CN104913664B - 燃气热水器的铜铝热交换器及其连接方法 - Google Patents

Abstract

一种燃气热水器的铜铝热交换器，包括壳体、直管、换热翅片、U型管、盘管和进出水管，主要技术特征在于所述壳体、换热翅片由铜铝材料制造成型，所述直管、U型管、盘管由铜铝材料或者铜材料制造成型；所述铜铝材料包括铝材料基体，以及设于该基体外壁的铜材料覆盖层。本发明既能有效控制热交换器的材料成本，且热交换效率高，同时能确保热交换器水管的畅通性，产品使用寿命长。本发明还提供一种燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，通过采用整体组装工序、预焊接工序、组装钎料工序、整体钎焊工序，故本方法发明不仅能有效地解决热交换器中各零部件之间的焊接难题，且能有效降低连接工序的生产成本。

Description

燃气热水器的铜铝热交换器及其连接方法

技术领域

本发明涉及燃具领域，具体地涉及到一种燃气热水器的铜铝热交换器及其连接方法。

背景技术

燃气热水器的热交换器有铜热交换器、铝热交换器，但铜热交换器的铜材料稀少，成本高；而铝热交换器的机械强度性能低，铝热交换器中的水管容易腐蚀。为解决上述问题，提出了一种铜铝热交换器，即采用铜制的水管和铝制的换热翅片、壳体相结合，但这种铜铝热交换器因铜与铝的异种金属材料之间的焊接难以实现而未被实际使用。为克服这些缺陷，对燃气热水器的铜铝热交换器及其连接方法进行了研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种燃气热水器的铜铝热交换器，它既能有效控制热交换器的材料成本，且热交换效率高，同时能确保热交换器水管的畅通性和耐腐蚀性，产品使用寿命长。

本发明所要解决的另一技术问题是要提供一种燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，它不仅能有效地解决热交换器中各零部件之间的焊接难题，且能有效降低连接工序的生产成本。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种燃气热水器的铜铝热交换器，包括壳体、直管、换热翅片、U型管、盘管和进出水管，壳体围成烟气通道，直管横穿烟气通道，换热翅片设于烟气通道内并依次叠置穿在直管上，U型管连通相邻两个直管，盘管盘绕于壳体壁体，所述壳体、换热翅片由铜铝材料制造成型，所述直管、U型管、盘管由铜铝材料或者铜材料制造成型；所述铜铝材料包括铝材料基体，以及设于该基体外壁的铜材料覆盖层。

具体而言，上述技术方案囊括了2种不同的实施例，即：所述壳体、直管、换热翅片、U型管和盘管均由铜铝材料制造成型；或者所述壳体、换热翅片由铜铝材料制造成型，而直管、U型管和盘管由铜材料制造成型。

进一步地，所述铝材料基体的厚度为0.1mm~0.6mm，所述铜材料覆盖层的厚度为0.02mm~0.1mm。

根据本发明第二方面实施例的燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，主要包括以下步骤：S1:将壳体、直管、换热翅片、U型管和盘管组装在一起，以便完成所述热交换器的整体组装工序；S2：在壳体与盘管之间进行预焊接工序，使得壳体与盘管之间的焊接间隙为0.10~0.40mm；S3：在所述焊接间隙处装上钎料，以完成组装钎料工序；S4：将铜铝热交换器整体放入钎焊炉进行钎焊，钎焊温度为400~600℃，该钎焊温度保持时间为：8~15分钟。通常铜热交换器的钎焊温度在800℃以上，与钎焊铜热交换器相比较，本方法发明能进一步降低生产成本。

另外根据本发明上述实施例的燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，在S1整体组装工序之前进行以下工序：S01:对壳体、直管、换热翅片、U型管和盘管进行清洗除油工序，以便去除待焊机工件表面的油脂及杂物；S02:对各清洗除油后的工件放入烘干炉中进行烘干脱脂工序，烘干温度为250℃~370℃，以便清洗除油工序中的水分，进一步确保去除油脂。所述烘干炉可为现有技术中任一种烘干炉。

根据本发明的一些实施例，所述S1整体组装工序中还包括以下子步骤：S11:在直管与U型管、直管与盘管的连接处套装环形钎料；S12：所述换热翅片上紧靠直管处设置有孔，在孔内放置条状钎料。本实施例中S11和S12步骤没有先后顺序的要求。

根据本发明的一些实施例，所述S2预焊接工序通过在壳体与盘管之间选取至少2个焊接点进行预焊接，该预焊接工序所采用的方式为电阻焊接或者气体火焰焊接。如此能有效稳固壳体与盘管之间的最佳焊接间隙，进一步提高零部件之间的焊接质量。

根据本发明的一些实施例，所述S3组装钎料工序为在焊接间隙处放置条状钎料，或者填涂膏状钎料。

根据本发明的一些实施例，所述膏状钎料的重量百分比：75%~92%钎料合金粉末、0.5%~5%黏结剂、7.5%~20%溶剂，这里所述的黏结剂为硼酸或者硼砂等现有黏结剂中的一种，这里所述的溶剂为松香或者树脂或者水。与现有钎焊料相比较，本实施例所述膏状钎料能进一步提高焊接质量。

根据本发明的一些实施例，所述环形钎料或条状钎料的重量百分比：5%~29%铜、5.5%~13%硅、2%~11%锡、1%~4%银、62.5%~86%铝。与现有钎焊料相比较，本实施例所述条状钎料能进一步提高焊接质量。

根据本发明的一些实施例，所述S4钎焊炉钎焊气氛采用还原性气体，所述还原性气体为氨分解气或者氢气或者一氧化碳，且该还原性气体露点低于-30℃。选择还原性气体有利于保护钎焊炉，防止工件氧化，保持热交换器出炉后光亮；控制还原性气体露点温度，用以防止水份在钎焊过程中，因高温而分解，从而与铜结合产生氢脆。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：由于本发明燃气热水器的铜铝热交换器中的壳体、换热翅片由铜铝材料制造成型，而直管、U型管、盘管由铜铝材料或者铜材料制造成型，所述铜铝材料包括铝材料基体，以及设于该基体外壁的铜材料覆盖层。故本发明能有效控制热交换器的材料成本，且热交换效率高，同时能确保热交换器水管的畅通性和耐腐蚀性，产品使用寿命长。

进一步，本发明的燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，通过采用整体组装工序、预焊接工序、组装钎料工序、整体钎焊工序，故本方法发明不仅能有效地解决热交换器中各零部件之间的焊接难题，且能有效降低连接工序的生产成本。

附图说明：

图1为本发明中铜铝热交换器的装配示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中换热翅片03的结构示意图；

图4为图3中换热翅片03的A-A剖视图；

图5为图4中C处放大图；

图6为图1中壳体01的结构示意图；

图7为图6中壳体01的B-B剖视图；

图8为图7中D处放大图；

图9为图1中直管02的横截面剖视图，由于图1中U型管05、盘管06的横截面剖视图与直管02相同，故U型管05、盘管06、直管02共用同一副图形；

图10为本发明铜铝热交换器的连接方法的流程图。

具体实施方式：下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。

下面首先结合附图具体描述根据本发明第一方面实施例的燃气热水器的铜铝热交换器。

请参见图1、图2，本实施例中热交换器包括壳体01、直管02、换热翅片03，U型管05、盘管06、进水管07、出水管08。

壳体01围成烟气通道04，以收集高温烟气；直管02阵列式设置并横穿烟气通道04，换热翅片03设于烟气通道04内并依次叠置穿在直管02上，换热翅片03用于吸取高温烟气中的热能，并与直管02中流体进行换热，U型管05连通相邻两个直管02，如此U型管05和直管02通过连接形成一条换热水路，该换热水路一端连通进水管07、另一端连接盘管06的一端，所述盘管06盘绕于壳体01壁体，盘管06的另一端连通出水管08。

所述壳体01、换热翅片03由铜铝材料制造成型，所述直管02、U型管05、盘管06由铜材料制造成型。这里所述的铜铝材料包括铝材料基体，以及设于该基体外壁的铜材料覆盖层，具体而言，请参见图3、图4、图5，所述换热翅片03的铝材料基体为铝制翅片基体31，所述铜材料覆盖层为设于该翅片基体壁身的铜制翅片外层32，且铝制翅片基体31的厚度在0.1mm~0.5mm之间，例如厚度可为：0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或者0.5mm；铜制翅片外层32的厚度在0.02mm~0.1mm之间，例如厚度可为：0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或者0.1mm；请参见图6、图7、图8，由铜铝材料制造成型的壳体01，该壳体01的铝材料基体为铝制基准壳体11，其铜材料覆盖层为设于该基准壳体内侧的铜制内层12，以及设于该基准壳体外侧的铜制外层13，且铝制基准壳体11的厚度在0.1mm~0.6mm之间，例如厚度可为：0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或者0.5mm；铜制内层12的厚度在0.02mm~0.1mm之间，例如厚度可为：0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或者0.1mm；铜制外层13的厚度在0.02mm~0.1mm之间，例如厚度可为：0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或者0.1mm。

作为本实施例的又一步变形，所述壳体01、换热翅片03、直管02、U型管05、盘管06均由铜铝材料制造成型。请参见图9，由铜铝材料制造成型的直管02、U型管05、盘管06，所述直管02、U型管05、盘管06的铝材料基体为铝制管基体21、51、61，其铜材料覆盖层为设于该基准管基体内侧的铜制内管层22、52、62，以及设于该管基体外侧的铜制外管层23、53、63。且铝制管基体21、51、61的厚度在0.3mm~0.6mm之间，例如厚度可为：0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm或者0.6mm；铜制内管层22、52、62的厚度在0.02mm~0.1mm之间，铜制外管层23、53、63的厚度在0.02mm~0.1mm之间，例如铜制内管层或者铜制外管层的厚度可为：0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或者0.1mm。

以下请结合附图具体描述根据本发明第二方面实施例的燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法。

请参见图10，所述的燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，包括以下步骤：

S1，将壳体01、直管02、换热翅片03、U型管05和盘管06组装在一起，以便完成所述热交换器的整体组装工序。

具体地：将换热翅片03穿入直管02，并装入壳体01，而后用U型管05与相邻两根直管02相连接；将盘管06盘绕壳体01外壁设置，并将盘管06的一端连接直管02。使得直管02、U型管05和盘管06连接成一条换热水路。

进一步地，所述S1步骤中还包括以下两个子步骤：

S11，在直管02与U型管05、直管02与盘管06的连接处套装环形钎料；S12，所述换热翅片03上紧靠直管02处设置有孔31，在孔31内放置条状钎料。环形钎料与条状钎料的组装，为最后的钎焊炉整体钎焊工序作铺垫。这里所述环形钎料或条状钎料的重量百分比：5%~29%铜、5.5%~13%硅、2%~11%锡、1%~4%银、62.5%~86%铝。

再优选地，在S1整体组装工序之前进行以下工序：

S01，对壳体01、直管02、换热翅片03、U型管05和盘管06进行清洗除油工序，以便去除待焊接工件表面的油脂及污物。

S02，对各清洗除油后的工件放入烘干炉中进行烘干脱脂工序，烘干温度为250℃~370℃，以便去除清洗除油工序中的水分，进一步确保去除油脂。

本发明中所述烘干温度范围，有利于除去各个铜铝材料工件的油脂及污物。所述烘干炉可为网带式烘干炉等现有技术中任一种烘干炉。作为本技术手段的等同技术手段，也可以是在S1整体组装工序之后，再对组装好的铜铝热交换器整体进行S01清洗除油工序和S02烘干脱脂工序。

S2，在壳体01与盘管06之间进行预焊接工序，使得壳体01与盘管06之间的焊接间隙为0.10~0.20mm。

本步骤中所述预焊接工序通过在壳体01与盘管06之间选取至少2个焊接点进行预焊接，换而言之，预焊接工序通过在待连接的工件之间进行选取点焊接的方式，以保证有效稳固壳体与盘管之间的最佳焊接间隙，从而提高最后的钎焊炉整体钎焊工序的焊接质量。进一步地，该预焊接工序所采用的方式为电阻焊接或者气体火焰焊接。

S3，在所述焊接间隙处装上钎料，以完成组装钎料工序。本工序可选择在焊接间隙处放置条状钎料，或者在焊接间隙处填涂膏状钎料。

选择放置条状钎料：所述条状钎料的重量百分百：5%~29%铜、5.5%~13%硅、2%~11%锡、1%~4%银、62.5%~86%铝，如下表列出实施例：

这种条状钎料与现有技术中常用的钎料相比较，不仅能使用于铜铝材料的热交换器，并且能有效提高最后的钎焊炉整体钎焊工序的焊接质量。

选择填涂膏状钎料：所述膏状钎料由重量百分百：75%~92%钎料合金粉末、0.5%~5%黏结剂、7.5%~20%溶剂。如下表实施例：

所述的黏结剂为硼酸或者硼砂等现有黏结剂中的一种，所述的溶剂为松香或者树脂中的任一种，该溶剂也可是水。本实施例中的黏结剂为硼酸，溶剂为树脂。这种膏状钎料与现有的钎料相比较，不仅能使用于铜铝材料的热交换器，并且能有效提高最后的钎焊炉整体钎焊工序的焊接质量。填涂膏状的方式可采用针筒定量注射的方式，如此能定量控制膏状钎料的使用量，提高工作效率，并有利于改善工作环境。

S4，将铜铝热交换器整体放入钎焊炉进行钎焊，钎焊温度为400~600℃，该钎焊温度保持时间为：8~15分钟。优选地，所述钎焊温度可选择为：450℃、480℃、500℃、520℃、550℃、580℃等；所述该钎焊温度保持时间可选择为：14分钟、13分钟、12分钟、11分钟、10分钟、9分钟。通常铜热交换器的钎焊温度在800℃以上，与钎焊铜热交换器相比较，本方法发明能进一步降低生产成本。

优选地，所述S4钎焊炉钎焊气氛采用还原性气体，如此有利于保护钎焊炉。所述还原性气体为氨分解气或者氢气或者一氧化碳，且该还原性气体露点低于-30℃，通过控制还原性气体露点温度，用以防止水蒸气在钎焊过程中，因高温而分解，从而与铜结合产生氢脆。其中钎焊炉可选用网带式连续气体保护钎焊炉等现有技术的中任一种气体保护钎焊炉。

在进行钎焊炉整体钎焊工序出炉前，采用常温循环水或充氮气进行冷却，以防止钎焊出炉的工件在空气中产生氧化，从而保证工件表面的光亮。

上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所述的各种变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种燃气热水器的铜铝热交换器的连接方法，所述燃气热水器的铜铝热交换器，包括壳体（01）、直管（02）、换热翅片（03）、U型管（05）、盘管（06）和进出水管，壳体（01）围成烟气通道（04），直管（02）横穿烟气通道（04），换热翅片（03）设于烟气通道（04）内并依次叠置穿在直管（02）上，U型管（05）连通相邻两个直管（02），盘管（06）盘绕于壳体（01）壁体，所述壳体（01）、换热翅片（03）由铜铝材料制造成型，所述直管（02）、U型管（05）、盘管（06）由铜铝材料或者铜材料制造成型；所述铜铝材料包括铝材料基体，以及设于该基体外壁的铜材料覆盖层；

其特征在于，该连接方法主要包括以下步骤：

S1:将壳体（01）、直管（02）、换热翅片（03）、U型管（05）和盘管（06）组装在一起，以便完成所述热交换器的整体组装工序；

S2：在壳体（01）与盘管（06）之间进行预焊接工序，使得壳体（01）与盘管（06）之间的焊接间隙为0.10~0.40mm；

S3：在所述焊接间隙处装上钎料，以完成组装钎料工序；

S4：将铜铝热交换器整体放入钎焊炉进行钎焊，钎焊温度为400~600℃，该钎焊温度保持时间为：8~15分钟；

所述S3组装钎料工序为在焊接间隙处放置条状钎料，或者填涂膏状钎料；

所述膏状钎料的质量百分比：75%~92%钎料合金粉末、0.5%~5%黏结剂、7.5%~20%溶剂；

所述条状钎料的质量百分比：5%~29%铜、5.5%~13%硅、2%~11%锡、1%~4%银、62.5%~86%铝。

2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于还包括：在S1整体组装工序之前进行以下工序：

S01:对壳体（01）、直管（02）、换热翅片（03）、U型管（05）和盘管（06）进行清洗除油工序；

S02:对各清洗除油后的工件放入烘干炉中进行烘干脱脂工序，烘干温度为250℃~370℃。

3.根据权利要求2所述的连接方法，其特征在于所述S1整体组装工序中还包括以下子步骤：

S11:在直管（02）与U型管（05）、直管（02）与盘管（06）的连接处套装环形钎料；

S12：所述换热翅片（03）上紧靠直管（02）处设置有孔（31），在孔（31）内放置条状钎料。

4.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于所述S2预焊接工序通过在壳体（01）与盘管（06）之间选取至少2个焊接点进行预焊接，该预焊接工序所采用的方式为电阻焊接或者气体火焰焊接。

5.根据权利要求3所述的连接方法，其特征在于所述环形钎料的重量百分比：5%~29%铜、5.5%~13%硅、2%~11%锡、1%~4%银、62.5%~86%铝。

6.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于所述S4钎焊炉钎焊气氛采用还原性气体，所述还原性气体为氨分解气或者氢气或者一氧化碳，且该还原性气体露点低于-30℃。