CN213955676U - 包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其包括制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统、熔覆头；制冷剂循环系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、风机和膨胀阀，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，风机安装在冷凝器旁边。本发明提供的冷凝器采用包含凸起的多管路换热器，具有大流量的优点，解决了耐中高压而且能有效克服管路的层流效应。同时，细管径细管路与散热铝片无间隙配合使导热效率很高。

Description

包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机

技术领域

本实用新型涉及工业激光技术领域，具体涉及一种包含凸起的多管路换热器及工业激光熔覆机。

背景技术

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时融化，并快速凝固后形成稀释度极低并与机体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。

工业激光熔覆机成套设备包括有激光器、冷却机组、送粉机构、加工工作台。其中激光熔覆过程中，激光熔覆喷头底部与熔池距离很近，激光熔覆喷头要承受来自激光反射以及熔池热辐射所带来的较高的热量，随着激光熔覆喷头的长时间连续性工作，热量不断累积，最终会烧毁激光熔覆喷头。为了防止在连续加工中激光熔覆喷头被烧毁就需要对喷嘴进行冷却。其中冷却机组主要分为三大系统：制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统。其中制冷剂循环系统包含有压缩机、换热器(冷凝器和蒸发器)、膨胀阀。

目前，工业激光熔覆机中使用的换热器主要是汽车水箱类型的换热器，它是用多条断面为矩形的细管路分别并联导通于集合腔、用多束细管路与多个集合腔串联可实现流体转向与流体的进入与输出。相邻两细管路外壁之间焊接有金属散热铝片，这种方式的优点是可以通过较大的流体流量，缺点是所能承受的流体压力很小，不适合在中高压范围(0.5-3Mpa)使用。

另外一种常用的激光熔覆机换热器代表性的结构是在空调上使用的盘管式换热器，它的结构是多条圆形管道平行排列，管道两端由专用弯头将管道依次焊接成一条流体通路，金属管道外面无间隙串挂多片垂直于管路并相互平行的散热铝片用于增加换热面积，散热铝片间距依靠散热铝片与管道配合孔上的凸起高度控制。这种方式的优点是承压高。缺点是；为了保证足够的流体流量所用金属管直径较大，由于管内流体的层流效应，只有贴近管壁的流体能迅速实现热交换，管道越粗越接近管道中心的流体换热效率越低，管路长流体阻力大，流体流量受限制。

因此，非常有必要开发一款能应用于大流量的中高压场合而且能有效的克服内部流体的层流效应实现比较高的热交换效率的热交换器。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种包含凸起的多管路换热器，应用于工业激光熔覆机，采用细管径平行分流设置，具有大流量的优点，解决了空调类换热器的耐中高压而且能有效克服管路的层流效应。同时，细管径细管路与散热铝片无间隙配合使导热效率很高。

本实用新型提供一种包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其包括制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统、熔覆头；

制冷剂循环系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、风机和膨胀阀，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，风机安装在冷凝器旁边；

水循环系统包括水泵、水箱，制冷剂循环系统中的蒸发器位于水箱中。

其中，所述冷凝器采用的是包含凸起的多管路换热器。

其中，所述蒸发器采用的是包含凸起的多管路换热器或螺旋管式换热器。

其中，所述包含凸起的多管路换热器的细管路外径为4mm，细管路与散热铝片上的安装孔的配合间隙在0.05-0.5mm之间。

其中，散热铝片上的细管路安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。

其中，所述凸起高度不高于1.3mm。

有益的技术效果

1)同样功率的工业激光熔覆机下：采用本发明包含凸起的多管路换热器的冷水机组体积将更小，从而达到工业激光熔覆机体积更小；

2)同样体积冷水机组的工业激光熔覆机：采用本发明包含凸起的多管路换热器后，激光熔覆机输出激光功率可以做得更大。

附图说明

图1激光熔覆机熔覆头水冷原理图；

图2激光熔覆机熔覆头水冷散热结构图；

图3包含凸起的多管路换热器整体结构图；

图4细管路孔口带梯型结构的凸起结构剖面图；

图5图4结构的俯视图；

图6散热铝片前底孔结构图。

具体实施方式

本实用新型提供一种包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其包括制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统、熔覆头；

制冷剂循环系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、风机和膨胀阀，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，蒸发器中的液态制冷剂吸收水循环系统中的水中的热量并开始蒸发，最终制冷剂与水之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态后被压缩机吸入并压缩,变为气态制冷剂，气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体，通过电子膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程，风机安装在冷凝器旁边，用于辅助降温；

水循环系统包括水泵、水箱，水泵将低温冷却水送入需冷却的熔覆头，熔覆头内部含有水循环通道，冷水机冷冻水将热量带走后温度升高再回流到水箱，达到冷却的作用，制冷剂循环系统中的蒸发器位于水箱中；

电气控制系统通过电气控制保证提供恒温、恒流、恒压的冷却水；

所述冷凝器采用的是包含凸起的多管路换热器。

所述蒸发器采用的是包含凸起的多管路换热器或螺旋管式换热器。

本实用新型提供的包含凸起的多管路换热器包括上集合腔、下集合腔、细管路、散热铝片、上集合腔支撑板、下集合腔支撑板，上集合腔焊接固定在上集合腔支撑板上，下集合腔焊接固定在下集合腔支撑板上，上集合腔设置为2个，两集合腔构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合腔支撑板和下集合腔支撑板的底部设置配合细管路的安装孔，在上下集合腔支撑板之间垂直安装相互平行的多个细管路，细管路穿过散热铝片上的圆孔。

流体由上集合腔中的任一个管接头充入，经过细管路，在下集合腔汇流后再流向另一个上集合腔，并经管接头导出，这就形成热交换器的结构。当上集合腔设置5个集合腔时就可以实现W型流道结构。

本实用新型中，所采用的细管路外径为4mm，细管路与散热铝片上的安装孔的配合间隙在0.05-0.5mm之间，进一步优选0.1-0.3mm之间，这个间隙的目的是容纳细管路外圆几何形状误差使细管路能顺利插入散热铝片孔中。

细管路的材质优选为铜、铝材质或不锈钢材质，优选为铜材质。

当全部细管路与散热铝片组装后再用机械胀管使管径加大消除管与孔之间的间隙，达到与散热铝片孔紧密配合。

所述散热铝片上的细管路安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度，此凸起对散热铝片间距不产生间隔作用。对于铝材料，该凸起高度经过测试为0.95mm-1.0mm之间，在这个范围内，能够保持铝材料最大塑性拉伸极限。

所述凸起高度与散热铝片标准节距为1.3-3mm之间的高度差由冲压凸起前期所冲压加工出的底孔边上预留的至少三个突出的梯形结构的高度做补充。

经过二次冲压凸起，底孔上的最少三个凸出的梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出散热铝片表面，在垂直凸起上形成最少三段突出的支撑结构。

本发明还提供了上述装配结构的制备方法，其包括：

第一步，在散热铝片上一次冲压加工出细管路配合的底孔，底孔边上预留至少三个突出的梯形结构；

第二步，二次冲压凸起，梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出散热铝片表面；

第三步，整体装配时是将细管路穿过散热铝片上的孔；

第四步，采用机械胀管的方式使细管路管径加大，消除管与孔之间的间隙，达到与散热铝片孔紧密配合。

以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其包括制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统、熔覆头；制冷剂循环系统包括蒸发器4、冷凝器2、压缩机1、风机5和电子膨胀阀3，蒸发器4、压缩机1、冷凝器2依次通过管路连接，蒸发器4中的液态制冷剂吸收水循环系统中的水中的热量并开始蒸发，最终制冷剂与水之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态后被压缩机1吸入并压缩, 变为气态制冷剂，气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体，通过电子膨胀阀3节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器4，完成制冷剂循环过程，风机安装在冷凝器旁边，用于辅助降温；水循环系统包括水泵7、水箱6，水泵7将低温冷却水送入需冷却的熔覆头8，熔覆头内部含有水循环通道，冷水机冷冻水将热量带走后温度升高再回流到水箱6，达到冷却的作用，制冷剂循环系统中的蒸发器位于水箱中；冷凝器2采用的是包含凸起的多管路平行分流的换热器；蒸发器4为常规的螺旋管式换热器。

冷凝器2的结构具体如图3所示，包括上集合腔9、下集合腔10、细管路11、散热铝片12、上集合腔支撑板13、下集合腔支撑板14，上集合腔9 焊接固定在上集合腔支撑板13上，下集合腔10焊接固定在下集合腔支撑板 14上，上集合腔设置为2个，两集合腔构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合腔支撑板13和下集合腔支撑板14的底部设置配合细管路的安装孔，在上下集合腔支撑板之间垂直安装相互平行的多个细管路，细管路11穿过散热铝片12上的圆孔。

散热铝片上的传液管安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。图4是散热铝片传液管安装孔剖面图。d是散热铝片上传液管安装孔，是传液管外径加装配间隙的孔径， m1是合理的散热铝片间隔，m2是低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的凸起高度。m1与m2之差是图6所示预留底孔φF边上凸出的4 个梯形结构g的高度所决定，其中直径φF减内径φm之差的二分之一是g 的高度，是经过与预留底孔φF一起冲压凸起后与垂直凸起m2构成合理的散热铝片间距m1。

图5中，T1、T2、T3和T4对应的4个部位是预留底孔上4个梯形结构 g经过冲压凸起变为垂直于散热铝片表面，对散热铝片起到间隔作用的接触部位。

图4中d是细管路直径加装配间隙的散热铝片细管路安装孔经过冲压凸起后的内径，φe是凸起后的外径。预留底孔φF的内径由拉伸到直径d而不产生拉伸裂缝的拉伸量所限定，当常用散热铝片材料为铜、铝等金属时都有材料性能的标准数据可查。

K是预留底孔的宽度，直接决定了所有预留梯形之间的圆周间隔距离。在预留底孔的所有几何形状的连接处都必须避免内接尖角，而应该应用圆角过渡以避免产生应力集中。

细直径细管路与散热铝片安装孔的安装间隙最佳为0.1-0.3mm。这个间隙的目的是容纳细管路外圆的几何形状误差，便于装配。在细管路与散热铝片全部装配后再用传统的胀管加工消除间隙，使细管路与散热铝片紧密配合。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：包括制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统、熔覆头；

制冷剂循环系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、风机和膨胀阀，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，风机安装在冷凝器旁边；

水循环系统包括水泵、水箱，制冷剂循环系统中的蒸发器位于水箱中。

2.如权利要求1所述的包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：所述冷凝器采用的是包含凸起的多管路换热器。

3.如权利要求1所述的包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：所述蒸发器采用的是包含凸起的多管路换热器或螺旋管式换热器。

4.如权利要求2或3所述的包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：所述包含凸起的多管路换热器的细管路外径为4mm，细管路与散热铝片上的安装孔的配合间隙在0.05-0.5mm之间。

5.如权利要求4所述的包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：散热铝片上的细管路安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。

6.如权利要求5所述的包含凸起的多管路换热器的工业激光熔覆机，其特征在于：所述凸起高度0.95mm-1.0mm。

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