CN103269819A - 具有第一组燃烧器和第二组燃烧器的自动钎焊系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动钎焊系统，装置(30)由所述自动钎焊系统沿着通过钎焊区(35)界定的路径传送，且所述自动钎焊系统包括第一(50)组燃烧器和第二(52)组燃烧器，所述燃烧器分别布置在钎焊区(35)内所述路径的第一和第二相对侧上以在所述第一和第二侧大致均匀地加热装置(30)的组件(31、34)并且沿着钎焊区(35)大致均匀地加热装置(30)的组件(31、34)，使得每一个组件(31、34)的每一侧被加热到与每一个另一组件(31、34)的每一侧大致相似的温度。

Description

具有第一组燃烧器和第二组燃烧器的自动钎焊系统
技术领域
本文公开的主旨涉及一种自动钎焊系统，且更明确地说，涉及一种具有改进的性能和减少的缺陷率的自动钎焊系统。
发明背景
空调、加热泵和冷藏单元中使用的圆管和板鳍热交换器(RTPF)通常包括插入到紧密配置的鳍片包中的一连串长的"U"形管。接着，称为发夹状物的成形管在相对端通过钎焊在适当位置的半环形弯头而相互线路连接（接合）。在一些情况中，改为使用直管，同时在管的两端钎焊半环形弯头。在低产量情况下，手动钎焊管。但是，这种手动钎焊过程取决于操作员，容易有较高缺陷率且在高产量环境中不受欢迎。因此，当生产率变得足够高时，存在成本理由来自动化钎焊过程。
由于传统RTPF热交换器通常具有铜管和铝鳍片，所以因钎焊材料的熔点与铜管的基础材料的熔点之间的宽温度窗口而宽大处理关联的钎焊过程。另一方面，铝管和铝鳍片RTPF热交换器中用于铝管的钎焊自动控制是新颖的且需要相对较高质量和高精度钎焊以确保与铜/铝RTPF相当的泄漏/缺陷率。
发明概要
根据本发明的一个方面，提供一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着通过钎焊区界定的路径传送，且所述自动钎焊系统包括第一组燃烧器和第二组燃烧器，其等分别布置在所述钎焊区内所述路径的第一和第二相对侧上以在所述第一和第二侧大致均匀地加热所述装置的组件并且沿着所述钎焊区大致均匀地加热所述装置的所述组件，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
根据本发明的另一方面，提供一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着通过钎焊区界定的路径传送，且所述自动钎焊系统包括：第一组燃烧器，其布置在所述钎焊区内所述路径的第一侧以沿着所述钎焊区的长度从所述第一侧大致均匀地加热所述装置的组件；和第二组燃烧器，其布置在所述钎焊区内所述路径的第二侧以沿着所述钎焊区的长度从所述第二侧大致均匀地加热所述装置的组件，所述第一侧和所述第二侧彼此相对且所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器在所述第一侧和所述第二侧大致均匀地加热所述装置，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
根据本发明的又一方面，提供一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着连续通过预热区和钎焊区界定的路径传送，且所述自动钎焊系统包括：第一组燃烧器，其布置在所述预热区和所述钎焊区内所述路径的第一侧以沿着所述预热区和所述钎焊区的各自长度从所述第一侧大致均匀地加热所述装置的组件；和第二组燃烧器，其布置在所述预热区和所述钎焊区内所述路径的第二侧以沿着所述预热区和所述钎焊区的各自长度从所述第二侧大致均匀地加热所述装置的组件，所述第一侧和所述第二侧彼此相对且所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器在所述第一侧和所述第二侧大致均匀地加热所述装置，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
从下文结合附图的描述将显而易知这些和其它优点和特征。
附图简述
在说明书结论处的权利要求中明确指出且清楚地主张被认为是本发明的主旨。从下文结合附图的详细描述将显而易知本发明的前述和其它特征和优点。
图1是根据实施方案的自动钎焊系统的透视图；
图2是通过图1的自动钎焊系统传送的热交换器的半环形弯头的透视图；
图3是燃烧器构造的示意图；和
图4是另外的燃烧器构造的示意图。
详细描述通过参考附图举实例解释了本发明的实施方案以及优点和特征。
具体实施方式
根据多方面，自动钎焊系统设计和构造可降低与废料和修复相关联的成本，同时提高工艺质量并且促使其延伸到更复杂的多行热交换器应用。
参考图1和图2，提供自动钎焊系统10且其包括传送器20以沿着大致呈直线或在旋转或曲线钎焊系统的情况中呈曲线的传送路径21来传送装置30，使得装置30连续移动通过预热区（见图3）和钎焊熔炉40的钎焊区35。钎焊区35维持在足以用于铝/铝合金-铝/铝合金钎焊的温度且预热区维持在低于钎焊区35的温度。这样，在精确控制钎焊区35温度的情况下，装置30的铝组件可与装置30的其它铝组件有效接合且减少了热损坏或/和变形。
如图1和图2中所示，装置30沿着传送路径21被传送同时通常依次穿过预热区和钎焊区35。装置30的钎焊点需要被均匀且精确地加热到正确、极其严密的温度范围用于钎焊合金使其熔化且装置30的以铝为主的组件不被热损坏或大致扭曲。过高的温度将熔化装置30的组件或大致使其热变形，且低于所需温度可能不容许适当熔化和流动过程用于钎焊合金以完成钎焊接合而无多孔性或其它缺陷。因此，自动钎焊系统10使全部钎焊点维持在适当温度范围内同时维持具可接受的均匀度和幅度的火焰速度场。
根据实施方案，装置30可包括热交换器31，诸如空调、冷藏单元和加热泵中使用的圆管和板鳍热交换器(RTPF)。热交换器31包括插入到紧密配置的鳍片33包中的一连串长的"U"形管32。接着，称为发夹状物的管32在相对端通过钎焊在适当位置的半环形弯头34而相互线路连接或接合。半环形弯头34与管32之间的界面36代表应该维持温度控制的钎焊点，因为管32和半环形弯头34可各包括具有用于钎焊的严密温度范围的铝/铝合金。
根据替代实施方案，直管可代替发夹状物来使用而不脱离本申请的范围。在这些实施方案中，在直管的两端上执行半环形弯头34的钎焊以完成线路连接。这可能需要通过钎焊工艺两次移动热交换器31。
钎焊区35由第一组燃烧器50界定，第一组燃烧器50布置在钎焊区35内传送路径21的第一侧211。因此，第一组燃烧器50从第一侧211加热装置30。此外，第一组燃烧器50被构造使得沿着钎焊区35的长度L大致均匀地执行加热。类似地，钎焊区35由第二组燃烧器51界定，第二组燃烧器51布置在钎焊区35内传送路径21的第二侧212。因此，第二组燃烧器51从第二侧212加热装置30。此外，第二组燃烧器51被构造使得沿着钎焊区35的长度L大致均匀地执行加热。此外，第一侧211和第二侧212彼此相对且第一组燃烧器50和第二组燃烧器51被构造以在第一侧211和第二侧212大致均匀地执行装置30的钎焊接合点的加热。
这样，至少管32的端部的每一侧和半环形弯头34的每一侧各被加热到大致相似温度达大致相似时间段，使得每个界面36的钎焊过程大致相似地且根据用于铝/铝合金钎焊过程的预定义参数进行。此外，如以下将讨论，在呈多行提供管32和半环形弯头34的端部的情况下，在内部行和外部行中，至少管32的端部的每一侧和半环形弯头34的每一侧各被加热到大致相似温度达大致相似时间段。在传统系统中尚未示出这个作用，其中依赖扩散云状火焰来加热内部行。
参考图3和图4，已使用计算流体动力(CFD)模拟来建立自动钎焊系统设计和构造。利用CFD的方法模拟钎焊过程且已经通过单一燃烧器上关于燃烧器与燃烧器交互作用和作为时间函数加热静止和移动物体的燃烧器的测试数据来确认。通常最初会模拟流场，且随后通过并入燃烧模型、瞬时传热和移动边界状态而将温度场添加到模拟中。在通过实验装备的确认之后，CFD模型用来研究不同燃烧器系统构造的钎焊接合点温度变化。因此，已经详细分析多个燃烧器系统概念且包括图3和图4中所示的燃烧器系统。
如图3中所示，第一组燃烧器50和第二组燃烧器51可以呈交错构造501、平行构造502和成角度构造503中的一个或多个来配置。在利用成角度构造的情况中，成角度燃烧器504或505的一部分可界定位于钎焊区35上游的预热区37。
在一些情况下，装置30可以是厚的和/或许多行管32和半环形弯头34可以是大型的。在这些情况下，内部管32和半环形弯头34会需要由额外燃烧器提供的额外加热。如图4中所示，这些额外燃烧器可提供为第一组燃烧器50和第二组燃烧器51中的每一个还包括至少第一列和第二列燃烧器52、53，其中第一列燃烧器52的燃烧器相互大致共面，管32和半环形弯头34和第二列燃烧器53的燃烧器相互大致共面但可与如上所述类似地配置的第一列燃烧器52的燃烧器的平面离相和/或移位。第一列燃烧器52或第二列燃烧器53的倾斜角可以是0度与90度之间的任何值。同样，随着装置30的宽度增大和/或管32和半环形弯头34的行数增加，第二列燃烧器53的行数可增加使得装置30的内部区域和/或内部管32和半环形弯头34可被大致均匀加热。
根据各个实施方案，上述燃烧器配置可提供在另外构造中。燃烧器的燃烧器喷嘴直径可各约为2毫米至30毫米。装置30沿着传送路径21的传送速度和火焰速度的比可以在约0.0001至0.0012之间，特定范围是约0.0005到0.0008，以界定通过钎焊区35和/或预热区37上升的温度。燃烧器中心线之间的距离和燃烧器尖端与装置30中心线之间的距离的比可在约0.1至1之间，特定范围是约0.2至0.4，以界定水平火焰传播和分布。第一列燃烧器52与第二列燃烧器53之间的距离和燃烧器中心线之间的距离的比可约为0至0.5以界定在垂直对水平方向上火焰传播、分布和均匀度。交错构造501的燃烧器中心线之间的距离和燃烧器中心线之间的距离的比可约为0至1，特定范围约为0.4至0.6，以界定火焰传播对称性。燃烧器直径和燃烧器长度之和乘以燃烧器水平角的正弦值与燃烧器中心线之间的距离的比可约为0至1，特定范围约为0.01至0.6，以界定水平火焰均匀度和交互作用。第二列燃烧器53的火焰速度乘以第二列燃烧器53倾斜角的余弦值和火焰速度的比可约为0至2，特定范围约为0至1.5，以界定流程图和流场均匀度。第二列燃烧器53的前缘和高度之间的距离和第一列燃烧器52的前缘的比可约为0至2，特定范围约为0.1至1，以界定装置30深度方向上的火焰分布。第二列燃烧器53倾斜角的正弦值可约为0.15至0.9，特定范围约为0.20至0.68，以界定半环形弯头深度方向上的火焰分布。最后，预热区37中的燃烧器数和钎焊区35中的燃烧器数的比可约为0.2至1.3，特定范围约为0.3至0.8，以界定钎焊过程期间的温度上升曲线图和均匀度。
根据本发明的另外方面，提供一种操作自动钎焊系统10的方法，且所述方法包括传送装置30使其通过钎焊区35、沿着钎焊区35的长度L大致均匀地加热装置30并且在装置30行进所沿着的传送路径21的每一侧上大致均匀地加热装置30。
自动钎焊系统10无需受限于其中装置30沿着直线路径21被传送的情况。事实上，在一些实施方案中，自动钎焊系统10可应用到自动旋转或分度钎焊台，且在其它实施方案中，可应用到机械臂钎焊系统。旋转分度台通常具有两个到五个加热站和加热曲线设置，因此最初一个或两个站界定预热区且接下来的多个站渐进式加热零件到钎焊温度。在利用机械臂钎焊系统的情况中，使用放置在机械臂端部的喷枪来完成钎焊操作，所述机械臂可与由电动机驱动的运动机构在接合点铰接（或设计为具有多个接合点）。对头部可放置有多少个喷枪不存在限制，使得可以在多个点进行钎焊。
虽然已经仅结合有限数量的实施方案详细描述本发明，但应易于了解本发明不限于这些公开的实施方案。更确切地说，本发明可被修改以并入至此尚未描述但与本发明的精神和范围相匹配的任何数量的变更配置、更改配置、替代配置或等效配置。此外，虽然已经描述本发明的各个实施方案，但应了解本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受限于前述描述，而是仅受限于附属权利要求的范围。

Claims (26)

1.一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着通过钎焊区界定的路径传送，所述系统包括：
第一组燃烧器和第二组燃烧器，所述燃烧器分别布置在所述钎焊区内所述路径的第一和第二相对侧上以在所述第一和第二侧大致均匀地加热所述装置的组件，并且沿着所述钎焊区大致均匀地加热所述装置的所述组件，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
2.根据权利要求1所述的自动钎焊系统，其中所述路径大致呈直线。
3.根据权利要求1所述的自动钎焊系统，其中所述装置包括铝和/或铝合金。
4.根据权利要求1所述的自动钎焊系统，其中所述燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的自动钎焊系统，其中所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
6.根据权利要求1所述的自动钎焊系统，其中所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器中的每一组包括至少第一列和第二列燃烧器，
所述第一列燃烧器大致共面，且
所述第二列燃烧器相互大致共面、与所述第一列燃烧器离相且与所述第一列燃烧器的平面移位。
7.根据权利要求6所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
9.一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着通过钎焊区界定的路径传送，所述系统包括：
第一组燃烧器，其布置在所述钎焊区内所述路径的第一侧以沿着所述钎焊区的长度从所述第一侧大致均匀地加热所述装置的组件；和
第二组燃烧器，其布置在所述钎焊区内所述路径的第二侧以沿着所述钎焊区的所述长度从所述第二侧大致均匀地加热所述装置的所述组件，
所述第一侧和所述第二侧彼此相对且所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器在所述第一侧和所述第二侧大致均匀地加热所述装置，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
10.根据权利要求9所述的自动钎焊系统，其中所述路径大致呈直线。
11.根据权利要求9所述的自动钎焊系统，其中所述装置包括铝和/或铝合金。
12.根据权利要求9所述的自动钎焊系统，其中所述燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的自动钎焊系统，其中所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
14.根据权利要求9所述的自动钎焊系统，其中所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器中的每一组包括至少第一列和第二列燃烧器，
所述第一列燃烧器大致共面，且
所述第二列燃烧器相互大致共面、与所述第一列燃烧器离相且与所述第一列燃烧器的平面移位。
15.根据权利要求14所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
16.根据权利要求15所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
17.一种自动钎焊系统，装置由所述自动钎焊系统沿着顺续地通过预热区和钎焊区界定的路径传送，所述系统包括：
第一组燃烧器，其布置在所述预热区和所述钎焊区内所述路径的第一侧以沿着所述预热区和所述钎焊区的各自长度从所述第一侧大致均匀地加热所述装置的组件；和
第二组燃烧器，其布置在所述预热区和所述钎焊区内所述路径的第二侧以沿着所述预热区和所述钎焊区的所述各自长度从所述第二侧大致均匀地加热所述装置的组件，
所述第一侧和所述第二侧彼此相对且所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器在所述第一侧和所述第二侧大致均匀地加热所述装置，使得每一个所述组件的每一侧被加热到与每一个另一组件的每一侧大致相似的温度。
18.根据权利要求17所述的自动钎焊系统，其中所述路径大致呈直线。
19.根据权利要求17所述的自动钎焊系统，其中所述装置包括铝和/或铝合金。
20.根据权利要求17所述的自动钎焊系统，其中钎焊区温度维持在足以用于铝-铝钎焊的温度并且超过预热区温度。
21.根据权利要求17所述的自动钎焊系统，其中所述燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
22.根据权利要求21所述的自动钎焊系统，其中所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
23.根据权利要求17所述的自动钎焊系统，其中所述第一组燃烧器和所述第二组燃烧器中的每一组包括至少第一列和第二列燃烧器，
所述第一列燃烧器大致共面，且
所述第二列燃烧器大致共面且与所述第一列燃烧器的平面移位。
24.根据权利要求23所述的自动钎焊系统，其中所述第二列燃烧器与所述第一列燃烧器离相。
25.根据权利要求23所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的燃烧器是交错的、平行的和成角度中的一种或多种。
26.根据权利要求25所述的自动钎焊系统，其中所述第一列燃烧器的所述成角度燃烧器的一部分在所述钎焊区的上游界定预热区。
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