CN110284957A - 一种涡轮增压器中冷器 - Google Patents

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CN110284957A CN201910489615.8A CN201910489615A CN110284957A CN 110284957 A CN110284957 A CN 110284957A CN 201910489615 A CN201910489615 A CN 201910489615A CN 110284957 A CN110284957 A CN 110284957A
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时召财
刘兴海
何宏
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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器中冷器，包括：壳体，容纳腔内设置有两隔板，隔板与壳体形状适配并密封连接；壳体在换热腔室对应的位置上开设有进液口和出液口；换热管，换热管有多个且水平设置于换热腔室内，其两端分别贯穿两块隔板的上下表面并与隔板固定连接；换热管内限定出非直线形的流体通道。通过非直线形的流体通道迫使高温气体在流体通道内不断的改变流动方向，促进了高温气体的湍流流动、分离或破坏边界层，提高了换热效率；通过非直线形的流体通道在不改变换热管总长的前提下增加了流体通道的长度，进一步提高了高温气体在换热管内的换热效率，降低了氮氧化合物的排放，符合当代绿色环保的主题，具有广泛的应用前景和适用性。

Description

一种涡轮增压器中冷器
技术领域
本发明涉及汽车机械配件技术领域，更具体的说是涉及一种涡轮增压器中冷器。
背景技术
在涡轮增压器中，中冷器通常用来降低发动机的进气温度的设备，为了提高涡轮增压发动机的换气效率，其一般作为涡轮增压的配件，当空气进入涡轮增压后，其温度会大幅升高，密度也相应变小，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中，如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机，则会因空气温度过高导致发动机爆震甚至熄火的现象；
现有的中冷器存在以下缺陷：
①受中冷器尺寸限制，散热管的长度不足导致高温气体在换热管中的散热效率不足；
②换热介质在换热腔室内存在折转流动，对换热管会产生诱导震动；多个换热管之间同样会产生干扰影响。
为此，如何提供一种部分或全部解决上述技术问题的涡轮增压器中冷器成为本领域人员亟需解决的一个技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种涡轮增压器中冷器，包括：
壳体，所述壳体为两端具有端面的筒形结构，其内部限定出容纳腔，所述容纳腔内设置有两块隔板，所述隔板与所述壳体内侧壁形状适配并密封连接，所述两隔板之间的腔室为换热腔室，两隔板与壳体两端面形成的两个腔室分别为进气室和出气室；所述壳体在换热腔室对应的位置上开设有进液口和出液口，所述进气室具有进气口，所述出气室具有出气口；
换热管，所述换热管有多个且水平设置于所述换热腔室内，其两端分别贯穿两块隔板的上下表面并与所述隔板固定连接；所述换热管内限定出非直线形的流体通道。
本发明的有益效果是：一方面通过非直线形的流体通道迫使高温气体在流体通道内不断的改变流动方向，促进了高温气体的湍流流动、分离或破坏边界层，提高了换热效率；另一方面通过非直线形的流体通道在不改变换热管总长的前提下增加了流体通道的长度，进一步提高了高温气体在换热管内的换热效率，降低了氮氧化合物的排放，符合当代绿色环保的主题，具有广泛的应用前景和适用性。
优选的，上述进液口设置于壳体上方，出液口设置于壳体下方，进液口用于冷介质进入换热腔室，冷介质为液体，如水和乙二醇的混合液。
优选的，所述流体通道为波浪线弯曲管道，其弯曲弧线与水平换热管的夹角为45°。
流体通道的弯曲度直接影响高温气体的流动性，夹角过大则高温气体在管道内的流动阻碍过大，夹角过小会导致高温气体在管道内的散热效率提高不明显，本发明优选为45°，能够有效提升散热效率且基本不会影响高温气体的流动性。
优选的，所述流体通道呈正弦波浪形。正弦波浪形即规则波浪形，规则的波浪形有益于高温气体在散热管内散热充分、均匀。
优选的，所述壳体为圆筒形，所述隔板为与所述壳体一体制成的圆板。
进一步的，所述流体通道具有多个凸棱，所述凸棱均匀间隔设置于所述流体通道上。
采用上述技术方案的有益效果是：通过凸棱结构可进一步促使高温气体在流体通道内产生湍流运动，使流体通道内的污垢受到高温气体强烈的冲击，不易产生污垢与管道内壁粘连的情况，利于日常检修维护。
优选的，所述多个换热管均匀间隔设置于所述隔板上。高温气体进入进气室后气体会均匀流向各个流体通道，将换热管均匀布置有利于高温气体进行充分、均匀的散热操作，也利于提高高温气体的散热效率。
优选的，换热管的管壁厚度为2-2.5mm。由于流体通道设置于散热管内，若换热管的管壁厚度过大不利于高温气体散热，因此本发明将厚度限定为2-2.5mm，可有效保证散热效率。
进一步的，还包括螺旋板，所述螺旋板上具有多个与所述换热管形状适配的通孔，所述螺旋板套设于所述换热管外且所述换热管贯穿所述通孔。
采用上述技术方案的有益效果是：一方面，螺旋板套设于多个散热管外，对散热管可以起到支撑作用，也可以使散热管与散热管之间相互隔离，互不干扰；另一方面，螺旋板可以对换热介质起到导流作用，介质从进液口进入换热腔室内可通过螺旋板形成旋流，不会产生折转流动，减缓了介质对于换热管的诱导震动，旋流与靠近管壁波动前进的边界层形成非线性二次涡流，提高了湍流度，破坏了管壁介质边界层，使管壁内外两侧温差增大，从而提高高温气体的换热效果。
优选的，所述螺旋板的升角为50°。
优选的，所述换热管由铜制成，所述螺旋板进而隔板由不锈钢制成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图；
图2附图为本发明提供的换热管结构示意图；
图3附图为本发明提供的另一种换热管结构示意图；
图4附图为本发明提供的第一隔板结构图；
图5附图为本发明提供的螺旋板结构示意图。
其中，1-壳体，101-第一端面，102-第二端面，103-换热腔室，104-进气室，105-出气室，2-换热管，201-流体通道，202-凸棱，3-第一隔板，4-第二隔板，5-进气口，6-出气口，7-进液口，8-出液口，9-螺旋板。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例公开了一种涡轮增压器中冷器，包括：
壳体1，壳体1为两端具有端面的筒形结构，左侧为第一端面101，右侧为第二端面102，壳体1水平设置，其内部限定出容纳腔，容纳腔内设置有两块隔板，左侧为第一隔板3，右侧为第二隔板4，两隔板与壳体1内侧壁形状适配并密封连接，两隔板之间的腔室为换热腔室103，第一隔板3与第一端面101之间的腔室为进气室104，第二隔板4与第二端面102之间的腔室为出气室105；壳体1在换热腔室103对应的位置上开设有进液口7和出液口8，进液口7位于上方，出液口8位于下方，进气室104具有进气口5，出气室105具有出气口6；
换热管2，换热管2有多个且水平设置于换热腔室103内，其两端分别贯穿第一隔板3和第二隔板4的上下表面并与第一隔板3和第二隔板4固定连接；换热管2内限定出非直线形的流体通道201。
在一些实施例中，流体通道201为波浪线弯曲管道，其弯曲弧线与水平换热管2的夹角为45°。
如图2所示，在一些实施例中，流体通道201呈正弦波浪形。
如图3所示，在一些实施例中，流体通道201具有多个凸棱202，凸棱202均匀间隔设置于流体通道201上。
如图4所示，在一些实施例中，多个换热管2均匀间隔设置于隔板上。
在一些实施例中，换热管2的管壁厚度为2-2.5mm。
如图1和图5所示，在一些实施例中，还包括螺旋板9，螺旋板9上具有多个与换热管2形状适配的通孔，螺旋板9套设于换热管2外且换热管2贯穿通孔。
在一些实施例中，螺旋板9的升角为50°。
在一些实施例中，换热管2由铜制成，螺旋板9进而隔板由不锈钢制成。
具体工作过程如下：
涡轮增压器产生的高温气体经进气口5进入进气室104，由第一隔板3上的换热管2管口进入流体通道201，在流体通道201内，高温气体与换热腔室103内的冷介质进行换热；冷介质由进液口7进入换热腔室103内，由出液口8流出，高温气体换热后流至出气室105，再由出气口6漏出，进而进入发动机的进气口。
本发明提供了一种涡轮增压器的中冷器，与现有中冷器相比，本发明具有以下有益效果：
一、通过非直线形的流体通道迫使高温气体在流体通道内不断的改变流动方向，促进了高温气体的湍流流动、分离或破坏边界层，提高了换热效率；
二、通过非直线形的流体通道在不改变换热管总长的前提下增加了流体通道的长度，进一步提高了高温气体在换热管内的换热效率，降低了氮氧化合物的排放，符合当代绿色环保的主题，具有广泛的应用前景和适用性；
三、螺旋板套设于多个散热管外，对散热管可以起到支撑作用，也可以使散热管与散热管之间相互隔离，互不干扰；
四、螺旋板可以对换热介质起到导流作用，介质从进液口进入换热腔室内可通过螺旋板形成旋流，不会产生折转流动，减缓了介质对于换热管的诱导震动，旋流与靠近管壁波动前进的边界层形成非线性二次涡流，提高了湍流度，破坏了管壁介质边界层，使管壁内外两侧温差增大，从而提高高温气体的换热效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)为两端具有端面的筒形结构，其内部限定出容纳腔，所述容纳腔内设置有两块隔板，所述隔板与所述壳体(1)内侧壁形状适配并密封连接，所述两隔板之间的腔室为换热腔室(103)，两隔板与壳体(1)两端面形成的两个腔室分别为进气室(104)和出气室(105)；所述壳体(1)在换热腔室(103)对应的位置上开设有进液口(7)和出液口(8)，所述进气室(104)具有进气口(5)，所述出气室(105)具有出气口(6)；
换热管(2)，所述换热管(2)有多个且水平设置于所述换热腔室(103)内，其两端分别贯穿两块隔板的上下表面并与所述隔板固定连接；所述换热管(2)内限定出非直线形的流体通道(201)。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述流体通道(201)为波浪线弯曲管道，其弯曲弧线与水平换热管(2)的夹角为45°。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述流体通道(201)呈正弦波浪形。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述壳体(1)为圆筒形，所述隔板为与所述壳体(1)一体制成的圆板。
5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述流体通道(201)具有多个凸棱(202)，所述凸棱(202)均匀间隔设置于所述流体通道(201)上。
6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述多个换热管(2)均匀间隔设置于所述隔板上。
7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，换热管(2)的管壁厚度为2-2.5mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，还包括螺旋板(9)，所述螺旋板(9)上具有多个与所述换热管(2)形状适配的通孔，所述螺旋板(9)套设于所述换热管(2)外且所述换热管(2)贯穿所述通孔。
9.根据权利要求8所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述螺旋板(9)的升角为50°。
10.根据权利要求8所述的一种涡轮增压器中冷器，其特征在于，所述换热管(2)由铜制成，所述螺旋板(9)进而隔板由不锈钢制成。
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