专利名称：高、中速柴油机增压空气冷却器的制作方法
技术领域：
本实用新型高、中速柴油机增压空气冷却器可应用于船用柴油机、工程机械用柴油机和车用柴油机。
以往的高、中速船用柴油机、工程机械用柴油机及车用柴油机往往不采用空气冷却器，这样就造成燃油消耗率高，柴油机的单缸功率提不高，排气温度高，工作环境恶劣。根据中国专利局专利文献检索服务部所检索的美国专利US3，872，835是一种冷却循环系统，使采用冷却水的增压空气冷却器中的冷却水比引擎的工作温度更低，增加上了一只二次冷却器到冷却进入空气冷却器的冷却水。这样，使系统结构复杂，能量消耗增加，反过来又降低了增压引擎的功率和效率。而美国专利US3，595，013提供了一种压缩点火引擎用的补偿增压器件，用以保证增压空气在进入引擎之前保持一定的温度和压力，该装置结构复杂，特别是采用皮带的松紧来作无级调速，这是不适当的，且不保证输送空气量随负载的变化而变化。
本实用新型是用于一种结构非常简单的增压系统，增压空气量随负载的变化而相应变化，其温度则由本发明空冷器充分降低，以改善工作环境和节约燃油，且提高功率。
本实用新型的目的是采用椭圆管－－片式冷却元件来设计制造冷却效率高、空气阻力小的空冷器，用以冷却高、中速柴油机的增压空气。以提高柴油机的功率、降低排气温度。
本实用新型的原理是基于进入柴油机汽缸内的空气重度愈大，则柴油愈能充分燃烧，为提高进入缸体内空气重度，则需对进入缸体内的空气加压，但加压后的空气，重度虽得到了提高，温度也随之提高了，从而使空气的重度又下降了，因此，必需对压缩后的空气进行冷却，使其重度增高，这样就能使柴油在缸内充分燃烧，从而提高了柴油机的输出功率，同时，降低了燃油消耗，并使排出缸体废气的温度得到了降低，改善了工作环境。
本实用新型空气冷却器是一种间壁式的换热器，高压热空气与冷却水的这两种流体在空气冷却器的管壁处作热交换，从而使高压热空气的温度下降。
本实用新型柴油机增压空气冷却器包括芯子部件、进出水盖、水盖、上侧板、下侧板，其特征在于进出水盖与水盖分别位于芯子部件的左、左侧面，进出水盖与芯子部件之间垫有垫片并用螺钉连接，水盖与芯子部件之间垫有垫片，也用螺钉连接；上侧板与下侧板分别装在芯子部件的上侧面和下侧面，上侧板与芯子部件之间及下侧板与芯子部件之间均垫有垫片，并用螺钉连接；芯子部件由左、右两块管板与管组装配胀接而成；管组由水管穿有散热片，并浸锡钎焊而成，其目的是为使水管与散热片密切地联系在一起，以提高导热系数。
水由进出水盖的进水口进入，流经管组到水盖，然后，再经管组返回到进出水盖的出水口，水一般采用海水作为冷却水，入口的海水温度可高达32℃，若采用闭路循环水作为冷却水，则水温可高达45℃。冷却水在管组内的流量可达9－90吨／小时，冷却水流速为1－2米／秒，由进出水盖出口的海水温度比入口温度可提高2.4℃。进入进出水盖的海水无需作任何过滤，即可与进入汽缸的压缩空气进行热交换。
经增压器增压后的高温压缩空气流入空气冷却器的由上、下侧板与芯子部件所构成的气腔后，此高温压缩空气在2公斤／平方厘米的压力下，从水管上面散热片表面流过，与用3公斤／平方厘米压力泵打入水管内的海水作热传导换热，水管上所穿的散热片可采用黄铜，以利散热，散热片的几何形状可为长方形，由黄铜带冲制而成，套装在水管上，散热片的总换热平面可为4～72平方米，片距可为2～2.5毫米，片厚可为0.15～0.20毫米。
经海水冷却后的增压空气在离开散热片进入汽缸时的温度为55℃左右，而冷却前的增压空气为120℃，进入汽缸的冷却后的压力比原2公斤／平方厘米的压力只降低0.5％，即只降低0.01公斤，亦即散热片的阻力很小。
本实用新型增压空气冷却器的优点1、本实用新型采用椭圆管－－片式换热元件，这样冷却效率高，空气阻力小。
2、由于将椭圆管形水管的两端部分复圆后，再用胀接方法将管组与管板胀接在一起，这样密封性能好，不漏水，生产效率高。
现对本实用新型的
如下图1为空气冷却器总装配图主视图。
图中(1)为芯子部件、(2)为进出水盖、(3)为水盖、(4)为上侧板、(5)为下侧板、(6)为进出水盖(2)与芯子部件(1)之间的垫片(6)、(7)为水盖(3)与芯子部件(1)之间的垫片、(8)为上侧板与芯子部件之间的垫片、(9)为下侧板与芯子部件之间的垫片。
图2为空气冷却器总装配俯视图图中(2)、(3)、(4)、(6)和(7)同图1中所述。图3为空气冷却器总装配左视图。
图4为空气冷却器的进出水盖(2)。
图5为芯子部件(1)主视图。
图6为芯子部件主视图的A－A剖视图。
图中(10)为芯子部件(1)的管板、(11)为管组。
图7为芯子部件(1)的管组(11)的主视图。
图中(12)为水管、(13)为散热片、(12)和(13)构成管组(11)。
图8为芯子部件(1)的管组(11)的左视图。
图中(12)和(13)同图7中所述。
图9为管组(11)上的散热片(13)。
图10为水管(12)的主视图。
图11为水管(12)主视图中的A－A视图。
图12为构成芯子部件(1)的管板(10)的主视图。
图13为上侧板(4)的左视图。
图14为下侧板(5)的左视图。
图15为水盖(3)的俯视图。
图16为进出水盖(2)与芯子部件(1)之间的垫片(6)。
图17为水盖(3)与芯子部件(1)之间的垫片(7)。
现对本实用新型实施例说明如下本实用新型柴油机增压空气冷却器为系列产品，其结构为固定管板式结构，由芯子部件(1)、进出水盖(2)、水盖(3)、上侧板(4)及下侧板(5)等主要零部件构成，芯子部件(1)中的管组(11)为冷却元件，该冷却元件为椭圆管一片式，空气流程为单一方向的单流程，冷却水为两流程，即冷却水在芯子部件(1)的管组(11)内流却，因为冷却水在同一侧面进出口。故冷却水在管组(11)中的流程为管组(11)的两倍，即为两流程，这样结构紧凑，便于安装，冷却水流速可增加一倍，从而提高了冷却效果。
本实用新型柴油机增压空气冷却器所适用的柴油机功率为100千瓦到1500千瓦，其重量为25公斤～500公斤，其外形尺寸高度为0.35～1.2米，宽度为0.15～0.5米，长度为0.22～0.45米。而芯子部件的有效高度尺寸为0.25～1.00米，宽度为0.10～0.45米，深度为0.20～0.41米。
本柴油机空气冷却器的冷却面积为4～72平方米；空气冷却器的传热功率为30～300千瓦；空气冷却器的冷却效率为0.65～0.90；空气冷却器内的空气流量为0.4公斤／秒～4公斤／秒；空气流速为20公斤／平方米.秒～35公斤／平方米.秒；空气压力为0.17～0.25MPa；冷却水流量为2公斤／秒～15公斤／秒；冷却水流速为1米／秒～2米／秒；冷却水压力为0.20～0.45MPa；冷却水温度为32℃～45℃。
现对本实用新型柴油机空气冷却器中的KL9型的空冷器为例说明如下重量为70公斤适用柴油机功率200～250千瓦冷却面积9平方米传热功率34千瓦冷却效率0.887空气流量0.51公斤／秒空气流速20公斤／平方.秒空气压力0.18MPa空气压力损失 △PK≯0.001MPa冷却水流量3.75公斤／秒冷却水压力0.3MPa冷却水流速1米／秒冷却水温度45℃本柴油机增压空气冷却器零部件实施例说明如下1、芯子部件(1)由两块管板(10)和若干管组(11)组成，管组(11)两端带有圆管，装入管板(10)孔内，并以胀接的形式将管板(10)与管组(11)连接在一起。每个管组(11)由若干片散热片(13)和10支水管(12)组成。管板(10)是矩形板件，在其大平面上钻有若干个管孔，在六个面上均有螺孔。管板(10)的材料为锡黄铜板，大块的板料在铣床或刨床上用刀具切割成管板(10)的毛坯，再在铣床或刨床上进行平面切削，在钻床上分别用钻头、铰刀、丝锥钻孔、铰孔、攻螺纹，即成为所需的零件。管组(11)是由散热片(13)串于水管(12)上后经锡、铅钎焊而组成的组件。管组(11)的水管(12)在两管板(10)之间的形状为椭圆形，而在与管板(10)相连接的部分为椭圆形水管(12)用复圆机复制后而成的圆管。散热片(13)是101×45毫米的矩形薄片，厚度为0.15～0.2毫米，材料为黄铜带，每片散热片(13)上用冲床及模具在上面冲制10只带翻边的椭圆孔，椭圆孔长16.3毫米、椭圆孔宽6.5毫米，椭圆孔分别由两段R17.6毫米及两段R1.9796毫米的圆弧连成。在散热片(13)的两长边上分别冲制相嵌的凸边的凹边，以便两散热片(13)相接，不形成气流短路，水管(12)是椭圆形横截面直管，水管(12)长度为250～1000毫米，外形椭圆的尺寸长度为16.1毫米，宽度为6.45.毫米，分别由两段R17.6毫米及两段R2.0061毫米的圆弧连成，材料为锡黄铜、铝黄铜、黄铜或纯铜，用圆铜管在拉管机上拉制成型，并经退火处理，以消除应力。
管板(10)的长度为220～450毫米，宽度为100～450毫米，高度为16～20毫米。
2、进出水盖(2)是矩形盖状零件，上面有进水口，出水口，与进出水管用腰形法兰和螺钉连接，进出水盖(2)的内腔有一条隔水筋，使内腔分成为进水腔和出水腔，进出水盖(2)的矩形法兰面上钻有通孔、可与管板(10)用螺钉连接，该进出水盖(2)材料为灰铸铁，铸造的毛坯经退火处理，在铣床或刨床上用刀具进行平面加工，并在钻床上用钻头和丝锥进行孔及螺孔的加工，在其内腔涂有防锈漆，最后在试压装置上进行0.6MPa的水压试验。进出水盖(2)的长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，高度为35～100毫米。
3、水盖(3)与进出水盖(2)的结构大致相同，只是没有进出水口和隔水筋。加工方法、加工设备与器具以及尺寸大小与进出水盖(2)相同，水盖(3)的材料为灰铸铁。
4、上侧板(4)是有法兰面和加强筋的板件，在法兰面上有通孔，其余两端面上有螺孔，材料为灰铸铁或普通钢板，铸造毛坯经退火处理，在铣床或刨床上进行平面切削加工，在钻床上进行钻孔及螺孔加工，长度为220～450毫米，宽度为25～50毫米，高度为250～1000毫米。
5、下侧板(5)与上侧板(4)结构基本相同，所不同的是下侧板(5)上有与柴油机支架安装连接的螺孔，而上侧板(4)上有两只起吊螺孔，材料、加工方法及加工设备以及尺寸大小均与上侧板(4)相同。
6、进出水盖(2)与管板(10)之间垫有垫片(6)，形状是矩形板式件，与其法兰面形状相同，并用螺钉将它们连接起来，保证在设计压力下密封，垫片(6)中间有隔水筋，对应连接位置处开有孔，该垫片(6)的材料为丁腈橡胶，由橡胶板冲制而成。垫片(6)长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，高度为2～3毫米。
7、水盖(3)与管板(10)之间的垫片(7)与垫片(6)基本相同，所不同处是中间没有隔水筋。
8、上、下侧板(4)、(5)与管板(10)之间的垫片(8)和(9)都是矩形板式件，与侧板法兰处形状相同，对应处开有孔，材料为石棉橡胶板，用螺钉连接起来，保证在设计压力下密封，由板料剪切、冲制成零件，其尺寸大小是长度为220～450毫米，宽度为2～3毫米，厚度为16～20毫米。
芯子部件(1)的管板(10)与管组(11)的连接方式如下管组(11)两端的椭圆管经复圆后，插入管板(10)的孔内，留有0.3毫米间隙，然后用胀管器将水管(12)与管板(10)同时胀大，水管产生塑性变形，管板(10)产生弹性变形，使管板(10)紧紧贴住水管(12)，以达到连接与密封的目的。管组(11)的水管与散热片(13)的连接方式如下用串片机将带有椭圆孔的散热片串到椭圆形水管上，散热片(13)的片距由设计而定，(为2～2.5毫米)，水管(12)与散热片(13)之间有0～0.05毫米间隙，在400～450℃锡(70％)、铅(30％)混合熔液中浸焊在一起。
权利要求1.一种柴油机增压空气冷却器包括芯子部件(1)、进出水盖(2)、水盖(3)、上侧板(4)和下侧板(5)，其特征在于进出水盖(2)与水盖(3)分别位于芯子部件(1)的左、右侧面，进出水盖(2)与芯子部件(1)之间垫有垫片(6)并用螺钉连接，水盖(3)与芯子部件(1)之间垫有垫片(7)，也用螺钉连接；上侧板(4)与下侧板(5)分别装在芯子部件(1)的上侧面和下侧面，上侧板(4)与芯子部件之间垫有垫片(8)、下侧板(5)与芯子部件(1)之间垫有垫片(9)；芯子部件(1)由左、右两块管板(10)及管组(11)装配胀接而成；管组(11)由水管(12)穿有散热片(13)并经浸锡钎焊而成。
2.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)有多组，管组(11)两端带有圆管，装入管板(10)孔内，并以胀接的形式将管板(10)与管组(11)连接在一起，每个管组(11)由若干片散热片(13)和(10)支水管(12)组成。
3.根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管板(10)是矩形板件，在其大平面上钻有若干个管孔，在六个面上均有螺孔。
4.根据权利要求3所述的增压空气冷却器，其特征在于管板(10)的材料为锡黄铜板，长度为220～450毫米，宽度为100～450毫米，高度为16～20毫米。
5.根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)是由散热片(13)串于水管(12)上并经锡、铅钎焊后而组成的组件。
6.根据权利要求5所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)上的散热片(13)是101×45毫米的矩形薄片，厚度为0.15×0.2毫米，材料为黄铜带，每片散热片(13)上冲制有10只带翻边的椭圆孔，椭圆孔长为16.3毫米，椭圆孔宽为6.5毫米，椭圆孔分别由两段R17.6毫米及两段R1.9796毫米的圆弧连成，在散热片(13)的两长边上分别冲制有相嵌的凸边和凹边，散热片(13)片距为2～2.5毫米。
7.根据权利要求2所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)的水管(12)在两管板(10)之间的形状为椭圆形，而在与管板(10)相连接的部分为圆管。
8.根据权利要求7所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)的水管(12)是椭圆形横截面直管，水管(12)长度为250～1000毫米，外形椭圆尺寸长度为16.1毫米，宽度为6.45毫米，分别由两段R17.6毫米及两段R2.0061毫米的圆弧连成。
9.根据权利要求8所述的增压空气冷却器，其特征在于管组(11)的水管(12)材料为锡黄铜、铝黄铜、黄铜或纯铜。
10.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于进出水盖(2)是矩形盖状零件，上面有进水口、出水口，与进出水管有腰形法兰和螺钉连接，进出水盖(2)的内腔有一条隔水筋，使内腔分成进水腔和出水腔，在内腔涂有防锈漆，与进水盖(2)的矩形法兰面上钻有通孔，通过螺钉与管板(10)连接。
11.根据权利要求10所述的增压空气冷却器，其特征在于进出水盖(2)的材料为灰铸铁；长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，高度为35～100毫米。
12.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于水盖(3)的材料为灰铸铁。
13.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于上侧板(4)上有法兰面和加强筋，法兰面上有通孔，其余两端面上的螺孔，材料为灰铸铁或普通钢板，长度为220～450毫米，宽度为25～50毫米，高度为250～1000毫米。
14.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于下侧板(5)上有与柴油机支架安装连接的螺孔。
15.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于水盖(2)与管板(10)之间垫有的垫片(6)是矩形板式件，垫片(6)中间有隔水筋，垫片(6)材料为丁腈橡胶，长度为220～450毫米，宽度为150～500毫米，厚度为2～3毫米。
16.根据权利要求1所述的增压空气冷却器，其特征在于上侧板(4)、下侧板(5)与管板(10)之间的垫片(8)和垫片(9)都是矩形板式件，与侧板法兰外形状相同，对应处开有孔，材料为石棉橡胶板，其尺寸大小是长度为220～450毫米，宽度为2～3毫米，高度为16～20毫米。
专利摘要本高、中速柴油机增压空气冷却器可用于船用、工程机械用及车用柴油机。该冷却器由芯子部件(1)、进出水盖(2)、水盖(3)、上侧板(4)、下侧板(5)、垫片(6)、(7)、(8)、(9)组成；芯子部件(1)由管板(10)及管组(11)组成；管组(11)由椭圆水管(12)及散热片(13)组成。重量25～500公斤；传热功率30～300千瓦，冷却效率0.65～0.90，适用柴油机功率100千瓦到1500千瓦。
文档编号F02M31/20GK2112699SQ9221338
公开日1992年8月12日 申请日期1992年3月13日 优先权日1992年3月13日
发明者许志朝, 吴胜利, 顾敏, 姚仲喜, 戈晓明 申请人:泰州光明机械厂