一种空气冷却用集管式散热器论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种空气冷却用集管式散热器。空气冷却用集管式散热器包括进水集水管、出水集水管以及连通进水集水管和出水集水管的中间管束结构，中间管束结构包括多个并行延伸的散热管，进水集水管和出水集水管均由连接平板和扣盖围成，各集水管的连接平板上分别设置有多个管安装孔，各散热管的相应端与相应连接平板上的管安装孔插接装配并与相应连接平板焊接连接。本实用新型中的进水集水管和出水集水管由连接平板和扣盖围成。在焊接时，相较于在多孔钢管上进行手工焊接操作，散热管与进水集水管和出水集水管上的连接平板进行焊接，所有的焊缝处于同一平面中，便于采用自动焊机进行操作，克服了手工焊接的缺点，提高了焊接的效率。

主设计要求

1.一种空气冷却用集管式散热器，包括用于连接进水管路的进水集水管、用于连接出水管路的出水集水管以及与两集水管连通以将进水集水管中的冷却水单向导入出水集水管中的中间管束结构，中间管束结构包括多个并行延伸的散热管，各散热管的相应端与所述两集水管中的相应集水管连通，其特征在于：所述进水集水管和出水集水管均由连接平板和扣盖围成，各集水管的连接平板上分别设置有多个管安装孔，各散热管的相应端与相应集水管的连接平板上的管安装孔插接装配并与相应连接平板焊接连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述散热管与连接平板的焊接部位处于连接平板朝向扣盖的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述进水集水管和出水集水管处于所述中间管束结构的同侧，各散热管两端一一对应地与进水集水管、出水集水管连通，各散热管均具有弯折转向部分。

4.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述进水集水管和出水集水管均沿左右方向延伸布置，各集水管上的管安装孔在相应连接平板平面内垂直于左右方向的方向上间隔布置有至少两排，每排管安装孔均沿左右方向间隔布置，任意相邻排的管安装孔在左右方向上交错布置。

5.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述扣盖与连接平板的焊接部分位于连接平板上。

6.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述进水集水管上设置有排气孔。

7.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述出水集水管上设置有排水通道。

8.根据权利要求1或2所述的空气冷却用集管式散热器，其特征在于：所述扣盖包括弧形侧板和与弧形侧板的截面形状相对应的端板，弧形侧板和端板焊接固定在一起。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种空气冷却用集管式散热器。

背景技术

近年来，随着大功率电力电子设备的快速发展，为了防止功率元件因温度过高被烧毁，需要配套循环水冷却系统对其进行冷却。水冷却系统将功率元件产生的热量带走，之后通过主循环泵将带热量的冷却水输送至室外的强迫风冷式空冷器进行二次散热，利用风机强迫环境中的空气从空冷器的散热管束外侧流过，通过对流传热带走散热管束内冷却水的热量，降温后的冷却水再对功率元件进行冷却，如此反复循环。

现有技术中强迫风冷式空冷器包括风机、集管式散热器、风室、支撑构架，其中集管式散热器是空冷器的核心换热元件。如图1所示，目前采用的集管式散热器包括进水集水管101、出水集水管102、中间集水管103和构成中间管束结构的钢管管束104，钢管管束104共设有两层，第一层管束连接进水集水管101和中间集水管103，第二层管束连接中间集水管103和出水集水管102。其中进水集水管101、出水集水管102和中间集水管103均为开孔圆管，而构成钢管管束104的钢管与开孔圆管上的圆孔插接配合并进行焊接，以将进水集水管101、出水集水管102分别与中间集水管103连通。外部冷却水进入散热器后在进水集水管101处将流量均匀分配至第一层管束，冷却水在第一层管束的末端通过中间集水管103汇流后再次分流至第二层管束汇流至冷却水进口侧的出水集水管102。

该散热器中钢管管束104与集水管（包括进水集水管101、出水集水管102和中间集水管103）之间均需要进行焊接，但由于集水管为圆管，集水管上的焊缝不在同一平面内，现有条件下需采用手工焊接的方式进行焊接，效率较低，且每根散热管之间的间距较小，焊接操作不便，导致焊缝处容易出现未焊透、裂纹等质量问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空气冷却用集管式散热器，以解决现有技术中由于集水管为圆管导致集水管和管束焊接处的焊缝不在同一平面内需要手动焊接而存在的效率低、质量不易保证的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的空气冷却用集管式散热器的技术方案是：

一种空气冷却用集管式散热器，包括用于连接进水管路的进水集水管、用于连接出水管路的出水集水管以及与两集水管连通以将进水集水管中的冷却水单向导入出水集水管中的中间管束结构，中间管束结构包括多个并行延伸的散热管，各散热管的相应端与所述两集水管中的相应集水管连通，所述进水集水管和出水集水管均由连接平板和扣盖围成，各集水管的连接平板上分别设置有多个管安装孔，各散热管的相应端与相应集水管的连接平板上的管安装孔插接装配并与相应连接平板焊接连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的进水集水管和出水集水管由连接平板和扣盖围成。在焊接时，相较于在多孔钢管上进行手动焊接操作，散热管先插入进水集水管和出水集水管上的连接平板中的管安装孔中再进行焊接，所有的焊缝处于同一平面中，便于采用自动焊机进行操作，克服了手工焊接存在的效率低、无法保证焊接质量的缺点，有效提高了焊接效率。

进一步的，所述散热管与连接平板的焊接部位处于连接平板朝向扣盖的一侧。

进一步的，所述进水集水管和出水集水管处于所述中间管束结构的同侧，各散热管两端一一对应地与进水集水管、出水集水管连通，各散热管均具有弯折转向部分。进水集水管和出水集水管在一侧布置后便于与进水管路和出水管路进行连接。

进一步的，所述进水集水管和出水集水管均沿左右方向延伸布置，各集水管上的管安装孔在相应连接平板平面内垂直于左右方向的方向上间隔布置有至少两排，每排管安装孔均沿左右方向间隔布置，任意相邻排的管安装孔在左右方向上交错布置。交错布置后的管安装孔能够在相同间距的条件下使相同面积的连接平板上设置更多的管安装孔，从而能够布置更多的散热管以增大散热器内冷却水与外部空气的对流面积，提高散热效率。

进一步的，所述扣盖与连接平板的焊接部分位于连接平板上。在焊接时能够在连接平板外侧边缘处进行焊接，便于操作。

进一步的，所述进水集水管上设置有排气孔，用于排出散热器内的空气。

进一步的，所述出水集水管上设置有排水通道，便于进行更换冷却水等操作。

进一步的，所述扣盖包括弧形侧板和与弧形侧板的截面形状相对应的端板，弧形侧板和端板焊接固定在一起。将弧形侧板和端板焊接在一起构成扣盖的方式比较容易生产制作。

附图说明

图1为现有技术中的散热器的主视图；

图2为本实用新型的空气冷却用集管式散热器的具体实施例的结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为本实用新型的空气冷却用集管式散热器的具体实施例的进水集水管的结构示意图；

图5为本实用新型的空气冷却用集管式散热器的具体实施例的出水集水管的结构示意图；

附图标记说明：101-进水集水管；102-出水集水管；103-中间集水管；104-钢管管束；1-进水集水管；11-进水接口；12-排气孔；2-出水集水管；21-出水接口；22-排水通道；3-扣盖；31-弧形侧板；32-端板；4-连接平板；41-管安装孔；5-散热管；51-平直段；52-弯折转向部分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的空气冷却用集管式散热器的具体实施例，如图2和图3所示，散热器包括用于连接进水管路的进水集水管1和用于连接出水管路的出水集水管2，进水集水管1和出水集水管2之间设置有连通两者以将进水集水管中的冷却水单向导入出水集水管中的中间管束结构，中间管束结构由多个并行延伸设置的散热管5构成，散热器内的冷却水能够被进水集水管1均匀分配至散热管5内，在散热管5内进行散热，之后散热后的冷却水再汇流至出水集水管2，经出水管路流出。

具体的，如图4和图5所示，本实施例中的进水集水管1和出水集水管2均由连接平板4和扣盖3围成。以进水集水管1为例，进水集水管1沿左右方向延伸布置，其连接平板4上设置有用于与散热管5插接配合并进行焊接的管安装孔41，管安装孔41沿所在的连接平板4的平面内垂直于左右方向的方向上间隔布置有三排，每排管安装孔41沿左右方向间隔布置，任意相邻排的管安装孔41在左右方向上交错布置。交错布置后的管安装孔41能够在相同间距的条件下使相同面积的连接平板4上设置更多的管安装孔41，从而设置更多的散热管5，以增大散热器内冷却水与外部空气的对流面积，提高散热效率。在其他实施例中，连接平板上的管安装孔也可以呈阵列布置或是仅设置一排。

如图4所示，进水集水管1的扣盖3在背向连接平板4的一侧还设置有进水接口11，进水接口11沿背向连接平板4的方向延伸，进水接口11在背向连接平板4的一端设置有法兰，用于与进水管路连接。为了便于排出散热器内的空气，提高散热效率，进水集水管1的扣盖3上设置有排气孔12。在其他实施例中，也可以不在进水集水管上设置排气孔。

如图5所示，出水集水管2的扣盖3在背向连接平板4的一侧还设置有出水接口21，出水接口21沿背向连接平板4的方向延伸，出水接口21在背向连接平板4的一端设置有法兰，用于与进水管路连接。为了便于进行更换冷却水等操作，出水集水管2的扣盖3上还设置有排水通道22，排水通道22上设置有控制阀。在其他实施例中，也可以不再设置排水通道。

如图2和图3所示，为了更方便的将进水管路、出水管路与散热器连接起来，本实施例中，散热器的进水集水管1和出水集水管2位于中间管束结构的一侧，进水集水管1和出水集水管2平行并排布置，这样进水集水管1上的进水口和出水集水管2上的出水口相距较近，便于进行安装。

为了适应进水集水管1和出水集水管2位于中间管束结构同一侧的方案，本实施例中构成中间管束结构的散热管5为U型，包括两个互相平行的平直段51和连接平直段51的弯折转向部分52，散热管5的平直段51的端部与对应的连接平板4上的管安装孔41进行插接。为了防止位于不同排的散热管5之间在弯折转向部分52处干涉，不同排之间的平直段51和弯折转向部分52的尺寸不同，尺寸较大的散热管5用于与两集水管相对外侧的管安装孔41进行插接，尺寸较小的散热管5用于与两集水管相对内侧的管安装孔41进行插接。本实施例中散热管5为钢管，在其他实施例中也可以是铜管，或是其他具有散热功能的金属管，在此不做限定。

为了减小外界环境对散热管5与连接平板4之间的焊接部分的腐蚀，焊接工人在连接平板4朝向扣盖3的一侧进行焊接，这样，焊接部分位于连接平板4朝向扣盖3的一侧，即集水管的内部，在使用时由于集水管内充满冷却水，接触空气较少，因此减小外界环境对散热管5与连接平板4之间的焊接部分的腐蚀。当然，在其他实施例中，也可以在连接平板背向扣盖的一侧与散热管进行焊接。

为了便于生产制作扣盖3，扣盖3由弧形侧板31和端板32焊接构成，本实施例中的端板32为与弧形侧板31的截面形状对应的半圆形板，弧形侧板31在端板32的弧形边处与端板32焊接，共同构成扣盖3。在其他实施例中，扣盖也可以采用一体成形直接制成。为了便于将扣盖3与连接平板4焊接在一起，本实施例中焊接平板的尺寸大于扣盖3在焊接处的尺寸，这样的话，在焊接后焊接部分位于扣盖3的外侧周边，更便于焊接操作。在其他实施例中，也可以将连接平板的尺寸设置较小，将连接平板放入弧形侧板的内侧进行焊接。

使用时，温度较高的冷却水由进水管路流入进水集水管1，经进水集水管1被均匀分配至各散热管5内，冷却水在散热管5内与空气进行换热冷却，之后汇流至出水集水管2内，经过出水管路流出，再对功率元件进行散热。

本实施例中进水集水管1和出水集水管2处于中间管束结构的同侧，在其他实施例中，也可以将进水集水管和出水集水管分别设置在中间管束结构的两侧，此时构成中间管束结构的散热管为直管，例如进水集水管设置在中间管束结构的下侧，出水集水管设置在中间管束结构的上侧。在其他实施例中，中间管束结构也可以设置多个弯折转向部分，即中间管束结构呈S形，进水集水管和出水集水管根据设置的弯折转向部分的数量位于中间管束结构的同一侧或是位于中间管束结构的两侧，例如当中间管束结构具有两个弯折转向部分时，两个集水管位于中间管束结构两侧，当中间管束结构具有三个弯折转向部分时，两个集水管位于中间管束结构同侧。

在其他实施例中，也可以将多个散热器并联在一起共同使用，例如第一个散热器中进水集水管设置在中间管束结构的下侧，出水集水管设置在中间管束结构的上侧，第二个散热器中进水集水管设置在中间管束结构的上侧，出水集水管设置在中间管束结构的下侧，并通过连接管将第一个散热器的出水口与第二个散热器的进水口连通。

在其他实施例中，散热器也可以增设中间集水管，中间集水管结构与进水集水管结构相同，但尺寸较大，管安装孔数量为进水集水管的两倍，散热器中设置两个中间管束结构，第一个中间管束结构连通进水集水管和中间集水管，第二个中间管束结构连通中间集水管和出水集水管。

设计图

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