ЖИДКОСТНО-МАСЛЯНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2001 года по МПК F28D1/00 

Изобретение относится к теплообменникам и может использоваться для охлаждения масла в системе смазки двигателей внутреннего сгорания.

Известен теплообменник, состоящий из пучка труб, соединяющего бачки, пучок труб заключен в кожух, бачки имеют патрубки входа и выхода теплоносителя, к кожуху также подсоединены патрубки входа и выхода теплоносителя (см. П.И. Бажан и др. Справочник по теплообменным аппаратам, Москва, Машиностроение, 1989 г., с. 8, рис. 1.1а). Конструкция такого теплообменника не обеспечивает достаточного охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков (прототип) является кожухо-трубный маслоохладитель, включающий размещенный внутри кожуха пучок трубок, соединяющий бачки с патрубками и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам и разделяющие внутреннее пространство на полости, выполненное с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую (см. книгу В.Е. Ермилов, Теплообменные аппараты и конденсационные установки, издательство: Судостроение, Ленинград, 1974, с. 4, рис. 1). Такая конструкция теплообменника не обеспечивает достаточную компактность и как следствие не обеспечивает достаточную эффективность охлаждения масла. Занимает много места на двигателе, неудобен при обслуживании двигателя. К тому же для такого теплообменника требуются дополнительные элементы конструкции для подвода и отвода теплоносителя и крепления теплообменника.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения масла с одновременным осуществлением возможности установки теплообменника непосредственно на двигателе (как правило, между фильтром и двигателем). Это достигается тем, что в известном кожухотрубном маслоохладителе, включающем размещенные внутри цилиндрического кожуха пучок трубок, соединяющий бачки, снабженные патрубками, и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам и разделяющие внутреннее пространство на полости и выполненные с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую, новым является то, что по оси теплообменника установлена труба, на концах которой выполнены бортики, выступающие во внешнюю сторону, на трубе установлены контактирующие с ней фиксаторы, выполненные с возможностью фиксации перегородок и служащие опорой для бачков, последние выполнены торообразными и образуют с трубой проходы для теплоносителя, а крышки бачков охватывают кожух, жестко соединены друг с другом и в одной из них выполнена кольцевая выдавка, контактирующая с кожухом. Фиксаторы могут быть выполнены в виде плоских стоек с вырезами под перегородки и выемками под бачки, причем перегородки имеют соответствующие вырезы под стойки.

Фиксаторы могут быть выполнены в виде набора колец, причем кольца, являющиеся опорой для бачков, имеют проходы для теплоносителя.

Наиболее целесообразным является выполнение колец, являющихся опорой для бачков, за одно целое с опорными пластинами. Целесообразным является и выполнение колец за одно целое с перегородками.

Предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает компактность конструкции, повышение эффективности охлаждения масла с одновременным осуществлением возможности установки теплообменника непосредственно на двигателе, между фильтром и двигателем. А при выполнении фиксаторов в виде колец за одно целое с перегородками и/или опорными пластинами упрощается конструкция теплообменника, упрощается его сборка и экономятся материалы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез по А-А на фиг. 2 жидкостно-масляного теплообменника с фиксаторами в виде плоских стоек; на фиг. 2 - вид сверху на теплообменник на фиг. 1 с местными разрезами; на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 4 с фиксаторами в виде колец; на фиг. 4 - вид сверху на теплообменник на фиг. 3 с фиксаторами в виде колец; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 4 с фиксаторами в виде колец, которые выполнены за одно целое с перегородками и опорными пластинами.

Жидкостно-масляный теплообменник включает цилиндрический кожух 1, верхний торообразный бачок 2, нижний торообразный бачок 3, пучек трубок 4, которые соединяют верхний бачок 2 с нижним бачком 3. Верхний бачок 2 состоит из опорной пластины 5 и крышки 6. Нижний бачок 3 состоит из опорной пластины 7 и крышки 8. С внутренней стороны опорная пластина 5 и крышка 6 спаяны между собой. Также спаяны между собой опорная пластина 7 и крышка 8. С внешней стороны концы опорных пластин 5 и 7 припаяны к кожуху 1. Крышки 6 и 8 бачков 2 и 3 охватывают кожух 1 и спаяны между собой. В верхней крышке 6 выполнены кольцевая выдавка 9, которая контактирует с кожухом 1, отделяя полость бачка 2 от полости бачка 3. Бачок 2 имеет патрубок 10 для подачи воды, а бачок 3 имеет патрубок 11 для выхода воды. Внутри теплообменника по его оси установлена труба 12 с бортиками 13 отогнутыми во внешнюю сторону. Труба служит каналом при возврате масла из фильтра в систему двигателя и для размещения элементов крепления фильтра к двигателю (фильтр и элементы крепления не показаны). Бортики 13 служат для фиксации элементов, смонтированных на трубе 12. Перпендикулярно трубкам 4 установлены перегородки 14, которые служат для увеличения длины пути прохода масла внутри теплообменника. Каждая перегородка имеет форму кольца с отрезанным сегментом для прохода масла между перегородкой 14 и кожухом 1, причем кромки отрезков сегмента перегородок 14 у каждой последующей расположены диаметрально противоположно. Таким образом перегородки 14 разделяют пространство внутри кожуха 1 на полости, по которым перетекает масло из одной полости в другую. Вокруг трубы 12 симметрично установлены плоские стойки 15 (фиг. 1 и 2), которые служат фиксаторами для перегородок 14 и опорой для бачков 2 и 3. Для этого в стойках 15 выполнены частичные вырезы 16 под перегородки 14. В перегородках 14 также выполнены частичные вырезы 17 под стойки 15 таким образом, чтобы перегородки 14 были зафиксированы по высоте и чтобы они контактировали с трубой 12. Под бачки 2 и 3 в стойках сверху и снизу выполнены выемки 18 и 19. Внутреннее отверстие бачков 2 и 3 выполнено диаметром, большим наружного диаметра трубы 1, чтобы между бачками 2, 3 и трубой 12 свободно проходило масло. Бортики 13 трубы 12 отогнуты во внешнюю сторону и фиксируют положение стоек 15 относительно трубы 12. Фиксаторы перегородок 14 могут быть выполнены в виде набора колец (фиг. 3 и 4). В набор входят кольца 20, каждое из которых имеет в сечении горизонтальную полку 21 и вертикальную полку 22. Полка 21 кольца 20 является опорой для перегородки 14, а полка 22 обеспечивает расположение перегородок 14 на определенном расстоянии друг от друга, кольца 20 надеты на трубу 12 и контактируют с ней. Бачки 2 и 3 опираются соответственно на кольцо 23 и кольцо 24, которые в сечении имеют форму крючка. Вертикальная полка 25 кольца 23 и вертикальная полка 26 кольца 14 контактируют с трубой 12 и контактируют с вертикальной полкой 22 колец 20. Горизонтальная полка 27 кольца 23 и горизонтальная полка 28 кольца 24 являются опорами для бачка 2 и бачка 3. Кольца 23 и 24 имеют сквозные прорези 29 для прохода масла. Перегородки 14 с фиксаторами в виде колец не имеют вырезов 17 (фиг. 1) и контактируют с трубой 12. Кольца 23 и 24, являющиеся опорой для бачков 2 и 3 могут быть выполнены за одно целое с опорными пластинами 5 и 7 (фиг. 5 и 4). В этом случае вертикальная полка 30 опорой пластины 5 и вертикальная полка 31 опорной пластины 7 контактирует с трубой 12. В опорных пластинах имеются сквозные прорези 29 для прохода масла.

Кольца 20 также могут быть выполнены за одно целое с перегородками 14 (фиг. 5), в этом случае вертикальные полки 32 перегородок 14 контактируют с трубой 12 и обеспечивают фиксацию перегородок 14 на определенном расстоянии друг от друга. Верхняя перегородка 14 своей вертикальной полкой 32 упирается в вертикальную полку 30 опорной пластины 5, а нижняя перегородка 14 опирается на вертикальную полку 31 опорной пластины 7, причем вертикальная полка 31 выполнена длиннее, чем вертикальная полка 26 опорного кольца 24 и упирается в нижнюю перегородку 14.

Сборку жидкостно-масляного теплообменника, у которого фиксаторы выполнены в виде плоских стоек, осуществляют следующим образом. Предварительно собирают плоские стойки 15 с перегородками 14, совмещая соответствующие вырезы 16 в стойках 15 с вырезами 17 в перегородках 14, после чего внутрь вставляют трубу 12 и отгибают бортики 13 во внешнюю сторону, фиксируя стойки 15 на трубе 12. Далее в отверстия перегородок 14 вставляют трубки 4, после чего устанавливают опорные пластины 5 и 7 до упора в выемки 18 и 19, выполненные в стойках 15. Далее устанавливают кожух 1 и производят пайку опорных пластин 5 и 7 с кожухом 1, а трубки 4 припаивают к опорным пластинам 5 и 7. Далее устанавливают снизу крышку 8 бачка 3, а сверху крышку 6 бачка 2, после чего крышки 6 и 8 спаивают между собой и припаивают их соответственно к опорным пластинам 5 и 7. Сборку водомасляного теплообменника, у которого фиксаторы выполнены в виде набора колец, осуществляют следующим образом. Устанавливают на плиту опорную пластину 7 и кольцо 24 и вставляют внутрь кольца 24 трубу 12. Далее устанавливают на трубе 12 кольцо 20, располагая вертикальную полку 26 кольца 24. Далее на трубе 12 устанавливают последовательно перегородки 14 и кольца 20 вверх вертикальными полками 22. Последним устанавливают кольцо 23, которое своей вертикальной полкой 25 упирается в вертикальную полку 22 кольца 20. После этого отгибают бортики 13 трубы 12 во внешнюю сторону.

Далее устанавливают трубки 4, опорную пластину 5 и кожух 1, после чего производят пайку опорных пластин 5 и 7 к кожуху 1 и трубкам 4. Устанавливают снизу крышку 8 бачка 3, а сверху крышку 6 бачка 2, после чего крышки 6 и 8 спаивают между собой и припаивают их соответственно к опорным пластинам 5 и 7.

Теплообменник работает следующим образом. Через патрубок 10 подается охлаждающая жидкость, которая поступает в верхний бачок 2, оттуда по трубкам 4 поступает в нижний бачок 3, оттуда через патрубок 11 выходит из теплообменника. Охлаждающая жидкость охлаждает трубки 4, опорные пластины 5 и 7 и кожух 1. Масло в теплообменник поступает снизу в проходы между трубой 12 и бачком 3 и далее последовательно проходит из полости в полость, разделенные перегородками 14, отдавая тепло трубкам 4, кожуху 1 опорным пластинам 5 и 7 и выходит в проходы между трубой 12 и бачком 2.

Предложенная конструкция жидкостно-масляного теплообменника обеспечивает повышение эффективности охлаждения по сравнению с прототипом за счет выполнения крышек бачков охватывающими кожух. Охлаждающая жидкость дополнительно омывает кожух, которому масло отдает свое тепло. Установка по оси теплообменника трубы позволяет устанавливать теплообменник непосредственно на двигатель, между двигателем и фильтром. Теплообменник компактен. Его можно быстро снимать и снова устанавливать.

Изобретение предназначено для охлаждения масла в системе смазки двигателей внутреннего сгорания. Жидкостно-масляный теплообменник содержит размещенные внутри цилиндрического кожуха пучок труб, соединяющий бачки, снабженные патрубками, и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам, разделяющие внутреннее пространство на полости и выполненные с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую. По оси теплообменника установлена труба, на концах которой выполнены бортики, выступающие во внешнюю сторону, на трубе установлены контактирующие с ней фиксаторы, выполненные с возможностью фиксации перегородок и служащие опорой для бачков, последние выполнены торообразными и образуют с трубой проходы для теплоносителя, а крышки бачков охватывают кожух, жестко соединены друг с другом, и в одной из них выполнена кольцевая выдавка, контактирующая с кожухом. Использование изобретения позволяет повысить эффективность процесса охлаждения теплоносителя с одновременным обеспечением возможности установки теплообменника непосредственно на двигатель. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Жидкостно-масляный теплообменник, включающий размещенные внутри цилиндрического кожуха пучок трубок, соединяющий бачки, снабженные патрубками, и перегородки, установленные перпендикулярно трубкам, разделяющие внутреннее пространство на полости и выполненные с возможностью перетекания теплоносителя последовательно из одной полости в другую, отличающийся тем, что по оси теплообменника установлена труба, на концах которой выполнены бортики, выступающие во внешнюю сторону, на трубе установлены контактирующие с ней фиксаторы, выполненные с возможностью фиксации перегородок и служащие опорой для бачков, последние выполнены торообразными и образуют с трубой проходы для теплоносителя, а крышки бачков охватывают кожух, жестко соединены друг с другом и в одной из них выполнена кольцевая выдавка, контактирующая с кожухом. 2. Жидкостно-масляный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде плоских стоек с вырезами под перегородки и выемками под бачки, причем перегородки имеют соответствующие вырезы под стойки. 3. Жидкостно-масляный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде набора колец, причем кольца, являющиеся опорой для бачков, имеют проходы для теплоносителя. 4. Жидкостно-масляный теплообменник по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кольца, являющиеся опорой для бачков, выполнены за одно целое с опорными пластинами. 5. Жидкостно-масляный теплообменник по пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что кольца выполнены за одно целое с перегородками.