类型的翼型、非对称型翼型。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵为实心或空心，空心导向舵厚度较小时侧面封闭或不封闭，厚度较大时侧面封闭。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵采用铝合金或非金属材质。

在本发明的一个优选实施例中，所述导向舵与热管的安装方式采用点焊或强力粘合的方式进行初步固定，最终采用钎焊方式实现整体固定。

为更好地解释本发明，以下给出一个具体实施例：

热管2立于地面或者固定台架之上；在翅片1上按照热管2对应位置，冲压成孔，并去除冲压下来的材料；翅片1孔位与热管2对齐后，套入热管2，套入后从下至上依次按特定位置排列；导向舵3外表几何特征加工成对称飞机翼型，如导向舵有较大厚度，保持外部几何特征，内部为空心，利用点焊或其他方式对称地固定在热管2的两侧，如厚度较小，则保留表面几何特征，不封闭非固定端侧面；翅片1和导向舵3按交替顺序交叉安装；安装完成后，翅片1、热管2和导向舵3进行整体钎焊，保障结构强度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管片式散热器的强制对流装置，其特征在于，其包括翅片(1)、热管(2)和导向舵(3)，所述热管(2)均为扁平管，根据所述热管(2)的位置结构，在平行的翅片(1)上冲压若干成形孔，将所述热管(2)套入成形孔内固定，所述热管(2)与平行的翅片(1)垂直且排列均匀，在所述热管(2)两侧壁上均固定安装有一导向舵(3)，热管两侧壁上的导向舵(3)为低阻力飞机翼型，并按一定角度安装，导向舵(3)的安装角度为其安装轴线与水平面的夹角，两个导向舵(3)的安装角度之和为360°，所述翅片(1)间的气体在竖直方向上形成两个平行的、旋向完全相同的空气螺旋，两空气螺旋相切部分实现强制对流。

2.如权利要求1所述的强制对流装置，其特征在于,所述导向舵(3)的安装角度范围为：0°≤a＜90°，或270°＜a≤360°。

3.如权利要求1或2所述强制对流装置，其特征在于,所述导向舵(3)在所述翅片(1)内的延伸长度为：不小于翅片(1)宽度的1/20，不大于翅片(1)宽度的1/2。

4.根据权利要求3所述的强制对流装置，其特征是：所述导向舵(3)安装位置位于两翅片(1)中间，且不与所述翅片(1)接触或连接。

5.根据权利要求4所述的强制对流装置，其特征是：所述导向舵(3)为对称类型的翼型或非对称型翼型。

6.根据权利要求5所述的强制对流装置，其特征是：所述导向舵(3)为实心或空心，空心导向舵厚度较小时侧面封闭或不封闭，厚度较大时侧面封闭。

7.根据权利要求6所述的强制对流装置，其特征是：所述导向舵(3)采用铝合金或非金属材质。

8.根据权利要求7所述的强制对流装置，其特征是：所述导向舵(3)与热管(2)的安装方式采用点焊或强力粘合的方式进行初步固定，最终采用钎焊方式实现整体固定。