CN108151556A - 一种换热器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种换热器及其制作方法。该换热器包括：泡沫铝件和铝管，铝管安装于泡沫铝件内。本发明实施例提供的换热器，采用泡沫铝件与铝管的组合方式得到的，由于铝管的密度小于铜管的密度，泡沫铝件的整体重量小于铝翅片的重量，因此，采用泡沫铝件与铝管组成的换热器，有利于降低换热器的重量。另外，换热器整体自腐蚀电位接近，避免传统换热器因为铜管与铝翅片间存在较大电位差，而导致腐蚀严重；其次，泡沫铝结构增大了散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种换热器及其制作方法。
背景技术
目前空调、除湿机等的换热器多数为铜管配合铝翅片的管翅式结构，该结构换热器的制作流程为：翅片先由翅片冲床加工出来，然后把U形铜管穿入翅片，再用胀管机对U形铜管内径进行扩大、烘干后，***弯头连接U形铜管进行焊接，得到初步成型的换热器。
发明人在实现本发明的过程中发现：一方面使用铜管作为冷媒传输通道，换热器整体质量会相对较重，另一方面，制备该结构的换热器涉及到冲翅片和胀管等工艺，使得换热器的制作流程复杂。因此，现有的换热器的结构需要进一步改良。
发明内容
本发明旨在解决现有翅片式的换热器质量重，制作工艺复杂的技术问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
在第一方面，本发明实施例提供一种换热器，包括：泡沫铝件和铝管，所述铝管安装于所述泡沫铝件内。
可选地,所述泡沫铝件包括：第一泡沫铝板和第二泡沫铝板；所述第一泡沫铝板包括第一表面，所述第一表面设有第一凹槽；所述第二泡沫铝板包括第二表面，所述第二表面设有第二凹槽；所述第一表面与所述第二表面接触，所述第一凹槽和所述第二凹槽配合形成铝管收容腔；所述铝管收容于所述铝管收容腔。
可选地,所述铝管收容腔为蛇形铝管收容腔。
可选地,所述铝管与所述第一凹槽和所述第二凹槽的配合方式为过盈配合。
可选地,所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板形状相同。
可选地,所述泡沫铝件开设有若干个通孔。
可选地,所述若干个通孔相互连通。
可选地,所述铝管包括：冷媒入口和冷媒出口；所述冷媒入口和所述冷媒出口突出于所述泡沫铝件的端面。
在第二方面，本发明实施例提供一种换热器的制作方法，包括：制备泡沫铝件和铝管；将所述铝管安装于所述泡沫铝件内。
可选地,所述制备泡沫铝件，具体包括：在原料泡沫铝上切割出第一泡沫铝块和第二泡沫铝块；在所述第一泡沫铝块的表面生成具有预定形状的第一凹槽，得到第一泡沫铝板；在所述第二泡沫铝块的表面生成与所述第一凹槽对称的第二凹槽，得到第二泡沫铝板，所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板构成所述泡沫铝件。
可选地,所述制备铝管，具体包括：将原料铝管弯制为与所述第一凹槽和第二凹槽形成的铝管收容腔相适配的形状，得到所述铝管。
可选地,所述将所述铝管安装于所述泡沫铝件内，具体包括：将所述铝管放置在所述第一泡沫铝板上，所述铝管与所述第一凹槽配合；将所述第二泡沫铝板盖合于所述第一泡沫铝板，所述第二凹槽与所述铝管配合；夹紧所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板，使所述铝管压入所述铝管收容腔。
本发明实施例提供的换热器，采用泡沫铝件与铝管的组合方式得到的，由于铝管的密度小于铜管的密度，泡沫铝件的整体重量小于铝翅片的重量，因此，采用泡沫铝件与铝管组成的换热器，有利于降低换热器的重量。另外，换热器整体自腐蚀电位接近，避免传统换热器因为铜管与铝翅片间存在较大电位差，而导致腐蚀严重；其次，泡沫铝结构增大了散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
附图说明
图1是本发明实施例提供的现有管翅式换热器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种换热器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第一泡沫铝板的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种换热器制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1,传统的换热器100包括:多个依次连接的长U管10和多个翅片20。翅片20呈薄片状，具有一定的表面积，可以为方形或者其他合适的异形形状(取决于实际得以应用环境)。多个翅片20按照一定的间隔设置在长U管10外，形成具有较大表面积的散热结构。
换热器的工作原理为通过多个以预定间隔设置的翅片，扩展长U管的表面积，使得长U管中流过的液体或者气体等能够具有极大的散热面积，将热量散发到外部空气中。
惯常的翅片式换热器通常采用如下的装配方式：首先按照使用的需要，定制多个具有固定形状的铝翅片，并且在每个翅片20上，开设有与长U管配合的安装孔,多个长U管10依次穿过，从而使多个翅片20套设在长U管10外。在确定好翅片20与长U管20之间的相对位置以后，对长U管10使用液压胀管机或者其他合适的涨管装置对长U管10进行胀管，使其管径膨胀。管径膨胀后的长U管10会与翅片20的安装孔之间相互挤压，使翅片20和长U管10之间保持紧密接触，确保翅片稳定的固定在长U管上。
传统的换热器在制作过程中,长U管需要具有一定的胀管和焊接性能，而铜的焊接和胀管性能优于铝的性能，因此传统的长U管一般选用铜管作为长U管，而翅片材料则选用翅片铝。如背景技术中所记载的,一方面，使用铜管作为冷媒传输通道，换热器整体质量会相对较重；另一方面，由于包括胀管、焊接等工艺,因此需要大量的人员及设备来完成该制作工艺；并且，在胀管过程中，铜形管和铝翅片会存在接触热阻，导致换热性能下降。
基于此，本发明实施例提供一种新型的换热器，该换热器采用铝管与泡沫铝相组合的方式以替代传统的铜管与铝管配合得到的管翅式换热器结构，并且该新型换热器结构简单，制作工艺简单，不需要经过胀管即可得到，并且，由于采用铝管与泡沫铝的组合方式其可以相对减小接触热阻，且泡沫铝的表面积较大，增大了换热面积，因此该新型换热器具有良好的换热性能。
以下详细介绍该换热器的具体结构及制作工艺，请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种换热器200的结构示意图，如图2所示，该换热器200包括：泡沫铝件20和铝管22。
铝管22作为供冷媒流过的通道，安装于泡沫铝件20内。泡沫铝件20与铝管22之间紧密接触，通过泡沫铝件的泡沫结构，扩展了铝管22的散热面积，从而实现换热器的换热功能。
其中，铝管22可以根据实际需要，制成相应的形状和尺寸,安装于泡沫铝件20内，形成供冷媒流过的管道。例如，铝管22可以制成蛇形或者U型，安装于泡沫铝件20内。泡沫铝件20可以根据实际需要，裁切为相应的形状和尺寸,形成散热结构。铝管22与泡沫铝件20之间可以采用任何合适的安装方式进行安装，形成该换热器200。
本发明实施例提供的换热器，采用泡沫铝件与铝管的组合方式得到的，由于铝管的密度小于铜管的密度，泡沫铝件的整体重量小于铝翅片的重量，因此，采用泡沫铝件与铝管组成的换热器，有利于降低换热器的重量。另外，换热器整体自腐蚀电位接近，避免传统换热器因为铜管与铝翅片间存在较大电位差，而导致腐蚀严重；其次，泡沫铝结构增大了散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
在一些实施例中,如图2所示,泡沫铝件20包括:第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26。
第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26对称设置、形状相同，为陈述简便，在本实施例中，只对第一泡沫铝板24的结构进行详细介绍。具体请参阅图3，图3是第一泡沫铝板24的结构示意图，如图3所示，第一泡沫铝板24包括第一表面242，第一表面242上开设有第一凹槽244，在本实施例中第一凹槽244呈如图2所示的蛇形，并且，第一凹槽244分布于整个第一泡沫铝板24。
第二泡沫铝板26包括第二表面，第二表面上开设有第二凹槽，第二凹槽的形状、尺寸与第一凹槽244相对应，也呈蛇形；上述第一表面242和第二表面相互接触，使得第一凹槽244和第二凹槽相互配合形成容纳铝管的铝管收容腔，铝管收容腔的形状与铝管22的形状相适配。在本实施例中，铝管22与所述第一凹槽244和所述第二凹槽的配合方式为过盈配合，因此铝管22以夹紧的方式收容于铝管收容腔内。由于铝管22的半径大于第一凹槽244和第二凹槽的半径，因此铝管22的外壁与第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26紧密接触，使得铝管与第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26之间的接触热阻较小，增加换热器的换热系数。在其他实施例中，也可以选择其他能够夹紧铝管22的配合方式。
进一步的，由于第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26对称设置、形状相同，因此第一凹槽244和第二凹槽的横截面，如图3所示均呈半圆形。在其他实施例中，第一凹槽244和第二凹槽的端面也可以依据两凹槽开设的实际深度，进行改变。同样，在其他实施例中，铝管收容腔的形状也可以依据铝管的弯制形状进行改变，而不限于本实施例中的蛇形。
在本实施例中，如图1所示，第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26均为板状，且具有一定的厚度，板状的第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26极大的增加了铝管22的表面积，使得铝管22中流过的液体或者气体等能够具有极大的散热面积，将热量散发到外部空气中。在其他实施例中，第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26的形状也可以依据实际需要进行合适的改变。
在本实施例中，第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26为开孔式泡沫铝，开孔式泡沫铝的换热面积要远远大于实体铝散热器，具有很好的换热功能。在一些实施例中，开孔式泡沫铝的内部具有若干相互连通的通孔，该内部通孔便于空气流通，增大了换热器200的散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
在本实施例中，铝管22包括如图1所示的冷媒入口222和冷媒出口224，冷媒入口222和冷媒出口224突出于第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26的端面。在进行热交换的时候，冷媒从冷媒入口222输入，将热量经过铝管22传送至第一泡沫铝板24和第二泡沫铝板26，以增加铝管22的表面积，将热量散发到外部空气中。
本实施例提供的换热器采用泡沫铝与铝管的组合方式，一方面，由于泡沫铝与铝管之间腐蚀电位接近，降低了换热器的腐蚀速率，避免传统换热器因为铜管与铝翅片间存在较大电位差，而导致腐蚀严重；另一方面该制得的换热器质量较轻，且泡沫铝结构增大了散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
本发明实施例还提供一种上述换热器的制作方法，具体请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种换热器的制作方法，如图4所示，该方法400包括：
步骤41、制备泡沫铝件和铝管。
泡沫铝件可以通过液态铝产生泡沫结构，具体可以使用铝液直接发泡或者使用紧密堆积的造孔剂铸造得到多孔材料，例如使用可移去颗粒堆积在铸模中，压制成坯，经预热后浇注金属铝，然后将颗粒移除，制备得到原料泡沫铝，然后将该原料泡沫铝裁切成合适形状的泡沫铝件。
在一些实施中，可以在原料泡沫铝上切割出第一泡沫铝块和第二泡沫铝块，然后在第一泡沫铝块的表面生成具有预定形状的第一凹槽，得到第一泡沫铝板；在第二泡沫铝块的表面生成与第一凹槽对称的第二凹槽，得到第二泡沫铝板。其中，第一凹槽和第二凹槽的加工半径可以小于铝管的半径，第一凹槽和第二凹槽的加工形状可以为上述实施例中的形状。
上述第一泡沫铝板和第二泡沫铝板共同构成泡沫铝件，上述第一凹槽和第二凹槽共同形成铝管收容腔。
铝管的制备过程如下:将原料铝管弯制为与第一凹槽和第二凹槽形成的铝管收容腔相适配的形状，以得到铝管。
步骤42、将铝管安装于泡沫铝件内。
在本实施例中，铝管22与泡沫铝件20之间可以采用任何合适的安装方式进行固定，以得到换热器。
当该制备的泡沫铝件包括第一泡沫铝板和第二泡沫铝板时，在一些实施例中，该安装过程如下：首先，将铝管放置在第一泡沫铝板上，铝管与第一凹槽配合；其次，将第二泡沫铝板盖合于第一泡沫铝板，第二凹槽与铝管配合；最后，夹紧第一泡沫铝板和第二泡沫铝板，以使第一泡沫铝板的第一表面与第二泡沫铝板的第二表面完全接触，铝管由于挤压作用被压入第一凹槽和第二凹槽形成的铝管收容腔。
由于铝管外壁与第一泡沫铝板和第二泡沫铝板紧密接触，因此铝管与第一泡沫铝板和第二泡沫铝板之间的接触热阻较小，增加了换热器的换热系数。
在本实施例中，生产泡沫铝及铝管的铝合金可以采用同种耐蚀性较好的铝合金，泡沫铝与铝管由于属于同种金属，采用同种耐蚀性较好的铝合金，在安装接触时，泡沫铝与铝管的自腐蚀电位相同，避免了传统换热器铜管与铝翅片间异种金属接触的电化学腐蚀问题，提升了换热器的可靠性。
本实施例提供的换热器制作方法具有如下有益效果：
1、本实施例提供的换热器制作方法，在进行铝管和泡沫铝件之间的相互配合时，可以将铝管整段弯制成与第一凹槽和第二凹槽相配合的形状，相比传统的管翅式换热器，需加首先将铜管加工成U型管，再将U型管分段焊接的方式，降低了加工成本，减少了铝管之间由于焊接缺陷造成的冷媒泄露风险。
2、本实施例提供的换热器制作方法，工艺流程简单，相对于传统的管翅式换热器生产流程，减少了需要弯制弯头、将U型管进行穿管、胀管、焊接等工序。因此，减少了人员(人员削减近50％)和设备投入(设备削减将近60％)，提高了换热器的制作效率。
3、本实施例提供的换热器制作方法，由于不需要经过胀管处理，因此铝管的管壁厚度可以相比传统铝管相应降低，且铝管内部无需经过涂油润滑处理，铝管的成本也会相应降低。
4、本实施例提供的换热器制作方法，采用泡沫铝和铝管组合的方式，其质量较轻，且泡沫铝内部通孔结构增大了散热面积，使得换热器的换热效率大大提升。
5、本实施例提供的换热器制作方法，为传统换热器中冷媒管与散热部件的接触问题提供了一种新的解决思路，为泡沫合金在换热器领域的应用提出了新的理念。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种换热器,其特征在于，包括：泡沫铝件和铝管，
所述铝管安装于所述泡沫铝件内。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述泡沫铝件包括：第一泡沫铝板和第二泡沫铝板；
所述第一泡沫铝板包括第一表面，所述第一表面设有第一凹槽；
所述第二泡沫铝板包括第二表面，所述第二表面设有第二凹槽；
所述第一表面与所述第二表面接触，所述第一凹槽和所述第二凹槽配合形成铝管收容腔；
所述铝管收容于所述铝管收容腔。
3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述铝管收容腔为蛇形铝管收容腔。
4.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述铝管与所述第一凹槽和所述第二凹槽的配合方式为过盈配合。
5.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板形状相同。
6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述泡沫铝件开设有若干个通孔。
7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述若干个通孔相互连通。
8.根据权利要求1-7任一项所述的换热器，其特征在于，所述铝管包括：冷媒入口和冷媒出口；
所述冷媒入口和所述冷媒出口突出于所述泡沫铝件的端面。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的换热器的制作方法，其特征在于，包括：
制备泡沫铝件和铝管；
将所述铝管安装于所述泡沫铝件内。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述制备泡沫铝件，具体包括：
在原料泡沫铝上切割出第一泡沫铝块和第二泡沫铝块；
在所述第一泡沫铝块的表面生成具有预定形状的第一凹槽，得到第一泡沫铝板；
在所述第二泡沫铝块的表面生成与所述第一凹槽对称的第二凹槽，得到第二泡沫铝板，所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板构成所述泡沫铝件。
11.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述制备铝管，具体包括：
将原料铝管弯制为与所述第一凹槽和第二凹槽形成的铝管收容腔相适配的形状，得到所述铝管。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述将所述铝管安装于所述泡沫铝件内，具体包括：
将所述铝管放置在所述第一泡沫铝板上，所述铝管与所述第一凹槽配合；
将所述第二泡沫铝板盖合于所述第一泡沫铝板，所述第二凹槽与所述铝管配合；
夹紧所述第一泡沫铝板和所述第二泡沫铝板，使所述铝管压入所述铝管收容腔。
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