《散热器和冷却装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《散热器和冷却装置.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102478365 A(43)申请公布日 2012.05.30CN102478365A*CN102478365A*(21)申请号 201010557318.1(22)申请日 2010.11.22F28D 1/00(2006.01)F28D 7/00(2006.01)F28F 9/00(2006.01)F28F 9/22(2006.01)F25D 1/00(2006.01)(71)申请人中国北车集团大连机车研究所有限公司地址 116021 辽宁省大连市沙河口区中长街区49号(72)发明人孔丽君 刘俊杰(74)专利代理机构北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205代理人。
2、刘在江(54) 发明名称散热器和冷却装置(57) 摘要本发明提供一种散热器和冷却装置，该散热器包括壳体，壳体为筒状体；被冷却介质通道，环设在壳体中，被冷却介质通道的入口端与壳体上设置的被冷却介质入口相连通，被冷却介质通道的出口端与壳体上设置的被冷却介质出口相连通；气体通道，气体通道为径向通路，环绕穿设在壳体中，且气体通道与被冷却介质通道邻接设置。该冷却装置包括风机和动力装置，风机包括风筒和旋转叶轮，旋转叶轮设置在风筒内，还包括本发明提供的散热器，风机的旋转叶轮与动力装置的输出轴固定连接；动力装置、风机和散热器沿竖直方向相互连接。本发明提供的散热器和冷却装置，被冷却介质通道和气体通道环设在壳体上。
3、，增大了散热面积，提高了散热性能。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书6页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页1/2页21.一种散热器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体为筒状体；被冷却介质通道，环设在所述壳体中，所述被冷却介质通道的入口端与所述壳体上设置的被冷却介质入口相连通，所述被冷却介质通道的出口端与所述壳体上设置的被冷却介质出口相连通；气体通道，所述气体通道为径向通路，环绕穿设在所述壳体中，且所述气体通道与所述被冷却介质通道邻接设置。2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述筒状体的横截面形状为圆。
4、形。3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述被冷却介质通道和所述气体通道的数量均为多个，所述被冷却介质通道和气体通道相互间隔设置，所述多个被冷却介质通道的各入口端通过高温被冷却介质室与所述被冷却介质入口相连通，所述多个被冷却介质通道的各出口端通过低温被冷却介质室与所述被冷却介质出口相连通。4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热器为板翅式结构，所述被冷却介质通道内设置有被冷却介质散热带，所述被冷却介质散热带为翅片，所述翅片中槽道的方向与所述被冷却介质通道内被冷却介质的流动方向相同；所述气体通道内设置有气体散热带，所述气体散热带中槽道的方向与所述气体通道内气体的流动方向相同，。
5、所述气体散热带的波形为正弦波、矩形波、三角波或梯形波。5.根据权利要求4所述的散热器，其特征在于：所述气体散热带的波距沿径向从气体入口到气体出口逐渐减小。6.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于：所述被冷却介质通道包括被冷却介质上隔板、被冷却介质下隔板、被冷却介质内侧封条和被冷却介质外侧封条，所述被冷却介质上隔板、被冷却介质下隔板、被冷却介质内侧封条和被冷却介质外侧封条构成环形空间以供被冷却介质流通；所述气体通道包括气体上隔板、气体下隔板、气体前侧封条和气体后侧封条，所述气体前侧封条邻近所述高温被冷却介质室设置，以阻止所述高温被冷却介质室的被冷却介质进入所述气体通道，所述气体后侧封条邻近所述。
6、低温被冷却介质室设置，以阻止所述低温被冷却介质室的被冷却介质进入所述气体通道。7.根据权利要求3所述的散热器，被冷却介质为液体，其特征在于：所述高温被冷却介质室的顶部设有第一排气阀，所述低温被冷却介质室的顶部设有第二排气阀。8.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述散热器的上下端面设有散热器法兰盘。9.一种冷却装置，包括风机和动力装置，所述风机包括风筒和旋转叶轮，所述旋转叶轮设置在所述风筒内，其特征在于，还包括权利要求1-8任一所述的散热器，所述风机的旋转叶轮与所述动力装置的输出轴固定连接，以在所述动力装置的驱动下旋转；所述动力装置、风机和散热器沿竖直方向相互连接。10.根据权利要求9所。
7、述的冷却装置，其特征在于：所述风机上设有风机法兰盘，所述风机通过所述风机法兰盘与所述散热器上设置的散权 利 要 求 书CN 102478365 A2/2页3热器法兰盘法兰连接。11.根据权利要求10所述的冷却装置，其特征在于：所述风机还包括导流叶片和轮毂，所述轮毂设置在所述风筒内，所述导流叶片固定在所述风筒内壁和所述轮毂外壁之间，所述动力装置的输出轴穿过所述轮毂与所述旋转叶轮连接，所述轮毂上设有轮毂法兰盘，所述轮毂通过所述轮毂法兰盘与所述动力装置上设置的动力装置法兰盘法兰连接。12.根据权利要求11所述的冷却装置，其特征在于：所述导流叶片设置在所述旋转叶轮和所述散热器之间；或所述旋转叶轮设置在。
8、所述导流叶片和所述散热器之间。权 利 要 求 书CN 102478365 A1/6页4散热器和冷却装置技术领域0001 本发明涉及冷却技术，尤其涉及一种散热器和冷却装置。背景技术0002 在工业应用中，很多设备在运行过程中都会产生大量的热，为了保证设备的正常、安全运转，通常会配备冷却装置为其散热。图1为现有技术的冷却装置的结构示意图，如图1所示，冷却装置基本都是六面体结构，主要包括散热器1、风机2和安装箱体3，风机2安装在安装箱体3中，散热器1设置在安装箱体3的两侧。该冷却装置前后侧端面通常设置支撑安装箱体3的框架，安装箱体3与框架通过焊接或紧固件连接成一体。风机2通常由风筒、导流叶片、旋转叶。
9、轮和驱动旋转叶轮转动的动力源组成，导流叶片通常为多个，固定在风筒内壁的上部，对空气Q流动起到引导作用，该动力源可以是电动机，也可以是静液压马达。风机2的旋转叶轮与电机或静液压马达的输出轴连接，电机或静液压马达安装在安装箱体3的对应支座上。高温介质HQ进入散热器1，与旋转叶轮转动带动的空气Q进行热交换转变成低温介质CQ后流出，被冷却介质可以为液体被冷却介质，如水或油，也可以为气体被冷却介质，如空气。该六面体结构的冷却装置因为必须设置框架和箱体，因而存在结构复杂、重量重和体积大的缺点，且单位体积的散热能力低。发明内容0003 本发明提供一种散热器和冷却装置，以提高散热性能。0004 本发明提供一种。
10、散热器，包括：0005 壳体，所述壳体为筒状体；0006 被冷却介质通道，环设在所述壳体中，所述被冷却介质通道的入口端与所述壳体上设置的被冷却介质入口相连通，所述被冷却介质通道的出口端与所述壳体上设置的被冷却介质出口相连通；0007 气体通道，所述气体通道为径向通路，环绕穿设在所述壳体中，且所述气体通道与所述被冷却介质通道邻接设置。0008 如上所述的散热器，其中，所述筒状体的横截面形状为圆形。0009 如上所述的散热器，其中，所述被冷却介质通道和所述气体通道的数量均为多个，所述被冷却介质通道和气体通道相互间隔设置，所述多个被冷却介质通道的各入口端通过高温被冷却介质室与所述被冷却介质入口相连通。
11、，所述多个被冷却介质通道的各出口端通过低温被冷却介质室与所述被冷却介质出口相连通。0010 如上所述的散热器，其中，所述散热器为板翅式结构，0011 所述被冷却介质通道内设置有被冷却介质散热带，所述被冷却介质侧散热带为翅片，所述翅片中槽道的方向与所述被冷却介质通道内被冷却介质的流动方向相同；0012 所述气体通道内设置有气体散热带，所述气体散热带中槽道的方向与所述气体通道内气体的流动方向相同，所述气体散热带的波形为正弦波、矩形波、三角波或梯形波。说 明 书CN 102478365 A2/6页50013 如上所述的散热器，其中，所述气体散热带的波距沿径向从气体入口到气体出口逐渐减小。0014 如。
12、上所述的散热器，其中，所述被冷却介质通道包括被冷却介质上隔板、被冷却介质下隔板、被冷却介质内侧封条和被冷却介质外侧封条，所述被冷却介质上隔板、被冷却介质下隔板、被冷却介质内侧封条和被冷却介质外侧封条构成环形空间以供被冷却介质流通；0015 所述气体通道包括气体上隔板、气体下隔板、气体前侧封条和气体后侧封条，所述气体前侧封条邻近所述高温被冷却介质室设置，以阻止所述高温被冷却介质室的被冷却介质进入所述气体通道，所述气体后侧封条邻近所述低温被冷却介质室设置，以阻止所述低温被冷却介质室的被冷却介质进入所述气体通道。0016 如上所述的散热器，被冷却介质为液体，其中，所述高温被冷却介质室的顶部设有第一排。
13、气阀，所述低温被冷却介质室的顶部设有第二排气阀。0017 如上所述的散热器，其中，所述散热器的上下端面设有散热器法兰盘。0018 本发明提供一种冷却装置，包括风机和动力装置，所述风机包括风筒和旋转叶轮，所述旋转叶轮设置在所述风筒内，还包括本发明提供的散热器，所述风机的旋转叶轮与所述动力装置的输出轴固定连接，以在所述动力装置的驱动下旋转；所述动力装置、风机和散热器沿竖直方向相互连接。0019 如上所述的冷却装置，其中，所述风机上设有风机法兰盘，所述风机通过所述风机法兰盘与所述散热器上设置的散热器法兰盘法兰连接。0020 如上所述的冷却装置，其中，所述风机还包括导流叶片和轮毂，所述轮毂设置在所述风。
14、筒内，所述导流叶片固定在所述风筒内壁和所述轮毂外壁之间，所述动力装置的输出轴穿过所述轮毂与所述旋转叶轮连接，所述轮毂上设有轮毂法兰盘，所述轮毂通过所述轮毂法兰盘与所述动力装置上设置的动力装置法兰盘法兰连接。0021 如上所述的冷却装置，其中，0022 所述导流叶片设置在所述旋转叶轮和所述散热器之间；或0023 所述旋转叶轮设置在所述导流叶片和所述散热器之间。0024 由上述技术方案可知，本发明提供的散热器和冷却装置，通过将散热器壳体的形状设置为筒状体，被冷却介质通道和气体通道都环绕设在壳体上，增大了散热器的散热面积，提高了散热性能，进而改善了应用该散热器的冷却装置的制冷效果。附图说明0025 。
15、图1为现有技术的冷却装置的结构示意图；0026 图2为本发明实施例一提供的散热器的结构示意图；0027 图3为本发明实施例二提供的另一种散热器的结构示意图；0028 图4为本发明实施例二提供的气体散热带的部分结构示意图；0029 图5为本发明实施例三提供的冷却装置的结构示意图。0030 附图标记：0031 1-散热器； 2-风机； 3-安装箱体；0032 4-壳体； 5-被冷却介质通道； 6-气体通道；说 明 书CN 102478365 A3/6页60033 7-被冷却介质入口； 8-被冷却介质出口； 9-高温被冷却介质室；0034 11-第一排气阀； 12-第二排气阀； 10-低温被冷却介质。
16、室；0035 17-气体上隔板； 18-气体下隔板； 13-被冷却介质上隔板；0036 19-气体前侧封条； 20-气体后侧封条； 14-被冷却介质下隔板；0037 22-气体散热带； 23-散热器法兰盘； 15-被冷却介质内侧封条；0038 24-风机； 25-动力装置； 16-被冷却介质外侧封条；0039 26-风筒； 27-旋转叶轮； 21-被冷却介质散热带；0040 28-导流叶片； 29-轮毂； 30-风机法兰盘；0041 G-空气； HQ-高温介质； CQ-低温介质；0042 L-波距。具体实施方式0043 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对。
17、本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。0044 实施例一0045 图2为本发明实施例一提供的散热器的结构示意图，如图2所示，在本实施例中，该散热器包括：壳体4、被冷却介质通道5和气体通道6。壳体4为筒状体，被冷却介质通道5环设在壳体4中，被冷却介质通道5的入口端与壳体4上设置的被冷却介质入口7相连通，被冷却介质通道5的出口端与壳体4上设置的被冷却介质出口8相连通，气体通道6为径向通路，环绕穿设在壳体4中，且气体通道6与被冷却介质通道5邻接设置。0046 具体的，壳体4是具有一定厚度的筒状体，可以为具有夹层的壳体，被冷。
18、却介质通道5具体可以设在壳体4的夹层中，气体通道6可以穿设在壳体4上邻接被冷却介质通道5的位置，气体通道6可以是圆形穿孔，也可以为条形穿孔，只要可以达到让空气流通的目的即可，并不以本实施例为限。0047 该散热器的具体工作过程为：具有一定压力的高温的被冷却介质，简称为高温介质，如水、油或空气，从壳体4上设置的被冷却介质入口7注入，液体可以通过注液泵，气体可以通过注气泵注入，高温介质通过环设在壳体4中的被冷却介质通道5流动，环绕壳体4一周或螺旋环绕壳体4数周，与此同时，空气经过壳体4上径向穿设的气体通道6流动，气体通道6邻近被冷却介质通道5设置，气体流动的方向可以为由壳体4外壁到内壁的方向，也可。
19、以为由壳体4内壁到外壁的方向，流动的空气与被冷却介质通道5中的高温介质进行热交换，高温介质转换为低温介质后从壳体4上设置的被冷却介质出口8排出。0048 本实施例提供的散热器，被冷却介质通道5和气体通道6均环设在壳体4上，增大被冷却介质和气体的热交换面积，提高了散热性能。优选地，本实施例中的散热器的筒状体壳体4的横截面形状为圆形，相应地被冷却介质通道5为圆环形通道，降低了被冷却介质流动过程中的能量损失，提高了散热器的稳定性，也降低了泵的功率消耗，节约了能源。0049 在本实施例中，被冷却介质通道5和气体通道6的数量可以均为多个，被冷却介质通道5和气体通道6相互间隔设置，多个被冷却介质通道5的各。
20、入口端通过高温被冷却介质室9与被冷却介质入口7相连通，多个被冷却介质通道5的各出口端通过低温被冷却介说 明 书CN 102478365 A4/6页7质室10与被冷却介质出口8相连通。高温被冷却介质室9和低温被冷却介质室10具体可以通过设置隔板将两室隔开，高温被冷却介质通过高温被冷却介质室9上设置的被冷却介质入口7注入高温被冷却介质室9后，再通过各被冷却介质通道5的入口端进入到各被冷却介质通道5中，通过环形的被冷却介质通道5环绕壳体4将近一周后，再流入低温被冷却介质室10后通过低温被冷却介质室10上设置的被冷却介质出口8排出。通过高温被冷却介质室9和低温被冷却介质室10的设置，使进入各被冷却介质。
21、通道5的被冷却介质分布更加均匀。0050 在本实施例中，优选地，当被冷却介质为液体时，高温被冷却介质室9的顶部设有第一排气阀11，低温被冷却介质室10的顶部设有第二排气阀12，液体注入过程中通常会产生气泡，通过第一排气阀11和第二排气阀12的设置，可将气体及时排出，避免气泡影响散热性能，以及由于气泡碎裂造成的散热装置的不稳定。0051 实施例二0052 图3为本发明实施例二提供的另一种散热器的结构示意图，如图3所示，该散热器具体为板翅式结构，其材料可以为铝，铝的比重较小，用铝制成的散热器质量轻。被冷却介质通道包括被冷却介质上隔板13、被冷却介质下隔板14、被冷却介质内侧封条15和被冷却介质外侧。
22、封条16，被冷却介质上隔板13、被冷却介质下隔板14、被冷却介质内侧封条15和被冷却介质外侧封条16构成环形空间以供被冷却介质流通。气体通道包括气体上隔板17、气体下隔板18、气体前侧封条19和气体后侧封条20，气体前侧封条19邻近高温被冷却介质室9设置，以阻止高温被冷却介质室9的被冷却介质进入气体通道，气体后侧封条20邻近低温被冷却介质室10设置，以阻止低温被冷却介质室10的被冷却介质进入气体通道。对于相互邻接的被冷却介质通道和气体通道，被冷却介质上隔板与气体下隔板可以为同一隔板，被冷却介质下隔板与气体上隔板也可以为同一隔板。被冷却介质内侧封条、被冷却介质外侧封条、气体前侧封条、气体后侧封条。
23、和各隔板具体可以通过炉中钎焊焊接成一个整体。0053 被冷却介质通道内可以设置有被冷却介质散热带21，被冷却介质散热带21为翅片，翅片中槽道的方向与被冷却介质通道内被冷却介质的流动方向相同，若被冷却介质为气体，翅片可以增强气体的扰动，提高换热系数，若被冷却介质为液体翅片对液体的扰动使边界层不断破裂，可以避免由于液体与被冷却介质通道内壁的粘性作用而形成的具有滞流状态的边界层，提高了换热系数。具体的，翅片可以为平直翅片、波纹翅片、多孔翅片或错口翅片等，本领域技术人员可以选择其他形式的翅片来达到同样的目的，不以本实施例为限。0054 气体通道内可以设置有气体散热带22，气体散热带22中槽道的方向与气。
24、体通道内气体的流动方向相同，气体散热带22的波形为正弦波、矩形波、三角波或梯形波，波纹翅片还可以为其他形状，并不以本实施例为限。波纹翅片可以增大气体的热交换面积，提高换热能力。0055 图4为本发明实施例二提供的气体散热带22的部分结构示意图，如图4所示，在本实施例中，优选地，气体散热带22的波距L沿径向从气体入口到气体出口逐渐减小。空气在散热器空气通道内流动时，不断地与被冷却介质通道中的被冷却介质进行热交换，因而空气温度随着流动距离的增加而不断提高，这就使散热器的气体通道接近气体出口段的气体与被冷却介质的温差逐渐减小，最终使冷却装置散热器的总传热系数减小。0056 根据传热学原理，冷却装置的。
25、散热量可表示为：说 明 书CN 102478365 A5/6页80057 QKFt，其中，K为传热系数，F为散热面积，t为对数平均温差；0058 而Kf(Ua)，其中，Ua为空气质量流速；0059 UaGa/fa，其中，Ga为空气质量流量，fa为散热器有效空气流通截面积。0060 本实施例所提供的散热器，气体散热带22的波距沿径向从气体入口到气体出口逐渐减小，气体散热带22的波距L是指两个波峰之间的距离，即空气G的流通截面积不断减小，空气质量流速不断增大，提高了散热器单位体积的换热能力，进而提高了散热器的总散热系数。0061 在本实施例中，散热器的上下端面可以设有散热器法兰盘23，散热器可以通。
26、过散热器法兰盘23与其他设备法兰连接，简化了散热器安装过程。0062 实施例三0063 图5为本发明实施例三提供的冷却装置的结构示意图，如图5所示，该冷却装置，包括风机24、动力装置25和本发明任意实施例提供的散热器。风机24包括风筒26和旋转叶轮27，旋转叶轮27设置在风筒26内，风机24的旋转叶轮27与动力装置25的输出轴固定连接，以在动力装置25的驱动下旋转。动力装置25、风机24和散热器沿竖直方向相互连接。可以根据安装需要将动力装置25、风机24和散热器按照从上到下的顺序相互连接，也可以将动力装置25、风机24和散热器按照从下到上的顺序相互连接，不以本实施例为限。0064 冷却装置的具。
27、体工作过程为：动力装置25，具体可以为电机或静液压马达，其输出轴转动驱动风机24的旋转叶轮27旋转，冷却装置外部冷空气G在旋转叶轮27的作用下从散热器壳体外壁面进入散热器，在散热器中冷空气G与高温介质HQ进行热交换，吸收热量后的热空气G在旋转叶轮27的作用下垂直流向空中或地面。也可以将旋转叶轮27的叶片的角度进行反向设置，冷却装置上部或下部的冷空气G则在旋转叶轮27的作用下从散热器壳体内壁面进入散热器，与被冷却介质通道中的高温介质HQ进行热交换后，从散热器壳体内外壁面排出到周围的空气G中，高温介质HQ转换成低温介质CQ后排出。与该散热器配合使用的风机24具体可以为与散热器同心的圆筒状结构，空气。
28、G在散热器和风机24的风筒26内流动更均匀、流畅，无不必要的扰动，因而该装置振动小，噪音低，环境性好。0065 在本实施例中，风机24上设有风机法兰盘30，风机24通过风机法兰盘30与散热器上设置的散热器法兰盘法兰连接。风机24还可以包括导流叶片28和轮毂29，轮毂29设置在风筒26内，导流叶片28固定在风筒26内壁和轮毂29外壁之间，具体可以通过焊接的方式固定导流叶片28。导流叶片28与竖直方向可有一定的倾斜夹角，具体倾斜方向与旋转叶轮27的叶片的安装倾角一致，导流叶片28可以设置在旋转叶轮27和散热器之间，或者旋转叶轮27设置在导流叶片28和散热器之间，导流叶片28对空气G流向起到引导作用。
29、。动力装置25的输出轴穿过轮毂29与旋转叶轮27连接，具体可以通过紧固件和压板把旋转叶轮27与动力装置25的输出轴固定在一起。轮毂29上设有轮毂法兰盘(未示出)，轮毂29通过轮毂法兰盘与动力装置25上设置的动力装置法兰盘(未示出)法兰连接。0066 本实施例提供的冷却装置各部件之间通过法兰盘连接，连接方式简单稳定，当风机24出现故障时，松开风机法兰盘30与散热器法兰盘之间的紧固件，就可以沿垂向拆下风机24，这样就可以在维修车间对风机24进行整体维护修理，有利于保证风机24的性能和可靠性。因此该冷却装置可维护性好，且该冷却装置的整体形状为柱状，体积小，结构简单，但单位体积的换热面积却增大了，提高。
30、了冷却装置的制冷效果。说 明 书CN 102478365 A6/6页90067 本发明提供的散热器和冷却装置，通过将散热器壳体的形状设置为筒状体，被冷却介质通道和气体通道都环绕设在壳体上，增大了单位体积的散热器的换热面积，提高了散热性能，进而改善了应用该散热器的冷却装置的制冷效果。0068 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。说 明 书CN 102478365 A1/3页10图1图2说 明 书 附 图CN 102478365 A10。