[发明专利]换热器管、换热器管组件和制造它们的方法

说明书

技术领域

总的来说，本发明涉及用于换热器的管，以及翅片和管组件，以及制造它们的方法。

背景技术

众所周知，大型换热器包括有独立的、各自可被替换的管组件，其中所述管组件具有用于输送第一流体的管，和用于第二流体向所述第一流体传热或用于第二流体传递来自所述第一流体的热量的次级传热面区域。例如，Murray在美国专利号3,391,732以及Neudeck在美国专利号4,236,577中已经描述了用于将发动机冷却液的废热传递至空气的充当重型设备散热器的这种类型的换热器。在这些换热器中使用的管组件具有用于换热的中央翅片段和用于插入密封索环的无翅片的圆柱末端段。

上述类型的换热器管组件通常由铜构成，焊接至所述管上的翅片区域中具有延伸的空气侧表面。铜具有导热率高、制造容易、以及强度和耐久性好的优点。然而，铜的价格的持续升高导致了需要可替代的、成本更低的材料。

在其他换热器（例如汽车和商业散热器）中，铝已经替代铜成为了优选的构建材料，但是铝尚未成功地替代在这类重型换热器中的铜。铝的强度比铜低得多，导致了对其耐久性的担心。在本领域中当需要将个别的管组件移除和插入的情况下尤其成问题，因为在这样的操作过程中可能会发生损坏。此外，铝部件的结合比铜的焊接需要高得多的温度，这导致了制造上的困难。因此，仍然存在改进的空间。

发明内容

根据本发明的一种实施方式，用于换热器的管组件包括具有扁平段的管，所述扁平段具有由相对的窄管侧面连接的被隔开的宽管侧面。所述管组件还包括两个翅片结构体和两个基本平坦的侧板，每个所述翅片结构体具有由侧沿（flanks）连接的波峰和波谷。一个翅片结构体的波谷与所述宽管侧面之一连接，且该翅片结构体的波峰与所述侧板之一的侧面连接。另一个翅片结构体的波谷与另一个宽管侧面连接，且该翅片结构体的波峰与另一个侧板的侧面连接。

在某些实施方式中，所述管包括位于所述管的纵长末端处的圆柱段，所述扁平段设置于所述圆柱段之间。在某些实施方式中，所述管、所述翅片结构体和所述侧板通过硬钎焊接而结合在一起，以及在某些实施方式中，所述管、翅片结构体和侧板由一种或多种铝合金制成。根据一些实施方式，所述宽管侧面的厚度是所述侧板厚度的至少两倍。

根据本发明的另一种实施方式，用于换热器的管组件包括沿纵长方向在所述管组件的至少一部分上延伸的流体流动管道。所述流体流动管道具有大尺寸和小尺寸，二者均垂直于所述纵长方向，所述小尺寸显著小于所述大尺寸。所述流动通道被连续的管壁环绕着。在所述小尺寸方向上，两个基本平坦的侧板自所述连续管壁等距地隔开，且所述基本平坦的侧板通过薄腹板（web）与所述管壁连接。

在某些这样的实施方式中，所述连续管壁限定了相对于在所述大尺寸方向上的轴线的管壁重心惯性矩。在某些实施方式中，所述管组件相对于该轴线的重心惯性矩是所述管壁重心惯性矩的至少五倍，并且在某些实施方式中是至少十倍。

在某些实施方式中，第一圆柱管段与所述连续管壁在所述流动管道的第一末端处连接，且第二圆柱管段与所述连续管壁在所述流动管道的第二末端处连接。在某些实施方式中，由所述连续管壁限定的外周长大于所述圆柱管段中的至少一个圆柱管段的外周长。

根据本发明的另一种实施方式，制造换热器管组件的方法包括提供管、第一波状翅片结构体和第二波状翅片结构体以及第一基本平坦的侧板和第二基本平坦的侧板。所述第一波状翅片结构体设置于所述第一侧板和所述管的第一宽平侧面之间，所述第二波状翅片结构体设置于所述第二侧板和所述管的第二宽平侧面之间。向所述侧板的相对的侧面施加压力，以使所述翅片结构体的波峰和波谷与所述侧板和所述宽平侧面接触，并在所述第一翅片结构体和所述第一侧板之间、所述第一翅片结构体和所述第一宽平侧面之间、所述第二翅片结构体和所述第二侧板之间以及所述第二翅片结构体和所述第二宽平侧面之间形成硬钎焊接。

在某些这样的实施方式中，在真空环境中升高所述管、翅片结构体和侧板的温度，以形成硬钎焊接。在其他环境中，在受控的惰性气体环境中升高所述管、翅片结构体和侧板的温度。在某些实施方式中，提供所述管、翅片结构体和侧板包括提供具有涂覆有钎料金属的材料。

在某些实施方式中，所述压力是通过与所述第一侧板相邻的第一隔板和通过与所述第二侧板相邻的第二隔板传递的。在某些这样的实施方式中，所述隔板的热膨胀系数基本与所述管、侧板和翅片结构体的热膨胀系数相匹配。在某些实施方式中，所述第一隔板是与所述第一侧板相邻的若干个隔板之一。