专利名称：一种燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器的制作方法
技术领域：
本发明属于用于燃油和燃气加热器的高效换热技术领域，特别涉及一种燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器。
背景技术：
发动机低温辅助启动设备(以下简称加热器)是低温条件下发动机快速冷启动、 车体内部供暖、挡风玻璃除霜及蓄电池保温的重要辅助装置，在国内外均有良好的应用前景。加热器主要由换热器、燃烧器和控制器组成，其中的换热器性能的好坏决定了发动机的低温启动的适应性及可靠性，换热效果好的换热器能够大大缩短低温启动时间。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断出现和能源问题的日益严峻，开发和应用高效、节能的换热器具有重要的现实意义。紧凑式换热器是通过在导热隔板上加装翅片来扩展传热表面，以提高整个换热器的热交换效率，而翅片作为二次传热面，其传热面积是导热隔板的10倍左右，已经大大提高了换热器的换热效率，但为了适应快速发展的需要，如何进一步提高紧凑式换热器的传热速率已成为本领域技术人员亟待解决的首要技术问题。
发明内容
为了进一步提高现有技术中的紧凑型换热器的换热效率，本发明提供一种换热效率高的鳍式异种金属换热器，通过采用不同材质的内鳍片和外鳍片，充分发挥各自的优势， 提高了换热器的换热效率，解决低温环境下车辆发动机预热启动时间过长的问题，提高车辆的环境适应性，实现车辆低温环境下快速可靠启动。技术方案一种燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，包括外壳体和位于外壳体内部的内壳体，所述外壳体和内壳体之间形成液体流道，所述内壳体的内腔为火焰通道，所述内壳体的内表面上设置有铜质或铜合金内鳍片，所述内壳体的外表面上设置有铝质或铝合金外鳍片。所述内鳍片为沿内壳体轴向设置且沿内壳体内表面的周向分布的多个鳍片，所述外鳍片为沿内壳体轴向设置且沿内壳体外表面的周向分布的多个鳍片。所述内壳体为不锈钢材质。所述内壳体内表面和外表面上沿轴向均刨制有若干细槽，所述内鳍片的一端和外鳍片的一端被压插进细槽以实现与内壳体的内表面和外表面的连接。所述内鳍片和外鳍片的厚度为0. 5mm-1. 5mm。所述内壳体的前端和外壳体的前端分别焊接在同一法兰盘的内侧面和外侧面上， 所述法兰盘的内侧面和外侧面之间开设的多个轴向通孔与所述液体通道相连通，所述外壳体的后端开设有热流体排放口，所述内壳体的后端为封闭端。还有包括位于所述外壳体外部的热流体排放管，所述热流体排放管的入口端与所述热流体排放口相连通。
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靠近所述法兰盘的所述内壳体前部和相应的外壳体前部上沿径向设置有贯通内壳体内部和外壳体外部的尾气排放管。技术效果本发明提供一种燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，包括内、外壳体和设置在内壳体内表面上的铜质或铜合金内鳍片以及设置在内壳体外表面上的铝质或铝合金外鳍片。其中铜质或铜合金内鳍片的单位体积下的瞬间吸热能力强且具有储热能力，先快速从炽热火焰中吸足热量、再慢慢释放给内壳体以减少热量损失，并且铜的熔点超过 1000°c，耐热性较好，可使其直接与炽热火焰相接触；铝质或铝合金外鳍片的比热及热传导性能优异且延展性好，能够快速从内壳体吸热并对冷流体快速释热；使得在换热的过程中， 铜质或铜合金内鳍片能够快速大量的吸热、避免热量流失，铝质或铝合金外鳍片快速的吸热释放，以提高换热效率，大大缩短了严寒环境下车辆发动机的启动时间，改善了环境适应性。进一步地，内鳍片和外鳍片为沿轴向设置、周向分布的多个鳍片，使得外鳍片的设置方向沿液体的流向，内鳍片的设置方向沿火焰的喷射方向，以便液体与外鳍片、火焰与内鳍片间更好的热交换。优选地，内壳体为不锈钢材质，其耐热性好、强度高、可加工性能好，但传导性能居中，不如铜和铝。进一步地，在不锈钢内壳体的内、外表面上刨制细槽并采用高压力将铜质或铜合金内鳍片和铝质或铝合金外鳍片压入内壳体的内表面和外表面的细槽内，这种刨槽压插工艺能够最大限度地减少了异种金属之间的界面热阻，提高了换热效率。由于铜和铝的热膨胀率均高于不锈钢，受热后与不锈钢内壳体相接触的细槽内的铜或铜合金和铝或铝合金的膨胀变形大于不锈钢细槽的膨胀变形，使得细槽内的铜或铜合金和铝或铝合金与细槽的接触更紧密，热阻值减少，换热效率提高。进一步地，尾气排放管设置在内、外壳体的前部，炽热火焰在到达内壳体的封闭的后端后向前端折返最终从尾气排放管排出，延长了炽热火焰在内壳体内的停留时间，利于热量的置换。
图1是鳍式异种金属换热器结构示意图的纵向剖视图；图2是鳍式异种金属换热器结构示意图的左向视图；图3是鳍式异种金属换热器换热芯体的示意图；图4是鳍式异种金属换热器的内壳体剖面示意图；图5是鳍式异种金属换热器的铝质外鳍片示意图；图6是鳍式异种金属换热器的铜质内鳍片示意图。附图标记列示如下1-外壳体；2-内壳体；3-外鳍片；4-内鳍片；5-热流体排放管；6_尾气排放管； 7-法兰盘；8-火焰孔；9a-冷流体进口 ；9b-热流体排放口 ； IOa-高温炽热火焰；IOb-尾气； Ila-冷流体；lib-热流体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1为本发明的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器结构示意图的纵向剖视图，包括外壳体1和内壳体2，其中内壳体2位于外壳体1的内部，内壳体2的前端和外壳体1的前端分别焊接在法兰盘7的内侧面和外侧面上，法兰盘7的内侧面和外侧面之间开设有若干个沿轴向贯通的通孔、即冷流体进口 9a (见图2、，内壳体2和外壳体1之间形成流体流道，内壳体2的内腔为火焰通道。内壳体2的后端为封闭端(见图4)，外壳体1的后端开设有热流体排放口 ％，热流体排放口 9b的后端上连接有热流体排放管5，冷流体Ila通过法兰盘7上的冷流体进口 9a进入流体流道从热流体排放口 9b排出。位于内壳体和外壳体的前部上沿径向开设有贯通内壳体2的内部和外壳体1的外部的尾气排放管6，火焰从法兰盘7的内侧面内部、即火焰孔8进入内壳体2的内腔内、即火焰通道，到达内壳体2的后端后向前端返回最终从尾气排放管6排出。其中，内壳体2的内表面上有沿轴向设置且沿周向分布的多个铜质或铜合金内鳍片4，内壳体2的外表面上有沿轴向设置且沿周向分布的多个铝质或铝合金外鳍片3，内壳体2采用强度高、加工性能好的不锈钢材质，优选地，内鳍片 4和外鳍片3均采用刨槽压插工艺分别连接在内壳体2的内表面和外表面上(见图幻。利用各种金属特性的不同，铜单位体积下的瞬间吸热能力强且具有储热能力，铝的比热及热传导性能优异且延展性好，而不锈钢的强度及可加工性能好，通过在不锈钢内壳体2的内、 外表面刨制细槽并采用高压力将铝质外鳍片3和铜质内鳍片4压插在不锈钢内壳体2上， 最大限度的减少了异种金属之间的界面热阻，使换热过程中内鳍片4快速大量的吸热，避免热量流失，外鳍片3快速的吸热释热，提高换热效率，不锈钢的高强度和可加工性为内、 外鳍片的固定提供了支撑，因此该换热器在增加换热表面积的同时大大提高了热量的传递速度。外鳍片3和内鳍片4的形状和数量是根据换热效率的不同而确定的，图5和图6 中所示的外鳍片3和内鳍片4仅为其中的一种实施方式，另外，外鳍片3和内鳍片4的厚度一般在0. 5mm-l. 5mm之间，以方便内外鳍片的加工以及高压下内外鳍片压插入细槽。本发明的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器的工作过程如下当高温炽热火焰IOa通过法兰盘7的火焰孔8进入内壳体2的内腔时，压插在内壳体2的内表面上的若干铜质或铜合金内鳍片4快速吸收热量，并通过不锈钢材质的内壳体2迅速将热量传递给压插在内壳体2外表面上的若干铝质或铝合金外鳍片3，利用铝质或铝合金外鳍片3能快速释放热量的特点，将高温炽热火焰IOa的热量迅速传递给从法兰盘7的冷流体进口 9a进入流体流道的冷流体1 la (比如水、防冻液或冷空气)，使冷流体1 Ia快速升温转变成热流体 lib后、从热流体排放管5排出，高温炽热火焰IOa经过与内鳍片4热量交换后的尾气IOb 从尾气排放管6排出，整个过程完成了冷流体Ila的加热。本发明是利用异种金属热膨胀率、熔点及热传导速率的不同，取其各自优点采取刨槽压插的工艺技术制造的换热器，具有结构紧凑体积小，换热效率高的优点。
权利要求
1.一种燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，包括外壳体和位于外壳体内部的内壳体，所述外壳体和内壳体之间形成液体流道，所述内壳体的内腔为火焰通道，所述内壳体的内表面上设置有铜质或铜合金内鳍片，所述内壳体的外表面上设置有铝质或铝合金外鳍片。
2.根据权利要求1所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，所述内鳍片为沿内壳体轴向设置且沿内壳体内表面的周向分布的多个鳍片，所述外鳍片为沿内壳体轴向设置且沿内壳体外表面的周向分布的多个鳍片。
3.根据权利要求2所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，所述内壳体为不锈钢材质。
4.根据权利要求3所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，所述内壳体内表面和外表面上沿轴向均刨制有若干细槽，所述内鳍片的一端和外鳍片的一端被压插进细槽以实现与内壳体的内表面和外表面的连接。
5.根据权利要求3所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，所述内鳍片和外鳍片的厚度为0. 5mm-1. 5mm。
6.根据权利要求1-5之一所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，所述内壳体的前端和外壳体的前端分别焊接在同一法兰盘的内侧面和外侧面上，所述法兰盘的内侧面和外侧面之间开设的多个轴向通孔与所述液体通道相连通，所述外壳体的后端开设有热流体排放口，所述内壳体的后端为封闭端。
7.根据权利要求6所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，还有包括位于所述外壳体外部的热流体排放管，所述热流体排放管的入口端与所述热流体排放口相连通。
8.根据权利要求6所述的燃油和燃气加热器用鳍式异种金属换热器，其特征在于，靠近所述法兰盘的所述内壳体前部和相应的外壳体前部上沿径向设置有贯通内壳体内部和外壳体外部的尾气排放管。
全文摘要
为了进一步提高现有技术中的紧凑型换热器的换热效率，本发明提供一种换热效率高的鳍式异种金属换热器，包括外壳体和位于外壳体内部的内壳体，所述外壳体和内壳体之间形成液体流道，所述内壳体的内腔为火焰通道，所述内壳体的内表面上设置有铜质或铜合金内鳍片，所述内壳体的外表面上设置有铝质或铝合金外鳍片。通过采用不同材质的内鳍片和外鳍片，充分发挥各自的优势，提高了换热器的换热效率，解决低温环境下车辆发动机预热启动时间过长的问题，提高车辆的环境适应性，实现车辆低温环境下快速可靠启动。
文档编号F02N19/10GK102278244SQ20111020746
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者刘世青, 姜勇, 宋卫群 申请人:北京北机机电工业有限责任公司