CN1337562A - 制作热交换器管道的方法 - Google Patents

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Abstract

经济地生产有凹窝的、扁平的热交换器管道的方法,包括如下步骤:a)准备一长条有两相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料;b)在铝条上制作凹窝,使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面,并且在两相对边缘之间预先确定的折线一边的凹窝与该折线另一边的凹窝对齐;c)在折线至少一边的凹窝的顶部设置贯穿铝条的狭缝;d)沿折线折叠铝条使两条边互相接触,同时使对齐的凹窝的顶部互相对接;e)将所述边缘焊接在一起形成管道;并且f)使钎料从铝条的一边经狭缝流到管道内部并将对齐的凹窝的顶部焊接在一起。

Description

制作热交换器管道的方法
技术领域
本发明涉及到热交换器，更具体地说，涉及到用于这种热交换器的所谓椭圆形或扁平的、有凹窝的管道以及制作该管道的方法。
背景技术
所谓扁平或椭圆形截面的、带有凹窝的管道早已应用于各种类型的热交换器中。在这种管道中，在管道侧壁内形成凹窝，它们部分或全部地分布在沿管道尺寸较小的方向上的管道内侧。在很多情况下，使用凹窝是为了减少在管道中流动的热交换液体的湍流从而增加传热率。在其它情况下，为了提供管道的抗压性，相对的凹窝互相焊接或把凹窝焊接到相对的管道侧壁上。
更具体地说，在很多应用中重量是要考虑的因素，特别是在车辆应用中，并且为降低材料成本，这种管道用极薄的管壁制成，因此不能对管道进行支撑而使其不在管道中的液体压力下变形。当管道被用于高压场合如制冷系统的压缩机时，要特别考虑到这点。具体地说，因为管道是扁平的，在受到压力时，管道趋向于“变圆”，除非对管道进行支撑，抵抗引起此变形的力。在一些情况下，在管道外部使用散热片环绕管道以防止这种变形，在其它情况下，为同样目的，在管道内置入镶嵌件并焊接到相对的侧壁上。还有一些情况下，将向内的凹窝互相焊接或焊接到相对的管道侧壁上以得到所需的强度。
因为铝有较低的密度和较高的导热率，在这类管道的制作中正日益成为选择的材料。铝管很容易与其它热交换器元件如联管箱和散热片焊接在一起。因此，一般通过将凹窝置于制作管道的铝条上而制成带有凹窝的铝管道，而铝条一般是平面的。通过传统的成型技术，将铝条变成大体为圆形，铝条的两个边合拢在一起。使用高频感应焊接沿着邻接的两个边把铝条焊接成闭合的管道。然后再将基本上圆形的管道变形为普通扁平或椭圆形截面的管道。在平面铝条中形成的凹窝基本上相互接合。
铝条本身由铝基金属制成并在两面各镀一层铝基钎料。在管道内部使用焊剂，当管道装入热交换器且被夹具固定时，经过钎焊，管道内部的焊剂材料流向凹窝并将相对的凹窝连接在一起。
以这种方式制造凹窝管道存在的一个问题是制作管道用的铝条必需在两面镀钎料。在凹窝互相接触以便焊接在一起的地方，镀在一面的钎料需要保证在钎焊的过程中有钎料可用。在铝条在管道外面的另一面，也需要能把铝条焊接到联管箱、甚至于散热器上。两面镀钎料的铝条原料比只在一面镀钎料的铝条原料贵得多。然而，按照现有技术，需要使用前者，以将向内的凹窝焊接在一起。
另一个问题是为保证凹窝被焊接在一起，钎焊焊剂必须施于管道内部。钎焊焊剂一般用于铝钎焊工艺，例如Nocolok工艺中，这种焊剂在钎焊过程完成后会留下残渣。这些焊剂残渣使得很难在具有相当小的水力直径的通道的管道上应用所述工艺，因为通道可能部分或全部被焊剂残渣堵塞。此外，焊剂残渣进入管道内部会造成麻烦，管道内部随后可能需要清洁以使累积的焊剂减到最少。
本发明专为解决上述的一个或多个问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种新的、改进的、制作凹窝管道的方法。本发明的另一个目的是提供一根按照本发明制作的热交换器管道。
按本发明制作热交换器管道的优选方法包含如下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料；
b)在铝条上制作凹窝，使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在两相对边缘之间预先确定的折线一边的凹窝与该折线另一边的凹窝对齐；
c)在折线至少一边的凹窝的顶部设置贯穿铝条的狭缝；
d)沿折线折叠铝条使两条边互相接触，同时使对齐的凹窝的顶部互相对接；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；并且
f)使钎料从铝条的一边经狭缝流到管道内部并将对齐的凹窝的顶部焊接在一起；
最好，步骤f)是这样进行的：将焊剂涂于铝条一面，至少涂于有狭缝凹窝。
最好，凹窝大体是圆锥台形的。
在一些情况下，打孔而不开狭缝，在另外情况下，只在折线的一边有凹窝并且与相对的管道内侧壁接触。
也期望按照本发明的方法制作一种新的改进的带凹窝的管道。
本发明的其它目的和优点将从以下的说明及附图中体现出来。
附图说明
图1是一台使用按本发明制作的有凹窝的管道的典型热交换器的侧视图；
图2是一段自身基本上要被完全对折形成管道的铝薄板材的透视图；
图3视图与图2相似，但表示的是自身对折形成完整的管道段的薄板材部分；和
图4是一个放大的按照本发明制作的有凹窝的管道的截面图。
具体实施方式
本发明的方法用来制造所谓扁平或椭圆形截面的、含有向内的凹窝的铝基管道。这种管道适用于各种类型的热交换器，特别是那些为减小管道内部的湍流而使用向内凹窝的管道，和需要对流经管道的热交换液体的压强有一定程度的内部抗压性的管道。一般，该管道可用于汽车散热器、增压空气冷却器、空调或冷藏系统中使用的热交换器等的制造。然而，特别要注意对任何上述所列热交换器的使用没有限制。应该注意到该管道适用于任一种热交换器，其中凹窝用于减小湍流和/或提供抗压性。
参照图1，按照本发明制作的一个典型热交换器包括相对的、隔开的、平行的可是任何已知形状的联管箱。例如，联管箱10、12可是一段或若干段管筒构成。或者，联管箱10、12可由以常规方式盖有容器的集管板构成。
如图1所示，14示意的一个进水口伸到联管箱10。16示意的一个出水口从联管箱12伸出。图中只表示一系列管道18的一部分，管道18伸展于联管箱10、12之间并且与其内部流体连通。管道18是所谓扁平或椭圆形截面的，并穿过联管箱10、12相对侧上的槽(未画出)并焊接就位。
在相邻的管道18之间是蛇形散热片20，并以常规方式焊接在管道上。然而，特别要注意，在需要时可使用平面散热片。
所有的元件用铝基材料制成以便可用常规方式焊接，例如用所谓Nocolok工艺，这种工艺使用氟铝酸钾作为钎焊剂。
也应该注意到，尽管进水口14被示为伸到联管箱10中的一个，出水口16从联管箱12伸出，描述了一个所谓的单通道热交换器，但是在联管箱10、12之一或两者中也可安装隔板以提供所需的多个不同的通道。于是，取决于提供的通道数，进水口14和出水口16可同时而不是分别安装在联管箱10、12之一上。
看图2，管道18由一长条22铝基薄板材制成。铝条22有两相对边缘24、26，如图所示，边24、26任一个可在同一方向上卷90度。
一般在铝条的中央是一条预先确定的折线28。实际上，折线28是想象的，代表一个区域，在该区域上铝条22沿其长度弯曲使边24、26互相接触。当然，如果需要，可通过从刻痕到墨水之类的任何适当的标记技术把折线28标在铝条22上。
在折线28和边24之间，形成至少一列的系列凹窝30，该列向延伸于铝条22上。凹窝30互相隔开，大体是圆锥台形的，且根据优选实施例，是无孔的。可以在铝条22通过用于将铝条22制成完整管道的常规成型设备时，通过任何适当的冲压或压延技术制成凹窝。
第二列互相隔开的凹窝32形成在折线28和边26之间。当铝条22在折线28上折约180度时，凹窝32与凹窝30对齐。凹窝32一般也是圆锥台形，而它们的顶部有开口34。
如前所述，铝条22是铝基材料。在其正面36有裸露的铝。就是说，正面36没有钎料，尽管众所周知正面可能会有某种程度的氧化。铝条的反面38镀有钎料，一般是含有一些溶点稍低于制成铝条22的基底铝的溶点的硅或其它材料的铝基化合物。这使得钎料在基底铝条22的铝软化和流动之前变成液体并流动。这一系统的冶金学知识为众所周知，不再进一步详述。
图3表示一段完整的管道。这里，边24和26已彼此对接并通过如高频感应熔焊连接起来。此外，凹窝30和34的顶部已彼此接触并通过下面将要详述的方法焊接起来。当然，管道18一般比图3所示的要长得多。图3只是管道18的一小段。
图4表示铝条的边24、26互相对接以及在对接点形成的用以构成完整的管道的焊点40。也看得到铝条22的反面38上的钎料层42。注意在正面36没有钎料镀层。
凹窝32之一的顶部44与凹窝30之一的顶部46已对接起来。
可看到顶部44的开口34与顶部46对齐。钎焊材料的焊脚48把顶部44、46连接在一起并封住开口34。钎焊材料从铝条22的反面38上的钎料层42经过开口34进入管道内部浸润凹窝30的顶部46形成焊脚48。一凝固就形成焊脚48。
在通常情况下，铝条42从卷材或类似物展开并穿过冲压或压延机器形成凹窝30、32并在边缘24和26卷边。通过辊轧成形技术或类似技术，铝条22关于折线弯曲并在另一处使边24、26彼此对接，在此焊接形成焊点40。所得到的管道的形状一般将是圆的，可关于焊点40和折线46压扁而呈现图3所示的结构，从而使凹窝30、32相互接触。在一些情况下，无孔凹窝30可省去，而有孔凹窝32与管道18的相对的内壁面直接接触。焊接一般在凹窝30、32对接之前进行，但也可以视需要在对接的同时或之后进行。
此时，或在以后任何时间，焊剂可至少涂在凹窝30、32附近的管道外部，之后管道经过焊接。管道表面38上的钎料镀层材料42将液化并与焊剂一起从开口34流到管道内部并浸润凹窝30的顶部46并最终形成焊脚48。然而，最好在此之前，将管道连同集管箱10、12一起装进一固定设备，经焊剂处理并加温到钎焊温度以得到凹窝30、32焊接在一起的成品热交换器。
虽然开口34可是圆形、椭圆形或其它各种形状，但最好是如图中34所示的狭缝。在如前所述的制造铝条22的过程中，已知形成狭缝比形成圆形开口要容易的多，从而不需因去除材料形成开口34而减慢制作速度。就是说，狭缝开口就是在凹窝32的顶部44贯穿铝条22的开口，而不用去除任何材料。然而，在容许减慢生产线速度的地方，可在顶部44去除材料形成其它开口34而不是狭缝。
于是开口34在凹窝30的顶部46附近提供进入管道内部的入口，允许来自钎料镀层42的钎料和焊剂准确进入到凹窝30、32之间要焊接地方。这样，铝条22只需要在一面镀钎料而不是在两面，从而减少了管道的材料成本。
此外，管道内部完全不需焊剂，因为焊剂是从管道外部流入到焊接点。因而，避免了与通道中焊剂有关的问题，也不需要进行焊剂清除操作。
这样，所得到的管道具有已知的具有凹窝的、扁平的管道的优点，同时生产成本低廉且避免了与焊剂残渣的有关的问题。管道中的凹窝为很多应用提供理想的阻湍流性和/或抗压性。

Claims (11)

1.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料；
b)在铝条上制作凹窝，使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在两相对边缘之间预先确定的折线一边的凹窝与该折线另一边的凹窝对齐；
c)在折线至少一边的凹窝的顶部设置贯穿铝条的狭缝；
d)沿折线折叠铝条使两条边互相接触，同时使对齐的凹窝的顶部互相对接；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；并且
f)使钎料从铝条的一边经狭缝流到管道内部并将对齐的凹窝的顶部焊接在一起。
2.权利要求1所述的方法，其中，步骤f)是这样进行的：将焊剂涂于铝条一面，至少涂在具有狭缝的凹窝的附近。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述凹窝大体是圆锥台形。
4.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两个相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料；
b)在铝条上制作凹窝，使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在两相对边缘之间预先确定的折线一边的凹窝与该折线另一边的凹窝对齐；
c)在折线至少一边的凹窝的顶部设置贯穿铝条的孔；
d)沿折线折叠铝条使两条边互相接触，同时使对齐的凹窝的顶部互相对接；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；并且
f)使钎料从铝条的一边经所述孔流到管道内部并将对齐的凹窝的顶部焊接在一起。
5.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且在其一面有钎料的铝基材料；
b)在铝条上制作凹窝，使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在两相对边缘之间预先确定的折线一边的凹窝与该折线另一边的凹窝对齐；
c)在折线至少一边的凹窝的顶部设置贯穿铝条的孔；
d)沿折线折叠铝条使两条边互相接触，同时使对齐的凹窝的顶部互相对接；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；并且
f)使钎料从铝条的一边经所述孔流到管道内部并将对齐的凹窝的顶部焊接在一起。
6.一种热交换器管道，按照权利要求1、4或5所述的方法制作。
7.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料；
b)在位于所述边缘之间的一预定折线的每一侧形成一个突起部，突起部凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在折线一边的突起部可与该折线另一边的突起部对齐；
c)在至少一个突起部上打孔；
d)沿折线折叠铝条使所述边缘互相接触，同时使所述突起部互相对接，使一个突起部上的孔开向另一突起部；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；
f)将焊剂涂在铝条一面上，至少在所述孔的附近；并且
g)使钎料从铝条的一面通过孔流入并将所述突起部焊接在一起。
8.如权利要求7所述的方法，其中，步骤c)是这样完成的：在至少一个突起部中做狭缝。
9.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且在其一面有钎料的铝基材料；
b)在位于所述边缘之间的一预定折线的每一侧形成一个突起部，突起部凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在折线一边的突起部可与该折线另一边的突起部对齐；
c)在至少一个突起部上做狭缝；
d)沿折线折叠铝条使所述边缘互相接触，同时使突起部互相对接，使一个突起部上的狭缝开向另一突起部；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；
f)将焊剂涂在铝条一面上，至少在所述狭缝的附近；并且
g)使钎料从铝条的一面通过所述狭缝流入并将所述突起部焊接在一起。
10.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且在其一面有钎料的铝基材料；
b)在位于所述边缘之间的一预定折线的每一侧形成一个突起部，突起部凸出于铝条的一面对着铝条的一面，并且在折线一边的突起部可与该折线另一边的突起部对齐；
c)在至少一个突起部上做狭缝；
d)沿折线折叠铝条使所述边缘互相接触，同时使突起部互相对接，使一个突起部上的狭缝开向另一突起部；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；
f)使钎料从铝条的一面通过所述狭缝流并将所述突起部焊接在一起。
11.一种制作热交换器管道的方法，包括以下步骤：
a)准备一长条有两相对边缘并且只在一面有钎料的铝基材料；
b)在铝条上制作凹窝，使凹窝凸出于铝条的一面对着铝条的一面；
c)在至少某些凹窝的顶部设置贯穿铝条的孔；
d)将铝条造型，使所述边缘互相接触，同时使含有狭缝的凹窝的顶部与相对的铝条对接；
e)将所述边缘焊接在一起形成管道；并且
g)使钎料从铝条的一面经狭缝流到管道内部并将含有狭缝的凹窝的的顶部与所述相对的铝条在它们相对接处焊接在一起。
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