一种新型钎焊式矩形通道板换热器的制作方法

本实用新型属于换热器领域，涉及板式换热器技术，尤其涉及一种新型钎焊式矩形通道板换热器。

背景技术：

板式换热器具有结构紧凑、换热效率高的优点，被广泛应用医药、食品、合成纤维、动力、冶金及化工等工业部门，并且随着板型和结构的改进，其应用领域也在进一步地扩大。

传热板片是板式换热器的核心部件，各传热板片按一定的顺序相叠形成板片间的流道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过板片进行热交换。传热板片的材质可用不锈钢、铝合金、黄铜及钛合金等，其选择主要取决于板片对热交换介质的耐腐蚀性能。在汽车热管理系统中，板式换热器主要用于冷却发动机和变速器润滑油，多采用铝合金材料制造。

现有一般传热板片的表面呈波纹状，常见的有人字形、水平平直形、球形及斜波纹等。板片之间采用多点接触，能承受较大的压差，所以对板的厚度要求不高。但也因为接触点多，此类板式换热器不适合用于含颗粒或纤维的流体。

现有的传热板片经冲压成型，可按要求增减板片数量及调节流程，具有较强的适应性。但对密封性要求比较高，多采用真空钎焊进行连接。若钎焊不良，容易出现外漏或串液。

为应对汽车节能、高效、低成本的要求，换热器厂商不断地对换热器结构进行新设计或改进，以寻求最优的结构设计，提高板式换热器的换热效率。

经现有技术检索，未检索到与本专利相关的技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种承压能力强、换热效率高、且适用范围广的新型钎焊式矩形通道板换热器。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型钎焊式矩形通道板换热器，其特征在于：包括外壳体、换热主体、第一进出液接口部件和第二进出液接口部件，所述换热主体封装于外壳体内；

所述外壳体由上盖板、下盖板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板构成，在前侧板和后侧板呈对角的两个位置或前侧板的两端位置或后侧板的两端位置分别预留有第一安装缺口和第二安装缺口，第一进出液接口部件和第二进出液接口部件分别设置在第一安装缺口处和第二安装缺口处；

所述换热主体由多个结构相同的换热单元上下依次叠压形成，每组换热单元由沿左右方向设置的矩形扁管和插置于矩形扁管内的内翅片构成；内翅片与矩形扁管的内腔上壁面接触，构成奇数位流体通道，内翅片与矩形扁管的内腔下壁面接触构成偶数位流体通道；在矩形扁管上部靠近两端的位置分别设置有流体上进出Ⅰ口和流体上进出Ⅱ口，在矩形扁管下部靠近两端的位置分别设置有流体下进出Ⅰ口和流体下进出Ⅱ口；流体上进出Ⅰ口和流体上进出Ⅱ口经矩形扁管内的奇数位流体通道形成连通，流体下进出Ⅰ口和流体下进出Ⅱ口经矩形扁管内的偶数位流体通道形成连通；

在第一进出液接口部件上设置有第一流体进出Ⅰ接口和第二流体进出Ⅰ接口，在第二进出液接口部件上设置有第一流体进出Ⅱ接口和第二流体进出Ⅱ接口；第一流体进出Ⅰ接口经奇数层换热单元内的奇数位流体通道与偶数层换热单元内的偶数位流体通道与第一流体进出Ⅱ接口连通；第二流体进出Ⅰ接口经偶数层换热单元内的奇数位流体通道与奇数层换热单元内的偶数位流体通道与第二流体进出Ⅱ接口连通。

而且的，第一进出液接口部件由第一底板和压盖于第一底板上的第一盖板构成，第一底板焊接于第一安装缺口处的多个矩形扁管的对应侧面；在第一底板的一端冲压有连接管路用的半圆柱型凸台，且在第一底板上制有沿上下方向布置多层进出液通孔，第一底板上的最上层进出液通孔和最下层进出液通孔分别与第一安装缺口处的最上层矩形扁管上的流体上进出Ⅰ口和第一安装缺口处的最下层矩形扁管上的流体下进出Ⅰ口对应连通，第一底板上的其他层进出液通孔由上自下一一覆盖于多层换热单元的接缝部位，且与上层换热单元的流体下进出Ⅰ口和下层换热单元的流体上进出Ⅰ均连通；在第一盖板上冲制有两条主流道及多条子流道，两条主流道沿第一盖板的长度方向分布在第一盖板的两侧，并与第一盖板的一端贯通，多个子流道由上自下与两条主流道依次交替连通，多个子流道与第一底板上的多层进出液通孔一一对正；所述两个半圆柱型凸台与两条主流道的贯通端分别扣合连接，形成第一流体进出Ⅰ接口和第二流体进出Ⅰ接口。

而且的，第二进出液接口部件由第二底板和压盖于第二底板上的第二盖板构成，第二底板焊接于第二安装缺口处的多个矩形扁管的对应侧面；在第二底板的一端冲压有连接管路用的半圆柱型凸台，且在第二底板上制有沿上下方向布置多层进出液通孔，第二底板上的最上层进出液通孔和最下层进出液通孔分别与第二安装缺口处的最上层矩形扁管上的流体上进出Ⅱ口和第一安装缺口处的最下层矩形扁管上的流体下进出Ⅱ口对应连通，第二底板上的其他层进出液通孔由上自下一一覆盖于多层换热单元的接缝部位，且与上层换热单元的流体下进出Ⅱ口和下层换热单元的流体上进出Ⅱ均连通；在第二盖板上冲制有两条主流道及多条子流道，两条主流道沿第二盖板的长度方向分布在第二盖板的两侧，并与第二盖板的一端贯通，多个子流道由上自下与两条主流道依次交替连通，多个子流道与第二底板上的多层进出液通孔一一对正；第二底板上的两个半圆柱型凸台与第二盖板上的两条主流道的贯通端分别扣合连接，形成第一流体进出Ⅱ接口和第二流体进出Ⅱ接口。

而且的，在上盖板的四周设置有上翻边，在下盖板的四周设置有下翻边，四个侧板的上边缘分别与上盖板的四周上翻边相接触，四个侧板的下边缘分别与下盖板的四周下翻边相接触。

而且的，内翅片采用矩形波纹状翅片结构或等腰梯形波纹状翅片结构。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本换热器的换热主体采用矩形扁管内置内翅片的方式，内翅片的波峰和波谷分别与扁管内腔上下壁面接触，起到加强筋的作用，特别是在内翅片采用矩形波纹内翅片结构或等腰梯形波纹内翅片结构的情况下，结构承压能力强、可靠性好。

2、在内翅片采用矩形波纹内翅片或等腰梯形波纹内翅片结构的情况下，矩形扁管与内翅片之间、两进出液接口部件与矩形扁管侧面之间、进出液接口部件的构成件之间均为面面接触，整体钎焊效果好，降低了外漏及串液的风险。

3、本换热器采用四周环绕式换热方式，即一个冷流体通道环绕四个热流体通道，同样一个热流体通道环绕四个冷流体通道，从而增大了换热面积，提高了换热效率。

4、本换热器的流体通道为直通道结构，内部流阻小，适用于常见的多种类型流体的换热，其中包括含颗粒或纤维的流体。

5、本换热器的前侧板、后侧板、左侧板及右侧板均采用矩形板片结构，成本低廉、制造简单。

附图说明

图1是本实用新型整体立体结构示意图；

图2是本实用新型立体分解示意图；

图3是本实用新型的横截面示意图；

图4是本明换热主体与两进出液接口部件配合的结构示意图；

图5是本实用新型矩形扁管与内翅片配合的结构示意图；

图6是本实用新型矩形波纹状翅片的结构示意图；

图7是本实用新型第一底板/第二底板的结构示意图；

图8是本实用新型第一盖板/第二盖板的结构示意图；

图9是本实用新型上盖板/下盖板带局部放大的结构示意图。

图中：1、上盖板；1-1、上翻边；2、矩形扁管；2-1、流体上进出Ⅰ口；2-2、流体上进出Ⅱ口；2-3、流体下进出Ⅰ口；2-4、流体下进出Ⅱ口；3、后侧板；4、右侧板；5、第一盖板；5-1、主流道；5-2、子流道；6、第一底板；6-1、半圆形凸台；6-2、进出液通孔；7、下盖板；7-1、下翻边；8、前侧板；9、第二底板；9-1、半圆形凸台；9-2、进出液通孔；10、第二盖板；10-1、主流道；10-2、子流道；11、左侧板；12、内翅片；13、奇数位流体通道；14、偶数位流体通道。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种新型钎焊式矩形通道板换热器，请参见图1-9，其创新点在于：主要包括外壳体、换热主体、第一进出液接口部件和第二进出液接口部件，所述换热主体封装于外壳体内。

所述外壳体由上盖板1、下盖板7、前侧板8、后侧板3、左侧板11和右侧板4构成，前侧板、后侧板、左侧板、右侧板均为矩形板片结构，可由高导热材料冲压成型，制造简单。需要注意的是：左侧板、右侧板应具有一定的表面粗燥度，以利于其与换热主体的端面进行焊合，防止发生泄露。在前侧板和后侧板呈对角的两个位置或前侧板的两端位置或后侧板的两端位置分别预留有第一安装缺口和第二安装缺口，第一进出液接口部件和第二进出液接口部件分别设置在第一安装缺口处和第二安装缺口处。

所述换热主体由多个结构相同的换热单元上下依次叠压形成，每组换热单元由沿左右方向设置的矩形扁管2和插置于矩形扁管内的内翅片12构成。内翅片与矩形扁管的内腔上壁面接触构成奇数位流体通道13；内翅片与矩形扁管的内腔下壁面接触构成偶数位流体通道14。上述内翅片可采用三角形波纹翅片结构、矩形波纹翅片结构、等腰梯形波纹翅片结构、正旋曲线型波纹翅片结构或余旋曲线型等波纹翅片结构等，内翅片与矩形扁管的内腔上壁面和下壁面可以直线或面的方式形成接触。在本实用新型中，内翅片优选采用矩形波纹状翅片结构或等腰梯形波纹状翅片结构。这样，保证了内翅片与矩形扁管的内腔壁为面面接触，降低了外漏及串液的风险，大幅度提高了换热器的密封性。

在矩形扁管上部靠近两端的位置分别设置有流体上进出Ⅰ口2-1和流体上进出Ⅱ口2-2，在矩形扁管下部靠近两端的位置分别设置有流体下进出Ⅰ口2-3和流体下进出Ⅱ口2-4。上述四个流体进出口均采用矩形开口结构，且贯穿矩形扁管的前、后两侧面，即矩形开口的两端延伸至矩形扁管的前、后两侧面。流体上进出Ⅰ口和流体下进出Ⅰ口、流体上进出Ⅱ口和流体下进出Ⅱ口可分别采用上下对正的方式进行设置，也可在水平方向错开一定的空间距离，具体需要根据两进出液接口部件的结构特点进行设计。流体上进出Ⅰ口和流体上进出Ⅱ口经矩形扁管内的奇数位流体通道形成连通，流体下进出Ⅰ口和流体下进出Ⅱ口经矩形扁管内的偶数位流体通道形成连通。上述四个流体进出口既可以流通冷流体也可以流通热流体。从利于换热的角度考虑，冷、热流体分别从矩形扁管的两端进入。当流体上进出Ⅰ口流入冷流体时，冷流体流经奇数位流体通道，从流体上进出Ⅱ口流出；同时流体下进出Ⅱ口流入热流体，热流体流经偶数位流体通道，从流体下进出Ⅰ口流体。反之，当流体上进出Ⅰ口流入热流体时，流体上进出Ⅱ口流出热流体，同时流体下进出Ⅱ口流入冷流体，流体下进出Ⅰ口流出冷流体。

在第一进出液接口部件上设置有第一流体进出Ⅰ接口和第二流体进出Ⅰ接口，在第二进出液接口部件上设置有第一流体进出Ⅱ接口和第二流体进出Ⅱ接口；第一流体进出Ⅰ接口经奇数层换热单元内的奇数位流体通道与偶数层换热单元内的偶数位流体通道与第一流体进出Ⅱ接口连通；第二流体进出Ⅰ接口经偶数层换热单元内的奇数位流体通道与奇数层换热单元内的偶数位流体通道与第二流体进出Ⅱ接口连通。采用上述连接结构，可实现冷、热流体在空间上间隔排列，冷流体的上下前后四个通道内均为热流体，热流体的四周均为冷流体，从而利于充分换热，大幅度提高换热效率。

上述结构中，第一进出液接口部件优选由第一底板6和第一盖板5构成，第一盖板压盖扣合于第一底板上，第一底板与第一盖板内部设置有流道结构。第一底板焊接于第一安装缺口处的多个矩形扁管的对应侧面。在第一底板的一端冲压有连接管路用的半圆柱型凸台6-1，且在第一底板上制有沿上下方向布置多层进出液通孔6-2，进出液通孔可采用附图所述的矩形通孔结构。第一底板上的最上层进出液通孔和最下层进出液通孔分别与第一安装缺口处的最上层矩形扁管上的流体上进出Ⅰ口和第一安装缺口处的最下层矩形扁管上的流体下进出Ⅰ口对应连通，第一底板上的其他层进出液通孔由上自下一一覆盖于多层换热单元的接缝部位，且与对应位置上层换热单元的流体下进出Ⅰ口和下层换热单元的流体上进出Ⅰ均连通，这样，流体可同时进出上层换热单元的偶数位流体通道和下层换热单元的奇数位流体通道。在第一盖板上冲制有两条主流道5-1及多条子流道5-2，两条主流道沿第一盖板的长度方向分布在第一盖板的两侧，并与第一盖板的一端贯通，多个子流道由上自下与两条主流道依次交替连通，多个子流道与第一底板上的多层进出液通孔一一对正。所述两个半圆柱型凸台与两条主流道的贯通端分别扣合连接，形成第一流体进出Ⅰ接口和第二流体进出Ⅰ接口，这样，通过两条主流道和对应的子流道可实现冷、热流体依次交替进出换热主体内。

上述结构中，第二进出液接口部件由第二底板9和第二盖板10构成，第二盖板压盖扣合于第二底板上。第二底板焊接于第二安装缺口处的多个矩形扁管的对应侧面。在第二底板的一端冲压有连接管路用的半圆柱型凸台9-1，且在第二底板上制有沿上下方向布置多层进出液通孔9-2，第二底板上的最上层进出液通孔和最下层进出液通孔分别与第二安装缺口处的最上层矩形扁管上的流体上进出Ⅱ口和第一安装缺口处的最下层矩形扁管上的流体下进出Ⅱ口对应连通，第二底板上的其他层进出液通孔由上自下一一覆盖于多层换热单元的接缝部位，且与上层换热单元的流体下进出Ⅱ口和下层换热单元的流体上进出Ⅱ均连通，这样，流体可同时进出上层换热单元的偶数位流体通道和下层换热单元的奇数位流体通道。在第二盖板上冲制有两条主流道10-1及多条子流道10-2，两条主流道沿第二盖板的长度方向分布在第二盖板的两侧，并与第二盖板的一端贯通，多个子流道由上自下与两条主流道依次交替连通，多个子流道与第二底板上的多层进出液通孔一一对正；第二底板上的两个半圆柱型凸台与第二盖板上的两条主流道的贯通端分别扣合连接，形成第一流体进出Ⅱ接口和第二流体进出Ⅱ接口。这样，通过两条主流道和对应的子流道可实现冷、热流体依次交替进出换热主体内。

针对上述两进出液接口部件，为便于理解上述换热方式，本实例列举第一、二、三层(从上往下数)换热单元内的冷/热流体分布进行说明。冷流体经第一盖板最上部的外侧子流道(外侧子流道是指与靠近右侧板位置的主流道连通的子流道)、第一底板最上部的外侧进出液通孔(外侧进出液通孔是指与外侧子流道对应的进出液通孔)，由第一层矩型扁管的流体上进出Ⅰ口进入第一层换热单元的奇数腔室。热流体经第二盖板的第一条(从上往下数)内侧子流道(内侧子流道是指与远离左侧板位置的主流道连通的子流道)、第二底板的第一条内侧进出液通孔(内侧进出液通孔是指与内侧子流道对应的进出液通孔)，分别进入第一层矩型扁管的流体下进出Ⅱ口及第二层矩形扁管的流体上进出Ⅱ口。流体下进出Ⅱ口连通偶数腔室，第一层换热单元的偶数腔室内充满热流体，同时，流体上进出Ⅱ口连通奇数腔室，第二层换热单元的奇数腔室也内充满热流体。

同理，冷流体经第一盖板的第二条外侧子流道、第一底板的第二条外侧进出液通孔，分别进入第二层换热单元的流体下进出Ⅰ口及第三层换热单元的流体上进出Ⅰ口。流体下进出Ⅰ口连通偶数腔室，第二层换热单元的偶数腔内充满冷流体，同时，流体上进出Ⅰ口连通奇数腔室，第三层换热单元的奇数腔室内充满冷流体。

依此类推，第一、三、五层换热单元的偶数腔室内充满热流体，第一、三、五层换热单元的奇数腔室内充满冷流体，第二、四、六层换热单元的偶数腔室内充满冷流体，第二、四、六层换热单元的奇数腔室内充满热流体，参见图3。一个冷流体通道环绕四个热流体通道，同样一个热流体通道环绕四个冷流体通道，增大了换热面积，提高了换热效率。

上述上盖板和下盖板进一步优选如下结构：

在上盖板的四周设置有上翻边1-1，在下盖板的四周设置有下翻边7-1，四个侧板的上边缘分别与上盖板的四周上翻边相接触，四个侧板的下边缘分别与下盖板的四周下翻边相接触。设置上、下翻边结构的作用是：可定位前侧板、后侧板、左侧板及右侧板，避免矩形扁管在安装过程中被过分挤压而变形。

上述新型钎焊式矩形通道板换热器中，各部分尺寸需进行优化设计，现以下述实施例举例说明：

所述矩形扁管长90～300mm，宽40～150mm，壁厚0.2～2mm，扁管内高2～10mm。矩形扁管上的四个矩形状的流体进出口宽5～25mm，同一端的两个流体进出口之间距离0～30mm。内翅片的波高与矩形扁管的内高相等，内翅片中单峰的波峰宽度与波谷宽度相同，翅片厚度0.06～0.15mm。

两个进出液接口部件的两个底板与矩形扁管的对应侧部焊接在一起，两底板的宽度约为10～100mm。两底板上的进出液通孔的长度大于矩形扁管上的流体进出口的宽度，最上部进出液通孔或最下部进出液通孔的宽度约为矩形扁管壁厚的1～5倍，安装时该两个进出液通孔仅对应单层矩形扁管的单个流体进出口。中间的多个进出液通孔的宽度约为矩形扁管壁厚的2～7倍，安装时每个进出液通孔对应相邻两层矩形扁管的两个相邻流体进出口。

两底板上冲制的管路连接用的凸台的半径为5～10mm，长度约2～30mm。两盖板由矩形板冲压制成，两盖板的长和宽分别与对应底板的长和宽相等，参见图1和4。两盖板上的主流道半径与对应底板上的凸台半径相等，第一主流道的中心线距盖扁的近侧边缘7mm以上，第二主流道的中心线距盖板的近侧边缘6mm以上。子流道沿盖板的宽度方向，与主流道互相垂直，子流道依次与第一主流道和第二主流道相连。装配时两盖板中主流道的贯穿侧与底板上的凸台对接，形成主管路流道，子流道与底板上的进出液通孔对接，形成子管路流道。

两盖板上位于最上部和最下部的两子流道的直径为矩形扁管壁厚的1～5倍，位于该两个子流道之间的其他子流道的直径为矩形扁管壁厚的2～7倍。

本实用新型提供了一种新型钎焊式矩形通道板换热器，它采用矩形扁管内置翅片结构，翅片与管壁形成封闭腔体，冷、热流体在其中相间流动，实现换热。该结构内置翅片，承压能力强；冷、热流体互相包围，换热效率高；采用面-面接触，焊接不良率低，降低了换热器外漏及串液的风险。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。