专利名称：扁平管式热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，特别是用于汽车的热交换器，如已知的US-A5,271,458权利要求1的前序部份的包括一个由扁平管和波纹散热片焊接而成的热交换器网络。
背景技术：
在已知的汽车热交换器中，如冷却剂冷却器，加热器，冷凝器及汽化装置都是由液体或气态的介质如冷却剂或制冷剂通过扁平管以使热散发到大气中或带走空气中的热。就这一点而言，在热交换中存在两个互相不同的热量流向。为了保证双方之间的平衡，人们必须在对空气方面采取附加措施，以改善那里的热交换。这可通过对扁平管之间的波纹散热片进行布置，以扩大对空气的热交换表面来实现。此外，波纹散热片表面向内开槽，并安装鳃片，使构成的边界层流撕开，并促使气流偏转，从一个流道转向另一个流道，并在此影响空气在流道中延伸。
波纹散热片基本上有两种不同形式，散热片表面相互倾斜布置的为V形，由USA3,250,325可知。第二种形式为U形，由US-A5,271,458可知，其散热片表面和在其上布置的鳃片相互平行对齐。从热力学理论可知，U形跟V形相比有几个优点即比较均匀地穿流近乎矩形的各散热片沟槽，通过鳃片进行均匀的导流偏转，具有较高的空气流量和较高的热交换功率。从工艺上说，V形具有优点，因为通过一个恒定的用于波峰会聚或波谷分开的散热片弯曲半径，能够产生不同的散热片密度。而在U形中所谓的平行散热片也通过波峰的弯曲半径确定散热片的密度或间距。缺点是已知的平行散热片所在位置较远，鳃片长度依赖散热片的弯曲半径。弯曲半径越大，鳃片长度越短，从而使功率降低。
有人提出以下方案，散热片弯曲半径由一个平片来替代。该平片平行于管壁并焊于管壁上。布置这样矩形或回形的散热片花费相对高，相应申请记载在EP-B0641615及EP-A1103316中。矩形散热片的优点是，鳃片延伸几乎超出散热片总高(管与管的间距)。当然该方案需要较高的花费。
发明内容
本发明的任务是对前述热交换器，特别是对平行散热片做改进，使得平行散热片具有矩形散热片的优点，同时适用的鳃片长度更长。并且生产成本较低。
本发明任务通过权利要求1的特征来解决。已知的由一个恒定曲率的曲线构成的波峰部分通过一个适用于本发明的弧形件来代替。该弧形件由三个曲率不同的部分连接在一起，中间部分有相对较小的曲率，即几乎构成平面并且尽可能的贴在管壁外表面。中间部分弧形件的弯曲半径优选大于波纹散热片的高度RH，特别是散热片高度RH的5至15倍。
中间的弧形件连接曲率较大的两外弧段，两弧段曲率可以不同，因而整个弧形件相对中分面是不对称的。较优的是，第一外弧段弯曲半径R2小于波纹散热片的高度RH的一半。尤其优选弯曲半径R2是散热片高度RH的3％至20％。优选第二外弧段弯曲半径R3至少与第一外弧段弯曲半径R2相等。
散热片的几何形状，尤其是弧形件的几何形状使得它们较容易竖放到传统的散热片辊轴上，此外使平行或矩形散热片的优点得到保留，即具有良好热传导性的较宽的焊接平面和尽可能长的鳃片长度，该鳃片长度几乎超过散热片总高。若散热片表面有平行度(大约至6级)误差，在本发明中还是按基本上平行看待，这几乎无损平行散热片在热力学理论上的优点。本发明所戎定的的散热片的几何形状，尤其适用于汽车热交换器如冷却剂冷却器，加热器，冷凝器及汽化器。
进一步改进的优选方案是，散热片的表面安置有鳃片，优选鳃片的深度LP在0.5至1.5mm范围，特别有利的范围是0.7至1.1mm，鳃片的倾角在20°至35°之间，特别有利的范围是24°至30°之间。这样使鳃片的工作效率提高，因为这样可改善空气从一个沟槽偏转到相邻的沟槽，另一方面又可产生一个较长的空气导流线路。
根据权利要求4至7特征的本发明有利于提高热传递功率，尤其是在12至20mm深的管路/散热片系统中，其散热片密度是55至75片/dm，相当于散热片间距或散热片间隔是从1.33至1.82mm，该系统的散热片高度在3至15mm范围，尤其优选6至10mm的范围。
按照本发明任一有利的改进方案，鳃片深度在0.9至1.1mm范围，而倾角为23°至30°则有利于管路/散热片系统，其中管路深为40至52mm，散热片密度为45至65片/dm，相应的散热片间距为1.538至2.222mm，该系统的散热片高度优选7至9mm。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述
图1为一平行散热片横截面；图2为图1中的平行散热片沿II-II平面的纵剖面图；图3为沿图2的III-III平面的纵剖面图。
具体实施例方式
图1所示为平行散热片1在只图示了部分的两个扁平管2，3之间延伸。平行或波纹散热片1和扁平管2，3构成一个图中未示的焊接成的热交换器网，该热交换器用于冷却汽车发动机的冷却剂冷却器，或用于汽车空调装置的冷凝器。波纹散热片1上有两个相互平行的散热片表面4，5，它们通过弧形件6相连接。弧形件6紧贴扁平管2，3，并与它们相焊接。散热片表面4，5上沿其纵向长度LL设置有鳃片7。该波纹散热片1高为RH，比鳃片7的长度LL长。散热片表面4，5，弧形件6及扁平管2，3构成一个近乎矩形的散热片沟槽8。波纹散热片1有一个固定的散热片密度，通过散热片间距即尺寸FP表示。FP是散热片密度的倒数，当散热片密度为50片/dm时，相当于散热片间距FP＝2mm。该弧形件6由3个弧段相接而成，即为一个中间部分6a和两个外弧段部分6b，6c。构成这三部分的半径，其中间部分半径R1相对较大，大约是50至70mm。两个外弧段半径R2和R3相对小一些，即R2范围是0.4至0.6mm，而半径R3则大于或等于半径R2。R3为0.6至1.1或1.3mm之间。由此形成的弧形件6有一个较宽的焊接表面F，侧面鳃片的长度LL又较长，这样有利于热交换。此外上述尺寸使这类平行散热片，弧形件6，容易地竖放到传统地散热片的辊轴上。
图2表示在平面II-II通过散热片沟槽8的纵剖面图，散热片表面5有一个由许多单个的鳃片7组成鳃片区域9。散热片表面5有散热片深度RT，即一个沿空气导流方向X延伸的距离。
图3表示一沿图2中通过散热片表面5的鳃片区9的平面III-III剖切的截面图。该鳃片区由向右上方倾斜的前部鳃片7a，屋顶式中部双鳃片7b和向右下方倾斜的后部鳃片7c组成。鳃片7a，7b，7c每个都按鳃片角α倾斜。鳃片7a，7c在气流方向X有一个适当的间距LP，用以表示鳃片深度。通过鳃片7，使散热片沟槽的边界层的气流撕开，并从散热片沟槽8偏转到相邻的沟槽。因此气流有较长的流通路线，可以提高热交换功率。气流的偏转有赖于鳃片的角度α和深度LP。
本发明上述的平行散热片的实施例以以下两个规格为最佳。
实施例1实施例1涉及一个汽车冷却装置的冷凝器，该冷凝器的扁平管由冷却剂如R134a导流，这样的冷凝器是一个由扁平管和平行散热片按以下规格组成的热交换网。
散热片深度RT12mm≤RT≤20mm散热片间距FP1.33mm≤FP≤1.818mm相应的散热片密度从55到75片/dm鳃片倾角α24°≤α≤30°鳃片长度LL6.4mm≤LL≤7.2mm散热片高度RH6mm≤RH≤10mm鳃片深度LP0.7mm≤LP≤1.1mm鳃片深度LP与散热片间距FP之比0.385≤LP/FP≤0.825中间弧段的弯曲半径R150mm≤R1≤70mm第一外弧段的弯曲半径R20.4mm≤R2≤0.6mm第二外弧段的弯曲半径R30.6mm≤R3≤1.1mm按上述尺寸构成的平行散热片系统在许多方面优于传统的按V形布置的散热片系统，如空气流量，气流偏转，流速的均匀性，温度的均匀性及热交换功率等方面。
实施例2实施例2涉及一个冷却剂冷却器。装配在用于冷却汽车发动机的冷却剂循环系统中并由冷却剂即水/防冻剂(Glysantin)混合料导流。在成行布置的扁平管之间的平行散热片按以下规格设置散热片深度RT40≤RT≤52mm散热片间距FP1.538≤FP≤2.222相应的散热片密度从45到65片/dm鳃片倾角α23°≤α≤30°鳃片长度LL6.5≤LL≤7.2mm散热片高度RH7≤RH≤9mm鳃片深度LP0.9≤LP≤1.1mm鳃片深度LP与散热片间距FP之比0.405≤LP/FP≤0.715中间弧段的弯曲半径R1是50mm≤R1≤70mm第一外弧段的弯曲半径R2是0.4mm≤R2≤0.6mm第二外弧段的弯曲半径R3是0.6mm≤R3≤1.3mm与实施例1相比，该系统很深，可产生一个比V形散热片明显的加强功率。
权利要求
1.一种热交换器，特别是用于汽车的冷却剂冷却器或冷凝器，包括一由扁平管(2，3)和波纹散热片(1)组成的焊接的热交换器网，其中液体和/或气态介质流过扁平管(2，3)，空气环绕流过波纹散热片(2)，每个波纹散热片(1)分别包括两个表面(4，5)，它们基本相互平行并通过一个与扁平管(2，3)焊接的弧形件(6)相连接，其特征在于弧形件(6)在中间部分(6a)的曲率比第一外弧段(6b)和第二外弧段(6c)的曲率小。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于波纹散热片表面(4，5)设置有鳃片(7)。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于弧形件(6)在中间部分(6a)的弯曲半径R1大于散热片(1)的高度RH。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的热交换器，其特征在于弧形件(6)的第一外弧段(6b)的弯曲半径R2小于散热片(1)的高度RH的一半。
5.根据权利要求1至4之一所述的热交换器，其特征在于弧形件(6)在第二外弧段(6c)的弯曲半径R3大于或等于第一外弧段(6b)的弯曲半径R2。
6.根据权利要求1至5之一所述的热交换器，其特征在于弧形件(6)在第二外弧段(6c)的弯曲半径R3小于波纹散热片(1)的高度RH。
7.根据权利要求2至6之一所述的热交换器，其特征在于鳃片(7，7a，7c)的深度LP的范围为0.5至1.5mm，而鳃片倾角α的范围为20°至35°。
8.根据权利要求1至7之一所述的热交换器，其特征在于波纹散热片(1)的散热片间距FP的范围为1至3mm。
9.根据权利要求1至8之一所述的热交换器，其特征在于波纹散热片(1)的散热片深度RT的范围为10至70mm，优选12至20mm或40至64mm。
10.根据权利要求2至9之一所述的热交换器，其特征在于鳃片深度LP与散热片间距FP的比例在0.385至0.825的范围。
11.据权利要求1至10之一所述的热交换器，其特征在于波纹散热片(1)的高度RH的范围为3至15mm，优选为6至10mm。
全文摘要
本发明提供了一种热交换器，特别是用于汽车的由扁平管和波纹散热片组成的焊接的热交换器网络。一种液体和/或气态介质可穿流过扁平管，而空气可环绕流过波纹散热片。每个波纹散热片分别包括两个表面，它们基本相互平行并通过一个与扁平管焊接的弧形件相连接，所述的弧形件包括具有不同曲率的三部分。
文档编号B60H1/32GK1672006SQ03818241
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月25日 优先权日2002年7月31日
发明者赖纳·里希特, 格里特·韦尔克, 拉尔夫·博赫特, 沃尔夫冈·克拉默, 马丁·卡斯帕, 阿诺尔德·雷姆 申请人:贝洱两合公司