CN1093800A - 翅片管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种翅片管含有一个在其外侧平面上带有翅片 (11)的管(2)。翅片的形状是一种波纹状的金属板， 它带有外壁面(7)和内壁面(8)以及位于翅片壁面两 端的两个边缘。其特征在于，至少有一侧波纹金属板 的边缘(12)被切出相对于上述的平表面的斜角。

Description

本发明涉及翅片管，更具体地说，本发明涉及由镀锌翅片管组成的、用于两种不直接接触的流体间的热交换器，管子中的流体可以是液体或冷凝气体（主要是饱和水蒸气），管子外面的流体是气体（主要是空气）。

本发明还涉及制造这些翅片管的方法。

这里所说的翅片管是由镀锌钢板生产的，它带有一个长形横截面和两个具有线性表面的相对长侧壁。这些管子通常是直的（也就是说不是弯曲的），因此，它们具有两个平面的相对表面，这些管子称为平管。在这些平表面的外侧上带有波纹状的薄金属板形成的波纹翅片。管的每个平面上都带有一个波纹金属板。翅片管可以由两个带有波纹翅片的、形成轮廓的金属薄板焊接而成，也可以将波纹状金属薄板直接焊到一种平管上。在制成翅片管或者由翅片管组成管组之后，将组件浸入到热镀锌槽中镀锌。

将波纹状的翅片结合到平管上的热交换器的概念在授予通用汽车公司的美国专利No.2，063，757（1934年12月29日）中早已提过。这就是一般构成机动车散热器的热交换器。

自此以后，出现了很多涉及这种类型的热交换器的专利。每一个翅片可以跨越几个平管（如授予Modine的欧洲专利EP-B325，844中图4所示），或者单个管子（如同一专利中的图6所示）。

在该专利中，翅片附在两个管子之间，翅片的波纹凹谷连接到一个管子上，而其波峰则连接到另一个管子上。但是，也可以是另一种交换器，即每一个管子各具有自己的翅片，管子的每一个面上都带有一个翅片。这种情况就是授予modine的美国专利US4，256，177中所公开的热交换器。

该专利中的图2示出了一种与本专利有关的普通的现有技术的翅片管。

镀锌钢是一种十分普通的工业材料，它既便宜、又具有相当好的抗大气腐蚀性能。

带波纹翅片的平管的镀锌存在着一个问题，即在将管子从镀锌槽中拉出来时，由于毛细菅作用，在翅片的下边缘保留的锌量太多。

管子是以水平状态从镀锌槽中拉出的，即翅片壁处于垂直的位置（翅片中的气道是垂直的）。当翅片离开锌槽的表面时，由于毛线管作用和表面张力，锌珠（瘤）仍附着在它的底部边缘，甚至形成一种锌膜而堵住翅片和管子之间的长孔。

这些锌珠会妨碍空气进入翅片的气道并且明显地增加了通风量的损失。

至于用修平翅片底部边缘的办法来去掉它们的锌瘤，则是一种极其费工的办法。至于电镀锌，只能形成一种厚度极小（约1微米）的锌层，而所需的锌层的厚度至少要60微米。电镀锌还用于对预镀锌的金属板例如进行过Zenzimir处理的金板（Zenzimir处理只可能使锌的厚度达到数十微米，比60微米少）进行镀锌。

此外，这些镀锌工艺不能使翅片的根部、也就是波纹金属板与管子面接触的部位获得全槽热镀锌所达到的正确数量的锌、且不能在波纹金属板与管子面之间形成的小锐角处留住锌而保证良好的热交换（热桥）。

有两种已知的减少、甚至实际上消除翅片端部处的锌珠的方法。

一种方法是将锌槽的温度提高数百度，在550℃左右而不是在450℃下镀锌。此时，锌的液化更明显、粘度更低，更易湿润金属板，其粘度和表面张力也较低。镀锌层的厚度更加均匀，特别是零件离开锌槽时底部边缘几乎没有过厚。但是，这种装置的投资太高。因此，锌槽不再用钢制造而必须用陶瓷制造。由于在550℃下热量的损失比在450℃下大得多，故能量的消耗也大得多。

这种装置在整个世界都很少见，在不发达的国家中甚至就没有。这种装置在这些国家制造翅片管可能是很有利的，所用的机器也很容易运到这些国家中，而且镀锌的工作也可在接近生产翅片管的地方进行。最后，提高温度虽可增加锌的流动性，但所得的锌层比在较低温度下的镀锌层小，只有40-50微米，而现在所用的450℃镀锌的锌层厚度为60-70微米。

另一种能减少锌瘤的方法是在锌中再加入另外的添加剂、主要是铝或铅，以降低粘度。与高温镀锌的情况相似，这种方法所得到的镀锌零件上的锌层厚度较小。这种方法成本也较高（添加剂的成本），而且镀锌操作的控制（镀槽的控制）也较难。

本发明的目的是允许在标准的（常规的）热镀锌槽、也就是说在445-460℃的、不加特殊添加剂的槽（例如当今世界上现有的锌槽中对带波纹翅片的平管进行热镀锌而不会在（处于在从锌槽中取出的位置）翅片的底部边缘出现锌珠或锌瘤。

按照本发明的带波纹翅片的平管的镀锌法既不要求特殊的镀锌槽，也不要求特殊的镀锌技术。为实现本发明的目的，本发明的镀锌翅片管由一种具有平面的管子组成、管子的外侧平面上带有翅片，翅片的形式是一种具有外壁面和内壁面的波纹状金属薄板，这种金属板还具有两个边缘、上边缘和下边缘，它们分别位于翅片壁面的两端，两个边缘中至少有一个（下边缘）切出相对于管子的纵向平表面的斜角α。

因此，本发明的特征在于波纹翅片的端部之一有斜切角，并且在制造每一个翅片管时管子翅片的所有斜切部分都位于同一侧、即镀锌时的底侧上。

同样，如果是以带波纹翅片的平管组、而不是以一个管子接着一个管子的形式进行镀锌，则同一组的所有管子的排列都是使其翅片的斜切部分位于同一侧，而这一侧就是镀锌时的下侧。

下面参考附图说明本发明的一个实施例，附图中：

图1是现有技术的带有波纹翅片的平管的透视图;

图1a是图1翅片的底视图，示出了镀锌后翅片间的空气通道部分;

图2是本发明的带波纹翅片的镀锌平管的透视图;

图2a是图2翅片的底视图，示出了底锌翅片间的空气通道部分;

图3是带有本发明的波纹翅片的热交换器的横截面图;

图3a是沿图3中的AA线的剖面图;

图4是对尚未做成波纹状的翅片金属平板切出斜角用的刀具（冲头）的刃口外形。

图1示出了按照现有技术的翅片管组件1。平管由两个形成轮廓的金属板2组成，它们各形成半管，并在端部4沿管的整个长度焊接起来以保证其密封性。半管2的平面部分带有形成波纹的翅片3的波形金属薄板，翅片3带有外壁面7和内壁面8。这些翅片3沿着它们的内壁面8被焊到半管2的外平面部分。镀锌时，组件1按照图3所示的位置浸入和取出，也就是说，其平管2位于水平位置而其翅片3及其内、外壁面7和8位于垂直位置。

图1a是翅片3下侧的前视图，它示出了凝固后形成的锌珠6，此时仅仅留下了高度堵塞的、或者说，几乎完全堵塞的冷却空气通道9。这些锌珠6是普通的锌槽（即，温度445-460℃）中不加添加剂热镀锌形成的。

图2是按照本发明的方法生产的、带有由两个半管焊接而成的平管2的组件10，在它的一个外侧上带有波纹状的翅片11。按照本发明，这些翅片11的一侧边缘上带有一个斜切部位12，镀锌时，这一侧作为底侧。

斜角α的大小可使锌液沿斜切边12流走而不会在这里形成锌珠或锌瘤。锌只停留在翅片与管子相接触的波纹底点13处，这里决不含妨碍空气通过，因为这里的增厚是局部的，就像一个点一样、并且其斜角明显地加大了波纹翅片与管子间的空气通道。

此外，镀锌时沿内壁面8附着在翅片的根部处的锌珠5在管子2和它的翅片11之间形成了极好的热桥。

从垂直于管子的横截面看，斜角最好是直线形的，其两斜切边与管子面之间的夹角α为30°（见图3）。夹角α可为15-60°，最好是恒定的。不过，角α也可以沿斜切角而有所变化。

图3示出了本发明的翅片管组件10在浸入盛有锌液15的、温度约为450℃的锌槽14中之前面的位置。

本发明还涉及一种按照本发明生产翅片管10的方法，更具体地说是涉及生产带有斜切角的翅片。

从图4可以看出，斜角12是在成形（制成波纹形）这种金属板之前，在制造翅片的金属薄板17上切掉部分16（也就是说切割平的薄板）而形成的。切割刀具带有外形为波纹状的刃口。刃口16的形状应与翅片的波纹外形相对应，以便保证从横截面看斜角是直线形的。具体地说，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，则刃口就是正弦波形的。另外，翅片的斜切边从横截面看也可以是曲线的或者甚至是波纹状的，只要波纹状斜切边的局部切线和管子面之间的夹角为足够小的锐角而使锌容易流走，这种形状也可用于本发明并能满足本发明的目的。

生产镀锌的带波纹状翅片的平管组的全部操作一般要完成下列工序：

有关翅片：

（a）将制造翅片的薄板17一侧的平边切成波纹状，这一切割的目的是为了形成未来的斜角;

（b）将薄板加工成波纹状，使其与已切出的斜角12的切口16波纹性相匹配（相同步）。

有关管子：

-切出并成形制造半管2的金属板，

-将翅片11焊到半管2的外侧上;

-在端部4处将半管2焊起来以形成整个的翅片管组件10;

-将翅片管组件组装成组;

-对翅片管组进行镀锌，镀锌时波纹状翅片的壁面处于垂直的位置、而斜角12则位于底部（如图3所示）。

翅片带斜角的另一个优点是可以用浸入法对带波纹翅片的镀锌平管组进行涂漆而不会在翅片的底边（从漆槽中取出的位置）上形成漆珠。

Claims (9)

1、一种翅片管含有一个在其外侧平面上带有翅片(11)的管(2)，翅片的形状是一种波纹状的金属板，它带有外壁面(7)和内壁面(8)以及位于翅片壁面两端的两个边缘，其特征在于，至少有一侧波纹金属板的边缘(12)被切出相对于上述的平表面的斜角。

2、根据权利要求1的翅片管，其特征在于，上述管的翅片都在同一侧上带有各自的斜切边（12），在浸入到一种液体或膏状制品中进行浸镀处理时，这一侧是下侧。

3、根据权利要求1或2的翅片管，其特征在于，上述从垂直于管子的横截面看，所述的斜切边（12）是直线形的，从横截面看，它与上述的管子（2）的平面间有一个为15-60°的恒定夹角（α）。

4、根据权利要求3的翅片管，其特征在于，上述斜切边（12）的夹角（α）为30°。

5、根据权利要求1或2的翅片管，其特征在于，上述的斜切边（12）从垂直于管子的横截面看是曲线形的，且从横截面看这一曲线边的局部切线与管子的平面间的夹角为15-60°。

6、根据权利要求1-5的翅片管的制造方法，其特征在于它包括下列的工序：

-将制造翅片的薄板一侧的平边切成波纹状;

-将薄板加工成波纹状，使其与波纹切口相匹配;

-切出并成形制造半管的金属板;

-将由波纹状金属板制成的翅片焊到上述的半管的外侧上;

-用焊接法将半管组合起来以形成一个整个的翅片管。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于，上述的方法还包括一个工序，即将翅片管组件组装成组。

8、根据权利要求6或7的制造翅片管的方法，其特征在于，上述的翅片管组件是完全浸入到一个盛有液态或膏状制品的槽中，其波纹状金属板的外壁面和内壁面位于垂直位置、且其斜切边朝下。

9、根据权利要求6或7的制造镀锌翅片管的方法，其特征在于，上述的翅片管组件完全浸入到一个温度为445-460℃，并且不另加添加剂的锌槽中，上述波纹金属板的内、外壁面位于垂直的位置且其斜切边朝下。

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