CN115387899B - 一种用于换热器的百叶窗翅片结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于换热器的百叶窗翅片结构，包括翅片基板，沿翅片基板的长度方向至少分为两个翅片区，即上翅片区和下翅片区；在上翅片区的左部设有多个第一左翅片开窗结构、右部设有多个第一右翅片开窗结构；第一左翅片开窗结构的翅片倾斜方向与第一右翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反；在下翅片区的左部设有多个第二左翅片开窗结构、右部设有多个第二右翅片开窗结构；所述第二左翅片开窗结构的翅片倾斜方向与第一左翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反，第二右翅片开窗结构与第一右翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反。其能够改变气流流向，增加流动路径长度，使气流温度均匀；并且使百叶窗翅片承载热应力均衡分布，解决百叶窗翅片的局部热疲劳问题。

Description

一种用于换热器的百叶窗翅片结构

技术领域

本发明涉及汽车换热器，具体涉及一种用于换热器的百叶窗翅片结构。

背景技术

随着排放法规和油耗要求的越来越严格，换热器越来越广泛的应用于汽车行业。芯体作为换热器的核心，其更高的换热效率被行业内广泛追求，业内主要从芯体翅片结构参数角度出发，进行换热性能的优化。研究表明百叶窗结构参数如开窗角度、开窗间距等结构参数的变化对芯体的换热效率影响很大。如CN106762105A公开的“一种用于汽车发动机中冷器的组合式冷却结构”，在发动机中冷器冷却空气进口侧加装进口分配隔板，冷却气体通过进口分配隔板处进入百叶窗翅片结构，气体在百叶窗翅片结构的导流下流动；随着导热及对流换热的进行，高温气体温度下降，与冷却气体的温差逐渐变小，并与百叶窗翅片完成热交换，实现降低热气温度。组合式冷却结构中，进口分配隔板和同向布置的百叶窗翅片可明显提高换热效率并降低流动阻力。相邻倾斜基片上的百叶窗翅片开窗方向相同，使冷却气体在百叶窗翅片侧流动更加均匀。同时，通过改变进口分配隔板的角度，可获得不同的冷却气体分配效果。组合式冷却结构冷却效率高，冷侧压力损失小，结构简单，易于加工。又如CN101074855公开的“一种强化传热百叶窗翅片”，包括：平直基片和窗翅，连接关系是：平直基片上设有翘起的若干组窗翅，平直基片与窗翅根部相连接，并与窗翅成开窗角度，每组窗翅之间为换向区域，换向区域两侧的窗翅的开窗方向相反。每组窗翅内窗翅的开窗角度相同，随着空气流动长度的增加，每组窗翅的整体开窗角度减小。其能有效的增强换热能力，而对整个翅片区内的阻力增加无明显影响，其可降低翅片传热面积，从而降低成本，节约原材料的消耗。两份专利文献公开的技术方案主要探索了不同结构参数与换热效率之间的关系。因此，还需要进一步深入研究换热器的百叶窗翅片的结构。

CN 102767982A公开的“一种百叶窗翅片及采用该翅片的换热器”，尤其是微通道换热器，解决了现有换热器翅片易产生灰堵现象，导致换热器性能下降的技术问题，所述的百叶窗翅片包括基片和形成在基片上的窗翅，相邻窗翅间形成气流通道，所述基片上设有导流凸起，所述导流凸起与所述气流通道的进风口相对应。该百叶窗翅片应用于各种家用/商用空调领域的换热器、微通道换热器上，可以明显改善换热器空气侧积灰现象，提高换热器，特别是微通道换热器的换热性能。

CN 213578905U公开的“一种用于换热器的百叶窗翅片”，包括第一扁管、倾斜基板、窗翅和固定杆，所述第一扁管的上方设置有第二扁管，且第一扁管和第二扁管之间均匀设置有倾斜基板，所述倾斜基板内部的一侧均设置有第一预留区，且倾斜基板内部的另一侧均设置有第二预留区，所述第一预留区和第二预留区的内部均匀设置有固定杆，且固定杆上均固定有窗翅，所述窗翅侧壁的内部均设置有加强层，所述窗翅的外侧均匀涂覆有油漆层。其通过安装有倾斜基板、第一预留区、第二预留区以及换向区域，第一预留区和第二预留区内分别设置有窗翅，第一预留区和第二预留区内窗翅的开窗方向相反，利于降低了空气流动阻力，更加节能。

毫无疑问，上述两份专利文献公开的都是所属技术领域的一种有益的尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于换热器的百叶窗翅片结构，其能够改变气流流向，增加气流流动路径长度，气流温度均匀分布；并且使百叶窗翅片承载热应力均衡分布，解决百叶窗翅片的局部热疲劳问题。

本发明所述的一种用于换热器的百叶窗翅片结构，包括翅片基板，其特征是：沿所述翅片基板的长度方向至少分为两个面积相等的翅片区，即位于所述翅片基板上部的上翅片区和位于所述翅片基板下部的下翅片区；

在所述上翅片区的左部设有多个第一左翅片开窗结构、右部设有多个第一右翅片开窗结构；所述第一左翅片开窗结构的翅片倾斜方向与第一右翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反；

在所述下翅片区的左部设有多个第二左翅片开窗结构、右部设有多个第二右翅片开窗结构；所述第二左翅片开窗结构的翅片倾斜方向与第一左翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反，所述第二右翅片开窗结构与第一右翅片开窗结构的翅片倾斜方向相反；

所述上翅片区和下翅片区构成翅片基本单元，所述上翅片区和下翅片区的交界处相通。

进一步，所述第一左翅片开窗结构的翅片从上至下向右倾斜，所述第一右翅片开窗结构的翅片从上至下向左倾斜；气流沿上翅片区的流动方向是先下后上；所述第二左翅片开窗结构的翅片从下至上向右倾斜，所述第二右翅片开窗结构的翅片从下至上向左倾斜；气流沿下翅片区的流动方向是先上后下。

进一步，还包括扁管，在所述扁管设置有若干个翅片基本单元。

进一步，若干个所述翅片基本单元通过钎焊连接所述扁管内，形成换热器的基本换热单元。

进一步，设在所述扁管的若干个翅片基本单元平行并且距离Lw相等，翅片的倾斜角度θ也相等；一翅片开窗结构的根部与相邻一翅片开窗结构的顶部边缘齐平，形成气流流通通道。

进一步，所述翅片基板采用铝合金薄板裁剪至合适的大小成型。

进一步，所述翅片基板的上翅片区和下翅片区的翅片开窗结构采用两个角度相反的滚刀或冲头分别进行滚翅或冲压成型。

进一步，在所述上翅片区的左部设有八个第一左翅片开窗结构、右部设有八个第一右翅片开窗结构。

进一步，在所述下翅片区的左部设有八个第二左翅片开窗结构、右部设有八个第二右翅片开窗结构。

进一步，在所述扁管内的九个翅片基本单元。

本发明和现有技术相比具有以下优点：

由于将翅片开窗结构区域沿长度方向分为两部分，并使这两部分的翅片开窗朝向相反排列，气流在沿该翅片流动的过程中，被分割成两个方向的流动，一部分先向下后向上和另一部分先向上后向下，并且这两部分翅片开窗结构区域的物理交界面结构相通，导致此处两股不同流向的气流依托此物理交界面相互扰动，即气体分子的相互碰撞、融合、改向，产生大量的局部旋涡，不仅强化了整个气流内部的换热，使得非流动方向的气流温度均匀分布，对应区域的翅片承载热应力也均衡分布，从设计源头上避免了翅片的局部热疲劳问题，而且对整个翅片区域气流的扰动增强，气流整体平均速度降低，使得气流与翅片的接触时间变长，对流换热更加充分，提升了整个翅片的换热效率。

本发明的换热性能和可靠性明显优于当前行业内广泛应用的百叶窗翅片开窗结构，因此，在换热能力相当的情况下，由发明制造的中冷器芯体将具备更小的体积，使用更少的材料，成本更优，性价比更高。

另外根据换热性能需求，翅片基板的分区方法不局限于均分为两部分，可根据CFD分析和工艺制作水平，分为三、四…部分、对称或非对称分割等等组合，以此达到换热性能目标。

附图说明

图1 是本发明的轴测图；

图2 是本发明的结构示意图；

图3 是图2的A—A断面图；

图4 是图2的B—B断面图；

图5 是基本换热单元的结构示意图；

图6 是基本换热单元的内部结构示意图。

图中（标记指代的技术特征）:

1—翅片基板；

2—上翅片区，21—第一左翅片开窗结构，22—第一右翅片开窗结构；

3—下翅片区，31—第二左翅片开窗结构，32—第二右翅片开窗结构；

4— 翅片基本单元；

5—扁管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作详细阐述。

参见图1至图6所示的一种用于换热器的百叶窗翅片结构，包括翅片基板（1），其特征是：沿所述翅片基板（1）的长度方向至少分为两个面积相等的翅片区，即位于所述翅片基板（1）上部的上翅片区（2）和位于所述翅片基板（1）下部的下翅片区（3）；

在所述上翅片区（2）的左部设有多个第一左翅片开窗结构（21）、右部设有多个第一右翅片开窗结构（22）；所述第一左翅片开窗结构（21）的翅片倾斜方向与第一右翅片开窗结构（22）的翅片倾斜方向相反；

在所述下翅片区（3）的左部设有多个第二左翅片开窗结构（31）、右部设有多个第二右翅片开窗结构（32）；所述第二左翅片开窗结构（31）的翅片倾斜方向与第一左翅片开窗结构（21）的翅片倾斜方向相反，所述第二右翅片开窗结构（32）与第一右翅片开窗结构（22）的翅片倾斜方向相反；

所述上翅片区（2）和下翅片区（3）构成翅片基本单元（4），所述上翅片区（2）和下翅片区（3）的交界处相通。由于第一翅片区和第二翅片区的交界面为相通结构，所以两股流向不同的气流在该交界面处产生混合、改向、旋涡等一系列扰动，从而强化了气流内部的换热，使得非流动方向上气流温度场进一步均匀，进而减小了对应翅片区域的热负荷不均匀性，解决了百叶窗翅片的局部热疲劳问题。

所述第一左翅片开窗结构（21）的翅片从上至下向右倾斜，所述第一右翅片开窗结构（22）的翅片从上至下向左倾斜；气流沿上翅片区（2）的流动方向是先下后上；

所述第二左翅片开窗结构（31）的翅片从下至上向右倾斜，所述第二右翅片开窗结构（32）的翅片从下至上向左倾斜；气流沿下翅片区（3）的流动方向是先上后下。

还包括扁管（5），在所述扁管（5）设置有若干个翅片基本单元（4）。

若干个所述翅片基本单元（4）通过钎焊连接所述扁管（5）内，形成换热器的基本换热单元。

设在所述扁管（5）的若干个翅片基本单元（4）平行并且距离Lw相等，翅片的倾斜角度θ也相等；一翅片开窗结构的根部与相邻一翅片开窗结构的顶部边缘齐平，形成气流流通通道。使气流在扁管内部的流动路径不在是一条直线，而是弯折的，流动路径明显变长，增加了气流在扁管内部的停留时间，使得气流在扁管内部充分换热，同时在扁管中间对称面上形成若干个结构连通的交界面，交界面两侧的气流流向相反，故两个不同流向的气流在交界面处交互、融合，强化了扁管内部气流对流换热和气流内部传热，使得整个扁管内部的气流温度场在非流动方向上始终保持均匀分布，从而降低了整个扁管的热负荷不均性，提升了整个扁管的可靠性和换热能力。

所述翅片基板（1）采用铝合金薄板裁剪至合适的大小成型。

所述翅片基板（1）的上翅片区（2）和下翅片区（3）的翅片开窗结构采用两个角度相反的滚刀或冲头分别进行滚翅或冲压成型。

在所述上翅片区（2）的左部设有八个第一左翅片开窗结构（21）、右部设有八个第一右翅片开窗结构（22）。

在所述下翅片区（3）的左部设有八个第二左翅片开窗结构（31）、右部设有八个第二右翅片开窗结构（32）。

在所述扁管（5）内的九个翅片基本单元（4）。

采用本发明组成中冷器芯体，与目前行业内使用的百叶窗翅片结构所组成的芯体相比，在相同气流入口边界条件下，为达到相同换热量，本发明所组成的芯体尺寸更小，所需的布置空间更小，制作原材料量更少，成本低，但进出气口压降会有一定程度的增加，这是由于本发明内部的气流扰动更大，故气流流动的阻力更大，导致进出口压降增加。针对进出口压降要求不高或余量宽松的情况下，可考虑采用本发明制作芯体，以提高中冷器的换热量。

Claims (9)

1.一种用于换热器的百叶窗翅片结构，包括翅片基板（1），其特征是：沿所述翅片基板（1）的长度方向至少分为两个面积相等的翅片区，即位于所述翅片基板（1）上部的上翅片区（2）和位于所述翅片基板（1）下部的下翅片区（3）；

在所述上翅片区（2）的左部设有多个第一左翅片开窗结构（21）、右部设有多个第一右翅片开窗结构（22）；所述第一左翅片开窗结构（21）的翅片倾斜方向与第一右翅片开窗结构（22）的翅片倾斜方向相反；

在所述下翅片区（3）的左部设有多个第二左翅片开窗结构（31）、右部设有多个第二右翅片开窗结构（32）；所述第二左翅片开窗结构（31）的翅片倾斜方向与第一左翅片开窗结构（21）的翅片倾斜方向相反，所述第二右翅片开窗结构（32）与第一右翅片开窗结构（22）的翅片倾斜方向相反；

所述上翅片区（2）和下翅片区（3）构成翅片基本单元（4），所述上翅片区（2）和下翅片区（3）的交界处相通；

所述第一左翅片开窗结构（21）的翅片从上至下向右倾斜，所述第一右翅片开窗结构（22）的翅片从上至下向左倾斜；气流沿上翅片区（2）的流动方向是先下后上；

所述第二左翅片开窗结构（31）的翅片从下至上向右倾斜，所述第二右翅片开窗结构（32）的翅片从下至上向左倾斜；气流沿下翅片区（3）的流动方向是先上后下。

2.根据权利要求1所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：还包括扁管（5），在所述扁管（5）设置有若干个翅片基本单元（4）。

3.根据权利要求2所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：若干个所述翅片基本单元（4）通过钎焊连接所述扁管（5）内，形成换热器的基本换热单元。

4.根据权利要求2所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：设在所述扁管（5）的若干个翅片基本单元（4）平行并且距离Lw相等，翅片的倾斜角度θ也相等；一翅片开窗结构的根部与相邻一翅片开窗结构的顶部边缘齐平，形成气流流通通道。

5.根据权利要求1所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：所述翅片基板（1）采用铝合金薄板裁剪至合适的大小成型。

6.根据权利要求1所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：所述翅片基板（1）的上翅片区（2）和下翅片区（3）的翅片开窗结构采用两个角度相反的滚刀或冲头分别进行滚翅或冲压成型。

7.根据权利要求1所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：在所述上翅片区（2）的左部设有八个第一左翅片开窗结构（21）、右部设有八个第一右翅片开窗结构（22）。

8.根据权利要求1所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：在所述下翅片区（3）的左部设有八个第二左翅片开窗结构（31）、右部设有八个第二右翅片开窗结构（32）。

9.根据权利要求2所述的用于换热器的百叶窗翅片结构，其特征是：在所述扁管（5）内的九个翅片基本单元（4）。