專利名稱：制造熱交換器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種制造熱交換器的方法，其中術(shù)語“制造”還包括借助于本發(fā)明方法 的步驟來修理和維護(hù)所使用的熱交換器。本發(fā)明涉及通過粘合劑結(jié)合而連接用于傳熱介質(zhì) 的管線。用粘合劑涂覆至少一個(gè)待被黏附性連接的管末端的重疊區(qū)域，所述粘合劑在室溫 下是固態(tài)和無黏性的，并且不會(huì)不經(jīng)活化步驟而固化。按照這種方式預(yù)涂粘合劑的管段可 以運(yùn)輸和存儲(chǔ)，而不會(huì)損失任何粘合劑層的功能。粘合劑僅在活化步驟后固化，這在連接所 述管段之前或之后立即進(jìn)行。

圖1示出熱交換器的設(shè)計(jì)示意圖，其可通過本發(fā)明方法來制造。該圖解摘自文獻(xiàn) JP 2006/194543。該熱交換器包括金屬管段(1)，其通過垂直于管段的連續(xù)散熱片(2)而連 接在一起。根據(jù)所述文獻(xiàn)，相鄰金屬管(1)的開口端通過U形末端管用液態(tài)熱固化型粘合 劑而連接在一起。具體用于連接鋁和銅管的類似方法描述于JP 2006/138468。圖2更詳細(xì)地示出如何實(shí)現(xiàn)U形末端管(3)和金屬管(1)的粘合劑結(jié)合。在該實(shí) 施方案中，擴(kuò)寬金屬管(1)的尾端件(4)。U形末端管插入金屬管(4)的這些擴(kuò)寬的尾端件 中，并且將粘合劑(5)引入擴(kuò)寬的尾端件(4)和U形末端管(3)之間所產(chǎn)生的間隙中。根 據(jù)摘取圖2的文獻(xiàn)GB 2008462，這明顯地是在即將連接兩個(gè)部件之前進(jìn)行的。通常使用熱 固化環(huán)氧樹脂粘合劑作為粘合劑。在該情況下，金屬管(1)和U形末端管(3)都由鋁制成。 為了改善粘合力和防腐蝕性，另外建議在施加粘合劑之前對(duì)鋁表面進(jìn)行防腐蝕處理，以防 止不可控的氧化物形成。在熱交換器的制造區(qū)域施加液態(tài)粘合劑的缺點(diǎn)在于為了這種目的必須使得可利 用特殊的施加系統(tǒng)。施加系統(tǒng)的制造可導(dǎo)致粘合劑污染工件和加工區(qū)域。本發(fā)明提出了該 問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是一種制造熱交換器的方法，所述熱交換器具有熱交換器散熱片 (2)和與所述熱交換器散熱片熱接觸的基本上平行的金屬管(1)，使得所述金屬管基本上 垂直于所述散熱片布置，并且具有開口端，以及將兩個(gè)相鄰金屬管在它們的開口端處通過U 形末端管(3)彼此連接在一起，在重疊區(qū)域中使用粘合劑，所述粘合劑填滿所述金屬管和U 形末端管之間在所述重疊區(qū)域中的間隙，其中a)施加所述粘合劑至所述U形末端管的重疊區(qū)域，并且其中選擇所述粘合劑，以 使得在將粘合劑施加至所述U形末端管的重疊區(qū)域之后和將它們連接至所述金屬管之前， 在低于30°C的溫度下所述粘合劑是固態(tài)和無黏性的，并且不會(huì)不經(jīng)活化步驟而固化，b)將具有所述重疊區(qū)域和向那里施加的粘合劑的所述末端管置于所述金屬管上 或插入所述金屬管中，和c)在步驟b)之前或之后，熱活化或通過使用高能輻射轟擊而活化所述粘合劑，使
3得其在步驟b)后固化并在所述重疊區(qū)域中將所述金屬管連接至所述U形末端管。例如，可通過該方法制備熱交換器，例如如圖1示意性圖示的。圖2示出了一種可 能的實(shí)施方案，其舉例說明如何在連接、活化和固化粘合劑(5)后設(shè)計(jì)U形末端管(3)和金 屬管⑴之間的連接。和引言中所述的現(xiàn)有技術(shù)相比區(qū)別在于當(dāng)連接這些部件時(shí)，粘合劑不是在即將 連接金屬管和末端管之前以液態(tài)形式施加在兩個(gè)連接部件的重疊區(qū)域，并且粘合劑不是液 態(tài)。相反，在連接兩個(gè)部件之前，粘合劑以這樣的形式施加至U形末端管的重疊區(qū)域，所述 形式為當(dāng)U形末端管置于金屬管上或插入金屬管中時(shí)其是固體和無黏性的形式。根據(jù)該方 法，可在制造U形末端管處就地施加粘合劑，并且運(yùn)輸和儲(chǔ)存用粘合劑預(yù)涂的末端管。因 此，可在制造u形末端管處集中施加粘合劑，并且不再需要在完整的熱交換器裝配處分散 地施加。這極大地簡化了整個(gè)制造過程。因此粘合劑應(yīng)該是“固態(tài)”的特征應(yīng)理解為是指，其至少具有這樣的粘度，即使得 其不會(huì)在重力影響下流動(dòng)，并且在U形末端管用于包裝和運(yùn)輸?shù)恼Ｌ幚硐虏蛔冃??！盁o黏性”的特征是指，當(dāng)用手指接觸時(shí)不會(huì)感到粘合劑發(fā)黏，并且不會(huì)粘附至包 裝材料或其他預(yù)涂的U形末端管上。這和上述特征使得可以包裝預(yù)涂粘合劑的u形末端管 或作為散裝貨物的形式運(yùn)輸它們。為了將粘合劑施加至U形尾端件，粘合劑必須至少是可展開的。例如，這可通過下 列方式獲得加熱在在低于30°C的溫度下是固態(tài)的粘合劑，直到其變成可展開的，并且例 如可通過將其擠出噴嘴而施加。在冷卻至低于30°C的溫度時(shí)，粘合劑重新恢復(fù)到上述定義 的固態(tài)。在可熱活化的粘合劑的情況下，施加溫度當(dāng)然不能高于活化溫度。在輻射固化型 粘合劑的情況下，對(duì)于施加溫度沒有這樣的限制。另外，粘合劑可以作為含有水或溶劑的可 展開的糊劑施加。在水和/或溶劑蒸發(fā)后，其轉(zhuǎn)化為期望的固體狀態(tài)。由活化步驟引發(fā)粘合劑的固化，只要這種步驟沒有發(fā)生，粘合劑就不固化，因此在 預(yù)涂的U形末端管的運(yùn)輸或儲(chǔ)存過程中其就不會(huì)失去其粘合力?；罨襟E可包括使用高能 輻射轟擊或?qū)⒄澈蟿┘訜嶂琳澈蟿特定固化溫度。例如，高能輻射應(yīng)理解為UV輻射或電子輻射。因?yàn)楦偷脑O(shè)備復(fù)雜性而優(yōu)選UV 輻射。例如可以通過使用UV輻射照射、通過熱空氣的作用、通過將部件置于加熱烘箱中、或 通過電磁感應(yīng)在粘合劑涂覆的區(qū)域加熱金屬連接部件，來實(shí)現(xiàn)用于熱活化的熱量輸入。在 活化后，粘合劑在重疊區(qū)域中固化，從而使金屬管連接至U形末端管。本發(fā)明方法適用于常規(guī)金屬，通常由所述常規(guī)金屬生產(chǎn)熱交換器構(gòu)造中的金屬管 和U形末端管。這些金屬特別包括銅和/或銅合金以及鋁和/或鋁合金。下列材料組合是 可行的2a)金屬管和U形末端管由銅或銅合金構(gòu)成，2b)金屬管和U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，2c)金屬管由銅或銅合金構(gòu)成，并且U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，2d)金屬管由鋁或鋁合金構(gòu)成，并且U形末端管由銅或銅合金構(gòu)成。如果U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，則在施加所述粘合劑之前至少在所述重疊區(qū) 域可使它們經(jīng)化學(xué)表面處理。具體可參見上述引用文獻(xiàn)GB 2008462中的討論。然而代替 其中使用的鉻酸鹽處理，出于環(huán)境原因，無鉻轉(zhuǎn)化法是優(yōu)選的，例如用B、Si、Ti、Zr中至少一種元素的復(fù)合氟化物的酸性水溶液處理鋁表面。例如，為此可以使用例如EP 754251中 提出的那些或引言中引用的現(xiàn)有技術(shù)的方法。圖3示出本發(fā)明的一種可能的實(shí)施方案。此處提供將U形末端管(3)以這樣的 方式置于金屬管(1)上，該方式使得在重疊區(qū)域中金屬管在U形末端管內(nèi)。在該情況下，粘 合劑(5)在步驟a)中施加至重疊區(qū)域中的U形末端管內(nèi)部。U形末端管優(yōu)選在重疊區(qū)域中 擴(kuò)寬，使得其可和粘合劑層一起推至金屬管上，而不會(huì)限制金屬管和U形末端管中的流動(dòng) 橫截面。圖4示出可選擇的實(shí)施方案的例子，其中U形末端管(3)插入金屬管(1)中，使 得U形末端管(3)在重疊區(qū)域中位于金屬管(1)內(nèi)。在該情況下，以在重疊區(qū)域中的套管 (cuff) (5)的方式，在外側(cè)將粘合劑施加至U形末端管。在該情況下，如圖4所示，金屬管優(yōu) 選在重疊區(qū)域中擴(kuò)寬，使得U形末端管可以和粘合劑層一起插入金屬管中，而不會(huì)限制金 屬管和U形末端管的流動(dòng)橫截面。在粘合劑活化和固化后，獲得類似圖2中所示的布置方 式。取決于活化機(jī)理，可在連接兩個(gè)管之前或在連接它們之后活化粘合劑。例如，本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方案包括使用這樣的粘合劑，其可如上述定義的通過使用高能輻射照射而被 活化，并且隨后在即將進(jìn)行步驟b)之前，通過使用高能輻射照射來活化所述粘合劑。然后 在連接兩個(gè)連接部件后進(jìn)行固化，而無需任何其他輻射作用。另一方面，優(yōu)選首先使用可熱活化的粘合劑連接兩個(gè)連接部件，然后加熱它們，使 得粘合劑固化。上面解釋了可如何進(jìn)行加熱。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，無論活化機(jī)理如何，使用這樣的粘合劑，所述粘合劑在活化 步驟后其體積增加至少5%。在該情況下，粘合劑含有物理或化學(xué)作用發(fā)泡劑，其在粘合劑 本身活化時(shí)被活化，并且由于氣體的形成或膨脹而增加了粘合劑的體積。在起物理作用的 發(fā)泡劑的情況下，體積增加是加熱填充有氣體或可蒸發(fā)液體的中空微珠的物理結(jié)果。在化 學(xué)發(fā)泡劑的情況下，通過化學(xué)反應(yīng)而分離引起粘合劑體積增加的氣體。由于活化后體積增加，因此預(yù)涂粘合劑的U形末端管不必以精確配合的方式 插入金屬管。而代之以，可在粘合劑和金屬管壁之間保留空氣間隙，這有利于兩個(gè)管部 件的連接。由于體積的增加，因此在活化后粘合劑填滿這種空氣間隙，從而以卡環(huán)鎖緊 (force-locking)的方式將兩個(gè)連接部件結(jié)合。合適的發(fā)泡劑是現(xiàn)有技術(shù)已知的，例如“化學(xué)發(fā)泡劑”，其通過分解而釋放氣體； 或“物理發(fā)泡劑”，即，膨脹性中空珠。第一種發(fā)泡劑的例子包括偶氮二異丁腈、偶氮二甲酰 胺、二亞硝基五亞甲基四胺、4，4'-氧代雙苯磺酰胼、二苯基砜_3，3' -二磺酰胼、苯-1， 3_ 二磺酰胼、對(duì)甲苯磺酰氨基脲。然而，優(yōu)選基于聚偏二氯乙烯共聚物或丙烯腈/(甲基) 丙烯酸酯共聚物的可膨脹的中空塑料微珠，例如其可以名稱Dualite和Expancel得自公司 Pierce & Stevens 禾口 / 或 Casco Nobel0在使用如上所述在活化后膨脹的粘合劑的實(shí)施方案中，在活化中或活化后不必使 粘合劑液化以完全填滿金屬管和U形彎曲末端管之間的粘合劑連接處。然而，在可選擇的 實(shí)施方案中，可以按照這樣的方式處理，即省去發(fā)泡劑，代之以使用這樣的粘合劑，在活化 步驟的過程中首先(即，在其固化前)熔融(即，液化)所述粘合劑，從而不使得體積的增 加超過通常的熱膨脹。當(dāng)只在連接部件后發(fā)生粘合劑的活化時(shí)，可優(yōu)選選擇這種實(shí)施方案。在連接過程中，粘合劑仍舊是固態(tài)。在連接部件被連接在一起后，由于毛細(xì)管力作用，熔融 (即，液化)導(dǎo)致通過粘合劑而橋接粘合劑連接。然后其在該狀態(tài)下固化，在金屬管和末端 管之間建立卡環(huán)鎖緊連接，其彎曲成U形。由于熱量的輸入而發(fā)生熔融(即，液化)，為此可 利用上述加熱操作。基于聚氨基甲酸酯、環(huán)氧樹脂或丙烯酸酯的粘合劑可用于本發(fā)明方法，其中術(shù)語 “丙烯酸酯”包括取代的丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸酯?？稍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)使用的粘合劑的例子包括所謂的“反應(yīng)性熱熔粘合劑”。它們 在熔融狀態(tài)下是可展開的，使得在該狀態(tài)下它們可施加至在重疊區(qū)域中的U形末端管，而 不會(huì)激活固化機(jī)理。相反這要求加熱至更高的活化溫度，在該溫度下激活用于反應(yīng)性結(jié)合 劑組分的潛伏性固化劑(例如，具有環(huán)氧或異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)聚物)。當(dāng)下面示出聚合物的(平均)分子量時(shí)，它們是指數(shù)均分子量MN，其可通過GPC測 定。例如，反應(yīng)性熱熔粘合劑(其在EP 354 498 A2中詳細(xì)描述)是合適的。其含有 樹脂成分、用于樹脂成分的至少一種可熱活化的潛伏性固化劑、和可任選的促進(jìn)劑、填料、 觸變性助劑和其他常規(guī)添加劑，使得樹脂成分可通過在室溫下是固體的環(huán)氧樹脂、在室溫 下是液體的環(huán)氧樹脂、和具有氨基端基的線性聚氧丙烯的反應(yīng)而獲得?；诰哂邪被嘶?的聚氧丙烯，環(huán)氧樹脂的用量為使得確保環(huán)氧基相對(duì)于氨基過量。例如，雙氰胺適合為潛伏 性固化劑。更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參照引用的文獻(xiàn)。這種反應(yīng)性粘合劑的更具體的實(shí)施方案公開 在TO 93/00381中。在本發(fā)明的范圍內(nèi)它們也是適合的。另外，還可以使用W0 00/37554中更詳細(xì)描述的那些環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)的粘合劑。它 們是這樣的組合物，所述組合物含有a)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至少為-30°C或更低、并且具有和 環(huán)氧化物反應(yīng)的基團(tuán)的共聚物、或這些共聚物和聚環(huán)氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物；b)聚氨基甲酸酯 預(yù)聚物和多酚或氨基酚的反應(yīng)產(chǎn)物；和c)至少一種環(huán)氧樹脂。為了使這些組合物可熱固 化，它們另外含有潛伏性固化劑，所述潛伏性固化劑來自雙氰胺、三聚氰二胺、胍、氨基胍、 固體芳族二元胺和/或固化促進(jìn)劑。另外，它們還可含有增塑劑、反應(yīng)性稀釋劑、流變性助 劑、填料、濕潤劑、和/或抗老化劑、和/或穩(wěn)定劑。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和具體例子參照引用文獻(xiàn)。另外，基于環(huán)氧樹脂并具有下列組成的熱固化型熱熔粘合劑可用于本發(fā)明方法 (量重量份)
權(quán)利要求
一種制造熱交換器的方法，所述熱交換器具有熱交換器散熱片和與所述熱交換器散熱片熱接觸的基本上平行的金屬管，其中所述金屬管基本上垂直于所述散熱片布置并且具有開口端，和其中將兩個(gè)相鄰金屬管在它們的開口端處通過U形末端管連接在一起，在重疊區(qū)域中使用粘合劑，所述粘合劑在所述重疊區(qū)域中填滿所述金屬管和U形末端管之間的間隙，其中a)將所述粘合劑施加至所述U形末端管的重疊區(qū)域，并且其中選擇所述粘合劑，使得在施加至所述U形末端管的重疊區(qū)域之后和在低于30℃的溫度下將所述U形末端管連接至所述金屬管之前，所述粘合劑是固態(tài)和無黏性的，并且不會(huì)不經(jīng)活化步驟而固化，b)將具有所述重疊區(qū)域和施加至所述重疊區(qū)域的所述粘合劑的末端管置于所述金屬管上或插入所述金屬管中，和c)在步驟b)之前或之后，將所述粘合劑熱活化或通過使用高能輻射轟擊活化，使得其在步驟b)之后固化并在所述重疊區(qū)域中將所述金屬管結(jié)合至所述U形末端管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬管和所述U形末端管的材料對(duì)應(yīng)于下列 組合中的一種2a)金屬管和U形末端管由銅或銅合金構(gòu)成，2b)金屬管和U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，2c)金屬管由銅或銅合金構(gòu)成，并且U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，2d)金屬管由鋁或鋁合金構(gòu)成，并且U形末端管由銅或銅合金構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述U形末端管由鋁或鋁合金構(gòu)成，并且它們?cè)谑?加所述粘合劑之前至少在所述重疊區(qū)域經(jīng)化學(xué)表面處理作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟b)中，將所述U形末端管 置于所述金屬管上，使得所述金屬管在所述重疊區(qū)域中位于所述U形末端管內(nèi)，以及其中 在步驟a)中，將所述粘合劑施加至所述重疊區(qū)域中的所述U形末端管內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟b)中，將所述U形末端管 插入所述金屬管中，使得所述U形末端管在所述重疊區(qū)域中位于所述金屬管內(nèi)，以及其中 在步驟a)中，將所述粘合劑施加至所述重疊區(qū)域中的所述U形末端管外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中使用可通過用高能輻射轟 擊活化的粘合劑，并且在即將進(jìn)行步驟b)之前通過使用高能輻射轟擊來活化所述粘合劑， 使得其在步驟b)之后固化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中使用可熱活化的粘合劑，并 且所述粘合劑在步驟b)后被加熱并從而固化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中使用這樣的粘合劑，所述粘 合劑在所述活化步驟后其體積增加至少5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中使用這樣的粘合劑，所述粘 合劑在所述活化步驟的過程中熔融和/或液化，而不會(huì)導(dǎo)致體積有任何增加。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中使用聚氨基甲酸酯粘合 劑、環(huán)氧樹脂粘合劑或丙烯酸酯粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造熱交換器的方法，其中兩個(gè)鄰近金屬管(1)分別通過U形末端管(3)在重疊區(qū)域中使用膠(5)在它們的開口端處被彼此連接。該方法的特征在于下列步驟a)將膠施加至U形末端管的重疊區(qū)域，以這樣的方式選擇膠，使得在施加至U形末端管的重疊區(qū)域后和在不高于30℃的溫度下與金屬管(1)結(jié)合之前，其是固態(tài)和無黏性的，并且不進(jìn)行活化步驟不會(huì)固化，b)將具有重疊區(qū)域并且施加至所述重疊區(qū)域的膠的末端管置于金屬管上或插入金屬管中，以及c)在步驟b)之前或之后，將膠通過使用高能輻射照射活化或熱活化，使得其在步驟b)后固化并在所述重疊區(qū)域中將所述金屬管和所述U形末端管連接。
文檔編號(hào)C09J5/06GK101946149SQ200980105097
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者安德利亞·費(fèi)拉里, 尤金·比爾凱 申請(qǐng)人:漢高兩合股份公司