專利名稱：翅片管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及翅片管，更具體地說，本發(fā)明涉及由鍍鋅翅片管組成的、用于兩種不直接接觸的流體間的熱交換器，管子中的流體可以是液體或冷凝氣體(主要是飽和水蒸氣)，管子外面的流體是氣體(主要是空氣)。
本發(fā)明還涉及制造這些翅片管的方法。
這里所說的翅片管是由鍍鋅鋼板生產(chǎn)的，它帶有一個(gè)長形橫截面和兩個(gè)具有線性表面的相對(duì)長側(cè)壁。這些管子通常是直的(也就是說不是彎曲的)，因此，它們具有兩個(gè)平面的相對(duì)表面，這些管子稱為平管。在這些平表面的外側(cè)上帶有波紋狀的薄金屬板形成的波紋翅片。管的每個(gè)平面上都帶有一個(gè)波紋金屬板。翅片管可以由兩個(gè)帶有波紋翅片的、形成輪廓的金屬薄板焊接而成，也可以將波紋狀金屬薄板直接焊到一種平管上。在制成翅片管或者由翅片管組成管組之后，將組件浸入到熱鍍鋅槽中鍍鋅。
將波紋狀的翅片結(jié)合到平管上的熱交換器的概念在授予通用汽車公司的美國專利No.2，063，757(1934年12月29日)中早已提過。這就是一般構(gòu)成機(jī)動(dòng)車散熱器的熱交換器。
自此以后，出現(xiàn)了很多涉及這種類型的熱交換器的專利。每一個(gè)翅片可以跨越幾個(gè)平管(如授予Modine的歐洲專利EP-B325，844中圖4所示)，或者單個(gè)管子(如同一專利中的圖6所示)。
在該專利中，翅片附在兩個(gè)管子之間，翅片的波紋凹谷連接到一個(gè)管子上，而其波峰則連接到另一個(gè)管子上。但是，也可以是另一種交換器，即每一個(gè)管子各具有自己的翅片，管子的每一個(gè)面上都帶有一個(gè)翅片。這種情況就是授予modine的美國專利US4，256，177中所公開的熱交換器。
該專利中的圖2示出了一種與本專利有關(guān)的普通的現(xiàn)有技術(shù)的翅片管。
鍍鋅鋼是一種十分普通的工業(yè)材料，它既便宜、又具有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕性能。
帶波紋翅片的平管的鍍鋅存在著一個(gè)問題，即在將管子從鍍鋅槽中拉出來時(shí)，由于毛細(xì)菅作用，在翅片的下邊緣保留的鋅量太多。
管子是以水平狀態(tài)從鍍鋅槽中拉出的，即翅片壁處于垂直的位置(翅片中的氣道是垂直的)。當(dāng)翅片離開鋅槽的表面時(shí)，由于毛線管作用和表面張力，鋅珠(瘤)仍附著在它的底部邊緣，甚至形成一種鋅膜而堵住翅片和管子之間的長孔。
這些鋅珠會(huì)妨礙空氣進(jìn)入翅片的氣道并且明顯地增加了通風(fēng)量的損失。
至于用修平翅片底部邊緣的辦法來去掉它們的鋅瘤，則是一種極其費(fèi)工的辦法。至于電鍍鋅，只能形成一種厚度極小(約1微米)的鋅層，而所需的鋅層的厚度至少要60微米。電鍍鋅還用于對(duì)預(yù)鍍鋅的金屬板例如進(jìn)行過Zenzimir處理的金板(Zenzimir處理只可能使鋅的厚度達(dá)到數(shù)十微米，比60微米少)進(jìn)行鍍鋅。
此外，這些鍍鋅工藝不能使翅片的根部、也就是波紋金屬板與管子面接觸的部位獲得全槽熱鍍鋅所達(dá)到的正確數(shù)量的鋅、且不能在波紋金屬板與管子面之間形成的小銳角處留住鋅而保證良好的熱交換(熱橋)。
有兩種已知的減少、甚至實(shí)際上消除翅片端部處的鋅珠的方法。
一種方法是將鋅槽的溫度提高數(shù)百度，在550℃左右而不是在450℃下鍍鋅。此時(shí)，鋅的液化更明顯、粘度更低，更易濕潤金屬板，其粘度和表面張力也較低。鍍鋅層的厚度更加均勻，特別是零件離開鋅槽時(shí)底部邊緣幾乎沒有過厚。但是，這種裝置的投資太高。因此，鋅槽不再用鋼制造而必須用陶瓷制造。由于在550℃下熱量的損失比在450℃下大得多，故能量的消耗也大得多。
這種裝置在整個(gè)世界都很少見，在不發(fā)達(dá)的國家中甚至就沒有。這種裝置在這些國家制造翅片管可能是很有利的，所用的機(jī)器也很容易運(yùn)到這些國家中，而且鍍鋅的工作也可在接近生產(chǎn)翅片管的地方進(jìn)行。最后，提高溫度雖可增加鋅的流動(dòng)性，但所得的鋅層比在較低溫度下的鍍鋅層小，只有40-50微米，而現(xiàn)在所用的450℃鍍鋅的鋅層厚度為60-70微米。
另一種能減少鋅瘤的方法是在鋅中再加入另外的添加劑、主要是鋁或鉛，以降低粘度。與高溫鍍鋅的情況相似，這種方法所得到的鍍鋅零件上的鋅層厚度較小。這種方法成本也較高(添加劑的成本)，而且鍍鋅操作的控制(鍍槽的控制)也較難。
本發(fā)明的目的是允許在標(biāo)準(zhǔn)的(常規(guī)的)熱鍍鋅槽、也就是說在445-460℃的、不加特殊添加劑的槽(例如當(dāng)今世界上現(xiàn)有的鋅槽中對(duì)帶波紋翅片的平管進(jìn)行熱鍍鋅而不會(huì)在(處于在從鋅槽中取出的位置)翅片的底部邊緣出現(xiàn)鋅珠或鋅瘤。
按照本發(fā)明的帶波紋翅片的平管的鍍鋅法既不要求特殊的鍍鋅槽，也不要求特殊的鍍鋅技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的鍍鋅翅片管由一種具有平面的管子組成、管子的外側(cè)平面上帶有翅片，翅片的形式是一種具有外壁面和內(nèi)壁面的波紋狀金屬薄板，這種金屬板還具有兩個(gè)邊緣、上邊緣和下邊緣，它們分別位于翅片壁面的兩端，兩個(gè)邊緣中至少有一個(gè)(下邊緣)切出相對(duì)于管子的縱向平表面的斜角α。
因此，本發(fā)明的特征在于波紋翅片的端部之一有斜切角，并且在制造每一個(gè)翅片管時(shí)管子翅片的所有斜切部分都位于同一側(cè)、即鍍鋅時(shí)的底側(cè)上。
同樣，如果是以帶波紋翅片的平管組、而不是以一個(gè)管子接著一個(gè)管子的形式進(jìn)行鍍鋅，則同一組的所有管子的排列都是使其翅片的斜切部分位于同一側(cè)，而這一側(cè)就是鍍鋅時(shí)的下側(cè)。
下面參考


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的帶有波紋翅片的平管的透視圖;
圖1a是圖1翅片的底視圖，示出了鍍鋅后翅片間的空氣通道部分;
圖2是本發(fā)明的帶波紋翅片的鍍鋅平管的透視圖;
圖2a是圖2翅片的底視圖，示出了底鋅翅片間的空氣通道部分;
圖3是帶有本發(fā)明的波紋翅片的熱交換器的橫截面圖;
圖3a是沿圖3中的AA線的剖面圖;
圖4是對(duì)尚未做成波紋狀的翅片金屬平板切出斜角用的刀具(沖頭)的刃口外形。
圖1示出了按照現(xiàn)有技術(shù)的翅片管組件1。平管由兩個(gè)形成輪廓的金屬板2組成，它們各形成半管，并在端部4沿管的整個(gè)長度焊接起來以保證其密封性。半管2的平面部分帶有形成波紋的翅片3的波形金屬薄板，翅片3帶有外壁面7和內(nèi)壁面8。這些翅片3沿著它們的內(nèi)壁面8被焊到半管2的外平面部分。鍍鋅時(shí)，組件1按照?qǐng)D3所示的位置浸入和取出，也就是說，其平管2位于水平位置而其翅片3及其內(nèi)、外壁面7和8位于垂直位置。
圖1a是翅片3下側(cè)的前視圖，它示出了凝固后形成的鋅珠6，此時(shí)僅僅留下了高度堵塞的、或者說，幾乎完全堵塞的冷卻空氣通道9。這些鋅珠6是普通的鋅槽(即，溫度445-460℃)中不加添加劑熱鍍鋅形成的。
圖2是按照本發(fā)明的方法生產(chǎn)的、帶有由兩個(gè)半管焊接而成的平管2的組件10，在它的一個(gè)外側(cè)上帶有波紋狀的翅片11。按照本發(fā)明，這些翅片11的一側(cè)邊緣上帶有一個(gè)斜切部位12，鍍鋅時(shí)，這一側(cè)作為底側(cè)。
斜角α的大小可使鋅液沿斜切邊12流走而不會(huì)在這里形成鋅珠或鋅瘤。鋅只停留在翅片與管子相接觸的波紋底點(diǎn)13處，這里決不含妨礙空氣通過，因?yàn)檫@里的增厚是局部的，就像一個(gè)點(diǎn)一樣、并且其斜角明顯地加大了波紋翅片與管子間的空氣通道。
此外，鍍鋅時(shí)沿內(nèi)壁面8附著在翅片的根部處的鋅珠5在管子2和它的翅片11之間形成了極好的熱橋。
從垂直于管子的橫截面看，斜角最好是直線形的，其兩斜切邊與管子面之間的夾角α為30°(見圖3)。夾角α可為15-60°，最好是恒定的。不過，角α也可以沿斜切角而有所變化。
圖3示出了本發(fā)明的翅片管組件10在浸入盛有鋅液15的、溫度約為450℃的鋅槽14中之前面的位置。
本發(fā)明還涉及一種按照本發(fā)明生產(chǎn)翅片管10的方法，更具體地說是涉及生產(chǎn)帶有斜切角的翅片。
從圖4可以看出，斜角12是在成形(制成波紋形)這種金屬板之前，在制造翅片的金屬薄板17上切掉部分16(也就是說切割平的薄板)而形成的。切割刀具帶有外形為波紋狀的刃口。刃口16的形狀應(yīng)與翅片的波紋外形相對(duì)應(yīng)，以便保證從橫截面看斜角是直線形的。具體地說，如果翅片的外形是三角形的，刃口就是三角形的，如果翅片是正弦波形的，則刃口就是正弦波形的。另外，翅片的斜切邊從橫截面看也可以是曲線的或者甚至是波紋狀的，只要波紋狀斜切邊的局部切線和管子面之間的夾角為足夠小的銳角而使鋅容易流走，這種形狀也可用于本發(fā)明并能滿足本發(fā)明的目的。
生產(chǎn)鍍鋅的帶波紋狀翅片的平管組的全部操作一般要完成下列工序有關(guān)翅片(a)將制造翅片的薄板17一側(cè)的平邊切成波紋狀，這一切割的目的是為了形成未來的斜角;
(b)將薄板加工成波紋狀，使其與已切出的斜角12的切口16波紋性相匹配(相同步)。
有關(guān)管子-切出并成形制造半管2的金屬板，-將翅片11焊到半管2的外側(cè)上;
-在端部4處將半管2焊起來以形成整個(gè)的翅片管組件10;
-將翅片管組件組裝成組;
-對(duì)翅片管組進(jìn)行鍍鋅，鍍鋅時(shí)波紋狀翅片的壁面處于垂直的位置、而斜角12則位于底部(如圖3所示)。
翅片帶斜角的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以用浸入法對(duì)帶波紋翅片的鍍鋅平管組進(jìn)行涂漆而不會(huì)在翅片的底邊(從漆槽中取出的位置)上形成漆珠。
權(quán)利要求
1.一種翅片管含有一個(gè)在其外側(cè)平面上帶有翅片(11)的管(2)，翅片的形狀是一種波紋狀的金屬板，它帶有外壁面(7)和內(nèi)壁面(8)以及位于翅片壁面兩端的兩個(gè)邊緣，其特征在于，至少有一側(cè)波紋金屬板的邊緣(12)被切出相對(duì)于上述的平表面的斜角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的翅片管，其特征在于，上述管的翅片都在同一側(cè)上帶有各自的斜切邊(12)，在浸入到一種液體或膏狀制品中進(jìn)行浸鍍處理時(shí)，這一側(cè)是下側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的翅片管，其特征在于，上述從垂直于管子的橫截面看，所述的斜切邊(12)是直線形的，從橫截面看，它與上述的管子(2)的平面間有一個(gè)為15-60°的恒定夾角(α)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的翅片管，其特征在于，上述斜切邊(12)的夾角(α)為30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的翅片管，其特征在于，上述的斜切邊(12)從垂直于管子的橫截面看是曲線形的，且從橫截面看這一曲線邊的局部切線與管子的平面間的夾角為15-60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的翅片管的制造方法，其特征在于它包括下列的工序-將制造翅片的薄板一側(cè)的平邊切成波紋狀;-將薄板加工成波紋狀，使其與波紋切口相匹配;-切出并成形制造半管的金屬板;-將由波紋狀金屬板制成的翅片焊到上述的半管的外側(cè)上;-用焊接法將半管組合起來以形成一個(gè)整個(gè)的翅片管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，上述的方法還包括一個(gè)工序，即將翅片管組件組裝成組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的制造翅片管的方法，其特征在于，上述的翅片管組件是完全浸入到一個(gè)盛有液態(tài)或膏狀制品的槽中，其波紋狀金屬板的外壁面和內(nèi)壁面位于垂直位置、且其斜切邊朝下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的制造鍍鋅翅片管的方法，其特征在于，上述的翅片管組件完全浸入到一個(gè)溫度為445-460℃，并且不另加添加劑的鋅槽中，上述波紋金屬板的內(nèi)、外壁面位于垂直的位置且其斜切邊朝下。
全文摘要
一種翅片管含有一個(gè)在其外側(cè)平面上帶有翅片(11)的管(2)。翅片的形狀是一種波紋狀的金屬板，它帶有外壁面(7)和內(nèi)壁面(8)以及位于翅片壁面兩端的兩個(gè)邊緣。其特征在于，至少有一側(cè)波紋金屬板的邊緣(12)被切出相對(duì)于上述的平表面的斜角。
文檔編號(hào)F28F1/12GK1093800SQ9410115
公開日1994年10月19日 申請(qǐng)日期1994年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月27日
發(fā)明者路易斯·西蒙·馮奇·米歇爾 申請(qǐng)人:哈蒙-魯姆斯公司