RU2170897C1

RU2170897C1 - Liquid-and-oil heat exchanger

Info

Publication number: RU2170897C1
Application number: RU2000100409/06A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Аверкиев; В.И. Беленко
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Радиатор"
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2001-07-20

Abstract

FIELD: cooling of oil in lubrication systems of internal combustion engines. SUBSTANCE: liquid-and-oil heat exchanger includes tube bundle arranged inside cylindrical shell which connects reservoirs provided with branch pipes and partitions mounted perpendicularly relative to tubes; these partitions divide inner space of heat exchanger into cavities and provide for flow of heat- transfer agent from one chamber to another. Pipe having beads at its ends is mounted coaxially to heat exchanger; beads of this pipe extend to outer side; pipe is provided with retainers which are engageable with it; these retainers are used for securing the partitions and giving support for reservoirs made in form of toroid, thus forming passages for heat-transfer agent; covers of reservoirs embrace the shell; covers are interconnected; one cover is provided with extrusion engageable with shell. EFFECT: enhanced efficiency of cooling; possibility of mounting heat exchanger directly on engine. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменникам и может использоваться для охлаждения масла в системе смазки двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to heat exchangers and can be used to cool oil in the lubrication system of internal combustion engines.

Известен теплообменник, состоящий из пучка труб, соединяющего бачки, пучок труб заключен в кожух, бачки имеют патрубки входа и выхода теплоносителя, к кожуху также подсоединены патрубки входа и выхода теплоносителя (см. П.И. Бажан и др. Справочник по теплообменным аппаратам, Москва, Машиностроение, 1989 г., с. 8, рис. 1.1а). Конструкция такого теплообменника не обеспечивает достаточного охлаждения. A heat exchanger is known, consisting of a tube bundle connecting the tanks, the tube bundle is enclosed in a tank, the tanks have coolant inlet and outlet pipes, coolant inlet and outlet pipes are also connected to the casing (see P.I. Bazhan and other Handbook for heat exchangers, Moscow, Engineering, 1989, p. 8, Fig. 1.1a). The design of such a heat exchanger does not provide sufficient cooling.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков (прототип) является кожухо-трубный маслоохладитель, включающий размещенный внутри кожуха пучок трубок, соединяющий бачки с патрубками и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам и разделяющие внутреннее пространство на полости, выполненное с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую (см. книгу В.Е. Ермилов, Теплообменные аппараты и конденсационные установки, издательство: Судостроение, Ленинград, 1974, с. 4, рис. 1). Такая конструкция теплообменника не обеспечивает достаточную компактность и как следствие не обеспечивает достаточную эффективность охлаждения масла. Занимает много места на двигателе, неудобен при обслуживании двигателя. К тому же для такого теплообменника требуются дополнительные элементы конструкции для подвода и отвода теплоносителя и крепления теплообменника. The closest to the proposed utility model in terms of the essential features (prototype) is a shell-and-tube oil cooler, including a bundle of tubes located inside the casing, connecting the tanks with nozzles and partitions installed perpendicular to the tubes and dividing the internal space into the cavities, made with the possibility of flow of the coolant sequentially from one cavity into another (see the book by V.E. Ermilov, Heat exchangers and condensing units, publisher: Sudostroenie, Leningrad, 1974 , p. 4, Fig. 1). This design of the heat exchanger does not provide sufficient compactness and, as a result, does not provide sufficient oil cooling efficiency. Takes up a lot of space on the engine, inconvenient when servicing the engine. In addition, such a heat exchanger requires additional structural elements for supplying and discharging the heat carrier and fixing the heat exchanger.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения масла с одновременным осуществлением возможности установки теплообменника непосредственно на двигателе (как правило, между фильтром и двигателем). Это достигается тем, что в известном кожухотрубном маслоохладителе, включающем размещенные внутри цилиндрического кожуха пучок трубок, соединяющий бачки, снабженные патрубками, и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам и разделяющие внутреннее пространство на полости и выполненные с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую, новым является то, что по оси теплообменника установлена труба, на концах которой выполнены бортики, выступающие во внешнюю сторону, на трубе установлены контактирующие с ней фиксаторы, выполненные с возможностью фиксации перегородок и служащие опорой для бачков, последние выполнены торообразными и образуют с трубой проходы для теплоносителя, а крышки бачков охватывают кожух, жестко соединены друг с другом и в одной из них выполнена кольцевая выдавка, контактирующая с кожухом. Фиксаторы могут быть выполнены в виде плоских стоек с вырезами под перегородки и выемками под бачки, причем перегородки имеют соответствующие вырезы под стойки. The present invention is aimed at improving the cooling efficiency of the oil while realizing the possibility of installing a heat exchanger directly on the engine (usually between the filter and the engine). This is achieved by the fact that in a well-known shell-and-tube oil cooler, including a tube bundle located inside a cylindrical casing, connecting a tank equipped with nozzles, and partitions installed perpendicular to the tubes and dividing the internal space into the cavities and capable of flowing the coolant sequentially from one cavity to another, with a new It is that along the axis of the heat exchanger a pipe is installed, at the ends of which there are bumps protruding outwardly, contacts are made on the pipe locking tabs that can be fixed with it and which serve as a support for the tanks, the latter are toroidal and form passages for the coolant with the pipe, and the covers of the tanks cover the casing, are rigidly connected to each other and an annular extrusion is made in contact with the casing in one of them . The latches can be made in the form of flat racks with cutouts for partitions and recesses for tanks, and partitions have corresponding cutouts for racks.

Фиксаторы могут быть выполнены в виде набора колец, причем кольца, являющиеся опорой для бачков, имеют проходы для теплоносителя. The latches can be made in the form of a set of rings, and the rings, which are the support for the tanks, have passages for the coolant.

Наиболее целесообразным является выполнение колец, являющихся опорой для бачков, за одно целое с опорными пластинами. Целесообразным является и выполнение колец за одно целое с перегородками. The most appropriate is the implementation of the rings, which are the support for the tanks, in one piece with the support plates. It is also advisable to perform rings in one piece with partitions.

Предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает компактность конструкции, повышение эффективности охлаждения масла с одновременным осуществлением возможности установки теплообменника непосредственно на двигателе, между фильтром и двигателем. А при выполнении фиксаторов в виде колец за одно целое с перегородками и/или опорными пластинами упрощается конструкция теплообменника, упрощается его сборка и экономятся материалы. The proposed set of essential features ensures a compact design, increasing the cooling efficiency of the oil while realizing the possibility of installing a heat exchanger directly on the engine, between the filter and the engine. And when making clamps in the form of rings in one piece with partitions and / or supporting plates, the design of the heat exchanger is simplified, its assembly is simplified, and materials are saved.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез по А-А на фиг. 2 жидкостно-масляного теплообменника с фиксаторами в виде плоских стоек; на фиг. 2 - вид сверху на теплообменник на фиг. 1 с местными разрезами; на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 4 с фиксаторами в виде колец; на фиг. 4 - вид сверху на теплообменник на фиг. 3 с фиксаторами в виде колец; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 4 с фиксаторами в виде колец, которые выполнены за одно целое с перегородками и опорными пластинами. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a section along AA in FIG. 2 liquid-oil heat exchangers with clamps in the form of flat racks; in FIG. 2 is a plan view of the heat exchanger of FIG. 1 with local incisions; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. 4 with retainers in the form of rings; in FIG. 4 is a plan view of the heat exchanger of FIG. 3 with retainers in the form of rings; in FIG. 5 is a section along BB in FIG. 4 with retainers in the form of rings, which are made in one piece with partitions and support plates.

Жидкостно-масляный теплообменник включает цилиндрический кожух 1, верхний торообразный бачок 2, нижний торообразный бачок 3, пучек трубок 4, которые соединяют верхний бачок 2 с нижним бачком 3. Верхний бачок 2 состоит из опорной пластины 5 и крышки 6. Нижний бачок 3 состоит из опорной пластины 7 и крышки 8. С внутренней стороны опорная пластина 5 и крышка 6 спаяны между собой. Также спаяны между собой опорная пластина 7 и крышка 8. С внешней стороны концы опорных пластин 5 и 7 припаяны к кожуху 1. Крышки 6 и 8 бачков 2 и 3 охватывают кожух 1 и спаяны между собой. В верхней крышке 6 выполнены кольцевая выдавка 9, которая контактирует с кожухом 1, отделяя полость бачка 2 от полости бачка 3. Бачок 2 имеет патрубок 10 для подачи воды, а бачок 3 имеет патрубок 11 для выхода воды. Внутри теплообменника по его оси установлена труба 12 с бортиками 13 отогнутыми во внешнюю сторону. Труба служит каналом при возврате масла из фильтра в систему двигателя и для размещения элементов крепления фильтра к двигателю (фильтр и элементы крепления не показаны). Бортики 13 служат для фиксации элементов, смонтированных на трубе 12. Перпендикулярно трубкам 4 установлены перегородки 14, которые служат для увеличения длины пути прохода масла внутри теплообменника. Каждая перегородка имеет форму кольца с отрезанным сегментом для прохода масла между перегородкой 14 и кожухом 1, причем кромки отрезков сегмента перегородок 14 у каждой последующей расположены диаметрально противоположно. Таким образом перегородки 14 разделяют пространство внутри кожуха 1 на полости, по которым перетекает масло из одной полости в другую. Вокруг трубы 12 симметрично установлены плоские стойки 15 (фиг. 1 и 2), которые служат фиксаторами для перегородок 14 и опорой для бачков 2 и 3. Для этого в стойках 15 выполнены частичные вырезы 16 под перегородки 14. В перегородках 14 также выполнены частичные вырезы 17 под стойки 15 таким образом, чтобы перегородки 14 были зафиксированы по высоте и чтобы они контактировали с трубой 12. Под бачки 2 и 3 в стойках сверху и снизу выполнены выемки 18 и 19. Внутреннее отверстие бачков 2 и 3 выполнено диаметром, большим наружного диаметра трубы 1, чтобы между бачками 2, 3 и трубой 12 свободно проходило масло. Бортики 13 трубы 12 отогнуты во внешнюю сторону и фиксируют положение стоек 15 относительно трубы 12. Фиксаторы перегородок 14 могут быть выполнены в виде набора колец (фиг. 3 и 4). В набор входят кольца 20, каждое из которых имеет в сечении горизонтальную полку 21 и вертикальную полку 22. Полка 21 кольца 20 является опорой для перегородки 14, а полка 22 обеспечивает расположение перегородок 14 на определенном расстоянии друг от друга, кольца 20 надеты на трубу 12 и контактируют с ней. Бачки 2 и 3 опираются соответственно на кольцо 23 и кольцо 24, которые в сечении имеют форму крючка. Вертикальная полка 25 кольца 23 и вертикальная полка 26 кольца 14 контактируют с трубой 12 и контактируют с вертикальной полкой 22 колец 20. Горизонтальная полка 27 кольца 23 и горизонтальная полка 28 кольца 24 являются опорами для бачка 2 и бачка 3. Кольца 23 и 24 имеют сквозные прорези 29 для прохода масла. Перегородки 14 с фиксаторами в виде колец не имеют вырезов 17 (фиг. 1) и контактируют с трубой 12. Кольца 23 и 24, являющиеся опорой для бачков 2 и 3 могут быть выполнены за одно целое с опорными пластинами 5 и 7 (фиг. 5 и 4). В этом случае вертикальная полка 30 опорой пластины 5 и вертикальная полка 31 опорной пластины 7 контактирует с трубой 12. В опорных пластинах имеются сквозные прорези 29 для прохода масла. The liquid-oil heat exchanger includes a cylindrical casing 1, an upper toroidal tank 2, a lower toroidal tank 3, a bundle of tubes 4 that connect the upper tank 2 to the lower tank 3. The upper tank 2 consists of a support plate 5 and a cover 6. The lower tank 3 consists of the support plate 7 and the cover 8. On the inside, the support plate 5 and the cover 6 are soldered together. The support plate 7 and the cover 8 are also soldered together. On the outside, the ends of the support plates 5 and 7 are soldered to the casing 1. The covers 6 and 8 of the tanks 2 and 3 cover the casing 1 and are soldered together. An annular protrusion 9 is made in the top cover 6, which contacts the casing 1, separating the cavity of the tank 2 from the cavity of the tank 3. The tank 2 has a pipe 10 for supplying water, and the tank 3 has a pipe 11 for water outlet. Inside the heat exchanger, a pipe 12 is installed along its axis with the sides 13 bent to the outside. The pipe serves as a channel for the return of oil from the filter to the engine system and to accommodate the filter mounts to the engine (filter and mounts not shown). The beads 13 are used to fix the elements mounted on the pipe 12. Perpendicular to the tubes 4, partitions 14 are installed, which serve to increase the length of the oil passage inside the heat exchanger. Each partition has the shape of a ring with a cut segment for the passage of oil between the partition 14 and the casing 1, and the edges of the segments of the segment of the partitions 14 at each subsequent are diametrically opposed. Thus, the partitions 14 divide the space inside the casing 1 into cavities along which oil flows from one cavity to another. Around the pipe 12 there are symmetrically mounted flat racks 15 (Figs. 1 and 2), which serve as clamps for the partitions 14 and a support for the tanks 2 and 3. For this, in the racks 15, partial cutouts 16 are made for the partitions 14. In the partitions 14, partial cutouts are also made 17 under the racks 15 so that the partitions 14 are fixed in height and so that they are in contact with the pipe 12. Under the tanks 2 and 3, recesses 18 and 19 are made in the racks above and below. The inner opening of the tanks 2 and 3 is made with a diameter larger than the outer diameter pipes 1 so that between the tanks 2, 3 and pipe 12 freely passed oil. The beads 13 of the pipe 12 are bent to the outside and fix the position of the struts 15 relative to the pipe 12. The latches of the partitions 14 can be made in the form of a set of rings (Fig. 3 and 4). The set includes rings 20, each of which has a horizontal shelf 21 and a vertical shelf in cross section 22. The shelf 21 of the ring 20 is a support for the partition 14, and the shelf 22 provides the location of the partitions 14 at a certain distance from each other, the rings 20 are worn on the pipe 12 and come in contact with her. Tanks 2 and 3 are supported respectively by ring 23 and ring 24, which are hook-shaped in cross section. The vertical shelf 25 of the ring 23 and the vertical shelf 26 of the ring 14 are in contact with the pipe 12 and are in contact with the vertical shelf 22 of the rings 20. The horizontal shelf 27 of the ring 23 and the horizontal shelf 28 of the ring 24 are supports for the tank 2 and tank 3. The rings 23 and 24 have through slot 29 for oil passage. Partitions 14 with retainers in the form of rings do not have cutouts 17 (Fig. 1) and are in contact with the pipe 12. The rings 23 and 24, which are the support for the tanks 2 and 3, can be made in one piece with the support plates 5 and 7 (Fig. 5 and 4). In this case, the vertical shelf 30 of the supporting plate 5 and the vertical shelf 31 of the supporting plate 7 is in contact with the pipe 12. In the supporting plates there are through slots 29 for oil passage.

Кольца 20 также могут быть выполнены за одно целое с перегородками 14 (фиг. 5), в этом случае вертикальные полки 32 перегородок 14 контактируют с трубой 12 и обеспечивают фиксацию перегородок 14 на определенном расстоянии друг от друга. Верхняя перегородка 14 своей вертикальной полкой 32 упирается в вертикальную полку 30 опорной пластины 5, а нижняя перегородка 14 опирается на вертикальную полку 31 опорной пластины 7, причем вертикальная полка 31 выполнена длиннее, чем вертикальная полка 26 опорного кольца 24 и упирается в нижнюю перегородку 14. The rings 20 can also be made integrally with the partitions 14 (Fig. 5), in this case, the vertical shelves 32 of the partitions 14 are in contact with the pipe 12 and fix the partitions 14 at a certain distance from each other. The upper partition 14 with its vertical shelf 32 abuts against the vertical shelf 30 of the support plate 5, and the lower partition 14 rests on the vertical shelf 31 of the support plate 7, and the vertical shelf 31 is longer than the vertical shelf 26 of the support ring 24 and abuts against the lower partition 14.

Сборку жидкостно-масляного теплообменника, у которого фиксаторы выполнены в виде плоских стоек, осуществляют следующим образом. Предварительно собирают плоские стойки 15 с перегородками 14, совмещая соответствующие вырезы 16 в стойках 15 с вырезами 17 в перегородках 14, после чего внутрь вставляют трубу 12 и отгибают бортики 13 во внешнюю сторону, фиксируя стойки 15 на трубе 12. Далее в отверстия перегородок 14 вставляют трубки 4, после чего устанавливают опорные пластины 5 и 7 до упора в выемки 18 и 19, выполненные в стойках 15. Далее устанавливают кожух 1 и производят пайку опорных пластин 5 и 7 с кожухом 1, а трубки 4 припаивают к опорным пластинам 5 и 7. Далее устанавливают снизу крышку 8 бачка 3, а сверху крышку 6 бачка 2, после чего крышки 6 и 8 спаивают между собой и припаивают их соответственно к опорным пластинам 5 и 7. Сборку водомасляного теплообменника, у которого фиксаторы выполнены в виде набора колец, осуществляют следующим образом. Устанавливают на плиту опорную пластину 7 и кольцо 24 и вставляют внутрь кольца 24 трубу 12. Далее устанавливают на трубе 12 кольцо 20, располагая вертикальную полку 26 кольца 24. Далее на трубе 12 устанавливают последовательно перегородки 14 и кольца 20 вверх вертикальными полками 22. Последним устанавливают кольцо 23, которое своей вертикальной полкой 25 упирается в вертикальную полку 22 кольца 20. После этого отгибают бортики 13 трубы 12 во внешнюю сторону. The Assembly of the liquid-oil heat exchanger, in which the latches are made in the form of flat racks, is as follows. Pre-assembled flat racks 15 with partitions 14, combining the corresponding cutouts 16 in the racks 15 with cutouts 17 in the partitions 14, after which the pipe 12 is inserted inside and the sides 13 are bent outward, fixing the racks 15 on the pipe 12. Next, they are inserted into the holes of the partitions 14 tubes 4, after which the support plates 5 and 7 are installed all the way into the recesses 18 and 19 made in the uprights 15. Next, the casing 1 is installed and the support plates 5 are soldered with the casing 1, and the tubes 4 are soldered to the support plates 5 and 7 Next install the bottom cover 8 tank 3, and the top cover 6 of the tank 2, after which the lids 6 and 8 are soldered together and soldered to the support plates 5 and 7, respectively. Assembling a water-oil heat exchanger, in which the latches are made in the form of a set of rings, as follows. The support plate 7 and the ring 24 are mounted on the plate and the pipe 12 is inserted inside the ring 24. Next, the ring 20 is mounted on the pipe 12, having the vertical shelf 26 of the ring 24. Next, the partitions 14 and the rings 20 are installed in series on the pipe 12 with the vertical shelves 22. The latter are installed a ring 23, which abuts against the vertical shelf 22 of the ring 20 with its vertical shelf 25. After that, the bumps 13 of the pipe 12 are unbent.

Далее устанавливают трубки 4, опорную пластину 5 и кожух 1, после чего производят пайку опорных пластин 5 и 7 к кожуху 1 и трубкам 4. Устанавливают снизу крышку 8 бачка 3, а сверху крышку 6 бачка 2, после чего крышки 6 и 8 спаивают между собой и припаивают их соответственно к опорным пластинам 5 и 7. Next, install the tube 4, the support plate 5 and the casing 1, after which the support plates 5 and 7 are soldered to the casing 1 and the tubes 4. Install the bottom 8 of the tank 3 and the top 6 of the tank 2, after which the covers 6 and 8 are soldered between and solder them, respectively, to the support plates 5 and 7.

Теплообменник работает следующим образом. Через патрубок 10 подается охлаждающая жидкость, которая поступает в верхний бачок 2, оттуда по трубкам 4 поступает в нижний бачок 3, оттуда через патрубок 11 выходит из теплообменника. Охлаждающая жидкость охлаждает трубки 4, опорные пластины 5 и 7 и кожух 1. Масло в теплообменник поступает снизу в проходы между трубой 12 и бачком 3 и далее последовательно проходит из полости в полость, разделенные перегородками 14, отдавая тепло трубкам 4, кожуху 1 опорным пластинам 5 и 7 и выходит в проходы между трубой 12 и бачком 2. The heat exchanger operates as follows. Coolant is supplied through the pipe 10, which enters the upper tank 2, from there it flows through the tubes 4 to the lower tank 3, and from there through the pipe 11 it exits the heat exchanger. The cooling liquid cools the tubes 4, the support plates 5 and 7 and the casing 1. Oil enters the heat exchanger from below into the passages between the pipe 12 and the tank 3 and then sequentially passes from the cavity into the cavity separated by partitions 14, giving heat to the tubes 4, the casing 1 of the support plates 5 and 7 and goes into the passages between the pipe 12 and the tank 2.

Предложенная конструкция жидкостно-масляного теплообменника обеспечивает повышение эффективности охлаждения по сравнению с прототипом за счет выполнения крышек бачков охватывающими кожух. Охлаждающая жидкость дополнительно омывает кожух, которому масло отдает свое тепло. Установка по оси теплообменника трубы позволяет устанавливать теплообменник непосредственно на двигатель, между двигателем и фильтром. Теплообменник компактен. Его можно быстро снимать и снова устанавливать. The proposed design of the liquid-oil heat exchanger provides an increase in cooling efficiency compared to the prototype due to the implementation of the tank covers covering the casing. The coolant additionally washes the casing to which the oil gives off its heat. Installation along the axis of the pipe heat exchanger allows you to install the heat exchanger directly on the engine, between the engine and the filter. The heat exchanger is compact. It can be quickly removed and reinstalled.

Claims

1. A liquid-oil heat exchanger, including a tube bundle located inside a cylindrical casing, connecting a tank equipped with nozzles, and partitions installed perpendicular to the tubes, dividing the internal space into cavities and configured to flow coolant sequentially from one cavity to another, characterized in that a pipe is installed along the axis of the heat exchanger, at the ends of which there are bumps protruding to the outside, clamps in contact with it are installed on the pipe, nye fixable partitions and serving to support the tanks, the latter are made to form a torus-shaped tube with passages for the coolant, and the lid of the casing cover are rigidly connected to each other and one of them an annular pads contacting the casing.

2. The liquid-oil heat exchanger according to claim 1, characterized in that the latches are made in the form of flat racks with cutouts for partitions and recesses for tanks, and the partitions have corresponding cutouts for racks.

3. The liquid-oil heat exchanger according to claim 1, characterized in that the retainers are made in the form of a set of rings, and the rings, which are the support for the tanks, have passages for the coolant.

4. The liquid-oil heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the rings, which are the support for the tanks, are made in one piece with the support plates.

5. The liquid-oil heat exchanger according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the rings are made in one piece with the partitions.