RU2323101C1 - Vehicle power plant cooling device - Google Patents
Vehicle power plant cooling device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323101C1 RU2323101C1 RU2006134936/11A RU2006134936A RU2323101C1 RU 2323101 C1 RU2323101 C1 RU 2323101C1 RU 2006134936/11 A RU2006134936/11 A RU 2006134936/11A RU 2006134936 A RU2006134936 A RU 2006134936A RU 2323101 C1 RU2323101 C1 RU 2323101C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- cooling device
- cooled medium
- elements
- external air
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к конструкциям систем охлаждения силовых установок, и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов.The invention relates to transport and agricultural engineering, in particular to the designs of cooling systems of power plants, and can be used in the manufacture of heat exchangers.
Система охлаждения транспортного средства для оптимальных условий работы предусматривает наличие нескольких теплообменников для охлаждения различных сред, таких как, например, жидкий хладагент двигателя, масло, тосол, наддувочный воздух. Системы охлаждения могут также включать теплообменник кондиционера.The vehicle cooling system for optimal operating conditions provides for several heat exchangers for cooling various media, such as, for example, liquid engine coolant, oil, antifreeze, charge air. Cooling systems may also include an air conditioning heat exchanger.
Наиболее широко распространенным на практике является размещение нескольких теплообменников последовательно друг за другом (см., например, SU №1509295, опубл. 23.09.89.).The most widespread in practice is the placement of several heat exchangers sequentially one after another (see, for example, SU No. 1509295, publ. 23.09.89.).
Известна из патента RU №2270765 (опубл. 27.02.2006) система охлаждения автомобиля, которая решает задачу уменьшения расхода топлива и обеспечивает большую силу тяги. Система включает первый теплообменник, предназначенный для охлаждения первого жидкого теплоносителя, второй теплообменник, предназначенный для охлаждения второго жидкого теплоносителя, и третий теплообменник, предназначенный для системы кондиционирования воздуха. В соответствии с описанным конструктивным исполнением лобовые поверхности теплообменников не налагаются одна на другую, а теплообменники размещены так, что третий теплообменник расположен напротив второго теплообменника, что значительно увеличивает занимаемый ими объем.Known from patent RU No. 2270765 (publ. February 27, 2006), a vehicle cooling system that solves the problem of reducing fuel consumption and provides greater traction. The system includes a first heat exchanger for cooling the first liquid heat carrier, a second heat exchanger for cooling the second liquid heat carrier, and a third heat exchanger for the air conditioning system. In accordance with the described design, the frontal surfaces of the heat exchangers are not overlapping one another, and the heat exchangers are arranged so that the third heat exchanger is located opposite the second heat exchanger, which significantly increases the volume occupied by them.
Известен из заявки на патент США №20050109483 (опубл. 26.05.2005) блок теплообменников системы охлаждения, содержащий два теплообменника, один из которых предназначен для охлаждения первой охлаждаемой среды потоком внешнего воздуха, а второй предназначен для охлаждения второй охлаждаемой среды потоком внешнего воздуха. Второй теплообменник выполнен из двух связанных между собой переходным каналом частей, размещенных так, что лобовые поверхности каждой части обращены в сторону потока внешнего воздуха и не перекрываются. Одна из частей второго теплообменника размещена с тыльной стороны первого теплообменника, а другая - со стороны лобовой поверхности первого теплообменника, тем самым частично его перекрывая. Первый теплообменник, а также каждая часть второго теплообменника содержит пакет трубчатых элементов, снабженный межтрубными гофрированными насадками с образованием каналов для прохода внешнего воздуха. Изобретение решает задачу создания компактного блока теплообменников. Недостатком является недостаточная эффективность теплообмена вследствие того, что лобовые поверхности каждого теплообменника частично перекрыты.Known from application for US patent No. 20050109483 (publ. May 26, 2005) a block of heat exchangers for a cooling system containing two heat exchangers, one of which is designed to cool the first cooled medium by the flow of external air, and the second is designed to cool the second cooled medium by the flow of external air. The second heat exchanger is made of two parts connected to each other by the transition channel, arranged so that the frontal surfaces of each part are turned towards the external air flow and do not overlap. One of the parts of the second heat exchanger is located on the back of the first heat exchanger, and the other on the frontal side of the first heat exchanger, thereby partially overlapping it. The first heat exchanger, as well as each part of the second heat exchanger, contains a stack of tubular elements provided with annular corrugated nozzles with the formation of channels for the passage of external air. The invention solves the problem of creating a compact block of heat exchangers. The disadvantage is the lack of heat transfer efficiency due to the fact that the frontal surfaces of each heat exchanger are partially blocked.
Известен из патента США №4736727 (опубл. 12.04.88.) выбранный за прототип блок теплообменников системы охлаждения транспортного средства с дизельным двигателем, в которой воздушный теплообменник размещен над водяным теплообменником так, что лобовые поверхности каждого не перекрывают друг друга. Третий теплообменник, приспособленный для системы кондиционирования воздуха, размещен перед водяным теплообменником, частично перекрывая его лобовую поверхность для входящего потока внешнего охлаждающего воздуха. Водяной и воздушный теплообменники выполнены в виде первого коллектора с входным каналом и второго коллектора с выходным каналом, между которыми размещен пакет разнесенных на заданное для каждого теплообменника расстояние трубчатых элементов. Выходной канал водяного теплообменника выполнен в виде выступающего за габариты блока изогнутого трубопровода. Недостатком является недостаточно высокая эффективность охлаждения и повышенные габариты водяного теплообменника.It is known from US patent No. 4736727 (publ. 12.04.88.) Selected for the prototype heat exchanger block of a vehicle cooling system with a diesel engine, in which the air heat exchanger is placed above the water heat exchanger so that the frontal surfaces of each do not overlap each other. A third heat exchanger adapted for the air conditioning system is placed in front of the water heat exchanger, partially blocking its frontal surface for the incoming flow of external cooling air. The water and air heat exchangers are made in the form of a first collector with an inlet channel and a second collector with an outlet channel, between which a packet of tubular elements spaced apart by a given distance for each heat exchanger is placed. The output channel of the water heat exchanger is made in the form of a bent pipeline protruding beyond the dimensions of the block. The disadvantage is the insufficiently high cooling efficiency and increased dimensions of the water heat exchanger.
В основу изобретения поставлена задача устранения вышеуказанных недостатков и создания усовершенствованного устройства охлаждения транспортного средства, обладающего при достаточной компактности высокой теплообменной эффективностью, а также способствующего сокращению времени и трудоемкости монтажных операций за счет обеспечения возможности транспортировки устройства в собранном виде.The basis of the invention is the task of eliminating the above disadvantages and creating an improved vehicle cooling device, which, with sufficient compactness, has high heat transfer efficiency, and also helps to reduce the time and complexity of installation operations by providing the possibility of transporting the device in assembled form.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве охлаждения силовой установки транспортного средства, содержащем первый теплообменник, предназначенный для охлаждения первой охлаждаемой среды потоком внешнего воздуха, проходящим через лобовую поверхность, принадлежащую первому теплообменнику; второй теплообменник, предназначенный для охлаждения второй охлаждаемой среды потоком внешнего воздуха, проходящим через лобовую поверхность, принадлежащую второму теплообменнику; и третий теплообменник, предназначенный для охлаждения третьей охлаждаемой среды потоком внешнего воздуха, проходящим через третью лобовую поверхность, принадлежащую третьему теплообменнику; при этом третий теплообменник размещен над вторым теплообменником так, что их лобовые поверхности не перекрываются для того, чтобы поток внешнего воздуха, проходящий через вторую лобовую поверхность, не проходил через третью лобовую поверхность, и поток внешнего воздуха, проходящий через третью лобовую поверхность, не проходил через вторую лобовую поверхность; причем каждый теплообменник содержит входной и выходной каналы и два коллектора, между которыми размещен пакет разнесенных на заданное для каждого теплообменника расстояние трубчатых элементов, заключенных между верхним и нижним прижимными элементами; при этом трубчатые элементы в пакете связаны двумя опорными элементами, один из которых находится в плотном контакте по всей соприкасаемой поверхности с первым коллектором, а другой находится в плотном контакте по всей соприкасаемой поверхности со вторым коллектором, причем опорные элементы жестко связаны с прижимными элементами и выполнены так, что один конец каждого трубчатого элемента сообщен с первым коллектором, а другой конец сообщен со вторым коллектором. Новым является то, что первый теплообменник размещен под вторым теплообменником так, что их лобовые поверхности не перекрываются для того, чтобы поток внешнего воздуха, проходящий через указанную первую лобовую поверхность, не проходил через указанную вторую лобовую поверхность, и поток внешнего воздуха, проходящий через указанную вторую лобовую поверхность, не проходил через указанную первую лобовую поверхность, при этом пакет трубчатых элементов каждого теплообменника снабжен внутритрубными гофрированными насадками с образованием каналов для прохода охлаждаемой среды и межтрубными гофрированными насадками с образованием каналов для прохода внешнего воздуха. Коллекторы, прижимные и опорные элементы, гофрированные насадки, входные и выходные каналы каждого теплообменника выполнены из алюминиевых сплавов.The problem is solved in that in the cooling device of the power plant of the vehicle containing the first heat exchanger, designed to cool the first cooled medium by a stream of external air passing through the frontal surface belonging to the first heat exchanger; a second heat exchanger for cooling the second cooled medium by a stream of external air passing through the frontal surface belonging to the second heat exchanger; and a third heat exchanger, designed to cool the third cooled medium by a stream of external air passing through the third frontal surface belonging to the third heat exchanger; wherein the third heat exchanger is placed above the second heat exchanger so that their frontal surfaces do not overlap so that the external air flow passing through the second frontal surface does not pass through the third frontal surface and the external air flow passing through the third frontal surface does not pass through the second frontal surface; moreover, each heat exchanger contains inlet and outlet channels and two collectors, between which a packet is placed spaced apart by a predetermined distance for each heat exchanger of tubular elements enclosed between the upper and lower clamping elements; wherein the tubular elements in the bag are connected by two supporting elements, one of which is in tight contact along the entire contacting surface with the first collector, and the other is in tight contact along the entire contacting surface with the second collector, and the supporting elements are rigidly connected with the clamping elements and are made so that one end of each tubular element is in communication with the first collector, and the other end is in communication with the second collector. What is new is that the first heat exchanger is placed under the second heat exchanger so that their frontal surfaces do not overlap so that the external air flow passing through the specified first frontal surface does not pass through the specified second frontal surface and the external air flow passing through the specified the second frontal surface, did not pass through the specified first frontal surface, while the package of tubular elements of each heat exchanger is equipped with in-line corrugated nozzles with the formation channels for the passage of the cooled medium and annular corrugated nozzles with the formation of channels for the passage of external air. Collectors, clamping and supporting elements, corrugated nozzles, input and output channels of each heat exchanger are made of aluminum alloys.
Целесообразно смонтировать теплообменники на рамном каркасе, образуя сборную конструкцию в виде единого блока, выполнив элементы крепления теплообменников к рамному каркасу с возможностью разъединения.It is advisable to mount the heat exchangers on the frame frame, forming a prefabricated structure in the form of a single unit, having made the fastening elements of the heat exchangers to the frame frame with the possibility of separation.
Предпочтительно, чтобы рамный каркас представлял собой две установленные, по существу, вертикально четырехугольные рамки, выполненные из уголковых элементов так, что при креплении теплообменников, по меньшей мере, часть первой рамки контактирует с элементами крепления, находящимся со стороны лобовой поверхности теплообменников, а, по меньшей мере, часть второй рамки контактирует с элементами крепления, находящимся со стороны противолежащей лобовой поверхности.It is preferable that the frame frame consists of two mounted essentially vertically quadrangular frames made of corner elements so that when attaching the heat exchangers, at least a portion of the first frame contacts the fastening elements located on the frontal side of the heat exchangers, and at least a part of the second frame is in contact with fasteners located on the opposite frontal surface.
Желательно снабдить рамный каркас опорами, монтируемыми в его нижней части. Возможно выполнение опор амортизируемыми.It is advisable to provide the frame frame with supports mounted in its lower part. It is possible to carry out supports depreciable.
Возможно жестко связать первый, второй и третий теплообменники между собой в единый блок с возможностью разъединения или неразъемно.It is possible to rigidly connect the first, second and third heat exchangers to each other in a single unit with the possibility of separation or one-piece.
Целесообразно трубчатые элементы в пакете ориентировать, по существу, параллельно друг другу и располагать в условной плоскости, нормальной к вектору потока воздуха.It is advisable to orient the tubular elements in the bag substantially parallel to each other and arrange them in a conditional plane normal to the air flow vector.
Предпочтительно трубчатые элементы выполнять в виде плоскоовальных труб.Preferably, the tubular elements are in the form of flat oval pipes.
Целесообразно высоту трубы выбирать из диапазона от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно от приблизительно 5 мм до приблизительно 7 мм.It is advisable to choose a pipe height from a range of from about 3 mm to about 10 mm, preferably from about 5 mm to about 7 mm.
Желательно, чтобы толщина стенки трубчатого элемента была выбрана из диапазона от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 1,0 мм, предпочтительно от приблизительно 0,70 мм до приблизительно 0,80 мм.Preferably, the wall thickness of the tubular element is selected from a range of from about 0.5 mm to about 1.0 mm, preferably from about 0.70 mm to about 0.80 mm.
Целесообразно, чтобы, по меньшей мере, один теплообменник был выполнен с обеспечением организации, по меньшей мере, двухходового потока охлаждаемой среды через пакет трубчатых элементов. Предпочтительно для организации двухходового потока выполнить в одном коллекторе перегородку.It is advisable that at least one heat exchanger be configured to organize at least a two-way flow of the cooled medium through a stack of tubular elements. It is preferable to organize a two-way flow to perform a partition in one collector.
Предпочтительно, чтобы профиль гофр межтрубной насадки имел эвольвентную форму, а профиль гофр внутритрубной насадки имел прямоугольную форму.Preferably, the corrugation profile of the annular nozzle has an involute shape, and the corrugation profile of the in-tube nozzle has a rectangular shape.
Желательно обеспечить плотный неразъемный контакт опорного элемента с коллектором по всей соприкасаемой поверхности.It is desirable to provide a tight one-piece contact of the support element with the collector over the entire contact surface.
Возможно, чтобы охлаждаемой средой первого теплообменника являлось масло, охлаждаемой средой второго теплообменника являлась вода или жидкость, содержащая воду, а охлаждаемой средой третьего теплообменника - наддувочный воздух.It is possible that the cooled medium of the first heat exchanger is oil, the cooled medium of the second heat exchanger is water or a liquid containing water, and the cooled medium of the third heat exchanger is charged air.
Возможно, чтобы охлаждаемой средой первого теплообменника являлось первое масло, охлаждаемой средой второго теплообменника являлось второе масло, а охлаждаемой средой третьего теплообменника - вода.It is possible that the first oil is the cooled medium of the first heat exchanger, the second oil is the cooled medium of the second heat exchanger, and water is the cooled medium of the third heat exchanger.
Возможно выбрать охлаждаемой средой первого теплообменника воду или жидкость, содержащую воду, охлаждаемой средой второго теплообменника масло, а охлаждаемой средой третьего теплообменника - наддувочный воздух.It is possible to choose water or a liquid containing water to be cooled by the medium of the first heat exchanger, oil to be cooled by the medium of the second heat exchanger, and charge air to be cooled by the medium of the third heat exchanger.
Возможно расположение трубчатых элементов в пакете в один или несколько рядов.It is possible to arrange tubular elements in a bag in one or more rows.
Целесообразно, чтобы расстояние, на которое разнесены трубчатые элементы в пакете, было выбрано из диапазона от приблизительно 3 мм до приблизительно 12 мм, предпочтительно от приблизительно 6 мм до приблизительно 9 мм.It is advisable that the distance by which the tubular elements are spaced in the bag is selected from a range of from about 3 mm to about 12 mm, preferably from about 6 mm to about 9 mm.
Желательно, чтобы высота гофрированной межтрубной насадки соответствовала расстоянию, на которое разнесены трубчатые элементы. Целесообразно, чтобы внутритрубная и межтрубная насадки были жестко связаны с трубчатым элементом.It is desirable that the height of the corrugated annular nozzle corresponds to the distance by which the tubular elements are spaced. It is advisable that the inner-tube and annular nozzles were rigidly connected with the tubular element.
Возможно при изготовлении пакетов трубчатых элементов разных теплообменников использовать однотипные элементы, например опорные элементы и трубчатые элементы, что позволяет располагать трубчатые элементы разных теплообменников на одинаковом расстоянии друг от друга.It is possible in the manufacture of packages of tubular elements of different heat exchangers to use the same type of elements, for example supporting elements and tubular elements, which allows you to arrange the tubular elements of different heat exchangers at the same distance from each other.
Наиболее полно понять и разобраться можно в приведенном далее подробном описании со ссылками на примеры и чертежи, на которых представлено:The most complete understanding and understanding can be found in the following detailed description with links to examples and drawings, which show:
на фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства с тыльной стороны;figure 1 shows a General view of the inventive device from the back;
на фиг.2 показан фрагмент пакета теплообменника.figure 2 shows a fragment of a heat exchanger package.
Устройство, проиллюстрированное на фиг.1, содержит теплообменник 1, предназначенный для охлаждения первой охлаждаемой среды (направление потока показано стрелкой а), размещенный вплотную над ним теплообменник 2, предназначенный для охлаждения второй охлаждаемой среды (направление потока показано стрелкой в) и размещенный вплотную над теплообменником 2 теплообменник 3, предназначенный для охлаждения третьей охлаждаемой среды (направление потока показано стрелкой с).The device illustrated in figure 1, contains a heat exchanger 1, designed to cool the first cooled medium (the direction of flow is shown by arrow a), placed immediately above it, a heat exchanger 2, designed to cool the second cooled medium (direction of flow is shown by arrow b) and placed right above heat exchanger 2 heat exchanger 3, designed to cool the third cooled medium (flow direction is indicated by arrow c).
Между теплообменниками размещена теплоизолирующая прокладка (не показано), выполненная из паронита.Between the heat exchangers there is a heat-insulating gasket (not shown) made of paronite.
Охлаждающей средой является атмосферный воздух, нагнетаемый устанавливаемым перед двигателем вентилятором (не показаны). Теплообменники смонтированы так, что лобовая поверхность (наблюдаемая как противоположная показанной на фиг.1 тыльной стороне блока) каждого из них находится в плоскости, по существу перпендикулярной к вектору потока воздуха.The cooling medium is atmospheric air pumped by a fan installed in front of the engine (not shown). The heat exchangers are mounted so that the frontal surface (observed as opposite to the back side of the block shown in FIG. 1) of each of them is in a plane essentially perpendicular to the air flow vector.
В зависимости от того, с какой системой силовой установки сообщен каждый теплообменник, охлаждаемой средой, могут быть различные масла, наддувочный воздух или различные жидкости, например вода или тосол, или смесь воды и антифриза.Depending on which power plant system each heat exchanger communicates with, the medium to be cooled may be various oils, charge air or various liquids, for example water or antifreeze, or a mixture of water and antifreeze.
Возможна подача охлаждаемой среды в теплообменники в различных вариантных исполнениях, например возможен вариант исполнения, при котором охлаждаемой средой теплообменника 1 будет вода, охлаждаемой средой теплообменника 2 будет наддувочный воздух, а охлаждаемой средой теплообменника 3 будет масло. Возможен также вариант исполнения, при котором охлаждаемой средой теплообменника 1 будет первое масло, охлаждаемой средой теплообменника 2 будет второе масло, а охлаждаемой средой теплообменника 3 будет наддувочный воздух. Возможны и другие варианты исполнения.It is possible to supply a cooled medium to the heat exchangers in various versions, for example, a variant in which the cooled medium of the heat exchanger 1 will be water, the cooled medium of the heat exchanger 2 will be charge air, and the cooled medium of the heat exchanger 3 will be oil. An embodiment is also possible in which the first oil is the cooled medium of the heat exchanger 1, the second oil is the cooled medium of the heat exchanger 2, and the charge air is the cooled medium of the heat exchanger 3. Other options are also possible.
В данном конкретном примере показано устройство охлаждения для комбайнов с дизельным двигателем в таком исполнении, при котором первой охлаждаемой средой является трансмиссионное масло, второй охлаждаемой средой является охлаждающая жидкость двигателя и третьей охлаждаемой средой является наддувочный воздух.In this specific example, a cooling device for combines with a diesel engine is shown in which the first cooled medium is gear oil, the second cooled medium is engine coolant and the third cooled medium is charge air.
Масляный теплообменник 1 содержит коллектор 4 с входным каналом 5 и коллектор 6 с выходным каналом 7. Коллектор 4 и коллектор 6 расположены с противоположных концов трубчатых элементов, которые объединены в пакет 8.The oil heat exchanger 1 comprises a collector 4 with an input channel 5 and a collector 6 with an output channel 7. The collector 4 and the collector 6 are located at opposite ends of the tubular elements, which are combined into a package 8.
Водяной теплообменник 2 содержит коллектор 9 с входным каналом 10 и коллектор 11 с выходным каналом 12, расположенные с противоположных концов трубчатых элементов, которые объединены в пакет 13. Входной канал 10 расположен в верхней части коллектора 9, а выходной канал 12 расположен в нижней части коллектора 11.The water heat exchanger 2 comprises a collector 9 with an input channel 10 and a collector 11 with an output channel 12 located at opposite ends of the tubular elements, which are combined into a package 13. The input channel 10 is located at the top of the collector 9, and the output channel 12 is located at the bottom of the collector eleven.
В полости коллекторов 9 и 11 выполнено по две перегородки, обозначенные одной цифрой 14, разделяющие каждый коллектор на отдельные камеры для организации пятиходового потока жидкости через теплообменник 2.In the cavity of the collectors 9 and 11, two partitions are made, indicated by a single number 14, dividing each collector into separate chambers for organizing a five-way fluid flow through the heat exchanger 2.
Благодаря перегородкам 14 поток охлаждаемой жидкости, проходя через пакет 13 теплообменника 2, несколько раз меняет свое направление на противоположное.Thanks to the partitions 14, the flow of the cooled fluid passing through the package 13 of the heat exchanger 2, several times reverses its direction.
Возможны варианты исполнения, при которых многоходовая организация потока через пакет трубчатых элементов 13 будет выполнена с четным количеством ходов. В этом случае входной и выходной каналы будут связаны с одним из коллекторов.Variants of execution are possible in which multi-way flow organization through the stack of tubular elements 13 will be performed with an even number of strokes. In this case, the input and output channels will be connected to one of the collectors.
Организация многоходового потока охлаждаемой среды обеспечивает повышение тепловой эффективности теплообменника и всего устройства охлаждения в целом.The organization of a multi-pass flow of the cooled medium provides an increase in the thermal efficiency of the heat exchanger and the entire cooling device as a whole.
Количество трубчатых элементов для одного хода выбирают с учетом допустимых значений гидросопротивлений по охлаждаемой среде.The number of tubular elements for one stroke is selected taking into account the permissible values of hydroresistance in the cooled medium.
Воздушный теплообменник 3 содержит коллектор 15 с входным каналом 16 и коллектор 17 с выходным каналом 18, расположенные с противоположных концов трубчатых элементов, которые объединены в пакет 19.The air heat exchanger 3 comprises a collector 15 with an input channel 16 and a collector 17 with an output channel 18 located at opposite ends of the tubular elements, which are combined in a package 19.
Возможно исполнение теплообменника 3 и/или теплообменника 1 также с многоходовой организацией потока охлаждаемой среды.Possible execution of the heat exchanger 3 and / or heat exchanger 1 also with multi-way organization of the flow of the cooled medium.
Коллекторы, а также выполненные в виде патрубков входные и выходные каналы теплообменников выполнены преимущественно из алюминиевого сплава АМц.М.The collectors, as well as the input and output channels of the heat exchangers made in the form of pipes, are mainly made of aluminum alloy AMts.M.
Каждый пакет трубчатых элементов (фиг.2) представляет собой выбранное для каждого теплообменника количество расположенных друг над другом на заданном расстоянии друг от друга плоскоовальных трубчатых элементов 20, которые образуют трубный ряд. Трубчатые элементы 20 в каждом пакете ориентированы по существу параллельно друг другу и расположены в условной плоскости, нормальной к вектору потока внешнего воздуха. Один конец каждого трубчатого элемента 20 в пакете сообщен с одним коллектором, а другой конец - с противоположным ему коллектором.Each stack of tubular elements (FIG. 2) represents a selected for each heat exchanger number of flat-oval
В данном конкретном примере в пакетах всех теплообменников используют выполненные из листов алюминиевого сплава АМцАС-2М трубчатые элементы с толщиной стенки от 0,72 мм до 0,80 мм. В вариантных исполнениях толщина стенки может составлять от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 1,0 мм.In this particular example, tubular elements made of sheets of aluminum alloy AMtsAC-2M with a wall thickness of 0.72 mm to 0.80 mm are used in the packages of all heat exchangers. In embodiments, the wall thickness may be from about 0.5 mm to about 1.0 mm.
Высота трубчатого элемента составляет 5,5-5,6 мм. В вариантных исполнениях высота трубчатых элементов может составлять от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм.The height of the tubular element is 5.5-5.6 mm. In embodiments, the height of the tubular elements can be from about 3 mm to about 10 mm.
Расстояние (зазор) между соседними трубчатыми элементами 20 составляет приблизительно 6,85 мм и может варьироваться в пределах от 3 мм до 12 мм.The distance (gap) between adjacent
Максимальная ширина и длина трубчатых элементов подбираются исходя из задаваемых габаритных размеров теплообменников.The maximum width and length of the tubular elements are selected based on the specified overall dimensions of the heat exchangers.
В зависимости от ширины трубчатых элементов и ширины блока пакет трубчатых элементов может быть выполнен из одного, двух или более трубных рядов, располагаемых параллельно фронтальной плоскости (лобовой поверхности) теплообменника.Depending on the width of the tubular elements and the width of the block, the stack of tubular elements can be made of one, two or more pipe rows arranged parallel to the frontal plane (frontal surface) of the heat exchanger.
Трубчатые элементы 20 объединены в пакете двумя разнесенными по длине трубчатых элементов 20 опорными элементами 21, выполненными из алюминиевого сплава АМц.М. Опорные элементы 21 расположены поперек трубчатых элементов и жестко связаны с двумя прижимными элементами - пластинами 22, ограничивающими пакет сверху и снизу. Прижимные элементы 22 расположены перпендикулярно опорным элементам и выполнены из алюминиевого сплава АМц.М. Со стороны трубчатых элементов перед прижимными пластинами размещены разделительные пластины 23, выполненные из алюминиевых листов с плакирующим слоем. Возможно выполнение прижимных элементов 22 из листов алюминиевых сплавов с плакирующим слоем. В этом случае отпадает необходимость в разделительных пластинах 23.The
Один из опорных элементов 21 находится в плотном неразъемном контакте по всей соприкасаемой поверхности с одним коллектором, а другой находится в плотном неразъемном контакте по всей соприкасаемой поверхности с другим коллектором. Каждый опорный элемент 21 выполнен в виде пластины со сквозными отверстиями под трубчатые элементы и выполняет функцию трубной решетки коллектора.One of the supporting
Опорные элементы 21 жестко связаны с прижимными элементами 22 с образованием пакета прямоугольной формы.The supporting
Каждый трубчатый элемент 20 снабжен жестко связанной с ним внутритрубной гофрированной насадкой 24, профиль гофр которой имеет прямоугольную форму с шагом не менее 2 мм. Гофрированная насадка 24 образует развитую теплообменную поверхность со стороны охлаждаемой среды. Шаг гофрированной насадки 24 подбирается для каждой охлаждаемой среды. В случае если охлаждаемой средой будет масло, целесообразно выполнить некоторое увеличение шага для предотвращения образования засоров в каналах.Each
В зазорах между трубчатыми элементами 20 размещена межтрубная гофрированная насадка 25, профиль гофр которой имеет эвольвентную форму. Гофрированная насадка 25 жестко связана вершинами гофр с трубчатыми элементами 20 и образует развитую теплообменную поверхность со стороны внешнего потока воздуха.In the gaps between the
Высота межтрубной гофрированной насадки 25 задается размером зазора между трубчатыми элементами.The height of the annular
Межтрубная и внутритрубная насадки выполнены из алюминиевой фольги АМц, толщиной 0,13 мм - 0,17 мм, возможно выполнение внутри- и межтрубной насадок из фольги различных толщин, от 0,1 мм до 0,2 мм.The annular and inner tube nozzles are made of aluminum foil AMts, 0.13 mm thick - 0.17 mm, it is possible to make the inner and annular nozzles from foil of various thicknesses, from 0.1 mm to 0.2 mm.
Благодаря наличию гофрированных насадок увеличивается суммарная площадь теплообменной поверхности.Due to the presence of corrugated nozzles, the total heat exchange surface area increases.
Межтрубная гофрированная насадка может быть выполнена любой другой формы, например прямоугольной или трапециевидной. Межтрубная гофрированная насадка 25 может быть выполнена с жалюзийными ребрами, образующими треугольные каналы. С помощью прорезей, выполненных на гладких ребрах, с последующим отгибом лепестков в разные стороны (прорези не доходят до вершин ребер), осуществляется срыв (разрушение) пограничного слоя охлаждающего воздуха с поверхности гофр, что существенно интенсифицирует теплоотдачу.The annular corrugated nozzle may be of any other shape, for example, rectangular or trapezoidal. The annular
Наиболее высокую компактность теплообменной поверхности обеспечивает эвольвентная форма гофрированной насадки.The highest compactness of the heat exchange surface is provided by the involute shape of the corrugated nozzle.
Гофрированная поверхность межтрубной насадки обеспечивает высокую степень турбулизации потока воздуха и жесткость конструкции пакета трубчатых элементов теплообменника.The corrugated surface of the annular nozzle provides a high degree of turbulization of the air flow and structural rigidity of the package of tubular elements of the heat exchanger.
Все теплообменники объединены в единый сборно-разборный блок рамным каркасом. Рамный каркас представляет собой две четырехугольные рамки 26, выполненные из уголковых элементов. На фиг.1 показана тыльная рамка 26 каркаса, находящаяся с тыльной стороны теплообменников. Аналогичная лицевая рамка 26 расположена со стороны лобовой поверхности теплообменников (не показана).All heat exchangers are combined into a single collapsible unit with a frame frame. The frame frame is two quadrangular frames 26 made of corner elements. Figure 1 shows the back frame 26 of the frame located on the back of the heat exchangers. A similar front frame 26 is located on the frontal side of the heat exchangers (not shown).
Рамки 26 установлены вертикально и выполнены из уголковых элементов так, что при креплении теплообменников вертикальные части лицевой рамки 26 контактируют с выступающими участками опорных элементов 21 со стороны лобовой поверхности теплообменников, а вертикальные части тыльной рамки 26 контактируют с выступающими участками опорных элементов 21 с тыльной стороны. Верхняя горизонтальная часть лицевой рамки 26 контактирует с выступающими участками верхнего прижимного элемента 22 теплообменника 3 со стороны лобовой поверхности, а верхняя горизонтальная часть тыльной рамки 26 контактирует с выступающими участками верхнего прижимного элемента 22 теплообменника 3 с тыльной стороны. Нижняя горизонтальная часть лицевой рамки 26 контактирует с выступающими участками нижнего прижимного элемента 22 теплообменника 1 со стороны лобовой поверхности, а нижняя горизонтальная часть тыльной рамки 26 контактирует с выступающими участками нижнего прижимного элемента теплообменника 3 с тыльной стороны.The frames 26 are mounted vertically and made of corner elements so that when fastening the heat exchangers, the vertical parts of the front frame 26 are in contact with the protruding parts of the
В нижней части рамный каркас снабжен опорами 27, выполняемыми, например, амортизируемыми.In the lower part, the frame frame is equipped with supports 27, made, for example, shock-absorbed.
Каждый теплообменник связан с рамками 26 независимо друг от друга. Крепление теплообменников к рамкам осуществлено болтовыми соединениями 28.Each heat exchanger is connected to the frames 26 independently of each other. The heat exchangers were fixed to the frames by bolted joints 28.
Крепление теплообменников к рамкам может быть осуществлено другим подходящим способом, обеспечивающим в случае необходимости разборку блока.The fixing of the heat exchangers to the frames can be carried out in another suitable way, providing, if necessary, disassembly of the unit.
Рамный каркас выполняет функцию крепления блока теплообменников на транспортное средство, что в целом способствует уменьшению количества деталей.The frame frame performs the function of attaching the heat exchanger block to the vehicle, which generally helps to reduce the number of parts.
Связь теплообменников в единый блок может быть выполнена сваркой соседних прижимных элементов (пластин) двух соседних теплообменников, т.е. нижнюю прижимную пластину теплообменника 2 приваривают к верхней прижимной пластине теплообменника 1, а нижнюю прижимную пластину теплообменника 3 приваривают к верхней прижимной пластине теплообменника 2.The connection of heat exchangers into a single unit can be performed by welding adjacent clamping elements (plates) of two adjacent heat exchangers, i.e. the lower pressure plate of the heat exchanger 2 is welded to the upper pressure plate of the heat exchanger 1, and the lower pressure plate of the heat exchanger 3 is welded to the upper pressure plate of the heat exchanger 2.
Также связь теплообменников может быть осуществлена при помощи разъемного болтового соединения (не показано). В выступающих участках смежных прижимных пластин теплообменников выполняют отверстия, в которые вставляют болты. На болты накручивают гайки, что обеспечивает жесткую фиксацию теплообменников друг относительно друга. Размер и количество болтов и гаек выбирается исходя из компоновочных условий и прочности болтовых соединений.Also, heat exchangers can be coupled using a detachable bolt connection (not shown). In the protruding sections of adjacent pressure plates of the heat exchangers, holes are made in which the bolts are inserted. Nuts are screwed onto the bolts, which provides a rigid fixation of the heat exchangers relative to each other. The size and number of bolts and nuts is selected based on the layout conditions and the strength of the bolted joints.
Выполнение теплообменников в едином блоке обеспечивает возможность его транспортировки в собранном виде, что облегчает монтаж теплообменников.The implementation of heat exchangers in a single unit provides the possibility of its transportation in assembled form, which facilitates the installation of heat exchangers.
Выполнение блока разборным повышает ремонтопригодность устройства.The implementation of the block collapsible increases the maintainability of the device.
Все элементы каждого теплообменника: коллекторы с входными и выходными каналами, пакеты трубчатых элементов с внутритрубными и межтрубными гофрированными насадками, прижимными и опорными элементами выполнены из алюминиевых сплавов, что снижает их вес и способствует снижению стоимости.All elements of each heat exchanger: collectors with inlet and outlet channels, packages of tubular elements with in-tube and annular corrugated nozzles, clamping and supporting elements are made of aluminum alloys, which reduces their weight and helps to reduce cost.
Кроме того, однородность материала значительно увеличивает коррозионную стойкость теплообменников, так как исключается возможность возникновения токов электрохимического происхождения, которые создаются при контакте двух разных материалов.In addition, the homogeneity of the material significantly increases the corrosion resistance of the heat exchangers, as it eliminates the possibility of occurrence of currents of electrochemical origin, which are created when two different materials come into contact.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Охлаждаемая среда, например масло теплообменника 1, через входной канал 5 подается под давлением в коллектор 4, распределяется по трубчатым элементам 20 пакета 8, движется по ним, как показано стрелками а) и, протекая по трубчатым элементам 20, охлаждается потоком атмосферного воздуха. Охлажденное масло собирается в коллекторе 6 и выводится через выходной канал 7.The cooled medium, for example, heat exchanger oil 1, is supplied under pressure to the manifold 4 through the inlet channel 5, is distributed among the
Воздух набегает на теплообменник, по существу, перпендикулярно лобовой поверхности и обдувает пакет, через теплообменные поверхности которого происходит теплообмен между воздухом и прокачиваемым маслом.Air runs on the heat exchanger essentially perpendicular to the frontal surface and blows the package, through the heat exchange surfaces of which there is a heat exchange between the air and the pumped oil.
Охлаждение третьей среды (надувочного воздуха) в теплообменнике 3 осуществляется аналогичным образом.The cooling of the third medium (charge air) in the heat exchanger 3 is carried out in a similar way.
В теплообменнике 2 поступающая через входной канал 10 в первую камеру коллектора 9 охлаждаемая жидкость проходит по трубчатым элементам 20 пакета 13 несколько раз в прямом и обратном направлении (показано стрелками в), выходит в последнюю камеру коллектора 11 с последующим выводом ее через выходной канал 12.In the heat exchanger 2, the cooled liquid entering through the inlet channel 10 into the first chamber of the manifold 9 passes through the
Предназначенный для установки на комбайны (с номинальной мощностью двигателя 213 кВт) предлагаемый блок теплообменников выполнен длиной 1089 мм, высотой 858 мм и шириной 240 мм. Масляный теплообменник содержит 18 трубчатых элементов, водяной теплообменник содержит 68 трубчатых элементов, а воздушный теплообменник содержит 26 трубчатых элемента. Масса блока составляет 67 кг.Intended for installation on combines (with a rated engine power of 213 kW), the proposed block of heat exchangers is made in the length of 1089 mm, 858 mm high and 240 mm wide. The oil heat exchanger contains 18 tubular elements, the water heat exchanger contains 68 tubular elements, and the air heat exchanger contains 26 tubular elements. The mass of the block is 67 kg.
Результаты испытаний блока теплообменников для комбайнов представлены в таблице.The test results of the heat exchanger block for combines are presented in the table.
Таким образом, предлагаемый блок компактен и обладает высокой эффективностью охлаждения.Thus, the proposed unit is compact and has a high cooling efficiency.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134936/11A RU2323101C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vehicle power plant cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134936/11A RU2323101C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vehicle power plant cooling device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2323101C1 true RU2323101C1 (en) | 2008-04-27 |
Family
ID=39453056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006134936/11A RU2323101C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vehicle power plant cooling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2323101C1 (en) |
-
2006
- 2006-10-02 RU RU2006134936/11A patent/RU2323101C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4474162A (en) | Charge air cooler mounting arrangement | |
| US8225852B2 (en) | Heat exchanger using air and liquid as coolants | |
| AU2011201083B2 (en) | Heat exchanger and method of manufacturing the same | |
| US4565177A (en) | Unitized cross tie aftercooler assembly | |
| US8627880B2 (en) | Exhaust gas cooler | |
| US20130264039A1 (en) | Heat exchanger assembly and method | |
| US20170122668A1 (en) | Heat exchanger | |
| CN201835912U (en) | Cooling core of water-air intercooler | |
| US9016355B2 (en) | Compound type heat exchanger | |
| JP3991786B2 (en) | Exhaust heat exchanger | |
| WO2014052309A1 (en) | Heat exchanger | |
| EP3436761A1 (en) | Heat exchanger utilized as an egr cooler in a gas recirculation system | |
| JP2009068809A (en) | Hybrid heat exchanger | |
| US4274481A (en) | Dry cooling tower with water augmentation | |
| JP2008232142A (en) | Cooled egr system and heat exchanger for system thereof | |
| RU2323102C1 (en) | Vehicle power plant cooling device | |
| RU60030U1 (en) | VEHICLE POWER UNIT COOLING COOLING DEVICE | |
| RU61202U1 (en) | VEHICLE POWER UNIT COOLING COOLING DEVICE | |
| RU2323101C1 (en) | Vehicle power plant cooling device | |
| US20050103484A1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2323100C1 (en) | Vehicle power plant cooling device | |
| RU61645U1 (en) | VEHICLE POWER UNIT COOLING COOLING DEVICE | |
| CN110542334A (en) | Pure countercurrent shell and tube type fresh water cooler | |
| EP2463490B1 (en) | Improvements in or relating to gas coolers for internal combustion engines | |
| EP2556322A1 (en) | Heat exchanger with bypass stopper, oil cooling system and method for cooling oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141003 |