CN1090640A - 热交换器和制造方法 - Google Patents

Abstract

一种散热片和管子型热交换器，以及制造这种设 备的方法。单排散热片安装在热交换器的那些区域 上，那些区域在管子弯曲以获得弯曲表面时相邻管子 排之间将发生相对运动。多排散热片安装在管子的 另一些区域上，该区域在管子弯曲时相邻管子排之间 不会发生相对运动。固定在一管子排上的锁定件在 弯曲时可容纳在邻近的、相对于曲率中心较内侧的管 子排上的一管子的端部，以使两组管子排固定在一 起。多排散热片和锁定件的使用有利于组装的强度 和刚度。

Description

本发明一般涉及散热片和管子热交换器，以及制造这种类型的热交换器的方法。特别是，本发明涉及一种制造具有多排管子和一个弯曲面的散热片和管子热交换器的方法，以及这样制造出来的热交换器。

图1A，1B和1C提供了图示，以便理解本公开文件中所使用的定义词。附图大略地显示了在散热片和管子式热交换器中可以相交的管子和散热片的排列。图1A表示以单排02方式排列的若干管子01，且它们穿过多层散热片03，各散热片具有容纳单排管子的单排孔。这是在单排管子-单排散热片式的散热片和管子热交换器里的管子和散热片的排列。图1B表示以两排02方式排列的若干管子01。各散热片03具有单排孔，从而需要两组多层散热片来容纳两排管子。这是在多排管子-单排散热片式散热片和管子热交换器里的管子和散热片的排列。图1C表示以两排02方式排列的若干管子01。各多排散热片04具有两排孔以容纳两排管子，这样，只需要一组多层散热片就可以容纳两排管子。这是在多排管子-多排散热片式的散热片和管子热交换器里的管子和散热片的排列。

在制造一种典型的散热片和管子热交换器（例如可用于空调或致冷系统，或用于发动机冷却系统）时，可将U形或发针形的管子插入散热片和管板的通孔里，直到U形管子的开口端从管板的一端伸出。然后利用一扩管器使管壁径向扩张，从而使散热片和管子以及管板之间紧密地接触，以保证良好的热传递和结构上的强度和刚度。U形管子脚的开口端也要径向扩张，以获得大于管子其余部分的直径，以形成一喇叭口或止推口。然后，短的U形管或回转弯头，来自头部的管接头，或一回转弯头与头部管接头的组合件被插入喇叭口端，并通过适当的处理，例如焊接，钎焊或低温焊接使它固定，从而形成一通过热交换器的、封闭的流体流路。有些散热片和管子热交换器可以不使用U形管子，而由单根管子组成，每根管子形成通过多层散热片层的单通道。例如，当希望有相当大量的分开的流路或回路通过热交换器时，情况可能就是这样。

在制造只有单排管子的热交换器，或制造具有平直表面（即热交换器加工完毕后管子的散热片区域保持平直）的热交换器时，上述的加工可很好地进行。然而，许多热交换器被设计成需要多排管子，以便获得足够的热传递面积，从而在总尺寸受到限制的热交换器里进行足够的热传递。此外，对于其它的设计考虑来说也不是不可想象的，即要求热交换器具有除平直表面以外的结构。这种设计考虑的一个例子就是，热交换器必须有一个确定的表面积，以满足热交换器的需要，还必须能安装在一壳体里，而该壳体不具有足够的空间以容纳所需尺寸的平直表面的热交换器。在这种情况下，通常使热交换器的表面具有一个或几个弯折，以减小其一个或几个最大尺寸，使其能装入给定的壳体内。

在具有多排管子的散热片和管子热交换器里，最好尽可能地使单片散热片具有与通过它的管子排一样多。这种结构是所希望的，即不仅组装方便，而且因为使用了多排散热片可防止管子排之间的相对运动，并且助于完工后的热交换器的刚度和强度。

为了制造具有弯曲表面的散热片和管子热交换器，管子必须被弯曲成想要的弯曲形状。如果使用U形管子，U形管脚通过在U形弯头所在的平面内弯曲，而不在垂直于该U形弯头的平面内弯曲，这样，该U形弯头不会变形，而U形的端部能保持平直。

在具有弯曲表面的多管子排热交换器里，在弯曲处内排上的管子必须具有小于外排上的管子的曲率半径，以便在弯曲后使排与排之间保持平行。结果，在弯曲前与在不同排的相邻管子上的一点直接相对的一根管子上的一点，在弯曲后将不再与该点相对。如果一弯曲表面的多管子排热交换器是通过以下方式制造的：即将多排散热片安装在管子上，然后使管子扩张并使散热片固定在管子上，然后将管子弯曲成想要的弧度，那么在不同排上的相邻管子上的点之间的相对运动将会使散热片材料变形，并可能使散热片材料沿着管子的弯曲部分被撕裂。

防止散热片变形的一种方法是在将管子扩张前将管子弯曲。在扩张前，管子和散热片之间会产生滑动，从而可避免散热片变形和撕裂。

然而，在热交换器里扩张管子的通常方法是通过推动安装在一杆端的一扩张工具（在工业上称为“扩管器”）通过管子而进行的。这种方法不适合用来扩张弯曲管子。也有扩张弯曲管子的方法，例如利用流体压力迫使一圆球通过弯曲管子，但是这种方法在所需的时间、装备的复杂性、以及废品率上存在严重的缺点。

因此需要一种制造多管子排、弯曲表面的散热片和管子型热交换器的方法，它可以使用普通的杆和“扩管器”管子扩张机，且也能制造出具有足够刚度和强度的热交换器。

本发明涉及一种制造弯曲表面的、多管子排的散热器和管子热交换器的方法，及如此制造的热交换器。

在实施该方法时，准备适当的散热片，以及或是直的单通道管子或是具有直脚的U形管子。然后将一锁定件安装在一管子上或在完工后朝向热交换器的外表面所在排的管子上。这些管子比内侧相邻的其它管子长，因为它们在下面描述的弯曲步骤中必须以较大的曲率半径进行弯曲。然后组装散热片和管子，单排散热片被安装在管子的一个或几个确定区域上，而多排散热片被安装在管子的另一个或几个区域上。单排散热片所安装的管子处，相邻管子排的管子上的点之间有相对运动。多排散热片所安装的管子处，其相邻管子排的管子上的点之间没有相对运动。然后扩张管子，使其与散热片牢牢固定。然后使带散热片的管子弯曲，形成完工后的热交换器所要的曲率。在管子弯曲时，在内侧管子排上的管子相对于在外侧管子排上的管子移动，且在内侧管子排上的管子的一端或若干端部进入安装在外侧管子排上的锁定件的接纳孔里。然后，锁定件使内侧和外侧管子排上的管子端部互相保持固定位置，以防止两管子排之间的相对运动。多排散热片具与锁定件一样的作用，给完工后的热交换器提供增强的刚度和强度。

附图是说明书的一部分。在所有附图中，相同的标号表示相同的部件。

图1A，1B和1C大略地描绘了不同的热交换器的管子和散热片的组合，以说明本公开中使用的专门名词的定义。

图2是用本发明的方法制造的热交换器的立体图。

图3是处于中间制造步骤中的一热交换器的一部分的顶视图。

图4是处于图3所示相同的中间制造步骤中的一热交换器的U形弯头部分的立体图。

图5是用于本发明的热交换器的管子锁定件的立体图。

图6是完工后的热交换器的U形弯头的一部分的顶视图。

图7是完工后的热交换器的U形弯头的一部分的立体图。

图8和9是另一种热交换器外形的示意图。

图10是还有一种热交换器外形的示意图。

图11是本发明方法的流程或框图

请注意，附图所示和下面的说明是有关一种具有U形管子的热交换器的制造。本发明的方法也可用来制造具有单通道管子的热交换器，这对于本技术领域的熟练人员来说是容易理解的。

图2表示一按照本发明所述方法制造的热交换器的全图。该图显示了几乎还没有完全组装好的弯曲的散热片和管子型热交换器10，组装好热交换器还需要做的事是将U形弯头，头部管接头或一U形弯头和头部管接头的组合件连接在开口的管子端22处，以形成一通过热交换器的完整的封闭的流体流路。热交换器10是多管排列式，它具有外表面11和内表面12。热交换器10的U形管子上有单排和多排散热片这两种。在管板23和热交换器表面弯曲部分开始处之间的热交换器区域13包含多排散热片。热交换器的其余散热部分，即区域14具有单排散热片。锁定件24安装在热交换器的U形弯头21处。

图3和4分别表示在管子被弯成想要的曲率前的制造过程中间、一多管排列的热交换器的一部分的顶视图和一立体图。因为通常希望热交换器的表面被弯曲后具有两排管子的U形端部是平齐的，并且因为弯曲后的管子的曲率半径外排的必须大于内排的，因此外排的U形管子必须比内排的管子长。这样，在此阶段，较长的U形管子21O延伸超过U形管子21I。在组装热交换器的零件时，首先将锁定件24安装在管子21O的U形弯头端部。然后，将分开的多层单排散热片26安装在区域14的各管子21O和21I上，该区域包括从U形弯头端部起，通过在管子弯曲过程中、在外排管子上的点和内排管子上的点之间存在相对运动的表面部分，直到管子弯曲时管子之间没有相对运动的区域13前为止。然后，在区域13里，一多层多排散热器就安装在两管子排上。

图5详细地表示了锁定件24。锁定件24有通孔31，安装时管子21O通过它插入。通孔31的尺寸应该是：在组装时能使管子容易地插入，但是当管子被扩张时又能使管子和锁定件24之间紧密接触。锁定件24还有安装槽32，它的作用将在下面描述。

在将锁定件和散热片安装在管子上后，且此时管子的脚是直的，使管子膨胀，从而使锁定件和管子之间、以及散热片和管子之间紧密接触。

在管子膨胀后，使管子弯曲，从而使热交换器的表面呈现想要的曲率。

图6和7分别表示了多管排热交换器在管子被弯曲成想要的曲率后的顶视图和部分立体图。现在管子21O和21I的U形弯头端部是平齐的。由于弯曲时在管子之间的相对运动，管子21I的U形弯头端部进入锁定件24上的安装槽32（图5）。现在，锁定件24可保持热交换器10的内外管排互相固定，从而有助于最终的热交换器的强度和刚度。

请注意，虽然在热交换器10（图2）的区域14里使用单排散热片，附图显示了在该区域里表面11在它的大部分长度上是平直的。尽管如此，必须在整个区域14上使用单排散热片，因为在该区域的相邻管排处会发生相对运动，即使在弯曲操作后该部分保持平直。

弯曲以后，通过将回转弯头和/或头部管接头连接在U形管脚上以形成通过热交换器的封闭的流体流路而完成热交换器的组装。

图2所示的和上面所述的热交换器具有类似字母“J”或“L”的外形，并在它的表面有一个弯折。在它的表面具有一个以上的弯折的其它热交换器外形也是有的。图8和9示意地表示了在弯曲前和弯曲后的热交换器50。热交换器50具有一“C”形或“U”形表面。在热交换器的部位53处可使用多排散热片，在弯曲过程中，该处的相邻管子排之间没有相对运动。在热交换器的部位54处使用单排散热片，该处在弯曲时有相对运动。在热交换器的两端可使用锁定件64。

还有具有多于两组管排的热交换器。图10示意地表示了一已弯曲的、具有三排管子的另一种热交换器70。因为在弯曲时部位74处的管子排之间会发生相对运动，所以在该部位处使用单排散热片。因为弯曲时在部位73处没有相对运动，所以该处可使用多排散热片。弯曲后，可将一个或几个锁定件84固定在U形管子81的端部。

图11以流程图或框图的方式表示了本发明的方法。在框101表示的步骤中，将热交换器的管子切割成所需的长度，如果需要的话，并弯曲成U字形，以备组装之用。在框102的步骤中，通过适当的处理，如冲压或切割备好散热片。同时准备单排和多排散热片。在框103的步骤中，将一个或几个锁定件安装在一端上，例如在使用U形管子的热交换器里，安装在U形管端部或靠近U形端部处。在框104里，散热片预先被重叠，以供管子穿过。还可准备和安装管板，以便在热交换器的端部处支撑管子，该端部在安装锁定件的相反处。在框105里，通过将管子穿过散热片使管子和散热片组装在一起。管子穿过散热片这一过程是这样进行的，单排散热片安装在管子排的这部分管子上，该部分在接着进行的弯曲步骤期间将有相邻管子排之间的相对运动。多排散热片安装在所有管子排的另一部分管子上，该部分在弯曲期间相邻管子排之间将没有相对运动，在框106中，利用一个合适的扩管机将穿装在层叠的散热片中的管子径向扩张，从而在管子和锁定件之间，在管子和散热片之间，如果还使用管板，那么在管子和管板之间产生紧密的机械接触。该步骤还包括在一些或所有管子上形成喇叭口端部。在框107中，热交换器的表面被弯曲成想要的曲线。在该步骤中，一给定的管子排的端部将相对于它的邻管移动，而在内排的管子端部可与在框103所述步骤中安装的锁定件接合。在框108所述的步骤中，回转弯头，头部管接头或U形弯头与头部管接头的组合件被连接在管子端部，从而形成一条或几条通过热交换器的封闭的流体流路。在框108所述的工作完成后，热交换器也已完成，从而可进行安装，如安装在一个空调系统里。

Claims (4)

1、一种制造散热片和管子型热交换器(10)的方法，所述的热交换器包括：

一弯曲的表面(11)，

多排管子(21)，所述各排具有一端部，

一在所述管子上安装单排散热片(26)的区域，

以及一在所述管子上安装多排散热片(25)的区域；

包括的步骤是：

组装所述管子和散热片，使单排散热片安装在所述管子的一部分上，该部分在随后进行的弯曲步骤过程中，所述管子排中的一根管子上的点将相对于相邻管子排中的一根管子上的点运动；使多排散热片安装在所述管子的另一部分上，该部分在随后进行的弯曲步骤过程中，所述管子排中的一根管子上的点将不会相对于相邻管子排中的一根管子上的点运动；将一锁定件(24)安装在第一排管子的一管子(21)上，它离所述端部有一预定距离，所述锁定件有一管子接纳槽(32)；

扩张所述管子；以及

将所述管子弯曲成所述弯曲表面热交换器所需的曲线，且在弯曲所述管子排时，使在第二排管子上的管子与所述的管子接纳槽嵌合。

2、根据权利要求1所述的方法制造一种散热片和管子型热交换器。

3、一种散热片和管子型热交换器，所述的热交换器具有一表面，它有一弯曲部分和至少一个平直部分，以及多排管子，

其特征在于，它包括：至少安装在所述管子排被弯曲部分上的单排散热片;至少安装在所述管子排的平直部分上的多排散热片;以及通过扩张所述管子而固定在第一管子排的管子上的锁定件，它具有可与相邻管子排上的扩张管子滑动地嵌合的接纳槽。

4、如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述锁定件上的所述接纳槽可滑动地与在所述相邻管子排里的所述扩张管子的至少一端嵌合。

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