多束扁平化管热交换器的制造方法
【专利说明】多束扁平化管热交换器
[0001]公开背景
[0002]本发明总体上涉及热交换器，并且更具体来说，涉及多管束扁平化管翅片式热交换器。
[0003]热交换器长期以来在供热、通风、空调以及制冷(HVACR)应用中用作蒸发器和冷凝器。历史上，这些热交换器曾经是圆管和板翅片(RTPF)热交换器。然而，全铝扁平化管板翅片热交换器在工业(包括HVACR工业)中的使用越来越广泛，这是因为它们与常规的RTPF热交换器相比具有紧凑性、热工水力性能、结构刚性、较轻重量以及较低制冷剂费用。通常用于HVACR应用中的扁平化管典型地具有细分成多个平行流动通道的内部。这类扁平化管通常在本领域中被称为多通道管、小型通道管或微型通道管。
[0004]典型的扁平化管翅片式热交换器包括第一歧管、第二歧管以及单个管束，所述单个管束由以间隔的平行关系安置并且在第一歧管与第二歧管之间延伸的多个纵向延伸的扁平化热交换管形成。第一歧管、第二歧管和管束组件通常在热交换器领域中被称为板。另外，多个翅片安置在相邻对的热交换管之间，以用于增加流过扁平化管的外表面上且沿着翅片表面流动的流体(在HVACR应用中通常是空气)与在扁平化管内部流动的流体(在HVACR应用中通常是制冷剂)之间的热传递。这类单管束热交换器，也称为单板热交换器，具有纯交叉流构造。
[0005]双束扁平化管和翅片热交换器在本领域中也是已知的。常规双束扁平化管和翅片热交换器通常由两个常规翅片和管板形成，一个间隔在另一个后面。制造多束热交换器的挑战是在个别管束之间维持所需的间隔，尤其是在多束热交换器的制造组装和炉内钎焊期间。
[0006]发明概述
[0007]提供多束扁平化管和折叠翅片热交换单元，其中管束之间的间隔通过翅片凹口来获得，所述翅片凹口从折叠翅片的翅片帽向外突出至第一管束的热交换管区段的后缘与邻近第一管束后方安置的第二管束的热交换管区段的前缘之间的间隙中。翅片凹口具有限定有待在两个管束之间维持的间隙的所需深度的凹口宽度。翅片凹口可具有等于扁平化管热交换管区段的至少一半厚度的凹口高度。在一个实施方案中，翅片凹口可具有扁平化热交换管区段的至少一半厚度至等于扁平化热交换管区段的厚度范围内的凹口高度。在一个实施方案中，翅片凹口可具有扁平化热交换管区段的至少一半厚度至小于扁平化热交换管区段的厚度范围内的凹口高度。
[0008]附图简述
[0009]为了进一步理解本公开，将参考待结合附图阅读的以下详细描述，在附图中:
[0010]图1是如本文所公开的多管束扁平化管翅片式热交换单元的一个实施方案的图形图解；
[0011]图2是图1的多管束扁平化管翅片式热交换单元的实施方案的呈部分截面的俯视图；
[0012]图3是图1的多管束扁平化管翅片式热交换单元的实施方案的截面侧视图；
[0013]图4是具有如本文公开的翅片凹口的实施方案的图3的折叠翅片的实施方案的区段的图形前视图；
[0014]图5是图4的折叠翅片的实施方案的区段的透视图；
[0015]图6是图4的折叠翅片的翅片凹口的透视图；
[0016]图7是示出并入图4的折叠翅片的实施方案的图1的多管束扁平化管翅片式热交换器单元的组件的分解图；
[0017]图8是具有如本文公开的翅片凹口的另一个实施方案的图3的折叠翅片的实施方案的区段的透视图；并且
[0018]图9是具有如本文公开的翅片凹口的另一个实施方案的折叠翅片的实施方案的区段的透视图。
[0019]详述
[0020]根据本公开的总体上指定为10的多束扁平化管翅片式热交换器单元的示例性实施方案在图1、2和3中描绘。如其中所描绘，多束扁平化管翅片式热交换器10包括第一管束100和安置于第一管束100后面的第二管束200，所述第二管束在相对于穿过热交换器的空气流A的下游。第一管束100还可在本文中称为前热交换器板100并且第二管束200还可在本文中称为后热交换器板200。
[0021]第一管束100包括第一歧管102、与第一歧管102间隔开的第二歧管104，和多个热交换管区段106，包括至少第一和第二管区段，所述管区段在第一歧管102与第二歧管104之间以间隔的平行关系纵向延伸并且以流体连通的方式连接第一歧管102和第二歧管104。第二管束200包括第一歧管202、与第一歧管202间隔开的第二歧管204，和多个热交换管区段206，包括至少第一和第二管区段，所述管区段在第一歧管202和第二歧管204之间以间隔的平行关系纵向延伸并且以流体连通的方式连接第一歧管202和第二歧管204。第二管束200与第一管束100对准安置，其中第二管束200的热交换管区段206与第一管束100的热交换管区段106对准，例如如图3中所示。
[0022]具体地参看图3，热交换管区段106、206中的每一个包括扁平化热交换管，所述扁平化热交换管具有前缘108、208，后缘110、210，上部平坦表面112、212以及下部平坦表面114,214ο每个热交换管区段106、206的前缘108、208相对于穿过热交换器10的空气流在其相应后缘110、210的上游。在图3所描绘的实施方案中，扁平化管区段106、206的相应前部分和后部分是圆形的，从而提供钝的前缘108、208和后缘110、210。然而，应了解扁平化管区段106、206的相应前部分和后部分可以其它构造来形成。第二管束200间隔在第一管束100后面，其中第二管束200的每个热交换管区段206的前缘208与第一管束100的每个热交换管区段106的后缘110以所需的间隔间隙15间隔开。
[0023]第一管束100和第二管束200的热交换管区段106、206中的每一个的内部流道分别可由内壁划分成多个离散流动通道116、216，所述流动通道沿着管的长度从管的入口端纵向延伸至管的出口端并且建立第一管束100和第二管束200的相应集管之间的流体连通。流动通道116、216提供多个流动路径，通过所述流动路径，制冷剂R可在与经过热交换管区段106、206的外表面的空气流A的热交换关系下分别在歧管102、104和202、204之间传递。流动通道116、216可具有圆形横截面、长方形横截面或其它非圆形横截面。另外，热交换管区段106、206的内部流道可划分成相同或不同数目的离散流动通道116、216。
[0024]在图3所描绘的多通道热交换管区段106、206的实施方案中，第一管束100的热交换管区段106具有深度，所述深度是在垂直地横穿平行热交换管区段106、206的纵轴线的方向上的宽阔度，其不同于并且在此实施方案中小于第二束的热交换管区段206的深度。然而，应了解热交换区段106和206的深度可以是相同的，或第一管束100的热交换管区段106的深度可大于第二管束200的热交换区段206的深度。
[0025]在附图中描绘的多束扁平化管热交换器的实施方案中，热交换管区段106、206包括多个平行线性区段，其中每个个别区段在每个末端处直接连接至歧管。然而，应了解，管束100、200可包括蛇形管，其中热交换管区段106、206是平行线性管区段，其由U形弯头或发夹弯管连接以便形成在管束的间隔歧管之间在其相应末端处连接的蛇形管。
[0026]本文所公开的多束扁平化管热交换器10还包括多个折叠翅片20。形成每个折叠翅片20，例如通过将连续翅片薄片材料例如像铝或铝合金以蛇形、带状形式冲压，从而提供通过翅片帽24连接在一起的多个翅片端面22。举例来说，如图4中图解示出，在一个实施方案中，折叠翅片20包括多个间隔的平行翅片端面22，所述翅片端面在其末端沿着翅片帽24向上互连以形成连续蛇形带状折叠翅片。然而，应了解，在折叠翅片20的其它实施方案中，翅片端面22可倾斜而非平行地延伸。
[0027]纵向延伸的折叠翅片20安置于第一管束100的每一对相邻的热交换管区段106与第二管束200的对准的一对相邻的热交换管区段206之间。每个折叠翅片20纵向地，即沿着热交换管区段106、206的纵向轴线，并且横向地，即垂直于热交换管区段106、206的纵向轴线延伸。折叠翅片20跨越热交换器单元10的有效热传递区域的宽度来安置于每一对相邻的热交换管106、206之间，在所述区域中，穿过热交换器单元10的空气流A在翅片端面22的表面上传递。每个折叠翅片20安置于相应的一对相邻管区段106与相应的一对热交换管区段206之间，其中折叠翅片20的相对侧上的端帽24分别与热交换管区段的端面112、212 和 114、214 相接触。
[0028]如图3所描绘，折叠翅片20的翅片端面22和翅片帽24在第一管束100的第一热交换管区段106与第二相邻热交换管区段106之间沿着多束扁平化管热交换器10的深度延伸，跨越第一管束100的热交换管区段106的后缘110与第二管束200的热交换管区段206的前缘208之间的间隔间隙15，并且由此在第二管束200的第一热交换管区段206与相邻第二热交换管区段206之间延伸。折叠翅片20可包括在翅片端面22中切割的多个百叶窗40，例如如在2011年11月14日提交，并且2012年5月31日公布为国际公布号WO 2012/071196A2的国际专利申请号PCT/US2011/0060506中所公开，所述公布整体并入本文。
[0029]在图3所描绘的实施方案中，折叠翅片20的翅片端面22和翅片帽24从第一(即前向)管束100的热交换管区段106的前缘108至第二(即后向)管束200的热交换管区段206的后缘210延伸热交换器10的全部深度。然而，应了解折叠翅片可伸出第一管束100的热交换管区段106的前缘108和/或伸出第二管束200的热交换管区段20