CN114033746A - 热回流消除装置及吹风式散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热回流消除装置，其包括引流罩和固定于引流罩上的多个导流叶片；引流罩包括：主导流段，呈尾端开口且中空的圆台体结构；副导流段，呈两端开口且中空的圆柱体结构，副导流段的首端与主导流段的尾端连接；引流段，呈两端开口且中空的圆台体结构，引流段的首端与副导流段的尾端连接；导流叶片固定于副导流段的外周且均匀分布，每一导流叶片包括固定于副导流段的外周并沿副导流段的轴向且向外扩散延伸的主臂、以及由主臂远离副导流段的一端沿平行于副导流体的轴向且向远离所述引流段的方向延伸的副臂。本发明还提供一种吹风式散热模组。与相关技术相比，本发明的热回流消除装置及吹风式散热模组散热效果更优。

Description

热回流消除装置及吹风式散热模组

【技术领域】

本发明涉及散热器技术领域，尤其涉及一种热回流消除装置及吹风式散热模组。

【背景技术】

对于运用于工程机械等领域的发动机舱，因其工作环境恶劣粉尘较多故其散热通常采用吹风式散热模组，而吹风式散热模组的散热能力是决定其性能的重要指标。

吹风式散热模组包括呈矩形的散热器、安装于所述散热器的风扇以及安装于散热器并环绕所述风扇的风扇导流罩，风扇旋转中心区域因负压的存在而产生热回流现象，使得该吹风式散热模组在考虑热回流现象时的散热难以计算，从而影响了吹风式散热模组的散热效果。

因此，实有必要提供一种新的热回流消除装置以及吹风式散热模组解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种热回流消除装置，使得运用该热回流消除装置的吹风式散热模组的散热效果更优。

为达到上述目的，本发明提供一种热回流消除装置，其包括引流罩和固定于所述导流罩上的多个导流叶片；所述引流罩包括：

主导流段，所述主导流段呈尾端开口且中空的圆台体结构；

副导流段，所述副导流段呈两端开口且中空的圆柱体结构，所述副导流段的首端与所述主导流段的尾端连接；

引流段，所述引流段呈两端开口且中空的圆台体结构，所述引流段的首端与所述副导流段的尾端连接；

所述导流叶片固定于所述副导流段的外周且均匀分布，每一所述导流叶片包括固定于所述副导流段的外周并沿所述副导流段的轴向且向外扩散延伸的主臂、以及由所述主臂远离所述副导流段的一端沿平行于所述副导流体的轴向且向远离所述引流段的方向延伸的副臂。

优选的，所述导流叶片包括四个第一导流叶片，四个所述第一导流叶片均匀分布于所述副导流段的上、下、左、右。

优选的，位于所述副导流段的上、左、右位置的三个所述导流叶片还设有阻挡块，所述阻挡块由所述副臂远离所述引流罩的一侧延伸形成。

优选的，所述导流叶片还包括四个第二导流叶片，所述第一导流叶片和所述第二导流叶片交错设置且均匀分布，所述第二导流叶片的结构与所述第一导流叶片的结构相同，所述第二导流叶片的长度为0.5L~L之间，其中，L为长度最小的所述第一导流叶片的长度。

本发明实施例还提供一种吹风式散热模组，包括呈矩形框结构的散热器、固定于所述散热器的风扇组件以及固定于所述散热器的进风侧的呈矩形环状的风扇导流罩以及如本发明实施例提供的上述热回流消除装置，所述热回流消除装置位于所述风扇组件的出风侧且与所述风扇组件同轴设置，所述引流段正对所述风扇组件且相互间隔设置。

优选的，所述阻挡块抵接于所述风扇导流罩的外侧。

优选的，位于所述副导流段的上、左、右位置的三个所述导流叶片还设有阻挡块，所述阻挡块由所述副臂远离所述引流罩的一侧延伸形成；所述风扇导流罩对应所述第一导流叶片的上、下、左、右侧分别开设有贯穿其上的导向槽，所述导向槽由所述风扇导流罩靠近所述散热器的一侧沿所述风扇导流罩的轴向延伸；所述第一导流叶片的三个所述阻挡块分别穿过与各自对应的三个所述导向槽并抵压盖设于三个所述导向槽的外侧。

优选的，所述风扇组件包括呈圆形的转体和由固定于所述转体的周侧的扇叶，所述转体的直径为D；所述引流段远离所述副导流段的一侧的直径为d，所述引流段与所述转体的间隔为L2，且满足：

d=（90%-100%）*D；

L2≤10mm。

优选的，所述主导流段至所述散热器的进风侧的间距为L1，所述主导流段靠近所述散热器的进风侧的一侧的直径为d2，所述副导流段的直径为d1，且满足：

0≤L1≤10mm；

d2=(0~10%)*d1；

d1=（80%-95%）d。

优选的，所述主导流段沿其轴向的长度为h1，所述副导流段沿其轴向的长度为h，且满足：

h=（20%-25%）L3；

h1=（55%-65%）L3；

其中，L3为散热器的进风侧到转体之间的距离。

优选的，每一所述导向槽沿所述风扇导流罩的轴向延伸的长度为W1，所述第一导流叶片的三个所述阻挡块沿所述导流罩的轴向的长度均为W，并满足：

0＜W1-W＜3mm；

W=(2.5~3.5)h。

与相关技术相比，本发明的热回流消除装置及吹风式散热模组中，热回流消除装置包括引流罩和固定于引流罩上的多个导流叶片；引流罩包括依次连接的尾端开口且呈中空的圆台体结构的主导流段、两端开口且呈中空的圆柱体结构的副导流段、两端开口且呈中空的圆台体结构的引流段，导流叶片固定于副导流段的外周且均匀分布，并沿副导流段的轴向且向外扩散延伸。通过对上述热回流消除装置的结构设置，有效的消除了发动机舱内的吹风式散热模组的热回流现象，使得运用所述热回流消除装置的吹风式散热模组的散热效果提升了约10%，散热效果更优。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明实施例提供的热回流消除装置的立体结构示意图。

图2为图1的侧面视图；

图3为图1的正面视图；

图4为本发明实施例提供的吹风式散热模组的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的吹风式散热模组中的散热器与热回流消除装置的位置关系示意图；

图6为本发明实施例提供的吹风式散热模组中的风扇与热回流消除装置的位置关系示意图；

图7为图6中部分结构放大图；

图8为本发明实施例提供的吹风式散热模组中的散热器与风扇的位置关系示意图；

图9为本发明实施例提供的吹风式散热模组与相关技术对比的散热器中间横截面热流（冷却水）温度分布仿真图；

图10为本发明实施例提供的吹风式散热模组与相关技术对比的吹风速度分布仿真图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧面等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

请结合图1-3所示， 本发明实施例提供的热回流消除装置100，其包括用于整流的引流罩1和固定于所述引流罩1上的多个导流叶片2。

所述引流罩1包括从左向右依次连接的主导流段11、副导流段12、引流段13。

所述主导流段11呈尾端开口且中空的圆台体结构。圆台体结构即为圆锥体去掉尖端后的一部分结构，两端的直径不相同。

所述副导流段12呈两端开口且中空的圆柱体结构，所述副导流段12的首端与所述主导流段11的尾端连接。

所述引流段13呈两端开口且中空的圆台体结构，所述引流段13的首端与所述副导流段12的尾端连接。

所述导流叶片2固定于所述副导流段12的外周且均匀分布。

具体的，每一所述导流叶片2包括固定于所述副导流段12的外周并沿所述副导流段12的轴向且向外扩散延伸的主臂21、以及由所述主臂21远离所述副导流段12的一端沿平行于所述副导流体12的轴向且向远离所述引流段13的方向延伸的副臂22。

其中，所述主臂21呈片状，其宽度方向平行于副导流段12的轴向。所述主臂21由其靠近副导流体12的一端向另一端方向，其宽度尺寸逐渐增加。所述副臂22为矩形片状结构。

本实施方式中，所述导流叶片2可以为四片结构，即包括四个第一导流叶片，四个所述第一导流叶片均匀分布于所述副导流段12的上、下、左、右四个方向位置。

更优的，位于所述副导流段12的上、左、右位置的三个所述导流叶片还设有阻挡块23，所述阻挡块23由所述副臂22远离所述引流罩1的一侧延伸形成。上下左右四块第一导流叶片除了起到固定热回流消除装置的作用，还能起到整流的作用，使得进风区涡流减少。

当然，所述导流叶片2也可以为八片结构，即所述导流叶片2还包括四个第二导流叶片（图未示），所述第一导流叶片和所述第二导流叶片交错设置且均匀分布。所述第二导流叶片的结构与未设置阻挡块23的所述第一导流叶片的结构相同，所述第二导流叶片的长度为0.5L~L之间。其中，L为长度最小的所述第一导流叶片的长度。

当然，所述导流叶片2的数量不限于上述实施例，只需均匀分布即可。

为了进一步说明本发明的热回流消除装置100的结构，将该热回流消除装置100装配于吹风式散热模组中进行说明，请一并结合图4-8 所示，本发明实施例还提供一种吹风式散热模组200，包括呈矩形框结构的散热器10、固定于所述散热器10的风扇组件20以及固定于所述散热器10的进风侧的呈矩形环状的风扇导流罩30以及如本发明实施例提供的上述热回流消除装置100。

本实施方式中，散热器10内部中空用以填充冷却液。

所述热回流消除装置100位于所述风扇组件20的出风侧且与所述风扇组件20同轴设置，所述引流段13正对所述风扇组件20且相互间隔设置。

本实施方式中，更优的，位于所述副导流段12的上、左、右位置的三个所述导流叶片还设有阻挡块23，所述阻挡块23由所述副臂22远离所述引流罩1的一侧延伸形成。所述风扇导流罩30对应所述第一导流叶片的上、下、左、右侧分别开设有贯穿其上的导向槽301，所述导向槽301由所述风扇导流罩30靠近所述散热器10的一侧沿所述风扇导流罩30的轴向延伸。所述第一导流叶片的三个所述阻挡块23分别穿过与各自对应的三个所述导向槽301并抵压盖设于三个所述导向槽301的外侧。从而使得上侧、左侧、右侧的三个第一导流叶片得以稳定的固定在风扇导流罩30上。

导向槽301的长度必须通过确定好热回流消除装置100的尺寸后再根据安装位置来确定，保证热回流消除装置100安装完后轴向位置被限定。本实施方式中，阻挡块23的长度小于导向槽301的长度。

所述风扇组件20包括呈圆形的转体201和由固定于所述转体201的周侧的扇叶202，所述转体201的直径为D，所述引流段13远离所述副导流段12的一侧的直径为d，且满足d=（90%-100%）*D，优选为d=（95%-100%）*D。

所述引流段13与所述转体201的间隔为L2，L2≤10mm。此外如果风扇组件20的左侧（靠近散热器10的一侧）到散热器10右侧（靠近风扇组件的一侧）的距离较小，引流段13可不作上述要求。

所述主导流段11至所述散热器10的进风侧的间距为L1，其范围为0≤L1≤10mm。

所述主导流段11靠近所述散热器10的进风侧的一侧的直径为d2，所述副导流段12的直径为d1，满足，

d2=(0~10%)*d1；

d1=（80%-95%）d。

所述主导流段11沿其轴向的长度为h1，所述副导流段12沿其轴向的长度为h，且满足：

h=（20%-25%）L3；

h1=（55%-65%）L3；

其中，L3为散热器的进风侧到转体之间的距离。

具体的，每一所述导向槽301沿所述风扇导流罩30的轴向延伸的长度为W1，所述第一导流叶片的三个所述阻挡块23沿所述导流罩1的轴向的长度均为W，并满足：

0＜W1-W＜3mm；

W=(2.5~3.5)h。

这样，才能最大程度的保证风扇导流罩30内部气流不会外溢。

导流叶片2为四片结构时，即为四片第一导流叶片，则四片第一导流叶片均布于副导流段12的外表面，每个第一导流叶片分别与风扇导流罩30的四个侧面相交，即抵接于风扇导流罩30的外侧面。通过上侧、左侧及右侧的三个第一导流叶片得以稳定的固定在风扇导流罩30上。

其中，左侧、右侧的两个第一导流叶片与风扇导流罩30的左右两侧面配合后原则上不允许出现间隙（制造误差除外），这样可以保证整个热回流消除装置100中心和风扇组件的旋转中心在同轴上。

若采用八叶片结构，除了上侧、下侧、左侧、右侧四块第一导流叶片和风扇导流罩30的四个侧面相交外，其余四个第二导流叶片必须在风扇导流罩30内，该四个第二导流叶片的长度为0.5L~L之间，其中，L为长度最小的所述第一导流叶片的长度。位于副导流段12的上侧、下侧、左侧、右侧的四块第一导流叶片除了起到固定热回流消除装置100的作用，还能起到整流的作用，使得进风区涡流减少。

当然，所述吹风式散热模组200中提到的关于热回流消除装置的结构特征，也是本发明上述热回流消除装置的单独的结构特征。

本发明提供的吹风式散热模组经过散热仿真，吹风式散热器模组采用双流体热交换模型并创建实际热交换器交界面，热交换器数据规范选项设置为 UAG 表，本计算中UAG表格如表1所示：

表1 热交换器数据（UAG）

质量流量/(kg/s)	换热功率/(W)	质量流量/(kg/s)	换热功率/(W)
				0.82	795	4.94	3750
1.65	1520	6.59	4500
				2.47	2180	8.24	5100
3.29	2790	9.88	5610
				4.12	3310	11.50	6040

风扇组件转速n=2000rpm，高温冷却液入口温度为95℃，质量流量为5kg/s，环境温度设为26.85℃，散热器中间横截面热流（冷却水）在安装热回流消除装置前后的温度对比分布参图9所示，由图9可知，吹风式散热模组增加了热回流消除装置100后散热器中心区域的能力得到明显的改善。

再参图10所示，图10a表示未安装本发明的热回流消除装置100的速度分布图，图10b为安装了本发明的热回流消除装置100的速度分布图。由图10可知，吹风式散热模组200加入了热回流消除装置100后没有热回流现象的存在。

通过仿真，表2给出了风扇组件在不同转速下的散热器冷却液出口平均温度对比。

表2 风扇组件不同转速下的散热器冷却液出口平均温度对比

表3给出了风扇组件在不同转速下的总换热量对比。

表3 不同风扇转速下的散热器总换热量对比

由表2和表3可知：本发明的吹风式散热模块100在加入了热回流消除装置10后，散热器的散热能力提升了近10%。

与相关技术相比，本发明的热回流消除装置及吹风式散热模组中，热回流消除装置包括引流罩和固定于引流罩上的多个导流叶片；引流罩包括依次连接的尾端开口且呈中空的圆台体结构的主导流段、两端开口且呈中空的圆柱体结构的副导流段、两端开口且呈中空的圆台体结构的引流段，导流叶片固定于副导流段的外周且均匀分布，并沿副导流段的轴向且向外扩散延伸。通过对上述热回流消除装置的结构设置，有效的消除了发动机舱内的吹风式散热模组的热回流现象，使得运用所述热回流消除装置的吹风式散热模组的散热效果提升了约10%，散热效果更优。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热回流消除装置，其特征在于，其包括引流罩和固定于所述引流罩上的多个导流叶片；所述引流罩包括：

主导流段，所述主导流段呈尾端开口且中空的圆台体结构；

副导流段，所述副导流段呈两端开口且中空的圆柱体结构，所述副导流段的首端与所述主导流段的尾端连接；

引流段，所述引流段呈两端开口且中空的圆台体结构，所述引流段的首端与所述副导流段的尾端连接；

所述导流叶片固定于所述副导流段的外周且均匀分布，每一所述导流叶片包括固定于所述副导流段的外周并沿所述副导流段的轴向且向外扩散延伸的主臂、以及由所述主臂远离所述副导流段的一端沿平行于所述副导流体的轴向且向远离所述引流段的方向延伸的副臂。

2.根据权利要求1所述的热回流消除装置，其特征在于，所述导流叶片包括四个第一导流叶片，四个所述第一导流叶片均匀分布于所述副导流段的上、下、左、右。

3.根据权利要求2所述的热回流消除装置，其特征在于，位于所述副导流段的上、左、右位置的三个所述第一导流叶片还设有阻挡块，所述阻挡块由所述副臂远离所述引流罩的一侧延伸形成。

4.根据权利要求2所述的热回流消除装置，其特征在于，所述导流叶片还包括四个第二导流叶片，所述第一导流叶片和所述第二导流叶片交错设置且均匀分布，所述第二导流叶片的结构与所述第一导流叶片的结构相同，所述第二导流叶片的长度为0.5L~L之间，其中，L为长度最小的所述第一导流叶片的长度。

5.一种吹风式散热模组，其特征在于，包括呈矩形框结构的散热器、固定于所述散热器的风扇组件以及固定于所述散热器的进风侧的呈矩形环状的风扇导流罩以及如权利要求1-2、4任意一项所述的热回流消除装置，所述热回流消除装置位于所述风扇组件的出风侧且与所述风扇组件同轴设置，所述引流段正对所述风扇组件且相互间隔设置。

6.根据权利要求5所述的吹风式散热模组，其特征在于，位于所述副导流段的上、左、右位置的三个所述导流叶片还设有阻挡块，所述阻挡块由所述副臂远离所述引流罩的一侧延伸形成；所述风扇导流罩对应所述第一导流叶片的上、下、左、右侧分别开设有贯穿其上的导向槽，所述导向槽由所述风扇导流罩靠近所述散热器的一侧沿所述风扇导流罩的轴向延伸；所述第一导流叶片的三个所述阻挡块分别穿过与各自对应的三个所述导向槽并抵压盖设于三个所述导向槽的外侧。

7.根据权利要求6所述的吹风式散热模组，其特征在于，所述风扇组件包括呈圆形的转体和由固定于所述转体的周侧的扇叶，所述转体的直径为D；所述引流段远离所述副导流段的一侧的直径为d，所述引流段与所述转体的间隔为L2，且满足：

d=（90%-100%）*D；

L2≤10mm。

8.根据权利要求7所述的吹风式散热模组，其特征在于，所述主导流段至所述散热器的进风侧的间距为L1，所述主导流段靠近所述散热器的进风侧的一侧的直径为d2，所述副导流段的直径为d1，且满足：

0≤L1≤10mm；

d2=(0~10%)*d1；

d1=（80%-95%）d。

9.根据权利要求8所述的吹风式散热模组，其特征在于，所述主导流段沿其轴向的长度为h1，所述副导流段沿其轴向的长度为h，且满足：

h=（20%-25%）L3；

h1=（55%-65%）L3；

其中，L3为散热器的进风侧到转体之间的距离。

10.根据权利要求9所述的吹风式散热模组，其特征在于，每一所述导向槽沿所述风扇导流罩的轴向延伸的长度为W1，所述第一导流叶片的三个所述阻挡块沿所述导流罩的轴向的长度均为W，并满足：

0＜W1-W＜3mm；

W=(2.5~3.5)h。

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