鋁翅片管熱交換器制造技術(shù)

提供一種熱交換器（10），所述熱交換器包括至少一個(gè)鋁合金管（12）和陣列在所述鋁合金管上的多個(gè)鋁翅片（26）。鋁管可由管板（24）支承，所述管板由鋁合金制成。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】鋁翅片管熱交換器相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2010年7月26日提交的名為“Aluminum Fin and Tube Heat Exchanger”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/367,688以及于2010年7月27日提交的名為 “Aluminum Fin and Tube Heat Exchanger” 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) No. 61/368，075 的優(yōu)先權(quán)。這些申請(qǐng)的內(nèi)容以引用的方式全文結(jié)合到本文中。
本專利技術(shù)總體上涉及翅片管熱交換器，且更具體地涉及特別適合用于與運(yùn)輸制冷單元的耐腐蝕的全鋁合金翅片和管的蒸發(fā)器熱交換器。
技術(shù)介紹
易腐爛的貨物(例如，新鮮產(chǎn)品、新鮮和冷凍肉類、家禽肉、海鮮和其他食物)通常在卡車、拖車或運(yùn)輸集裝箱的溫度受控的貨物箱中運(yùn)輸。這類集裝箱通常被設(shè)計(jì)成適于由拖車在陸地上運(yùn)輸、由集裝箱船舶在海上運(yùn)輸、由平板火車在軌道上運(yùn)輸以及甚至由貨機(jī)在空中運(yùn)輸。在常規(guī)工業(yè)實(shí)踐中，運(yùn)輸該易腐爛貨物的卡車、拖車或集裝箱配置有用于將貨物箱保持在指定溫度范圍內(nèi)的溫度下的制冷單元，以在搬運(yùn)區(qū)間保持新鮮度并且最小化腐爛。制冷單元被安裝到卡車、拖車或集裝箱的貨物箱的一個(gè)壁上，通常是前壁上。 制冷單元包括與貨物箱隔離的壓縮機(jī)和冷凝器單元；以及蒸發(fā)器單元，所述蒸發(fā)器單元包括管狀熱交換器，所述管狀熱交換器通常是管和翅片熱交換器并且可操作地與卡車、拖車或集裝箱的貨物箱相關(guān)聯(lián)。從貨物箱被抽吸的空氣被傳送到蒸發(fā)器熱交換器上， 而與通過(guò)熱交換器的管循環(huán)的制冷劑處于熱交換關(guān)系，由此空氣在被供應(yīng)回到貨物箱之前被冷卻。用于運(yùn)輸制冷單元的常規(guī)蒸發(fā)器熱交換器具有圓管和板狀翅片構(gòu)造，其結(jié)合有銅管和招翅片。例如，轉(zhuǎn)讓給Carrier Corporation的美國(guó)專利No. 6，325，138和No. 6，578，628公開(kāi)了一種具有銅管和鋁翅片的圓管和板狀翅片熱交換器，所述熱交換器具有改善的防電解腐蝕性能。為了增強(qiáng)熱交換，銅管通常具有內(nèi)部增強(qiáng)件和鋁翅片包圍波狀設(shè)計(jì)，以分別增強(qiáng)在制冷劑側(cè)和空氣側(cè)上的熱傳遞。內(nèi)部開(kāi)溝槽銅管的價(jià)格相當(dāng)不穩(wěn)定，這是因?yàn)樵搩r(jià)格隨原銅材料價(jià)格變化，并且該價(jià)格代表熱交換器成本的主要部分。此外,銅的密度是鋁的三倍。因此，對(duì)于常規(guī)銅管和鋁翅片熱交換器，熱交換器重量主要由銅管重量來(lái)控制。鋁管是可市售得到的，但是當(dāng)前并不用于運(yùn)輸制冷應(yīng)用中，這是由許多因素造成的，這些因素不但包括在運(yùn)輸制冷應(yīng)用中的過(guò)度腐蝕問(wèn)題和鋁對(duì)比銅降低的抗拉強(qiáng)度、以及用于同樣爆破強(qiáng)度所需的較厚壁，而且還由于鋁對(duì)比銅增加的熱膨脹、由挑戰(zhàn)性的幾何尺寸引起的用于A1/A1接頭的銅焊靈敏度、以及Al合金熔化溫度十分接近于黃銅合金熔化溫度、以及由高振動(dòng)水平引起的鋁容易疲勞和磨損。因此，需要一種具有全鋁合金構(gòu)造的熱交換器(S卩，具有鋁合金管、鋁合金翅片和鋁合金管板的熱交換器)，所述熱交換器具有用于運(yùn)輸制冷應(yīng)用的可接受耐腐蝕性、較低的 重量、與用于運(yùn)輸制冷單元中的常規(guī)銅管和鋁翅片熱交換器大致相同的熱傳遞性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
熱交換器包括具有縱向延伸的管長(zhǎng)度的至少一個(gè)管以及被陣列在所述至少一個(gè) 管上的多個(gè)熱交換翅片。所述至少一個(gè)管由具有第一電解電位的第一鋁合金制成，并且所 述多個(gè)熱交換翅片由具有第二電解電位的第二鋁合金制成。所述第二電解電位高于第一電 解電位，由此，所述翅片相對(duì)于所述管是犧牲性的。在實(shí)施方式中，所述第二鋁合金和所述 第一鋁合金之間的電解電位差大于大約20毫伏。在一個(gè)方面，熱交換器包括至少一個(gè)蛇形管，所述至少一個(gè)蛇形管具有多個(gè)縱向 延伸的管長(zhǎng)度；以及多個(gè)熱交換翅片，所述熱交換翅片陣列在所述至少一個(gè)管上。陣列的所 述多個(gè)熱交換翅片中的相鄰翅片具有圍繞所述至少一個(gè)管設(shè)置并且接觸所述至少一個(gè)管 的互鎖頸圈。所述互鎖頸圈共同形成繞所述至少一個(gè)管的保護(hù)層。所述管與所述翅片接觸 并且具有一定電解電位，所述翅片可由具有相對(duì)于所述管的電解電位更大的電解電位的鋁 合金制成，由此保護(hù)層變?yōu)橄鄬?duì)于所述管來(lái)說(shuō)的電解犧牲層。附圖說(shuō)明為了進(jìn)一步理解本專利技術(shù)，將參考下述詳細(xì)說(shuō)明，該下述詳細(xì)說(shuō)明待結(jié)合附圖被閱 讀，在附圖中圖1是局部分解的透視圖，示出了翅片和管熱交換器的單組；圖2是是圖1的組裝后熱交換器的返回彎曲端的透視圖；圖3是根據(jù)本文的鋁管和鋁翅片熱交換器的示例性實(shí)施方式的翅片和管接口的截面 正視圖；圖4是貫穿本文所公開(kāi)的熱交換器的實(shí)施方式的內(nèi)部開(kāi)溝槽的鋁管的截面圖；圖5是大致沿圖4的線5-5截取的內(nèi)部開(kāi)溝槽的管的截面圖；以及 圖6是圖5的內(nèi)部開(kāi)溝槽的管的放大截面的正視圖。具體實(shí)施方式最初參考附圖中的圖1和圖2，描述了通常被用作運(yùn)輸制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的通 用類型的圓管和板熱交換器10的示例性實(shí)施方式，示出了一個(gè)蛇形管組12。要理解的是， 典型熱交換器10將具有以橫向隔開(kāi)的關(guān)系設(shè)置的多個(gè)蛇形管組12，例如如圖2所示。蛇 形管12由多個(gè)發(fā)卡管段14形成，這些發(fā)卡管段由返回彎頭16連接成流體流連通。每個(gè)發(fā) 卡管段14具有一對(duì)大致平行地縱向延伸的管長(zhǎng)度18以及發(fā)卡U形彎頭20。管板22和24 在縱向延伸的管長(zhǎng)度18的相反兩端處以間隔開(kāi)的關(guān)系設(shè)置，所述管板22和24由多個(gè)管組 12的每個(gè)管長(zhǎng)度18貫穿，并且提供用于管組的結(jié)構(gòu)支承。要理解的是，由返回彎頭16連接 的兩個(gè)筆直管段能替代單個(gè)發(fā)卡管段14。此外，一個(gè)或多個(gè)中間管板可被結(jié)合在熱交換器 10中。熱交換器10包括多個(gè)翅片26，這些翅片以平行地間隔開(kāi)的關(guān)系設(shè)置并且橫向于 縱向延伸的管長(zhǎng)度18延伸。每個(gè)翅片26包括在其中具有開(kāi)口陣列的片狀板翅片，每個(gè)開(kāi)口用于當(dāng)熱交換器10被組裝時(shí)容納從其穿過(guò)的管長(zhǎng)度18。為了組裝熱交換器10，多個(gè)片狀板翅片的每個(gè)翅片26 一個(gè)接一個(gè)地滑上管長(zhǎng)度18的陣列，其中每個(gè)翅片26中的每個(gè)開(kāi)口接收管長(zhǎng)度18的相應(yīng)一個(gè)，直到全部翅片26都被組裝在所述多個(gè)管長(zhǎng)度18上。管長(zhǎng)度 18然后從管長(zhǎng)度18內(nèi)徑向向外膨脹，由此每個(gè)管長(zhǎng)度18的外壁被使得與每個(gè)頸圈部28強(qiáng)制配合接觸，所述頸圈部28的每一個(gè)圍繞每個(gè)翅片26中的開(kāi)口。當(dāng)翅片26的陣列(通常被稱為翅片組)被組裝到管長(zhǎng)度18上時(shí)，該翅片組在隔開(kāi)的管板22和24之間并且在管長(zhǎng)度18的大致全部長(zhǎng)度上延伸。翅片組內(nèi)的翅片之間的間距通常由翅片頸圈部28限定。該翅片26可具有熱性能增強(qiáng)特征，例如瓦楞、波紋、切縫和百葉窗等。頸圈部28具有外擴(kuò)部30和凹部32，該外擴(kuò)部從翅片的第一邊緣向外突出，該凹部被設(shè)置在翅片的相對(duì)邊緣中。當(dāng)翅片26在組裝過(guò)程期間以面對(duì)面隔開(kāi)的關(guān)系陣列時(shí)，翅片頸圈部28與被接收在相鄰翅片的凹部32中的一個(gè)翅片的外擴(kuò)部30嵌套。當(dāng)管長(zhǎng)度18徑向向外膨脹時(shí)，翅片頸圈部28被壓潰，由此將外擴(kuò)部30與相關(guān)凹部32互鎖。結(jié)果，可能已經(jīng)存在于組裝好的翅片組陣列中的相鄰互鎖翅片26之間的任何空間或間隙被消除，并且在管長(zhǎng)度18的外壁周圍形成一體層。在本文所公開(kāi)的熱交換器10的一方面，管12 (包括發(fā)卡管段14和返回彎頭16)、 管板22、24和翅片26全都由鋁合金制成。管12由第一鋁合金制成，管板22、24由第二鋁合金制成，并且翅片26由第三鋁合金制成，其中第二和第三鋁合金與第一鋁合金相比具有較高的電解電位。因此，第二和第三鋁合金與第一鋁合金相比是電解犧牲的。因此，鋁合本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.07.26 US 61/367,688;2010.07.27 US 61/368,0751.一種熱交換器，所述熱交換器包括 至少一個(gè)管，所述管具有縱向延伸的管長(zhǎng)度，所述至少一個(gè)管由具有第一電解電位的第一鋁合金制成；以及 多個(gè)熱交換翅片，所述熱交換翅片被陣列在所述至少一個(gè)管上，所述多個(gè)熱交換翅片由第二鋁合金制成，所述第二鋁合金具有第二電解電位，所述第二電解電位高于第一電解電位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述第二鋁合金和所述第一鋁合金之間的電解電位差大于大約20毫伏。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述第一鋁合金包括鋁合金AA3003，所述第二鋁合金包括選自由AAllOO和AA7072構(gòu)成的組的鋁合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述第一鋁合金包括選自由AA30048和AA3102構(gòu)成的組的鋁合金，并且所述第二鋁合金包括鋁合金AA7072。5.一種熱交換器，所述熱交換器包括 至少一個(gè)蛇形管，所述至少一個(gè)蛇形管具有多個(gè)縱向延伸的管長(zhǎng)度；以及 多個(gè)熱交換翅片，所述熱交換翅片陣列在所述至少一個(gè)管上，陣列的所述多個(gè)熱交換翅片中的相鄰翅片具有圍繞所述至少一個(gè)管設(shè)置并且接觸所述至少一個(gè)管的互鎖頸圈，所述互鎖頸圈共同形成繞所述至少一個(gè)管的保護(hù)層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，繞所述至少一個(gè)管的所述保護(hù)層包括相對(duì)于所述至少一個(gè)管來(lái)說(shuō)的電解犧牲層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，所述至少一個(gè)管包括由具有第一電解電位的第一鋁合金制成的管；并且所述多個(gè)熱交換翅片包括由第二鋁合金制成的翅片，所述第二鋁合金具有第二電解電位，所述第二電解電位高于第一電解電位。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，所述至少一個(gè)蛇形管包括被支承在隔開(kāi)的管板之間的多個(gè)發(fā)卡管，每個(gè)發(fā)卡管具有一對(duì)縱向延伸的管長(zhǎng)度以及發(fā)卡彎部，所述多個(gè)發(fā)卡管通過(guò)多個(gè)返回彎頭流體互連。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其中，每個(gè)管板包括由第三鋁合金制造的管板，所述第三鋁合金具有第三電解電位，所述第三電解電位高于所述第一電解電位。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其中，所述第一鋁合金包括鋁合金AA3003，并且所述第三鋁合金包括鋁合金AA5052。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述第一鋁合金包括選自由AA30048和AA3102構(gòu)成的組的鋁合金，并且...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：MF塔拉斯，J斯卡塞拉，BJ波普勞斯基，JL埃斯富姆斯，MT隆巴多，TJ加羅申，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：開(kāi)利公司，
類型：
國(guó)別省市：