CN102216027A - 用于以减小的管直径制造管翅式换热器的发夹管膨胀机 - Google Patents

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Abstract

改进的发夹管膨胀机配设有闭环控制液压定位垫板和换热器保持固定件，该固定件具有全长的连续前板、后板和侧导轨。发夹管膨胀机包括新颖的换热器底端板夹紧机构，其作为固定件的一部分。这些特征能使发夹管膨胀机以较为严格的控制提供较大的膨胀比并施加较大的力，根据本发明一较佳实施例，这正是生产具有减小直径发夹管的换热器所需的。

Description

用于以减小的管直径制造管翅式换热器的发夹管膨胀机
技术领域
本发明总体涉及管翅式换热器，具体涉及诸如HVAC***之类的管翅式换热器的制造方法和生产设备。
背景技术
如图1所示，通常的管翅式换热器(10)包括一叠大体平坦的金属翅片(12)，这些翅片夹在顶端板(14)和底端板(16)之间。用来标示换热器端板的术语“顶”和“底”是基于在垂直发夹式膨胀压机中的膨胀过程中的换热器定向而得出的，这将在下文进行描述。术语“顶”和“底”不一定表示在任何特定安装处的换热器定向。
翅片(12)具有贯穿形成的多个套环孔(18)，顶端板和底端板(14，16)具有贯穿形成的对应孔(20)。当翅片(12)和端板(14，16)叠在一起时，各孔(18，20)轴向对准，用于接纳多个贯穿该叠的U形发夹管(22)。发夹管(22)通过将一定长度的管子绕小直径心轴弯曲180度而形成，这些管子通常是铜、铝、钢或钛的。发夹管(22)从底端板(16)馈送穿过松散堆叠的翅片组件，以使发夹管的敞开端部(26)延伸超过顶端板(14)。顶端板(14)滑过发夹管(22)的敞开端部(26)，发夹管(22)从翅片(12)内机械地膨胀以与翅片产生紧配合。最后，回弯配件(24)锡焊或铜焊至发夹管(22)的敞开端部(26)，从而形成穿过成叠翅片(12)的蜿蜒流体回路。
图2是描述用来批量生产管翅式换热器的现有技术制造方法的流程图。参见图1和2，如步骤(50)所示，翅片(12)通过冲压工艺在翅片冲压机中成形，该冲压机诸如是美国密歇根州斯达哲斯市的布尔OAK工具公司(Burr Oak Tool，Inc.)所生产的。翅片坯料以金属板片卷的形式传送到冲压机。可使用各种金属、热处理和厚度，但是铝是普遍的行业选择。翅片坯料从开卷机放出，经过润滑，然后馈送通过冲压机，在该冲压机中，模具曳拉、刻划、冲出套环孔，并将翅片切割至所想要的长度和宽度。冲压通常以若干阶段发生。在翅片冲压机的后端，翅片移出真空罩下的模具，在该真空罩中，压差将翅片保持在位直到没有压差为止，此时(有时通过金属丝来进行机械辅助)翅片从真空罩落到穿过翅片套环孔的收集杆上。收集杆安装在收集台上。一旦有完整叠的翅片，就从翅片冲压机的后端去除收集台。将下落杆***翅片叠以将该叠保持完整。操作者把手放在翅片叠的底部以将翅片叠举起，将翅片叠实体地向上举起而离开收集台杆。然后将翅片叠堆叠好用于穿入过程，如图2的步骤(56)所示。
如图2的步骤(52)所示，用独立于翅片冲压过程的冲压过程来制造换热器的顶端板和底端板(14，16)。端板通常用相当硬的金属板片制成。端板(14，16)还可各包括弯曲部，这些弯曲部形成通道或类似型面以提供强度和刚度。与翅片(12)的套环孔(18)对准的孔(20)通过冲压机和模具贯穿端板冲出。
在过程步骤(54)中制造发夹管(22)。参见图2和3，发夹管通常在发夹管弯曲机(88)中成形，其使用诸如由美国密歇根州斯达哲斯市的布尔OAK工具公司制造的垂直弯头发夹管弯曲机之类的机器，来一次成形多个发夹管。根据坯件管子的外直径，典型地在单个发夹管弯曲机(88)中同时加工通常高达六条线的管子。
典型的垂直弯头发夹管弯曲机(88)包括三个部分：管子送出部分(90)，馈送部分(92)，弯曲部分(94)。授予Small等人的、名称为“Tube Straightener and Drive Therefor”的美国专利6,354,126描述了一种典型的馈送部分(92)，在此以参见的方式全文引入该专利。授予Jones G.Milliman的、名称为“Stretch Straightening Hairpin Bender”的美国专利5,233,853描述了一种典型的弯曲部分，在此也以参见的方式全文引入该专利。
送出部分(90)包括盘管架(96)，也称为开卷机，用于支承多个管卷盘或裸露管卷。随着坯件管子(100)在送出部分(90)从裸露卷或卷盘送出，坯件管子(100)将通常包含弯曲部分，且往往会不圆整。因此，馈送部分通常包括校正辊以将坯件管子改形至标称尺寸。
图4示出了馈送部分的更详细视图。横轴辊(102)校正坯件管子(100)的椭圆度、偏心度和不圆整状况，使其回到圆形型面。接着，一对预定尺寸辊(104)通常围绕并滚压坯件管子(100)，以使坯件管子的稍大于标准外直径的任何部分回到其标称尺寸。在其它现有技术的发夹管弯曲机构造中，代替预定尺寸辊对(104)而使用静止的预定径模具(未示出)。最后成对的偏移矫直辊(106)确保坯件管子(100)平直和准确。
在三项一组的校正辊(102，104，106)之后，一对传送带(108)夹紧坯件管子并将管子驱动经过发夹管弯曲机(88)。由发夹管弯曲机(88)加工的每条线的坯件管子(100)被馈送带组件(108)馈送到弯曲部分(96)中的悬臂(110)、弯曲柄轴夹具(112)和心轴末端杆(114)上。对于每条管子线持续曳拉管子，直到管子接触切换塔为止。一旦所有管子接触其相应的切换塔，弯曲柄轴夹具(112)就配合管子，且位于馈送部分(92)端部的管子切割头组件(98)切割并铰除管子。伸出心轴末端，致动悬臂(110)，绕心轴(115)180度弯曲已切割的管子部分，因此形成发夹管(22)。一旦悬臂(110)致动其限位开关(未示出)，表明完全弯曲，就释放弯曲柄轴夹具(112)，脱出组件(为了简化未示出)将发夹管推出悬臂(110)并推离心轴末端杆(114)，然后发夹管(22)落入捕捉臂(同样为了简化未示出)。从捕捉臂移出发夹管(22)，并将发夹管堆叠在大的架子上以便进行穿入过程，如图2的步骤(56)所示。
如图2的步骤(56)所示，穿入过程是通常用手将翅片(12)叠、底端板(16)和发夹管(22)组装在一起的过程。将翅片叠放到穿入台行，一次一叠。随着多个翅片叠在台上组装在一起，从每个翅片叠上移除下落杆以形成连续的翅片条。将换热器底端板(16)添加至翅片条的一端，并用杆将换热器底端板临时保持在位。这些杆还帮助保持翅片对准，直到足够数量的发夹管已经穿过组件为止，从而保持对准。操作者通常用手一次一个地将发夹管(22)穿过底端板(16)穿入翅片(12)条，操作者利用技巧手工地将发夹管穿入。对于传统直径的发夹管和现有技术的翅片来说，例如3/8英寸直径的发夹管，穿入是一个简单的过程，每个发夹管平均花费不超过五秒。
在该组装阶段，换热器包括由横向穿过组件的发夹管(22)松散地保持在一起的翅片(12)叠和底端板(16)。如图2的步骤(58)所示，为了在换热器的管子和翅片之间形成紧密的金属-金属界面，以在管子和翅片之间形成高效导热的传热路径，使发夹管(22)在翅片内膨胀以形成过盈配合。
将已穿入的换热器组件放置在发夹管膨胀机(150)中，将顶端板(14)滑过发夹管(22)的敞开端(26)。图6示出了现有技术的典型发夹管膨胀机(150)，换热器组件垂直地放入该膨胀机中，发夹管(22)的敞开端(26)朝上。参见图1和6，发夹管膨胀机(150)具有位于长杆(154)端部的插塞(152)，用于穿过发夹管(22)的敞开端(26)。多个插塞(152)和杆(154)(每个发夹管(22)有两个)通常设置成同时膨胀所有发夹管(22)。每个插塞(152)的尺寸设计成其外直径大于发夹管(22)的内直径。膨胀机具有液压柱塞(151)，该液压柱塞作用在压力板(153)上，该压力板则驱动杆(154)。随着膨胀机(150)将插塞(152)压入发夹管(22)，插塞(152)使发夹管(22)膨胀以与翅片(12)紧密地过盈配合。
发夹管的直径膨胀致使发夹管的轴向收缩。通常，在用传统发夹管直径(例如3/8英寸)的现有技术膨胀过程中，发夹管长度减小约3-5％。在先前过时的发夹管膨胀机(150)中，换热器翅片叠在底端板(16)和发夹管(22)的弯头(23)处由垫板(156)来支承在膨胀机中。发夹管弯头(23)由接纳板或支架板(158)支承，该接纳板或支架板具有切割于其中的半圆形的槽(161)以容纳弯头。接纳板或支架板(158)则支承在垫板(156)上。翅片(12)叠和顶端板(14)“漂浮”或搁置在底端板(16)上。随着发夹管膨胀，发夹管(22)处于压缩力之下。因此，膨胀机(150)包括安装至膨胀机框架的固定件(160)，换热器放置在该固定件中。固定件(160)包括侧向支承翅片(12)叠的前板和后板(162)，从而防止翅片在膨胀过程中弯折。侧导轨(164)可包括在固定件(160)中，用于使其易于将换热器居中于膨胀机(150)中。
因为在首先发生膨胀之后，顶端板(16)最初在靠近发夹管(22)的末端(26)处固定在位，所以由于膨胀过程中发夹管(22)的纵向收缩，翅片叠和端板随之收缩和上紧。即使尝试对于由这种膨胀机而引起的发夹管收缩进行预测和补偿，该过程也仍然会导致换热器具有较大的尺寸变化。
现有技术的更为先进的膨胀机采用盘管收缩率控制部件，迫使所有发夹管以相同的比率收缩。由于这种膨胀机，顶端板和底端板(14，16)都以所想要的尺寸被保持固定在固定件(160)内，因此为最终的换热器产品提供较高的尺寸公差。发夹管弯头(23)支承在接纳板或支架板(158)中，接纳板或支架板则由垫板(156)支承。在最初膨胀过程中，发夹管(22)处于压缩状态。然而，因为在插塞经过顶端板(14)之后，顶端板牢固地保持在固定件(160)中，将顶端板固定在靠近发夹管(22)的上端(26)处，所以由于发夹管弯头(23)收缩并从接纳板或支架板(158)拉出，压缩发夹管的力变成拉力。发夹管(22)在膨胀过程中由顶端板(14)保持在固定件(160)中，随着发夹管(22)在长度上收缩，插塞(152)下方的发夹管向上滑动到翅片(12)叠内，将发夹管弯头(23)移向底端板(16)。
在膨胀过程中由插塞(152)在顶端板(14)处施加在发夹管(22)上的拉力可超过将发夹管(22)保持在顶端板(14)的孔(20)中的过盈配合的强度。如果发生这种情况，则换热器会损坏。因此，对于控制收缩率的膨胀机，承载支架板或接纳板(158)的垫板(156)设计和布置成以与发夹管弯头(23)向上移动相同的速率向上移动，因此继续对发夹管提供支承。
1988年11月1日授予Stroup的、名称为“Apparatus for Making a Tube and Fin Heat Exchanger”的美国专利4,780,955描述了一种采用盘管收缩率控制器的膨胀机，在此以参见的方式全文引入该专利。′955专利披露了，垫板可根据驱动压力板的柱塞缸、杆和膨胀插塞的位置而被机械驱动。例如，柱塞缸每向下行进一英寸，凸轮装置(未示出)就向上驱动垫板0.03英寸。′955专利还披露了第二布置，其中，气动致动器(未示出)向上驱动垫板。气动致动器的力由操作者来手工选择，从而适合地平衡由插塞施加至发夹管的力。
在上述现有技术的控制收缩率的膨胀机中，垫板和接纳板或支架板的向上移动趋于将向上的力施加在换热器底端板上。换热器的底端板由钢琴铰链夹紧装置牢固保持在膨胀机固定件内，如图7-8所示。图7示出了定位在膨胀机内的换热器(10)的底端，该膨胀机用于将发夹管膨胀成与翅片(12)叠过盈配合。发夹管弯头(23)显示成延伸超过已穿入的换热器的底端板(16)。为了简化起见，未示出换热器翅片。在上述控制收缩率的膨胀过程中，固定基板(165)接纳并定位换热器底端板(16)。基板(165)可具有凹座(166)，底端板(16)被接纳在该凹座中。槽(167)贯穿基板(165)形成，从而允许发夹管弯头(23)穿过并接纳在接纳板或支架板(158)中。两个钢琴铰链夹紧装置(168)(为了简化仅示出一个)附连至固定基板(165)，且设置成折过就位的底端板(16)，将底端板(16)保持在固定板(165)的凹座(166)中。一对闭锁机构(170)固定至固定板(165)中的螺柱(172)。闭锁机构(170)是可转动的，以将钢琴铰链夹紧装置(168)锁入折叠夹紧位置或允许钢琴铰链夹紧装置(168)自由摆动。
图8示出了图7的固定基板(165)的钢琴铰链夹紧装置，换热器底端板(16)就位于基板(165)的凹座(166)中。钢琴铰链夹紧装置(168)折过换热器底端板(16)，将端板牢固地保持至固定基板(165)。闭锁机构(170)转动以将钢琴铰链夹紧装置(168)保持在向下翻折位置。
返回参见图1和2，在膨胀过程之后，将多个短的回弯管(24)锡焊、铜焊或焊接至发夹管(22)的敞开端(26)，从而由发夹管形成一个或多个长的蜿蜒回路以供流体流动。此外，连接至各个液压回路的一个或多个跨接管(未示出)可锡焊、铜焊或焊接至发夹管(22)的敞开端(26)。在用于制造现有技术3/8英寸管换热器的典型制造方法中，例如，回弯头(26)和跨接管以自动铜焊工艺铜焊至换热器(10)，如图2的流程图中的步骤(60)所示。管子用手与铜焊环组装在一起，换热器经过炉子，各个接头在炉子中铜焊在一起。
在现有技术的换热器制造方法中，在自动铜焊步骤(60)之后，实施泄漏检查(62)。对于每个回路来说，一端是堵塞的，而压力衰减监测装置连接至另一端。假如回路保持压力，则没有泄漏。
最后，对于用在HVAC***中的换热器来说，在步骤(64)中，将过冷却器、液体歧管和抽吸歧管手工铜焊至换热器回路。
考虑到R22制冷剂消耗臭氧层的效应，新的HVAC***设计成使用R410制冷剂。R410制冷剂***以比R22制冷剂***高的压力运行。较高的运行压力允许在冷凝器和热泵的换热盘管中使用较小直径的管子。较小直径的管子提供较佳的传热表面面积比，由于减小的形状阻力而有利于空气侧的压降，需要较少的材料以提供相同数量的传热表面面积，这从商业的角度来看是尤其有吸引力的。因此，HVAC制造商强烈希望设计出能实现小直径产品的制造方法。目前的行业标准直径是3/8英寸，但是一些制造商使用7mm。其它制造商使用5mm盘管来生产具有较短长度的换热器，例如不长于36英寸的长度。然而，当发夹管变得太小时，穿入过程和膨胀过程都变得极其困难，早先一直无法商业可行地制造任何再小的换热器。例如，长度为六英尺或以上的换热器可用3/8英寸的铜管容易地制成。然而，在使用5mm铜管时，在本发明之前，制造长于约36英寸的换热器还没有商业可行过，5mm铜管太脆弱以致于无法容易地穿入和膨胀长换热器，因此制造时间太长以致于无法证明5mm换热器的生产花费是正当的。
因此，希望的是提供一种制造方法和***，其允许具有小直径发夹管(诸如5mm铜管)的管翅式换热器能迅速地、容易地和成本有效地进行制造。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种允许使用5mm或更小直径的管子制造较长长度的管翅式换热器的制造方法。
本发明的另一目的是提供一种用在以上5mm制造方法中的预穿入发夹管定径设备。
本发明的另一目的是提供一种用在以上5mm制造方法中的膨胀机设备。
本发明的另一目的是提供一种修改了现有管翅式换热器制造设备以能制造5mm换热器的设备。
本发明的另一目的是提供一种用在以上5mm制造方法中的改进穿入台。
本发明的另一目的是提供一种用在以上5mm制造方法中的自动铜焊方法，其中，在一个步骤中对回弯头、跨接件和所有HVAC歧管进行铜焊。
本发明的另一目的是提供一种用来确定换热器流体回路内堵塞的压力试验。
以上目的以及本发明的其它特征通过一种制造管翅式换热器的改进方法来实现，根据一较佳实施例，该方法包括以下过程：在将管子弯曲成发夹管之前，将坯件管子的外直径减小至远低于标称值的值。该方法使用预定尺寸辊，可调节预定尺寸辊以减小管子的直径。直径的减小可增大最终发夹管的硬度，并对最终发夹管施加椭圆度，允许换热器翅片和端板的高效穿入。
根据较佳实施例的制造方法还包括例如以8-9％的高膨胀比来使发夹管膨胀。在膨胀过程中，发夹管弯头由可编程的、无级液压致动的垫板来支承，垫板精确地控制施加在发夹管上的最终力。
在较佳实施例中，制造方法还包括新颖的自动铜焊步骤，在步骤中，使用高温铜焊环和低温铜焊环，将回弯头配件和歧管同时铜焊至发夹管。
较佳的制造方法还包括使用压力衰减测试机进行的、独特的压力测试，用于确定管子堵塞。
本发明的较佳实施例包括配设有闭环控制液压定位垫板和换热器保持固定件的改进发夹管膨胀机，该固定件具有全长的连续前板、后板和侧导轨。较佳的是，膨胀机包括新颖的换热器底端板夹紧机构，其作为固定件的一部分。
本发明的较佳实施例还包括改进的穿入台和发夹管储存箱组件。
最后，本发明包括用在此所述的制造方法制成的、具有小直径发夹管的换热器。
附图说明
下文将基于附图所示的实施例来详细描述本发明，在附图中：
图1是现有技术的典型管翅式换热器的立体图；
图2是示出现有技术的用于HVAC***的管翅式换热器的制造方法的流程图；
图3是示出现有技术的典型发夹管弯曲机的立体图，示出了处理设备包括开卷机、一系列校正辊、馈送带驱动机构、管子切割机和管子弯曲机；
图4是图3的发夹管弯曲机的馈送部分的放大立体图，示出了横轴校正辊、预定尺寸辊、矫直辊、馈送带驱动机构和管子切割机；
图5是图3和4的预定尺寸辊和矫直辊的详细立体图，示出了各个辊内的周向槽用于对管子坯件进行接纳、定径和矫直；
图6是现有技术的典型垂直发夹管膨胀机的立体图，示出了柱塞缸、压力板、发夹管杆和用于进入并膨胀发夹管的插塞；
图7是现有技术的控制收缩率的膨胀机的固定件的一部分的立体图，示出了换热器的底端和钢琴铰链夹紧装置，该底端用于定位在固定板基部中的凹座内，该钢琴铰链夹紧装置设计成折过就位的底端板以将其牢固地保持在固定件基板内；
图8是图7的固定件基板组件的立体图，示出了夹紧在固定件基板内的换热器底端板；
图9是描述根据本发明较佳实施例的制造具有减小发夹管直径的换热器的方法的流程图；
图10是根据本发明一较佳实施例的发夹管弯曲机中的预定尺寸辊的详细立体图，其中，预定尺寸辊设置成将坯件管子的外直径减小至低于其标称值的值；
图11是根据本发明的一较佳实施例的发夹管储存架的立体图，示出了各个管状隔室；
图12是根据本发明一较佳实施例的铝质穿入台的立体图，该穿入台具有特定的台面平坦度和连续的侧导轨；
图13是根据本发明一较佳实施例的控制收缩率的发夹管膨胀机的前视图，示出了膨胀机插塞位于其运动范围的顶端，垫板位于其运动范围的底端；
图14是图13的发夹管膨胀机的前视图，示出了膨胀机插塞位于低位，垫板由液压活塞-缸组件提升；
图15是根据本发明一较佳实施例的改进底端板夹紧组件的立体图，其代替图7-8的传统钢琴铰链夹紧机构与图13和14的膨胀机一起使用，示出了一对桥接件和叉件，桥接件安装至固定件基板，而叉件在桥接件和基板之间滑动以夹紧底端板；
图16是图15的改进底端板夹紧组件的立体图，示出了叉件位于夹紧位置，将换热器底端板捕捉在固定件基板的凹座内；
图17是图15和16的桥接件中的一个桥接件的详细立体图；以及
图18是根据本发明较佳实施例制造的HVAC换热器冷凝器盘管的顶端的立体图，示出了回弯头配件和歧管在单个自动铜焊过程中铜焊至发夹管。
具体实施方式
图9是描述根据本发明较佳实施例的制造具有减小发夹管直径的换热器的方法的流程图。
如步骤50′所示，适于小直径发夹管22′(诸如但不一定局限于5mm管)的翅片12′以与参见图2步骤50所述相同的方式在翅片冲压机中生产。同样，在步骤52′中，如现有技术所知且如以上参见图2的步骤52所述，形成换热器的顶端板14′和底端板16′，例外之处在于端板的尺寸设计成用于减小直径的发夹管22′。
根据本发明较佳实施例，减小发夹管直径(例如5mm)的管翅式换热器制造方法包括在形成发夹管过程中的新颖的且非显而易见的步骤200。在如图3-5所示的现有技术的发夹管成形方法中，发夹管弯曲机用来从平绕束卷或卡板卷盘中，通过对卷绕的管子进行矫直且对诸如偏心度或过大直径之类的尺寸异常进行校正，来拉出原始的、表皮未硬化的管子10。在管子被切割和弯曲之前，通常由一系列横轴辊102、预定尺寸辊104和/或矫直辊106实施校正过程。管子通过使用气动缸的馈送带驱动***108被拉过校正辊，从而将管子夹紧在两个相对馈送带之间。随着馈送带转动，管子被拉过发夹管生产线。管子切割器98将已矫直的管子坯件切割成预定长度，管子弯曲机94绕心轴115弯曲已切割的管子。
除了或代替如现有技术所知的对标称管子尺寸的尺寸异常进行校正的校正过程，根据本发明较佳实施例，表皮未硬化的5mm管子坯件100′经过预定尺寸辊104′，但预定尺寸辊104′定位成将管子坯件100′的外直径减小至显著小于其标称直径的尺寸。例如，在预定尺寸辊104′中，管子坯件尺寸5.05mm减小至4.86mm(减小3.8％)。
图10是根据本发明较佳实施例的预定尺寸辊104′的更详细视图。较佳的是，预定尺寸辊104′位于驱动带***98之前，但是预定尺寸辊也可根据需要位于驱动带***98之后。预定尺寸辊104′包括一个或多个上辊130和一个或多个下辊132。可有选择地调节上辊130和下辊132之间的距离，以使退出预定尺寸辊104′的管子的最终外直径可被精确调节和控制。较佳的是，设置刻度盘或类似量具(未示出)，从而可测得辊位置的精确调节值。每个单独辊104′包括形成在其周界内的中心槽105，5mm管子坯件100′被接纳在该中心槽内。预定尺寸辊104′挤压管子坯件100，形成外径达到显著低于标称值的值的管子100″。该尺寸减小是根据本发明较佳实施例的制造方法导致将5mm或更小发夹管22′穿入长叠翅片12′的改进能力的第一特征。
除了发夹管直径减小之外，预定尺寸辊104′的作用导致管子100″(和因此发夹管22′)的表皮硬化，这是根据本发明方法导致将5mm或更小发夹管22′穿入长叠翅片12′的改进能力的第二特征。例如，使用5mm铜管，2x2全阶的实验设计(DOE)呈现出，预定尺寸辊104′对于铜管外表面的冷加工导致表面硬化的管子100″，这又减小了发夹管22′的悬臂挠曲，因此使穿入过程202变得容易。作为附加的益处，表皮硬化还改进发夹管22′的屈服强度和***强度，节省成本而导致在使用根据较佳实施例制造的换热器时可从各种HVAC***设计中免除压力开关。
因为预定尺寸辊104′具有槽105，这些槽设计成用于使过大尺寸的5mm管子回到其5.05mm的标称直径，所以这些预定尺寸辊104′将管子直径减小到4.86mm，从而对于管子施加了0.05mm的椭圆度。这种最终的发夹管椭圆度减小了发夹管表面与翅片套环孔的接触面积，这是根据本发明较佳实施例的制造方法导致将5mm或更小发夹管22′穿入长叠翅片12′的改进能力的的第三特征。
尽管较佳的是使用预定尺寸辊104′来减小发夹管的直径，但也可使用其它用于减小发夹管直径的装置。此外，适当的是，可使用其它用于产生椭圆形发夹管的装置，并可使用其它用于管子表皮或表面硬化的装置。
参见图11，一旦发夹管22′已制成，发夹管较佳地堆叠在管子299或其它分段架子中，从而限制可彼此堆叠的小直径发夹管22′的数量。这种划分保护发夹管22′不受损坏且保持其尺寸整体性。
在图9的步骤202中描述穿入过程，根据本发明一较佳实施例的改进穿入台示于图12中。传统的穿入台(用于3/8英寸换热器)通常由焊接钢材制成。焊接导致穿入台表面的稍稍翘曲。尽管对于穿入3/8英寸发夹管来说，这种翘曲不显著，但翅片孔的最终不对准使其难以用5mm或更小直径发夹管穿入长的换热器。根据较佳实施例，穿入台300由特定等级的铝制成。台300包括水平面302，该水平面在其整个宽度上具有保持位于0.001英寸内的平坦度，从而减小翅片孔不对准。包括全长的铝质侧导轨304、306，以进一步确保翅片孔对准。
根据较佳实施例的膨胀过程示于图9的步骤204中，且由新颖的垂直发夹管膨胀机来实现，如同下文参见图13和14所述。因为发夹管22′具有低于标称的直径，所以较大的膨胀比必然发生，从而产生与套环翅片孔的所需过盈配合。因此，相对于发夹管的尺寸，在膨胀过程中遇到较大的发夹管力。如果发夹管力未由垫板平衡在较窄的参数内，则将导致失效。
膨胀机250较佳地是垂直发夹管膨胀机，由布尔OAK工具公司制成且由皇冠无限机器公司(Crown Unlimited Machine，Inc.)修改，装备该膨胀机，从而随着膨胀插塞经过发夹管，通过使垫板移动受控的距离，对发夹管的收缩率进行引导和辅助。例如，可使用布尔OAK型号CDE-M387-3垂直膨胀机，其带有倾斜平台以能水平地加载和卸载换热器。膨胀机250包括柱塞缸252，该柱塞缸移动压力板254，该压力板则驱动多个杆256和插塞258(为了简化仅示出一个)。固定件259包括连续前板260、连续后板261(如图13和14所示，其设置在前板260的直接后方)、以及左侧导轨262和右侧导轨264，该固定件在膨胀机250内将换热器的顶端板、底端板和翅片叠固定。用于支承发夹管弯头的鞍部266显示成连接至接纳板270，该接纳板则由垫板272承载。垫板272由液压活塞-缸装置274(图14)垂直上下移动，该液压活塞-缸装置连接于垫板272和膨胀机框架275之间。
与现有技术的垫板致动器不同，致动器274由闭环控制***控制，该闭环控制***接纳位置或力反馈信号，因此允许对于垫板位置进行精确、无级的编程。液压垫板控制***较佳地包括一个或多个位置或力传感器276和控制***278(在功能上显示成标签盒)，该控制***连接于液压致动***274和反馈传感器276之间。较佳的是，控制***278是使用计算机处理器的电子数字控制***。由于控制***在现有技术中是众所周知的，这里不进一步描述控制***278。
如图13所示，还没发生膨胀，杆256和插塞258位于其行程范围的顶部。垫板272、接纳板270和鞍部266位于其对应的行程最低位置。为了膨胀发夹管，向下致动柱塞252，驱动压力板254、杆256和插塞258向下。同时，根据用户编程的配置文件，根据由控制***278发出的信号来向上驱动液压垫板致动器274，一个或多个反馈信号表示柱塞252的位置或力，或垫板272的位置或力。随着液压垫板致动器274向上移动，它们驱动垫板272、接纳板270和鞍部266向上，从而在膨胀过程中对施加在发夹管上的力进行平衡。图14示出了发生膨胀之后的膨胀机250，插塞258位于其行程最低位置，垫板270位于其行程最高位置。由于根据本发明较佳实施例的制造过程中采用的较大膨胀比(通常为8-9％)，垫板272行进的距离可以是插塞258行进的距离的约十分之一。
图13和14示出了根据本发明较佳实施例的膨胀机250有助于制造5mm或更小换热器的第二特征。现有技术的发夹管膨胀机通常采用具有多个前板和多个后板的固定件，这些前板和后板重新定位以适应各种长度、宽度和深度的换热器叠。相邻的前板和相邻的后板之间存在间隙。在对现有技术的3/8英寸换热器进行膨胀时，这些间隙不成问题。同样，现有技术的膨胀机固定件具有安装至前板或后板的、短的个体侧导轨段。通常每侧使用仅仅一个或两个侧导轨段，侧导轨段仅仅用作使带有固定件的翅片叠居中的导向件。
然而，由于在对5mm换热器进行膨胀时涉及较大的发夹管力，发夹管22′倾向于在固定件中有间隙的区域发生弯曲。因此，如图13和14所示，固定件259包括连续的全长全宽前板260和连续的全长全宽后板261。同样，固定件259包括全长的连续侧导轨262、264。连续的全长侧导轨与全长前板和后板协配，提供围绕整个翅片叠的360度侧向支承，从而防止弯曲。尽管前板260和后板261以及左侧导轨262和右侧导轨264描述成全长，但在实践中这是指，它们延伸至换热器顶端板和/或换热器底端板的至少几英寸之内。
根据本发明的较佳实施例，膨胀机250包括新颖的夹紧装置。尤其对于大的5mm换热器来说，在控制收缩率的膨胀过程中，极大的力可设置在换热器底端板上。大的力是成问题的，因为现有技术的钢琴铰链夹紧固定件168(图7-8)通常设有皇冠无限机器公司的膨胀机，无法在膨胀过程中保持底端板。
图15和16示出了根据本发明一较佳实施例的改进夹紧固定件450，该夹紧固定件替换了图7-8所示的现有技术钢琴夹具168。夹具450包括两个桥接件452，这两个桥接件安装至皇冠无限机器公司的膨胀机的已有基板165，其是固定件259的一部分(图13-14)。无论换热器是否夹紧在膨胀机250内，桥接件452都保持附连至基板165。一旦换热器底端板16′被接纳在基板165的凹座内，U形叉件456就简单地在桥接件452下方滑动，从而将换热器底端板16′固定在位。叉件456具有容纳换热器的发夹管22′的槽457。在要移出换热器时，叉件456滑出在桥接件452下方与其的配合。两个各自形成有孔460的块体458较佳地被接纳在螺柱162(还可参见图6-7)上，并被接纳在叉件456的槽457内。夹紧固定件450提供5mm换热器制造所需的有力夹紧。
图17示出了夹具450的桥接件452。每个桥接件452可包括允许桥接件螺栓连接到基板165上的孔454。
共同参见图9和18，在发夹管膨胀步骤204之后，根据本发明较佳实施例实施自动铜焊步骤206。在传统的3/8英寸自动铜焊过程中，只包括回弯头24(图1)和跨接件。根据较佳实施例，在步骤206中，在自动铜焊过程中，除了回弯头24′之外，还对过冷却器歧管502、液体歧管503和抽吸歧管506进行铜焊。该过程步骤避免了在下游组装步骤64(图2)中与手工铜焊有关的人力变化，并减少了泄漏。步骤206具有允许更有效泄漏检测的附加益处，这是因为所有回路可在步骤62′中同时被检测，而不是必须一次仅检测一个流体回路。
由于细长歧管腿相对于较小回弯头配件的增加铜质量，在歧管腿上使用具有较低熔点的铜焊环。回弯头24′上的铜焊环较佳地是BCuP-2等效物，熔点为1310°F.。歧管502、503、506的腿上的铜焊环较佳地是BCu-P4等效物，熔点为1190°F。
例如，参见图18，示出了根据本发明较佳实施例制成的换热器顶端板14′。5mm发夹管的上端26′延伸超过顶端板14′。使用高温铜焊环，在示例的接头501处将回弯头配件24′铜焊至上端26′。使用低温铜焊环，分别在示例的接头505、504和507处将过冷却器502、液体歧管503和抽吸歧管506的腿铜焊至上端26′。
回来参见图9，在步骤62′中，通过压力衰减测量以与图2的步骤62相似的方式实施泄漏检查，例外之处在于：因为过冷却器歧管502、液体歧管503和抽吸歧管506分别被包括在自动铜焊步骤206中，所以对所有回路同时进行检查，而不是一次检查一个回路。压力衰减测试机迫使高压干燥空气进入冷凝器盘管端口，用快速断开的机械插头密封盘管的其余端口。在短暂的设定时间之后，随着时间的过去，盘管内的压力被测得发生压降，这将表示泄漏。
根据本发明一较佳实施例，使用与用来实施泄漏检查62′相同的压力衰减测量机来实施堵塞试验208。在现有技术的制造方法中不测试堵塞。在自动铜焊过程206中，由于液体铜焊材料流过铜焊接头并被收集在管子中，小直径管子更易经受堵塞。压力衰减测试机连接至盘管的输入端口，而盘管的输出端口(例如液体歧管)是敞开的，通向大气。压力衰减测试机将高压空气喷入盘管中，对由压力衰减测试机感测的压力进行测量。由于回弯头对盘管的自然限制、管直径的改变、以及小直径回路的较长长度，正常不堵塞的盘管将在该结构中保持内压。例如，充入325psi干燥空气的特定不堵塞5mm盘管将保持190-195psi的内压。如果在盘管中有堵塞或局部堵塞，则感测的压力将达到增加的水平。
撰写本说明书的摘要仅仅是为了向美国专利商标局和广大公众提供通过粗略阅读就能快速确定技术方案的性质和要旨的方式，它仅仅表现一较佳实施例，并不表示本发明的整体性质。
尽管本发明的一些实施例已经详细示出，但是本发明并不局限于所示的实施例；本领域技术人员可对以上实施例作出修改和改变。这些修改和改变落入这里所述的本发明的精神和范围之内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于制造管翅式换热器(10)的发夹管膨胀机(250)，所述发夹管膨胀机(250)具有：(a)固定件(259)，所述固定件用于保持换热器组件，所述换热器组件包括设置在顶端板和底端板(14，16)之间的松散翅片叠(12′)、以及穿过所述翅片叠(12′)和所述顶端板和底端板(14，16)的至少一个发夹管(22)；(b)第一致动器(252)，所述第一致动器联接于所述固定件(259)和至少一个杆(256)之间，从而在所述至少一个发夹管(22)内强制地驱动所述至少一个杆(256)，以扩大所述至少一个发夹管(22)的直径；以及(c)第二致动器(274)，所述第二致动器联接于所述固定件(259)和垫板(272)之间，从而在膨胀过程中在所述至少一个发夹管的弯曲端(23)处支承所述至少一个发夹管(22)，改进之处包括：
反馈传感器(276)，所述反馈传感器联接于所述第一致动器(252)或所述第二致动器(274)，且可工作以发出表示所述第一致动器的位置、所述垫板的位置、施加在所述第一致动器上的力、或施加在所述垫板上的力的信号；以及
可编程闭环控制器(278)，所述可编程闭环控制器联接于所述第二致动器(274)和所述反馈传感器(276)之间，且设置成控制所述第二致动器(274)的运动。
2.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述可编程闭环控制器(278)包括电子信号计算机处理器。
3.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
前板和后板(260，261)，所述前板和后板附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述前板和后板(260，261)之间，所述前板和后板(260，261)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全宽并连续地延伸至离所述顶端板和底端板(14，16)至少五英寸之内，从而在膨胀过程中对所述翅片叠(12′)进行侧向支承；以及
第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)，所述第一侧导轨和第二侧导轨附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)之间，所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)连续地延伸至离所述顶端板和底端板(14，16)至少五英寸之内。
4.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
前板和后板(260，261)，所述前板和后板附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述前板和后板(260，261)之间，所述前板和后板(260，261)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全宽和全高，从而在膨胀过程中对所述翅片叠(12′)进行侧向支承；以及
第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)，所述第一侧导轨和第二侧导轨附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)之间，所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全高。
5.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
基板(165)，所述基板具有形成在其中的凹座(166)，所述凹座用于接纳所述换热器组件(10)的所述底端板(16)；
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件连接至所述基板(165)，且分别在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定第一开口和第二开口；以及
保持件(456)，所述保持件设置成被接纳在所述第一开口和第二开口内，且尺寸设计成：当所述换热器组件(10)的所述底端板(16)就位于所述基板(165)的所述凹座(166)中时，所述底端板(16)无法从所述凹座(166)中移出，而所述保持件(456)保持被接纳在所述第一开口和第二开口内。
6.如权利要求5所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述保持件(456)能被滑动地接纳在所述第一开口和第二开口内。
7.如权利要求5所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述保持件(456)是“U”形叉件，所述叉件限定槽(457)，所述槽容纳所述换热器组件(10)的所述至少一个发夹管(22)。
8.一种用于将管翅式换热器(10)的端板(16)保持在发夹管膨胀机(250)内的夹具(450)，包括：
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件设置成安装至所述发夹管膨胀机(250)的基板(165)，所述第一桥接件和第二桥接件(452)在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定通道；以及
细长叉件(456)，所述叉件设置成被接纳在所述通道内以将所述端板(16)保持抵靠于所述基板(165)，所述叉件(456)限定槽(457)，所述槽容纳所述换热器(10)的发夹管(22)。
9.如权利要求8所述的夹具(450)，其特征在于：
所述细长叉件(456)设置成被滑动地接纳在所述通道内。
10.一种用于制造管翅式换热器(10)的发夹管膨胀机(250)，所述发夹管膨胀机(250)具有：(a)固定件(259)，所述固定件用于保持换热器组件，所述换热器组件包括设置在顶端板和底端板(14，16)之间的松散翅片叠(12′)、以及穿过所述翅片叠(12′)和所述顶端板和底端板(14，16)的至少一个发夹管(22)；(b)第一致动器(252)，所述第一致动器联接于所述固定件(259)和至少一个杆(256)之间，从而在所述至少一个发夹管(22)内强制地驱动所述至少一个杆(256)，以扩大所述至少一个发夹管(22)的直径；以及(c)第二致动器(274)，所述第二致动器联接于所述固定件(259)和垫板(272)之间，从而在膨胀过程中在所述至少一个发夹管的弯曲端(23)处支承所述至少一个发夹管(22)，改进之处包括：
基板(165)，所述基板具有形成在其中的凹座(166)，所述凹座用于接纳所述换热器组件(10)的所述底端板(16；)
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件连接至所述基板(165)，且分别在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定第一开口和第二开口；以及
保持件(456)，所述保持件设置成被接纳在所述第一开口和第二开口内，且尺寸设计成：当所述换热器组件(10)的所述底端板(16)就位于所述基板(165)的所述凹座(166)中时，所述底端板(16)无法从所述凹座(166)中移出，而所述保持件(456)保持被接纳在所述第一开口和第二开口内。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
19(1)条下的声明
本发明的发夹管膨胀机用来在膨胀过程中基于用户编程的配置文件精确地控制垫板的位置，该配置文件接收表示柱塞力或位置、或者垫板力或位置的反馈信号。
相比之下，US5033190(Gray)涉及识别发夹管端的匹配对，以防止U形发夹管一次只有一半膨胀。Gray指出了，对U形管的一个敞开端进行加压并感测相邻管端处的压力，从而确定哪个邻近的敞开端与加压端连通。Gray没有公开或暗示对发夹管膨胀机的一构件的力或位置进行测量以控制垫板的位置。
然而，权利要求1被修改之后使本发明与所引用的现有技术更明显地区分，修改之处是添加了如下的限定：反馈传感器发出表示第一致动器(即柱塞)的位置或施加于其上的力、或者垫板的位置或施加于其上的力的信号。以上限定的支持可从原始提交的说明书第20页第5-8行找到(“同时，根据用户编程的配置文件，根据由控制***278发出的信号来向上驱动液压垫板致动器274，一个或多个反馈信号表示柱塞252的位置或力，或垫板272的位置或力。”)。
可以相信，修改后的权利要求1及其从属权利要求相对于所引用的现有技术具备新颖性和创造性。

Claims (10)

1.一种用于制造管翅式换热器(10)的发夹管膨胀机(250)，所述发夹管膨胀机(250)具有：(a)固定件(259)，所述固定件用于保持换热器组件，所述换热器组件包括设置在顶端板和底端板(14，16)之间的松散翅片叠(12′)、以及穿过所述翅片叠(12′)和所述顶端板和底端板(14，16)的至少一个发夹管(22)；(b)第一致动器(252)，所述第一致动器联接于所述固定件(259)和至少一个杆(256)之间，从而在所述至少一个发夹管(22)内强制地驱动所述至少一个杆(256)，以扩大所述至少一个发夹管(22)的直径；以及(c)第二致动器(274)，所述第二致动器联接于所述固定件(259)和垫板(272)之间，从而在膨胀过程中在所述至少一个发夹管的弯曲端(23)处支承所述至少一个发夹管(22)，改进之处包括：
反馈传感器(276)，所述反馈传感器联接于所述第一致动器(252)或所述第二致动器(274)，且可工作以发出表示位置或力的信号；以及
可编程闭环控制器(278)，所述可编程闭环控制器联接于所述第二致动器(274)和所述反馈传感器(276)之间，且设置成控制所述第二致动器(274)的运动。
2.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述可编程闭环控制器(278)包括电子数字计算机处理器。
3.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
前板和后板(260，261)，所述前板和后板附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述前板和后板(260，261)之间，所述前板和后板(260，261)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全宽并连续地延伸至离所述顶端板和底端板(14，16)至少五英寸之内，从而在膨胀过程中对所述翅片叠(12′)进行侧向支承；以及
第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)，所述第一侧导轨和第二侧导轨附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)之间，所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)连续地延伸至离所述顶端板和底端板(14，16)至少五英寸之内。
4.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
前板和后板(260，261)，所述前板和后板附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述前板和后板(260，261)之间，所述前板和后板(260，261)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全宽和全高，从而在膨胀过程中对所述翅片叠(12′)进行侧向支承；以及
第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)，所述第一侧导轨和第二侧导轨附连至所述固定件(259)，以使所述翅片叠(12′)设置在所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)之间，所述第一侧导轨和第二侧导轨(262，264)连续地延伸至所述翅片叠(12′)的至少全高。
5.如权利要求1所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于，所述固定件(259)包括：
基板(165)，所述基板具有形成在其中的凹座(166)，所述凹座用于接纳所述换热器组件(10)的所述底端板(16)；
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件连接至所述基板(165)，且分别在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定第一开口和第二开口；以及
保持件(456)，所述保持件设置成被接纳在所述第一开口和第二开口内，且尺寸设计成：当所述换热器组件(10)的所述底端板(16)就位于所述基板(165)的所述凹座(166)中时，所述底端板(16)无法从所述凹座(166)中移出，而所述保持件(456)保持被接纳在所述第一开口和第二开口内。
6.如权利要求5所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述保持件(456)能被滑动地接纳在所述第一开口和第二开口内。
7.如权利要求5所述的发夹管膨胀机(250)，其特征在于：
所述保持件(456)是“U”形叉件，所述叉件限定槽(457)，所述槽容纳所述换热器组件(10)的所述至少一个发夹管(22)。
8.一种用于将管翅式换热器(10)的端板(16)保持在发夹管膨胀机(250)内的夹具(450)，包括：
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件设置成安装至所述发夹管膨胀机(250)的基板(165)，所述第一桥接件和第二桥接件(452)在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定通道；以及
细长叉件(456)，所述叉件设置成被接纳在所述通道内以将所述端板(16)保持抵靠于所述基板(165)，所述叉件(456)限定槽(457)，所述槽容纳所述换热器(10)的发夹管(22)。
9.如权利要求8所述的夹具(450)，其特征在于：
所述细长叉件(456)设置成被滑动地接纳在所述通道内。
10.一种用于制造管翅式换热器(10)的发夹管膨胀机(250)，所述发夹管膨胀机(250)具有：(a)固定件(259)，所述固定件用于保持换热器组件，所述换热器组件包括设置在顶端板和底端板(14，16)之间的松散翅片叠(12′)、以及穿过所述翅片叠(12′)和所述顶端板和底端板(14，16)的至少一个发夹管(22)；(b)第一致动器(252)，所述第一致动器联接于所述固定件(259)和至少一个杆(256)之间，从而在所述至少一个发夹管(22)内强制地驱动所述至少一个杆(256)，以扩大所述至少一个发夹管(22)的直径；以及(c)第二致动器(274)，所述第二致动器联接于所述固定件(259)和垫板(272)之间，从而在膨胀过程中在所述至少一个发夹管的弯曲端(23)处支承所述至少一个发夹管(22)，改进之处包括：
基板(165)，所述基板具有形成在其中的凹座(166)，所述凹座用于接纳所述换热器组件(10)的所述底端板(16；)
第一桥接件和第二桥接件(452)，所述第一桥接件和第二桥接件连接至所述基板(165)，且分别在所述基板(165)与所述第一桥接件和第二桥接件(452)之间限定第一开口和第二开口；以及
保持件(456)，所述保持件设置成被接纳在所述第一开口和第二开口内，且尺寸设计成：当所述换热器组件(10)的所述底端板(16)就位于所述基板(165)的所述凹座(166)中时，所述底端板(16)无法从所述凹座(166)中移出，而所述保持件(456)保持被接纳在所述第一开口和第二开口内。
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