热交换器管插入物制造技术

本发明专利技术涉及一种热交换器芯体，其包括集管和多个管，每个管具有固定在集管壁上的开口中以形成管-集管接头的管端部，多个外翅片能在流过多个管的流体和外翅片外部之间传热，多个外翅片附接在多个管之间并且围绕管长度的中点居中设置，从多个外翅片的端部到集管之间的距离是无翅片区域，并且多个弹性管插入物具有与多个管的横截面相似的横截面。每个弹性管插入物在管端部处被插入到一个或多个管中并且固定在无翅片区域中，以增加无翅片区域以及管通过并且附于集管的部分的管强度。在插入之前每个弹性管插入物的外横截面尺寸大于每个管的内横截面尺寸，以能够在组装热交换器期间将管插入物在无翅片区域中保持就位。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】热交换器管插入物相关申请本申请要求2014年4月17日提交的美国申请Να 61/980，606的优先权。
本专利技术涉及热交换器，并且更具体地，本专利技术涉及诸如发动机冷却散热器、中冷器、冷凝器等的热交换器，其利用管插入物增加在管-集管接头的区域中的强度。
技术介绍
诸如发动机冷却散热器、中冷器、冷凝器等的热交换器，通常由以下部件组成:进口集箱(或歧管)和出口集箱(或歧管)；芯体部分，其位于集箱之间，进口和出口集管连接至集箱，并且多个流体管从进口集管延伸到出口集管，冷却翅片附接在管之间；和结构侧板，每侧一个，连接至进口和出口集箱。这些侧板常常提供安装热交换器的附接件。每个流体管被分别插入进口和出口集管的壁的开口中，并且密封以形成管-集管接头。在热交换器的操作期间，当管被交替地加热和冷却时，流体输送管承受反复膨胀和收缩，使得当膨胀和收缩管试图移动连接至进口和出口集箱的进口和出口集管时，导致在管-集管接头区域产生大应力，结构侧板抑制了进口和出口集箱的移动。由于膨胀和收缩管试图移动固定的集管和集箱，第一个导致使用中的热交换器故障的因素是外管-集管接头的故障或临近这些接头的管的故障。现有技术中努力提出多种设计以解决该问题，例子包括具有弹性管-集管接头的热交换器，具有膨胀接头的结构侧板，不能输送加热流体的封闭的端管，具有柔性突出物(管和集管支撑部件之间的集管的一部分)的集管等。这些方法中的一些效果很好，但是所有方法在材料和人工上都很贵，并且经常导致管堵塞，从而导致传热性能降低。因此，需要提出一种手段来在材料和人工花费最小的情况下防止端部管-集管故障，而保留热交换器热性能。
技术实现思路
因此，考虑到现有技术中的问题和不足，本专利技术的目标是提供可手动或自动安装的管插入物，在其穿过并且连接至集管的位置处或附近的管的关键部分中为管提供增大的强度。本专利技术的另一个目标是提供管插入物，其中管插入物的厚度可调节以提供必须的管和管接头强度来满足应用需求。本专利技术进一步的目标是提供管插入物，其在应用中是灵活的，并且其中管插入物可被应用于最接近结构侧板的管的端部或应用于多个管，以满足所需的使用寿命需求。 本专利技术的又一个目标是提供管插入物，其需要的额外材料量相比标准热交换器来说可以忽略不计。本专利技术的另一个目标是提供管插入物，其导致通过热交换器芯体的流体压降的差不多不可测的增加，因此在热交换器热性能方面影响很小或没有影响。本专利技术的另一个目标是提供管插入物，其包括弹簧特征，以允许管插入物在芯体处理过程中保持就位。本专利技术的又一个目标是提供管插入物，其在无翅片区域开始处和邻近无翅片区域开始处提供逐渐降低的管刚度以避免应力集中。无翅片区域从外翅片端部开始支撑管，并且延伸至集管。本专利技术的其它目标和优点部分是显而易见的并且部分通过说明书显现。对本领域技术人员来说是显而易见的以上目标和其它目标在本专利技术中实现，本专利技术涉及用于热交换器的芯体，包括具有壁的集管和多个间隔的管，该壁中具有多个开口，管具有中点和内径，每个管具有管端部，管端部固定在集管的壁的开口中，以形成管-集管接头。芯体包括多个外翅片，这些外翅片附接在多个管之间并且其围绕管长度的中点居中设置。外翅片具有与管-集管接头间隔开的端部以形成在两者间延伸的无翅片区域。多个外翅片能在流经多个管的流体和外翅片的外部之间传热。芯体进一步包括多个弹性管插入物，弹性管插入物具有与多个管的横截面基本相似的横截面。每个弹性管插入物在管端部处被插入到一个或多个管中并且基本固定在无翅片区域中。在插入之前每个弹性管插入物具有稍微大于每个管的内径的外尺寸，以使管插入物在组装热交换器期间在无翅片区域中保持就位。多个弹性管插入物可以由与多个管相同的材料构成。多个弹性管插入物中的每一个基本可以或不可以在管的中点的方向上延伸超过无翅片区域。多个弹性管插入物中的每一个可以具有基本等于外翅片端部和管端部之间间距的长度。多个弹性管插入物中的每一个可以具有长度，并且包括弹性管插入物长度的材料的在外翅片的端部处开始且在管的中点方向上延伸的一部分可以被移除。可选地，每个弹性管插入物可以包括至少一个锥形齿，其开始于外翅片的端部处并且在管的中点方向上延伸。多个管中的每一个可以包括多个内翅片，这些内翅片处于管内部并且其围绕管的长度的中点居中设置，内翅片具有与管端部间隔的端部，并且弹性管插入物中的每一个可以允许内翅片在管端部的方向上至少部分地延伸穿过。在另一方面，本专利技术涉及热交换器，包括具有壁的集管和插置在多个外翅片之间的多个管，该壁中具有多个开口，外翅片能在流经多个管的流体和外翅片的外却之间传热。每个管延伸超过多个外翅片的顶部。每个管具有中点和管端部，管端部固定在集管的壁的开口中以形成管-集管接头。多个外翅片的顶部和集管之间的距离是无翅片区域。热交换器也包括多个管插入物，其具有与多个管的横截面基本相似的横截面。管插入物在无翅片区域中在管端部处可滑动地安装在一个或多个管中，每个管插入物固定在无翅片区域中，以使管插入物在组装热交换器期间能够保持就位。热交换器进一步包括连接至集管的集箱。多个管插入物可以由与多个管相同的材料构成。多个管插入物中的每一个在管的中点的方向上基本可以或不可以延伸超过无翅片区域。多个管插入物中的每一个可以具有基本等于从管端部至外翅片顶部之间间距的长度。多个管插入物中的每一个可以具有长度，并且包括管插入物长度的材料的大约在外翅片的顶部处开始并且在管的中点的方向上延伸的部分可以被移除。可选地，每个管插入物可以包括至少一个锥形齿，其大约从外翅片的顶部延伸并且在管的中点的方向上延伸。多个管中的每一个可以包括多个内翅片，这些内翅片处于管内部并且其围绕管长度的中点居中设置，内翅片具有与管端部间隔的端部，并且每个弹性管插入物可以允许内翅片在管端部的方向上至少部分延伸穿过，以改进传热并增大管的强度。在另一个方面，本专利技术涉及组装热交换器芯体的方法，包括以下步骤:提供具有包括多个开口的壁的集管，并且提供多个间隔的具有中点和内部尺寸的管。每个管具有能固定在集管的壁上的开口中以形成管-集管接头的管端部。该方法包括将多个外翅片附接在多个管之间并且外翅片与每个管端部间隔一定距离，多个外翅片能在流经多个管的流体和外翅片的外部之间传热。该方法进一步包括将多个管端部插入到集管的壁的开口中以形成管-集管接头，管-集管接头与外翅片的端部间隔一定距离以在其间形成无翅片区域。该方法还包括提供多个弹性管插入物。每个弹性管插入物具有与多个管的横截面基本相似的横截面并且能够在管端部处可滑动地安装在一个或多个管中并且固定在无翅片区域中。在插入之前每个弹性管插入物具有稍微大于每个管内尺寸的外尺寸，以使管插入物能在组装热交换器期间保持就位。该方法进一步包括步骤:将至少一个弹性管插入物在无翅片区域中在管端部处插入到多个管中的至少一个管中。多个弹性管插入物可以由与多个管相同的材料构成。多个弹性管插入物可以在热交换器组装的钎焊过程中通过钎焊固定在无翅片区域中，或者在热交换器组装的焊料烘干过程中通过熔焊固定在无翅片区域中。弹性管插入物在管的中点方向上基本可以或不可以延伸超过无翅片区域。多个弹性管插入物可以具有基本等于从多个翅片的顶部至管端部之间的间距的长度。多个弹性管插入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器芯体，包括：集管，其具有壁，该壁中具有多个开口；多个间隔的管，其具有长度和内横截面尺寸，沿管的长度具有中点，每个管具有管端部，该管端部固定在集管的壁中的开口内，以形成管‑集管接头；多个外翅片，其附接于多个管之间，并且围绕管的长度的中点居中设置，外翅片具有与管‑集管接头间隔的端部以形成在管‑集管接头和该端部之间延伸的无翅片区域，多个外翅片能在流过多个管的流体和外翅片的外部之间传热；多个弹性管插入物，其具有与多个管的横截面基本相似的横截面，每个弹性管插入物在管端部处插入到一个或多个管中并且大致固定在无翅片区域中，在插入之前每个弹性管插入物的外横截面尺寸大于每个管的内横截面尺寸，以便在组装热交换器期间管插入物能够在无翅片区域中保持就位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，
申请(专利权)人：英瑞美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US