CN1434916A - 用于热交换器集管的隔板及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种热交换器隔板和一种将热交换器构件的内部通道分成两个分隔的在该通道中的流动区域的方法。该隔板包括具有平面部分的第一元件和第二元件，平面部分限定出所述第一元件和第二元件的边缘。平面部分彼此相连，以便在所述第一元件和第二元件之间形成一连接区。连接区可变形，以使平面部分彼此折叠。然后将平面部分一起装到热交换器构件的壁的槽口中就可以将隔板装在热交换器构件中。安装完以后，隔板仍然基本彼此平行，连接区优选地接触到槽口对面的壁的一部分。折叠隔板的方式足以使第一元件和第二元件偏压槽口，从而在用钎焊等方法进行永久固定以前，使隔板可靠地保持在槽口中。另外隔板的每一个元件优选地具有一大致垂直元件的平面部分突伸的凸缘。当将隔板装到热交换器构件中时，壁的一部分接合于凸起部和每个元件的凸缘之间。这样隔板在用钎焊永久固定以前就可以牢固地保持在槽口中。
Description
技术领域
本发明总体上涉及热交换器结构及其组装方法。具体地说，本发明涉及一种隔板以及在一种用于在热交换器内产生至少两个隔离的流体回路的方法。
背景技术
用在不同场合的隔板用于阻拦流体和气体流过诸如热交换器集管之类的管形件，以及引导流体和气体流过这些管形件。热交换器主要包括多个在一对集管之间相互连接的管子。为了优化换热效率，通常在集管的某些部位设置一些隔板来控制流过管子的换热流体(气体或液体)的流动，这样，通过适当地使流体按规定路线流过各个管子，就可以在热交换器中得到各个分开的且相互平行的流动区域。
现有技术曾建议过许多隔板的设计方案以及将这些隔板安装在热交换器集管中的方法。其中的一个例子是采用帽型隔板，先将这些隔板装在集管内部通道中后再将它们钎焊定位。为了使隔板具有较高的强度并具有理想的流体密封性，特别是在热交换器具有钎焊结构的情况下，就需要进行钎焊。但是，帽型隔板的困难在于会使钎剂会留在集管内，这样就可能导致热交换器内部受到腐蚀。另一个方法是使用一些分隔板，该隔板安插入形成在热交换器集管壁上的周边槽中。现有技术中所已知的分隔板的例子在美国专利4825941，5125454，5348083，5743329和Re.35742中进行了描述。尽管这些槽可以很方便地将集管中的多余钎剂清除掉，但是这些槽也使得集管的壁厚减少很多，使得能够承受多次反复的温度压力变化的能力降低。另外，现有技术的分隔板在钎焊到集管以前容易移位，这样，在板和集管壁之间的间隙就会使各流动区域之间出现泄漏。
根据如上所述，如果可获得经改进的隔板结构，那么要求防止或减少现有技术的缺陷是所希望的，这些缺陷主要包括：焊剂污染，壁的强度降低以及可能发生的泄漏。
发明内容
本发明提供了一种热交换器隔板以及一种将热交换器构件的内部通道分成两个分隔的在该通道中的流动区域的方法。该隔板包括具有平面部分的第一元件和第二元件，所述平面部分限定出所述第一元件和第二元件的边缘。所述平面部分彼此相连，以便在所述第一元件和第二元件之间形成一连接区。连接区可变形，以使平面部分彼此折叠。然后将平面部分一起装到热交换器构件的壁的槽口中就可以将隔板装在热交换器中。安装完以后，隔板仍然基本彼此平行，连接区优选地接触到槽口对面的壁的一部分。折叠隔板的方式足以使第一元件和第二元件偏压槽口，从而在用钎焊等方法进行永久固定以前，使隔板可靠地保持在槽口中。
隔板的每一个元件优选地具有一凸缘，凸缘大致垂直元件的平面部分突伸。凸缘的至少一部分设置成与连接区对置，使得元件的平面部分位于凸缘和连接区之间。当对连接区进行弯折以便安装隔板时，第一元件的凸缘和第二元件的凸缘优选沿相对于彼此的大致相反方向突伸，每一个凸缘紧靠壁的外表面，凸缘使槽口周围的壁得到增强。隔板的每一个元件在其平面部分内优选地具有一凸起部。由于隔板被折叠，以使第一元件和第二元件向槽口偏压，所以当将隔板装到热交换器构件中时，壁的一部分接合于凸起部和每个元件的凸缘之间。这样，隔板在用钎焊永久固定以前，就可以牢牢地保持在槽口中。
如上所述，可以发现本发明形成的隔板在永久固定到集管上以前，就可以稳固地保持在集管壁的槽口中。此外，凸缘可以补偿因壁上开槽而导致的集管壁的强度损失。
根据下面的详细描述将更加清楚本发明的其它目的和优点。
附图说明
现在将通过结合附图的例子来描述本发明，其中：
图1和2分别是本发明的热交换器隔板的剖视图和平面图；
图3和4分别是热交换器集管的纵向剖视图和径向剖视图，图1和2所示的本发明的隔板装在该集管中。
具体实施方式
图3的剖视图示出的是包括一个集管12和一个隔板14的热交换器单元10的一部分。根据各种热交换器应用的需要，所示的隔板14将集管12的内部通道分成两个流动区域。沿着集管12的下周边示出了管的槽口18，将冷却管(未示出)插到这些槽口中，并经钎焊定位，以便向由隔板14限定出的流动区域中的一个区域传送流体。将第二集管按常规地组装到各管的相对的另一端，从而得到完整的热交换器单元10。所示的集管12为圆形截面的缝焊管。由于现有技术公知的原因，最好用铝合金制成集管12和各管子，在铝合金上包覆铝-硅的低共熔钎焊合金，例如AA 4045，AA 4047和AA 4343铝合金(AA是由铝协会(AluminumAssociation)给出的标号)。这些富含硅的钎焊合金的熔点温度低于铝基合金，铝基合金通常是AA 3003，它有公称的化学性质，约含1.2重量百分比的锰，基本与铝平衡。当组装好集管12、隔板14和管子加热到覆层的熔点以上，但低于铝基合金的熔点温度时，利用覆层即可得到足量的钎焊合金，以形成流体密封的钎焊接。本领域的技术人员很清楚，各种集管构形可以与本发明的集管构形有很大的差别，而且可以与图3所示的很不相同。
将图3所示的隔板14装到在集管12的壁22上形成的槽口20中，该槽口对着管子槽口18。如图4所示，槽口20最好延伸通过集管12的半个圆周。在安装时，隔板14具有弯折的构形，其中两个元件24被称之为连接区26的部分相连接，该连接区如图3所示地被弯折，以使隔板在通道16中的那部分基本呈V型。连接区26在相邻的两个管子槽口18之间与集管12的壁22接触，并用钎焊部分28进行固定，以便形成流体密封接头。与连接区26相对面的是一对凸缘30，每一个元件24上有一个凸缘。每一个凸缘30均与其元件24的平面区32基本垂直，该平面区基本限定出每个元件24在集管12的内部通道16中的那部分。凸缘30向两个相反的方向伸出，接触到在与槽口20相对的集管12的外表面。所示的凸缘30通过钎焊部分34连接到集管壁22上，这样围绕槽口20就提供了一显著加强的壁22。最后，每一个元件24均具有一个突起的凸起部36，凸起部沿与其凸缘30相同的方向从其平面部分32上伸出。将所示出的由槽口20形成的壁22的周边沿38卡在每一个元件24的凸缘30和凸起部36之间，这样就能使隔板14在用钎焊永久地固定以前临时固定在槽口20内。
图1、2和3所示的隔板14基本上具有对称的构形，连接区26是对称轴。对于组装如图3和图4所示的圆形集管12，图1和2所示的隔板14的元件24就为圆形。每一个元件24的平面区32通常包括两个半圆区40和42，其第一个半圆区40限定了元件24的半圆形边缘44，而其第二个半圆区42的边缘由凸缘30限定，它的径向边缘46将半圆形边缘44与凸缘30相连。如图4所示，第二个半圆区42的半径大于第一个半圆形区40的半径，其差别约等于集管壁22的壁厚。每一个元件24的凸起部36均在第二个半圆区42内，凸起部离第一个半圆形区40的距离小于第一个半圆形区40的半径，这样，当安装隔板14时，该凸起部就处在壁22的内表面中。另外，每一个凸起部36离其相邻凸缘30的距离稍小于第一个半圆形区40的半径和第二个半圆区42的半径之间的差别，从而形成与壁22的边沿38的稍过盈配合。
从图4可以看到，当将隔板14通过槽口20安装时，各元件24结构特征的优选空间布置可以使各个元件24的边缘40接触到该集管12的壁22，或是设置成紧挨地与该集管的壁相邻。此外，平面区32上的凸起部36相对于凸缘30和边缘40的布置可以使集管22围绕槽口20的边沿38保持在凸缘30和凸起部36之间。因为该隔板14是弯折的，所以元件24一定程度上彼此离开地并且紧靠着槽口20地偏置，这样，在由钎焊部分28和34永久固定之前，就可以将隔板14更可靠地保持在槽口20中。所示出的径向边缘46与壁22的边沿38的纵向部分接触，或至少紧挨着壁22的边沿38的纵向部分，而凸缘30周向地延伸出径向边缘46，从而使槽口20与钎焊部分34之间更佳地密封，另外还可以对集管12的外周提供一额外的夹持作用，使得钎焊之前更好地保持隔板14。
虽然用优选实施例对本发明作了描述，显然本领域的技术人员也可以采用其它形式。因此，本发明的范围仅由下面的权利要求书限定。
Claims (40)
1.一种热交换器隔板，该隔板包括具有平面部分的第一元件和第二元件，所述平面部分限定所述第一元件和第二元件的边缘，所述平面部分彼此相连，以便在所述第一元件和第二元件之间形成一连接区，该连接区可变形，以使所述平面部分可折叠到彼此上，从而使得当连接区充分弯折时所述平面部分彼此大致平行。
2.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，所述连接区弯折成，以使所述平面部分不共面，并使所述平面部分限定出所述隔板的一V形区域。
3.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，所述连接区弯折成，以使所述隔板成V形。
4.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，该隔板还包括第一凸缘，该凸缘大致垂直于第一元件的平面部分突伸，第一凸缘的至少一部分设置成与连接区相对，使得第一元件的所述平面部分位于第一凸缘和连接区之间。
5.根据权利要求4所述的热交换器隔板，其特征在于，该隔板还包括第二凸缘，该凸缘大致垂直于第二元件的平面部分突伸，第二凸缘的至少一部分设置成与连接区相对，使得第二元件的所述平面部分位于第二凸缘和连接区之间。
6.根据权利要求5所述的热交换器隔板，其特征在于，所述连接区弯折成，以使第一和第二凸缘沿彼此相反的方向突伸。
7.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，该隔板在所述第一元件和第二元件中的至少一个的平面部分内还包括一凸起区域，该凸起区域设置成与连接区相对，从而使所述平面部分位于所述凸起区域和连接区之间。
8.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，所述隔板相对于连接区是对称的。
9.根据权利要求1所述的热交换器隔板，其特征在于，第一元件和第二元件中的每一个还包括：
由约半个平面部分形成的第一半圆区域，所述第一半圆区域限定一具有第一半径的第一半圆边缘，第一元件和第二元件的所述第一半圆边缘在连接区彼此接触；
至少部分地由平面部分的其余部分形成的第二半圆区域，所述第二半圆区域限定一具有第二半径的第二半圆边缘，第二半径大于第一半径，第一元件和第二元件的所述第二半圆边缘相对于所述连接区设置成彼此相对；
将第一半圆边缘和第二半圆边缘相连的径向边缘。
10.根据权利要求9所述的热交换器隔板，其特征在于，所述连接区弯折成，以使所述平面部分限定出所述隔板的一V形区域。
11.根据权利要求9所述的热交换器隔板，其特征在于，第一元件和第二元件中的至少一个还包括一凸起区域，该凸起区域在其第二个半圆区域内从其平面部分突伸，该凸起区域离第一个半圆区域的距离小于第一半径。
12.根据权利要求9所述的热交换器隔板，该隔板还包括第一凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直于第一元件的平面部分突伸。
13.根据权利要求12所述的热交换器隔板，其特征在于，第一元件还包括一凸起区域，该凸起区域在其第二半圆区域内从其所述平面部分突伸，该凸起区域离所述凸缘的距离小于所述第一半径和所述第二半径之间的差值。
14.根据权利要求12所述的热交换器隔板，该隔板还包括第二凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直第二元件的平面部分突伸。
15.根据权利要求14所述的热交换器隔板，其特征在于，该连接区弯折成，以使第一和第二凸缘沿相对于彼此的相反方向突伸。
16.根据权利要求9所述的热交换器隔板，其特征在于，该隔板相对于连接区是对称的。
17.一种热交换器构件，其包括：
一具有外表面和内表面的壁，该内表面在壁内限定出一内部通道；
一通过壁的槽口；
一隔板，该隔板通过所述槽口容纳在内部通道中，以使内部通道分成两个隔离的流动区域，所述隔板包括第一元件和第二元件，第一元件和第二元件在内部通道中具有平面部分，所述平面部分限定出所述第一元件和第二元件的边缘，所述边缘紧靠壁的内表面，所述平面部分彼此相连，以便在所述第一元件和第二元件之间形成一连接区，连接区弯折成，以使平面部分折叠到彼此上，所述连接区接触面对所述槽口的所述壁的部分。
18.根据权利要求17所述的热交换器构件，其特征在于，该热交换器构件还包括第一凸缘，该凸缘的伸出方向与第一元件的平面部分基本垂直，第一凸缘是内部通道的外侧，并紧靠壁的外表面。
19.根据权利要求17所述的热交换器构件，其特征在于，该热交换器构件还包括一个第二凸缘，该凸缘大致垂直于第二元件的平面部分突伸，第二凸缘位于内部通道的外侧，并紧靠壁的外表面，第一元件和第二元件沿彼此相反的方向伸出。
20.根据权利要求17所述的热交换器构件，其特征在于，该热交换器构件还包括位于第一元件和第二元件中的至少一个的平面部分内的凸起区域，该凸起区域设置成与连接区相对，并与所述壁接触。
21.根据权利要求17所述的热交换器构件，其特征在于，隔板相对于连接区是对称的。
22.根据权利要求17所述的热交换器构件，其特征在于，第一元件和第二元件中的每一个还包括：
由约半个平面部分形成的第一半圆区域，第一半圆区域限定具有第一半径的第一半圆边缘，第一半径约等于内部通道的半径，第一元件和第二元件的第一半圆区域相互平行，并在连接区连接；
至少部分地由平面部分的其余部分形成的第二个半圆区域，第二半圆区域限定具有第二半径的第二半圆边缘，第二半径约等于壁的外半径， 第一元件和第二元件的第二半圆区域彼此平行；和
将第一半圆边缘和第二半圆边缘连接的径向边缘，径向边缘紧靠槽口。
23.根据权利要求22所述的热交换器构件，该热交换器构件还包括第一凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直于第一元件的平面部分突伸。
24.根据权利要求23所述的热交换器构件，其特征在于，第一元件还包括凸起区域，该凸起区域在其第二个半圆区域内从其平面部分突伸，所述壁的一部分与凸起区域和第一凸缘接合，并接合于凸起区域和第一凸缘之间。
25.根据权利要求23所述的热交换器构件，其特征在于，该热交换器构件还包括第二凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直于第二元件的平面部分突伸，第一元件和第二元件沿相对于彼此的相反方向突伸。
26.根据权利要求25所述的热交换器构件，其特征在于，第一元件和第二元件中的每一个还包括一凸起区域，该凸起区域在其第二个半圆区域内从其平面部分突伸，所述壁接合于凸起区域与第一元件和第二元件的第一凸缘和第二凸缘之间。
27.根据权利要求22所述的热交换器构件，其特征在于，隔板相对于连接区是对称的。
28.一种将隔板安装到热交换器构件内部通道中的方法，该方法包括如下步骤：
提供一个隔板，该隔板包括具有平面部分的第一元件和第二元件，所述平面部分限定出所述第一元件和第二元件的边缘，所述平面部分彼此相连，以便在所述第一元件和第二元件之间形成一连接区；
在连接区弯折所述隔板，以使平面部分彼此不共面；以及
随后，经热交换器构件壁上的一槽口将隔板安装到热交换器构件的内部通道中，使平面部分彼此大致平行，第一元件和第二元件的边缘接触壁的内表面，连接区接触面对所述槽口的所述壁的一部分，隔板在内部通道中限定出两个分开的流动区域。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在第一元件上形成一第一凸缘，该凸缘大致垂直于第一元件的平面部分突伸，在所述安装步骤之后，第一凸缘位于内部通道的外侧并紧靠所述壁的外表面。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在第一元件上形成一第二凸缘，该凸缘大致垂直于第二元件的平面部分突伸，其中在安装步骤之后，第二凸缘位于内部通道的外侧并紧靠所述壁的外表面，第一凸缘和第二凸缘沿相对于彼此的相反方向突伸。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在所述第一元件和第二元件中的至少一个的平面部分内形成一凸起区域，该凸起区域设置成与连接区相对，在安装步骤之后，凸起区域位于内部通道内并与所述壁接触。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该隔板成形为相对于连接区对称。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，第一元件和第二元件中的每一个形成为，使其包括：
由约半个平面部分形成的第一半圆区域，第一半圆区域限定出具有第一半径的第一半圆边缘，第一半径约等于内部通道的半径，第一元件和第二元件的第一半圆边缘在连接区连接，在安装步骤之后，第二个半圆区域彼此平行；
至少部分地由平面部分的其余部分形成的第二个半圆区域，第二个半圆区域限定出具有第二半径的第二半圆边缘，第二半径约等于壁的外半径，在安装步骤之后，第一元件和第二元件的第二个半圆区域彼此平行；和
将第一半圆边缘和第二半圆边缘连接的径向边缘，在安装步骤之后，径向边缘紧靠槽口。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在所述第一元件上形成一第一凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直于第一元件的平面部分突伸。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：形成一凸起区域，该凸起区域在其第二个半圆区域内从其平面部分突伸，在安装步骤之后，所述壁的一部分接合于凸起区域和第一凸缘之间。
36.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：形成一第二凸缘，该凸缘沿其第二半圆边缘大致垂直于第二元件的平面部分突伸，在安装步骤之后，第一凸缘和第二凸缘沿相对于彼此的相反方向突伸。
37.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，第一元件和第二元件中的每一个形成为，使其还包括一凸起区域，该凸起区域在其第二个半圆区域内从其平面部分突伸，在安装步骤之后，所述壁接合于凸起区域与第一元件和第二元件的第一凸缘和第二凸缘之间。
38.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，隔板成形为相对于连接区对称。
39.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：将隔板钎焊在热交换器构件的内部通道中。
40.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述热交换器构件是热交换器的集管。
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