CN112555018B - 一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，主要包括歧管本体和冷却交换器。本发明通过对冷却交换器中的流道组合片结构调整，在有限的空间内，将平行一字流调整为S型流动，并通过介质流向控制，凸点扰流，增强了换热效率；水套内使用分流片结构特征，通过调节微通道的入口面积，使微通内的流量按照散热需求进行分配，使歧管出口温度均匀一致，出气口温度差值可控制在±1.0℃以内；板片采用冲压工艺制程，上下和周圈表面形成包边紧密贴合，提升焊接合格率，降低泄漏风险，增强了产品整体使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于汽车中冷器设计技术领域，涉及产品流道设计和零件组装工艺，具体涉及一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器。
背景技术
随着增压技术越来越多的应用到整车上，经过涡轮增压后的高温高压的空气要进行冷却，传统的空气冷却中冷器技术为直管平行流式结构，直管平行流式中冷器的缺陷是：热交换面积利用不充分，散热性能不佳，冷却水流布置不合理，整体热平衡性差，泄漏率高，影响发动机进气效率，造成汽车发动机动力不足。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的散热性能不佳，冷却水流布置不合理，泄漏率高等技术问题。为此，本发明提供一种S形冲压板流道的水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，目的是通过流道设计和流道冲压扣合组装工艺，增加交换器换热效率，增加接触面积，减少产品泄漏风险。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，包括歧管和冷却交换器（2）；所述歧管具有密封平面，所述歧管包括进气歧管（1）以及出气歧管（4）；所述冷却交换器（2）有密封沟槽，并且沟槽中放置有密封圈（3），通过扣压进气歧管（1）、冷却交换器（2）和出气歧管（4）装配形成一个整体。
进一步，所述冷却交换器（2）包括冷却芯体、上水套板（10）和下水套板（16）；
所述冷却芯体包括带有密封沟槽特征的主片（5）和流道组合片；
主片（5）上开有流道组合片安装孔；两片主片（5）前后对立，流道组合片插入安装孔内，左右侧配合密封侧板（15）组合形成冷却芯体；
冷却芯体配合上水套板（10）及下水套板（16），形成水侧流动的主通道，上水套板（10）及下水套板（16）都接有各自的规格接头，下水套板接头（17）连接发动机节气门用来给节气门装置降温；上水套板（10）装有进水接头（11）和出水接头（12），分别用于冷却水的导入和导出。
进一步，流道组合片由两种特殊冲压结构的板片一（6）及板片二（14）、内衬板一（7）、内衬板二（8）、内翅片（9）组成，通过上述组合，气体进入流道组合片由单一方向直流变化为S形流道，延长了空气流通路径；两片流道组合片贴合形成的间隙，就是水侧流动路线，与气侧间隔一个壁厚并且紧密贴合；气侧与水侧的流入方向正好相反，增强热交换。
进一步，上水套板（10）中还含有一个具有分流功能的导流片（13），导流片（13）上有大小不一的开孔，用来根据各通道内气体流量大小差值，来调整各水道内流体流量差值，使其相应的贴合的不用冷热介质流量含量均衡，以便进行充分的热交换，并且稳定了热交换器芯体整体温度均匀性。
进一步，相邻两个流道组合片贴合形成的间隙内，设有板片外侧水流通道，该水流通道为板片外侧凸出的两条内衬筋形成的S形水流通道。
本发明的有益效果是：
（1）通过S性流道片，将气体流场延长，增大沿程阻力，增强气体换热效率；同时运用零件的冲压成型工艺，在流道背面生成了水侧流道，流道内通过凸筋、凸点进行扰流，两种介质贴合紧密，流向相反；加强整体换热效果的同时，保证了产品芯体整体温度均匀性；
（2）水套内增加了分流片，保证了水侧各微通道流量均匀性，避免靠近入口处通道流量偏大，远离入口处流量偏少的不均匀现象，进而保证了歧管出口的气体温度均匀性；
（3）板片之间采用面贴合，通过增加零件接触面增强了焊接效果，增强了产品结构强度，降低了产品的泄漏风险。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体的主视图；
图2是本发明整体的侧视图；
图3是本发明整体的等轴测爆炸立体图；
图4是本发明冷却交换器的等轴测爆炸立体图；
图5是本发明的一片流道组合板轴侧爆炸立体图；
图6是本发明的流道片内气体和冷却水流动示意图；
其中：1-进气歧管， 2-冷却交换器， 3-密封圈， 4-出气歧管， 5-主片， 6-板片一，7-内衬板一， 8-内衬板二， 9-内翅片， 10-上水套板， 11-进水接头， 12-出水接头，13-导流片， 14-板片二， 15-密封侧板，16-下水套板，17-下水套板接头。
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用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，包括歧管和冷却交换器（2）；所述歧管具有密封平面，所述歧管包括进气歧管（1）以及出气歧管（4）；所述冷却交换器（2）有密封沟槽，并且沟槽中放置有密封圈（3），通过扣压进气歧管（1）、冷却交换器（2）和出气歧管（4）装配形成一个整体如图1-2所示。
如图4所示，所述冷却交换器（2）包括冷却芯体、上水套板（10）和下水套板（17）；
所述冷却芯体包括带有密封沟槽特征的主片（5）和流道组合片；主片（5）上开有流道组合片安装孔；两片主片（5）前后对立，流道组合片插入安装孔内，左右配合密封侧板（15）组合形成冷却芯体；流道组合片由两种特殊冲压结构的板片一（6）及板片二（14）、内衬板一（7）、内衬板二（8）、内翅片（9）组成，板片一（6）及板片二（14）板面上分布多个凸起（起到加强筋作用，同时还有扰流作用），板片一（6）及板片二（14）之间为内翅片（9），内翅片（9）的顶部和底部一角均对称的设置有内衬板一（7）、内衬板二（8），通过上述组合，如图5所示，气体进入流道组合片由单一方向直流变化为S形流道，延长了空气流通路径。
如图6所示，两片流道组合片贴合形成的间隙，就是水侧流动路线，与气侧间隔一个壁厚并且紧密贴合；气侧与水侧的流入方向正好相反，增强热交换。
如图4所示，冷却芯体配合上水套板（10）及下水套板（16），形成水侧流动的主通道，上水套板（10）及下水套板（16）都接有各自的规格接头，下水套板接头（17）连接发动机节气门用来给节气门装置降温；上水套板（10）装有进水接头（11）和出水接头（12），分别用于冷却水的导入和导出；上水套板（10）中还含有一个具有分流功能的导流片（13），导流片（13）上有大小不一的开孔，用来根据各通道内气体流量大小差值，来调整各水道内流体流量差值，使其相应的贴合的不用冷热介质流量含量均衡，以便进行充分的热交换，并且稳定了热交换器芯体整体温度均匀性。
如图5-6所示，需要冷却的高温气体通过，通过进气歧管进入冷却热交换器内，高温气体在内翅片9和内衬板二8的作用下，在换热通道内做S湍流运动；同时冷却水通过进水接头进入上水套板10内，在水套板中经过分流片分流后均匀流入冷却水换热通道中，高温空气介质和冷却水通过板片一6、板片二14进行间隔；冷却水在板片的外侧通道中的凸筋凸点扰流作用下进行高效换热；板片外侧通道为板片外侧有凸出的两条内衬筋形成的S形水流通道，完成换热后，从接头出口汇集流出。所述内衬筋的突起高度要大于板片的外侧通道中的凸筋凸点高度。
本发明通过流道片结构调整，在有限的空间内，将平行一字流调整为S型流动，并通过介质流向控制，凸点扰流，增强了换热效率；水套内使用分流片结构特征，通过调节微通道的入口面积，使微通内的流量按照散热需求进行分配，使歧管出口温度均匀一致，出气口温度差值可控制在±1.0℃以内；板片采用冲压工艺制程，上下和周圈表面形成包边紧密贴合，提升焊接合格率，降低泄漏风险，增强了产品整体使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，其特征在于，包括歧管和冷却交换器(2)；
所述歧管具有密封平面，所述歧管包括进气歧管(1)以及出气歧管(4)；所述冷却交换器(2)有密封沟槽，并且密封沟槽中放置有密封圈(3)，通过扣压进气歧管(1)、冷却交换器(2)和出气歧管(4)装配形成一个整体；
所述冷却交换器(2)包括冷却芯体、上水套板(10)和下水套板(16)；
所述冷却芯体包括带有密封沟槽特征的主片(5)和流道组合片；所述主片(5)上开有流道组合片安装孔；两片主片(5)前后对立，多个流道组合片插入安装孔内依次排列，左右侧配合密封侧板(15)组合形成冷却芯体；
所述冷却芯体配合上水套板(10)及下水套板(16)，形成水侧流动的主通道，上水套板(10)及下水套板(16)都接有各自的规格接头，下水套板(16)装有下水套板接头(17)连接发动机节气门用来给节气门装置降温；上水套板(10)装有进水接头(11)和出水接头(12)，分别用于冷却水的导入和导出；
上水套板(10)中还含有一个具有分流功能的导流片(13)，导流片(13)上有大小不一的开孔，用来根据各通道内气体流量大小差值，来调整各水道内流体流量差值，使其相应的贴合的不用冷热介质流量含量均衡，以便进行充分的热交换，并且稳定了热交换器芯体整体温度均匀性；
每一个流道组合片由两种冲压结构的板片一(6)、板片二(14)、内翅片(9)组成，板片一(6)及板片二(14)板面上分布多个凸起，板片一(6)及板片二(14)之间为内翅片(9)，内翅片(9)的顶部和底部一角均对称的设置有内衬板一(7)、内衬板二(8)，通过上述组合，气体进入每一个流道组合片由单一方向直流变化为S形流道，延长了空气流通路径；相邻两片流道组合片贴合形成的间隙，就是水侧流动路线，与气侧间隔一个壁厚并且紧密贴合；气侧与水侧的流入方向正好相反，增强热交换。
2.根据权利要求1所述的一种水冷式涡轮增压空气冷却热交换器，其特征在于，相邻两个流道组合片贴合形成的间隙内，设有板片外侧水流通道，该水流通道为板片外侧凸出的两条内衬筋形成的S形水流通道。
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