一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构的制作方法

本发明涉及换热设备技术领域，特别是涉及一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构。

背景技术：

空冷器由于其冷却、散热能力强，节约水资源，而被广泛应用与石油、化工、能源、冶金、航空航天等领域。空冷器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝，为了增加换热效率，通常情况下会利用风机来增强空气的流动性，同时在基管上加装翅片来达到强化传热的目的。根据基管形状的不同，翅片管有圆翅片管、椭圆翅片管和扁管翅片管等，相对于圆翅片管和椭圆翅片管扁管翅片管的管后回流区和迎风面积要小的多，有效地减小了空气侧的流动阻力、降低能耗。因此扁管翅片管的应用和研究越来越多。

铝合金多孔扁管的断面类似口琴，多孔扁管一般有5-25孔，壁厚0.6-1.5mm，高度a为4-10mm，宽度b为14-210mm。铝合金多孔扁管壁薄用材少、孔数多承压高、焊合显微组织无缺陷，在汽车空调散热器中大量的应用。目前散热器中的集流管以圆形高频焊接管体为主，该管体外部均匀开设有多孔扁管插设的多孔扁管安装孔，其内部均布有制冷剂液进出接口。该集流管的管体是由一种高熔点铝合金的一侧压制一层低熔点铝合金形成一种带复合的板料，再经过卷制焊接所成形。工业装置中使用的空冷器其处理量大，工况较复杂，随着多孔扁管规格的加大和设计压力的提高，铝合金管板的加厚，对开设的管孔的精度要求更高。传统连接结构，其工艺复杂，技术要求高，成本昂贵。

同时由于管板的加厚使多孔扁管与管板搭接长度的增加，破坏了焊缝的毛细作用，使钎料不能填满焊接间隙，多孔扁管与管板钎焊接头的焊接质量难以满足要求。采用熔焊（tig、mig）对多孔扁管与管板焊接时，由于多孔扁管的管壁太薄管板较厚，焊接时容易将管壁烧穿，焊缝容易出现气孔等缺陷，一次合格率低，形成的管头焊缝面积小承载、抗振及密封性等较差。

技术实现要素：

本发明提供一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构，用于提高多孔扁管与管板焊缝的焊接质量及承载能力。

本发明通过下述技术方案实现上述技术目的：

一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构，包括若干多孔扁管、管板及管箱，包括密封板，所述多孔扁管插设在管板和密封板上的管孔内，并与密封板管孔的翻边固接形成管头；所述密封板的四周与管板固接，管板与多孔扁管之间注入密封胶，管箱与管板四周固接形成铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构。

所述密封板上的管孔尺寸为多孔扁管的尺寸+0.4mm±0.2mm，密封板厚度2-5mm，翻边后的高度h取3-5倍的多孔扁管壁厚，最大为15mm。

所述管板上开设的管孔尺寸为多孔扁管直径尺寸+3mm，允许偏差±1mm。

所述密封板位于管板内侧，多孔扁管与密封板形成的管头及密封板与管板形成的焊缝都包含在管板与管箱形成的容腔内部。

本发明中多孔扁管与密封板焊接实现结构的密封作用，管板与管箱的焊接起到承压作用，其多孔扁管与管板不直接焊接而是通过密封板过渡，密封板与多孔扁管钎焊接头的设计不受管板厚度及管板加工精度的制约，可实现管头钎焊工艺所需搭接长度及搭接间隙的最优化设计，具有各部件加工制造简单，管头焊接合格率高，其形成搭接形式的管头焊缝面积大，承载、抗振及密封性能好等优点。

附图说明

图1为本发明的立体结构图；

图2为图1的横剖视图；

图3为图2中a部放大图；

图4为本发明密封板的结构示意图；

图5为图4中b-b剖视图；

图6为多孔扁管的结构示意图；

图中编号：

1.多孔扁管、2.管板、3.密封板、4.管箱、101.待冷却介质、102.空气、201.管板管孔与多孔扁管间隙、202.管板与密封板间隙、203.密封板管孔与多孔扁管间隙、301.翻边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图3所示：一种铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构，包括多孔扁管1、管板2、密封板3及管箱4。所述若干多孔扁管1与翅片组装好，将多孔铝扁管依次插入管板、密封板上开设的管板管孔和密封板管孔，并使多孔扁管超出密封板3-5mm，管板与密封板之间留出一定的操作间距，在密封板管孔与多孔扁管间隙203处注入钎焊膏（或预置钎料环）进行钎焊，经钎焊后在密封板管孔与多孔扁管间隙处形成了搭接管头焊缝，再将未与多孔扁管焊接的管板同密封板紧贴并尽可能的消除两者之间的间隙，密封板四周与管板采用熔焊（mig、tig）进行焊接。再在管板外侧，管板管孔与密封板间隙201处注入密封胶消除间隙，使空气中的夹杂物无法进入管板与密封板、管板与多孔扁管之间的间隙。再将管箱4与管板四周焊接形成铝制式空冷器多孔扁管与管板的连接结构。

如图4至图6所示，所述密封板3上的管孔通过冲压加工形成并带有翻边301，管孔尺寸为多孔扁管的尺寸+0.4mm±0.2mm，密封板厚度2-5mm，为了保证钎焊搭接接头的承载能力其翻边后的高度h取3-5倍的多孔扁管壁厚，最大不超过15mm，所述多孔扁管与密封板均为铝合金材质。多孔扁管与密封板形成的钎焊管头焊接质量好、承载能力更高。当多孔扁管尺寸确定，密封板结构参数将决定钎焊管头的接头间隙和搭接长度。密封板管孔尺寸的大小直接影响装配后的接头间隙，间隙越小装配难度越大，同时钎焊是靠毛细作用使液态钎料填满间隙的，间隙太小妨碍钎料流入，造成管头内夹渣或未钎透；间隙过大破坏钎缝的毛细作用，钎料不能填满间隙。密封板翻边后的高度h将决定管头钎焊搭接长度，考虑钎料在间隙的毛细作用，搭接长度应与接头间隙相匹配，一定范围内间隙越大搭接长度应越长，为了保证管头具有与管子相等或更高的承载能力，搭接长度的最小值设计应进行理论计算校验。

所述管板2上开设的管孔较密封板（3）管孔的允许加工精度不同，管板开设的管孔尺寸更大、其开设的管孔尺寸为多孔扁管直径尺寸+3mm，允许偏差±1mm。较大的间隙利于穿管装配，较低的偏差要求不受加工能力的制约，注入的密封胶可消除最后的间隙。

所述密封板3位于管板内侧，多孔扁管1与密封板3形成的管头及密封板3与管板2形成的焊缝都包含在管板2与管箱4形成的容腔内部。即所有与密封板形成的焊缝都由管板2与管箱4形成的容腔包在内部，待冷却介质101进入管箱分配至每个多孔扁管内，使待冷却介质无法进入管板与多孔扁管间隙201、管板与密封板间隙202，使空冷器管头能承受待冷却介质侧较高的压力。管板外侧，管板管孔与密封板间隙201处密封胶并不能将空气完全密封，管板与密封板、管板与多孔扁管之间的间隙充满空气形成空腔，不同于待冷却介质侧，空冷器空气侧为常压，所形成的空腔不会影响结构的密封性能。由于多孔扁管与管板不直接焊接而是通过密封板过渡，密封板与多孔扁管钎焊接头的设计不受管板厚度及管板加工精度的制约，可实现管头钎焊工艺所需搭接长度及搭接间隙的最优化设计。

所述管板的厚度根据空冷器待冷却介质侧设计压力计算确定，其开设的管孔尺寸可为多孔扁管直径尺寸+3mm，允许偏差±1mm。

本发明具有各部件加工制造简单，管头焊接合格率高，管头焊缝面积大，承载、抗振及密封性能好等优点。同时本发明的实施不受管板厚度及管板加工精度的制约，可实现管头钎焊工艺所需搭接长度及搭接间隙的最优化，是一种经济，可靠的连接结构。