CN2112699U

CN2112699U - 高、中速柴油机增压空气冷却器

Info

Publication number: CN2112699U
Application number: CN 92213383
Authority: CN
Inventors: 许志朝; 吴胜利; 顾敏; 姚仲喜; 戈晓明
Original assignee: TAIZHOU GUANGMING MECHANICAL FACTORY
Current assignee: TAIZHOU GUANGMING MECHANICAL FACTORY
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1992-08-12

Abstract

本高、中速柴油机增压空气冷却器可用于船用、工程机械用及车用柴油机。该冷却器由芯子部件 (1)、进出水盖(2)、水盖(3)、上侧板(4)、下侧板(5)、垫片(6)、(7)、(8)、(9)组成；芯子部件(1)由管板(10) 及管组(11)组成；管组(11)由椭圆水管(12)及散热片 (13)组成。重量25～500公斤；传热功率30～300 千瓦，冷却效率0.65～0.90，适用柴油机功率100千瓦到1500千瓦。

Description

本实用新型高、中速柴油机增压空气冷却器可应用于船用柴油机、工程机械用柴油机和车用柴油机。

以往的高、中速船用柴油机、工程机械用柴油机及车用柴油机往往不采用空气冷却器，这样就造成燃油消耗率高，柴油机的单缸功率提不高，排气温度高，工作环境恶劣。根据中国专利局专利文献检索服务部所检索的美国专利US3，872，835是一种冷却循环系统，使采用冷却水的增压空气冷却器中的冷却水比引擎的工作温度更低，增加上了一只二次冷却器到冷却进入空气冷却器的冷却水。这样，使系统结构复杂，能量消耗增加，反过来又降低了增压引擎的功率和效率。而美国专利US3，595，013提供了一种压缩点火引擎用的补偿增压器件，用以保证增压空气在进入引擎之前保持一定的温度和压力，该装置结构复杂，特别是采用皮带的松紧来作无级调速，这是不适当的，且不保证输送空气量随负载的变化而变化。

本实用新型是用于一种结构非常简单的增压系统，增压空气量随负载的变化而相应变化，其温度则由本发明空冷器充分降低，以改善工作环境和节约燃油，且提高功率。

本实用新型的目的是采用椭圆管－－片式冷却元件来设计制造冷却效率高、空气阻力小的空冷器，用以冷却高、中速柴油机的增压空气。以提高柴油机的功率、降低排气温度。

本实用新型的原理是基于进入柴油机汽缸内的空气重度愈大，则柴油愈能充分燃烧，为提高进入缸体内空气重度，则需对进入缸体内的空气加压，但加压后的空气，重度虽得到了提高，温度也随之提高了，从而使空气的重度又下降了，因此，必需对压缩后的空气进行冷却，使其重度增高，这样就能使柴油在缸内充分燃烧，从而提高了柴油机的输出功率，同时，降低了燃油消耗，并使排出缸体废气的温度得到了降低，改善了工作环境。

本实用新型空气冷却器是一种间壁式的换热器，高压热空气与冷却水的这两种流体在空气冷却器的管壁处作热交换，从而使高压热空气的温度下降。

本实用新型柴油机增压空气冷却器包括芯子部件、进出水盖、水盖、上侧板、下侧板，其特征在于进出水盖与水盖分别位于芯子部件的左、左侧面，进出水盖与芯子部件之间垫有垫片并用螺钉连接，水盖与芯子部件之间垫有垫片，也用螺钉连接；上侧板与下侧板分别装在芯子部件的上侧面和下侧面，上侧板与芯子部件之间及下侧板与芯子部件之间均垫有垫片，并用螺钉连接；芯子部件由左、右两块管板与管组装配胀接而成；管组由水管穿有散热片，并浸锡钎焊而成，其目的是为使水管与散热片密切地联系在一起，以提高导热系数。

水由进出水盖的进水口进入，流经管组到水盖，然后，再经管组返回到进出水盖的出水口，水一般采用海水作为冷却水，入口的海水温度可高达32℃，若采用闭路循环水作为冷却水，则水温可高达45℃。冷却水在管组内的流量可达9－90吨／小时，冷却水流速为1－2米／秒，由进出水盖出口的海水温度比入口温度可提高2.4℃。进入进出水盖的海水无需作任何过滤，即可与进入汽缸的压缩空气进行热交换。

经增压器增压后的高温压缩空气流入空气冷却器的由上、下侧板与芯子部件所构成的气腔后，此高温压缩空气在2公斤／平方厘米的压力下，从水管上面散热片表面流过，与用3公斤／平方厘米压力泵打入水管内的海水作热传导换热，水管上所穿的散热片可采用黄铜，以利散热，散热片的几何形状可为长方形，由黄铜带冲制而成，套装在水管上，散热片的总换热平面可为4～72平方米，片距可为2～2.5毫米，片厚可为0.15～0.20毫米。

经海水冷却后的增压空气在离开散热片进入汽缸时的温度为55℃左右，而冷却前的增压空气为120℃，进入汽缸的冷却后的压力比原2公斤／平方厘米的压力只降低0.5％，即只降低0.01公斤，亦即散热片的阻力很小。

本实用新型增压空气冷却器的优点：

1、本实用新型采用椭圆管－－片式换热元件，这样冷却效率高，空气阻力小。

2、由于将椭圆管形水管的两端部分复圆后，再用胀接方法将管组与管板胀接在一起，这样密封性能好，不漏水，生产效率高。

现对本实用新型的附图说明如下：

图1为空气冷却器总装配图主视图。

图中：（1）为芯子部件、（2）为进出水盖、（3）为水盖、（4）为上侧板、（5）为下侧板、（6）为进出水盖（2）与芯子部件（1）之间的垫片（6）、（7）为水盖（3）与芯子部件（1）之间的垫片、（8）为上侧板与芯子部件之间的垫片、（9）为下侧板与芯子部件之间的垫片。

图2为空气冷却器总装配俯视图：

图中：（2）、（3）、（4）、（6）和（7）同图1中所述。图3为空气冷却器总装配左视图。

图4为空气冷却器的进出水盖（2）。

图5为芯子部件（1）主视图。

图6为芯子部件主视图的A－A剖视图。

图中：（10）为芯子部件（1）的管板、（11）为管组。

图7为芯子部件（1）的管组（11）的主视图。

图中：（12）为水管、（13）为散热片、（12）和（13）构成管组（11）。

图8为芯子部件（1）的管组（11）的左视图。

图中：（12）和（13）同图7中所述。

图9为管组（11）上的散热片（13）。

图10为水管（12）的主视图。

图11为水管（12）主视图中的A－A视图。

图12为构成芯子部件（1）的管板（10）的主视图。

图13为上侧板（4）的左视图。

图14为下侧板（5）的左视图。

图15为水盖（3）的俯视图。

图16为进出水盖（2）与芯子部件（1）之间的垫片（6）。

图17为水盖（3）与芯子部件（1）之间的垫片（7）。

现对本实用新型实施例说明如下：

本实用新型柴油机增压空气冷却器为系列产品，其结构为固定管板式结构，由芯子部件（1）、进出水盖（2）、水盖（3）、上侧板（4）及下侧板（5）等主要零部件构成，芯子部件（1）中的管组（11）为冷却元件，该冷却元件为椭圆管一片式，空气流程为单一方向的单流程，冷却水为两流程，即冷却水在芯子部件（1）的管组（11）内流却，因为冷却水在同一侧面进出口。故冷却水在管组（11）中的流程为管组（11）的两倍，即为两流程，这样结构紧凑，便于安装，冷却水流速可增加一倍，从而提高了冷却效果。

本实用新型柴油机增压空气冷却器所适用的柴油机功率为100千瓦到1500千瓦，其重量为25公斤～500公斤，其外形尺寸高度为0.35～1.2米，宽度为0.15～0.5米，长度为0.22～0.45米。而芯子部件的有效高度尺寸为0.25～1.00米，宽度为0.10～0.45米，深度为0.20～0.41米。

本柴油机空气冷却器的冷却面积为：4～72平方米；空气冷却器的传热功率为30～300千瓦；空气冷却器的冷却效率为0.65～0.90；空气冷却器内的空气流量为0.4公斤／秒～4公斤／秒；空气流速为20公斤／平方米.秒～35公斤／平方米.秒；空气压力为0.17～0.25MPa；冷却水流量为2公斤／秒～15公斤／秒；冷却水流速为1米／秒～2米／秒；冷却水压力为0.20～0.45MPa；冷却水温度为32℃～45℃。

现对本实用新型柴油机空气冷却器中的KL9型的空冷器为例说明如下：

重量为70公斤

适用柴油机功率： 200～250千瓦

冷却面积： 9平方米

传热功率： 34千瓦

冷却效率： 0.887

空气流量： 0.51公斤／秒

空气流速： 20公斤／平方.秒

空气压力： 0.18MPa

空气压力损失： △P_K≯0.001MPa

冷却水流量： 3.75公斤／秒

冷却水压力： 0.3MPa

冷却水流速： 1米／秒

冷却水温度： 45℃

本柴油机增压空气冷却器零部件实施例说明如下：

1、芯子部件（1）由两块管板（10）和若干管组（11）组成，管组（11）两端带有圆管，装入管板（10）孔内，并以胀接的形式将管板（10）与管组（11）连接在一起。每个管组（11）由若干片散热片（13）和10支水管（12）组成。管板（10）是矩形板件，在其大平面上钻有若干个管孔，在六个面上均有螺孔。管板（10）的材料为锡黄铜板，大块的板料在铣床或刨床上用刀具切割成管板（10）的毛坯，再在铣床或刨床上进行平面切削，在钻床上分别用钻头、铰刀、丝锥钻孔、铰孔、攻螺纹，即成为所需的零件。管组（11）是由散热片（13）串于水管（12）上后经锡、铅钎焊而组成的组件。管组（11）的水管（12）在两管板（10）之间的形状为椭圆形，而在与管板（10）相连接的部分为椭圆形水管（12）用复圆机复制后而成的圆管。散热片（13）是101×45毫米的矩形薄片，厚度为0.15～0.2毫米，材料为黄铜带，每片散热片（13）上用冲床及模具在上面冲制10只带翻边的椭圆孔，椭圆孔长16.3毫米、椭圆孔宽6.5毫米，椭圆孔分别由两段R17.6毫米及两段R1.9796毫米的圆弧连成。在散热片（13）的两长边上分别冲制相嵌的凸边的凹边，以便两散热片（13）相接，不形成气流短路，水管（12）是椭圆形横截面直管，水管（12）长度为250～1000毫米，外形椭圆的尺寸长度为16.1毫米，宽度为6.45.毫米，分别由两段R17.6毫米及两段R2.0061毫米的圆弧连成，材料为锡黄铜、铝黄铜、黄铜或纯铜，用圆铜管在拉管机上拉制成型，并经退火处理，以消除应力。

管板（10）的长度为220～450毫米，宽度为100～450毫米，高度为16～20毫米。

2、进出水盖（2）是矩形盖状零件，上面有进水口，出水口，与进出水管用腰形法兰和螺钉连接，进出水盖（2）的内腔有一条隔水筋，使内腔分成为进水腔和出水腔，进出水盖（2）的矩形法兰面上钻有通孔、可与管板（10）用螺钉连接，该进出水盖（2）材料为灰铸铁，铸造的毛坯经退火处理，在铣床或刨床上用刀具进行平面加工，并在钻床上用钻头和丝锥进行孔及螺孔的加工，在其内腔涂有防锈漆，最后在试压装置上进行0.6MPa的水压试验。进出水盖（2）的长度为220～450毫米，

宽度为150～500毫米，

高度为35～100毫米。

3、水盖（3）与进出水盖（2）的结构大致相同，只是没有进出水口和隔水筋。加工方法、加工设备与器具以及尺寸大小与进出水盖（2）相同，水盖（3）的材料为灰铸铁。

4、上侧板（4）是有法兰面和加强筋的板件，在法兰面上有通孔，其余两端面上有螺孔，材料为灰铸铁或普通钢板，铸造毛坯经退火处理，在铣床或刨床上进行平面切削加工，在钻床上进行钻孔及螺孔加工，长度为220～450毫米，宽度为25～50毫米，高度为250～1000毫米。

5、下侧板（5）与上侧板（4）结构基本相同，所不同的是下侧板（5）上有与柴油机支架安装连接的螺孔，而上侧板（4）上有两只起吊螺孔，材料、加工方法及加工设备以及尺寸大小均与上侧板（4）相同。

6、进出水盖（2）与管板（10）之间垫有垫片（6），形状是矩形板式件，与其法兰面形状相同，并用螺钉将它们连接起来，保证在设计压力下密封，垫片（6）中间有隔水筋，对应连接位置处开有孔，该垫片（6）的材料为丁腈橡胶，由橡胶板冲制而成。垫片（6）长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，高度为2～3毫米。

7、水盖（3）与管板（10）之间的垫片（7）与垫片（6）基本相同，所不同处是中间没有隔水筋。

8、上、下侧板（4）、（5）与管板（10）之间的垫片（8）和（9）都是矩形板式件，与侧板法兰处形状相同，对应处开有孔，材料为石棉橡胶板，用螺钉连接起来，保证在设计压力下密封，由板料剪切、冲制成零件，其尺寸大小是长度为220～450毫米，宽度为2～3毫米，厚度为16～20毫米。

芯子部件（1）的管板（10）与管组（11）的连接方式如下：

管组（11）两端的椭圆管经复圆后，插入管板（10）的孔内，留有0.3毫米间隙，然后用胀管器将水管（12）与管板（10）同时胀大，水管产生塑性变形，管板（10）产生弹性变形，使管板（10）紧紧贴住水管（12），以达到连接与密封的目的。管组（11）的水管与散热片（13）的连接方式如下：用串片机将带有椭圆孔的散热片串到椭圆形水管上，散热片（13）的片距由设计而定，（为2～2.5毫米），水管（12）与散热片（13）之间有0～0.05毫米间隙，在400～450℃锡（70％）、铅（30％）混合熔液中浸焊在一起。

Claims

1、一种柴油机增压空气冷却器包括芯子部件(1)、进出水盖(2)、水盖(3)、上侧板(4)和下侧板(5)，其特征在于进出水盖(2)与水盖(3)分别位于芯子部件(1)的左、右侧面，进出水盖(2)与芯子部件(1)之间垫有垫片(6)并用螺钉连接，水盖(3)与芯子部件(1)之间垫有垫片(7)，也用螺钉连接；上侧板(4)与下侧板(5)分别装在芯子部件(1)的上侧面和下侧面，上侧板(4)与芯子部件之间垫有垫片(8)、下侧板(5)与芯子部件(1)之间垫有垫片(9)；芯子部件(1)由左、右两块管板(10)及管组(11)装配胀接而成；管组(11)由水管(12)穿有散热片(13)并经浸锡钎焊而成。

2、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）有多组，管组（11）两端带有圆管，装入管板（10）孔内，并以胀接的形式将管板（10）与管组（11）连接在一起，每个管组（11）由若干片散热片（13）和（10）支水管（12）组成。

3、根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管板（10）是矩形板件，在其大平面上钻有若干个管孔，在六个面上均有螺孔。

4、根据权利要求3所述的增压空气冷却器，其特征在于管板（10）的材料为锡黄铜板，长度为220～450毫米，宽度为100～450毫米，高度为16～20毫米。

5、根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）是由散热片（13）串于水管（12）上并经锡、铅钎焊后而组成的组件。

6、根据权利要求5所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）上的散热片（13）是101×45毫米的矩形薄片，厚度为0.15×0.2毫米，材料为黄铜带，每片散热片（13）上冲制有10只带翻边的椭圆孔，椭圆孔长为16.3毫米，椭圆孔宽为6.5毫米，椭圆孔分别由两段R17.6毫米及两段R1.9796毫米的圆弧连成，在散热片（13）的两长边上分别冲制有相嵌的凸边和凹边，散热片（13）片距为2～2.5毫米。

7、根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）的水管（12）在两管板（10）之间的形状为椭圆形，而在与管板（10）相连接的部分为圆管。

8、根据权利要求7所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）的水管（12）是椭圆形横截面直管，水管（12）长度为250～1000毫米，外形椭圆尺寸长度为16.1毫米，宽度为6.45毫米，分别由两段R17.6毫米及两段R2.0061毫米的圆弧连成。

9、根据权利要求8所述的增压空气冷却器，其特征在于管组（11）的水管（12）材料为锡黄铜、铝黄铜、黄铜或纯铜。

10、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于进出水盖（2）是矩形盖状零件，上面有进水口、出水口，与进出水管有腰形法兰和螺钉连接，进出水盖（2）的内腔有一条隔水筋，使内腔分成进水腔和出水腔，在内腔涂有防锈漆，与进水盖（2）的矩形法兰面上钻有通孔，通过螺钉与管板（10）连接。

11、根据权利要求10所述的增压空气冷却器，其特征在于进出水盖（2）的材料为灰铸铁；长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，高度为35～100毫米。

12、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于水盖（3）的材料为灰铸铁。

13、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于上侧板（4）上有法兰面和加强筋，法兰面上有通孔，其余两端面上的螺孔，材料为灰铸铁或普通钢板，长度为220～450毫米，宽度为25～50毫米，高度为250～1000毫米。

14、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于下侧板（5）上有与柴油机支架安装连接的螺孔。

15、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于水盖（2）与管板（10）之间垫有的垫片（6）是矩形板式件，垫片（6）中间有隔水筋，垫片（6）材料为丁腈橡胶，长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，厚度为2～3毫米。

16、根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于上侧板（4）、下侧板（5）与管板（10）之间的垫片（8）和垫片（9）都是矩形板式件，与侧板法兰外形状相同，对应处开有孔，材料为石棉橡胶板，其尺寸大小是长度为220～450毫米，宽度为2～3毫米，高度为16～20毫米。