CN103245244B - 换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种换热器，该换热器包括：换热管；翅片，该翅片包括管状部；以及环，用于将翅片的管状部紧固在换热管上。多个翅片的管状部和多个所述环交替地套在换热管上，通过在换热管轴向方向上对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使管状部与环一个套在另一个上地配合在一起，而将多个翅片的管状部固定在换热管上。当换热管直径较小时，换热管与翅片的连接无法用胀管技术，采用本发明的方案可以回避复杂的钎焊工艺，提高产品质量，降低产品制造成本和设备投资。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器。
背景技术
参见图1，换热器100包括翅片20和换热管10，该翅片包括管状部。翅片的管状部紧固在换热管上。对于将翅片的管状部紧固在换热管上的方法，一般采用机械胀管工艺和钎焊工艺。相同的换热器尺寸，换热管的水力直径越小，换热性能会越高，材料成本越低。但是机械胀管技术受换热管直径的影响较大，目前只能应用于直径大于5mm的铜管，而且铝管不适用该技术。对于目前空调行业性价比的无限追求是一个很大的局限。钎焊技术可用于小水力直径换热管换热器，但是钎焊工艺复杂，设备投资高，产品质量不稳定等问题大大限制了微通道换热器的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种换热器和制造换热器的方法，由此例如，在保证换热性能的同时既可以用于管翅式换热器，特别是具有直径小于5mm的换热管的换热器，也同样可以用于微通道换热器，该技术可以取代钎焊和机械胀管技术。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种换热器，该换热器包括：换热管；翅片，该翅片包括管状部；以及环，用于将翅片的管状部紧固在换热管上，其中多个翅片的管状部和多个所述环交替地套在换热管上，通过在换热管轴向方向上对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使管状部与环一个套在另一个上地配合在一起，例如，通过同时在换热管轴向方向上对所有交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使所有管状部与环一个套在另一个上地配合在一起。
根据本发明的另一方面，所述环的轴向方向的长度大致等于或大于管状部的轴向方向的长度。
根据本发明的另一方面，该翅片还包括：大致平坦的主体部分，以及从主体部分向主体部分的一侧延伸的环状突起部分，所述管状部从所述环状突起部分的远离主体部分的端部延伸，并与所述环状突起部分成一体，并且在对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力后，所述环状突起部分变形。
根据本发明的另一方面，所述环状突起部分包括锥面状的部分。
根据本发明的另一方面，所述管状部的壁具有锥形面的形状，例如，所述管状部的壁相对于轴向方向的角度为0至10度或0至25度。
根据本发明的另一方面，环与管状部配合的壁具有锥形面的形状，例如，环与管状部配合的壁相对于轴向方向的角度为1至3度。
根据本发明的另一方面，所述环配合在管状部的外周上。
根据本发明的另一方面，所述锥面状的部分的壁相对于轴向方向的角度为45至90度。
根据本发明的另一方面，所述环配合在管状部的内周上，并且所述环的内周配合在换热管的外周上。
根据本发明的另一方面，所述环的轴向方向的长度大致等于或大于管状部的轴向方向的长度的30％。
根据本发明的另一方面，所述环具有在轴向方向上延伸的槽。
根据本发明的另一方面，所述槽从所述环的轴向方向上的端部延伸到所述环的轴向方向上的中部。
根据本发明的另一方面，所述管状部具有在轴向方向上延伸的槽。
根据本发明的另一方面，所述环状突起部分具有在轴向方向上延伸的槽。
根据本发明的另一方面，多个所述环排列成一行或多行，并且相邻的两个环通过连接件连接，多个所述环分别与翅片上的管状部对应。
根据本发明的又一方面，本发明提供了一种制造换热器的方法，该方法包括：将多个翅片的管状部和多个环交替地套在换热管上，在换热管轴向方向上对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个环施加压力，使管状部与环一个套在另一个上地配合在一起。
本发明的换热器和制造换热器的方法在保证换热性能的同时既可以用于管翅式换热器，特别是具有直径小于5mm的换热管的换热器，也同样可以用于微通道换热器，该技术可以取代钎焊和机械胀管技术。
换热管直径越小，换热越好，材料成本越低。当换热管直径较小，换热管与翅片的连接无法用胀管技术，采用本发明的换热器和制造换热器的方法可以回避复杂的钎焊工艺，提高产品质量，降低产品制造成本和设备投资。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的换热器的示意图；
图2为根据本发明的第一实施例的换热器的翅片在组装前的示意主视图；
图3为根据本发明的第一实施例的换热器的翅片在组装前的示意左视图；
图4a为根据本发明的第一实施例的换热器的翅片在组装前的示意放大主视图；
图4b为根据本发明的第一实施例的换热器的翅片在组装前的示意放大仰视图；
图5a为根据本发明的第一实施例的另一种示例的换热器的翅片在组装前的示意放大主视图；
图5b为根据本发明的第一实施例的另一种示例的换热器的翅片在组装前的示意放大仰视图；
图6为根据本发明的第一实施例的又一种示例的换热器的翅片在组装前的示意放大仰视图；
图7a为根据本发明的第一实施例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧前的示意图；
图7b为根据本发明的第一实施例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧后的示意图；
图8为根据本发明的第一实施例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧前的示意图，图中示出了翅片的管状部和环的交替设置方式；
图9a为根据本发明的第一实施例的换热器的环的示意剖视图；
图9b为根据本发明的第一实施例的换热器的环的示意主视图；
图10a为根据本发明的第一实施例的换热器的环的组的示意主视图；
图10b为根据本发明的第一实施例的换热器的环的组的示意府视图；
图11a为根据本发明的第二实施例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧前的示意图；
图11b为根据本发明的第二实施例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧后的示意图；
图12为根据本发明的第二实施例的另一种示例的换热器的换热管、翅片的管状部和环在压紧后的示意图；
图13a为根据本发明的第二实施例的换热器的翅片在组装前的示意放大主视图；
图13b为根据本发明的第二实施例的换热器的翅片在组装前的示意放大仰视图；
图14为根据本发明的第二实施例的换热器的环的示意图；
图15a为根据本发明的第二实施例的换热器的环的一个示例的示意主视图；
图15b为根据本发明的第二实施例的换热器的环的一个示例的示意俯视图；
图15c为根据本发明的第二实施例的换热器的环的另一个示例的示意主视图；
图15d为根据本发明的第二实施例的换热器的环的；另一个示例的示意俯视图；
图16a为根据本发明的实施例的换热器的环的示意主视图；
图16b为根据本发明的实施例的换热器的环的示意俯视图；以及
图17为根据本发明的实施例的换热器的制造设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1示出了根据本发明的实施例的换热器100。如图1所示，换热器100包括换热管10和翅片20。换热管10可以具有任何横截面形状，换热管10穿过翅片20上的管状部21，并且多个翅片20层叠在一起。
实施例1
如图2至8所示，该翅片20包括管状部21，而换热器100还包括环30，环30用于将翅片20的管状部21紧固在换热管10上。管状部21的内径可以与换热管10的外径大致相同或可以略大于换热管10的外径。
如图7a、7b、8所示，多个翅片20的管状部21和多个所述环30交替地套在换热管10上，通过在换热管10的轴向方向上对交替地套在换热管10上的多个翅片20的管状部21和多个所述环30施加压力，使管状部21与环30一个套在另一个上地配合在一起。在外力作用下，压下环30的同时可以保证换热管10与翅片20紧密接触。在图2至8所示的实施例中，环30套在管状部21上，即环30配合在管状部21的外周上。环30、管状部21和换热管10可以大致同轴地配合在一起。例如，通过同时在换热管轴向方向上对所有交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使所有管状部与环一个套在另一个上地配合在一起。即可以通过一次施加压力的过程使一个或每一个换热管上的所有翅片的管状部和环一个套在另一个上地配合在一起。
如图7a至9b所示，环30的轴向方向的长度可以大致等于或大于管状部21的轴向方向的长度。例如，该轴向方向可以是装配后的换热管10的轴向方向。
如图2至4以及7a至8所示，该翅片20还包括：大致平坦的主体部分23，以及从主体部分23向主体部分的一侧延伸或突起的环状突起部分25，所述管状部21从所述环状突起部分25的远离主体部分23的端部延伸，并与所述环状突起部分25成一体，并且在对交替地套在换热管10上的多个翅片20的管状部21和多个所述环30施加压力后，所述环状突起部分25与主体部分23变形，使得例如所述环状突起部分25与主体部分23大致在同一平面中，或与变形前相比所述环状突起部分25更靠近主体部分23(或更靠近主体部分23所在的平面)或从主体部分23突起的更小。此外，例如，所述管状部21和所述环状突起部分25的轴向方向可以大致与主体部分23垂直。在图2至4以及7a至8所示的示例中，换热器100的翅片20的环状突起部分25实施为锥面状的部分。
如图2至图9b所示，管状部21的壁具有锥形面的形状，例如，管状部21的壁相对于轴向方向的角度可以为0至25度。管状部21的壁也可以具有柱面状的形状。此外，管状部21的壁也可以具有任何其它合适的形状。如图9a所示，环30与管状部21配合的壁33(环30的内壁)具有锥形面的形状，例如，环30与管状部21配合的壁33(环30的内壁)相对于轴向方向的角度可以为1至3度。如图3和图6所示，所述锥面状的部分25的壁相对于轴向方向的角度可以为45至90度。例如，该轴向方向可以是装配后的换热管10的轴向方向。
如图2至6所示，管状部21和环状突起部分25可以具有在管状部21和环状突起部分25的轴向方向上延伸的槽27，更具体而言，管状部21和环状突起部分25的壁可以具有在管状部21和环状突起部分25的轴向方向上延伸的槽27。例如，槽27在管状部21和环状突起部分25的轴向方向上的整个长度上延伸，并且管状部21和环状突起部分25的槽27连接在一起并大致在一个平面上。槽27的数量可以是2个、3个或更多个。
如图7a至8所示，换热管10插入翅片的管状部21，环30套在管状部21上，翅片21上设有环状突起部分25和槽27，在外力作用下，压下环30的同时可以保证换热管10与翅片20紧密接触。
如图5a和5b所示，换热器100的翅片20可以不具备环状突起部分25，而是仅仅具有管状部21，管状部21从主体部分23向主体部分的一侧延伸，所述管状部21与主体部分23直接连接并成一体。例如，所述管状部21的轴向方向可以大致与主体部分23垂直。
如图6所示，换热器100的翅片20的环状突起部分25可以具有任何合适的形状，该环状突起部分可以包括一个或多个锥面状的部分，例如两个锥面状的部分。
上述实施例中，环30配合在管状部21的外周上，可以通过环30与管状部21的过盈配合而将管状部21固定在换热管10上，例如，环30的孔部的两端具有倒角，以便通过轴向压力，将环30压到管状部21上，来将管状部21固定在换热管10上。作为选择，环30的内壁33可以具有锥面形的形状，由此通过轴向压力，将环30压到管状部21上，来将管状部21固定在换热管10上。环30的内壁33可以具有锥面形的形状，或具有圆柱面形的形状。
上述实施例中，管状部21具有槽27或者管状部21和环状突起部分25具有槽27。作为选择，管状部21和环状突起部分25可以不设置槽27，而是将环30压到管状部21上，通过管状部21的变形将管状部21固定在换热管10上。
环30可以单独地形成，或者如图10a和10b所示，环30可以形成环30的组，多个环30可以排列成一行或多行。例如，一组环30包括多个环30，相邻的两个环30之间通过连接件31连接，连接件31可以为杆状件。一组环30所包括的环30的数量可以与翅片20的一排管状部21的数量相同或翅片20的一排管状部21的数量是一组环30所包括的环30的数量的整数倍。作为选择，一组环30所包括的环30的数量可以是任何数量。一组环所包括的多个环30大致沿直线排列。两个环30之间的间距大致等于换热管10的间距或管状部21的间距。此外，环30可以形成阵列，例如矩形阵列，相邻的两个环通过连接件31连接，所有环30分别与翅片上的管状部21对应。
实施例2
下面仅仅描述第二实施例与第一实施例不同的部分。
参见图11a至图13b，翅片20包括管状部21。管状部21从主体部分23向主体部分的一侧延伸，即管状部21与主体部分23直接连接并成一体。例如，所述管状部21的轴向方向可以大致与主体部分23垂直。在第二实施例中，环30配合在管状部21的内周上，而环30的内周配合在换热管10的外周上。即管状部21套在环30上，而环30套在换热管10上。环30的内径可以等于或略大于换热管10的外径。
如图14所示，环30与管状部21配合的壁35(环30的外壁)具有锥形面的形状，例如，环30与管状部21配合的壁35(环30的外壁)相对于轴向方向的角度可以为1至3度。
如图15a和15b所示，所述环30具有在轴向方向上延伸的槽31。即将环30形成开口环。如图15c和15d所示，所述槽31可以从所述环30的轴向方向上的端部延伸到所述环30的轴向方向上的中部。例如，两个或多个槽31可以分别从所述环30的轴向方向上的端部延伸到所述环30的轴向方向上的中部，并且从一端延伸的一个槽与从另一端延伸的一个槽的总长度可以大于环30的轴向方向上的长度，或也可以小于或等于环30的轴向方向上的长度。根据一种示例，所述槽31在所述环30的轴向方向上的长度可以大于所述环30的轴向长度的3/4。
如图11a和11b所示的实施例中，将环30套在换热管10上，然后将管状部21套在环30上，用外力向下压翅片20，由于环30可收缩(由于可变形或/和带有槽)，从而抱紧换热管10，保证翅片20、换热管10、环30紧密接触。
上述实施例中，环30配合在管状部21的内周上，可以通过环30与管状部21的过盈配合而将管状部21固定在环30上，而环30固定在换热管10上，例如，通过轴向压力，将环30压到管状部21中，来将环30固定在换热管10上，并将管状部21固定在环30上。作为选择，管状部21的壁可以具有锥面形的形状和/或环30的外壁可以具有锥面形的形状，由此通过轴向压力，将环30压到管状部21中，来将管状部21固定在换热管10上。
上述实施例中，环30具有槽31。作为选择，环30可以不设置槽31，而是将环30压到管状部21中，通过环30的变形将环30固定在换热管10上，而将管状部21固定在环30上。
如图11b和12所示，环30的轴向方向的长度可以大致等于或大于管状部21的轴向方向的长度。例如，该轴向方向可以是装配后的换热管10的轴向方向。作为选择，环30的轴向方向的长度也可以小于管状部21的轴向方向的长度。在这种情况下，环30、管状部21和换热管10配合在一起之后，部分管状部21的壁可能位于环30之间。根据本发明的一个示例，所述环30的轴向方向的长度大致等于或大于管状部21的轴向方向的长度的30％。
如图13a和13b所示，管状部21的壁具有锥形面的形状，例如，管状部21的壁相对于轴向方向的角度可以为0至25度。管状部21的壁也可以具有柱面状的形状。此外，管状部21的壁也可以具有任何其它合适的形状。
环30的材料可以是高导热性材料。
如图16a和16b所示，环30可以根据换热管10的截面形状设置成相应的形状，例如，环30可以具有圆形形状、椭圆形形状、与作为换热管的扁管的截面形状对应的形状。管状部21也可以具有相应的形状。
下面描述根据本发明的换热器的制造方法。
下面参见图8、17，描述根据本发明的制造换热器的方法。
由诸如翅片冲压设备的设备A(例如冲床、压力机)形成多个翅片20，由诸如环冲压设备的设备B(例如冲床、压力机)形成环30。例如，利用金属板通过冲压形成整体的翅片20，利用金属板通过冲压形成整体的环30。通过传输机构将设备A形成的翅片20沿着方向AT运输到装配站，将设备B形成的环30沿着方向BT运输到装配站，并将换热管10固定在支架50上。
将翅片20的管状部21和环30交替地套在换热管10上，在换热管轴向方向上对交替地套在换热管10上的多个翅片20的管状部21和多个环30施加压力，使管状部21与环30一个套在另一个上地配合在一起。例如，管状部21套在环30上或环30套在管状部21上。例如，通过压紧装置(例如压力机)将管状部21和环30压紧。例如，通过同时在换热管轴向方向上对所有交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使所有管状部与环一个套在另一个上地配合在一起。即可以通过一次施加压力的过程使一个或每一个换热管上的所有翅片的管状部和环一个套在另一个上地配合在一起。
该加工方法可采用全自动控制，产品质量稳定，效率高，能适应高速冲床加工。本发明的方法适用于单排换热器，也适用于多排换热器。
换热管直径越小，换热越好，材料成本越低。当换热管直径较小，换热管与翅片的连接无法用胀管技术，采用本发明的技术方案，可以回避复杂的钎焊工艺，提高产品质量，降低产品制造成本和设备投资。
需要注意的是，本发明的上述实施例中的全部技术特征或部分技术特征可以以任何合适的方式进行组合而形成新的实施例。

Claims (16)

1.一种换热器，包括：
换热管；
翅片，该翅片包括管状部；以及
环，用于将翅片的管状部紧固在换热管上，
其中多个翅片的管状部和多个所述环交替地套在换热管上，通过在换热管轴向方向上对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力，使管状部与环一个套在另一个上地配合在一起，
所述环配合在管状部的内周上，并且所述环的内周配合在换热管的外周上。
2.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述环的轴向方向的长度大致等于或大于管状部的轴向方向的长度。
3.根据权利要求1所述的换热器，其中
该翅片还包括：大致平坦的主体部分，以及从主体部分向主体部分的一侧延伸的环状突起部分，所述管状部从所述环状突起部分的远离主体部分的端部延伸，并与所述环状突起部分成一体，并且
在对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个所述环施加压力后，所述环状突起部分发生变形。
4.根据权利要求3所述的换热器，其中
所述环状突起部分包括锥面状的部分。
5.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述管状部的壁具有锥形面的形状。
6.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述管状部的壁相对于轴向方向的角度为0至25度。
7.根据权利要求1所述的换热器，其中
环与管状部配合的壁具有锥形面的形状。
8.根据权利要求1所述的换热器，其中
环与管状部配合的壁相对于轴向方向的角度为1至3度。
9.根据权利要求4所述的换热器，其中
所述锥面状的部分的壁相对于轴向方向的角度为45至90度。
10.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述环的轴向方向的长度大致等于或大于管状部的轴向方向的长度的30％。
11.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述环具有在轴向方向上延伸的槽。
12.根据权利要求11所述的换热器，其中
所述槽从所述环的轴向方向上的端部延伸到所述环的轴向方向上的中部。
13.根据权利要求1所述的换热器，其中
所述管状部具有在轴向方向上延伸的槽。
14.根据权利要求3所述的换热器，其中
所述环状突起部分具有在轴向方向上延伸的槽。
15.根据权利要求1所述的换热器，其中
多个所述环排列成一行或多行，并且相邻的两个环通过连接件连接，多个所述环分别与翅片上的管状部对应。
16.一种制造换热器的方法，包括：
将多个翅片的管状部和多个环交替地套在换热管上，
在换热管轴向方向上对交替地套在换热管上的多个翅片的管状部和多个环施加压力，使管状部与环一个套在另一个上地配合在一起，
所述环配合在管状部的内周上，并且所述环的内周配合在换热管的外周上。
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