РАДИАТОР АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1996 года по МПК F28D7/00 F28F9/00 

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к конструкции радиаторов в системе водяного охлаждения двигателя, и может быть применено при проектировании автомобилей, тракторов, тепловозов.

Известен радиатор автомобиля, содержащий поверхность охлаждения из цельнонатянутых алюминиевых трубок круглого сечения, имеющих снаружи винтовое оребрение и закрепленных в алюминиевых опорных пластинах, нижний и верхний бачки, патрубки подачи и отвода рабочей среды и вспомогательную арматуру [1] Винтовое оребрение небольшой высоты на трубках получено поперечно-винтовой прокаткой исходной трубы. Винтовые накатанные ребра на исходной трубе сечением 18х3 имеют высоту 2,5 мм, шаг 2,7 мм, толщину 0,8 мм. Концы трубок в опорных пластинах (трубных досках) закреплены с помощью пайки.

Недостатками этого радиатора являются недостаточно высокие надежность, ресурс работы и невысокая технологичность изготовления.

Цель изобретения повышение надежности, ресурса и технологичности конструкции радиатора.

Цель достигается тем, что в радиаторе автомобиля, содержащем поверхность охлаждения из цельнотянутых алюминиевых трубок круглого сечения, имеющих снаружи винтовое оребрение и закрепленных в алюминиевых опорных пластинах, нижний и верхний бачки, патрубки подачи и отвода рабочей среды и вспомогательную арматуру, трубки поверхности охлаждения выполнены высокоребристыми и снабжены расположенными внутри них винтовыми стержнями из термопластмассы, при этом внутренняя поверхность трубок покрыта пиролитическим хромом, опорные пластины имеют канавки, а ребра на концах трубок выполнены укороченными и закреплены в этих канавках; опорные пластины выполнены из сплава большей твердости, чем трубки, и имеют утолщения в местах крепления последних, а канавки в них выполнены в виде "ласточкина хвоста".

Выполнение алюминиевых труб высокоребристыми и многореберными (до 18-20 шт.), в отличие от существующих алюминиевых труб с количеством ребер 3-6 шт. обеспечивает получение более развитой поверхности теплосъема, а следовательно, высокой компактности водяного радиатора. Например, для водяного радиатора автомобиля "Волга" (ГАЗ-24) с сохранением массогабаритных показателей требуется трубка внутренним диаметром 8 мм, количеством ребер 20 шт. трапециевидной формы высотой 6-12 мм, с шагом 3-5 мм. Для изготовления таких трубок целесообразно использовать метод экструзии, обеспечивающих экологическое и практически безотходное производство. Но для изготовления заявляемой конструкции трубки методом экструзии требуются особые рабочий инструмент (фильера, пуансон и т.п.), технологический режим (температура нагрева заготовки и инструмента, усилие прессования, метод прессования и др.). Следовательно, предлагаемая конструкция алюминиевой трубки от существующих отличается конструктивно, технологией изготовления, работой в условиях эксплуатации автомобиля и др.

Покрытие внутренней поверхности трубок пиролитическим хромом снижает отложения на них, а значит, уровень загрязнения внутренней поверхности трубок и обеспечивает возможность их удаления путем периодической промывки радиатора скоростным потоком воды.

Отличием от известного является необходимость иметь соответствующую конструкцию алюминиевых опорных пластин и их размеры для реализации уплотнения типа "ласточкин хвост" при сохранении массогабаритных показателей существующих радиаторов из медных трубок. При этом опорная пластина имеет толщину не менее 1,5-1,8 мм, а в месте установки концов трубок с укороченными ребрами толщину 3-3,5 мм, т.е. соотношение 1:2, что позволяет в ней выполнить кольцевые канавки в виде "ласточкина хвоста".

Лучшая герметичность и прочность соединения достигается при условии, что твердость алюминиевого сплава для опорной пластины выше твердости алюминий, использованного для изготовления трубок. Кроме того, в настоящее время авторами отработан также и дополнительный способ крепления алюминиевых трубок с последующей магнитоимпульсной сваркой. Достоинством заявляемого способа крепления является то, что он позволяет отказаться от широко применяемого в массовом радиаторном производстве способа пайки концов алюминиевых трубок к опорным пластинам, который значительно ухудшает экологичность производства, снижает их надежность, ресурс. Предлагаемая конструкция узла крепления концов трубок в опорных пластинах упрощает процесс их серийного изготовления, делает экологически чистым производство радиаторов, повышает их технологичность, ресурс и экономичность при достижении оптимальных тепловой эффективности поверхности и компактности.

На фиг. 1 изображен водяной радиатор автомобиля, общий вид; на фиг. 2,3 трубка с концевыми участками до развальцовки (дорнования), продольный и поперечный разрез; соответственно; на фиг. 4 показана конструкция узла крепления трубок в опорной пластине с их дистанционированием; на фиг. 5 отверстие в опорной пластине с выполненной в ней канавкой в виде "ласточкина хвоста"; на фиг. 6 трубка с установленна в ней стержнем, продольное сечение.

Радиатор состоит из алюминиевых трубок 1 с высотой ребер 6-12 мм, опорных пластин 2 из алюминиевого сплава большей твердости, чем материал трубок, в которых крепятся концы трубок, верхнего и нижнего бачков 3, изготовленных из термостойкой пластмассы, патрубков залива 4 и слива 5 воды, подачи 6 от двигателя и выхода 7 воды в систему охлаждения двигателя, фланцев 8 для крепления радиатора в месте его размещения на автомобиле. Высокоребристые трубки 1 цилиндрической формы бесшовные, имеют на наружной поверхности винтовое оребрение 9 с шагом от 3 до 10 мм и изготовлены методом горячего прессования (экструзии). Для уменьшения загрязнений внутренняя поверхность трубок покрыта пиролитическим хромом. Узел неразъемного соединения состоит из трубок 1, на концевых участках которых выполнены выступы укороченные ребра 10, и опорной пластины 2 толщиной 1,5-1,8 мм с отверстиями по периметру в утолщенных местах до 3-4 мм в ней, в которых выполнены ответные канавки 11 в виде "ласточкина хвоста".

П р и м е р. Сборку радиатора осуществляют с заранее изготовленных алюминиевых высокоребристых трубок 1 с винтовым оребрением 9 наружной поверхности со вставленными внутрь их стержнями, закрученными по винтовой линии. Трубки 1 устанавливают, например, в шахматном порядке, размещая концы трубок с укороченными ребрами 10 в кольцевых канавках 11, сделанных в утолщенных местах до 3-4 мм опорных пластин 2 по форме"ласточкина хвоста", а затем их дорнуют. Сверху и снизу опорные пластины 2 закрываются бачками 3 из термостойкой пластмассы. В основании бачков по периметру имеется выступ, который при установке на опорные пластины 2 входит в канавку последней. Между выступом и канавкой ставится резиновая прокладка. Бачки и трубные доски прижимаются пружинными прихватами.

Работа радиатора осуществляется следующим образом. На вход через патрубок 6 внутрь его трубок 1 от двигателя подается вода, циркулирующая в последующем по замкнутой системе охлаждения. В межтрубное пространство подается атмосферный воздух, прокачиваемый вентилятором, обеспечивая теплоотвод (рассеивание тепла в окружающую среду) и, следовательно, охлаждение воды. Охлажденная вода из трубок через патрубок 7 выходит через систему охлаждения элементов двигателя. Разработана конструкторско-технологическая документация и изготовлена партия алюминиевых высокоребристых трубок (высота ребер 6 мм, шаг 3 мм) с наружным винтовым оребрением методом экструзии, отработана в лабораторных условиях технология узла крепления концов трубок в опорных пластинах. Проведена сборка водяного радиатора и лабораторные, эксплуатационные испытания его на автомобиле ВАЗ-2101. Эксперименты подтвердили решение поставленной задачи и достижение поставленной цели. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

Использование предлагаемой конструкции алюминиевого радиатора в автомобилестроении позволит обеспечить его высокие надежность, ресурс, технологичность, сделать экологически чистым массовое производство. Это открывает перспективу значительного улучшения экологичности производства радиаторов, предотвращающее загрязнение окружающей среды по сравнению с существующим производством автотракторных радиаторов. Кроме того, анализ действующего в СНГ и зарубежных странах радиаторного производства показывает, что в себестоимости радиаторов преобладающей статьей затрат является стоимость сырья, материалов и полуфабрикатов. Это соотношение все более увеличивается из-за повышения цен на широко применяемые в настоящее время медь, оловянисто-свинцовые припои, а также энергоносители. Это соотношение изменяется при использовании более дешевого, широко распространенного конструкционного материала, такого как алюминий.

Использование: в автомобилестроении. Сущность изобретения: повышение надежности и техничности и снижение себестоимости при высоких компактности поверхности охлаждения и степени автоматизации производства обеспечивается тем, что поверхность охлаждения радиатора выполнена из цельнотянутых высокоребристых алюминиевых трубок со встроенными внутрь их стержнями из термопластмассы, закрученными по винтовой линии, причем внутренняя поверхность трубок покрыта пиролитическим хромом. Трубки закреплены в опорных пластинах путем установки их концов с укороченными ребрами в кольцевые канавки, выполненные в отверстиях опорных пластин и имеющие форму "ласточкиного хвоста". Крепление трубок в опорных пластинах позволяет отказаться от токсичного и сложного производства радиаторов и снижает уровень загрязнения внутренней поверхности трубок. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. РАДИАТОР АВТОМОБИЛЯ, содержащий поверхность охлаждения из цельнотянутых алюминиевых трубок круглого сечения, имеющих снаружи винтовое оребрение и закрепленных в алюминиевых опорных пластинах, нижний и верхний бачки, патрубки подачи и отвода рабочей среды и вспомогательную арматуру, отличающийся тем, что трубки поверхности охлаждения выполнены высокоребристыми и снабжены расположенными внутри них винтовыми стержнями из термопластмассы, при этом внутренняя поверхность трубок покрыта пиролитическим хромом, опорные пластины имеют канавки, а ребра на концах трубок выполнены укороченными и закреплены в этих канавках. 2. Радиатор по п. 1, отличающийся тем, что опорные пластины выполнены из сплава большей твердости, чем трубки, и имеют утолщения в местах крепления последних, а канавки в них выполнены в форме ласточкина хвоста.