CN114111430A - 在热交换器上原位形成保护性表面处理物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在热交换器上原位形成保护性表面处理物的方法，具体而言公开了一种将保形表面处理物原位施加到制冷机的热交换器的内表面的方法，其包括：将表面处理溶液提供到制冷机的热交换器的入口；促使表面处理溶液沿着从入口经过多个传热管到制冷机的热交换器的出口的流动路径流动；收集表面处理溶液；沿着第一歧管、多个传热管、第二歧管以及它们之间的多个互连件的内表面形成保形表面处理物；停止表面处理溶液的流动；以及从制冷机中移除表面处理溶液。

Description

在热交换器上原位形成保护性表面处理物的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年8月27日提交的美国临时申请No. 62/706,595的权益，其内容以其整体并入本文中。
技术领域
示例性实施例涉及涂覆铝零件的领域。更具体地，本公开涉及涂覆铝的热交换器零件和用于制造其的方法。
背景技术
铝提供了一种用于制造热交换器的铜的更轻的、更便宜的替代物。然而，铝可能更容易被腐蚀和结垢。例如，水冷式制冷机可能暴露于各种水质，这可导致承载水的传热管腐蚀和结垢。考虑到这些管的独特的几何形状、尺寸和重量，高效地且有效地涂覆它们可能非常困难。随着制造商寻求利用铝或其它非传统金属(例如铜以外的金属)来制造热交换器管，在本领域中仍然需要新的涂层和施加其的成本有效的方法。
发明内容
公开了一种将保形表面处理物原位施加到制冷机的热交换器的内表面的方法，其包括：将表面处理溶液提供到制冷机的热交换器的入口；促使表面处理溶液沿着从入口经过多个传热管到制冷机的热交换器的出口的流动路径流动；收集表面处理溶液；沿着第一歧管、多个传热管、第二歧管以及它们之间的多个互连件的内表面形成保形表面处理物；停止表面处理溶液的流动；以及从制冷机中移除表面处理溶液。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，形成保形表面处理物还包括形成沿着流动路径具有变化的厚度的保形表面处理物，并且其中，厚度在入口处最大。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，所述形成还包括在加热持续时间内将多个传热管加热至表面处理温度。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，表面处理温度大于或等于140°F，并且加热持续时间少于或等于30分钟。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，表面处理温度大于或等于180°F，并且加热持续时间少于或等于10分钟。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，表面处理溶液包括水、碱性溶液和酸性溶液、涂料、转化涂层溶液、无电镍溶液、三价铬处理溶液、聚合物或包括至少一种前述物质的组合。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，还包括利用清洗溶液清洗传热管，其中，清洗溶液包括水、溶剂、良性溶液或包括至少一种前述物质的组合。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，还包括将收集的表面处理溶液从第二歧管再循环到沿着第二歧管上游的流动路径的点。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，再循环还包括将收集的表面处理溶液从第二歧管泵送到沿着流动路径在入口处或入口的上游的点。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，还包括在沿着流动路径的点处监测表面处理的物质的浓度或其替代指标。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，还包括在出口处监测表面处理的物质的浓度或其替代指标。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，所述停止还包括基于沿着流动路径测量的表面处理物质的浓度或其替代指标来停止表面处理溶液的流动。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，所述形成还包括其中保形表面处理物具有小于或等于10微米的厚度。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，表面处理溶液包括水或碱化水。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，沿着热交换器的内表面形成保形表面处理物还包括沿着第一歧管、多个传热管、第二歧管以及它们之间的多个互连件形成保形表面处理物。
除了上述公开的方面中的一个或多个之外或者作为替代，其中，沿着热交换器的内表面形成保形表面处理物还包括沿着入口、多个传热管的外表面、出口、壳壁的内表面以及它们之间的多个互连件形成保形表面处理物。
一种制冷机，包括多个热交换管，其中，保形表面处理物设置在多个热交换管的内表面上，并且其中，保形表面处理物由上述公开的方面中的任何一个或多个或者作为替代的方法形成。
一种制冷机，包括多个热交换管，其中，保形表面处理物设置在多个热交换管的内表面上，并且其中，保形表面处理物由上述公开的方面中的任何一个或多个或者作为替代的方法形成，并且其中，保形表面处理物包括小于1000纳米的厚度。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件编号相同：
图1是所公开的方法步骤的图示。
图2是为所公开的方法准备的制冷机系统的示意图。
图3是为所公开的方法准备的制冷机系统的示意图。
图4是为所公开的方法准备的热交换器的示意图。
图5是具有转向歧管且为所公开的方法准备的热交换器的示意图。
具体实施方式
参考附图，在此通过举例而非限制的方式给出了对所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
在暖通空调系统中部署铝零件的一个重大挑战可能是铝对腐蚀和结垢的敏感性。为了降低腐蚀速率，可施加表面处理物来保护基底铝或铝合金材料免受腐蚀相互作用(例如，与水和/或其中的杂质，诸如氯、氟和其它离解的离子种类)。然而，当在其它制造操作(例如，加工和组装步骤)之前进行处理过程时，表面处理物(例如，涂层)可能会受到机械损伤的损害。当在组装之前对未组装的零件施加表面处理物时，组装过程可增加至少沿着组件的互连点(例如，硬钎焊位置、机械固连部等)损害所需表面保护的风险。由此产生的表面保护的不连续部可导致基材因腐蚀性活动而过早失效。例如，在热交换器管的制造中，在管膨胀之前遮蔽、涂覆管，和/或将管硬钎焊到热交换器组件中可留下未受保护的部分(例如，互连件，诸如硬钎焊接头和接缝)，因为它们不会接收到与接收的周围材料相同的表面处理。
热交换器管的表面处理的另一个挑战可能是在管的表面上存在表面特征。表面特征可包括翅片、尖状物或其它突起，这些突起凹入管的内表面和/或外表面或从管的内表面和/或外表面延伸。这些特征可被构造成打破边界层流动并增加局部对流传热系数。当在表面特征形成之后施加涂层时，涂层可通过填充凹部和/或覆盖特征的突起而部分地破坏表面特征的益处，从而限制其有效性。
在解决这些问题的过程中，申请人已经开发了一种将相干保形表面处理物原位施加到制冷机的热交换器的传热管的内表面的方法。如本文所用，原位可指当制冷机300被至少部分地组装和部分可操作时(例如，包括在工厂子组件测试、组件测试或整个系统测试的准备过程、期间或之后，或在客户验收测试或合格性测试等的准备过程、期间或之后)。原位可包括当制冷机300的流体回路已经与制冷机300的其它部件(诸如压缩机30、蒸发器32和膨胀装置34)流体隔离以允许单向流动而不是通过环路的再循环流动时。原位可包括当制冷机300被完全组装和完全可操作时。原位可包括当制冷机300被充分组装和安装使得它能够向热负载提供冷却时。例如，原位可包括当制冷机300被完全组装和安装使得它能够向客户热负载提供冷却时。
参照附图，该方法包括第一步骤100，其可包括将表面处理溶液提供到制冷机300的热交换器20的第一歧管12。制冷机300可包括制冷剂流动回路39，制冷剂流动回路39包括压缩机30、吸热热交换器32(例如，与客户负载(例如，热源流入口6和热源流出口8)对接)、膨胀装置34和排热热交换器(例如，热交换器20)。如本文所用，提供可包括将表面处理溶液倾倒、流动、装载、填充、充注或以其它方式递送至第一歧管12。提供可在连续的过程中完成。例如，表面处理溶液可在分批、半连续或连续的过程中从贮存器6沿着供应路径25通过管侧入口端口11流入第一歧管12。
一旦表面处理溶液被提供到入口(例如，通过管侧入口端口11或壳侧入口端口36提供到第一歧管12)，第二步骤120可包括促使表面处理溶液沿着流动路径50从热交换器20的入口经过多个传热管14流动。入口可为热交换器20的入口歧管。流动诱导装置40(例如，泵、喷射器或其它流动诱导装置)可用于促使表面处理溶液沿着流动路径50流动。流动诱导装置40可设置在入口的上游，例如，当通过对入口加压来诱导流动时。流动诱导装置40可沿着流动路径50设置，例如，在入口和出口之间，例如，当入口物理地附接到第一热交换器并且出口物理地附接到物理上分离的第二热交换器时，从而允许它们之间的管道连接。流动诱导装置40可设置在出口的下游，例如，当通过对第二歧管16减压来诱导流动时。流动诱导装置40可为在水冷制冷机300的水回路中使用的泵送装置。
表面处理物也可施加到传热管14的外表面。表面处理溶液可通过壳侧入口端口36引入到传热管14的外表面，并且通过壳侧出口端口38从壳中移除。制冷剂流动回路39可断开(如由附图中的平行线所示)，以允许表面处理溶液沿着流动路径50流过热交换器20的壳侧，如图3所示。
第三步骤140可包括例如在热交换器20的第二歧管16中或在收集罐7中收集表面处理溶液。出口可包括热交换器的出口歧管(例如，热交换器20的出口歧管16)。一旦表面处理溶液流过多个传热管14(例如，通过和/或环绕多个传热管，同时与其内表面和/或外表面接触，沿着其内表面和/或外表面，等等)，它就可被收集。例如，表面处理溶液可被收集在第二歧管16中，或者在设置在流动路径50的端部处的贮存器中。应当理解，出口可物理地附接到热交换器20，或者可物理地附接到第二物理上分离的热交换器(例如，热交换器20的下游)，以允许处理以串联流动关系布置在入口和出口之间的多于一个的热交换器的表面。在出口处(例如，在第二歧管16处)，可监测溶液的一种或多种特定表面处理物质的浓度，或者由与该溶液反应产生的物质(例如，反应产物)的浓度。如果收集在出口中的表面处理溶液保持足够的活性(例如，足够高的表面处理物质的浓度或其替代指标)，那么收集的表面处理溶液可在任选的循环流中返回到上游点(例如，沿着流动路径50、返回到第一歧管12、返回到任选的二次供应流动路径26等的中间混合点)。
溶液浓度监测(例如，在沿着流动路径50(诸如在入口的下游或第一歧管12的下游)的一个或多个点处)可允许计算在热交换器20的内表面上的表面处理物的平均厚度。一个或多个附加参数可帮助提高表面处理物的平均厚度的计算的精度。这样的参数可包括溶液通过热交换器20的流量、溶液流过热交换器20的持续时间、提供到入口的溶液的总质量或质量流量、从出口移除的溶液的总质量或质量流量、在沿着流动路径50的一个或多个点处的溶液的温度、在沿着流动路径50的一个或多个点处的表面的温度、或它们的替代指标等，或包括前述参数中的至少一个的组合。表面处理物的计算平均厚度可用作控制表面处理过程的控制参数，诸如何时将表面处理溶液提供到入口、何时开始/停止表面处理溶液通过一个或多个待处理的热交换器的流动、何时开始/停止来自出口的循环流、何时从一个或多个待处理的热交换器中移除表面处理溶液等的指示。
第四步骤160可包括沿着入口的内表面(例如，第一歧管12)、传热管14的内表面和/或外表面、出口(例如，第二歧管16)、壳的内表面以及它们之间的多个互连件或包括前述位置中的至少一个的组合形成保形表面处理物。如图5所示，流动路径50可包括一个或多个转向歧管13，用于在单个热交换器20内互连两个或多个传热管14。当包括时，可沿着一个或多个转向歧管的内部暴露表面形成保形表面处理物，同时使用所公开的方法在传热管14上形成保形表面处理物。
保形表面处理物的平均厚度可沿着流动路径50变化。表面处理物的平均厚度可在入口处(例如，在第一歧管12处)最大。例如，表面处理物质的浓度最高，表面处理溶液可具有与热交换器20的内表面的最长接触时间，和/或形成最大的电压差或感应电流(例如，诸如在电解表面处理操作期间)。在暖通空调系统(例如，制冷机300)中，冷凝器冷侧入口可为在热交换器的热侧和冷侧之间出现最高温差的位置。与沿着流动路径50的其它位置相比，这些高温差可导致在入口处的更高腐蚀速率。本发明的方法可允许在热交换器冷入口处积累更大的表面处理物厚度。因此，所公开的方法提供了对易受腐蚀的表面的高效处理，并且允许在操作期间最有可能出现最恶劣的腐蚀条件的那些表面上的位置的目标处理厚度。
表面处理物的厚度可取决于表面处理物质到内表面的质量通量。在该表面处，表面处理物质可粘附、化学结合、聚集、沉积、反应或以其它方式形成保形表面处理物。到内表面的通量可为表面处理物质的浓度、这些物质的速度或其替代指标(例如，诸如整体流体速度、温度和/或质量扩散速率)以及表面处理溶液与待处理表面接触的持续时间的函数。
虽然从数字上看，第四步骤可能意味着该步骤发生在第一、第二和第三步骤之后，但情况未必如此，至少对整个第四步骤来说并非如此。当形成表面处理物的所有条件都满足时，保形表面处理物的形成开始。这些条件取决于所施加的表面处理物的类型，以及表面处理物所施加到的铝或铝合金的类型。当不满足形成表面处理物的所有条件时，保形表面处理物的形成结束。
形成表面处理物的条件可包括表面处理溶液的存在和浓度、接触持续时间和表面温度、也可为所需表面处理物的类型的函数的参数。申请人设想的表面处理物的一些示例包括涂料、自催化涂层(例如，转化涂层、化学镀镍、溶胶-凝胶)、塑料涂层(例如，聚四氟乙烯(PTFE))、形成钝化氧化物层(例如，形成勃姆石)、电解涂层(例如，电镀和阳极氧化)等。表面处理溶液的示例可包括包含三价铬盐和碱金属六氟锆酸盐的溶液组合物。对于电解过程，电极可沿着流动路径50布置在一个或多个位置处，以有利于保形表面处理物的形成。例如，一个或多个阴极电极可设置成与入口(例如，第一歧管12)、传热管14和出口(例如，第二歧管16)电连通，并且可被构造成建立相对于阳极电极的电压梯度，以有利于电解涂覆过程。
在一个示例中，勃姆石表面处理物可通过将铝或铝合金暴露于热水一段时间来形成，诸如约150℉持续大于或等于约20分钟，或约160℉持续大于或等于约10分钟，或约170℉持续大于或等于约5分钟，或约180℉持续大于或等于约2分钟。此外，可引入热水蒸气或蒸汽以更快地生产勃姆石或增加勃姆石层厚度。这样的过程可导致沿着暴露表面形成小于或等于约1000纳米(nm)、或小于或等于约800nm、或小于或等于约600nm、或小于或等于约500nm、或小于或等于约400nm、或小于或等于约300nm、或在约10nm和约300nm之间、或在约10nm和约200nm之间的勃姆石的保形表面处理物。在勃姆石形成过程中使用的流体溶液(例如，水、碱化水)可在流过流动路径50之前被加热。例如，加热器3可设置成与贮存器6、供应路径25或两者热连通。备选地或此外，水可在热交换器20内被加热。例如，通过利用流过热交换器20的壳侧的加热流体，例如进入壳侧入口端口36并流出壳侧出口端口38。加热流体可为设置在制冷剂流动回路31中的流体，并且可用于将传热管14加热到用于形成表面处理物的目标温度。勃姆石形成过程可利用碱性水溶液进行。这样，与没有碱化剂的处理物相比，溶液的反应性可增加，从而减少形成表面处理物所需的持续时间。
第五步骤180可包括停止表面处理溶液通过热交换器20的传热管14的流动。一旦形成保形表面处理物的条件已经满足，表面处理溶液的流动可停止，并且剩余的溶液可从制冷机300中移除。如本文所用，停止表面处理的流动可包括减少或消除入口(例如，第一歧管12)和出口(例如，第二歧管16)之间的任何不可忽略的压力差，诸如停止流动诱导装置40沿着流动路径50推动流动、停止装置对入口(例如，第一歧管12)加压、停止装置降低出口(例如，第二歧管16)的压力，等等。它也可指降低沿着流动路径50的表面处理溶液的浓度的过程。例如，它可指使清洗、干燥、推动流体等流过和/或流经入口(例如，第一歧管12)、传热管14和第二歧管16，以从热交换器20清洗表面处理溶液。例如，任选的第二供应流动路径26可合并到供应路径25中，以允许从使表面处理溶液流到入口端口11转变到使第二流体(例如，水、水溶液、清洗溶液、干燥流体、钝化流体、空气等)流到入口端口11，从而相应地降低第一歧管12中表面处理溶液的浓度。
成功的清洗过程的完成的标志可包括在第二歧管16处的表面处理溶液的浓度等于(或在测量误差范围内)清洗流体供应源(例如，第二供应流动路径26)中的表面处理溶液的浓度时。例如，基于在第二歧管16处的表面处理物质的浓度，可停止表面处理溶液的流动，并且可沿着第二供应流动路径26开始清洗流体的流动。应当理解，第二流体可以任何合适的方式提供给第一歧管12，诸如通过从任选的单独的流体贮存器泵送。这样，表面处理物质的浓度可沿着流动路径50逐渐降低，直到在第二歧管16处的浓度达到可接受的水平，以指示清洗(或干燥)完成。
第六步骤200可包括从制冷机中移除表面处理溶液，并且可使用任何合适的移除方法来执行。在一个示例中，表面处理溶液可通过利用推进流体(例如，水、空气等)将溶液从第一歧管12推过传热管14并从第二歧管16的出口端口17排出来移除。从热交换器20移除的表面处理溶液可被收集在任选的收集罐7中。
术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用的设备的特定数量的测量相关联的误差程度。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，而并不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物来替代其元件。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于作为实施本公开想到的最佳模式公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种将保形表面处理物原位施加到制冷机的热交换器的内表面的方法，包括：
将表面处理溶液提供到所述制冷机的所述热交换器的入口，
促使所述表面处理溶液沿着从所述入口经过多个传热管到所述制冷机的所述热交换器的出口的流动路径流动，
收集所述表面处理溶液，
沿着所述第一歧管、所述多个传热管、所述第二歧管以及它们之间的多个互连件的内表面形成所述保形表面处理物，
停止所述表面处理溶液的流动，以及
从所述制冷机中移除所述表面处理溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述保形表面处理物还包括形成沿着所述流动路径具有变化的厚度的所述保形表面处理物，并且其中，所述厚度在所述入口处最大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成还包括在加热持续时间内将所述多个传热管加热至表面处理温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理温度大于或等于140°F，并且所述加热持续时间少于或等于30分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理温度大于或等于180°F，并且所述加热持续时间少于或等于10分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理溶液包括水、碱性溶液和酸性溶液、涂料、转化涂层溶液、无电镍溶液、三价铬处理溶液、聚合物或包括至少一种前述物质的组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括利用清洗溶液清洗所述传热管，其中，所述清洗溶液包括水、溶剂、良性溶液或包括至少一种前述物质的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述收集的表面处理溶液从所述第二歧管再循环到沿着所述第二歧管上游的所述流动路径的点。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，再循环还包括将所述收集的表面处理溶液从所述第二歧管泵送到沿着所述流动路径在所述入口处或所述入口的上游的点。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在沿着所述流动路径的点处监测所述表面处理的物质的浓度或其替代指标。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述出口处监测所述表面处理的物质的浓度或其替代指标。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停止还包括基于沿着所述流动路径测量的所述表面处理物质的浓度或其替代指标来停止所述表面处理溶液的流动。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成还包括其中所述保形表面处理物具有小于或等于10微米的厚度。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理溶液包括水或碱化水。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着所述热交换器的内表面形成所述保形表面处理物还包括沿着所述第一歧管、所述多个传热管、所述第二歧管以及它们之间的多个互连件形成所述保形表面处理物。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着所述热交换器的内表面形成所述保形表面处理物还包括沿着所述入口、所述多个传热管的所述外表面、所述出口、壳壁的内表面以及它们之间的多个互连件形成所述保形表面处理物。
17.一种制冷机，包括多个热交换管，其中，保形表面处理物设置在所述多个热交换管的内表面上，并且其中，所述保形表面处理物由根据前述权利要求中的任一项所述的方法形成。
18.一种制冷机，包括多个热交换管，其中，保形表面处理物设置在所述多个热交换管的内表面上，并且其中，所述保形表面处理物由根据权利要求1中16中的任一个所述的方法形成，并且其中，所述保形表面处理物包括小于1000纳米的厚度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149794A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Nissan Motor Co Ltd 内面処理された熱交換器
US5472738A (en) * 1991-03-25 1995-12-05 Alfa Laval Thermal Ab Method of providing heat transfer plates with a layer of a surface protecting material
JP2001167782A (ja) * 1999-09-28 2001-06-22 Calsonic Kansei Corp 燃料電池用循環水熱交換器の製造方法
GB2428604B (en) * 2005-08-05 2010-12-08 Visteon Global Tech Inc Anti-Fouling coating
EP2458030A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 Alfa Laval Corporate AB Method of coating a part of a heat exchanger and heat exchanger
WO2013049219A1 (en) * 2011-09-26 2013-04-04 Ingersoll Rand Company Refrigerant evaporator
WO2016123485A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Massachusetts Institute Of Technology Methods for the vapor phase deposition of polymer thin films

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