CN101158525A - 一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网 - Google Patents

一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，它由进、出气嘴、进、出气口、上、下盖板的通道及散热件的无缝微孔连接成一个连通的微孔通路；散热件为两面对称、均匀地分布了许多散热翅片的一体成型的铝合金复合材料扁管铝型材件；散热件上下端有至少两个贯通分布均匀的无缝微孔；非焊接方式的并排排列后跟上、下盖板采用螺丝连接；各配件间连接处采用了密封垫装置，各配件采用螺丝连接；此装置实用于二氧化碳做冷媒的空调***中，有效的解决承受高压微孔的冷凝器和散热网生产困难的问题，此外，密封性高，耐压力强，为未来的汽车和商业民用空调***冷凝器和散热网提供了一种节能环保的最佳设计。

Description

一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网
技术领域
本发明涉及一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热件的冷凝器和散热网。
背景技术
汽车和商业民用空调***的冷凝器和散热网目前以焊接制造而成，由于长时间处在振动等恶劣工作环境下，冷媒极易泄漏，而且回收非常困难。据资料统计，汽车和商业民用空调中冷媒的排放量约占冷媒总排放量的一半以上。目前汽车和商业民用空调的冷媒主要使用R134a，虽然它不破坏臭氧层，但其温室效应指数GWP(global warmingpotential)高达3100，而且还会分解出对人体健康有害的物质。因此，R134a并不是一种理想的汽车和商业民用空调冷媒。
随着人们对环境问题的日益重视，用天然工质代替合成工质(如R134a)已成为必然趋势。由于二氧化碳具有良好的环境友好性(无毒、温室效应指数为R134a的千分之一)、安全性(不可燃)、单位容积制冷量大(其单位容积制冷量是R22的5倍，在相同的制冷要求下，与使用常规冷媒的汽车和商业民用空调相比，二氧化碳***的冷媒流量较小)、流动阻力小等优点，越来越受到研究者们的重视，有望成为21世纪理想的环保冷媒之一。
在二氧化碳制冷循环***中，二氧化碳工作在超临界状态(临界压力PC＝7.13MPa)，工作压力大大高于传统冷媒。而且，整个制冷过程中二氧化碳始终处于气态，并不发生一般制冷***的冷凝液化，其冷却压力最高可以达到11MPa左右。因此，使用二氧化碳作为冷媒，必须克服如下两个技术难题：1、由于***工作在高达11MPa的压力下，换热设备、管路的设计必须考虑内管道耐压要求；2、由于高压气体很容易泄漏，换热设备、管路的设计必须考虑严格的密封要求，不能接受焊接工艺制造，应以密封硅胶紧固密封设计，以达到高压密封安全要求。
冷凝器和散热网是空调***中的一个重要部件，冷凝器和散热网的设计是否合理对制冷性能有很大影响。在一定的蒸发温度条件下，提高冷凝效果、降低冷凝温度，制冷量将会增加，压缩机的输入功率减少、能效比提高。因此，对冷凝器和散热网进行优化设计，提高其传热效率，不仅可以降低压缩机的排气压力，提高机组的性能，还能减少冷凝器的换热面积，节省材料、降低成本。目前工业上大量生产的冷凝器和散热网，绝大多数是为了适用于压力低于1.0MPa的焊接工艺生产而设计的。由于二氧化碳***的运行压力非常高，为了安全起见，普通冷凝器和散热网管道通常需要采用较厚的壁厚，降低了换热器的性能。冷凝器和散热网的管道内径对换热性能也有非常重要的影响：管径减小，制冷媒流速加快，增强了对流换热。另一方面，如果管径过大，为了承受高压，需要增加管道壁厚，这就引起冷凝器体积和重量的增大，压缩机功率随之增大、浪费了能源。如果按压力容器标准设计适合高压二氧化碳的冷凝器和散热网，会使整个冷凝器和散热网变得异常笨重、体积大、成本高。为了降低成本，最初开发的二氧化碳***冷凝器和散热网通常采用管片式，即将铝管和平直铝翅片通过胀管的方法制成一体，二氧化碳在铝管内流动。但由于这种冷凝器和散热网所需的小直径管路长、弯头多、阻力大，且小直径管的胀管技术方面存在一些问题使得其加工成本较高，并没有得到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的为了解决目前二氧化碳冷媒的冷凝器和散热网管诸如上述的问题，而提供一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热件的冷凝器和散热网。
为达到上述目的采用如下技术方案：
一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，它主要由上、下盖板、散热片组构成；上、下盖板非焊接地盖设在散热片组的两端；所述散热片组由至少两件散热片并排组成，所述散热片为两面对称、均匀地分布了许多散热翅片的一体挤压成型的无缝微孔通道的扁管铝型材，散热片上下端有至少两个贯通分布均匀的无缝微孔，上、下盖板内设置有对应连散热片相邻两组间无缝微孔的单向通道；上盖板设置有连接在首、末散热片无缝微孔的进、出气口，进、出气口、上、下盖板的通道及散热片组的无缝微孔连接成一个连通的通路。
其中所述进、出气口安置有螺丝固定的进、出气嘴。
其中所述上、下盖板两端设置有螺丝固定的侧板。
其中所述无缝微孔的孔径为0.9～1MM。
其中所述进、出气嘴与上盖板间设置有橡胶密封圈。
其中所述上、下盖板与散热片的无缝微孔间设置有硅胶密封垫。
其中所述上、下盖板与散热片间通过螺丝连接。
本发明的有益效果在于：
1、采用无缝微孔通道技术：本发明采用无缝微孔通道技术，其孔径为0.9-1.0mm，既避免了因流道过小而发生管道堵塞，又有助于承受较高的压力，将薄壁与无缝微孔的双重优点结合在一起。而且，由于无缝微孔通道内的流体在非常低的雷诺数下就能进人湍流状态，大大提高了换热效率。在相同换热量下，可以大幅度减小冷凝器和散热网的体积。因此，无缝微孔通道冷凝器和散热网具有体积小、重量轻、传热系数高且耐高压的特点。
由于二氧化碳***的运行压力非常高，为了安全起见，普通冷凝和散热器网管道通常需要采用较厚的壁厚，降低了换热器的性能。冷凝器和散热网的管道内径对换热性能也有非常重要的影响：管径减小，制冷媒流速加快，增强了对流换热。另一方面，如果管径过大，为了承受高压，需要增加管道壁厚，这就引起冷凝器体积和重量的增大，压缩机功率随之增大、浪费了能源。本专利采用无缝微孔通道技术，实现了制造无缝小壁厚与小管径双重优点的结合，设计了一种紧凑的、非焊接的节能环保高压二氧化碳汽车和商业民用空调冷凝器和散热网，可承受高达20MPa的压力，大大高于二氧化碳空调***的最高工作压力11MPa。
本发明的无缝微孔通道，其孔径为0.9-1.0mm，既避免了因流道过小而发生管道堵塞，又有助于在相同壁厚条件下承受更高的工作压力。而且，由于无缝微孔通道的水力半径非常小，其流体流动与常规管道也有很大不同，微孔通道内的流体在非常低的雷诺数下就能进人湍流状态，大大提高了换热效率。而且，无缝微孔通道技术在单位体积空间中提供更大的接触面积，改善了传热特性，在相同换热量条件下，可以大幅度减小冷凝器和散热网的尺寸和重量。这些特点使得无缝微孔通道冷凝器和散热网体积小、重量轻、传热系数高且耐高压。而且，本发明的通道数量和流道长度可以依据设计要求灵活设定，能够轻易满足不同换热量的要求。
2、无需焊接的高压密封技术：为了保证密封要求，本发明的无缝微孔通道一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片，上、下盖板采用了硅胶密封垫密封，密封预紧力来自将上、下盖板与空心铝型材的散热片组连接在一起的紧固螺丝。进、出气嘴与散热片采用橡胶密封圈与螺纹配合双重密封，保证管路的耐高压和密封要求和安全。
采用这种密封技术，避免了传统冷凝器和散热网所普遍采用的焊接工艺，也无需进行管道弯曲，提高了***的耐高压性和安全性。不会出现因为管道破裂而导致冷媒泄漏，大大延长了空调的使用寿命。
此外，本发明采用高科技铝复合材料制造，其市场价格只有铜的1/3，降低了冷凝器和散热网的制造成本。本发明技术是空调制冷领域的一项新突破，将在整个空调制冷行业内引发一场新的技术革命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明分解示意图；
图3为本发明的散热片的结构示意图；
图4为本发明的散热片的一侧面示意图；
图5为本发明的上盖板的结构示意图；
图6为本发明的上盖板的剖面示意图；
图7为本发明的下盖板的结构示意图；
图8为本发明的下盖板的剖面示意图；
图9为本发明的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
如图1～9所示：
一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于它主要由上、下盖板1、2、散热片组5构成；上、下盖板1、2非焊接地盖设在散热片组5的两端；所述散热片组5由至少两件散热片51并排组成，所述散热片51为两面对称、均匀地分布了许多散热翅片的一体挤压成型的无缝微孔通道的扁管铝型材，散热片5 1上下端有至少两个贯通分布均匀的无缝微孔52，无缝微孔52的孔径为0.9～1MM。上、下盖板1、2内设置有对应连散热片相邻两组间无缝微孔的单向通道21；上盖板1设置有连接在首、末散热片无缝微孔52的进、出气口12、13，进、出气口12、13安置有螺丝固定的进、出气嘴3、4。进、出气嘴3、4、进、出气口12、13、上、下盖板1、2的通道21及散热片组5的无缝微孔52连接成一个连通的通路。这样可以保证高压二氧化碳冷媒按预先设计的线路单向流动。在二氧化碳作为冷媒的空调里，对统的运行压力非常高，为了安全起见，普通冷凝器和散热网的管道通常需要采用较厚的壁厚，降低了冷凝器的性能。冷凝器和散热网的管道内径对换热性能也有非常重要的影响：管径减小，制冷媒流速加快，增强了对流换热。另一方面，如果管径过大，为了承受高压，需要增加管道壁厚，这就引起冷凝器体积和重量的增大，压缩机功率随之增大、浪费了能源。本专利采用无缝微孔通道技术，实现了制造无缝小壁厚与小管径双重优点的结合。而且，由于无缝微孔通道的水力半径非常小，其流体流动与常规管道也有很大不同，无缝微孔通道内的流体在非常低的雷诺数下就能进人湍流状态，大大提高了换热效率。而且，无缝微孔通道技术在单位体积空间中提供更大的接触面积，改善了传热特性，在相同换热量条件下，可以大幅度减小冷凝器和散热网和冷凝器的尺寸和重量。这些特点使得无缝微孔通道冷凝器和散热网和冷凝器体积小、重量轻、传热系数高且耐高压。而且，本发明的通道数量和流道长度可以依据设计要求灵活设定，能够轻易满足不同换热量的要求。
上、下盖板1、2两端设置有螺丝固定的侧板6。进、出气嘴3、4与上盖板1间设置有橡胶密封圈7。上、下盖板1、2与散热片5的无缝微孔52间设置有硅胶密封垫8。上、下盖板1、2与散热片5间通过螺丝9连接。采用硅胶和橡胶密封装置与螺丝配合双重密封，保证管路的耐高压和密封要求和安全，采用这种密封技术，避免了传统冷凝器的冷凝器和散热网所普遍采用的焊接工艺，也无需进行管道弯曲，提高了***的耐高压性和安全性。不会出现因为管道破裂而导致冷媒泄漏，大大延长了空调的使用寿命。
本发明采用高科技铝复合材料制造，取代传统铜做为散热材料，其市场价格只有铜的1/3，降低了冷凝器和散热网和冷凝器的制造成本。
当然，以上所述之实施例，只是本发明的较佳实例而已，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于它主要由上、下盖板(1、2)、散热片组(5)构成；上、下盖板(1、2)非焊接地盖设在散热片组(5)的两端；所述散热片组(5)由至少两件散热片(51)并排组成，所述散热片(51)为两面对称、均匀地分布了许多散热翅片的一体挤压成型的无缝微孔通道的扁管铝型材，散热片(51)上下端有至少两个贯通分布均匀的无缝微孔(52)，上、下盖板(1、2)内设置有对应连散热片相邻两组间无缝微孔的单向通道(21)；上盖板(1)设置有连接在首、末散热片无缝微孔(52)的进、出气口(12、13)，进、出气口(12、13)、上、下盖板(1、2)的通道(21)及散热片组(5)的无缝微孔(52)连接成一个连通的通路。
2.根据权利要求1所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述进、出气口(12、13)安置有螺丝固定的进、出气嘴(3、4)。
3.根据权利要求1所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述上、下盖板(1、2)两端设置有螺丝固定的侧板(6)。
4.根据权利要求1所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述无缝微孔(52)的孔径为0.9～1MM。
5.根据权利要求1或2所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述进、出气嘴(3、4)与上盖板(1)间设置有橡胶密封圈(7)。
6.根据权利要求1所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述上、下盖板(1、2)与散热片(5)的无缝微孔(52)间设置有硅胶密封垫(8)。
7.根据权利要求1所述的一种一体成型翅片式铝合金复合材料无缝微孔散热片的冷凝器和散热网，其特征在于：所述上、下盖板(1、2)与散热片(5)间通过螺丝(9)连接。
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