CN113701544B - 一种扁管散热器及散热器扁管的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扁管散热器及散热器扁管的加工方法，属于散热器领域，解决了现有技术中的汽车用扁管散热器散热效率低、散热器结构尺寸大占用空间大的问题。本发明的扁管散热器的扁管由扁管本体和扁管内沿流体流动方向设置的波纹状内翅片构成。沿流动方向的波纹状内翅片将扁管的内流道分成两路，对扁管内的任一流道，波纹状翅片与扁管本体的内壁面之间组成减缩‑渐扩的通道，可以对流体进行反复压缩和扩张，提高了流体和扁管的换热效率。

Description

一种扁管散热器及散热器扁管的加工方法

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，尤其涉及一种扁管散热器及散热器扁管的加工方法。

背景技术

汽车散热器作为汽车发动机冷却系统的关键部件之一，对汽车发动机流出的高温冷却液进行冷却。散热器主要由芯体、水室、侧板等部分构成，其中芯体作为散热器的换热单元，由水管和散热带构成。

散热水管采用铝材质或者铜材质制成的扁管结构，冷却液在扁管内流动，通过扁管壁以及扁管之间的散热带与外界的冷空气进行换热。由于空间的限制，散热水管不能过长，导致了扁管内流体流动的路径短，散热效果不理想。

汽车发动机冷却液包含水、防冻液、防腐剂，长时期处于高温状态下，极易产生大量水垢，导致散热器内部出现堵塞。以上特点使得应用于汽车空调的平行流微通道散热器在应用于汽车发动机冷却系系统时受到限制。

现有汽车散热器，通过将上水室和下水室设置在散热器芯同一侧，并且在散热器芯的另一侧设有中转水室。能够延长高温流体的流通距离，增加了流体的散热时间，从而使得高温液体在该散热器中得到充分的散热。此种设计虽然增加了流体的流通距离，但是沿着流道方向上单位长度的换热能力没有提高，而且增加了中间水室，散热器的尺寸并没有减小，紧凑型没有提高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种扁管散热器及散热器扁管的加工方法，用以解决现有汽车用扁管散热器散热效率低、散热器结构尺寸大占用空间大的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种散热器扁管，包括：扁管本体和内翅片；内翅片设置在扁管本体内部，并将扁管本体的内通道分隔为至少两个分通道；内翅片为波纹形状；分通道为渐缩-渐阔形通道。

进一步地，内翅片包括：凸起部和凹陷部。

进一步地，凸起部和凹陷部形状相同。

进一步地，凸起部和或凹陷部的形状为：正弦波形、圆弧形、矩形或三角形。

进一步地，内翅片的长度与扁管长度相同；

内翅片的宽度小于扁管本体的内通道宽度；

内翅片的高度小于扁管本体的内通道高度。

进一步地，内翅片和扁管本体为分体结构。

一种扁管散热器，其特征在于，包括：扁管、右水室、左水室、出水口和进水口；扁管采用上述的散热器扁管；右水室和左水室之间并列安装多个扁管；右水室和左水室上分别设置进水口和出水口；扁管的两端分别与右水室和左水室连通。

一种散热器扁管的加工方法，针对上述散热器扁管进行加工，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：分别制作内翅片和扁管本体；

步骤S2：将内翅片放入扁管本体；

步骤S3：将扁管本体和内翅片固定连接，组合为具有渐缩-渐阔通道的散热器扁管。

进一步地，步骤S1中，内翅片采用内翅片成型模具挤压成型；内翅片成型模具包括：主动轮和从动轮；内翅片由置于主动轮和从动轮之间的板材挤压成型。

进一步地，主动轮和从动轮上均设置啮合齿，啮合齿的形状与内翅片的凸起部和凹陷部形状相同。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

(1)本发明提出了一种新型的散热器扁管，该扁管由扁管本体和扁管本体内沿流体流动方向设置的波纹状内翅片构成，沿流体流动方向的波纹状内翅片将扁管的内流道分成两路，对扁管内的任一流道，波纹状翅片与扁管本体的内壁面之间组成减缩-渐扩的通道，渐缩-渐扩通道可以对流体进行反复压缩和扩张，提高了流体和扁管的换热效率。

(2)本发明针对汽车发动机冷却系统循环冷却液易于结垢的特点，由于结垢对渐缩渐扩管的影响不如对光管的影响大，即渐缩-渐扩管的抗垢性能优于相同情况下的光管，因此本发明的扁管散热器也具有一定的抗垢能力，有效利用了渐缩-渐扩通道优良的抗垢性能，延长了散热器芯体的使用寿命或清洗间隔时间。

(3)本发明的扁管散热器通过内翅片使扁管内部构成渐缩-渐阔通道，延长了流体的流动路径，增加了扁管换热面积，而不需要实际增加扁管散热器的长度或宽度，提高了散热器散热效率的同时，实现了散热器的集成化和小型化。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的扁管散热器的结构示意图；

图2为扁管结构示意图；

图3为扁管横截面示意图；

图4为扁管纵截面示意图；

图5为内翅片成型模具结构示意图；

图6为内翅片成型模具右视图；

图7为拼接式扁管结构示意图。

附图标记：

1-扁管；2-右水室；3-左水室；4-散热带；5-侧板；6-出水口；7-进水口；8-主片；

11-扁管壳体；12-内翅片；111-第一半管；112-第二半管；

121-主动轮；122-从动轮；123-电机；124-支架；125-底座。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

本发明的一个具体实施例，提供一种散热器扁管，如图2所示，扁管1为分体结构，扁管1包括：扁管本体11和内翅片12。

扁管本体11为管状结构，内翅片12设置在扁管本体11的内部，且沿扁管本体11的长度方向设置。

内翅片12为铝箔冲压或者滚压成型的铝质波纹形翅片，波纹方向与扁管流道方向相同。

进一步地，如图3所示，扁管本体11的横截面为矩形和两个弧形的组合，或者说，扁管本体11包括两个平面板和两个弧形板组成的管状结构。

内翅片12的宽度大于扁管本体11横截面的直线边的长度，并且小于扁管本体11的横截面两端内弧线最远点的长度(即内翅片12的宽度小于内通道的宽度)，且内翅片12的高度小于扁管本体11的内部通道的高度，达到内翅片12处于扁管中部的定位目的，保证内翅片12将扁管内部分成近似均匀的两路通道，内翅片12的边缘与扁管本体11的内壁接触(点接触)，如图3所示，使内翅片12与扁管尺寸配合使用。

进一步地，如图2、图4所示，内翅片12为长条形的薄板结构，且内翅片12包括：凸起部和凹陷部。

进一步地，凸起部和凹陷部均具有多个，且凸起部和凹陷部间隔分布。具体的，凸起部和凹陷部沿内翅片12的长度方向间隔分布，且平滑过渡，如图4所示。

进一步地，凸起部和凹陷部的形状相同。

进一步地，凸起部和凹陷部的形状为：正弦波形、半圆形、矩形、三角形或U形等。

进一步地，本实施例中扁管本体11的长度方向、内翅片12的长度方向和流体流动方向一致(相同)。

也就是说，内翅片12具有波纹状结构，波纹方向与扁管1的内部流体的流动方向相同。如图4所示，箭头方向表示流体的流动方向。

内翅片12将扁管本体11的内部通道分割为两个渐缩-渐阔的分通道，高温液体流经扁管1的两个分通道，高温液体与扁管本体11和内翅片12的表面接触，进行热交换，完成对高温液体的散热功能。

也就是说，内翅片12将扁管流道分成横截面周期性渐缩-渐阔的两个流道，对于每个单独的流道而言，内翅片和扁管壁在流道方向上形成横截面周期性变化的渐缩-渐扩通道，如图3、图4所示。

本实施例中，优选地，内翅片12为正弦波形。

波纹形的内翅片12包括但不限于如图4中所示的流线型，也包括其他形状，例如锯齿形、三角形、矩形、U型等，其特点是翅片和扁管壁形成沿流动方向的周期性渐缩-渐扩通道。

或者，提供另一种拼接式扁管，设计扁管本体11为矩形管，其具有四个平面侧面；且扁管本体11为分体结构，扁管本体11包括上下两个半管，即第一半管111和第二半管112，扁管本体11由第一半管111和第二半管112拼合而成，扁管1为拼接式扁管。

进一步地，第一半管和第二半管的边缘能够与内翅片12的上表面或下表面贴合；即内翅片12的两侧端均卡设在第一半管111和第二半管112的两相对端面之间，如图7所示。

具体的，如图7所示，第一半管111的下端面与内翅片12的上表面贴合；第二半管112的上端面与内翅片12的下表面贴合。

进一步地，内翅片12的宽度与扁管本体11的宽度相同。

具体地，通过将内翅片12和第一半管111、第二半管112焊接组成本发明的散热器扁管。

进一步地，扁管1为矩形管，矩形的扁管本体11的四个边角设置为倒角或圆角。

由于渐缩-渐扩通道的传热和流阻特性，高温液体流经扁管1内的渐缩-渐阔通道时，流体处于不断被压缩扩张交替的状态，提高了高温流体与扁管之间的换热效率，且由于使扁管1的换热效率得到了很大提高，抗垢能力增强，延长了流体的流动路径，增加了流体与扁管1的换热面积，整体上提高了流体与扁管1的换热能力。

实施例2

本发明的一个具体实施例，公开了一种扁管散热器，如图1所示，包括：扁管1、右水室2、左水室3，散热带4、侧板5、出水口6、进水口7和主片8；其中，扁管1采用实施例1中的渐缩-渐阔形的散热器扁管。

在扁管1成型后，与散热带4和主片8进行装配，形成散热器芯体，为散热器主要的换热单元。

具体地，右水室2和左水室3之间通过侧板5连接，且侧板5有两个，分别安装在右水室2和左水室3的上下两侧，两个侧板5之间安装扁管1，如图1所示。

进一步地，主片8垂直于侧板5安装，多个扁管1并列安装在主片8上，且扁管1的两端分别与右水室2和左水室3连通，相邻扁管1之间安装散热带4与外界环境进行热交换。右水室2上设置进水口7，左水室3上设置出水口6。

汽车发动机流出的高温冷却液从进水口7流入散热器，经过与散热器的热交换后，从出水口6流出，完成散热。

进一步地，散热器外部设置电子风扇，用于加快散热器与外界环境之间的热交换。

本实施例针对现有汽车散热器采用光滑扁管出现的流体流动路径短，散热效果不理想的问题，提出了一种新型的散热器扁管结构，通过在散热器扁管本体内设置沿流动方向的波纹形翅片，波纹形翅片与扁管壁组成了渐缩-渐扩的流动通道，具有以下优点：

(a)提高了流体与扁管的换热效率；

(b)延长了流体的流动路径，增加了换热时间；

(c)增加了扁管换热面积；

(d)具有优良的抗垢能力；

(e)整体提高了单位流道长度换热能力，有利于减小散热器尺寸，做到结构更加紧凑。

实施例3

本发明的一个具体实施例，提供一种实施例1的散热器扁管的加工方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：分别制作内翅片12和扁管本体11；

步骤S2：将内翅片12放入扁管本体11；

步骤S3：将扁管本体11和内翅片12固定连接，组合为具有渐缩-渐阔通道的扁管1。

由于内翅片12结构的特殊性，不能由扁管本体11直接加工得到，因此，内翅片12和扁管本体11分别制作，再组装成扁管1。

具体的，步骤S1中，内翅片12采用内翅片成型模具挤压成型。

内翅片成型模具，如图5所示，包括：主动轮121、从动轮122、电机123、支架124和底座125。

具体的，支架124和底座125固定连接，用于为模具的主动轮121和从动轮122提供支撑。

主动轮121和从动轮122均安装在支架124上，且能够相对于支架124旋转。

进一步地，主动轮121通过电机123带动旋转，从动轮122与主动轮121啮合传动，在主动轮121的带动下旋转。翅片成型模具的驱动来源包括但不限于电机驱动，也包括其他手动驱动、皮带驱动、链条驱动等其他驱动方式，主要特点是驱动主动轮121以一定速度旋转，利用主动轮121和从动轮122之间的相互配合对内翅片12进行挤压成型。

进一步地，主动轮121和从动轮122上均设置啮合齿，啮合齿的形状与内翅片12的凸起部和凹陷部相同；图6为翅片成型模具的主动轮和从动轮配合示意图，将制作内翅片12的板材(铝箔)置于主动轮121与从动轮122之间，通过主动轮121和从动轮122啮合传动，板材在主动轮121和从动轮122的带动下沿主动轮121和从动轮122的切线方向运动，同时平面的板材被挤压成型为具有凸起部和凹陷部的内翅片12。

进一步地，对内翅片12经过去边角处理，使得内翅片12与扁管本体11紧密贴合。

所述步骤S2中，将制作完成的内翅片12置于扁管本体11的内部。

具体的，扁管本体11由铝材质折叠而成。首先，将铝板材加工成U型；然后，在U型结构的中部装配已经成型的波纹状内翅片12，最后，将扁管本体11挤压成所需扁管形状。或者，扁管本体11为管状结构，从扁管本体11的内部通道的一端插入内翅片12，如图3所示。

或者，扁管1为拼接式扁管，扁管本体11包括第一半管111和第二半管112，将内翅片12置于第一半管111和第二半管112之间，并通过第一半管111和第二半管112实现对内翅片12的夹持和/或固定；将第一半管111、内翅片12和第二半管112焊接组成本发明的扁管1，并实现密封，如图7所示。这种加工方法能够保证内翅片12与扁管本体11的，内翅片12不会相对于扁管本体11发生位移，保证了内翅片12的安装可靠性。

并且，内翅片12与扁管本体11之间为面接触，且内翅片12与扁管本体11固定连接，有利于内翅片12与扁管本体11之间的热传导。

所述步骤S3中，内翅片12安装到位后，采用整体钎焊技术实现扁管本体11的外部密封，以及扁管本体11与内翅片12的机密结合。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

(1)本发明提出了一种新型的散热器扁管结构，扁管1的内部设置沿流道方向的波纹形内翅片12，内翅片12与扁管内壁形成周期性渐缩-渐扩的流动通道，提高了流体与扁管的换热效率，延长了流体的流动路径，增加了扁管换热面积，且渐缩-渐阔通道的阻力效应使高温流体在扁管1的内部涡旋流动，保证流体与扁管1换热均匀，整体提高了流体与扁管的换热能力。

(2)内翅片12和扁管本体11分别独立设计，易于加工成型，提高了生产效率。内翅片12独立设计，采用铝箔冲压或者滚压成型，成型效率高，工艺简单，制造效率高，成本低。

(3)本发明的内翅片宽度与扁管宽度相匹配，达到翅片定位于扁管中部的目的。内翅片12经过去边角处理，能够与扁管紧密贴合，减小内翅片与扁管本体的接触热阻，有利于内翅片热量传递到扁管本体。

(4)内翅片12较薄，使得扁管的产品重量较轻，具有轻量化趋势。且采用本发明的扁管散热器，散热能力提高，有利于减小散热器尺寸，使得散热器结构更加紧凑。

(5)针对汽车发动机冷却系统循环冷却液易于结垢的特点，本发明有效利用了渐缩-渐扩通道优良的抗垢性能，延长散热器芯体使用寿命或清洗间隔时间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种散热器扁管，其特征在于，包括：扁管本体(11)和内翅片(12)；所述内翅片(12)设置在所述扁管本体(11)内部，并将所述扁管本体(11)的内通道分隔为至少两个分通道；所述内翅片(12)为波纹形；所述分通道为渐缩-渐阔形通道；

内翅片(12)具有波纹状结构，波纹方向与扁管(1)的内部流体的流动方向相同；

内翅片(12)将扁管流道分成横截面周期性渐缩-渐阔的两个流道，对于每个单独的流道而言，内翅片(12)和扁管壁在流道方向上形成横截面周期性变化的渐缩-渐扩通道；

所述内翅片(12)包括：凸起部和凹陷部；

所述凸起部和凹陷部形状相同；

扁管本体(11)为分体结构，扁管本体(11)包括上下两个半管，即第一半管(111)和第二半管(112)，扁管本体(11)由第一半管(111)和第二半管(112)拼合而成；

第一半管(111)的下端面与内翅片(12)的上表面贴合；第二半管112的上端面与内翅片(12)的下表面贴合。

2.根据权利要求1所述的散热器扁管，其特征在于，所述凸起部和或凹陷部的形状为：正弦波形、圆弧形、矩形或三角形。

3.根据权利要求1所述的散热器扁管，其特征在于，所述内翅片(12)的长度与所述扁管长度相同；

所述内翅片(12)的宽度小于扁管本体(11)的内通道宽度；

所述内翅片(12)的高度小于扁管本体(11)的内通道高度。

4.根据权利要求1所述的散热器扁管，其特征在于，所述内翅片(12)和所述扁管本体(11)为分体结构。

5.一种扁管散热器，其特征在于，包括：扁管(1)、右水室(2)、左水室(3)、出水口(6)和进水口(7)；所述扁管(1)采用权利要求1-4任一项所述的散热器扁管；所述右水室(2)和左水室(3)之间并列安装多个扁管(1)；所述右水室(2)和左水室(3)上分别设置进水口(7)和出水口(6)；所述扁管(1)的两端分别与右水室(2)和左水室(3)连通。

6.一种散热器扁管的加工方法，针对权利要求1-4任一项的散热器扁管进行加工，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：分别制作内翅片(12)和扁管本体(11)；

步骤S2：将内翅片(12)放入扁管本体(11)；

步骤S3：将扁管本体(11)和内翅片(12)固定连接，组合为具有渐缩-渐阔通道的散热器扁管。

7.根据权利要求6所述的散热器扁管的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述内翅片(12)采用内翅片成型模具挤压成型；所述内翅片成型模具包括：主动轮(121)和从动轮(122)；所述内翅片(12)由置于所述主动轮(121)和从动轮(122)之间的板材挤压成型。

8.根据权利要求7所述的散热器扁管的加工方法，其特征在于，所述主动轮(121)和所述从动轮(122)上均设置啮合齿，所述啮合齿的形状与内翅片(12)的凸起部和凹陷部形状相同。