CN103874900A - 换热器 - Google Patents

Abstract

一种换热器包括多个管，其运输穿过所述多个管的第一流体流且基本上被设置成与穿过所述换热器的第二流体流的方向横向，且被设置成以基本上沿着所述第二流体流的方向延伸的多个管排。所述换热器还包括网板，其具有多个腹板和设置在所述多个腹板的腹板之间的多个管槽。所述多个管中的每一个管固定在所述多个管槽的一个管槽上。换热器的形成包括：形成一种具有多个腹板和位于所述腹板之间的多个管槽的网板；形成并构造用来在其中运输第一流体流的多个管；将所述多个管插入所述多个管槽中。

Description

换热器

发明背景

本文公开的主题涉及换热器。更具体地说，本公开的主题涉及换热器的管及翅片构造。

微通道换热器多年来已代表了例如用于汽车和采暖、通风及空调（HVAC）应用的换热器的典型结构。由于这些换热器与其它换热器结构相比时更具结构紧凑、成本相对低及制冷剂加注量降低的原因，因此这些换热器在住宅甚至航空航天HVAC产品中的应用越来越广。

在微通道换热器中，液体或两相制冷剂流过挤压管内部的小口。空气流过布置在管间的折叠翅片。由于此结构的高表面密度及典型管的平面形状，所以这些换热器更易于保持潮湿和冷凝且随后产生积霜问题。当管水平设置时，这特别有问题。水聚集在管的水平表面上，从而导致较高的流动和传热阻抗以及管表面的腐蚀和斑点。

如图1所示，一些换热器如此构造以使管基本上整合到翅片上。换热器10具有整合的管-翅片结构，其中多个管12设置有在多个管12的相邻管12之间延伸并在这个结构中用作翅片的多个腹板14。所述构造通常形成为如图2所示。两个半部16单独形成，每个半部16包括管12的至少一部分和腹板14的一部分。所述两半部16一般通过硬焊或焊接固定在一起。在形成换热器10的替代方法中，整合的管12和腹板14结构挤压成一个单元。这两种方法要求管12和腹板14是由同一种材料形成。这便经常导致腐蚀问题，以致制冷剂流体从管12中漏出。此外，在两半部16之间必须保持流体密封以防止流体从管12中漏出。

发明概要

根据本发明的一个方面，换热器包括多个管，其运输穿过所述多个管的第一流体流并基本上与穿过所述换热器的第二流体流的方向横向设置，且以基本上沿着与所述第二流体流方向成角度的方向延伸的多个管排设置。所述换热器还包括网板，其具有多个腹板和设置于所述多个腹板的腹板之间的多个管槽。多个管中的每一个管固定在所述多个管槽的一个管槽上。

根据本发明的另一方面，一种形成换热器的方法包括：形成具有多个腹板和位于所述多个腹板的腹板之间的多个管槽的网板。形成并构造多个管以运输穿过所述多个管的第一流体流。所述多个管插入所述多个管槽中并与穿过所述换热器的第二流体流基本上横向设置。

根据本发明的另一方面，所述多个腹板的形成与所述多个管的形成分开使材料的选择变为可行，以致多个腹板材料的厚度与所述多个管材料的厚度可被设计成不同厚度。

这些及其它优势和特征将从以下结合附图的描述中变得更加显而易见。

附图简述

在说明书开始的权利要求书中特别指出并明确要求被认为是本发明的主题。本发明的上述和其它特征和优势从以下结合附图进行的详细描述中变得显而易见，其中：

图1是整合的管和翅片换热器结构的示例图；

图2是整合的管和翅片换热器结构的分解图；

图3是换热器结构的实施方案的示意图；

图4是换热器结构的实施方案的分解图；

图5是换热器的实施方案的组装图；

图6是换热器结构的另一实施方案；

图7是换热器的实施方案的透视图；

图8是换热器的头部的实施方案的剖视图；

图9是通过换热器的制冷剂流型的示意图；和

图10是通过换热器的另一制冷剂流型的另一示意图。

具体实施方式部分通过参照附图举例的方式阐述了本发明的实施方案以及优势和特征。

具体实施方式

图3示出换热器20的结构。在一些实施方案中，换热器20是一种微通道换热器（MCHX）。换热器20包括设置有多个腹板24的多个管22，多个腹板24在多个管22的相邻管22之间延伸并在这个换热器20中用作翅片。例如液体或两相制冷剂的第一流体流26流过多个管22。虽然本申请中通篇使用术语“第一流体流”，但是应理解，任何选定液体、气体或两相流体可为热传递的目的而流过多个管22。在一些实施方案中，多个管22设置成排28。例如气流的第二流体流30流动穿过多个管22和多个腹板24，使得热能通过管22和腹板24结构在第二流体流30与第一流体流26之间传递。在一些实施方案中，气流30的方向基本上垂直于制冷剂流26。

现参照图4，换热器20的管22与腹板24分开形成。网板32通过印花、挤压或其它适宜方法形成为单片。网板32包括多个腹板24，其中管槽34位于相邻腹板24之间。这样配置管槽34使得管22可插入每一个管槽34中，结果得到图5所示换热器20。管22可以通过例如硬焊或粘合剂的任何适宜方法固定在管槽34中。

管22与腹板24分开形成允许管22和腹板24以适合它们特定的目的而由不同的材料形成。例如，腹板24材料可以相对管22材料略阳性些，由此提供管22一定程度的腐蚀保护，如此腹板24和管22的材料选择是经选定的，以便在管22腐蚀前腹板24优先腐蚀。这减少了管22的破损和泄漏。此外，管22连接到腹板24仅为热传递目的，并不会控制管22中的流体，这是因为管22是独立的。在其它实施方案中，管22与腹板24分开形成使得管22和腹板24由不同材料形成以适合它们的可制造性，以使管22所选择的材料可经选定以便于形成管22，同时腹板24所选择的材料可经选定以保护管22免于腐蚀。

现参照图6，在一些实施方案中，腹板24包括一个或更多个表面增强件，例如从腹板24向外伸出的肋片36。在一些实施方案中，肋片36可以在网板32与管22连接之前在网板32中形成，这样更容易形成肋片36。在一些实施方案中，肋片36是通过冲压形成，从而得到从腹板24伸出的肋片36和通过冲压操作而形成于腹板24自身中的肋片孔38。在一些实施方案中，肋片表面40与第二流体流30的方向基本对齐。肋片36增加了腹板24与第二流体流30之间的热传递，同时肋片孔38提供排水路径以除去和预防腹板24上的水气积聚，进而减少腹板24的腐蚀。

参照图7，多个管22可连接到多个将制冷剂流26分布到管22的排28中的头部42上。在图7的实施方案中，管22的每一末端示出三个头部42，但该示例仅是示例性，且可以采用任何数量的头部42。管22引入到头部42的口（未示出）可通过例如机械加工或冲压等在头部42中形成。管22一经定位后，则可通过硬焊、环氧化、锻造或其它选定工序固定到头部42上。与典型换热器的单个头部相比，多个头部42体积更小，因此减少了所需的制冷剂量。例如，四个直径为0.5英寸的头部42比两个直径为1英寸的头部体积小了50%。此外，较小头部减轻了带有大头部的系统中存在的流量分配/循环问题。为将制冷剂流36分配到多个头部42，在头部42的上游使用分配器44。

现参照图8，换热器46同一末端50的头部42可通过一个或更多个直通通道48连接以使头部42之间的制冷剂流26相通和/或替代使用分配器44（或除使用分配器44外）使制冷剂流26分配到头部42。头部42可单独形成或如图8所示为带有多个头部腔室52的单一头部42，或其组合。多个腔室52可通过例如成型、焊接、硬焊的任何适宜加工方法形成，或在一些实施方案中可挤压为单个统一组件。

如图9和10所示，在每个管末端50的多个头部42配置和多个腔室52头部42允许有穿过换热器46的各种制冷剂流26流型。例如，如图9所示，制冷剂流26从第一末端50到第二末端50可以为单向的。或者，如图10所示，制冷剂流26可以为双向的，通过使用头部腔室52之间的直通通道48使其沿着第一方向流经选定管22同时使其沿着第二方向流经其它选定管22。

虽然已结合仅有限数量的实施方案来详细描述了本发明，但是应易于理解本发明并不限于所公开的这些实施方案。相反，可修改本发明以并入本文未描述但与本发明的精神和范围相应的任何数量的变形、改变、替换或等效配置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但是应理解，本发明的各方面可仅包括所述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不应视为由以上描述所限制，而仅由所附权利要求书的范围限制。

Claims (19)

1.一种换热器，其包括：

多个管，其运输穿过所述多个管的第一流体流并基本上与穿过所述换热器的第二流体流的方向横向设置，且以基本上沿着所述第二流体流的方向延伸的多个管排设置；和

网板，其包括：

多个腹板；和

设置在所述多个腹板的腹板间的多个管槽，所述多个管中的每一个管固定在所述多个管槽的一个管槽上。

2.根据权利要求1所述的换热器，其中所述多个腹板包括从所述多个腹板伸出基本上伸入所述第二流体流中的多个肋片。

3.根据权利要求2所述的换热器，其中所述一个或更多个肋片具有与所述第二流体流方向基本平齐的肋片表面。

4.根据权利要求1所述的换热器，其中所述多个管由第一材料形成且所述网板由和所述第一材料不同的第二材料形成。

5.根据权利要求4所述的换热器，其中所述第二材料相对所述第一材料为阳极。

6.根据权利要求1所述的换热器，其还包括设于所述网板内的多个肋片孔。

7.根据权利要求1所述的换热器，其中所述多个管通过硬焊或粘合剂的一种或多种方式固定到所述网板。

8.根据权利要求1所述的换热器，其还包括设置于所述多个管排的末端并与其流体连通的至少一个头部。

9.根据权利要求8所述的换热器，其中所述至少一个头部为多个头部。

10.根据权利要求9所述的换热器，其还包括用于将所述第一流体流分配到所述多个头部的分配器。

11.根据权利要求8所述的换热器，其中所述至少一个头部为一个带有两个或多个头部腔室的头部。

12.根据权利要求11所述的换热器，其中所述两个或多个头部腔室通过一个或更多个直通通道连接。

13.一种形成换热器的方法，其包括：

形成网板，其具有：

多个腹板；和

设置于所述多个腹板的腹板之间的多个管槽；

形成被构造用来在其中运输第一流体流的多个管；和

将所述多个管插入所述多个管槽中，使得所述多个管与穿过所述换热器的第二流体流横向设置。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包括将所述多个管固定到所述网板的所述多个管槽上。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个管通过硬焊或粘合剂的一种或多种方式固定到所述网板。

16.根据权利要求13所述的方法，其还包括由第一材料形成所述多个管和由与所述第一材料不同的第二材料形成所述网板。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二材料相对所述第一材料为阳极。

18.根据权利要求13所述的方法，其还包括在所述多个腹板中形成从所述多个腹板伸出基本上伸入所述第二流体流中的多个肋片。

19.根据权利要求13所述的方法，其还包括在所述网板中形成多个肋片孔。

Images