CN108061473A - 一种换热器制作方法及换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种换热器制作方法及换热器。该方法包括:在长U管上套设翅片，形成换热器预制件；向换热器预制件浇注液态铝；烘干浇注液态铝后的换热器预制件，制成换热器。本发明实施例提供的换热器制作方法，一方面无需胀管即可完成换热器的加工，另一方面，不会引起长U管内齿的变形以及胀管过程造成的接触热阻，提升了换热器的换热性能。

Description

一种换热器制作方法及换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种换热器制作方法及换热器。

背景技术

目前家用空调的换热器多数为管翅式结构，即铜管配合铝翅片，换热器的翅片先由翅片冲床加工出来，然后把U形铜管穿入，再用胀管机对铜管内径进行扩大，以保证翅片与铜管紧密接触，达到有效传热换热的效果。

发明人在实现本发明的过程中发现：在铜管进行胀管的过程中，铜管内齿会出现变形，导致整体换热器换热性能下降；同时铜管和铝翅片属于机械结合，中间存在接触热阻，也会导致换热性能下降。现有的换热器的制作方法需要进一步改良。

发明内容

本发明旨在解决现有通过胀管方法获得的换热器的换热性能差的技术问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本发明实施例提供一种换热器制作方法，包括：在长U管上套设翅片，形成换热器预制件；向所述换热器预制件浇注液态铝；烘干所述浇注液态铝后的换热器预制件，制成所述换热器。

可选地，所述向所述换热器预制件浇注铝液，具体包括；通过压力引流方式，以预定的速度向所述换热器预制件浇注液态铝；当所述预制件上覆盖的铝液涂层达到预定厚度时，停止浇注。

可选地，所述通过压力引流方式，以预定的速度向所述换热器预制件浇注液态铝，具体包括：将所述换热器预制件放置在铝液槽的下方；所述铝液槽的上方容纳有液态铝；在所述铝液槽的上方通入惰性气体，驱动所述液态铝以预定的速度从铝液槽的下方流出，浇注所述换热器预制件。

可选地，在所述铝液槽的上方通入惰性气体时，控制所述铝液槽的上方的气压为5-10个标准大气压。

可选地，所述液态铝的温度比铝的熔点高30℃至50℃。

可选地，所述方法还包括：使用粉末烧结脱溶法制备所述翅片。

可选地，所述翅片为无机碳化硅。

可选地，所述长U管为铜管。

在第二方面，本发明实施例提供一种换热器，所述换热器使用上述换热器制作方法制成。

可选地，所述换热器的翅片为液态铝覆盖在翅片表面，凝固形成的复合泡沫翅片。

本发明实施例提供的换热器制作方法，一方面无需胀管即可完成换热器的加工，另一方面，没有引起长U管内齿的变形以及胀管过程造成的接触热阻，提升了换热器的换热性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种换热器的主视图；

图2是本发明实施例提供的一种翅片的俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种换热器制作方法的流程示意图；

图4是是本发明实施例提供的一种铝液槽的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1,传统的换热器100包括:多个依次连接的长U管10和多个翅片20。翅片20呈薄片状，具有一定的表面积，可以为方形或者其他合适的异形形状(取决于实际得以应用环境)。多个翅片20按照一定的间隔设置在长U管外，形成具有较大表面积的散热结构。

换热器的工作原理为通过多个以预定间隔设置的翅片，极大的扩展了长U管的表面积，使得长U管中流过的液体或者气体等能够具有极大的散热面积，将热量散发到外部空气中。

惯常的翅片式换热器通常采用如下的装配方式：首先按照使用的需要，定制多个具有固定形状的铝翅片，并且在每个翅片20上，如图2所示开设有多个安装孔21。该安装孔21的孔径大小与长U管的外径相当，略大于长U管的外径。

多个长U管10依次穿过安装孔21，从而使多个翅片20套设在长U管外。确定好翅片20与长U管之间的相对位置以后，对长U管使用液压胀管机或者其他合适的涨管装置对长U管10进行胀管，使其管径膨胀。管径膨胀后的长U管10会与翅片20的安装孔之间相互挤压，使翅片20和长U管之间保持紧密接触，确保翅片稳定的固定在长U管上。

如背景技术中所记载的，长U管进行胀管的过程中，由于长U管的结构性变化，会对换热器的实际使用性能造成一定的不良影响。应用本发明实施例提供的换热器制作方法，无需胀管即可实现翅片与长U管之间的紧密接触，避免胀管带来的不良影响。例如，由于没有采用胀管方式，长U管10的内齿不会出现因胀管造成的变化，影响热传导的性能。进一步的，长U管10与翅片20之间不存在胀管的挤压，可以避免接触热阻的损失，从而使得通过该制作方法得到的换热器具有良好的换热性能。

以下详细介绍该换热器的制作流程，具体请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种换热器的制作方法300的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

步骤31、在长U管上套设翅片，形成换热器预制件。

长U管10具体可采用现有技术中任何常用类型的长U管。在本实施例中，长U管的具体尺寸和形状可以依据实际所需要的用途进行选择。在一些实施例中，该长U管10可以通过多种合适的方式制得，例如通过传统方式的通过长U管机弯制相应的管件的方式得到，制作的过程简单、廉价而且具有良好的导热性能。

在本实施例中，翅片的材质与传统的铝制翅片不相同，其主要用途是作为换热器中的翅片结构的结构外形的支撑基础。除了制作材料不相同以外，翅片的具体结构可以采用现有技术中任何合适类型的翅片。

具体的，翅片可以为无机碳化硅制作的翅片。基于无机碳化硅的材料特性，该翅片可以通过无机碳化硅粉末，在相应的模具中烧结最终制得合适的，符合使用要求的翅片。

其中上述利用无机碳化硅制得翅片的方法如下：首先将碳化硅与填充颗粒(尿素、碳酸氢铵)混合均匀得到混合物，其次将该混合物通过模具压制成具有对应结构的半成品后，进行烧结，得到需要使用的，具有通孔泡沫的翅片。其中，填充颗粒在烧结过程中会被分解气化，从而获得需要使用的，具有相应外形和尺寸的翅片。该翅片的通孔泡沫结构在液态铝浇注过程中会被铝液所填充，从而形成一个完整的，由无机碳化硅作和液态铝组成的翅片结构。

在本实施例中，由于需要利用液态铝的浇注，实现预制件中翅片和长U管的连接，因此在本实施例中可以选择熔点高于液态铝，且导热特性能好的材料来制作翅片，只要保证在液态铝浇注过程中，不会出现翅片结构形状的改变即可。上述采用无机碳化硅来制做翅片，以保证在浇注过程，该无机碳化硅制作的翅片不会熔融，在其他实施例中，当然也可以选择合适的不与铜管和铝液发生反应，熔点高于铝液熔点，且导热性能好的材料来制作得到翅片。

制备获得的翅片和长U管可以采用如图1所示的装配方式，将长U管穿过翅片20，令多个翅片20以一定的间隔套设在长U管上，形成换热器100的预制件。该预制件即为换热器的雏形，将其间隙填充并固定以后即可实现换热器的热量交换功能。

步骤32、向换热器预制件浇注液态铝。

本步骤通过在换热器预制件上浇注液态铝，通过液态铝包覆预制件的方式，填充两者之间的空隙，实现换热器预制件中翅片20与长U管10之间的紧密连接。由于液体具有良好的流动性，因此，可以很好的渗透进入到翅片20和长U管10之间的间隙中。而且铝是一种导热性能良好的金属，使用铝作为连接金属也可以确保换热器的使用性能。

上述浇注方式具体可以采用任何合适的铝液注入方法，只需要能够实现铝液与预制件之间的充分接触即可。

在一些实施例中，为了确保控制最终制得的换热器的铝外层的厚度等结构参数，具体可以利用压力引流的方式，以预定速度在预制件上浇注液态铝从而制得被液态铝包覆预制件。

图4为本发明实施例提供的，用于实现压力引流方式的铝液槽400。以下结合如图4所示的铝液槽400，详细描述如何通过压力引流的方式，完成液态铝的浇注过程。

如图4所示，铝液槽400的上方设置有上容纳腔41,铝液槽400的下方设置有下容纳腔42，上容纳腔41和下容纳腔42通过滤网43隔开。

上容纳腔41用于容纳铝液.下容纳腔42用于放置待浇注的换热器预制件。滤网43具有一定的网孔径大小，用于滤除铝液中的一些杂质或者固体块，避免影响最终的换热器结构性能。

其中，上容纳腔41的上方设置有供惰性气体进入的进气口44。惰性气体可以由相应的气压装置提供，提供以一定压力输入的惰性气体，从而在铝液槽400的上方通入相应压力的惰性气体时，驱动铝液通过滤网43流入下容纳腔42。

下容纳腔42则设置有用于容纳和固定预制件的工位。在下容纳腔42的底部还设置有出液口45。该出液口45可以根据实际需求设置为一个或者多个，用于供流经换热器预制件后的铝液经出液口45及时流出，避免铝液浸泡换热器预制件。

在一些实施例中，该铝液槽400的出液口45还可以与铝液回収装置连接，铝液回収装置可以进一步的对流出的铝液进行回収和过滤，去除气泡以后重新注入到上容纳腔41中，令铝液能够实现循环利用，提高铝液的使用效率，降低制作成本。

应用该铝液槽的具体浇注过程如下：

1.首先将预制件倒立固定放置于铝液槽400的下容纳腔42内，然后在铝液槽400的上容纳腔41内装入适量铝液。

具体的，上容纳腔41中的液态铝的温度可以保持在高于铝熔点30℃至50℃，以保证在浇注过程中，铝液能够与预制件很好的贴合。如果浇注的铝液温度过高，则容易引起液态铝的部分氧化，导致液态铝在浇注的粘度过高，影响液态铝浇注过程中的流动性。而浇注铝液的温度过低则可能在浇注过程中，出现铝液的凝固，出现气体杂质，同样也会对换热器的最终使用性能造成影响。

2.然后，在铝液槽400的进气口44处，以一定流速通入惰性气体，例如氩气、氦气等，以驱动上容纳腔41内的液态铝以预定的速度从滤网43流出。流出后的铝液(或者液态铝)会从预制件的上方落下，流经换热器预制件从而浇注换热器预制件。

其中，此步骤可以通过控制惰性气体的流速，即惰性气体在容纳腔41内的气压，来控制铝液的浇注速度和铝液在预制件上的成型厚度。

具体的，在本实施例中可以将上容纳腔41内的气压控制在为5-10个标准大气压的范围内，来控制铝液的流速。如果惰性气体施加的气压过小，则导致铝液在滤网中的流出速度不足。如果气压过大，则容易导致铝液从滤网中流出速度过快，造成铝液飞溅，影响换热器阈值件最终的成品的翅片结构。

3.在预制件上覆盖的铝液到达预定厚度时，停止浇注。

该预定厚度可以由本领域技术人员根据工艺或者换热器的性能参数所决定。其中，预制件上覆盖的铝液到达预定厚度，可认为预制件以完全被铝液包覆，换热器预制件中的每一个长U管和任意一个翅片之间均相互通过金属铝实现紧密接触，翅片良好的固定在长U管的位置上。

步骤33、烘干浇注液态铝后的换热器预制件，制成换热器。

在浇注完成以后，还需要进步的使用相应的烘干设备，对浇注后的预制件进行烘干后即制得最终的换热器。当然，根据实际情况的需要，还可以进一步的对烘干后的换热器进行相应的表面处理，例如抛光、打磨等，使换热器能够具有更好的使用性能。

本发明实施例提供的换热器制作方法利用了液体的流动性，能够通过浸润等方式，进入到长U管和翅片之间的连接空隙中。一方面无需胀管即可完成换热器的加工，另一方面，由于不需要胀管，不会引起长U管内齿的变形以及胀管过程造成的接触热阻，很好的提升了换热器的换热性能。

本发明实施例还提供一种利用上述实施例制作方法制作得到的换热器,该换热器与的翅片为经液态铝覆盖在翅片表面后，凝固形成的复合泡沫翅片。由于该制作得到的换热器无需胀管即实现换热器的加工，不会引起长U管内齿的变形以及胀管过程造成的接触热阻，很好的提升了换热器的换热性能。

以下分别对具有相同尺寸和结构的使用传统胀管方式制作的换热器,以及使用本发明实施例提供的换热器制作方法制作的换热器在六种不同的工况下,进行换热能力的检测,其工况条件具体如表1所示:

表1

工况	单位	工况1	工况2	工况3	工况4	工况5	工况6
								蒸发器出口饱和温度	℃	8	8	6	6	10	6
出口过热度	K	1	1	1	3	3	1
								节流前饱和温度	℃	46	48	48	46	48	48
节流前过冷度	K	10	20	20	20	20	20
								进风干球	℃	26.7	26.7	26.7	26.7	26.7	26.7
进风湿度	℃	20.9	20.9	20.9	20.9	20.9	20.9
								风量	m3/h	200	200	200	200	200	300

换热能力测试结果如表2所示,

表2

由表2中的换热能力结果可知,使用本发明实施例提供的换热器制作方法制作的换热器的换热性能相对于传统的换热器的换热性能提高约4～6％,需要说明的是,该换热性能4～6％的提高,对于本领域技术人员来说,可认为具有显著的提高效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种换热器制作方法，其特征在于，包括：

在长U管上套设翅片，形成换热器预制件；

向所述换热器预制件浇注液态铝；

烘干所述浇注液态铝后的换热器预制件，制成所述换热器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述换热器预制件浇注铝液，具体包括；

通过压力引流方式，以预定的速度向所述换热器预制件浇注液态铝；

当所述预制件上覆盖的铝液涂层达到预定厚度时，停止浇注。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过压力引流方式，以预定的速度向所述换热器预制件浇注液态铝，具体包括：

将所述换热器预制件放置在铝液槽的下方；所述铝液槽的上方容纳有液态铝；

在所述铝液槽的上方通入惰性气体，驱动所述液态铝以预定的速度从铝液槽的下方流出，浇注所述换热器预制件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述铝液槽的上方通入惰性气体时，控制所述铝液槽的上方的气压为5-10个标准大气压。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态铝的温度比铝的熔点高30℃至50℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

使用粉末烧结脱溶法制备所述翅片。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述翅片为无机碳化硅。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长U管为铜管。

9.一种换热器，其特征在于，所述换热器使用如权利要求1-8任一所述的方法制成。

10.根据权利要求9所述的换热器，其特征在于，所述换热器的翅片为液态铝覆盖在翅片表面，凝固形成的复合泡沫翅片。