CN103307918A - 组合型翅片、管翅式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合型翅片、管翅式散热器，该组合型翅片通过设有缺口部及翻边的双边翅片单元及单边翅片单元组合形成，可通过工装将其夹持在散热管外围并进行整体式焊接形成换热器，各个翅片单元与铝合金散热管之间通过铝焊料焊接固定，避免了传统胀接生产方式中胀管工序的机械冷加工对铝合金散热管的破坏，因此可以设计肋齿更高、任意形状的铝合金管内壁微肋，在提升换热效率、增强换热器耐压和耐腐蚀性能方面都有明显优势；另外铝合金管与翅片焊接方式的接触热阻要比传统的胀接接触热阻小得多，同样能提升换热器整体的换热效率，同时非常适合自动化生产，提高生产效率和一次性合格率。

Description

组合型翅片、管翅式换热器

技术领域

本发明属于空调设备制造技术领域，更具体地说，是涉及一种管翅式换热器用的组合型翅片、采用该组合型翅片的管翅式换热器。

背景技术

近年来，空调行业中铝合金代铜的材料替代应用见出成效，随着第一批已入市场的产品经过长期运行的考验，验证技术的逐步成熟，可以预见空调中的铝合金代铜应用将很快大面积推广，特别是换热器中的铜管替代为铝合金管。

虽然现有的生产工艺与传统的铜管翅式换热器一样，但在胀管和焊接工序的生产难度都比铜管翅式换热器大得多。特别是胀管工序，因为铝合金散热管的壁厚一般比同规格铜管厚一倍，要达到同样的胀管效果，所需要的胀力要大得多，而胀力过大会造成管内壁面上的微肋倒塌严重、胀杆弯曲变形或换热器变形报废等重大不利影响，目前铝合金管翅式换热器的换热效率和生产效率提不上来的原因正是局限于此。

请参阅图1及图2，在换热器100′上将散热管12′以铝合金管替代铜管有一个天然的优势，就是铝合金管能与同为铝材质的翅片单元11′焊接成型一体，这样既能避开胀管工序的机械冷加工对铝合金散热管的破坏，因此可以设计肋齿更高、任意形状的铝合金管内壁微肋，在提升换热效率、增强换热器耐压方面都有明显优势；另外铝合金管与翅片单元焊接方式的接触热阻要比传统的胀接接触热阻小得多，同样能提升换热器整体的换热效率。

但是传统的穿孔式翅片单元11′并不适合换热器整体焊接，在传统换热器胀接生产方式中，为方便穿管，翅片单元11′的孔110′的内径一般比散热管外径大0.3～0.5mm，若是直接使用传统翅式焊接，则此间隙过大，焊料不能充分填充，保证不了焊接效果，如果减小该间隙又会影响穿管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合型翅片及换热器，旨在解决上述现有技术之不足，达到提升管翅式换热器的换热效率和生产效率的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种组合型翅片，包括至少两个单边翅片单元和至少一个双边翅片单元，所述单边翅片单元包括单边翅片单元本体，所述双边翅片单元包括双边翅片单元本体，所述单边翅片单元本体的一侧边部和所述双边翅片单元本体的两个侧边部分别设有多个缺口部，垂直于所述单边翅片单元或者双边翅片单元本体并向同一侧沿各所述缺口部的边缘翻设有翻边，各所述双边翅片单元之间或者与两所述单边翅片单元的侧边相对对接且两个相对的所述缺口部及翻边共同围合形成一用于穿设散热管的通孔。

具体地，所述缺口部的边缘曲线为一条以所述缺口的中心为原点，以y轴呈轴对称分布的二次曲线，其曲线方程为

更具体地，0<a=b。

或者，更具体地，0<a<b≤2a。

优选地，各所述缺口部等间距分布于所述单边翅片单元和双边翅片单元的侧边部，且位于所述双边翅片单元的两侧部上的所述缺口部错位相对设置。

进一步地，各所述单边翅片单元本体和各所述双边翅片单元本体上还分别设有多个用于各所述组合型翅片相互对位的定位孔。

优选地，各所述定位孔分别位于各所述缺口部的正下侧或正上侧。

进一步地，所述翅片单元本体上位于两个相邻的所述缺口部之间的部位还设有多个狭缝条。

本发明提供的组合型翅片的有益效果在于：与现有技术相比，本发明组合型翅片通过设有缺口部及翻边的双边翅片单元及单边翅片单元组合形成，可通过工装将其夹持在散热管外围并进行整体式焊接形成换热器，各个翅片单元与铝合金散热管之间通过铝焊料焊接固定，这样就能够避免换热器生产过程中穿管和胀管的工序，也可以使得铝合散热管与翅片之间的间距设计得更小，保证焊接效果和传热效率，同时可以提高换热器的生产效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种管翅式换热器，其包括翅片组，所述翅片组为上述的组合型翅片叠置形成，各所述组合型翅片上的通孔的中心同轴线且共同形成一散热管安装位，所述管翅式换热器还包括多根与所述通孔的形状相适配的铝合金散热管，各所述铝合金散热管分别穿设于一个所述散热管安装位中，两相邻所述铝合金散热管的开口端通过铝合金连接管连接形成一冷媒通路，所述铝合金散热管与各所述组合型翅片之间、所述铝合金散热管与所述铝合金连接管之间均通过铝焊料整体焊接固定成型。

优选地，各所述通孔的内壁与插入其内的所述铝合金散热管的外壁之间的间距为0.1-0.2mm。

进一步地，所述管翅式换热器还包括两个铝合金边板，各所述铝合金边板上设有多个用于各所述铝合金散热管穿过的贯孔，各所述铝合金散热管的两端通过所述铝合金边板固定在所述管翅式换热器的两侧。

进一步地，处于所述冷媒通路两端的所述铝合金散热管的开口端分别设有铝合金制成的一冷媒输入管和一冷媒输出管，所述铝合金散热管与所述冷媒输入管及冷媒输出管之间通过铝焊料整体焊接固定。

本发明提供的管翅式换热器的有益效果在于：由于采用了上述组合型翅片，本发明管翅式换热器在生产过程中不需要穿管和胀接的工序，而适合整体焊接成型，既能提高换热器的换热效率，又能提高其生产效率，其整体式焊接生产方式可以是单件换热器进炉焊接，也可以是通过多排连体翅片拼装出连体换热器部件，在经过焊接炉整体焊接完后，使用切割设备按需求的排数切开翅片得到单件的换热器部件，非常适合自动化生产，提高生产效率和一次性合格率。而且，本发明提供的管翅式换热器整体焊接避免了传统胀接生产方式中胀管工序的机械冷加工对铝合金散热管的破坏，因此可以设计肋齿更高、任意形状的铝合金管内壁微肋，在提升换热效率、增强换热器耐压和耐腐蚀性能方面都有明显优势；另外铝合金管与翅片焊接方式的接触热阻要比传统的胀接接触热阻小得多，同样能提升换热器整体的换热效率。

附图说明

图1为现有技术中翅片结构示意图；

图2为现有技术换热器结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的组合型翅片中双边翅片单元的主视图；

图4为本发明实施例一提供的组合型翅片中双边翅片单元的侧视图；

图5为本发明实施例一提供的组合型翅片中双边翅片单元的立体图；

图6为本发明实施例一提供的组合型翅片中单边翅片单元的立体图；

图7为本发明实施例一提供的组合型翅片的立体图；

图8为本发明实施例一提供的组合型翅片的爆炸图；

图9为本发明实施例二提供的组合型翅片中双边翅片单元的主视图；

图10为本发明实施例二提供的组合型翅片的立体图；

图11为本发明实施例二提供的组合型翅片的爆炸图；

图12为本发明实施例一提供的管翅式换热器的爆炸图；

图13为本发明实施例二提供的管翅式换热器的铝合金散热管与组合型翅片的装配图；

图14为本发明实施例三提供的管翅式换热器的立体图；

图15为图14中A处局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参照图3至图11，现对本发明提供的组合型翅片1进行说明。组合型翅片1，包括至少两个单边翅片单元12和至少一个双边翅片单元11，单边翅片单元12包括单边翅片单元本体，双边翅片单元11包括双边翅片单元本体111，单边翅片单元本体的一侧边部和双边翅片单元本体111的两个侧边部分别设有多个缺口部110，垂直于单边翅片单元12或者双边翅片单元本体111并向同一侧沿各缺口部110的边缘翻设有翻边1101，各双边翅片单元11之间或者与两单边翅片单元12的侧边相对对接且两个相对的缺口部110及翻边1101共同围合形成一用于穿设散热管的通孔1100。

本发明提供的组合型翅片1通过设有缺口部110及翻边1101的双边翅片单元11及单边翅片单元组合形成，可通过工装将其夹持在散热管外围并进行整体式焊接形成换热器，各个翅片单元与铝合金散热管2之间通过铝焊料焊接固定，这样就能够避免换热器生产过程中穿管和胀管的工序，并且可以使得铝合散热管与翅片之间的间距设计得更小，保证焊接效果和传热效率，同时可以提高换热器的生产效率。

实施例一

请参阅图3及图8，本实施例一提供组合型翅片1，由单边翅片单元12和双边翅片单元11这两种翅片单元组合形成，单边翅片单元12就是双边翅片单元11沿纵向中心线裁切下来的一半。在各翅片单元上翅片上有缺口部110，沿缺口部110边沿翻设有翻边1101，其中缺口部110的边缘曲线条件是为一条以缺口的中心为原点，以y轴呈轴对称分布的二次曲线，其曲线方程为 $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1,$ （y≥0或y≤0）。这种曲线结构的缺口便于加工，也便于制作出与之相适配的散热管，当然在其它实施例中，也可以是它的曲线。本实施例中，b=a>0，则曲线方程为x²+y²=a²（y≥0或y≤0），即是以a为半径的半圆形。这样将单边翅片单元12和双边翅片单元11的缺口部110和翻边1101分别两两对应组合起来，缺口部110及翻边1101处会形成一个以a为半径的完整圆形孔。具体地，各翅片单元可以是平片、开缝片或桥片。参阅图13，对应本实例提供的组合型翅片1所应用的铝合金散热管2的外表面截面都是以a为半径的圆形管，便于统一标准加工制作。

请参阅图3至图7，各缺口部110等间距分布于单边翅片单元12和双边翅片单元11的侧边部，这样便于生产出统一、标准的与之配合的散热管，尤其是“U”形散热管，利于提高生产效率；同时也利于散热管的均匀分布，总体上提升换热器的换热能力，同时位于双边翅片单元11的两侧部上的缺口部110错位相对设置，这样散热管设于其中后，位于换热器的不同高度位置上，相互间之间互不遮挡，便于各自与气流进行充分的热交换，从而提升换热效率。各单边翅片单元本体和各单边翅片单元本体上还分别设有多个用于各组合型翅片1相互对位的定位孔112。多片组合型翅片1装配成翅片组并与散热管焊接时，这些定位孔112用于工装的定位和固定；优选地，各定位孔112分别位于各缺口部110的正下侧或正上侧，保证精确定位，也便于加工制作。

参阅图3及图6，翅片单元本体上位于两个相邻的缺口部110之间的部位还设有多个狭缝条113，用于气流的流通和增大换热面积，从而利于热量的散发，提高换热效率。

实施例二

参阅图9至图11，本实施例二提供的组合型翅片1与施例一的区别在于：翅片的缺口部110的翻边1101曲线条件是：0<a<b≤2a，在本实施例中，取值b=1.5a>0，则曲线方程为

即是以a为短轴、1.5a为长轴的半椭圆形，这样，与之配合的散热管在相同的流通面积下传热周边长，换热面积也相应增加，结构上允许布置得更紧凑，使得单位体积的换热量增加，同时a<b，使得配合其使用的椭圆形的散热管在竖向上的散热面积更大，保证与从散热器的侧面吹来的气流进行充分的接触并进行热交换，利于散热效率的提升。其它都与第一实施例相同，在此不再赘述。当然在其它实施例中，b也可以是a～2a中的其它任意值。参阅图13，对应本实例提供的组合型翅片1所应用的铝合金散热管2的外表面截面都是以a为短轴、1.5a为长轴的椭圆形。这是因为当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆管分离点后移，在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小，换热器整体风阻降低。其次，在相同的流通面积下椭圆管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上允许布置得更紧凑，使得单位体积的换热量增加。两者都有利于让换热器增强整体换热效率。

本发明还提供一种管翅式换热器100。请参阅图12至图15，管翅式换热器100包括翅片组，翅片组为上述的组合型翅片1叠置形成，各组合型翅片1上的通孔1100的中心同轴线且共同形成一散热管安装位，管翅式换热器100还包括多根与通孔1100的形状相适配的铝合金散热管2，各铝合金散热管2分别穿设于一个散热管安装位中，两相邻铝合金散热管2的开口端通过铝合金连接管3连接形成一冷媒通路，铝合金散热管2与各组合型翅片1之间、铝合金散热管2与铝合金连接管3之间均通过铝焊料整体焊接固定成型。

由于采用了上述组合型翅片1，本发明提供的管翅式换热器100在生产过程中不需要穿管和胀接的工序，而适合整体焊接成型，既能提高换热器的换热效率，又能提高其生产效率，其整体式焊接生产方式可以是单件换热器进炉焊接，也可以是通过多排连体翅片拼装出连体换热器，在经过焊接炉整体焊接完后，使用切割设备按需求的排数切开翅片得到单件的换热器部件，非常适合自动化生产，提高生产效率和一次性合格率。

参阅图12，管翅式换热器100还包括两个铝合金边板6，各铝合金边板6上设有多个用于各铝合金散热管2穿过的贯孔，各铝合金散热管2的两端通过铝合金边板6固定在管翅式换热器100的两侧。

请参阅图12，为使用本发明实施例一提供的组合型翅片1制作而成的管翅式换热器100，每一铝合金散热管2的外表面截面都是以a为半径的圆形，都弯制成如图所示的U管型，U型铝合金散热管2的开口端先穿过铝合金边板6上的贯孔，然后每一铝合金散热管2与两列单边翅片单元12、一列双边翅片单元11对应的缺口及翻边1101组合，每一翻边1101的内壁紧贴外表面敷有的铝焊料涂层的铝合金散热管2。每相邻两片组合型翅片1的定位孔112的圆心同心相对，通过工装定位并固定，在换热器各部件拼装整齐后，将铝合金管翅式换热器100整体经过炉内温度在580～620摄氏度的焊接炉，铝合金散热管2的管外表面敷有的铝焊料涂层熔化对换热器各部件焊接从而联接紧固，各通孔1100的内壁与插入其内的铝合金散热管2的外壁之间的间距控能够制在0.1～0.2mm之间，远远小于现有技术中以穿管胀接式生产的换热器中翅片与散热管表面之间的距离。

本实施例中，铝合金管翅式换热器100整体焊接，避免了传统胀接生产方式中胀管工序的机械冷加工对铝合金散热管2的破坏，因此可以设计肋齿更高、任意形状的铝合金管内壁微肋，在提升换热效率、增强换热器耐压和耐腐蚀性能方面都有明显优势；另外铝合金管与翅片焊接方式的接触热阻要比传统的胀接接触热阻小得多，同样能提升换热器整体的换热效率。

进一步地，请参阅图12及图14、图15，本实施例中，处于冷媒通路两端的铝合金散热管2的开口端分别设有铝合金制成的冷媒输入管4和冷媒输出管5，各铝合金散热管2的开口端均为直管，冷媒输入管4和冷媒输出管5的内径均大于铝合金散热管2的外径，冷媒输入管4和冷媒输出管5套设于铝合金散热管2的外周，铝合金散热管2与冷媒输入管4及冷媒输出管5之间通过铝焊料整体焊接固定。

参阅图13，与前述实施例提供的管翅式换热器100的区别在于：本实例提供的管翅式换热器100所采用翅片为本发明实施例二提供的组合型翅片1，其每一铝合金散热管2的外表面截面都是以a为短轴、1.5a为长轴的椭圆形。这是因为当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆管分离点后移，在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小，换热器整体风阻降低。其次，在相同的流通面积下椭圆管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上允许布置得更紧凑，使得单位体积的换热量增加。两者都有利于让换热器增强整体换热效率。

参阅图14及图15，本发明提出的组合型翅片1应用在换热器可以采用多个双边翅片单元11。这样，按照第一实施例中的铝合金管翅式换热器100装配、焊接之后，可以根据需要采用切割设备切出单件换热器部件，进一步整体性焊接，减少生产重复性动作，适应自动化，提高生产效率和质量一致性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.组合型翅片，其特征在于：包括至少两个单边翅片单元和至少一个双边翅片单元，所述单边翅片单元包括单边翅片单元本体，所述双边翅片单元包括双边翅片单元本体，所述单边翅片单元本体的一侧边部和所述双边翅片单元本体的两个侧边部分别设有多个缺口部，垂直于所述单边翅片单元或者双边翅片单元本体并向同一侧沿各所述缺口部的边缘翻设有翻边，两所述双边翅片单元之间或者所述双边翅片单元与所述单边翅片单元之间的侧边相对对接且两个相对的所述缺口部及翻边共同围合形成一用于穿设散热管的通孔。

2.如权利要求1所述的组合型翅片，其特征在于：所述缺口部的边缘曲线为一条以所述缺口的中心为原点，以y轴呈轴对称分布的二次曲线，其曲线方程为

3.如权利要求2所述的组合型翅片，其特征在于：0<a=b。

4.如权利要求2所述的组合型翅片，其特征在于：0<a<b≤2a。

5.如权利要求1至4任一项所述的组合型翅片，其特征在于：各所述缺口部等间距分布于所述单边翅片单元和双边翅片单元的侧边部，且位于所述双边翅片单元的两侧部上的所述缺口部错位相对设置。

6.如权利要求5所述的组合型翅片，其特征在于：各所述单边翅片单元本体和各所述双边翅片单元本体上还分别设有多个用于各所述组合型翅片相互对位的定位孔。

7.如权利要求6所述的组合型翅片，其特征在于：各所述定位孔分别位于各所述缺口部的正下侧或正上侧。

8.如权利要求6所述的组合型翅片，其特征在于：所述翅片单元本体上位于两个相邻的所述缺口部之间的部位还设有多个狭缝条。

9.管翅式换热器，包括翅片组，其特征在于：所述翅片组为权利要求1至8任一项所述的组合型翅片叠置形成，各所述组合型翅片上的通孔的中心同轴线且共同形成一散热管安装位，所述管翅式换热器还包括多根与所述通孔的形状相适配的铝合金散热管，各所述铝合金散热管分别穿设于一个所述散热管安装位中，两相邻所述铝合金散热管的开口端通过铝合金连接管连接形成一冷媒通路，所述铝合金散热管与各所述组合型翅片之间、所述铝合金散热管与所述铝合金连接管之间均通过铝焊料整体焊接固定成型。

10.如权利要求9所述的管翅式换热器，其特征在于：各所述通孔的内壁与插入其内的所述铝合金散热管的外壁之间的间距为0.1-0.2mm。

11.如权利要求9所述的管翅式换热器，其特征在于：还包括两个铝合金边板，各所述铝合金边板上设有多个用于各所述铝合金散热管穿过的贯孔，各所述铝合金散热管的两端通过所述铝合金边板固定在所述管翅式换热器的两侧。

12.如权利要求9所述的管翅式换热器，其特征在于：处于所述冷媒通路两端的所述铝合金散热管的开口端分别设有铝合金制成的一冷媒输入管和一冷媒输出管，所述铝合金散热管与所述冷媒输入管及冷媒输出管之间通过铝焊料焊接固定。

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