热交换器制造技术

本发明专利技术涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆的热交换器，它具有多个在内部由一种第一流体穿流而过而在外部为一种第二流体所冲击的扁平管。该扁平管基本上与第二流体的流动方向间呈一角度并且相互平行和相互间隔开地设置，由此为穿过热交换器的第二流体开设流动通道。在流道内设有散热片，该散热片在相邻的扁平管之间延伸。作为散热片，多个波纹片依次地沿着第二流体的流动方向排列，并在第一流体的流动方向上相互偏置错开。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热交换器，特别是具有权利要求1前序部分中特征的用于机动车辆上的热交换器。
技术介绍
一种热交换器曾经公开在德国专利DE19813989A1中。这种热交换器可以用在机动车上作为空调装置的冷凝器。该热交换器也可以用作制冷剂的冷却器(水箱)，用以在机动车内制冷剂循环中冷却制冷剂。该热交换器具有多个相互靠近设置和相互平行延伸的扁平管，也就是，其横截面基本上是矩形的管子。在这种扁平管中流动着一种第一流体，例如，在一个制冷剂冷却器中的一种制冷剂或者在一个空调装置的冷凝器中的一种需冷凝的气体冷却剂。扁平管都连接到集合管线或集合管道上并且暴露在一个第二流体中—例如周围空气，以便在流体之间实现热传导。在相互间隔开的各扁平管之间为第二流体开设了流动通道。为了改善流体之间的热传导，在扁平管之间设置有固定的散热片。在德国专利DE19813989A1公开的热交换器，其散热片的表面基本上横截第二流体的流向。由此第二流体遭受到一个较强的流动阻力。通过设置散热片作为流动阻拦，第二流体的中心流速将被降低。由此，一方面增加了第二流体穿过热交换器流动的通过时间，也就是第二流体从第一流体吸热或向其传热所需的时间，而另一方面，由于第二流体流速的减小，第一和第二流体之间可传导的热量，也就是，热交换器的效率受到了限制。还有一种具有散热片的热交换器，公开在美国专利US 4,676,304中。在这种热交换器中，散热片基本上平行于第二流体(这里是空气)的流向。虽然在单个的散热片上设置了导流的薄片，然而并不能排除在相邻散热片之间穿过热交换器流动的第二流体从该散热片吸收相应的热量或向其供热。这个问题对于在第二流体的流动方向上尺寸很小的热交换器则更为严重。在这种情况下，第二流体的通过量大并不一定会造成大的热传导效率。第一和第二流体之间可供支配使用的温差只有很小一部分能够利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有扁平管的热交换器，特别是用于机动车的具有散热片的有利于流体流动并同时确保高的热传导效率的热交换器。本专利技术的目的将通过一个具有权利要求1的特征的热交换器而达成。其中，所述热交换器具有多个由一种第一流体穿流而过的扁平管，扁平管在外部由一种第二流体所冲击并且设置为以相互平行的方式横切第二流体的流向，为第二流体开设流动通道，每两个相邻的扁平管之间延伸有散热片。散热片在这里被制成为波纹片，在第二流体的流动方向上有多个波纹片一个接着一个地排列着并且在侧向上(也就是在第一流体的流向上)相互偏置错开。通过一个接着一个排列的波纹片的偏置，很大一部分穿流过热交换器的第二流体将被用于热传导。对于具有鳃片的波纹片，鳃片排列在波纹片的使第二流体顺流而下一侧的区域内，这样与在波纹片之间没有偏置的情况相比，可以有更多的第二流体通过过这些鳃片。这样有可能在这区域内形成一个高的热传导效率。此外，一个有可能在管壁上形成的温度分界层会受到影响，因而在某些情况下会增加从管壁至第二流体或反向的热传递。一种对流通有利的波纹片的造型最好是这样的，即它们的表面基本上平行于第二流体的流向，也就是，波纹片的表面法线与第二流体的流向基本上形成一个直角。尽管这种波纹片结构对流通有利，但通过波纹片的依次地侧向偏置排列，比起没有这种偏置，只有极小一部分第二流体未加利用，也就是说，该小部份第二流体在扁平管之间没有有价值的热传导。两个波纹片片段之间的片间距b越大，则这种有利现象愈明显。最好是，两个或三个同样形状的波纹片依次地相互偏置排列。为了确保高的热传导效率，最好是每个波纹片都直接相互毗连，也就是说，排列成在第二流体的流向上没有间距。这样就可以出现一个大的热交换表面。另外，也可以这样，为了减小流阻，在这种情况下用较窄的波纹片形成有间隔的排列。根据一个较好的布置方式，波纹片上具有多个鳃片以引导第二流体。通过一个在鳃片上形成的所谓的启动流，在波纹片区域内形成一个大的温度梯度，从而在第二流体和波纹片之间保证更好的热传导。最好是，包括在两个扁平管之间的一个波纹片的片段上的所有鳃片都以同一方向与第二流体的流向呈一角度斜向设置。在一个片段上，以同样的倾斜方向设置腮片具有这样的优点，即可以将流体方向引导对准一个处于流向下方的片段。依次地偏置排列的散热片上的鳃片最好是以相反的倾斜方向设置，这样可为穿过热交换器流动的第二流体提供一个较长的流程。两个相邻的鳃片组的鳃片也可以以同一个倾斜方向设置，这样，在有些情况下会是有利的，例如，一个沿该两个互相毗邻的鳃片组逆流而上或顺流而下排列的鳃片组的鳃片与该两个互相毗邻鳃片组的鳃片反向倾斜设置。如果想要在第二流体的横断面上均匀地由其包围，可以这样达成，即依次地偏置排列的片段相互平行地伸展。这里相互偏置的片段最好垂直于扁平管。即使是散热片的表面对平行度有些微的偏差(至大约6度)，但在本专利技术的范围内仍被看作基本上平行，这种情况下，相互偏置的散热片在热力学上的优点也并不由此而受到影响。同样情况，所谓的V形散热片或任何制成几何图形的散热片都可加以考虑。这种根据本专利技术的散热片几何造型特别可以应用在如制冷剂冷却器、加热器、冷凝器和蒸发器等的机动车上的热传导装置。对生产技术有利的是，最好是多个依次排列的波纹片是由一条共同的带状材料制成。包括鳃片的波纹片特别是从一条金属带通过辗轧制成。对生产技术有利的还有从一条带状材料辗轧成奇数的波纹片，例如三个或五个波纹片。根据本专利技术的一个有益的进一步探讨，在鳃片角度为20至30度，鳃片深度LP为0.7至3mm范围内时能增强效率，因为这样第二流体从附近一个渠道的流转角度，也就是，回流将会加大，从而再一次为第二流体开设一条更长的流动通道。对这一体系的散热片高度最好介于4至12mm。对这一体系的片段(Rippendichte)密度最好介于40至85片/分米(Ri/dm)的范围内，相当于1.18至2.5mm的片间距或片间分开度。附图说明下面参照附图及实施例对本专利技术作进一步详述图1a，1b显示一个热交换器，其每两个相邻的扁平管之间具有两个依次偏置排列的波纹片作为散热片，图2a，2b显示一个热交换器，其每两个相邻的扁平管之间具有三个依次偏置排列的波纹片作为散热片，图3显示由一根单独的带状材料制成的两个波纹片，图4显示由一根单独的带状材料制成的三个波纹片，图5a显示一个具有不偏置的两个鳃片组的波纹片的横截面图，图5b显示一个具有不偏置的两个鳃片组的波纹片的横截面图，图5c显示一个由一根带状材料制成2排波纹片的横截面图，图5d显示一个由一根带状材料制成3排波纹片的横截面图，图5e显示一个由一根带状材料制成4排波纹片的横截面图，图5f显示一个由一根带状材料制成5排波纹片的横截面图，图5g显示一个由一根带状材料制成5排波纹片的横截面图，图5h显示一个由一根带状材料制成5排波纹片的横截面图，图5i显示一个由一根带状材料制成3排波纹片的横截面图，图5j显示一个由一根带状材料制成3排波纹片的横截面图，图6显示一幅瞬间摄影图，模拟一股空气流穿过不带偏置的波纹片，图7显示一幅瞬间摄影图，模拟一股空气流穿过带偏置的波纹片，图8是一幅坐标图，显示在较小的气流速度下穿过薄片开孔的空气分流占总的空气流的份额与管子的深度相对照。图9是一幅坐标图，显示在较高的气流速度下穿过薄片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆的热交换器，它具有多个在内部由一种第一流体（ＦＬ１）穿流而过而在外部为一种第二流体（ＦＬ２）所流过的扁平管（２），该扁平管基本上横切第二流体（ＦＬ２）的流动方向（Ｓ２）并且相互平行和相互间隔开地设置，由此形成第二流体（ＦＬ２）穿过热交换器的流动通道，在该流动通道内设有分别在相邻的扁平管（２）之间延伸的散热片，其特征在于作为散热片的多个波纹片（３）依次沿着第二流体（ＦＬ２）的流动方向（Ｓ２）排列，并在侧向上相互偏置错开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格里特韦尔克，
申请(专利权)人：贝洱两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]