CN105202816B - 折弯换热器 - Google Patents
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Abstract
一种折弯换热器,所述折弯换热器包括第一集流管、第二集流管、连接第一集流管和第二集流管的若干扁管、位于扁管之间的翅片;所述扁管包括第一平直段和第二平直段以及连接所述第一平直段和第二平直段的折弯段,所述折弯段包括与第一平直段连接的第一扭转段,与第二平直段连接的第二扭转段以及连接第一扭转段和第二扭转段的连接段,所述扁管的折弯段的连接段为平的或扁平弧形,这样能够降低折弯换热器的高度,有利于安装,而且这样弯折不需要预留很长弯折半径,在同样扁管长度的情况下,能增大有翅片段的长度,从而能够提升换热器的换热性能。
Description
技术领域
本发明涉及换热器领域,特别是关于一种折弯的平行流换热器。
背景技术
近几十年来,汽车空调得到了迅速发展,占空调机械的第二位。换热器作为汽车空调的四个主要组成部分之一,也需要根据市场方面的要求进行改进优化设计。因为平行流换热器具有制冷效率高、体积小、重量轻等特点,能够很好的满足市场的要求,近年来已被逐渐应用于汽车空调系统中。
传统的微通道换热器主要包括微通道扁管、散热翅片和集流管。在微通道扁管的两端设有集流管,用于分配和汇集制冷剂。在相邻的微通道扁管之间设有波纹状的或带有百叶窗形的散热翅片,用以强化冷凝器与空气侧的换热效率。
1996年7月2日公告的美国专利US 5,531,268揭示了一种折弯换热器,其包括进口集流管、出口集流管、翅片及扁管。位于同一层的所述扁管为一体弯折而成,其包括连接于进口集流管的第一部分、连接于出口集流管的第二部分以及位于中间的扭曲的折弯部分,其中所述扁管的第一、第二部分均与翅片相连,而所述折弯部分为无翅片段。从该专利的图2可以明显看出,折弯部分的内外侧均呈圆弧状。然而,这种设计扁管折弯处理的精度不高,容易造成换热器的局部形变,破坏附近翅片的结构,降低换热效率。另外,这种方式的扁管折弯,圆弧状的折弯部分相互叠加之后最终向外凸出的尺寸会较大,且换热器的外形尺寸无法精确控制,最终造成安装困难。最为重要的是,由于圆弧折弯需要预留较长的折弯长度,众所周知,扁管中与翅片相连的部分相较于无翅片段具备更强的换热性能。相同长度的扁管,如果无翅片段多了,相应的有翅片段就会变少,从而会降低换热器的换热性能。
随着技术的不断发展,客户对换热器的换热性能提出了越来越高的要求,上述专利所揭示的换热器结构已经越来越难以适应目前的需要。因此,有必要对现有的折弯换热器的结构进行优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热性能好,而且有利于安装的折弯换热器。
为达成前述目的,根据本发明一个实施例的折弯换热器,所述折弯换热器包括第一集流管、第二集流管、连接第一集流管和第二集流管的若干具有流通通道的扁管;所述扁管的每一扁管包括第一平直段和第二平直段以及连接所述第一平直段和第二平直段的折弯段,相邻扁管的第一平直段与第二平直段之间设置有翅片,所述折弯段包括与第一平直段连接的第一扭转段,与第二平直段连接的第二扭转段以及连接第一扭转段和第二扭转段的连接段,相邻扁管的折弯段部分重叠贴合在一起,其中扁管的折弯段的连接段的沿扁管流通方向的截面为大致平的或扁平弧形。
根据本发明一个实施例,所述扁管的折弯段的高度满足如下公式:
其中W为扁管的宽度,T为扁管的厚度,L为相邻扁管平直段之间的间距。
根据本发明一个实施例,所述扁管的第一平直段和第二平直段相互平行或大致在同一平面设置,所述折弯段为突伸出所述第一平直段和第二平直段所在平面设置。
根据本发明一个实施例,所述扁管的折弯段的第一扭转段是自第一平直段的一端沿与扁管表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述扁管的折弯段的第二扭转段是自第二平直段的一端沿与扁管表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述连接段是自第一扭转段和第二扭转段的末端沿平行扁管宽度方向的轴线进行弯折形成的。
根据本发明一个实施例,所述连接部包括长度较短的短边和相对所述短边长度较长的长边,以及连接所述短边和长边的弧形侧边,其中一侧的弧形侧边与第一扭转段连接,另一侧的弧形侧边与第二扭转段连接,所述连接部整体大致为侧边为弧形的梯形。
根据本发明一个实施例,所述连接段沿扁管流通方向的截面的曲率半径大于所述连接段与所述第一扭转段和第二扭转段连接处的截面的曲率半径。
根据本发明一个实施例,所述扁管的折弯段的连接段与第一扭转段连接处形成第一折弯角,所述扁管的折弯段的连接段与第二扭转段的连接处形成第二折弯角,所述第一折弯角和第二折弯角为锐角。
根据本发明一个实施例,所述翅片设置于相邻扁管的第一平直段和第二平直段之间,扁管的折弯段之间没有翅片。
根据本发明一个实施例,所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
根据本发明一个实施例,所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段及连接第三平直段与第二平直段的第二折弯段,扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
与现有技术相比,本发明的换热器的扁管,其折弯段包括第一扭转段和第二扭转段以及连接第一扭转段和第二扭转段的连接段,该连接段的外表面通过呈平面的夹具限位,使得扁管的连接段的外表面为平的或者扁平弧形的,这样能够降低折弯换热器的高度,有利于安装,而且这样弯折不需要预留很长弯折半径,在同样扁管长度的情况下,能增大有翅片段的长度,从而能够提升换热器的换热性能。
附图说明
图1是本发明的换热器的一个实施例的立体结构示意图。
图2是图1所示换热器的侧视图。
图3是图1所示换热器的主视图。
图4是图1所示实施例中的换热器中扁管的截面放大示意图。
图5是图1所示实施例中的换热器的单个扁管的主视角度的示意图。
图6是图1所示实施例中的换热器的单个扁管的另一角度的局部放大示意图。
图7是图1所示实施例中的换热器的其中相邻两个扁管的折弯段的剖视放大示意图。
图8是图1所示实施例中的换热器的俯视角度的局部放大示意图。
图9是本发明的一个实施例的换热器未折弯前的结构示意图。
图10是采用夹具夹持换热器,准备对换热器进行折弯的示意图。
图11是对换热器进行折弯的示意图。
具体实施方式
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”或“实施例”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例相互排斥的实施例。
为向本领域的技术人员有效地介绍本发明的工作本质使其透彻地理解本发明,在接下来的描述中陈述了许多特定细节,而在没有这些特定细节时,本发明仍可实现。另一方面,为避免混淆本发明的目的,一些熟知的容易理解的方法或过程,在下面的描述中并未详细叙述。
请参阅图1、图2及图3所示,其中图1显示根据本发明的一个实施例的换热器的立体示意图,图2显示图1所示换热器的侧视图,图3显示图1所示换热器的主视图。如图1中所示,在本发明的一个实施例中,该换热器为一个折叠的双层换热器,其包括第一集流管1、第二集流管2、连通第一集流管1和第二集流管2的折弯扁管3、设置于相邻扁管3之间的翅片4以及设置于两端翅片4外的边板5。第一集流管1和第二集流管2均包括圆筒形中空管体和位于圆筒形中空管体两端的端盖(未标号),端盖及圆筒形管体共同形成一个供换热介质流动的收容空间,当然集流管也可以是其他形状,集流管内部还可以设置分配管或分流隔板。第一集流管1一端的端盖设置有与第一集流管1内部连通的入口管6,入口管6通过端盖伸入第一集流管1内;同样,第二集流管2一端的端盖设置有与第二集流管2内部连通的出口管7,出口管7通过端盖伸入第二集流管2内。在第一集流管1和第二集流管2圆筒形管体的管壁上表面开设有若干相互平行的贯穿圆筒形管体管壁的扁管插槽(未标号),扁管3插入第一集流管1和第二集流管2上的扁管插槽与第一集流管1和第二集流管2连通。连通第一集流管1和第二集流管2的扁管3为折弯的扁管,其包括中间的折弯段33和两侧的第一平直段31和第二平直段32(参图3所示),其中相邻的扁管顶部折弯段33部分重叠贴合在一起。所述翅片4为折叠成波浪形的薄铝片,其中每层翅片4可以设置类似百叶窗似的倾斜开口(未图示)。如图1所示,第一平直段31的相邻扁管之间和第二平直段32的相邻扁管之间设置有翅片,折弯段33的扁管之间没有设置翅片。
请参阅图4所示,所述扁管3为截面大致为矩形的纵长扁平管体,其包括相互平行的上壁面301和下壁面302以及连接上下壁面的侧壁303,在上壁面301、下壁面302和侧壁303形成的管体内设置有若干间隔壁304,间隔壁将扁管3管体内腔分成若干微通道流道305。其中扁管的宽度为W,扁管的厚度为T。
请参阅图5及图6所示,其中图5显示图1所示换热器的单个扁管3的主视图。图6显示单个扁管3的另一角度的局部放大示意图。如图5及图6中所示,图1中换热器的扁管3每一扁管3包括第一平直段31和第二平直段32以及连接第一平直段31和第二平直段32的折弯段33。其中扁管的第一平直段31与第二平直段32相互平行或大致在同一平面设置,第一平直段31与第二平直段32之间为扁管的折弯段33。
扁管的折弯段33包括与第一平直段31连接的第一扭转段331、与第二平直段32连接的第二扭转段332以及第一扭转段331和第二扭转段332之间的连接段333,这里连接段333、第一扭转段331、第二扭转段332为同一扁管经折弯加工而成。扁管的折弯段33的第一扭转段331是自第一平直段31的一端沿与扁管3表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述扁管的折弯段33的第二扭转段332是自第二平直段32的一端沿与扁管3表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述连接段33是自第一扭转段31和第二扭转段32的末端沿平行扁管宽度方向的轴线进行弯折形成的。
在弯折形成连接段33时在连接段33的外部设置有呈平面状的夹具,这样折弯后所述连接段33的沿扁管3流通方向的截面为扁平弧形,或者大致为平的,这样扁管的折弯段的连接段中中部位置相对较高,且该高点基本在同一平面上,这里同一平面指高度差相差较小,如小于2mm。结合图7所示,连接段中部沿扁管宽度方向的截面大致为直线形状,连接段中部沿扁管流通方向的截面为扁平弧形,连接段中部大致为平面,该平面不与水平面重叠,而是呈一个较小的角度。
请参阅图8所示,其显示图1所示换热器的俯视图的局部放大图,如图7中所示,从俯视观察,扁管3折弯后的连接段333其包括前端长度较短的短边3331,末端长度较大的长边3332,连接短边3331和长边3332的两个弧形侧边3333。其中一侧的弧形侧边3333是与第一扭转段331连接的,另一侧的弧形侧边3333是与第二扭转段332连接的,连接段333整体大致为侧边为弧形的梯形,相邻的两个扁管连接段中有部分重叠设置,具体地是位于上面的扁管的连接段中部其靠近长边的部分3334(参考图7中所示)与位于下面的扁管连接段中部靠近短边的部分3335(如图中虚线所示)相重叠,而从中部往外相邻的连接段之间具有间隙。
请参阅图5所示,本发明的扁管3在折弯时,连接段333外部设置呈平面状的夹具,折弯后所述连接段333沿扁管3流通方向的截面为扁平弧形,或者大致为平的。扁管3的连接段333与第一扭转段331和第二扭转段332连接处形成折弯角a。本发明的扁管3在折弯后,其中连接段333中部沿扁管流通方向的截面的弧形的半径R1大于连接段333与第一扭转段331和第二扭转段332连接处的截面的半径R2。扁管的连接段333与第一扭转段331和第二扭转段332连接处截面形成的折弯角a为锐角。如图中所示,本发明的扁管无翅片段的高度H1相对于图中虚线所示的现有的折弯段呈圆弧形的扁管无翅片段的高度H3低,对于长度一定的扁管来讲,当无翅片段的扁管长度H1变短时,相应地有翅片段的扁管长度H2就相当于增长,因为有翅片段的热交换能力更强,所以整个换热器的换热能力更强。
如前所述,扁管3是内部由若干间隔壁304隔成微通道的扁平管体,在进行折弯时,如果过分弯折,会导致扁管3的外壁破裂,或者扁管3内部的微通道305堵塞,所以扁管3的无翅片段的折弯高度并非是任意降低的,其需要满足一定的条件。下面将结合本发明的换热器的折弯过程讲述扁管弯折高度满足的条件。
请参阅图9所示,其显示图1所示的换热器未进行折弯时的结构示意图。如图9所示,图1所示换热器的扁管3原本为平直扁管,其一端插入第一集流管1的扁管插槽内,另一端插入第二集流管2的扁管插槽,相邻扁管之间的间距为L。其中靠近第一集流管1的一段扁管之间设置有翅片4(即前述的扁管的第一平直段31之间设置有翅片4),靠近第二集流管2的一段扁管3之间设置有翅片(即前述的扁管3的第二平直段32之间设置有翅片4),在扁管3的中间一段为无翅片段,其中该无翅片段即前述的扁管3的折弯段33,因为翅片是与相邻的扁管接触,所以翅片的宽度即为相邻两扁管之间的间距L。
请参阅图10及图11所示,利用夹具9夹持扁管的中间扭转后的无翅片段,然后自两侧沿图中箭头P的方向对换热器的扁管及集流管施加力,对扁管的折弯段33进行折弯,形成连接第一扭转段331和第二扭转段332的连接段333,其中该夹具9包括上夹具91和下夹具92,上夹具91和下夹具92与扁管3接触的面为平面,这样在折弯时,当上夹具91与下夹具92的间距很小,上夹具91和下夹具92夹持扁管3的连接段333夹持的很紧时,则形成的扁管3的连接段333的中部大致为平面;当上夹具91与下夹具92之间的间距略微宽松,上夹具91和下夹具92夹持扁管3的连接段333夹持的不是特别紧时,形成的扁管3的连接段333的中部为略微扁平的弧形。
根据以上换热器的制造过程,换热器扁管的折弯高度H1除与扁管自身的尺寸例如扁管的宽度W,扁管的厚度T(如图4所示)有关,还与相邻扁管平直段之间的间距L(如图2所示)相关,最终换热器扁管的折弯高度H1与各参数的关系可以概括为:
在前述实施方式中,所述换热器为双层的换热器,在其他实施例中,所述换热器也可以为三层或三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段及连接第三平直段与第二平直段的第二折弯段,扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通,扁管的第二折弯段其同样可以采用前述折弯的方法进行折弯,所形成的扁管的第二折弯段的连接段与前述图1所示的实施例的扁管的第一折弯段的连接段的结构相同,三层以上的换热器其中第一平直段与第一集流管连通,最末一段的平直段与第二集流管连通,此处不再一一图示举例说明。
本发明的换热器的扁管,其折弯段包括第一扭转段和第二扭转段以及连接第一扭转段和第二扭转段的连接段,该连接段的外表面通过呈平面的夹具限位,使得扁管的连接段为大致平的或扁平弧形,这样能够降低折弯换热器的高度,有利于安装,而且这样弯折不需要预留很长弯折半径,在同样扁管长度的情况下,能增大有翅片段的长度,从而能够提升换热器的换热性能。
需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案。尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (25)
1.一种折弯换热器,所述折弯换热器包括第一集流管、第二集流管、连通第一集流管和第二集流管的若干具有流通通道的扁管;所述扁管包括第一平直段和第二平直段以及所述第一平直段和第二平直段之间的折弯段,在扁管相邻的第一平直段之间设置有翅片,相邻的第二平直段之间设置有翅片,所述折弯段之间没有设置翅片;所述折弯段包括第一扭转段、第二扭转段以及第一扭转段和第二扭转段之间的连接段,其中扁管的折弯段的连接段中部沿扁管宽度方向的截面大致为直线形状基本在一平面上,相邻扁管的连接段中部有部分重叠设置;连接段中部沿扁管流通方向的截面为扁平弧形;所述扁管的折弯段的高度H1满足如下公式:
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其中W为扁管的宽度,T为扁管的厚度,L为相邻扁管平直段之间的间距。
2.如权利要求1所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的第一平直段和第二平直段相互平行或大致在同一平面设置,第一平直段与第二平直段之间为扁管的折弯段。
3.如权利要求1或2所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的折弯段的第一扭转段是自第一平直段的一端沿与扁管表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述扁管的折弯段的第二扭转段是自第二平直段的一端沿与扁管表面成一定角度的轴线进行扭转形成的,所述连接段是自第一扭转段和第二扭转段的末端沿平行扁管宽度方向的轴线进行弯折形成的。
4.如权利要求1或2所述的折弯换热器,其特征在于:所述连接段包括长度较短的短边和相对所述短边长度较长的长边,以及连接所述短边和长边的弧形侧边,其中一侧的弧形侧边与第一扭转段连接,另一侧的弧形侧边与第二扭转段连接,所述连接段整体大致为侧边为弧形的梯形。
5.如权利要求3所述的折弯换热器,其特征在于:所述连接段包括长度较短的短边和相对所述短边长度较长的长边,以及连接所述短边和长边的弧形侧边,其中一侧的弧形侧边与第一扭转段连接,另一侧的弧形侧边与第二扭转段连接,所述连接段整体大致为侧边为弧形的梯形。
6.如权利要求4所述的折弯换热器,其特征在于:相邻扁管的连接段中有部分重叠设置,具体地是位于上面的扁管的连接段中部其靠近长边的部分与位于下面的扁管的连接段中部靠近短边的部分相重叠,而相邻扁管从中部往外的连接段之间具有间隙。
7.如权利要求5所述的折弯换热器,其特征在于:相邻扁管的连接段中有部分重叠设置,具体地是位于上面的扁管的连接段中部其靠近长边的部分与位于下面的扁管的连接段中部靠近短边的部分相重叠,而相邻扁管从中部往外的连接段之间具有间隙。
8.如权利要求1或2或5或6或7所述的折弯换热器,其特征在于:所述连接段中部沿扁管流通方向的截面的曲率半径大于所述连接段与所述第一扭转段和第二扭转段连接处的截面的曲率半径。
9.如权利要求3所述的折弯换热器,其特征在于:所述连接段中部沿扁管流通方向的截面的曲率半径大于所述连接段与所述第一扭转段和第二扭转段连接处的截面的曲率半径。
10.如权利要求4所述的折弯换热器,其特征在于:所述连接段中部沿扁管流通方向的截面的曲率半径大于所述连接段与所述第一扭转段和第二扭转段连接处的截面的曲率半径。
11.如权利要求1或2或5或6或7或9或10所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的折弯段的连接段与第一扭转段连接处形成第一折弯角,所述扁管的折弯段的连接段与第二扭转段的连接处形成第二折弯角,所述第一折弯角和第二折弯角为锐角。
12.如权利要求3所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的折弯段的连接段与第一扭转段连接处形成第一折弯角,所述扁管的折弯段的连接段与第二扭转段的连接处形成第二折弯角,所述第一折弯角和第二折弯角为锐角。
13.如权利要求4所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的折弯段的连接段与第一扭转段连接处形成第一折弯角,所述扁管的折弯段的连接段与第二扭转段的连接处形成第二折弯角,所述第一折弯角和第二折弯角为锐角。
14.如权利要求8所述的折弯换热器,其特征在于:所述扁管的折弯段的连接段与第一扭转段连接处形成第一折弯角,所述扁管的折弯段的连接段与第二扭转段的连接处形成第二折弯角,所述第一折弯角和第二折弯角为锐角。
15.如权利要求1或2或5或6或7或9或10或12或13或14所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
16.如权利要求3所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
17.如权利要求4所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
18.如权利要求8所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
19.如权利要求11所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为双层换热器,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第二平直段与换热器的第二集流管连通。
20.如权利要求1或2或5或6或7或9或10或12或13或14或16或17或18或19所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
21.如权利要求3所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
22.如权利要求4所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
23.如权利要求8所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
24.如权利要求11所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
25.如权利要求15所述的折弯换热器,其特征在于:所述折弯换热器为至少三层以上的换热器,所述扁管至少还包括第三平直段和第三平直段与第二平直段之间的第二折弯段,所述扁管的第一平直段与换热器的第一集流管连通,所述扁管的第三平直段与换热器的第二集流管连通。
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