模壓與真空釺焊成型的帶肋片換熱管的製作方法

2023-04-25 21:12:16

本實用新型屬於製冷與空調設備技術領域，尤其涉及一種模壓與真空釺焊成型的帶肋片換熱管。

背景技術：

冷凝器主要分為風冷式、水冷式與風水混合式三大類型，蒸髮式冷凝器利用分布於換熱器表面的噴淋水膜非飽和蒸發，通過水的蒸發潛熱帶走換熱器內部流體較多熱量，並與掠過空氣進行熱質交換傳遞後，熱量最終由空氣帶走。蒸髮式冷凝器與風冷式相比，可節電30％以上，耗水量僅為普通水冷冷凝器的5％，可見蒸髮式冷凝器具有顯著的節電節水優勢，目前在化工、能源、食品、醫藥、空調等領域得到推廣應用。

盤管式蒸發冷凝器是目前應用最廣泛一種，即一種應用最多的光管管束蛇形盤管蒸髮式冷凝器，換熱管交叉排列，各層管束表面難於實現布水均勻，影響整體換熱效率發揮，同時還有換熱管表面難於機械清洗，換熱管內容積大，管內流體充填量較大的缺點。即一種用於小型蒸發冷設備場合的翅片管式換熱器，蒸發冷管內流程一般為連續光滑的S形流道，翅片與換熱管為機械脹接方式，這種套片方式受制於翅片翻邊高度限制，間距一般小於4mm，翅片側流道易髒堵。而採用換熱管與翅片點焊方式，雖可加大翅片間距，但接觸熱阻較大。

近年來，利用薄膜傳質傳熱與蒸發冷凝相結合，出現一種板式蒸髮式冷凝器，板片內為熱流體，板片外為水與空氣的逆流、順流或錯流流動。CN2624159Y公開一種板片式換熱器，見圖1，將兩塊金屬板四周密焊，中間焊縫形成流道分隔，再通入高壓氣體吹脹形成中空的流體通道。另一方式是用兩塊金屬板或一塊金屬板對摺後，板上壓製出部分流道經合攏後，對接合邊採用外部點焊工藝形成焊接合縫，使其成不洩漏的流道。第一種方式腔體成型質量不均勻，耐壓性不好，第二種方式雖板材有部分壓製成型的流道，但焊縫連接形成的整個流道雖呈S形，但曲折迂迴，拐彎處沒有形成連續光滑通道，有流動換熱死角，流動局部壓損大。從公開的板片式換熱器看，流體流道為外部點焊方式來分隔，無法保證內部各流道間嚴密性，串漏旁通可能性較高，薄板焊接易變形，成型質量不穩定，製作成本高，尺度大的板片整體強度不足，在使用中存在的振動與耐壓失效風險不容忽視。

CN204612221U公開一種板管複合式換熱器，見圖2，通過傳熱板片與換熱盤管在高溫液態金屬槽內浸泡，金屬液冷卻後將二者接合一體，這種傳熱管與肋片只貼合半面，預彎的蛇形盤管需與傳熱片精確嵌套後再浸泡熔接，工藝比較複雜。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種模壓與真空釺焊成型的帶 肋片換熱管，具有換熱效率高，成型質量好，成本合理，易於生產，頗具實施價值。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，由A基管肋片、B基管肋片、換熱管流道、進口接管口、出口接管口、補強孔組成，所述的A基管肋片與B基管肋片為形狀相同的基管肋片，是構成整體式帶肋片換熱管的半幅結構；所述的A基管肋片、B基管肋片內分別設計有呈S型連續光滑的半幅結構換熱管流道，該換熱管流道的區域外設計為換熱管流道擴展表面的肋片；所述的A基管肋片、B基管肋片呈對稱分布，並經模壓與真空釺焊成型為整體式帶肋片換熱管，該整體式帶肋片換熱管內組合成有呈S型連續光滑的換熱管流道。

作為優選，所述的A基管肋片、B基管肋片內所設計的半幅結構換熱管流道與換熱管流道擴展表面的肋片為整體式，兩者為同一母材構成，該半幅結構換熱管流道和肋片在同一金屬板材上同時由模具衝壓成型。

作為優選，所述的換熱管流道的橫截面為橢圓形或圓形。

作為優選，所述的換熱管流道分別接有進口接管口、出口接管口，該進口接管口、出口接管口為左右方向或上下方向接換熱管流道。

作為優選，所述的A基管肋片、B基管肋片的肋片外沿上設有補強孔。

本實用新型的有益效果為：

1、單位換熱面積熱流密度大，管內容積小，較現有蒸發冷用盤管換熱器換熱效率提高20％以上，可降低管內流體充填量35％以上；

2、製作的換熱管片不變形，美觀，質量好，一次成品率高，而且生產成本低，非常適合大批量生產；

3、換熱管片耐壓能力高，適合冷卻氟裡昂製冷劑如R134a、R407C、R22等，有助於蒸髮式冷凝節能技術在空調設備中推廣應用；

4、模具成型+真空釺焊+板片強度補強設計路線，極大提高板片式換熱器可靠性，使用壽命更長；

5、作為換熱基本管芯，自由組合度高，既可在水平方向亦可高度方向拼組，增強模具通用性，提高機組設計的靈活性。

附圖說明

圖1為板片式換熱器結構示意圖。

圖2為複合板管式換熱器結構示意圖。

圖3是本實用新型的一種大尺度帶肋片的換熱管結構示意圖。

圖4是本實用新型的換熱管流道橫截面結構示意圖。

圖5是本實用新型的一種小尺度帶肋片換熱管結構示意圖。

圖6是本實用新型的水平方向換熱管芯拼組結構示意圖。

圖7是本實用新型的兩個方向換熱管芯拼組結構示意圖。

附圖中的標號分別為：1、A基管肋片；2、B基管肋片；3、換熱管流道；4、進口接管口；5、出口接管口；6、補強孔；7、換熱管芯基本單元；8、串杆；9、固定螺母套件；10、肋片。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做詳細的介紹：如附圖3至7所示，本實用新型的帶肋片換熱管由A基管肋片1、B基管肋片2、換熱管流道3、進口接管口4、出口接管口5、補強孔6組成，所述的A基管肋片1與B基管肋片2為形狀相同的基管肋片，是構成整體式帶肋片換熱管的半幅結構；所述的A基管肋片1、B基管肋片2內分別設計有呈S型連續光滑的半幅結構換熱管流道3，該換熱管流道3的區域外設計為換熱管流道3擴展表面的肋片10；所述的A基管肋片1、B基管肋片2呈對稱分布，並經模壓與真空釺焊成型為整體式帶肋片換熱管，成為一種換熱管芯，真空釺焊提高了產品的成品率，提升耐壓等級，杜絕內漏，焊接效率高，便於大批量生產。該整體式帶肋片換熱管內組合成有呈S型連續光滑的換熱管流道3，降低流動阻力，消除現有板片流動拐彎區存在的渦流內耗。

所述的A基管肋片1、B基管肋片1內所設計的半幅結構換熱管流道3與換熱管流道3擴展表面的肋片10為整體式，兩者為同一母材構成，該半幅結構換熱管流道3和肋片10在同一金屬板材上同時由模具衝壓成型。

所述的換熱管流道3的橫截面設計為利於間壁式換熱器傳熱以及減小流體流動阻力的形狀，如橢圓形，圓形等；其中橢圓較圓管更具潤溼周長大，管外流動阻力小，易布水優勢。

所述的換熱管流道3分別接有進口接管口4、出口接管口5，進口接管4與出口接管5為側向接管，外部接管為釺焊。左右接管可降低機組設備中換熱器單元佔用高度，有利於設備緊湊設計。接管亦可根據設計需要調整，如接管方向成為上下方向，接管為卡箍、法蘭連接。

所述的A基管肋片1、B基管肋片2的肋片外沿上設有補強孔6。其目的在於為防止換熱管片因流體誘發的振動失效。

整體式帶肋片換熱管作為換熱管芯基本單元，可沿水平或高度方向自由組合成多個基本管芯陣列，從而形成不同換熱能力大小的換熱器。高度方向拼組時，可使用肋片外沿上的補強孔進行連接；整體式帶肋片換熱管組裝時，可使用串杆固定板片，可改善大容量換熱器長期運行可靠性。

換熱管材為適合簿板模具衝壓加工的金屬材料，並可根據不同的介質環境選用適宜材料，如不鏽鋼板、銅板、鈦鋼板、碳鋼板等。

本實用新型實施例中，如圖3所示的實施方案採用的是一種較大尺度的帶肋片換熱管，由A基管肋片1、B基管肋片2、換熱管流道3、進口接管口4、出口接管口5、補強孔6組成。基板板材為薄不鏽鋼板，板厚0.8mm，板材面積大於0.8m^2。在基板上設計的換熱管流道3為單一流道，共有24個管程，整體呈水平S形光滑迴轉，也可以坡度0.8％傾斜設計。換熱管流道3的進口接管口4位於基板的上端，出口接管口5位於最底端，使管內流體自然下流，阻力小。在本例中，進出口接管為圓管，採用銅管插入焊接，適合壓力較高的製冷劑流體，亦可為其它常用接口連接形式，如水流體可為螺紋管、卡箍或法蘭連接。換熱管流道3橫截面為橢圓形，當量水力直徑為12mm，如圖4所示，本例中整個換熱管流道3的展開長度25米，在管內製冷劑質量流速200kg/m^2.s下管內壓降小於10KPa，壓降較小。

圖3所示例中，A基管肋片1、B基管肋片2形狀為平片，亦可設計為各種強化翅片，如波紋、條縫形等，以增加氣流擾動而增強換熱。在基板上端與下端以及換熱管流道3中間區域，設置多個補強孔6，本例衝制為圓孔，亦可為其它孔形。本示例中基板邊緣為平板狀，對於薄板可設計加強筋，如凹凸形狀。

圖3所示例中，換熱管流道3、進口接管口4、出口接管口5、A基管肋片1、B基管肋片2形狀以及補強孔6等設計專用鈑金模具加工，本方案中換熱管流道3為上下對稱設計，便於拼貼焊接加工。一塊基板經模具衝壓加工可一次成型為換熱管芯的一半，即換熱管流道3的半幅流道。換熱管流道3與肋片10沒有分割，可視為換熱管帶整體式肋片，沒有接觸熱阻，同時肋片既擴展了換熱管外表面，也有助於噴淋水自上而下流動以及水膜鋪展分布。

圖3所示例中，兩塊基板經模壓衝製成型後，通過真空釺焊進行焊接密封連接，使換熱管流道3成為一連續光滑的通道，最終成為一完整的換熱管芯。真空釺焊釺料的溼潤性和流動性良好，適合兩基板拼貼合攏形成的狹小搭接焊縫的焊接，可有效防止常規焊接薄板難於克服的板材變形、焊接缺陷較多的問題，極大提高了產品的成品率，耐壓能力等級得到提升，杜絕內漏。真空釺焊因不用釺劑，顯著提高了產品的抗腐蝕性，製件清潔，不需要複雜的焊劑清洗工序，降低了生產成本，焊接效率高，便於大批量生產。

圖5所示為採用的是一種小尺度的帶肋片換熱管，由A基管肋片1、B基管肋片2、換熱管流道3、進口接管口4、出口接管口5、補強孔6組成。與圖3所示例相比，換熱管芯大體相似，只是尺度更小，更為緊湊，適合小型換熱器應用。本示例中基板為薄不鏽鋼板，板厚0.6mm，板材面積0.3m^2。基板上設計的換熱管流道3為單一S形光滑流道，共有18個管程，換熱管流道3橫截面為橢圓形，當量直徑為8mm，整個換熱管流道3的展開長度為10米。在基板上端與下端設置多個補強孔6，本例衝制為圓孔，工程應用時可選擇性使用該孔。

圖6所示為在水平方向對換熱管芯拼組為換熱器的示意圖，對於多個帶肋片換熱管基本 單元7，除安裝有外部框架外，換熱管芯之間可視應用安裝需要選擇性地再補強連接，採用串杆8相互連接，用螺母套件9進行補強鎖定。圖7所示為在水平與豎直方向可進行換熱管芯拼組，適合小尺度換熱管芯模具應用於大換熱器場合。

可以理解的是，對本領域技術人員來說，對本實用新型的技術方案及實用新型構思加以等同替換或改變都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。