專(zhuān)利名稱(chēng)：用于板式換熱器的翅片、制造該翅片的方法以及包括該翅片的加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于具有釬焊板的換熱器的翅片。
通常，這樣的換熱器由疊垛的平行矩形分開(kāi)板或金屬片構(gòu)成，這些板都相同，且在它們之間確定有多個(gè)用于流體的通道，這些流體成間接換熱關(guān)系。
在各通道中布置有波紋分隔器或波紋狀翅片，它們同時(shí)用作在板之間的熱翅片、分隔器，特別是在釬焊過(guò)程中，并在使用增壓流體時(shí)避免板產(chǎn)生變形，且作為流體流動(dòng)的引導(dǎo)件。
這些換熱器通常由鋁或鋁合金制成，并在單次爐內(nèi)釬焊操作中進(jìn)行裝配。
通常，波紋分隔器由薄金屬板制成，該薄金屬板的厚度通常為從0.15至0.60mm，且它們?cè)趬簷C(jī)中彎曲，或者通過(guò)其它合適彎曲工具來(lái)彎曲。
目前采用的彎曲方法能夠高速和大批量地制造具有較大尺寸的翅片，但是只能夠處理較薄金屬板。因此，這樣制造的波紋的機(jī)械強(qiáng)度很有限，因?yàn)樵摍C(jī)械強(qiáng)度主要取決于金屬的厚度與波紋節(jié)距的比例。因此，換熱器的熱性能、液力性能和機(jī)械性能直接受到形成波紋分隔器的方法的限制。
通常，具有釬焊板的換熱器的工作極限是用于大約80至100巴，該換熱器根據(jù)彎曲0.35mm厚度的條的普通方法而由鋁合金3030制成。
本發(fā)明用于制造板式換熱器的翅片，該翅片的機(jī)械強(qiáng)度大大增加，以便使該換熱器在流體壓力下的使用極限大大向后推移。
因此，本發(fā)明的翅片由厚金屬板通過(guò)熱擠出操作或通過(guò)去除材料的機(jī)械加工操作而制成，且根據(jù)幾何節(jié)距具有沿總方向(generaldirection)重復(fù)的圖形，這樣，金屬板的最小厚度與幾何節(jié)距的比例大于0.2，且優(yōu)選是小于0.8。
厚金屬板定義為厚度大于大約1mm，尤其是從1至2mm。
這樣制成的翅片也有極好的平面性特征和/或均勻性特征，這特別適用于疊垛釬焊板。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，翅片確定了波紋的主總方向，并包括沿基本垂直于主總方向的方向一個(gè)接一個(gè)布置的波紋部分，該波紋包括與波紋頂板和波紋底板相連的波紋側(cè)板，該波紋頂板和波紋底板確定了通過(guò)釬焊與換熱器的各分開(kāi)板相連的區(qū)域。
形成翅片的金屬板的厚度可以相同，或者在變化形式中，至少某些連接區(qū)域的橫截面沿垂直方向的寬度大于由兩個(gè)相應(yīng)波紋側(cè)板的相互間開(kāi)表面確定的寬度。根據(jù)該變化形式的翅片能夠提高釬焊組件的機(jī)械強(qiáng)度。
翅片可以在波紋頂板或波紋底板與波紋側(cè)板相連的區(qū)域有凸緣。
優(yōu)選是，這些凸緣的外徑基本為從0.2至0.5mm。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，圖形有基本H形橫截面。
優(yōu)選是，由H形橫截面圖形的自由端確定的頂板和底板確定了通過(guò)釬焊與換熱器的各分開(kāi)板相連的區(qū)域，這些區(qū)域的厚度大于布置成H形的分支的其它區(qū)域的厚度。
因此，與第一實(shí)施例的變化形式一樣，提高了將翅片固定在板上的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明還涉及制造該翅片的方法。
本發(fā)明涉及的第一方法包括熱擠出操作，該熱擠出操作使翅片形成它的總體形狀，也可選擇，在熱擠出操作后進(jìn)行機(jī)械加工操作。
本發(fā)明涉及的第二方法包括通過(guò)除去材料而對(duì)金屬板進(jìn)行機(jī)械加工操作，從而使翅片形成它的總體形狀。
最后，本發(fā)明涉及一種板式換熱器，它包括至少在第一通道中的上述翅片，該翅片通過(guò)釬焊與兩個(gè)連續(xù)的板相連。
根據(jù)本發(fā)明的板式換熱器的其它特征
換熱器還包括至少在第二通道中的、由薄金屬板制成的翅片，該翅片通過(guò)釬焊與兩個(gè)連續(xù)的板相連；該換熱器在至少一個(gè)流體的壓力大于100巴的情況下工作，特別是大于200巴，優(yōu)選是為大約250巴，該流體在第一通道中流通。
下面將參考附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的波紋形翅片的透視圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的變化形式的模擬圖；以及圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的模擬圖。
圖1表示了普通鋸齒形總體形狀的波紋形翅片1的一部分。該翅片1確定了波紋的主總方向D1，該波紋沿垂直于方向D1的方向D2一個(gè)接一個(gè)地排列。
為了便于說(shuō)明，假定如圖1所示，方向D1和D2水平。
在換熱器的使用中，方向D1對(duì)應(yīng)于流體F的主流動(dòng)方向。
波紋形翅片1包括大量的矩形波紋側(cè)板(flank)3，每個(gè)側(cè)板3都包含有與方向D2垂直的垂直平面。這些波紋側(cè)板3交替沿它們的上邊緣通過(guò)矩形、平坦、水平的波紋頂板(peak)5以及沿它們的底邊緣同樣通過(guò)矩形、平坦、水平的波紋底板(trough)7而進(jìn)行連接。
波紋頂板5和波紋底板7確定了用于通過(guò)釬焊與換熱器的平分開(kāi)板或金屬片8(由點(diǎn)劃線(xiàn)表示)連接的區(qū)域。
翅片1可以由厚金屬板厚度，該厚金屬板的厚度基本等于翅片的高度H，它由波紋頂板5和波紋底板7的外表面沿垂直于D1和D2的方向分離的距離來(lái)確定。為了獲得最終形狀的翅片，例如通過(guò)銑削對(duì)厚金屬板進(jìn)行機(jī)械加工。
也可選擇，可以通過(guò)熱擠出操作而由坯段形狀的金屬材料獲得翅片1。
這樣的翅片的主要特征是由波紋頂板5、波紋底板7和兩個(gè)波紋側(cè)板3形成的圖形沿方向D2的幾何周期或節(jié)距P的長(zhǎng)度。
翅片1的特征還包括金屬的厚度e、e’，它們可以在整個(gè)翅片1上都相同，但是也可以隨翅片的區(qū)域而不同。
特別是，因?yàn)閷?duì)厚金屬板進(jìn)行擠出或機(jī)械加工的方法用于制造本發(fā)明的翅片，因此可以選擇與波紋側(cè)板3的金屬厚度相對(duì)應(yīng)的第一厚度e以及與將釬焊到換熱器的分開(kāi)板上的翅片部分相對(duì)應(yīng)的(也就是在波紋頂板5和波紋底板7處的)、不同的第二厚度e’。
與普通用于彎曲薄金屬板的技術(shù)相比，制造本發(fā)明的翅片的方法也可以增加最小厚度e或e’與幾何節(jié)距P的比例，并使該比例設(shè)置為從0.2至0.8。也就是，對(duì)于鋁合金3003，可以制造能夠在大約250巴壓力下工作的換熱器，而對(duì)于通過(guò)彎曲薄金屬板制造的翅片，同樣合金制成的換熱器的工作壓力通常為大約從80至100巴。
圖2表示了實(shí)施例的一種變化形式。根據(jù)該變化形式，一方面，翅片11在波紋頂板5或波紋底板7之間，而另一方面是在波紋側(cè)板3之間的連接區(qū)域中有凸緣(bead)12。因此，在橫截面平面中，由波紋頂板5和波紋底板7形成的連接區(qū)域的寬度L大于由兩個(gè)相應(yīng)波紋側(cè)板3確定的寬度1。寬度L基本等于與換熱器的分開(kāi)板接觸的寬度。寬度l等于由兩個(gè)連續(xù)波紋側(cè)板確定的通道寬度加上兩個(gè)波紋側(cè)板的厚度e。
凸緣12的半徑可以選擇為保證這些區(qū)域的釬焊有良好的質(zhì)量，從而有最佳機(jī)械強(qiáng)度。
特別是，凸緣12的外徑為大約0.2至0.5mm時(shí)能獲得完全滿(mǎn)意的結(jié)果。
在本實(shí)施例中，波紋頂板和波紋底板7的厚度e’大于波紋側(cè)板3的厚度e。
下面參考圖3介紹翅片21，該翅片21根據(jù)有基本H形總體截面形狀的圖形來(lái)確定，該圖形沿橫向總方向D2方向重復(fù)多次，同時(shí)幾何節(jié)距P等于該圖形的長(zhǎng)度。
翅片21確定有多個(gè)分別向下和向上垂直延伸的垂直分支23、25。在所示實(shí)施例中，這些垂直分支23、25有公共垂直中心平面，但是這些平面也可以沿方向D2偏離。幾何節(jié)距P等于兩個(gè)連續(xù)垂直分支23、25的中心平面之間的間距。
分支23、25在翅片21的高度的中間區(qū)域通過(guò)水平方向的腹板27進(jìn)行連接。因此，垂直分支23、25確定了自由端29，該自由端29對(duì)應(yīng)于通過(guò)釬焊與換熱器的各分開(kāi)金屬板相連的部分。
應(yīng)當(dāng)知道，表示為處于垂直分支23、25的總高度的中心平面中的水平腹板27也可以以任意其它方式布置。特別是，它們可以布置成相對(duì)于中心平面垂直頂部或底部偏離中心，和/或它們可以從一個(gè)分支23、25到另一分支垂直偏移。
與如圖2所示的變化形式相同，圖3的實(shí)施例的金屬厚度e、e’根據(jù)翅片的區(qū)域而不同。這時(shí)，自由端區(qū)域29的金屬厚度e’等于翅片其它區(qū)域的厚度e，以便提高通過(guò)翅片和分開(kāi)板構(gòu)成的組件的機(jī)械強(qiáng)度。
上述說(shuō)明確定了用于具有釬焊板的換熱器的翅片以及用于制造這些翅片的方法，從而能夠大大提高使用這些翅片的換熱器的性能。
特別是，這樣制造的板式換熱器可以在明顯高于100巴的流體壓力下工作，特別是高于200巴，并為大約250巴。
在特別優(yōu)選的方式中，可以制造這樣的換熱器，其中，一部分翅片根據(jù)本發(fā)明制造，另一部分翅片例如通過(guò)普通彎曲方法由薄金屬板制造。因此，這些換熱器能夠在流體有明顯不同壓力的情況下工作，由厚金屬板制造的翅片用于在較高壓力下的流體，而由薄金屬板制成的翅片用于較低壓力下的流體。
權(quán)利要求
1.一種用于具有釬焊板的換熱器的翅片，該翅片由厚金屬板制造，并有根據(jù)幾何節(jié)距(P)具有沿總方向(D2)重復(fù)的圖形，這樣，金屬板的最小厚度(e)與幾何節(jié)距(P)的比例大于0.2，其特征在于該翅片通過(guò)熱擠出操作或通過(guò)去除材料的機(jī)械加工操作而獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翅片，其特征在于該比例小于0.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的翅片，其特征在于翅片確定了波紋的主總方向(D1)，并包括沿基本垂直于該主總方向的方向(D2)一個(gè)接一個(gè)布置的波紋部分，該波紋包括與波紋頂板(5)和波紋底板(7)相連的波紋側(cè)板(3)，該波紋頂板(5)和波紋底板(7)確定了通過(guò)釬焊與換熱器的各分開(kāi)板(8)相連的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翅片，其特征在于至少某些連接區(qū)域(5、7)的橫截面沿垂直方向(D2)的寬度(L)大于由兩個(gè)相應(yīng)波紋側(cè)板(3)的相互間開(kāi)表面確定的寬度(l)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的翅片，其特征在于翅片在波紋頂板(5)或波紋底板(7)與波紋側(cè)板(3)相連的區(qū)域中有凸緣(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的翅片，其特征在于該凸緣(12)的外徑基本為從0.2至0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的翅片，其特征在于圖形有基本H形總體形狀的橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的翅片，其特征在于由H形橫截面圖形的自由端確定的頂板和底板(29)確定了通過(guò)釬焊與換熱器的各分開(kāi)板相連的區(qū)域，這些區(qū)域(29)的厚度(e’)大于布置成H形的分支(23，25)的其它區(qū)域的厚度(e)。
9.一種用于制造如權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的翅片的方法，其特征在于它包括熱擠出操作，該熱擠出操作使翅片形成它的總體形狀。
10.一種用于制造如權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的翅片的方法，其特征在于它包括通過(guò)除去材料而對(duì)金屬板進(jìn)行機(jī)械加工操作，從而使翅片形成它的總體形狀。
11.一種板式換熱器，它包括至少在第一通道中的、如權(quán)利要求1至8中任意一個(gè)所述的翅片(1；11；21)，該翅片通過(guò)釬焊與兩個(gè)連續(xù)的板(8)相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的板式換熱器，其特征在于它還包括至少在第二通道中的、由薄金屬板制成的翅片，該翅片通過(guò)釬焊與兩個(gè)連續(xù)的板(8)相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的板式換熱器，其特征在于該換熱器在至少一個(gè)流體的壓力大于100巴的情況下工作，特別是大于200巴，優(yōu)選是為大約250巴，該流體在第一通道中流通。
全文摘要
本發(fā)明的翅片由厚金屬板制造，并有根據(jù)幾何節(jié)距(P)具有沿總方向(D2)重復(fù)的圖形，這樣，金屬板的最小厚度(e)與幾何節(jié)距的比例大于0.2。該翅片通過(guò)熱擠出操作或通過(guò)去除材料的機(jī)械加工操作而獲得。它用于板式換熱器。
文檔編號(hào)F28D9/00GK1497235SQ0315989
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者克勞得·杰拉德, 克勞得 杰拉德 申請(qǐng)人:諾頓制冷Snc公司