專利名稱：高、中速柴油機(jī)增壓空氣冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型高、中速柴油機(jī)增壓空氣冷卻器可應(yīng)用于船用柴油機(jī)、工程機(jī)械用柴油機(jī)和車用柴油機(jī)。
以往的高、中速船用柴油機(jī)、工程機(jī)械用柴油機(jī)及車用柴油機(jī)往往不采用空氣冷卻器，這樣就造成燃油消耗率高，柴油機(jī)的單缸功率提不高，排氣溫度高，工作環(huán)境惡劣。根據(jù)中國(guó)專利局專利文獻(xiàn)檢索服務(wù)部所檢索的美國(guó)專利US3，872，835是一種冷卻循環(huán)系統(tǒng)，使采用冷卻水的增壓空氣冷卻器中的冷卻水比引擎的工作溫度更低，增加上了一只二次冷卻器到冷卻進(jìn)入空氣冷卻器的冷卻水。這樣，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能量消耗增加，反過來又降低了增壓引擎的功率和效率。而美國(guó)專利US3，595，013提供了一種壓縮點(diǎn)火引擎用的補(bǔ)償增壓器件，用以保證增壓空氣在進(jìn)入引擎之前保持一定的溫度和壓力，該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是采用皮帶的松緊來作無級(jí)調(diào)速，這是不適當(dāng)?shù)?，且不保證輸送空氣量隨負(fù)載的變化而變化。
本實(shí)用新型是用于一種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的增壓系統(tǒng)，增壓空氣量隨負(fù)載的變化而相應(yīng)變化，其溫度則由本發(fā)明空冷器充分降低，以改善工作環(huán)境和節(jié)約燃油，且提高功率。
本實(shí)用新型的目的是采用橢圓管－－片式冷卻元件來設(shè)計(jì)制造冷卻效率高、空氣阻力小的空冷器，用以冷卻高、中速柴油機(jī)的增壓空氣。以提高柴油機(jī)的功率、降低排氣溫度。
本實(shí)用新型的原理是基于進(jìn)入柴油機(jī)汽缸內(nèi)的空氣重度愈大，則柴油愈能充分燃燒，為提高進(jìn)入缸體內(nèi)空氣重度，則需對(duì)進(jìn)入缸體內(nèi)的空氣加壓，但加壓后的空氣，重度雖得到了提高，溫度也隨之提高了，從而使空氣的重度又下降了，因此，必需對(duì)壓縮后的空氣進(jìn)行冷卻，使其重度增高，這樣就能使柴油在缸內(nèi)充分燃燒，從而提高了柴油機(jī)的輸出功率，同時(shí)，降低了燃油消耗，并使排出缸體廢氣的溫度得到了降低，改善了工作環(huán)境。
本實(shí)用新型空氣冷卻器是一種間壁式的換熱器，高壓熱空氣與冷卻水的這兩種流體在空氣冷卻器的管壁處作熱交換，從而使高壓熱空氣的溫度下降。
本實(shí)用新型柴油機(jī)增壓空氣冷卻器包括芯子部件、進(jìn)出水蓋、水蓋、上側(cè)板、下側(cè)板，其特征在于進(jìn)出水蓋與水蓋分別位于芯子部件的左、左側(cè)面，進(jìn)出水蓋與芯子部件之間墊有墊片并用螺釘連接，水蓋與芯子部件之間墊有墊片，也用螺釘連接；上側(cè)板與下側(cè)板分別裝在芯子部件的上側(cè)面和下側(cè)面，上側(cè)板與芯子部件之間及下側(cè)板與芯子部件之間均墊有墊片，并用螺釘連接；芯子部件由左、右兩塊管板與管組裝配脹接而成；管組由水管穿有散熱片，并浸錫釬焊而成，其目的是為使水管與散熱片密切地聯(lián)系在一起，以提高導(dǎo)熱系數(shù)。
水由進(jìn)出水蓋的進(jìn)水口進(jìn)入，流經(jīng)管組到水蓋，然后，再經(jīng)管組返回到進(jìn)出水蓋的出水口，水一般采用海水作為冷卻水，入口的海水溫度可高達(dá)32℃，若采用閉路循環(huán)水作為冷卻水，則水溫可高達(dá)45℃。冷卻水在管組內(nèi)的流量可達(dá)9－90噸／小時(shí)，冷卻水流速為1－2米／秒，由進(jìn)出水蓋出口的海水溫度比入口溫度可提高2.4℃。進(jìn)入進(jìn)出水蓋的海水無需作任何過濾，即可與進(jìn)入汽缸的壓縮空氣進(jìn)行熱交換。
經(jīng)增壓器增壓后的高溫壓縮空氣流入空氣冷卻器的由上、下側(cè)板與芯子部件所構(gòu)成的氣腔后，此高溫壓縮空氣在2公斤／平方厘米的壓力下，從水管上面散熱片表面流過，與用3公斤／平方厘米壓力泵打入水管內(nèi)的海水作熱傳導(dǎo)換熱，水管上所穿的散熱片可采用黃銅，以利散熱，散熱片的幾何形狀可為長(zhǎng)方形，由黃銅帶沖制而成，套裝在水管上，散熱片的總換熱平面可為4～72平方米，片距可為2～2.5毫米，片厚可為0.15～0.20毫米。
經(jīng)海水冷卻后的增壓空氣在離開散熱片進(jìn)入汽缸時(shí)的溫度為55℃左右，而冷卻前的增壓空氣為120℃，進(jìn)入汽缸的冷卻后的壓力比原2公斤／平方厘米的壓力只降低0.5％，即只降低0.01公斤，亦即散熱片的阻力很小。
本實(shí)用新型增壓空氣冷卻器的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用橢圓管－－片式換熱元件，這樣冷卻效率高，空氣阻力小。
2、由于將橢圓管形水管的兩端部分復(fù)圓后，再用脹接方法將管組與管板脹接在一起，這樣密封性能好，不漏水，生產(chǎn)效率高。
現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型的
如下圖1為空氣冷卻器總裝配圖主視圖。
圖中(1)為芯子部件、(2)為進(jìn)出水蓋、(3)為水蓋、(4)為上側(cè)板、(5)為下側(cè)板、(6)為進(jìn)出水蓋(2)與芯子部件(1)之間的墊片(6)、(7)為水蓋(3)與芯子部件(1)之間的墊片、(8)為上側(cè)板與芯子部件之間的墊片、(9)為下側(cè)板與芯子部件之間的墊片。
圖2為空氣冷卻器總裝配俯視圖圖中(2)、(3)、(4)、(6)和(7)同圖1中所述。圖3為空氣冷卻器總裝配左視圖。
圖4為空氣冷卻器的進(jìn)出水蓋(2)。
圖5為芯子部件(1)主視圖。
圖6為芯子部件主視圖的A－A剖視圖。
圖中(10)為芯子部件(1)的管板、(11)為管組。
圖7為芯子部件(1)的管組(11)的主視圖。
圖中(12)為水管、(13)為散熱片、(12)和(13)構(gòu)成管組(11)。
圖8為芯子部件(1)的管組(11)的左視圖。
圖中(12)和(13)同圖7中所述。
圖9為管組(11)上的散熱片(13)。
圖10為水管(12)的主視圖。
圖11為水管(12)主視圖中的A－A視圖。
圖12為構(gòu)成芯子部件(1)的管板(10)的主視圖。
圖13為上側(cè)板(4)的左視圖。
圖14為下側(cè)板(5)的左視圖。
圖15為水蓋(3)的俯視圖。
圖16為進(jìn)出水蓋(2)與芯子部件(1)之間的墊片(6)。
圖17為水蓋(3)與芯子部件(1)之間的墊片(7)。
現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例說明如下本實(shí)用新型柴油機(jī)增壓空氣冷卻器為系列產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)為固定管板式結(jié)構(gòu)，由芯子部件(1)、進(jìn)出水蓋(2)、水蓋(3)、上側(cè)板(4)及下側(cè)板(5)等主要零部件構(gòu)成，芯子部件(1)中的管組(11)為冷卻元件，該冷卻元件為橢圓管一片式，空氣流程為單一方向的單流程，冷卻水為兩流程，即冷卻水在芯子部件(1)的管組(11)內(nèi)流卻，因?yàn)槔鋮s水在同一側(cè)面進(jìn)出口。故冷卻水在管組(11)中的流程為管組(11)的兩倍，即為兩流程，這樣結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，冷卻水流速可增加一倍，從而提高了冷卻效果。
本實(shí)用新型柴油機(jī)增壓空氣冷卻器所適用的柴油機(jī)功率為100千瓦到1500千瓦，其重量為25公斤～500公斤，其外形尺寸高度為0.35～1.2米，寬度為0.15～0.5米，長(zhǎng)度為0.22～0.45米。而芯子部件的有效高度尺寸為0.25～1.00米，寬度為0.10～0.45米，深度為0.20～0.41米。
本柴油機(jī)空氣冷卻器的冷卻面積為4～72平方米；空氣冷卻器的傳熱功率為30～300千瓦；空氣冷卻器的冷卻效率為0.65～0.90；空氣冷卻器內(nèi)的空氣流量為0.4公斤／秒～4公斤／秒；空氣流速為20公斤／平方米.秒～35公斤／平方米.秒；空氣壓力為0.17～0.25MPa；冷卻水流量為2公斤／秒～15公斤／秒；冷卻水流速為1米／秒～2米／秒；冷卻水壓力為0.20～0.45MPa；冷卻水溫度為32℃～45℃。
現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型柴油機(jī)空氣冷卻器中的KL9型的空冷器為例說明如下重量為70公斤適用柴油機(jī)功率200～250千瓦冷卻面積9平方米傳熱功率34千瓦冷卻效率0.887空氣流量0.51公斤／秒空氣流速20公斤／平方.秒空氣壓力0.18MPa空氣壓力損失 △PK≯0.001MPa冷卻水流量3.75公斤／秒冷卻水壓力0.3MPa冷卻水流速1米／秒冷卻水溫度45℃本柴油機(jī)增壓空氣冷卻器零部件實(shí)施例說明如下1、芯子部件(1)由兩塊管板(10)和若干管組(11)組成，管組(11)兩端帶有圓管，裝入管板(10)孔內(nèi)，并以脹接的形式將管板(10)與管組(11)連接在一起。每個(gè)管組(11)由若干片散熱片(13)和10支水管(12)組成。管板(10)是矩形板件，在其大平面上鉆有若干個(gè)管孔，在六個(gè)面上均有螺孔。管板(10)的材料為錫黃銅板，大塊的板料在銑床或刨床上用刀具切割成管板(10)的毛坯，再在銑床或刨床上進(jìn)行平面切削，在鉆床上分別用鉆頭、鉸刀、絲錐鉆孔、鉸孔、攻螺紋，即成為所需的零件。管組(11)是由散熱片(13)串于水管(12)上后經(jīng)錫、鉛釬焊而組成的組件。管組(11)的水管(12)在兩管板(10)之間的形狀為橢圓形，而在與管板(10)相連接的部分為橢圓形水管(12)用復(fù)圓機(jī)復(fù)制后而成的圓管。散熱片(13)是101×45毫米的矩形薄片，厚度為0.15～0.2毫米，材料為黃銅帶，每片散熱片(13)上用沖床及模具在上面沖制10只帶翻邊的橢圓孔，橢圓孔長(zhǎng)16.3毫米、橢圓孔寬6.5毫米，橢圓孔分別由兩段R17.6毫米及兩段R1.9796毫米的圓弧連成。在散熱片(13)的兩長(zhǎng)邊上分別沖制相嵌的凸邊的凹邊，以便兩散熱片(13)相接，不形成氣流短路，水管(12)是橢圓形橫截面直管，水管(12)長(zhǎng)度為250～1000毫米，外形橢圓的尺寸長(zhǎng)度為16.1毫米，寬度為6.45.毫米，分別由兩段R17.6毫米及兩段R2.0061毫米的圓弧連成，材料為錫黃銅、鋁黃銅、黃銅或純銅，用圓銅管在拉管機(jī)上拉制成型，并經(jīng)退火處理，以消除應(yīng)力。
管板(10)的長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為100～450毫米，高度為16～20毫米。
2、進(jìn)出水蓋(2)是矩形蓋狀零件，上面有進(jìn)水口，出水口，與進(jìn)出水管用腰形法蘭和螺釘連接，進(jìn)出水蓋(2)的內(nèi)腔有一條隔水筋，使內(nèi)腔分成為進(jìn)水腔和出水腔，進(jìn)出水蓋(2)的矩形法蘭面上鉆有通孔、可與管板(10)用螺釘連接，該進(jìn)出水蓋(2)材料為灰鑄鐵，鑄造的毛坯經(jīng)退火處理，在銑床或刨床上用刀具進(jìn)行平面加工，并在鉆床上用鉆頭和絲錐進(jìn)行孔及螺孔的加工，在其內(nèi)腔涂有防銹漆，最后在試壓裝置上進(jìn)行0.6MPa的水壓試驗(yàn)。進(jìn)出水蓋(2)的長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為150～500毫米，高度為35～100毫米。
3、水蓋(3)與進(jìn)出水蓋(2)的結(jié)構(gòu)大致相同，只是沒有進(jìn)出水口和隔水筋。加工方法、加工設(shè)備與器具以及尺寸大小與進(jìn)出水蓋(2)相同，水蓋(3)的材料為灰鑄鐵。
4、上側(cè)板(4)是有法蘭面和加強(qiáng)筋的板件，在法蘭面上有通孔，其余兩端面上有螺孔，材料為灰鑄鐵或普通鋼板，鑄造毛坯經(jīng)退火處理，在銑床或刨床上進(jìn)行平面切削加工，在鉆床上進(jìn)行鉆孔及螺孔加工，長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為25～50毫米，高度為250～1000毫米。
5、下側(cè)板(5)與上側(cè)板(4)結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的是下側(cè)板(5)上有與柴油機(jī)支架安裝連接的螺孔，而上側(cè)板(4)上有兩只起吊螺孔，材料、加工方法及加工設(shè)備以及尺寸大小均與上側(cè)板(4)相同。
6、進(jìn)出水蓋(2)與管板(10)之間墊有墊片(6)，形狀是矩形板式件，與其法蘭面形狀相同，并用螺釘將它們連接起來，保證在設(shè)計(jì)壓力下密封，墊片(6)中間有隔水筋，對(duì)應(yīng)連接位置處開有孔，該墊片(6)的材料為丁腈橡膠，由橡膠板沖制而成。墊片(6)長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為150～500毫米，高度為2～3毫米。
7、水蓋(3)與管板(10)之間的墊片(7)與墊片(6)基本相同，所不同處是中間沒有隔水筋。
8、上、下側(cè)板(4)、(5)與管板(10)之間的墊片(8)和(9)都是矩形板式件，與側(cè)板法蘭處形狀相同，對(duì)應(yīng)處開有孔，材料為石棉橡膠板，用螺釘連接起來，保證在設(shè)計(jì)壓力下密封，由板料剪切、沖制成零件，其尺寸大小是長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為2～3毫米，厚度為16～20毫米。
芯子部件(1)的管板(10)與管組(11)的連接方式如下管組(11)兩端的橢圓管經(jīng)復(fù)圓后，插入管板(10)的孔內(nèi)，留有0.3毫米間隙，然后用脹管器將水管(12)與管板(10)同時(shí)脹大，水管產(chǎn)生塑性變形，管板(10)產(chǎn)生彈性變形，使管板(10)緊緊貼住水管(12)，以達(dá)到連接與密封的目的。管組(11)的水管與散熱片(13)的連接方式如下用串片機(jī)將帶有橢圓孔的散熱片串到橢圓形水管上，散熱片(13)的片距由設(shè)計(jì)而定，(為2～2.5毫米)，水管(12)與散熱片(13)之間有0～0.05毫米間隙，在400～450℃錫(70％)、鉛(30％)混合熔液中浸焊在一起。
權(quán)利要求1.一種柴油機(jī)增壓空氣冷卻器包括芯子部件(1)、進(jìn)出水蓋(2)、水蓋(3)、上側(cè)板(4)和下側(cè)板(5)，其特征在于進(jìn)出水蓋(2)與水蓋(3)分別位于芯子部件(1)的左、右側(cè)面，進(jìn)出水蓋(2)與芯子部件(1)之間墊有墊片(6)并用螺釘連接，水蓋(3)與芯子部件(1)之間墊有墊片(7)，也用螺釘連接；上側(cè)板(4)與下側(cè)板(5)分別裝在芯子部件(1)的上側(cè)面和下側(cè)面，上側(cè)板(4)與芯子部件之間墊有墊片(8)、下側(cè)板(5)與芯子部件(1)之間墊有墊片(9)；芯子部件(1)由左、右兩塊管板(10)及管組(11)裝配脹接而成；管組(11)由水管(12)穿有散熱片(13)并經(jīng)浸錫釬焊而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)有多組，管組(11)兩端帶有圓管，裝入管板(10)孔內(nèi)，并以脹接的形式將管板(10)與管組(11)連接在一起，每個(gè)管組(11)由若干片散熱片(13)和(10)支水管(12)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管板(10)是矩形板件，在其大平面上鉆有若干個(gè)管孔，在六個(gè)面上均有螺孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管板(10)的材料為錫黃銅板，長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為100～450毫米，高度為16～20毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)是由散熱片(13)串于水管(12)上并經(jīng)錫、鉛釬焊后而組成的組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)上的散熱片(13)是101×45毫米的矩形薄片，厚度為0.15×0.2毫米，材料為黃銅帶，每片散熱片(13)上沖制有10只帶翻邊的橢圓孔，橢圓孔長(zhǎng)為16.3毫米，橢圓孔寬為6.5毫米，橢圓孔分別由兩段R17.6毫米及兩段R1.9796毫米的圓弧連成，在散熱片(13)的兩長(zhǎng)邊上分別沖制有相嵌的凸邊和凹邊，散熱片(13)片距為2～2.5毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)的水管(12)在兩管板(10)之間的形狀為橢圓形，而在與管板(10)相連接的部分為圓管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)的水管(12)是橢圓形橫截面直管，水管(12)長(zhǎng)度為250～1000毫米，外形橢圓尺寸長(zhǎng)度為16.1毫米，寬度為6.45毫米，分別由兩段R17.6毫米及兩段R2.0061毫米的圓弧連成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于管組(11)的水管(12)材料為錫黃銅、鋁黃銅、黃銅或純銅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于進(jìn)出水蓋(2)是矩形蓋狀零件，上面有進(jìn)水口、出水口，與進(jìn)出水管有腰形法蘭和螺釘連接，進(jìn)出水蓋(2)的內(nèi)腔有一條隔水筋，使內(nèi)腔分成進(jìn)水腔和出水腔，在內(nèi)腔涂有防銹漆，與進(jìn)水蓋(2)的矩形法蘭面上鉆有通孔，通過螺釘與管板(10)連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于進(jìn)出水蓋(2)的材料為灰鑄鐵；長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為150～500毫米，高度為35～100毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于水蓋(3)的材料為灰鑄鐵。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于上側(cè)板(4)上有法蘭面和加強(qiáng)筋，法蘭面上有通孔，其余兩端面上的螺孔，材料為灰鑄鐵或普通鋼板，長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為25～50毫米，高度為250～1000毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于下側(cè)板(5)上有與柴油機(jī)支架安裝連接的螺孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于水蓋(2)與管板(10)之間墊有的墊片(6)是矩形板式件，墊片(6)中間有隔水筋，墊片(6)材料為丁腈橡膠，長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為150～500毫米，厚度為2～3毫米。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于上側(cè)板(4)、下側(cè)板(5)與管板(10)之間的墊片(8)和墊片(9)都是矩形板式件，與側(cè)板法蘭外形狀相同，對(duì)應(yīng)處開有孔，材料為石棉橡膠板，其尺寸大小是長(zhǎng)度為220～450毫米，寬度為2～3毫米，高度為16～20毫米。
專利摘要本高、中速柴油機(jī)增壓空氣冷卻器可用于船用、工程機(jī)械用及車用柴油機(jī)。該冷卻器由芯子部件(1)、進(jìn)出水蓋(2)、水蓋(3)、上側(cè)板(4)、下側(cè)板(5)、墊片(6)、(7)、(8)、(9)組成；芯子部件(1)由管板(10)及管組(11)組成；管組(11)由橢圓水管(12)及散熱片(13)組成。重量25～500公斤；傳熱功率30～300千瓦，冷卻效率0.65～0.90，適用柴油機(jī)功率100千瓦到1500千瓦。
文檔編號(hào)F02M31/20GK2112699SQ9221338
公開日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1992年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月13日
發(fā)明者許志朝, 吳勝利, 顧敏, 姚仲喜, 戈曉明 申請(qǐng)人:泰州光明機(jī)械廠