CN1162108A

CN1162108A - 热交换器

Info

Publication number: CN1162108A
Application number: CN 96106856
Authority: CN
Inventors: 门浩隆; 渡边彰道
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-10-15

Abstract

一种热交换器包括带有管插入孔和传热管的管座，其中，每个该传热管有一端部插入相应的管插入孔中。毛边围绕着每个管插入孔向着管座的内部方向延伸而形成在管座的壁上。该毛边通过使毛边的顶部的至少一部分向内弯曲而形成有一个弯曲顶部。插入相应的管插入孔的每个传热管的端部的顶部与毛边的弯曲顶部相接触。

Description

热交换器

本发明涉及热交换器，更具体来说涉及热交换器中管座和传热管之间的改进的连接结构。

在有管座和连于管座的传热管的惯用热交换器中，用于扩大管座和插入管插入孔中的传热管的端部之间的连接面积的毛边可以围绕着形成在管座壁上的管插入孔而形成在管座的壁上。然而，在这样的连接结构中，通常难于控制传热管插入管座的深度。如果传热管插入深度较大，由传热管的插入部分引起的管座内的压力损失将增加。

另外，在上述的惯用连接结构中，当传热管形成为扁平的管时，可能由于管的变形而发生问题。例如，如图9所示，当包括管座101和传热管102的总成利用固定架(未示出)来固定以便处理和焊接时，形成为扁平管的传热管可能由于固定架所施加的力而随后变形，并且插入管插入孔103中的传热管102的端部也可能因此力而变形。结果，可能在传热管102的插入端部的外表面和围绕着管插入孔103形成的毛边105的内表面之间产生间隙104。如果焊料未以足够的量供入间隙104中，在热交换器工作期间可能发生通过该间隙104的流体泄漏。

为了避免该缺点，例如，公开号为平5-17385的日本实用新型公开了如图10所示的结构。在图10中，毛边111围绕着在管座壁113上形成的管插入孔112而形成。传热管114插入管插入孔112中，使得其端部115伸过管座116中的毛边111。传热管插入后，传热管114的端部115被向外扩张，以便防止在传热管114的外表面和毛边111的内表面之间产生间隙。

然而，在这样的结构中，因为传热管114的端部115插入管座116中直至超过毛边111的位置，并且被扩张的端部115在超过毛边111的位置呈现在管座116中，所以管座116中的压力损失再次增加。另外，当出于避免腐蚀的目的传热管114由在其内表面上包覆以防腐层(例如，铝-锌合金)的铝合金制成时，因为其外表面和伸入管座116内部的传热管114的插入端部115的棱缘未包覆以防腐层因而直接暴露于管座116内的流体，所以，传热管114容易从这些部分处被腐蚀。特别是，当流体是水时，传热管的非保护部分的这种腐蚀更容易发生。另外，一般来说，由于在传热管的水的进口侧的位置处的水或水的冲击所造成的剪切力，所包覆的防腐层会脱层。因此，腐蚀，即紊流腐蚀或者进口管腐蚀可能加速，并且流体可能泄漏。当传热管象在公开号为平5-17385的日本实用新型的结构中所示的那样伸入箱中时，在传热管114的水进口附近很容易发生水的紊流，因而紊流腐蚀或者进口管腐蚀也很容易发生。

本发明的目的是提供一种热交换器，它在箱和传热管之间有一种连接结构，其容易控制传热管往箱的内部的插入深度，借此降低箱内的压力损失。

本发明的另外一个目的是防止流体通过可能在变形的传热管和围绕形成在管座壁上的管插入孔设置的毛边之间形成的间隙而泄漏。

本发明的另外一个目的是降低或者消除在镀以防腐层的传热管的插入端部的棱缘或外表面处的紊流腐蚀或进口管腐蚀。

这些和其它目的可以由本发明的热交换器达到。本发明的热交换器包括：至少一个管座，该管座有至少一个管插入孔和至少一个传热管，该传热管有一端部分插入该至少一个的管插入孔。该热交换器还包括围绕着该至少一个的管插入孔向着该管座的内部方向延伸形成在该管座的壁上的至少一个毛边。该至少一个的毛边有通过将该毛边顶部至少一部分向内弯曲而形成的弯曲顶部。插入该至少一个的管插入孔的该至少一个的传热管的该端部的顶部与该至少一个的毛边的该弯曲顶部相接触。

在这样的热交换器中，插入该至少一个的管插入孔的该至少一个的传热管的该端部的顶部与毛边的该弯曲顶部相接触。并且其插入深度可以容易地控制，例如达到一个预定的深度。因此由插入管的部分引起的管座内的压力损失与有较大的管的插入深度(例如，3-5毫米)的惯用结构的比较可以降低。

另外，因为毛边的弯曲顶部通过将毛边的顶部的至少一部分向内弯曲而形成，所以即使由用于组装或者焊接的架子而施加的外力而在插入管的端部的外表面和毛边的内表面之间形成间隙，所形成的弯曲顶部也可以密封住该间隙。因此，这样的间隙可以由弯曲顶部密封住，因而流体泄漏得以防止。

另外，因为传热管的端部的管插入深度可以降低到大约相当于毛边高度(例如，不大于3毫米)的小深度，所以管端部的外表面可以由毛边的内表面所覆盖，而管的棱缘(顶部)的至少一部分可以由毛边的弯曲顶部所覆盖。因此当传热管在其内表面上镀以防腐材料时，管与热交换流体直接接触的那部分的面积的尺寸可以减少或至最少。结果，传热管的防腐特性可以大大改善。另外，因为插入管的进口棱缘的至少一部分被毛边的弯曲顶部所覆盖和保护起来，所以在该棱缘处或其附近的紊流腐蚀或进口管腐蚀可以降低或消除。

本发明的其它目的，特征和优点可以从参照适当附图对本发明的实施例的以下的详细描述获得理解。

现在参照适当附图介绍本发明的几个实施例。然而这些实施例仅仅是示范说明，并不是用来限制本发明的。

图1是本发明的第一实施例的热交换器的透视图；

图2是图1所示热交换器的局部剖去的透视图；

图3是图1所示热交换器分解透视图；

图4是图1所示热交换器的管座的放大的剖视图；

图5是图4所示热交换器沿着V-V线所示的传热管的一个端部和管座的放大的竖向剖视图；

图6是图5所示热交换器沿着VI-VI线所示的传热管-管座的连接部分的正视图；

图7是图5所示热交换器的管座的一部分的透视图；

图8是本发明的第二实施例的热交换器的传热管-管座的连接部分正视图；

图9是惯用热交换器的传热管-管座的连接部分的正视图；

图10是另外一个惯用热交换器的传热管-管座的连接部分的透视图。

参阅图1-3，其中示出了本发明的第一实施例的热交换器1。热交换器1包括一对管座2和3。每个管座2和3由箱件14或者17和座件15或者16构成为一个桶12或者13。每个进口管4和出口管5分别连在形成在管座2的箱件14的管插入孔19或者20上。多个扁平的传热管6(例如，制冷剂管)可以充以流体地相互连接在管座2和3之间。在该实施例中，扁平的传热管6形成为扁平管。波纹片7布置在每个传热管6的两个表面上。侧面零件8和9分别设在最上面的波纹片7的上表面上和最下面的波纹片7的下表面上。每个管座2和3在两个敞开端部分别由盖10和11密封。管座2的内部由设置在管座2中的隔板18分成两个部分12a和12b。

如图4所示，当箱件14和座件15彼此连接时，管座2有基本矩形的横截面并且形成桶12。在该实施例中，座件15有沿着径向设在其两个端部的卷曲部分15a从而形成向箱件14敞开的凹槽15b。箱件14有U形横截面和沿着其径向在两个端部上的侧壁14a。每个侧壁14a有伸向侧壁14a的顶部延伸的自由端14b。每个自由端14b向内偏置的量基本等于座件15的在卷曲部分15a的顶部处测量的弯曲部分15c的厚度。箱件14的自由端部分14b插入座件15的各个凹槽15b中。座件15和箱件14彼此焊接起来形成基本如上所述的有矩形横截面的桶12。

毛边21于围绕管插入孔22的周围的位置处形成在座件15的壁15d上以便伸向管座2的内部。传热管6的端部6a插入沿着毛边21的管插入孔22中。虽然图4示出的是管座2的侧面，但是对于管连接结构，管座3的侧面可以有基本相同的结构。

如图5-7所示，管插入孔22形成为有两个侧向边和两个纵向边的槽，并且毛边21有沿着管插入孔22的横截面。毛边21有一对第一顶部21a和一对第二顶部21b，其中第一顶部21a的第一长度大于第二顶部21b的第二长度。每个成对的第一顶部21a向内弯曲形成一个弯曲的顶部。该成对的弯曲顶部21a沿着管插入孔22的槽的侧向边延伸。每个弯曲顶部21a向内延伸的长度“a”等于或者小于传热管6的端部6a的厚度“t”。插入管插入孔22中的传热管6的端部6a的顶部与毛边21的弯曲顶部21a相接触。在此条件下，传热管6焊接在管座2的座件15上。传热管6也可以由相同的连接结构连在管座3上。

上述的各个部件可以由铝或者铝合金制成。将部件组装后，可以将总成临时固定并且放在炉中加热和焊接。在这样的热交换器1中，插入管插入孔22中的传热管6的端部6a的顶部与毛边21的弯曲顶部21a相接触，端部6a的插入深度可以容易地控制在预定的小深度范围内(例如，不大于2.5毫米)。因此与有较大的管插入深度(例如3-5毫米)的惯用结构比较，由管的插入部分引起的管座2中的压力损失可以降低。

另外，因为毛边21的每个弯曲顶部21a的弯曲长度“a”等于或小于传热管6的端部6a的厚度“t”，所以弯曲顶部21a不会伸入传热管6的内部。因此传热管6内的压力损失不会因毛边21的弯曲顶部21a而增加。

如上所述，传热管6的端部6a当施以外力而将管座2和管6总成固定以便加热和焊接时可能向内变形。因此可能在端部6a的外表面和毛边21的内表面之间形成一个间隙，如图6虚线所示。然而，在该实施例中，毛边21的每个弯曲顶部21a沿着管插入孔22的槽的侧向边延伸，因而可以覆盖和密封住该间隙。传热管6焊接在管座2上同时保持着这样的间隙-密封状态。因此通过该间隙的流体泄漏可以得到适当地防止。

另外，因为传热管6的端部6a的管插入深度减小到相当于大约毛边21的高度的小深度，所以端部6a外表面被毛边21覆盖着。毛边21的高度可以控制在例如2-3毫米的范围内。另外，至少传热管6的插入端部6a的棱缘(顶部)的一部分由毛边21的弯曲顶部21a覆盖着(在图6的实施例中，棱边的大部分被覆盖着)。因此，甚至当传热管6在其内表面上包覆着防腐材料时，传热管6的沿着非包覆部分直接暴露于热交换流体的部分的面积也可以降低到极小的面积或者最小的面积。传热管6的每一个端部的直接暴露的面积可以控制得不大于20平方毫米。因此传热管6的端部6a中只有一小部分的棱边与热交换流体接触。结果，传热管6的防腐能力得以大大改善。

另外，在该实施例中，因为一对弯曲顶部21a沿着管插入孔22的槽的侧向边形成，所以作为进水口的传热管6的进口形状成为光滑的形状。因此热交换流体的紊流可以降低或者消除。另外，如上所述，传热管6的端部6a的大部分棱边被毛边21的弯曲顶部21a覆盖着，结果，在棱边处或其附近的紊流腐蚀或者进口管腐蚀得以降低或者消除。

图8表示本发明的第二实施例的传热管-管座的连接结构。在该实施例中，毛边31的一对弯曲顶部31a形成在沿着管插入孔22的槽的纵向边布置的毛边31的相应的第二顶部上。然而，即使在这样的结构中，传热管6的管插入长度也可以控制在预定的所希望的小长度范围内。

虽然至此所描述的是关于管座2的侧面，但是管座3的侧面可以有与管座2的基本相同的结构。

虽然在这里详细地描述了本发明的几个实施例，但是本发明并不限于这些实施例。本领域中的技术人员可以理解，不脱离本发明的范围还可以作出各种改进。因此，在这里公开的实施例仅仅作为范例而已。可以理解，本发明的范围并不受其限制，而是由后附的权利要求所确定。

Claims

1.一种热交换器，它包括：

至少一个管座，该管座有至少一个管插入孔和至少一个传热管，该传热管有一端部分插入该至少一个的管插入孔；

围绕着该至少一个的管插入孔向着该管座的内部延伸形成在该管座的壁上的至少一个毛边，该毛边有通过将该毛边顶部至少一部分向内弯曲而形成的弯曲顶部，插入该至少一个的管插入孔的该至少一个的传热管的该端部的顶部与该至少一个的毛边的该弯曲顶部相接触。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该至少一个的毛边有第一顶部和第二顶部，其中，该第一顶部的第一长度大于该第二顶部的第二长度，并且该第一顶部弯曲而形成该弯曲顶部。

3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该至少一个的毛边有一对第一顶部和一对第二顶部，其中该第一顶部的第一长度大于该第二顶部的第二长度，并且每个该一对第一顶部弯曲而形成该弯曲顶部。

4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，该至少一个的传热管形成为一个扁平管，并且该至少一个的管插入孔形成为有两个侧向边和两个纵向边的一个槽。

5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，该弯曲顶部形成在沿着该至少一个的槽的该侧向边布置的该至少一个的毛边的该第一顶部的每个之上。

6.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，该弯曲顶部形成在沿着该至少一个的槽的该纵向边布置的该至少一个的毛边的该第二顶部的每个之上。

7.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该弯曲顶部向内延伸的深度等于或小于该至少一个的传热管的该端部的厚度。

8.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该管座还包括彼此连接形成一个桶的一个箱件和一个座件，并且该座件包括该至少一个的管插入孔和该至少一个的毛边。

9.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该至少一个的传热管的该端部焊接在该管座上。

10.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，防腐层包覆在该至少一个的传热管的内表面上。

11.如权利要求10所述的热交换器，其特征在于，该防腐层由铝-锌合金构成。

12.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该热交换器有多个传热管，并且波纹片布置在相邻的传热管之间。

13.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该热交换器有一对管座，多个互连在该对管座之间的传热管，和多个波纹片，使得至少一个该波纹片布置在相邻的传热管之间。

14.如权利要求13所述的热交换器，其特征在于，该对管座中每个都有多个管插入孔和多个该毛边，每个该毛边围绕着相应的管插入孔形成。