CN108859739A - 一种车辆散热器安装定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车散热系统领域，具体涉及一种车辆散热器安装定位装置。采用的技术方案是：包括定位槽，定位槽顶端开口、底端封闭，两侧壁内壁和槽底内壁均固定有弹簧片，定位槽底端内壁固定有支撑弹簧片；定位槽一侧壁顶部外壁铰接有压紧盖板，另一侧壁顶部外壁设置有螺纹孔，槽顶端的槽底外壁焊接有安装板，安装板设置有安装孔；压紧盖板远离铰接位置的一端设置有与螺纹孔对应的过孔所述压紧盖板压紧面固定有压紧弹簧片。本发明定位槽外部还包括一层特制的导热涂层。整个装置结构简单，能够实现散热器的快速定位和安装，同时也方便了散热器的清洗以及更换；同时，特制的导热涂层也解决了散热器散热慢等问题。

Description

一种车辆散热器安装定位装置

技术领域

本发明涉及汽车散热系统领域，具体为一种车辆散热器安装定位装置。

背景技术

汽车散热器是汽车冷却系统中主要部件，主要作用是给发动机降温，是汽车必不可少的组成部分。现有的汽车散热器大都是通过螺栓直接固定在车架上，或者是通过一对散热器撑杆和横梁固定在车架上。这两种方式在安装过程中比较费时，装配时定位麻烦，使得安装耗费人力；散热器和车架之间是刚性连接，致使装配时无法消除装配应力，同时也无法吸收汽车在运行中产生的振动，从而导致散热器容易出现漏水的现象。

另外，在定位槽上增加一层导热涂层，也是增加散热器性能的常用手段。但目前一般的高热传导率的材料表面都是平滑疏水状态，与外界接触面积小；同时，现在的电子产品、机械设备都逐渐往轻薄短小化设计，传统过大的传热材料已不再适用。因此，开发一种非平滑态、散热性能优异的导热涂料，符合当今发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单合理，能快速拆装的车辆散热器安装定位装置。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：包括定位槽，所述定位槽顶端开口、底端封闭，所述定位槽两侧壁内壁和槽底内壁均固定有弹簧片，所述定位槽底端内壁固定有支撑弹簧片；所述定位槽一侧壁顶部外壁铰接有压紧盖板，另一侧壁顶部外壁设置有螺纹孔，槽顶端的槽底外壁焊接有安装板，所述安装板设置有安装孔；所述压紧盖板远离铰接位置的一端设置有与螺纹孔对应的过孔所述压紧盖板压紧面固定有压紧弹簧片。

优选的，所述弹簧片、支撑弹簧片、压紧弹簧片均采用不锈钢制成。

优选的，所述安装孔有三个且呈品字形排列，所述安装孔、过孔均为腰形孔。

优选的，所述定位槽外部还包括一层导热涂层，所述导热涂层由导热涂料制备而来，所述导热涂料按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；

所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；

所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；

所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。

优选的，所述导热涂料按溶液体积份数，由22％的二氧化硅溶胶、56％的氧化石墨烯分散液、22％的聚苯乙烯乳液组成。

优选的，所述导热涂层的制备方法为：将所述定位槽浸入所述导热涂料中，8～10min后取出，取出时间≤10s，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。

优选的，所述浸泡时间为10min。

本发明具有以下有益效果：

1、通过安装板将定位槽对称固定在车架上，安装板上的腰形孔可以调整定位，只需将散热器放入定位槽，然后将压紧盖板通过紧固螺栓拧紧便可以完成散热器的安装，拆卸散热器时只需将紧固螺栓取下便可，使得散热器的清洗更换更为方便。定位槽内的弹簧片和压紧盖上的弹簧片实现了散热器的弹性固定，能够吸收安装时的装配应力以及汽车运行时产生的振动。整个装置结构简单，能够实现散热器的快速定位和安装，同时也方便了散热器的清洗以及更换。

2、本发明的定位槽外部还包括一层导热涂层，该涂层表面不同于常规的单一疏水结构表面，而是呈现亲水-疏水混合表面，并且通过蜂窝表面结构，达到了超亲水-超疏水混合表面的效果。针对水冷散热器，水达到一定温度后，在涂层表面形成气泡，涂层表面的疏水区作为气泡成核点，有效促进气泡成核，提高传热量；亲水区则限制了气泡在加热面上的铺展，提高了临界热流密度。这种混合表面相对于普通单一疏水表面或者亲水表面具有更好的池沸腾传热性能。

3、石墨烯的导热系数高，比表面积大，能显著提升涂料的导热性能，被广泛的应用于各种涂料中，但石墨烯极易团聚，破坏了材料分散的均匀性，导致涂料的综合导热性能降低。本发明将二氧化硅溶胶和氧化石墨烯分散液一起加入聚苯乙烯乳液，一部分的二氧化硅和氧化石墨烯通过静电作用力吸附到聚苯乙烯乳胶粒表面；另一部分则分散在乳液的水相中；并最终通过浸渍提拉法，形成氧化石墨烯和二氧化硅都分布均匀的表面结构，极利于导热通路的形成。

4、提高涂料的导热系数并不能完全提高其导热性能，还需要提高涂料与界面之间的导热性能才能更快地将热量传递出去。通过热处理分解有机组分(聚苯乙烯)，涂层表面呈现多孔蜂窝状，相比于平滑的表面具有更大的比表面积，更利于热量的传递。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，一种车辆散热器安装定位装置，包括定位槽2，所述定位槽2顶端开口底端封闭，所述定位槽2两侧壁内壁和槽底内壁(也就是图中竖直布置的围成定位槽2的三个槽壁)均固定有弹簧片5，所述定位槽2底端内壁固定有支撑弹簧片6；所述定位槽2一侧壁顶部外壁铰接有压紧盖板3，另一侧壁顶部外壁设置有螺纹孔9，槽顶端的槽底外壁焊接有安装板4，所述安装板4设置有安装孔10；所述压紧盖板3远离铰接位置的一端设置有与螺纹孔9对应的过孔8，所述压紧盖板3压紧面固定有压紧弹簧片7。

安装散热器时，使用螺栓穿过安装板4上的安装孔10，将定位装置对称的安装在车架上预留的安装位置上；将压紧盖板3揭开，然后直接将散热器的两侧放入定位槽2内，定位槽2两侧壁的弹簧片5实现散热器的垂直方向的夹持，槽底的弹簧片5实现散热器水平方向的夹持。最后将压紧盖板3盖上，使用紧固螺栓穿过过孔8，通过螺纹孔9旋紧螺栓，完成散热器的安装；其中支撑弹簧片6和压紧弹簧片7实现散热器的竖直方向的夹持。更换或者清洗散热器时只需将压紧盖板3上的紧固螺栓取掉便可。

进一步的，所述弹簧片5、支撑弹簧片6、压紧弹簧片7均采用不锈钢制成。可以理解的是，汽车在日常使用时，经常处于潮湿的环境，弹簧片5、支撑弹簧片6、压紧弹簧片7均采用不锈钢制成，可以防止弹簧片生锈失效，从而保证散热器的安装持久可靠。

进一步的，所述安装孔10有三个且呈品字形排列，所述安装孔10、过孔8均为腰形孔。具体来说，设置呈品字形排列的三个安装孔，使定位槽2更为可靠的固定在车架上，避免定位槽2产生松动；安装孔10设置成腰形孔，可以使定位槽2水平移动，避免装置对散热器水平方向夹持过度。另外过孔8设置成腰形孔，方便紧固螺栓的直接固定，避免产生紧固螺栓无法旋入螺纹孔9的情况，同时也可以调整散热器竖直方向的夹持力，保证支撑弹簧片6、压紧弹簧片7有足够的变形空间。

进一步的，本发明的定位槽2外部还包括一层导热涂层，帮助提升散热器的散热效果。所述导热涂层的制备方法为：

1、制备二氧化硅溶胶：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀后再加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，即得具有疏水性能的二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1。

2、制备氧化石墨烯分散液：将由Hummers法制备的氧化石墨烯加入到去离子水中，超声处理3h(功率60W)，即得氧化石墨烯分散液；其中，按重量份数，氧化石墨烯：去离子水＝1:20～30。

3、制备聚苯乙烯乳液：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween 80)，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。

4、将上述二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液、聚苯乙烯乳液混合形成涂料胶体，将定位槽2浸入涂料胶体溶液中，8～10min后取出，取出时间≤10s，以保证载体上涂层的均匀性，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得具有亲疏水性混合蜂窝状导热涂层；其中，按溶液体积份数比，二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝13～30％:40～75％：13～30％；且二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。

下面结合具体实验对本发明进一步阐释。另外，使用上述范围内的技术方案制备的氧化石墨烯分散液制备导热涂料/涂层，最终导热性能相当，故未在实验中展示制备氧化石墨烯分散液的参数。下述实验中为方便操作，均采用氧化石墨烯：去离子水＝1:25。

(1)制备对照组：按上述方法，制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07：0.25。不添加二氧化硅溶胶，氧化石墨烯分散液：聚苯乙烯乳液＝44％：56％。提拉速度为10cm/min，制备涂层，作为对照组。

(2)优选二氧化硅溶胶的制备参数

1)按上述方法，制备二氧化硅溶胶10组，具体参数如表所示。制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。制备聚苯乙烯乳液，苯乙烯单体：去离子水：Tween 80：过硫酸铵水溶液＝1:5：0.07：0.25。二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝22％：56％：22％。提拉速度10cm/min，制备涂层10组。

表1二氧化硅溶胶具体参数

组别	无水乙醇	浓氨水
			组1	50	3
组2	70	3
			组3	90	3
组4	100	3
			组5	110	3
组6	120	3
			组7	100	2
组8	100	4
			组9	100	5
组10	100	3

2)导热系数测试：采用C-THERM TCI导热系数测量仪，测试温度为20℃，对上述10组涂层进行导热系数测试。结果如表2所示。

表2导热系数展示

3)冷热循环升降温速度测试：将定位槽内部通入50％的乙二醇和50％的水(体积比)。施加100kPa±20kPa的压力，以10℃到90℃进行温度循环，记录各涂层材料10℃到90℃升温过程所需时间，以及90℃到10℃降温过程所需时间。结果如表3所示。

表3冷热循环升降温效果展示

从上述表2、表3可以看出，使用在本发明限定的范围内制备的二氧化硅溶胶，对最终导热涂料的性能影响差异不大，效果相当。

使用纯的氧化石墨烯，导热系数非常高，但在升降温试验中，导热系数较高的纯氧化石墨烯涂层升温时间显著低于本发明各组，降温时间显著高于本发明各组，说明其导热性能明显弱于本发明制备的复合涂层材料。

(3)优选聚苯乙烯乳液的制备参数

1)按上述方法制备聚苯乙烯乳液8组，具体参数如表4所示。按实验(2)组4的方法制备二氧化硅溶胶8组；制备氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25。按照二氧化硅溶胶：聚苯乙烯乳液：氧化石墨烯分散液＝22％：56％：22％，提拉速度10cm/min，制备涂层8组。

表4各组具体参数

组别	去离子水	Tween 80	过硫酸铵水溶液
				组1	3	0.07	0.25
组2	5	0.07	0.25
				组3	7	0.07	0.25
组4	5	0.05	0.25
				组5	5	0.10	0.25
组6	5	0.07	0.10
				组7	5	0.07	0.20
组8	5	0.07	0.30

2)按上述方法测试导热系数，结果如表5所示。

表5导热系数展示

3)按上述方法测试升降温效果，结果如表6所示。

表6冷热循环升降温效果展示

组别	升温时间(min)	降温时间(min)
			组1	15.2	5.5
组2	15.4	5.4
			组3	15.3	5.5
组4	15.0	5.6
			组5	15.1	5.7
组6	15.0	5.6
			组7	15.3	5.5
组8	15.2	5.5

从上述表5、表6可以看出，使用在本发明限定的范围内制备的聚苯乙烯乳液，对最终导热涂料的性能影响差异不大，效果相当。

(4)优选导热涂料的制备参数

1)按实验(2)组4的方法制备二氧化硅溶胶5组；按实验(3)组2的方法制备聚苯乙烯乳液5组；按照氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯：去离子水＝1:25，制备氧化石墨烯分散液5组。按上述方法制备5组涂层，具体制备涂层的参数如表7所示。

表7各组具体参数

2)按上述方法测试导热系数，结果如表8所示。

表8导热系数展示

组别	导热系数(W/(m*K))
		组1	16.5
组2	23.2
		组3	26.1
组4	28.9
		组5	30.1
组6	25.1
		组7	23.2
对照组	39.8

3)按上述方法测试升降温效果，结果如表9所示。

表9冷热循环升降温效果展示

从表8、表9可以看出，随着氧化石墨烯添量的增加，导热系数不断增加，但升降温效果时并不完全如此。氧化石墨烯和二氧化硅添量过低，无法有效形成蜂窝状结构，升温变快，降温变慢；氧化石墨烯添量过高，升降温效果也不理想。

Claims (7)

1.一种车辆散热器安装定位装置，包括定位槽(2)，其特征在于：所述定位槽(2)顶端开口、底端封闭，所述定位槽(2)两侧壁内壁和槽底内壁均固定有弹簧片(5)，所述定位槽(2)底端内壁固定有支撑弹簧片(6)；

所述定位槽(2)一侧壁顶部外壁铰接有压紧盖板(3)，另一侧壁顶部外壁设置有螺纹孔(9)，槽顶端的槽底外壁焊接有安装板(4)，所述安装板(4)设置有安装孔(10)；

所述压紧盖板(3)远离铰接位置的一端设置有与螺纹孔(9)对应的过孔(8)，所述压紧盖板(3)压紧面固定有压紧弹簧片(7)。

2.根据权利要求1所述的车辆散热器安装定位装置，其特征在于：所述弹簧片(5)、支撑弹簧片(6)、压紧弹簧片(7)均采用不锈钢制成。

3.根据权利要求1或2所述的车辆散热器安装定位装置，其特征在于：所述安装孔(10)有三个且呈品字形排列，所述安装孔(10)、过孔(8)均为腰形孔。

4.根据权利要求1所述的车辆散热器安装定位装置，其特征在于：所述定位槽(2)还包括一层导热涂层，所述导热涂层由导热涂料制备而来，所述导热涂料按溶液体积份数，由13～30％的二氧化硅溶胶、13～30％的氧化石墨烯分散液、40～75％的聚苯乙烯乳液组成，且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积；

所述二氧化硅溶胶的制备方法为：将正硅酸己酯加入无水乙醇中，搅拌均匀，加入浓氨水，45℃下搅拌12h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，即得二氧化硅溶胶；其中，按体积份数，正硅酸己酯：无水乙醇：浓氨水：A-151＝10：50～120：2～5:1；

所述氧化石墨烯分散液的制备方法为：按重量，将1份氧化石墨烯加入20～30份去离子水中，功率60W超声处理3h，即得氧化石墨烯分散液；

所述聚苯乙烯乳液的制备方法为：将苯乙烯单体加入去离子水中，再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，充分搅拌形成乳液，所得乳液在70℃下通入氮气，再加入浓度为3％的过硫酸铵水溶液，聚合反应7h，得到聚苯乙烯乳液；其中，按重量份数，苯乙烯单体：去离子水：Tween80：过硫酸铵水溶液＝1:3～7：0.05～0.10：0.1～0.3。

5.根据权利要求4所述的车辆散热器，其特征在于：所述导热涂料按溶液体积份数，由22％的二氧化硅溶胶、56％的氧化石墨烯分散液、22％的聚苯乙烯乳液组成。

6.根据权利要求4所述的车辆散热器，其特征在于：所述导热涂层的制备方法为：将所述定位槽2浸入所述导热涂料中，8～10min后取出，取出时间≤10s，在室温下干燥；重复上述操作3次，干燥后在300℃下进行热处理，即得导热涂层。

7.根据权利要求6所述的车辆散热器，其特征在于：所述导热涂层的制备方法为：所述浸泡时间为10min。