适用于热交换器的翅片的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种适用于热交换器的翅片（1，1＇，1＇＇），其中翅片包含在纵向方向（L）上呈波状的、放置在两个结构之间的翅片板（2）和多个由波状形成的翅片侧翼（3，3＇，3＇＇），其中该翅片板（2）在深度方向上能够由特定气态流体流穿过，从而在所述的结构和气态流体之间传递热量，且其中在翅片板（2）里设置多个相继放置在翅片侧翼（3，3＇，3＇＇）上的、在中性线（4，4＇）上延伸且基本上相对于深度方向横向延伸的翼片（5，5＇，5＇＇），该翼片具有翼片深度（KT）和相对于深度方向的翼片角（KW）。翅片侧翼（3，3＇，3＇＇）至少局部地具有基本上呈波状的结构走向，由此形成翼片（5，5＇，5＇＇）在波状中性线（4，4＇）上延伸的布局。
【专利说明】适用于热交换器的翅片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于热交换器的翅片。
【背景技术】
[0002]在现今的热交换器例如冷却剂冷却器或增压空气冷却器中，使用多重带有翼片的翅片以将热量传递给空气或待冷却的气体，该翅片被通过轧制工艺以波状翅片形式生产。为确保热量传递，这类波状翅片与管子或薄片钎焊。例如众所周知，波状翅片带有倾斜放置的翼片。因为带有倾斜翼片的波状翅片可以快速、成本低廉地生产，所以人们使用这种带有倾斜翼片的波状翅片。它们的形状受到生产工艺的强烈影响，并且作为热传递翅片在涉及到其功能时便要做出让步，这一让步不利于低损耗的热量传递。
[0003]例如波状翅片采用轧制工艺生产，生产过程中成型轧机在金属卷带(例如铝)中冲压波状结构，其中每次的上翻和下降都会形成一个翅片。多个薄片组成轧制由此产生翼片，在轧制过程中打磨每个翼片，从而确保滚轧时除了波状结构翼片也能切到卷带上。同时一般来说翼片的翼片深度和翼片角恒定。这种恒定使得在用模具生产时可以应用多个相同零件。替代方案是在生产过程中翼片被切成平的带状材料并紧接着使翅片呈波状。一般来说翼片角在20°到30°之间。该角度的设置有利于调整压力损耗和热传递与局部气流状况的比例。
[0004]在DE102009021179A1中公开一种用于热交换器的翅片，在该翅片中包含一个14°到30。的翼片角和一个0.3mm至0.6mm或1.1mm至1.8mm的翼片深度。
[0005]然而调查显示，实际当中恒定的翼片角和恒定的翼片深度被证明有以下缺点:
[0006]偏转损耗和撞击损耗，特别是在弟一翼片，在中心偏转时和在最后翼片上；
[0007]分离损耗:偏转时在广泛的雷诺数范围内也会出现分离，并导致后续的翼片处于分离区域且不能得到有效利用；
[0008]若均分翼片深度和翼片角，则对于一般的翼片密度可能导致，翼片在流动方向只能对准参照翼片长度并由此使得边界层不能重建。
[0009]若翼片在流动方向变动则会产生不规则流动横断面，该横断面会导致压力损耗和通量密度的不均匀性。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的在于，提供一种如前述类型的翅片，所述翅片可改善所述的缺点或很大程度上降低这种损耗机理。
[0011]通过具有如下特征的翅片可达到上述目的:一种适用于热交换器的翅片，其中翅片包含在纵向方向上呈波状的、放置在两个结构之间的翅片板和多个由波状形成的翅片侧翼，其中该翅片板在深度方向上能够由特定气态流体流穿过，从而在所述的结构和气态流体之间传递热量，且其中在翅片板里设置多个相继放置在翅片侧翼上的、在中性线上延伸且基本上相对于深度方向横向延伸的翼片，该翼片具有翼片深度和相对于深度方向的翼片角，其中，翅片侧翼至少局部地具有基本上呈波状的结构走向，由此形成翼片在波状中性线上延伸的布局。
[0012]本实用新型通过如下所述完成所述的任务:翅片侧翼至少局部地具有一个基本波状的结构走向，由此形成一个翼片在波状中性线上延伸的布局。各翼片直接相继式放置在中性线上或围绕中性线成型。这种方式可以均匀分布气流横断面并优化利用翼片。优选而言应选择波状，从而确保翼片垂直误差可通过波状结构基于翼片不同的角度来补偿翼片相继式垂直布置的偏差。由此优选而言相继式翼片包含至少略微不同的翼片角。同时翼片以其轴向纵向中心在波状中性线上延伸且优选而言翼片可稍有不同地围绕纵向中心旋转。根据翼片数量或翅片侧翼长度紧接着也可以设置至少两个相同定向的翼片。为提高机械稳定性，可以把翅片侧翼有规则地相对彼此成一角度放置，同时也可以根据要求进行平行放置。
[0013]在一个实施案例中，中性线包含一个具有至少一个波段的连续波状走向，且波段被构造为平行于主要流动方向且从开始不断上升至一个弧线达到最大偏转，然后根据这个上升再次下降从而平行于主要流动方向。同时这种状况基本类似0°到360°的余弦曲线。此时波状中性线明显不同于生产相关的中性线变形,生产中的变形中性线可以是V型也可以无明显拐点的圆弧。
[0014]优选而言每个翅片侧翼设置多个相继式波段。波段的最终数量可根据翅片侧翼的长度而定。热交换系统较深时，这样选择波长是非常有效的，从而确保多个波段可在气流方向形成。由此可以限制气流的最大转向并在管端更好的利用热交换器矩阵。
[0015]在另外一个实施案例中，每个波段至少设置一个第一翼片组和一个第二翼片组，其中翼片组的翼片角KW具有不同的定向。由此一种流体例如首先可以在其中一个方向被弓I导穿过翅片板并紧接着进入反方向。
[0016]优选而言通过两个翅片侧翼的相邻翼片形成一个各翼片彼此非对齐放置的构造。
[0017]例如翼片角可以在20°到60°之间，优选而言在30°到50°之间。必要时翼片角可以设置得更低，例如如果降低翅片密度，那么就不会出现设计缺陷。例如当对内压稳定性有规定时，则要求通过较高的翅片密度支撑散热器管道，那么降低翼片角就有必要性。
[0018]一般优选而言在纵向方向翅片密度在70Ri/dm到120Ri/dm之间。关于单位Ri/dm应理解为每分米上给定的波状翅片侧翼数。
[0019]理想状况下每个翅片的偏转不超过7 °。如果翼片数量非常多，那么每个翅片偏转小于7°就具有必要性。为使总体偏转达到翼片区域中心，也可以等同设置多个翼片，这就使得模具的复杂度得到降低。理想而言这样放置翼片可确保翼片之间的自由流动截面达到翅片之间间距(翅片密度倒数)的1/3。因此在翼片上可以实现气流的均匀分布。同时中性线的中心也能达到约1/3翅片间距的偏差。准确的说，波状中性线在最高波区域的偏差优选而言是相邻翅片侧翼平直走向部分的1/3。
[0020]此外，通过设置依据本实用新型的翅片，根据权利要求9所述的热交换器可实现本实用新型的目的。
[0021]在优选的细节设计中热交换器被构造为机动车辆的热交换器，尤其是被构造为电加热器、液态驱动加热器、车辆空调系统的蒸发器或冷凝器、增压空气冷却器或冷却剂冷却器。在机动车辆中对于在指定的结构空间中优化热传递效率方面有较高的要求。其中根据本实用新型的翅片尤其适合配合加热器使用，因为该翅片可以在指定的气流和指定的温差中达到非常小的压差。这种方法降低了噪音且也允许例如设计一个非常小的加热通风机。在以电加热器形式的热交换器中。其结构例如为电加热棒，优选而言为PTC加热元件，PTC=正温度系数。在加热器可能的替代方案中，该结构也可以是扁管或圆管，例如发动机冷却回路的被加热的冷却剂可流入这些管道中。
[0022]该实用新型的其他优点、特征和细节可参见下文附图所说明的实施案例。同时在权利要求和描述中提到的每个单独的特征可以自成一体或以任意形式组合，这是本实用新型的关键。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]附图中:
[0024]图1为本实用新型翅片的透视示意图；
[0025]图2为本实用新型翼片放置示意图；
[0026]图3为本实用新型翅片另外一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0027]图1为适用于热交换器的翅片的示意图。该翅片I包含一个在纵向方向L上呈波状的翅片板2，该翅片板具有多个由波状形成的翅片侧翼3。
[0028]多个相继放置在翅片侧翼3上、在波状中性线4上延伸并基本相对于深度方向横向延伸的翼片5设置在翅片板2上。
[0029]翅片侧翼3至少局部地具有一个基本波状的结构走向，由此形成翼片5在波状中性线4上延伸的布局。
[0030]图2为放置在翅片I ’上的翼片布局6的示意图。可以清楚地看出，波状中性线4丨包含一个具有波段W的连续波状走向，波段W被构造为平行于主要流动方向S且从开始不断上升至弧B达到最大偏转，然后根据这一上升再次下降从而平行于主要流动方向SI。
[0031]翼片5丨相继式围绕轴向纵向中心点7放置在中性线4丨上并与相邻的翼片5丨稍有偏差地分别放置。翼片5,围绕中性线4'成形，该中性线并不是按照当今通常平直性展开(见LI)，而是沿波状中性线展开。这种放置使得气流横截面8可以均匀分布且可以优化利用翼片5'。同时，通过两个翅片侧翼3 '，3"的相邻翼片5'可形成一个各翼片
5;彼此非对齐的布置(见9)。
[0032]翼片5'包含一个翼片角KW，优选而言该角度在30°到50°之间。图2示出翼片5丨以两个相继式翼片组10，11的形式设置在深度方向，该翼片组具有彼此不同放置的翼片5丨，其中两个翼片组10，11翼片走向相同但方向相反。由此例如空气首先通过翅片板进入到一个方向然后导入另外一个相反的方向。
[0033]在第一翼片组10起端和第二翼片组11末端分别设置有一个边缘翼片5a和5b。在翼片组10，11之间分别设置有一个顶盖翼片5c，该顶盖翼片可在不同方向的翼片组10，11之间进行导流。
[0034]这样放置翼片5丨可确保翼片之间的自由流动截面优选地达到翅片侧翼之间间距的1/3。因此在翼片5'上可以实现气流的均匀分布。同时中性线的中心M也能达到约1/3翅片间距的偏差。[0035]图3为放置在底部或收集器上的翅片I"。多个波状走向的翼片5"放置在翅片I"上。图3中的实施案例为两个波段W'和W"相继放置。每个波段W'和W"由两个翼片组13，14和15，16组成。
【权利要求】
1.一种适用于热交换器的翅片(l，y，1")，其中翅片包含在纵向方向(L)上呈波状的、放置在两个结构之间的翅片板(2)和多个由波状形成的翅片侧翼(3，3 '，3")，其中该翅片板(2)在深度方向上能够由特定气态流体流穿过，从而在所述的结构和气态流体之间传递热量，且其中在翅片板(2)里设置多个相继放置在翅片侧翼(3，3 '，3")上的、在中性线(4，4')上延伸且基本上相对于深度方向横向延伸的翼片(5，5 '，5")，该翼片具有翼片深度(KT)和相对于深度方向的翼片角(KW)，其特征在于，翅片侧翼(3，3 '，3")至少局部地具有基本上呈波状的结构走向，由此形成翼片(5，5 '，5")在波状中性线(4，4')上延伸的布局。
2.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，所述中性线(4，4')包含具有至少一个波段(W，W，W")的连续波状走向，波段(W，W，W")构造为平行于主要流动方向(S，SI)且从开始不断上升至弧(B)达到最大偏转，然后根据这一上升再次下降从而平行于主要流动方向(S，SI)。
3.如权利要求2所述的翅片，其特征在于，每个翅片侧翼(3，3'，3")设置多个连续的波段(W，W，W")。
4.如权利要求2所述的翅片，其特征在于，每个波段(W，W'，W")至少设置一个第一翼片组(10，11，13，14，15，16)和一个第二翼片组(10，11，13，14，15，16)，其中翼片组(10，11，13，14，15，16)的翼片角(KW)具有不同的定向。
5.如权利要求4所述的翅片，所述的定向被构造为通过两个翅片侧翼(3，3'，3")的相邻翼片(5,5 ' ,5")形成各翼片(5,5 ' ,5")彼此非对齐的布局。
6.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，翼片角(KW)在20°到60°之间。
7.如权利要求6所述的翅片，其特征在于，翼片角(KW)在30°到50°之间。
8.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，每个翅片侧翼(3，3'，3")的最大偏转为7° ο
9.如权利要求1所述的翅片，其特征在于，波状中性线(4，4')在最高波区域的偏差是相邻翅片侧翼(3，3'，3")平直走向部分的1/3。
10.一种包含如上述权利要求中任一项所述的翅片(l，y，1")的热交换器。
11.如权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器构造为机动车辆的热交换器。
12.如权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器构造为电加热器、液态驱动加热器、车辆空调系统的蒸发器、车辆空调系统的冷凝器、增压空气冷却器或冷却剂冷却器。
【文档编号】B60K11/06GK203586901SQ201290000284
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年2月17日 优先权日:2011年2月17日
【发明者】埃伯哈德·潘托 申请人:贝洱两合公司