專利名稱：具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種制冷工程技術(shù)領(lǐng)域的液壓油冷卻器，特別是一種具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器。
背景技術(shù)：
在車輛冷卻系統(tǒng)中使用的車用換熱器主要有水箱散熱器，油冷卻器。在這些換熱器中，基本上都采用環(huán)境空氣實(shí)現(xiàn)對高溫液體介質(zhì)的冷卻。其中液體介質(zhì)在換熱器管內(nèi)流動，冷卻空氣在外部流動，在這些傳熱過程中，整個換熱器的控制熱阻都分布在空氣側(cè)。因此提高空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)成為提高各換熱器換熱功率的關(guān)鍵因素，目前常用的車用換熱器空氣側(cè)翅片類型主要平直翅片、波紋翅片、鋸齒翅片和百葉窗翅片等。百葉窗翅片和鋸齒翅片換熱器在強(qiáng)化傳熱的同時也導(dǎo)致其空氣流動阻力的急劇增加。對于工程機(jī)械和農(nóng)用機(jī)械的換熱器來說，因其特殊的布置方式和惡劣的工作環(huán)境等導(dǎo)致在汽車上常用的百葉窗翅片和鋸齒翅片應(yīng)用得到巨大的限制。更為重要的是，因?yàn)楣こ虣C(jī)械和農(nóng)用機(jī)械工作環(huán)境非常惡劣，采用百葉窗翅片和鋸齒形翅片，會因灰塵和顆粒物在換熱器外翅片上形成污垢和臟堵，進(jìn)而大大的降低換熱器的散熱功率；同時空氣阻力流動增大，風(fēng)扇功率提高，增加發(fā)動機(jī)的油耗和噪聲。
而目前市場上常用的平直翅片換熱器，可以很好的解決空氣流動阻力及污垢臟堵等問題。但是，空氣在平直翅片上流動，因其不能實(shí)現(xiàn)對空氣產(chǎn)生擾流和破壞邊界層增長的目的，導(dǎo)致其換熱器的設(shè)計尺寸非常大，原材料增加。更為重要的是，隨著車輛排放法規(guī)的嚴(yán)格，及節(jié)約降耗和乘用環(huán)境舒適性的要求日益提高，使得發(fā)動機(jī)艙室的布置更加緊湊，各換熱器也將向輕量化和小型化方向發(fā)展。這些都對傳統(tǒng)的平直翅片換熱器提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號為200420091850.9的一種油冷卻器。該專利是一種用于變壓器風(fēng)冷式油冷卻器，采用封條式結(jié)構(gòu)形式?？諝鈧?cè)翅片為波帶狀的平直翅片，內(nèi)側(cè)為鋸齒型翅片形成油側(cè)通道。由于該技術(shù)方案在空氣側(cè)采用的翅片為平直翅片，雖可有效的降低空氣側(cè)阻力，但其強(qiáng)化傳熱的效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片油冷卻器，使其空氣側(cè)采用一種梯形結(jié)構(gòu)的波紋型翅片，可在空氣阻力增加不大的條件下，有效的提高其傳熱性能，且能夠很好的解決換熱器外翅片表面污垢和臟堵的問題。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明包括進(jìn)口油腔室、波紋翅片、出口油管、短封條、長封條、中間隔板、鋸齒紊流翅片、底面隔板、進(jìn)口油管、出口油腔室，連接關(guān)系是底面隔板設(shè)置在最底部，波紋翅片設(shè)置在底面隔板上，在底面隔板兩端設(shè)置短封條，以形成氣側(cè)通道，中間隔板設(shè)置在波紋翅片上，長封條設(shè)置在中間隔板上并與中間隔板平行，在長封條之間設(shè)置鋸齒型紊流翅片，以形成油側(cè)通道，氣側(cè)通道和油側(cè)通道組成油冷卻器的芯子，芯子與進(jìn)出口腔室相連，在進(jìn)口油腔室和出口油腔室上開設(shè)圓孔，并在圓孔上設(shè)有進(jìn)口油管和出口油管。
所述波紋翅片，具有梯形結(jié)構(gòu)形式，其在與空氣流動垂直方向上的切面為矩形，在空氣流動長度方向上的切面為周期性變化的梯形結(jié)構(gòu)形式。
所述波紋翅片，其梯形結(jié)構(gòu)中梯形的下底面與上底面的比值為4.5～5.5，梯形的高度為1.5mm。
所述波紋翅片，其一個完整波長為10～12mm，厚度為0.15～0.2mm。
所述波紋翅片，其高度為8～10mm。
所述短封條，其高度與波紋翅片高度相同。
所述波紋翅片，其長度為60～120mm。
所述波紋翅片可通過擠壓成型模具一次成型。
所述鋸齒型紊流翅片，包括若干個鋸齒翅片，鋸齒翅片的間距為2～3mm。
所述鋸齒型紊流翅片，其節(jié)距為3mm，節(jié)距為每個鋸齒翅片在流動方向的間斷長度。
所述鋸齒型紊流翅片，其高度為2mm。
所述長封條，其高度與鋸齒型紊流翅片的高度相同。
所述波紋翅片與底面隔板、中間隔板、長封條、短封條和鋸齒型紊流翅片通過真空釬焊技術(shù)焊結(jié)成油冷卻器的芯子。
所述油冷卻器的芯子，其厚度可自由調(diào)整，因?yàn)椴y翅片、中間隔板、底面隔板和短封條的長度可自由調(diào)整。
所述進(jìn)口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm。
所述出口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm。
所述進(jìn)口油腔室和出口油腔室經(jīng)鋁擠壓成型(或鋁鑄造)與油冷卻器的芯子經(jīng)氬弧焊連接成產(chǎn)品。
所述氣側(cè)通道和油側(cè)通道依次放置，根據(jù)不同的設(shè)計需要，可自由調(diào)整油側(cè)通道和氣側(cè)通道的數(shù)目，但氣側(cè)通道的數(shù)目應(yīng)比油側(cè)通道數(shù)目小1。
在上述各部件組成封條結(jié)構(gòu)形式的油冷卻器內(nèi)，具有較高溫度的液壓油從進(jìn)口油管進(jìn)入進(jìn)口油腔室后，分配到油側(cè)通道內(nèi)，在油側(cè)通道內(nèi)，溫度較高的液壓油通過鋸齒型紊流翅片、中間隔板向外側(cè)冷卻空氣傳遞熱量，在氣側(cè)通道內(nèi)，具有一定流動速度的冷卻空氣包圍外側(cè)波紋翅片和油側(cè)通道，冷卻后的液壓油進(jìn)入出口油腔室，再經(jīng)出口油管流出，進(jìn)而形成循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)液壓油的連續(xù)冷卻。在氣側(cè)通道內(nèi)，本發(fā)明的波紋翅片，加大對冷卻空氣的擾動，可實(shí)現(xiàn)良好的強(qiáng)化傳熱。
本發(fā)明采用了具有梯形結(jié)構(gòu)形式的波紋翅片，相對于傳統(tǒng)的平直翅片油冷卻器，采用本發(fā)明，相同尺寸大小的產(chǎn)品其傳熱性能提高約40％～45％，而空氣阻力僅增加約30％～35％左右，也既是實(shí)現(xiàn)相同散熱量，本發(fā)明可以明顯的減少了材料的消耗和成本的降低。同時產(chǎn)品的芯子厚度和自由調(diào)整，節(jié)省開發(fā)模具的費(fèi)用，易于批量化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本發(fā)明的波紋翅片和油側(cè)通道局部結(jié)構(gòu)正視圖；圖3是本發(fā)明波紋翅片的剖視圖；
圖4是本發(fā)明的梯形波紋翅片與平片的傳熱性能對比圖；圖5是本發(fā)明的梯形波紋翅片與平片的阻力性能對比圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例包括進(jìn)口油腔室1、波紋翅片2、出口油管3、短封條4、長封條5、中間隔板6、鋸齒紊流翅片7、底面隔板8、進(jìn)口油管9、出口油腔室10，連接關(guān)系是底面隔板7設(shè)置在最底部，波紋翅片2設(shè)置在底面隔板7上，在底面隔板7兩端設(shè)置短封條4，以形成氣側(cè)通道，中間隔板6設(shè)置在波紋翅片2上，長封條5設(shè)置在中間隔板6上并與中間隔板6平行，在長封條5之間設(shè)置鋸齒型紊流翅片7，以形成油側(cè)通道，氣側(cè)通道和油側(cè)通道組成油冷卻器的芯子，芯子與進(jìn)出口油腔室1和10相連，在進(jìn)口油腔室1和出口油腔室10上開設(shè)圓孔，并在圓孔上設(shè)有進(jìn)口油管9和出口油管3。
如圖2所示，所述波紋翅片2，其在與空氣流動垂直方向上的切面為矩形，在空氣流動長度方向上的切面為周期性變化的梯形結(jié)構(gòu)形式。
如圖3所示，所述波紋翅片2，其梯形結(jié)構(gòu)中梯形的下底面L1與上底面L2的比值，L1/L2＝4.5～5.5，梯形的高度為H＝1.5mm。
所述波紋翅片2，其一個完整波長為10～12mm，厚度為T＝0.15～0.2mm。
所述波紋翅片2，其高度為8～10mm。
所述短封條4，其高度與波紋翅片2高度相同。
所述波紋翅片2，其長度為60～120mm。
所述波紋翅片2可通過擠壓成型模具一次成型。
所述鋸齒型紊流翅片7，包括若干個鋸齒翅片，鋸齒翅片的間距為2～3mm。
所述鋸齒型紊流翅片7，其節(jié)距為3mm，節(jié)距為每個鋸齒翅片在流動方向的間斷長度。
所述鋸齒型紊流翅片7，其高度為2mm。
所述長封條5，其高度與鋸齒型紊流翅片7的高度相同。
所述波紋翅片2與底面隔板8、中間隔板6、長封條5、短封條4和鋸齒型紊流翅片7通過真空釬焊技術(shù)焊結(jié)成油冷卻器的芯子。
所述油冷卻器的芯子，其厚度可自由調(diào)整，因?yàn)椴y翅片2、中間隔板6、底面隔板8和短封條5的長度可自由調(diào)整。
所述進(jìn)口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm。
所述出口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm。
所述進(jìn)口油腔室1和出口油腔室10為鋁擠壓成型(或鋁鑄造)與油冷卻器的芯子經(jīng)氬弧焊連接成產(chǎn)品。
所述氣側(cè)通道和油側(cè)通道依次放置，根據(jù)不同的設(shè)計需要，可自由調(diào)整油側(cè)通道和氣側(cè)通道的數(shù)目，但氣側(cè)通道的數(shù)目應(yīng)比油側(cè)通道數(shù)目小1。
本實(shí)施例各種部件的材料均采用鋁材質(zhì)。
在上述各部件組成封條結(jié)構(gòu)形式的油冷卻器內(nèi)，具有較高溫度的液壓油從進(jìn)口油管9進(jìn)入進(jìn)口油腔室1后，分配到油側(cè)通道內(nèi)，在油側(cè)通道內(nèi)，溫度較高的液壓油通過鋸齒型紊流翅片7、中間隔板6向外側(cè)冷卻空氣傳遞熱量，在氣側(cè)通道內(nèi)，具有一定流動速度的冷卻空氣包圍外側(cè)波紋翅片2和油側(cè)通道，冷卻后的液壓油進(jìn)入出口油腔室10，再經(jīng)出口油管3流出，進(jìn)而形成循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)液壓油的連續(xù)冷卻。在氣側(cè)通道內(nèi)，本發(fā)明的波紋翅片2，加大對冷卻空氣的擾動，可實(shí)現(xiàn)良好的強(qiáng)化傳熱。
圖4和圖5是通過數(shù)值計算后，平直翅片與本發(fā)明所采用的波紋翅片的傳熱和阻力性能對比圖。從圖4中看出，相同Re數(shù)工況條件下，本發(fā)明的波紋翅片的傳熱性能j因子比平直翅片的j因子提高約60％。從圖5中看出，相同Re數(shù)工況條件下，相對于平直翅片本發(fā)明的波紋翅片的阻力性能f因子僅提高約35％左右。從而本發(fā)明在空氣側(cè)阻力增加不大的條件下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱的目的，減輕了換熱器的重量，節(jié)約了成本。
權(quán)利要求
1.一種具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，包括進(jìn)口油腔室、波紋翅片、出口油管、短封條、長封條、中間隔板、鋸齒紊流翅片、底面隔板、進(jìn)口油管、出口油腔室，底面隔板設(shè)置在最底部，波紋翅片設(shè)置在底面隔板上，在底面隔板兩端設(shè)置短封條，以形成氣側(cè)通道，中間隔板設(shè)置在波紋翅片上，長封條設(shè)置在中間隔板上并與中間隔板平行，在長封條之間設(shè)置鋸齒型紊流翅片，以形成油側(cè)通道，空氣側(cè)通道和油側(cè)通道組成油冷卻器的芯子，芯子與進(jìn)口油腔室和出口油腔室相連，在進(jìn)出口油腔室上開設(shè)圓孔，并在圓孔上設(shè)有進(jìn)口油管和出口油管，其特征在于，所述波紋翅片，具有梯形結(jié)構(gòu)形式，其在與空氣流動垂直方向上切面為矩形，在空氣流動長度方向上，翅片切面為周期性變化的梯形結(jié)構(gòu)形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述波紋翅片，其梯形結(jié)構(gòu)中梯形的下底面與上底面的比值為4.5～5.5，梯形的高度為1.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述波紋翅片，其一個完整波長為10～12mm，厚度為0.15～0.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述波紋翅片，其高度為8～10mm，短封條的高度與波紋翅片高度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述波紋翅片，其長度為60～120mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述鋸齒型紊流翅片，包括若干個鋸齒翅片，鋸齒翅片的間距為2～3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述鋸齒型紊流翅片，其節(jié)距為3mm，節(jié)距為每個鋸齒翅片在流動方向的間斷長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述鋸齒型紊流翅片，其高度為2mm，所述鋸齒型紊流翅片的高度與長封條的高度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述進(jìn)口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm；所述出口油管，其高為50～80mm，其直徑為30～50mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片液壓油冷卻器，其特征是，所述氣側(cè)通道的數(shù)目比油側(cè)通道數(shù)目小1。
全文摘要
一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的具有梯形結(jié)構(gòu)的波紋翅片油冷卻器，包括進(jìn)口油腔室、波紋翅片、出口油管、短封條、長封條、中間隔板、鋸齒紊流翅片、底面隔板、進(jìn)口油管、出口油腔室，其中所述波紋翅片具有梯形結(jié)構(gòu)形式，其在與空氣流動垂直方向上切面為矩形，在空氣流動長度方向上，翅片切面為周期性變化的梯形結(jié)構(gòu)形式，其梯形結(jié)構(gòu)中梯形的下底面與上底面的比值為4.5～5.5，梯形的高度為1.5mm。本發(fā)明在阻力增加不大的情況下，明顯提高換熱器的功率，有效的減小換熱器的重量和尺寸。
文檔編號F15B21/00GK101074692SQ20071004288
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者董軍啟, 陳江平, 葉奇昉, 陳芝久 申請人:上海交通大學(xué)