CN212272376U - 一种发动机换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发动机换热器，包括壳体和换热体；壳体内设有换热腔体；换热体设置于换热腔体内；换热体包括点阵换热结构和换热管路，换热管路间隔设置于点阵换热结构之间，从而使换热管路内的换热流体与点阵换热结构进行热交换；本实用新型提供的方案，能够有效提高换热面积，从而提高换热效率，能够有效降低换热器的质量，提高换热性能。

Description

一种发动机换热器

技术领域

本实用新型属于发动机换热器技术领域，具体涉及一种发动机换热器。

背景技术

现有发动机用换热器，一般采用空气-液体换热器，发动机工作时，液体在翅片弯曲形成的腔体内部流动，空气在与液体方向垂直的空腔外侧的波形翅片空气流道中流动，由于两种介质有温度差而产生热交换。

现有的波型翅片换热器，这一设计的优点是便于制造，同时提供较多的换热面积；但从流体和换热方面考虑，这一结构的不足之处是：

第一、气体的流通过于顺畅，使得停留时间比较短，从而不利于充分换热；

第二、气体的流动与换热面基本是平行，这样不利于消除边界层处的层流区，而层流区的换热效果会低于湍流区；

第三、在液体流道总截面积相同的情况下，管壳式换热器的空气流道表面积明显小于初始板翅式换热器，换热性能下降。

基于上述发动机换热器中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种发动机换热器，旨在解决现有发动机用换热器换热性能差、效果差的问题之一。

本实用新型提供一种发动机换热器，包括：

壳体，壳体内设有换热腔体；

换热体，换热体设置于换热腔体内；换热体包括点阵换热结构和换热管路，换热管路间隔设置于点阵换热结构之间，从而使换热管路内的换热流体与点阵换热结构进行热交换。

进一步地，点阵换热结构包括多个胞元结构，每个胞元结构包括共用同一顶点的多条点阵杆；多个胞元结构之间通过多个点阵杆互连，从而形成针织状结构。

进一步地，换热管路包括进液管路和出液管路，进液管路的进口与出液管路的出口形成于壳体的一端；进液管路的进口与出液管路的出口相互连通。

进一步地，进液管路和出液管路通过壳体内的通槽连通，通槽设置于壳体上远离进液管路的进口或出液管路的出口一端。

进一步地，通槽一端与进液管路的出口连通；通槽另一端与出液管路的入口连通。

进一步地，通槽与壳体一体成形。

进一步地，换热管路内的换热流体为水或煤油，点阵换热结构通过与空气热交换，从而进行散热。

进一步地，壳体和换热体的材料均为铝合金。

进一步地，第一安装法兰和第二安装法兰；第一安装法兰和第二安装法兰固定设置于壳体的两侧。

本实用新型提供的发动机换热器相比现有方案具有如下效果：

第一、本实用新型提供的发动机换热器，能够有效提高换热面积，从而提高换热效率；

第二、本实用新型提供的发动机换热器，能够有效降低换热器的质量，提高换热性能；

第三、本实用新型提供的发动机换热器，能够方便加工制造，可实现3D打印成形，且方便安装。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种发动机换热器整体结构示意图；

图2为本实用新型一种发动机换热器右侧剖视图一；

图3为本实用新型一种发动机换热器右侧剖视图二；

图4为本实用新型一种发动机换热器前侧剖视图一；

图5为本实用新型一种发动机换热器前侧剖视图二；

图6为本实用新型一种发动机换热器前侧剖视图三；

图7为图4沿A-A方向剖视图；

图8为本实用新型一种发动机换热器中间剖视图；

图9为图8局部放大示意图；

图10为本实用新型点阵换热结构整体示意图；

图11为图10局部放大示意图；

图12为本实用新型点阵换热结构中的单个胞元结构示意图；

图13为本实用新型换热体结构示意图。

图中：1、壳体；11、通槽；12、顶盖；13、弧形进口腔体；2、进口；3、出口；4、换热体；41、点阵换热结构；42、换热管路；421、流道；43、隔板；5、第一安装法兰；6、第二安装法兰。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图13所示，本实用新型提供一种发动机换热器，包括壳体1和换热体4；壳体1内设有换热腔体；换热体4设置于换热腔体内，该换热体4用于和壳体1内的换热流体进行热交换，从而进行散热；具体地，换热体4具体包括点阵换热结构41和换热管路42，换热管路42间隔设置于点阵换热结构41之间，从而使换热管路42内的换热流体与点阵换热结构41进行热交换；具体地，点阵换热结构41和换热管路42为一体结构，多排换热管路42分别间隔镶嵌于两排点阵换热结构41之间，从而使得换热管路42内的换热流体可以与点阵换热结构41进行热交换，实现油路的换热；进一步地，如图9至图13所示，该多排点阵换热结构41为针织状结构，其能够与过流的空气进行热交换，从而实现散热；本实用新型提供的发动机换热器，通过采用点阵换热结构，可以减少换热器的重量，并能够有效提高换热面积，从而提高换热效率，具有突出的换热效果。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，本实用新型提供的方案中，换热结构为点阵换热结构41，该点阵换热结构41具体包括多个胞元结构，多个胞元结构之间相互连接，从而形成针织状结构；具体地，单个胞元结构如图12所示，每个胞元结构包括共用同一顶点的多条点阵杆44，通过点阵杆44与其他的胞元结构连接，即多个胞元结构之间通过多个点阵杆44互连，从而形成针织状结构，这样能够方便与空气进行接触，增加点阵结构以增大换热面积，实现有效散热；进一步地，如图13所示，换热体4为一体结构，换热体4中包括多排点阵换热结构41，相邻点阵换热结构41之间镶嵌有换热管路42，换热管路42中设有流道421，流道421实现油路的连通，每排点阵换热结构41实现气路的散热。需要进一步说明的是：考虑到点阵胞元结构的特点及其内部杆件结构的空间排布，空气流道内点阵填充区块的单个胞元结构不随着换热器主体构件成形方向的改变而发生变更，即在设计及成形该特定点阵胞元结构时，点阵杆件的中轴投影与成形水平面夹角永远为45度(于其杆件重叠，空隙贯通方向观测)。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，本实用新型提供的发动机换热器，壳体1的整体尺寸：长169.5mm、宽80mm、高175.6mm，换热体4芯体部分的尺寸：长139.3mm、宽80mm、高139.5mm；壳体1内部均为薄壁结构。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，换热管路42包括进液管路和出液管路，进液管路的进口2与出液管路的出口3形成于壳体1的一端；进液管路与出液管路相互连通，从而实现油路的输入；进一步地，进液管路和出液管路通过壳体1内的通槽11连通，通槽11设置于壳体1上远离进液管路的进口或出液管路的出口一端；上述设计中，使得换热流体通过进液管路的进口2进入进液管路，并在流动过程中充分与点阵换热结构41进行热交换，再经过通槽11后由出液管路的出口3流出。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，进液管路的进口2和出液管路的出口3均位于壳体1顶部一侧，并且开口同向，这样设计主要是方便连接散热管路；进一步地，进液管路的出口和出液管路进口通过壳体1内底部的通槽11连通，从而使换热流体在换热管路42输入一侧沿进液管路顶部至底部换热后，再经由换热管路42输出一侧沿出液管路底部至顶部换热后，经出口3流出，形成U型的流动方式，这样设计可有效进行散热。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，壳体1顶部的顶盖12为弧形盖板，该弧形盖板分别与进口2和出口3平滑连接，从而形成弧形进口腔体13和弧形出口腔体，并且该弧形进口腔体13与进液管路的入口连通，弧形出口腔体与出液管路的输出口连通，上述设计主要考虑到换热流体在输入和输出时需要进行缓冲，这样方便进入管热管道以及方便从换热管道中流出。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，换热体4为一体结构，换热管路中的进液管路和出液管路之间设有隔板43；具体地，如图7所示，换热管路42输入一侧的进液管路和换热管路42输出一侧的出液管路由隔板43分隔开，使得弧形进口腔体13能够与换热管路42输入端的入口连通，弧形出口腔体能够与换热管路42输出端的出口连通，避免串流；进一步地，换热体4的顶部和的底部均接触面均为平面，这样考虑到加工设计的方便。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，通槽11设置于壳体1内的底部，并且通槽11一端与输入端换热管路42的出口连通；通槽11另一端与输出端换热管路42的入口连通，从而实现换热管路的整体流通；进一步地，通槽11与壳体1一体加工成形。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，本申请方案提供的发动机换热器，换热管路42内的换热流体为水或煤油。例如，当发动机换热器用于航空发动机换热器时，换热流体可以选择为航空煤油，点阵换热结构41分别与换热管路42中的航空煤油进行换热，再通过与空气热交换，从而进行散热，具有优异的换热效果。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，壳体1和换热体4的材料均为铝合金AlSi7Mg；具体地，整个发动机换热器的材料均为铝合金AlSi7Mg，这样考虑到其换热流体与铝合金接触能够实现有效散热；并且换热器备选材料为铝合金AlSi7Mg，相较与不锈钢、镍基高温合金、钛合金等其他金属激光选区熔化成形工艺常用金属材料，AlSi7Mg具有热应力低，塑性差，比刚度优秀等特点，在同结构不同材料的成形过程中，相较于其它材料，使用AlSi7Mg成形的零件变形量较低，但开裂倾向较大，对悬垂面、大尺寸水平成形截面、水平成形截面外形突变、向内直角锐角等应力大或局部应力集中结构较为敏感，遂在换热器的成形工艺设计中，避免或优化上述易开裂结构是此件工艺设计的核心原则。

优选地，结合上述方案，如图1至图13所示，发动机换热器还包括第一安装法兰5和第二安装法兰6，第一安装法兰5和第二安装法兰6分别固定设置于壳体1的两侧；具体地，第一安装法兰5固定设置于壳体1的左侧，第一安装法兰5上设有安装孔；第二安装法兰6固定设置于壳体1的右侧，第二安装法兰6上设有安装孔；上述设计，使得该发动机换热器能够通过安装法兰上的安装孔进行固定安装，结构较为可靠，安装方便。

优选地，结合上述方案，本实用新型提供的方案，发动机换热器在保持初始换热器结构形式的基础上，整个换热器可以适应于3D打印的改进设计，稳定性更好。

本实用新型提供的发动机换热器相比现有方案具有如下效果：

第一、本实用新型提供的发动机换热器，能够有效提高换热面积，从而提高换热效率；

第二、本实用新型提供的发动机换热器，能够有效降低换热器的质量，提高换热性能；

第三、本实用新型提供的发动机换热器，能够方便加工制造，可实现3D打印成形，且方便安装。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种发动机换热器，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)内设有换热腔体；

换热体(4)，所述换热体(4)设置于所述换热腔体内；所述换热体(4)包括点阵换热结构(41)和换热管路(42)，所述换热管路(42)间隔设置于所述点阵换热结构(41)之间，从而使所述换热管路(42)内的换热流体与所述点阵换热结构(41)进行热交换。

2.根据权利要求1所述的发动机换热器，其特征在于，所述点阵换热结构(41)包括多个胞元结构，每个胞元结构包括共用同一顶点的多条点阵杆(44)；多个所述胞元结构之间通过多个点阵杆(44)互连，从而形成针织状结构。

3.根据权利要求1所述的发动机换热器，其特征在于，所述换热管路包括进液管路和出液管路，所述进液管路的进口(2)与所述出液管路的出口(3)形成于所述壳体(1)的一端；所述进液管路与所述出液管路相互连通。

4.根据权利要求3所述的发动机换热器，其特征在于，所述进液管路和所述出液管路通过所述壳体内的通槽(11)连通，所述通槽(11)设置于所述壳体(1)上远离所述进液管路的进口或所述出液管路的出口一端。

5.根据权利要求4所述的发动机换热器，其特征在于，所述通槽(11)一端与所述进液管路的出口连通；所述通槽(11)另一端与所述出液管路的入口连通。

6.根据权利要求4所述的发动机换热器，其特征在于，所述通槽(11)与所述壳体(1)一体成形。

7.根据权利要求1所述的发动机换热器，其特征在于，所述换热管路(42)内的换热流体为水或煤油，所述点阵换热结构(41)通过与空气热交换，从而进行散热。

8.根据权利要求1所述的发动机换热器，其特征在于，所述壳体(1)和所述换热体(4)的材料均为铝合金。

9.根据权利要求1至8任一项所述的发动机换热器，其特征在于，所述发动机换热器还包括第一安装法兰(5)和第二安装法兰(6)；所述第一安装法兰(5)和所述第二安装法兰(6)固定设置于所述壳体(1)的两侧。

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