CN1853082A - 焊接的热交换器网 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接的热交换器网，包括折叠而成的多室扁管和装有鳃片的波形散热片构成。其中多室管道内至少有两个腔室，各腔室分别通过折叠的、焊接在多室管道内部的腹板形成。按照本发明，波形散热片(13，14)上的单个或者多个腹板(7，8)所在区域设计有无鳃片部位(17a；17b；18a；18b)。

Description

焊接的热交换器网
技术领域
本发明涉及一种符合权利要求1前序部分的焊接的热交换器网。
背景技术
热交换器，例如用于机动车辆上的冷却液冷却器或者制冷剂冷凝器，配有由管道和散热片组成的热交换器网，其中冷却液或者制冷剂流经各管道，同时散热片周围充满冷却空气，尤其是环境空气。通过焊接方法完成的冷却系统中，各管道和散热片分别设计为扁管和波形散热片，波形散热片的波峰和扁管扁平的长边焊接。具有较大深度的扁管(即在气流方向上测得的深度)大多设计为所谓的多室管道，也就是说这些管道内装有用于分隔各单个腔室的腹板(Stege)，腹板起到拉杆(Zuganker)的作用，从而避免了由于内部压力造成的扁管膨胀或者充气鼓起。所以对于折叠而成的多室管道来说，均匀焊接所有的腹板相当重要，这样能使扁管具有必需的稳定性。
这类热交换器网的制造使用这种方式，即扁管和波形散热片先在长度方向上裁切并随后在合适的装置内进行“一体式连接”，也就是说紧靠扁管侧面安装波形散热片并结合成一芯体，然后将该芯体夹紧并在焊接炉内(可能的话连同所属的管板或者集流管一起)完成焊接。夹紧芯体的力一方面将波形散热片同其波峰一起压紧在扁管上，另一方面将折叠而成的腹板压紧在扁管的内壁上。为了保证尽可能均匀和完整的焊接，此处的挤压力必须均匀。折叠的多室扁管，简称为多室管，在现有技术中已知有多种不同的结构形式，例如EP-A 302 232中所描述的。该已知的扁管配有一中间腹板，该腹板和扁管上相对的面焊接并由此形成了两个管内腔室。一种对该设计改良的管道形式中，另外增加了两块由管道材料制成的折边(腹板)，并同管道上相对的面焊接，总共形成四间腔室。已知的EP-A 457 470中描述了折叠的多室扁管，其中折起的各腹板间隔着由管道上相对的两个侧面依次构成，并分别与对面相应的管道内壁焊接。此外已知多室管道还有，其配有折起的两两相对的腹板，这些腹板的长度只达到管道中空净宽的一半并在那个位置焊接在一起。多室管道可以设计成一体件，即有一纵向焊缝，或者也可以是由两部件构成，即在两侧较窄的纵侧面上分别有折边并焊合的纵向焊缝。折叠多室扁管的另一种形式，在DE-A 102 12 300文件中已知，并同时说明了制造方法。
如上所述，各扁管之间安装有波形散热片，为了改善传热效果各散热片上装有散热鳃片及鳃格。这类散热鳃片可以如EP-B 547 309中所示，在气流方向上连续安装，或者也可以——如US-A4,693,307中所描述的——安装在各独立分开的鳃格内，位于各鳃格之间的是波形散热片上光滑的、即未设计成鳃状的区域。
正如上文所述，在将折叠的多室扁管同波形散热片焊接成一热交换器网的过程中，会出现导致扁管“充气鼓起”的问题，其原因可能是各腹板同与其相对的管道内壁的焊接不完全。
发明内容
因此，本发明旨在通过恰当的方法改良先前提到的那类焊接热交换器网，以实现多室扁管外壁以及内壁完好无误的焊接。
该目标可通过权利要求1中所述特征实现。根据本发明，波形散热片上靠近腹板的区域被设计为光滑区域，也就是说不安装散热鳃片。该区域是指：与多室扁管上两平直侧面横切垂直的腹板的延伸区域。扁管外各腹板之间的区域内安装了散热鳃片及鳃格，这样与各腔室位置对应的多室扁管外分别装有深度大致相同的鳃格。发明人发现，带有“腮片”的波形散热片的高度并不均匀：在各腮片区域散热片的高度较低，即最小高度，而在平滑的即没有腮片的区域散热片的高度较高，即最大高度。散热片高度的这种不均匀性的原因在于，在切削并“向外翻出”腮片时，波形散热片在腮片区出现“收缩”，即“缩腰”。本发明的发明人认识到了这一点并加以利用，将波形散热片及其鳃片的排布安装与多室扁管相适应。由此实现了这样的优点，即在“一体式连接”后夹紧热交换器网时，会有均匀的挤压力通过波形散热片作用在所有的腹板上。随之实现了所有腹板的均匀稳固的焊接，从而使腹板能够充分发挥其拉杆作用，并由此排除了管道“充气鼓起”的情况。
在本发明优良的结构设计中，多室扁管上的纵向接缝由焊接形成，并且最好位于多室扁管一个或者两个较窄的纵侧面上。由此避免了管道平直面上的不对称性及可能会给焊接过程带来的不利影响。
本发明的另一优良结构设计中，波形散热片在其进流面和出流面都具有平滑的区域。这样主要是获得了笔直的进气边和出气边以及气流的一个层流过渡段。
本发明的另一优良结构设计中，波形散热片的各光滑区域均具有相同且最大的散热片高度。从而确保了相同的挤压力作用于所有腹板上，并且腹板背面和管道内壁之间的焊缝均匀缩小至最低限度。这样实现了均匀的焊接，该连接同时具有适应拉杆牵引作用的足够强度。
在本发明的另一结构设计中，散热片上装有鳃片的各区域的高度最小。这样的设计使得夹紧热交换器网的拉力，不会作为单位面积荷重作用在散热片波峰上，而是大致散点式地直接作用在腹板上，由此会将各扁管在腹板区域挤压到一起直至碰触。
在本发明的另一结构设计中，多室管道具有两间相同的腔室，腔室通过中间的腹板相互隔开，在腹板区域位置的波形散热片设计为光滑的。这种是多室管道最简单的设计形式，其应用于管道系统深度相对较小的情况。
本发明的另一优良结构设计中，管道内腔室及其腹板的数量可随意增加，其中推荐两块腹板连同三个腔室的组合为汽车热交换器较好的解决方案。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1波形散热片的俯视图，
图1a图1所示波形散热片的侧视图，以及
图2侧面配有波形散热片的多室管道。
具体实施方式
图1展示了波形散热片1的俯视图，图1a展示了波形散热片1的侧视图。波形散热片1作为次级导热面，用于借助空气冷却的扁管系统及其热交换器网中。空气(环境空气)沿箭头方向L涌入波形散热片1，且波形散热片在气流方向L上的深度为T。散热片高度和波形的振幅相符(见图1a)，标记为H。波形散热片1最好由薄铝板制成，为了改善传热效果在靠近气流的一面切入散热鳃片2，散热鳃片以鳃格3、4的形式安装于散热片上表面。散热鳃片2——此处未示，但以先前提到的现有技术(EP-B 547 309或者US-A4,693,307)为基础——相对于散热片表面弯折，并形成了所谓的散热鳃片夹角。通过散热鳃片2的制造过程，即先切削后向外翻出散热片材料，在鳃格3、4区域内形成了缩腰部位，图中通过虚线5标记出来。该缩腰设计减小了散热片高度H。减小后的散热片高度用h标出，并且表示最小散热片高度。最大散热片高度通过H标出，并在鳃格3、4以外位置出现，也就是说在图1所示波形散热片的进流、出流面上及其中间位置出现。正如图1a中所描述的，波形散热片1上有波峰1a、1b，在这些位置处波形散热片1与图中未示的管道邻接。因为缩腰部位5的存在，所以波峰1a、1b未形成连续的直线。散热鳃片2突出于气流中。
图2展示了通过折叠而成的多室管道6，管道包括两较宽的平直纵侧面6a、6b和两设计为圆角的较窄的纵侧面6c、6d。在上端的纵侧面6a上通过折叠方式构成两腹板7、8，并与相对的纵向面6b焊接，由此形成了拉杆。多室管道6由一张金属薄板制成，该薄板在较窄的纵侧面6d上通过一焊合的纵向焊缝9闭合。因此，多室管道6具有三个腔室10、11、12，冷却液或者制冷剂在其内流动。多室管道6外，在其纵侧面6a、6b上安装了同多室管道6焊接的波形散热片13、14。由此，波形散热片13、14连同多室管道6一起形成了图中未示的热交换器网的一部分，整个热交换器网依据该样式构成，并可用于汽车冷却液冷却器或者制冷剂冷凝器中。波形散热片13、14上分别包含三块鳃格15a、15b、15c和16a、16b、16c，各鳃格之间设计有无鳃片区域，即光滑区域17a、17b和18a、18b。鳃格15a、15b、15c和16a、16b、16c的安装位置是这样选择的：鳃格位于腔室10、11、12的区域，并且光滑区域17a、17b和18a、18b安排在腹板7、8的区域内。如上所述，这些波形散热片由于鳃格15a至15c和16a至16c的设计，其散热片高度在这些位置减小为h，而在光滑区域17a、17b、18a、18b位置有最大散热片高度H。基于这种安装方式，沿管道深度方向观察，最大散热片高度H，处于腹板7、8的高度处以及波形散热片13、14的进流和出流面上。如前所述，波形散热片13、14和多室管道6通过“一体式连接”构成一热交换器网，并随后——为焊接程序做准备——通过合适的夹紧装置紧固。这个过程中，在波形散热片13、14和多室管道6之间产生多个分别指向腹板7、8的张力，这里通过箭头F标出。因此在该紧固程序中，腹板7、8被压向纵侧面6b的管道内壁，由此在各接触位置实现一最小的焊缝。这确保了完整的焊接，多室管道6因此具有所需的内压稳定性。
参照上述实施例，即配有两个腹板和三个腔室的多室管道，对本发明进行了描述。腹板形式及数量上的改变，以及由此带来的腔室数量的变化，也同样属于本发明的范畴。基本上在本发明所有的实施形式中，通过波形散热片作用在多室管道上的夹紧张力始终指向腹板，并在该位置产生压力。

Claims (8)

1.焊接的热交换器网，由折叠而成的多室扁管和装有鳃片的波形散热片构成，其中多室管道内至少有两个腔室，各腔室分别通过折叠的、焊接在多室管道内部的腹板形成，其特征在于，波形散热片(13，14)上的单个或者多个腹板(7，8)所在区域设计有无鳃片部位(17a；17b；18a；18b)。
2.根据权利要求1所述的热交换器网，其特征在于，多室管道(6)上有一条纵向钎接缝。
3.根据权利要求1所述的热交换器网，其特征在于，多室管道(6)上有一条纵向焊接缝(9)，并且位于较窄的纵侧面(6d)上。
4.根据权利要求1，2或3所述的热交换器网，其特征在于，波形散热片(13，14)上分别具有一个平滑的进流区和一个平滑的出流区。
5.根据权利要求1至4之一所述的热交换器网，其特征在于，无鳃片部位(17a；17b；18a；18b)具有相同的最高散热片高度H。
6.根据权利要求1至5之一所述的热交换器网，其特征在于，装有散热鳃片的区域为鳃格(15a、15b、15c；16a、16b、16c)具有最小的散热片高度h。
7.根据前述权利要求之一所述的热交换器网，其特征在于，多室管道(6)上有一长度达到管道深度T一半的焊接腹板，并且波形散热片(1)上装有两块鳃格(3，4)。
8.根据权利要求1至6之一所述的热交换器网，其特征在于，多室管道(6)上有两个(n)腹板(7，8)并且波形散热片(13，14)上分别有三块(n+1)鳃格(15a、15b、15c；16a、16b、16c)。
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