CN110925076A - 单层组合式内燃机发电机组散热器 - Google Patents

单层组合式内燃机发电机组散热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及散热器领域的单层组合式内燃机发电机组散热器，所述散热器芯体包括上部中冷器芯体、下部水散热芯体，并且设计在同一个层面组成单层结构；所述上部中冷器芯体采用板翅式结构散热器，隔板和翅片等钎焊组成的板束具有较大传热面积；所述下部水散热芯体采用管带式结构散热器，散热管采用沙漏形酒窝铝扁管，散热带采用百叶窗式翅片，换热速度快；所述散热器结构强度和承压能力较高，芯体散热效率高，满足单位散热量要求时，整个外形体积减小；所述散热器后上侧设置膨胀水箱和连接排气补水管；具有结构紧凑、体量轻巧、传热效率高效、运行安全可靠等优点。

Description

单层组合式内燃机发电机组散热器
技术领域
本发明涉及散热器领域内的单层组合式内燃机发电机组散热器。
背景技术
现有技术中，随着涡轮增压技术、电控喷油技术、高效燃烧技术和制造新材料、新工艺的不断发展，内燃机的单位排量升功率不断增加，同等功率段的内燃机向着体积小和轻量化方向发展。该内燃机配套的机组大多做成箱式低噪音结构样式，工作时更加高效和环保。由于内燃机小型化和箱式空间限制，配套的散热器性能要更优化、结构要小型化。
传统配套“空空中冷”内燃机散热器的散热芯体为两层结构，外侧是管带式水散热芯体，内侧是管带式中冷器芯体，占据空间体积较大；而采用新技术后的内燃机具有体积小、轻量化、功率大特点，但是传统结构散热器不适应新的配套要求。
发明内容
本发明的目的是提供单层组合式内燃机发电机组散热器，该发明具有如下优点：
1. 将中冷器芯体和水散热芯体，优化设计在同一个层面，在满足单位散热量要求时，整体外形结构减小，外形体积是传统两层结构散热器的60-70%，结构强度和承压能力提高；
2. 中冷器芯体采用板翅式结构，隔板和翅片等钎焊组成的板束，与传统管带式结构中冷器相比，同等外形体积条件下具有较大传热面积；在增压 “气—气”传热方式状况下，传热系数是管带式的2-3倍，换热速度快，散热效率高；
3. 水散热芯体采用管带式结构，散热管采用沙漏形酒窝铝扁管，沙漏工艺使单个散热管壁宽度增加，酒窝圆坑既防止管路堵塞不畅，又增加管壁面积，同时能够使管内强迫对流的冷却液产生强烈湍流；散热带采用百叶窗式翅片，优化翅片上开口宽度、深度和角度尺寸，使风扇正向吹过芯体的阻力减小，提高排风速度；由于对传统散热铝扁管和散热带进行技术与工艺升级，在加压“液—气”传热方式状况下，传热系数是传统芯体结构的1.5-2倍，换热速度加快，散热效率高；
4. 将膨胀水箱设置在散热器后斜背上侧，节省散热器高度和厚度空间；膨胀水箱及时给内燃机钢套水室补水，及时排出内燃机钢套水室内和水散热芯体水室内的气体，既防止水芯内出现水锤现象，又防止钢套内部出现气蚀和锈蚀现象；
5. 在导风罩内、外侧和支撑板内侧涂覆吸音降噪涂料，在常规工作温度下（﹣10℃～﹢100℃）具有优良的阻尼和消音效果；在上下两个芯体连接件之间、芯体和支撑板连接件之间内置减震胶垫，减轻震动。
本发明的目的是这样实现的：单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于，包括散热器本体1，所述散热器本体1包括膨胀水箱2、中冷器芯体3、水散热芯体4、支撑板5、安装底脚6、导风罩7、防护罩8；所述中冷器芯体3和所述水散热芯体4分别位于同一个层面的上部和下部；所述中冷器芯体3包括进气室20、板束24、出气室23，所述水散热芯体4包括上水室30、下水室27、中间折返水室25、散热管31、散热带32；所述中冷器芯体3通过进气口21、进气管10、出气口22、出气管16与内燃机增压气体管路连接形成回路，进气管10通过管路支架9固定于支撑板5上；所述水散热芯体4通过进水口29、进水管18、出水口26、出水管19与内燃机钢套水室连接形成回路；所述膨胀水箱2位于散热器本体1的后背上侧并根据液位计11刻度计量加注冷却液；所述膨胀水箱2通过补水管17与水泵进水口处连通并通过水散热芯体水室溢流管14、发动机钢套水室溢流管15分别与水散热芯体上水室30、内燃机钢套水室连通。
本发明的有益效果在于，
1. 将中冷器芯体和水散热芯体，优化设计在同一个层面，在满足单位散热量要求时，整体外形结构减小，外形体积是传统两层结构散热器的60-70%，结构强度和承压能力提高；
2. 中冷器芯体采用板翅式结构，隔板和翅片等钎焊组成的板束，与传统管带式结构中冷器相比，同等外形体积条件下具有较大传热面积；在增压 “气—气”传热方式状况下，传热系数是管带式的2-3倍，换热速度快，散热效率高；
3. 水散热芯体采用管带式结构，散热管采用沙漏形酒窝铝扁管，沙漏工艺使单个散热管壁宽度增加，酒窝圆坑既防止管路堵塞不畅，又增加管壁面积，同时能够使管内强迫对流的冷却液产生强烈湍流；散热带采用百叶窗式翅片，优化翅片上开口宽度、深度和角度尺寸，使风扇正向吹过芯体的阻力减小，提高排风速度；由于对传统散热铝扁管和散热带进行技术与工艺升级，在加压“液—气”传热方式状况下，传热系数是传统芯体结构的1.5-2倍，换热速度加快，散热效率高；
4. 将膨胀水箱设置在散热器后斜背上侧，节省散热器高度和厚度空间；膨胀水箱及时给内燃机钢套水室补水，及时排出内燃机钢套水室内和水散热芯体水室内的气体，既防止水芯内出现水锤现象，又防止钢套内部出现气蚀和锈蚀现象；
5. 在导风罩内、外侧和支撑板内侧涂覆吸音降噪涂料，在常规工作温度下（﹣10℃～﹢100℃）具有优良的阻尼和消音效果；在上下两个芯体连接件之间、芯体和支撑板连接件之间内置减震胶垫，减轻震动。
本发明工作时，上部中冷器芯体3与内燃机涡轮增压空气管路连接形成回路，下部水散热芯体4与内燃机钢套水室通过管路连接形成回路；内燃机动力轴直接驱动风扇正向吹送空气，对上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4进行冷却；散热器本体1后背上侧设置膨胀水箱2，及时给内燃机钢套水室补水，及时排出内燃机钢套水室内和水散热芯体进水室的气体，既防止水芯内出现水锤现象，又防止钢套内部出现气蚀和锈蚀现象；在导风罩内、外侧和支撑板内侧涂覆吸音降噪涂料，在常规工作温度下（﹣10℃～﹢100℃）具有优良的阻尼和消音效果，涂覆在板材表面的吸音降噪涂料干燥之后，会形成高聚物，当外部机械震动作用于高聚物时，有一部分能量会以储能形式存在，而另一部分能量以热能的形式耗散掉，从而起到一定的隔音降噪功效。
作为本发明的进一步改进，为保证上部中冷器芯体3和所述下部水散热芯体4之间，上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4分别与支撑板5之间，支撑板5和所述安装底脚6之间具有较好的减震效果；所述上部中冷器芯体3和所述下部水散热芯体4之间设置有减震胶垫13，所述上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4分别与支撑板5之间设置有减震胶垫13，所述支撑板5和所述安装底脚6之间设置有减震脚垫13；所述导风罩7的内侧、外侧及支撑板5内侧还分别涂覆吸音降噪涂料12。
作为本发明的进一步改进，为保证中冷器芯体换热速度快、散热效率高；传热过程主要通过翅片热传导及翅片与流体之间的对流传热来完成，翅片的主要作用是扩大传热面积，由于翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数；由于板翅式换热器具有扩展的二次表面，使得它的表面积可达到1000㎡/m3，与传统管带式结构中冷器相比，同等外形体积条件下具有较大传热面积；同时由于隔板、翅片很薄，具有高导热性，所以使得板翅式换热器可以达到较高的传热效率；在增压“气—气”传热方式状况下，传热系数是管带式的2-3倍，换热速度快，散热效率高；所述板束24由盖板2401、隔板2402、短封条2403、短翅片2404、长封条2405、长翅片2406、导流片2409组成，相邻两隔板2402之间放置长翅片2406或短翅片2404、导流片2409以及长封条2405或短封条2403并组成夹层；夹层分为热侧通道2408和冷侧通道2407，若干组热侧通道2408和冷侧通道2407的夹层依次叠置起来并钎焊成一整体。
作为本发明的进一步改进，为保证水散热芯体换热速度快、散热效率高，既防止管路压迫堵塞不畅，又增加管壁热交换面积，散热管采用带角度凹坑的内凸面，使通过散热管内部强迫对流的冷却液形成强烈湍流，促使散热管中心处温度较高的冷却液和散热管内壁处温度较低的冷却液进行位置和热量交换，继而使散热管内冷却液温度整体均衡提高，有效提高冷却液冷却效果；所述散热管31采用沙漏形酒窝铝扁管制成，所述沙漏形酒窝铝扁管包括前片体和后片体及中间的沙漏横槽3101，沙漏横槽3101的长轴径3103范围：W=40-52㎜，短轴径3104范围：H=2.0-2.05㎜，壁厚3105范围：t=0.35-0.4㎜，沙漏横槽3101圆弧对顶设置；所述散热管31的前片体和后片体均设置呈矩形并均匀排列分布带角度的酒窝凹坑3102，所述沙漏横槽3101每侧各间隔排布有三行酒窝凹坑3102。
作为本发明的进一步改进，为保证最大的优化翅片上的波距、带厚、波高、开口宽度、开口深度、开口角度和带宽尺寸，当风扇正向吹过芯体时阻力减小，提高排风和散热速度，风扇所耗功率最小；由于对传统散热铝扁管和散热带进行如上新的技术与工艺升级，在加压“液—气”传热方式状况下，传热系数是传统芯体结构的1.5-2倍，换热速度加快，散热效率提高；所述散热带32采用百叶窗式翅片制成，所述翅片包括波距3201、带厚3202、波高3203、开口宽度3207、开口深度3206、开口角度3205和带宽3204；所述波距3201的尺寸为3.0-4mm、所述带厚3202的尺寸为0.05-0.1mm、所述波高3203的尺寸为9-10mm、所述开口宽度3207的尺寸为7-8mm、所述开口深度3206的尺寸为1-1.5mm、所述开口角度3205为25°-40°，所述带宽3204的尺寸为40mm或52mm。
作为本发明的进一步改进，为保证最大限度的节约空间，节约成本；所述散热器本体1的后背上侧设置有斜面，所述膨胀水箱2设置在散热器本体1的后背上侧的斜面上面。
作为本发明的进一步改进，为保证在常规工作温度下（﹣10℃～﹢100℃）具有优良的阻尼和消音效果，能降低噪音15-20 分贝（dB ）；所述吸音降噪涂料12由核壳结构的丙烯酸 IPN 乳液、阻尼颜填料、阻燃剂、助剂组成并由低模量的底层和高模量的面层构成约束的阻尼复合机构，涂覆在板材表面，经过干燥，形成高聚物。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的左视图。
图3为本发明的右视图。
图4为本发明的中冷器芯体图。
图5A为本发明的中冷器芯体板束局部主视图。
图5B为本发明的中冷器芯体板束侧视图。
图6A为本发明的水散热芯体图。
图6B为图6A中A处放大图。
图7A为本发明的水散热芯体沙漏形酒窝铝扁散热管主视图。
图7B为本发明的水散热芯体沙漏形酒窝铝扁散热管侧视图。
图8A为本发明的水散热芯体中冷器芯体百叶窗式散热带主视图。
图8B为本发明的水散热芯体中冷器芯体百叶窗式散热带侧视图。
其中，1散热器本体、2膨胀水箱、3中冷器芯体、4水散热芯体、5支撑板、6安装底脚、7导风罩、8防护罩、9管路支架、10进气管、11液位计、12降噪涂层、13减震胶垫、14水散热芯体水室溢流管、15发动机钢套水室溢流管、16出气管、17补水管、18进水管、19出水管、20进气室、21进气口、22出气口、23出气室、24板束、25中间折返水室、26出水口、27下水室、28水室隔板、29进水口、30上水室、31散热管、32散热带、2401盖板、2402隔板、2403短封条、2404短翅片、2405长封条、2406长翅片、2407冷侧通道、2408热侧通道、2409导流片、3101沙漏横槽、3102酒窝凹坑、3103长轴径、3104短轴径、3105壁厚、3201波距、3202带厚、3203波高、3204带宽、3205开口角度、3206开口深度、3207开口宽度。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明的目的是这样实现的：单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于，包括散热器本体1，所述散热器本体1包括膨胀水箱2、中冷器芯体3、水散热芯体4、支撑板5、安装底脚6、导风罩7、防护罩8；所述中冷器芯体3和所述水散热芯体4分别位于同一个层面的上部和下部；所述中冷器芯体3包括进气室20、板束24、出气室23，所述水散热芯体4包括上水室30、下水室27、中间折返水室25、散热管31、散热带32；所述中冷器芯体3通过进气口21、进气管10、出气口22、出气管16与内燃机增压气体管路连接形成回路，进气管10通过管路支架9固定于支撑板5上；所述水散热芯体4通过进水口29、进水管18、出水口26、出水管19与内燃机钢套水室连接形成回路；所述膨胀水箱2位于散热器本体1的后背上侧并根据液位计11刻度计量加注冷却液；所述膨胀水箱2通过补水管17与水泵进水口处连通并通过水散热芯体水室溢流管14、发动机钢套水室溢流管15分别与水散热芯体上水室30、内燃机钢套水室连通。
所述上部中冷器芯体3和所述下部水散热芯体4之间设置有减震胶垫13，所述上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4分别与支撑板5之间设置有减震胶垫13，所述支撑板5和所述安装底脚6之间设置有减震脚垫13；所述导风罩7的内侧、外侧及支撑板5内侧还分别涂覆吸音降噪涂料12。
所述板束24由盖板2401、隔板2402、短封条2403、短翅片2404、长封条2405、长翅片2406、导流片2409组成，相邻两隔板2402之间放置长翅片2406或短翅片2404、导流片2409以及长封条2405或短封条2403并组成夹层；夹层分为热侧通道2408和冷侧通道2407，若干组热侧通道2408和冷侧通道2407的夹层依次叠置起来并钎焊成一整体。
所述散热管31采用沙漏形酒窝铝扁管制成，所述沙漏形酒窝铝扁管包括前片体和后片体及中间的沙漏横槽3101，沙漏横槽3101的长轴径3103范围：W=40-52㎜，短轴径3104范围：H=2.0-2.05㎜，壁厚3105范围：t=0.35-0.4㎜，铝扁管规格尺寸（㎜）：40.0×2.05×0.35或52.0×2.05×0.40，沙漏横槽3101圆弧对顶设置；所述散热管31的前片体和后片体均设置呈矩形并均匀排列分布带角度的酒窝凹坑3102，所述沙漏横槽3101每侧各间隔排布有三行酒窝凹坑3102。
所述散热带32采用百叶窗式翅片制成，所述翅片包括波距3201、带厚3202、波高3203、开口宽度3207、开口深度3206、开口角度3205和带宽3204；所述波距3201的尺寸为3.6mm、所述带厚3202的尺寸为0.07mm、所述波高3203的尺寸为9.5mm、所述开口宽度3207的尺寸为7.4mm、所述开口深度3206的尺寸为1.2mm、所述开口角度3205为30°，所述带宽3204的尺寸为40mm或52mm。
所述散热器本体1的后背上侧设置有斜面，所述膨胀水箱2设置在散热器本体1的后背上侧的斜面上面。
所述吸音降噪涂料12由核壳结构的丙烯酸 IPN 乳液、阻尼颜填料、阻燃剂、助剂组成并由低模量的底层和高模量的面层构成约束的阻尼复合机构，涂覆在板材表面，经过干燥，形成高聚物。
本发明工作时，上部中冷器芯体3与内燃机涡轮增压空气管路连接形成回路，下部水散热芯体4与内燃机钢套水室通过管路连接形成回路；内燃机动力轴直接驱动风扇正向吹送空气，对上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4进行冷却；散热器本体1后背上侧设置膨胀水箱2，及时给内燃机钢套水室补水，及时排出内燃机钢套水室内和水散热芯体进水室的气体，既防止水芯内出现水锤现象，又防止钢套内部出现气蚀和锈蚀现象；在导风罩内、外侧和支撑板内侧涂覆吸音降噪涂料，在常规工作温度下（﹣10℃～﹢100℃）具有优良的阻尼和消音效果，涂覆在板材表面的吸音降噪涂料干燥之后，会形成高聚物，当外部机械震动作用于高聚物时，有一部分能量会以储能形式存在，而另一部分能量以热能的形式耗散掉，从而起到一定的隔音降噪功效。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.单层组合式内燃机发电机组散热器，单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于，包括散热器本体1，所述散热器本体1包括膨胀水箱2、中冷器芯体3、水散热芯体4、支撑板5、安装底脚6、导风罩7、防护罩8；所述中冷器芯体3和所述水散热芯体4分别位于同一个层面的上部和下部；所述中冷器芯体3包括进气室20、板束24、出气室23，所述水散热芯体4包括上水室30、下水室27、中间折返水室25、散热管31、散热带32；所述中冷器芯体3通过进气口21、进气管10、出气口22、出气管16与内燃机增压气体管路连接形成回路，进气管10通过管路支架9固定于支撑板5上；所述水散热芯体4通过进水口29、进水管18、出水口26、出水管19与内燃机钢套水室连接形成回路；所述膨胀水箱2位于散热器本体1的后背上侧并根据液位计11刻度计量加注冷却液；所述膨胀水箱2通过补水管17与水泵进水口处连通并通过水散热芯体水室溢流管14、发动机钢套水室溢流管15分别与水散热芯体上水室30、内燃机钢套水室连通。
2.根据权利要求1所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述上部中冷器芯体3和所述下部水散热芯体4之间设置有减震胶垫13，所述上部中冷器芯体3、下部水散热芯体4分别与支撑板5之间设置有减震胶垫13，所述支撑板5和所述安装底脚6之间设置有减震脚垫13；所述导风罩7的内侧、外侧及支撑板5内侧还分别涂覆吸音降噪涂料12。
3.根据权利要求1所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述板束24由盖板2401、隔板2402、短封条2403、短翅片2404、长封条2405、长翅片2406、导流片2409组成，相邻两隔板2402之间放置长翅片2406或短翅片2404、导流片2409以及长封条2405或短封条2403并组成夹层；夹层分为热侧通道2408和冷侧通道2407，若干组热侧通道2408和冷侧通道2407的夹层依次叠置起来并钎焊成一整体。
4.根据权利要求1所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述散热管31采用沙漏形酒窝铝扁管制成，所述沙漏形酒窝铝扁管包括前片体和后片体及中间的沙漏横槽3101，沙漏横槽3101的长轴径3103范围：W=40-52㎜，短轴径3104范围：H=2.0-2.05㎜，壁厚3105范围：t=0.35-0.4㎜，沙漏横槽3101圆弧对顶设置；所述散热管31的前片体和后片体均设置呈矩形并均匀排列分布带角度的酒窝凹坑3102，所述沙漏横槽3101每侧各间隔排布有三行酒窝凹坑3102。
5.根据权利要求1所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述散热带32采用百叶窗式翅片制成，所述翅片包括波距3201、带厚3202、波高3203、开口宽度3207、开口深度3206、开口角度3205和带宽3204；所述波距3201的尺寸为3.0-4mm、所述带厚3202的尺寸为0.05-0.1mm、所述波高3203的尺寸为9-10mm、所述开口宽度3207的尺寸为7-8mm、所述开口深度3206的尺寸为1-1.5mm、所述开口角度3205为25°-40°，所述带宽3204的尺寸为40mm或52mm。
6.根据权利要求1所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述散热器本体1的后背上侧设置有斜面，所述膨胀水箱2设置在散热器本体1的后背上侧的斜面上面。
7.根据权利要求2所述的单层组合式内燃机发电机组散热器，其特征在于：所述吸音降噪涂料12由核壳结构的丙烯酸 IPN 乳液、阻尼颜填料、阻燃剂、助剂组成并由低模量的底层和高模量的面层构成约束的阻尼复合机构，涂覆在板材表面，经过干燥，形成高聚物。
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