CN211695982U - 小型列管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型列管式换热器，包括折流板、壳体和散热管，多块所述折流板在壳体中呈螺旋状分布；散热管为主体呈U形的横纹槽管，包括两根侧边管和一根用于连接两根侧边管的底边管，两根侧边管表面以及底边管表面加工有与横纹槽管轴线垂直的环状横纹槽，横纹槽的内径小于横纹槽管的内径；垂直于壳体轴线的截平面上，散热管的密度分布符合从截平面中心到截平面边缘由密到疏，再由疏到密的规律。本实用新型为了优化产品内部热密度及热应力分布，对产品散热管分布进行了优化设计，本实用新型具有热效率高、重量轻、流阻小等优势。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机滑油、燃油等换热***技术领域，特别是一种小型铝制螺旋折流板列管式换热器结构。
背景技术
换热器是一种利于冷流体通过能量吸收方式冷却热流体，从而达到***所需温度下的工作流体，进一步保证***正常工作。
根据发动机发展趋势，要求配套的换热器效率增幅明显，燃油流阻和产品重量要求更低。现行的列管式换热器滑油腔为弓形折流板单流程设计，散热管为光管或在光管上进行冲点设计。为增加传热效率，采用的是增加管程流程或减少散热管内径增加散热管数量从而达到强化散热的目的，这样做不仅增加了产品重量还大大增加了管内流阻，远远不能满足发动机发展要求。因此，提高换热器换热效率，降低产品流阻和重量成为首要任务。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种小型结构的列管式换热器，满足目前发动机提出的高效、低流阻、低重量的要求，克服现有列管式换热器存在的问题。
为满足发动机换热效率要求，本实用新型的列管式换热器采用能强化传热的横纹槽管，同时芯子结构中的折流板采用平板搭接类螺旋设计；为满足发动机低阻力要求燃油腔流程设计为双流程；为满足发动机低重量的要求产品采用真空电子束焊总成装配。
具体来说，本实用新型采用以下技术方案：
一种小型列管式换热器，包括折流板、壳体和散热管，多块所述折流板在壳体中呈螺旋状分布；
所述散热管为主体呈U形的横纹槽管，包括两根侧边管和一根用于连接两根侧边管的底边管，两根侧边管表面以及底边管表面加工有与横纹槽管轴线垂直的环状横纹槽，横纹槽的内径小于横纹槽管的内径；
垂直于所述壳体轴线的截平面上，散热管的密度分布符合从截平面中心到截平面边缘由密到疏，再由疏到密的规律。
进一步，所述壳体以及多块呈螺旋状分布的折流板同轴线，横纹槽管的两根侧边管平行于壳体轴线。
进一步，所述横纹槽管的内径大于等于两个相邻横纹槽之间的间距。
进一步，所述横纹槽管的两端与芯子端板连接后分别与冷介质进口、冷介质出口连通。
进一步，所述壳体中有一条过壳体轴线的对称面，对称面两侧的横纹槽管关于该对称面左、右对称。
进一步，所述横纹槽管通过在光管表面辊压凹槽成型。
进一步，所述折流板为扇形平板，相邻折流板之间通过搭接形成空间螺旋面。
优选的，所述折流板在垂直于壳体轴线的截平面上的投影为120°扇形平板，折流板三个转角处各开有一个连接通孔。
进一步，所述壳体内设置有芯子端板，芯子端板通过卡槽与冷介质进出口端盖连接，且壳体上芯子端板所在端与冷介质进出口端盖真空钎焊连接，壳体的周向表面设置有热介质进口和热介质出口，且热介质出口靠近冷介质进出口端盖。
进一步，所述散热管包括多根尺寸不同的横纹槽管(即侧边管长度尺寸和底边管长度尺寸均不相同)，不同尺寸的横纹槽管相互平行排布(即不同尺寸的横纹槽管的两根侧边管和一根底边管相互平行)，且不同尺寸的横纹槽管在过壳体轴线的平面上(即壳体轴线位于该平面内)的投影满足尺寸较小的横纹槽管位于尺寸较大的横纹槽管内。
进一步，所述垂直于壳体轴线的截平面上包括中心区域，中间区域和边缘区域三个散热管分布密度不同的区域，其中，中心区域位于中间区域内，中间区域位于边缘区域内，且中心区域和边缘区域的散热管分布密度是中间区域的两倍。
与现有技术相比，本实用新型的小型板列管式换热器是一种用于发动机滑油、燃油等换热***的新型螺旋折流板列管式换热器。壳体的滑油腔折流板为平板搭接类螺旋设计，由于受螺旋折流板的导流作用，流体在壳程呈柱塞流，不仅强化了壳程传热，其壳侧流阻相比于弓形折流板减少18％左右；采用横纹槽管，增加管内流体边界层的扰动，使边界层分离，从而使传热得到强化，并且具有连续稳定的强化作用，在传热量和流阻损失相同的条件下，横纹槽管的综合传热系数是光管的1.5～2.0倍，传热管材料消耗减少30％～50％；依据滑油腔流体流动特性对散热管排布进行了优化，使内部流体热密度更加均匀，减小热应力；采用真空电子束焊总成装配，在芯子端板、壳体以及燃油进出口端盖中省去了安装螺钉和螺纹孔，大大降低了产品重量。
附图说明
图1为本实用新型的整体外形结构示意图；
图2为本实用新型内部燃油、滑油流程以及散热管和折流板分布示意图；
图3为本实用新型中垂直于壳体轴线的截平面示意图；
图4为横纹槽管剖面结构示意图；
图5为折流板示意图；
图6为图5的俯视图；
图7为横纹槽管结构示意图；
图8为包含芯子端板的换热器截平面示意图；
图9为图8中A-A截面示意图；
图10为包含拉杆、折流板、芯子端板的芯子组件结构示意图(未画出散热管)；
图11为图10的俯视图；
图12为壳体周向表面示意图(包含滑油进口和滑油出口)；
图13为冷介质进出口端盖结构示意图；
图中：1-折流板，2-横纹槽管，3-芯子端板，4-芯子组件，5-壳体，6-燃油进出口端盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但不应就此理解为本实用新型所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本实用新型的范围内。
本实施例为一种用于发动机滑油、燃油等换热***的铝材质新型螺旋折流板列管式换热器，包括折流板1，横纹槽管2，芯子端板3，壳体5，燃油进出口端盖6，折流板1、横纹槽管2和芯子端板3构成了芯子组件4，其中图1为产品外形结构示意图。
列管式换热器中，折流板1可以通过选择模具钻孔、激光切割、数控加工其中任一种进行加工生产，横纹槽管2采用辊压的工艺方法在光管表面进行辊压凹槽加工，横纹槽管2与芯子端板3间采用胀接进行装配，芯子端板3通过卡槽与燃油进出口端盖6连接，其余零件与组件之间通过真空电子束焊总成装配。
具体而言，如图1～2所示，螺旋折流板列管式换热器主要由燃油进出口端盖6、壳体5、芯子组件4(包括芯子端板3、横纹槽管2、折流板1、拉杆、定距管)结构组成。
如图4和图7所示，横纹槽管2呈U形，包括两根侧边管和底边管，底边管用于连接两根侧边管，侧边管和底边管的表面加工有环状横纹槽，即向管内腔凹陷形成的一圈凹槽，该凹槽所在平面垂直于横纹槽管2的轴线，横纹槽的节距(P)为2mm，凸棱高度(E)0.1mm，管内径为(D)2.16mm，管壁厚0.3mm，横纹槽管2的总数量为441根，包括多种不同尺寸的横纹槽管2，这些横纹槽管2在壳体5内平行排布，且两端与芯子端板3胀接后分别与燃油进口、燃油出口连通，并通过燃油进口、燃油出口进入到燃油进出口端盖6(图13)中隔板分隔开的燃油进口腔和出口腔。如图12，壳体5周向侧表面上开有滑油进口和滑油出口。
如图2、图5、图6和图10所示，折流板1共15块，每块折流板1上开有3个通孔用于连接拉杆和定距管，折流板1两两搭接形成空间螺旋面结构，如图3和图8，折流板1在垂直于壳体5轴线的截平面上的投影为角度是120°的扇形块，厚度1.5mm。芯子组件4结构中的折流板1形成的空间螺旋面的螺旋角度为4°，螺距19mm，共计5圈。
如图8和图9，芯子端板3上以及折流板1上的开孔满足散热管布局为两端密、中间疏(密度值约为2倍，即图8中中心区域和最外侧边缘区域的单位面积的散热管数量是中心区域和边缘区域之间的中间区域的单位面积的散热管数量的2倍)、左右对称的要求(即图8中的虚线m-m所在的平面，该平面包含壳体5的轴线)。芯子端板3与燃油进出口端盖6通过卡槽式相互配合，将燃油分为左、右两个流程。横纹槽管2在包含壳体5中心轴线的平面上的投影满足靠近壳体5内壁的横纹槽管2的尺寸大于靠近壳体5中心轴线的横纹槽管2的尺寸。
如图1～13，螺旋折流板列管式换热器中其它部件连接时采用真空电子束焊接，电子束焊焊接电流50mA～75mA，焊接转速40转/分。
Claims (10)
1.一种小型列管式换热器，包括折流板（1）、壳体（5）和散热管，其特征在于：
多块所述折流板（1）在壳体（5）中呈螺旋状分布；
所述散热管为主体呈U形的横纹槽管（2），包括两根侧边管和一根用于连接两根侧边管的底边管，两根侧边管表面以及底边管表面加工有与横纹槽管（2）轴线垂直的环状横纹槽，横纹槽的内径小于横纹槽管（2）的内径；
垂直于所述壳体（5）轴线的截平面上，散热管的密度分布符合从截平面中心到截平面边缘由密到疏，再由疏到密的规律。
2.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述壳体（5）以及多块呈螺旋状分布的折流板（1）同轴线，横纹槽管（2）的两根侧边管平行于壳体（5）轴线。
3.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述横纹槽管（2）的内径大于等于两个相邻横纹槽之间的间距。
4.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述横纹槽管（2）的两端与芯子端板（3）连接后分别与冷介质进口、冷介质出口连通。
5.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述壳体（5）中有一条过壳体（5）轴线的对称面，对称面两侧的横纹槽管（2）关于该对称面左、右对称。
6.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述折流板（1）为扇形平板，相邻折流板（1）之间通过搭接形成空间螺旋面。
7.根据权利要求6所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述折流板（1）在垂直于壳体（5）轴线的截平面上的投影为120°扇形平板，折流板（1）三个转角处各开有一个连接通孔。
8.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述壳体（5）内设置有芯子端板（3），芯子端板（3）通过卡槽与冷介质进出口端盖连接，且壳体（5）上芯子端板（3）所在端与冷介质进出口端盖真空钎焊连接，壳体（5）的周向表面设置有热介质进口和热介质出口，且热介质出口靠近冷介质进出口端盖。
9.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述散热管包括多根尺寸不同的横纹槽管（2），不同尺寸的横纹槽管（2）相互平行排布，且不同尺寸的横纹槽管（2）在过壳体（5）轴线的平面上的投影满足尺寸较小的横纹槽管（2）位于尺寸较大的横纹槽管（2）内。
10.根据权利要求1所述的小型列管式换热器，其特征在于：所述垂直于壳体（5）轴线的截平面上包括中心区域，中间区域和边缘区域三个散热管分布密度不同的区域，其中，中心区域位于中间区域内，中间区域位于边缘区域内，且中心区域和边缘区域的散热管分布密度是中间区域的两倍。
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| CN202020043475.XU CN211695982U (zh) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | 小型列管式换热器 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112432521A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-02 | 新乡航空工业(集团)有限公司 | 一种抗压列管式热交换器结构 |
| CN112539668A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-23 | 杭州科百特过滤器材有限公司 | 一种热交换器及其制造方法 |
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2020
- 2020-01-09 CN CN202020043475.XU patent/CN211695982U/zh active Active
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