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傳熱部件及其制造方法

文檔序號:4562873閱讀:168來源:國知局
專利名稱:傳熱部件及其制造方法
技術領域
一方面,本發(fā)明涉及一種熱交換器的傳熱部件,這種傳熱部件是通過對被加工材料進行壓制成形而得到的,另一方面,本發(fā)明還涉及一種制造這種傳熱部件的方法,特別是其上設置有具有規(guī)定形狀的多個壓制成形部分的傳熱部件,以及制造這種傳熱部件的方法,通過這種方法,壓制成形部分可以適當?shù)夭贾眯纬稍诒患庸げ牧仙稀?br> 背景技術
在利用熱交換器使高溫流體和低溫流體之間產生熱交換時,如果想通過提高傳熱系數(shù)來增強熱交換效率,通常都使用板式熱交換器。這種板式換熱器具有如下結構,即多個板狀的傳熱部件以規(guī)定間隔上下平行布置,從而由各自傳熱部件形成分隔開的通道。高溫流體和低溫流體在所述通道中交錯流過,從而通過相應的傳熱部件實現(xiàn)熱交換。
這種具有不規(guī)則結構(pattern of irregularity)的傳熱部件通常是由金屬薄板制成。通過壓制成形的方法利用壓制成形裝置可制成這種傳熱部件,并可將這種傳熱部件投入使用。通常用一組成形模具來制造傳熱部件。具體說,將用作被加工材料的金屬薄板放置在一組模具之間,從而通過模具的相對運動來形成具有規(guī)定形狀的傳熱部件,例如傳熱面在金屬板上的傳熱部件。
所述這種常規(guī)傳結構的熱部件有一個問題,即當相鄰傳熱部件間的距離非常小并且在傳熱部件相對表面流動的高壓流體和低壓流體之間的壓差很大時,流體的全部壓力使相鄰的傳熱部件相互接觸,從而使傳熱部件發(fā)生變形。這一問題會導致了相鄰的傳熱部件在距離上產生不適當?shù)淖兓p壞傳熱表面,從而可能無法實現(xiàn)有效的傳熱。
為了提高傳熱效率和冷凝性,這種傳熱部件的傳熱面具有各種形狀的不規(guī)則結構。當傳熱表面具有不一致的結構時,即這種結構的不規(guī)則的間距(pitch)在傳熱表面的一端變小,而在另一端則變大時,將材料從非壓制成形部分拉成壓制成形部分的程度取決于不規(guī)則結構的位置。壓制成型完成之后,在傳熱部件的壓制部分和非壓制部分中存在著明顯的剩余畸變,從而使傳熱部件產生部分或全部翹曲和變形。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要解決上述的問題,因而一方面,本發(fā)明提供了一種傳熱部件,這種傳熱部件除了具有所述壓制成形部分之外,還具有作為換熱表面的不規(guī)則結構,以防止相鄰傳熱部件間的異常變形,并使傳熱部件之間保持適當?shù)拈g隔,從而可實現(xiàn)可靠的熱交換,另一方面,本發(fā)明還提供了一種制造這種傳熱部件的方法。
為了達到上述發(fā)明目的,本發(fā)明第一個方面是一種用于熱交換器的傳熱部件,借助于一種壓制成形裝置的模具將金屬薄板材料壓制成規(guī)定的形狀而制成,這樣所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,該傳熱面有分別與熱交換的流體相接觸的兩個相對的表面,其中所述傳熱面包括至少一組排成行的不規(guī)則結構,所述至少一組不規(guī)則結構單元的每組,包括(i)一個中央結構部分,具有多個有規(guī)定間距的凹口或凸起,(ii)布置在所述中央結構部分的相對兩側的一對熱交換的不規(guī)則結構部分,該對結構部分相對于中央結構部分對稱,(iii)在所述這對熱交換不規(guī)則結構部分各自外側的至少一個側面上,至少有一個邊界結構部分,以便與其相應的外側相鄰,所述至少一個邊界結構部分具有規(guī)定的寬度和多個凹口或凸起,這些凹口或凸起與所述中央結構部分上的多個凹口或凸起的間距相同,使之互相平行。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,制成一組或多組壓制成形部分,它包括具有多個凹口或凸起的中央結構部分;一對位于中央結構部分相對兩側的熱交換不規(guī)則結構部分,其相對于中央結構部分對稱;至少一個具有多個凹口或凸起的邊界結構部分,位于該對熱交換不規(guī)則結構部分的至少一個外側;這樣整個中央結構部分、熱交換不規(guī)則結構部分和邊界結構部分,可作為一個單獨的傳熱面。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,且后者倒置,一個傳熱部件中央結構部分的凸起和邊界結構部分的凸起分別與另一傳熱部件相應的凸起緊密接觸。從而能使傳熱部件之間保持恒定的距離,因而可應付熱交換流體之間存在很大壓差的情況。因此,可獲得一種具有均勻傳熱性能和可靠強度的、由多個傳熱部件組合而成的、完整的熱交換器。即使熱交換不規(guī)則結構部分在熱交換面的垂直方向具有非均勻的結構,只要具有均勻結構的邊界結構部分置于熱交換不規(guī)則結構部分的外側,從而就可在壓制成形完成之后減小剩余畸變,并防止傳熱部件的相應部分產生異常變形。
為達到所述目的,本發(fā)明第二方面是一種熱交換器的傳熱部件,其借助一種壓制成形裝置模具將金屬薄板材料壓制成規(guī)定的形狀而制成,這樣,所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,該傳熱面有分別與熱交換流體相接觸的兩個相對的表面,其中所述傳熱表面包括至少一組排成一列的不規(guī)則結構,所述至少一組不規(guī)則結構單元的每組括(i)中央結構部分,具有規(guī)定間距的多個凹口或凸起,所述中央結構部分具有兩對相對的側面,(ii)一對熱交換不規(guī)則結構部分,設置在所述中央結構部分相對的一對側面上,并關于中央結構部分對稱,所述這對熱交換不規(guī)則結構部分和所述中央結構部分形成一對相對的連接側面,它沿著中央結構部分的另一對側面延伸,(iii)至少一個邊界結構部分,位于所述一對相對連接側面的至少一個側面上,所述的至少一個邊界結構部分具有規(guī)定寬度和多個規(guī)定間距的凹口或凸起,使之與所述中央結構部分的多個凹口或凸起垂直。
本發(fā)明的第二方面是制成一組或多組壓制成形部分,它包括具有多個凹口或凸起的中央結構部分;一對位于中央結構部分相對兩側的熱交換不規(guī)則結構部分,它關于中央結構部分對稱;至少一個具有多個凹口或凸起的邊界結構部分,它至少設置在該對相對連接側面中的一個側面上。該至少一個邊界結構部分具有規(guī)定寬度和多個具有規(guī)定間距的凹口或凸起,從而與中央結構部分的凹口或凸起垂直。當將該傳熱部件位于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,且后者倒置,一個傳熱部件的中央結構部分的凸起和邊界結構部分的凸起,分別與另一傳熱部件的凸起緊密接觸。從而使傳熱部件之間保持恒定的距離,以應付熱交換流體間存在很大壓差的情況。因此,可獲得一種具有均勻傳熱性能、強度可靠的、由多個傳熱部件組合而成的完整的熱交換器。即使中央結構部分和熱交換不規(guī)則結構部分在熱交換面的水平方向具有非一致的結構,只要具有均一結構的邊界結構部分設置在相鄰部分,就可在壓制成形完成之后減小剩余畸變,并防止傳熱部件的各自部分產生異常變形。
在本發(fā)明的第三個方面中,所述邊界結構部分可在與其多個凹口或凸起垂直的方向上以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有平滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,邊界結構部分在與其多個凹口或凸起垂直的方向上,以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有平滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,后者倒置,邊界結構部分各自的凸起互相接觸。邊界結構部分接觸點的數(shù)目可減少,從而減小邊界結構部分的接觸面積,從而確保形成一個與邊界結構部分相通的間隙。因此,當傳熱部件用作冷凝器時,液態(tài)的傳熱流體可平穩(wěn)地流動而確保不產生積聚,這樣,增強了傳熱面的傳熱效率。平滑波形橫截面的凹口或凸起改善了邊界結構部分的成型性,從而避免了產品的缺陷。
在本發(fā)明的第四個方面中,所述中央結構部分或所述邊界結構部分可在其多個凹口或凸起的方向以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有光滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面,所述中央結構部分或所述邊界結構部分,在其多個凹口或凸起的方向以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有光滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,后者倒置,邊界結構部分各自的凸起互相接觸。邊界結構部分接觸點的數(shù)目可減少,從而減小邊界結構部分的接觸面積,從而確保形成一個與邊界結構部分相同的間隙。因此,當傳熱部件用作冷凝器時,液態(tài)的傳熱流體可平穩(wěn)地流動而確保不產生積聚,這樣,增強了傳熱面的傳熱效率。光滑波形橫截面的凹口或凸起改善了邊界結構部分的成型性,從而避免了產品的缺陷。
為了達到上述目的,本發(fā)明第五個方面是一種制造傳熱部件的方法,其包括如下步驟利用壓制成形裝置對由金屬薄板制成的被加工材料進行壓制成形,同時在單一的方向上輸送所述被加工材料,從而形成熱交換器的傳熱部件,所述傳熱部件具有規(guī)定形狀,并且至少在其一部分上具有傳熱面。該傳熱面有分別與熱交換流體相接觸的兩個相對的表面。
其中所述壓制成形裝置包括用來形成傳熱面的主模具,主模具有規(guī)定的不規(guī)則結構,該不規(guī)則結構沿被加工材料輸送方向設置在規(guī)定的前后區(qū)域,從而使其相對于前后區(qū)域之間的中間位置相對稱,并在與被加工材料輸送方向相垂直方向與所述的中間位置具有相同的位置關系;借助于壓制成形裝置的主模具對所述被加工材料進行壓制成形,這樣至少有一組壓制成形部分放置成其之間不形成間隙,由此形成傳熱部件。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面,被加工材料借助壓制成形裝置壓制成形,該裝置包括具有規(guī)定不規(guī)則結構的主模具,該不規(guī)則結構沿被加工材料輸送方向設置在前后區(qū)域,并互相對稱,這樣壓制成形裝置的單一壓制成形操作就提供所述前后區(qū)域的壓制成形部分,這一部分在被加工材料輸送方向的垂直方向上、在中央位置的相同的位置上具有不對稱結構。因此,能夠在壓制成形部分的規(guī)定區(qū)域提供基本一致的成型條件,該壓制成形部分與被加工材料的非壓制部分相鄰近,這里不考慮在輸送方向上主模具中間部分的形狀。因此,在壓制成形部分和非壓制成形部分中邊界位置的被加工材料在壓制成形中從非壓制部分拉成壓制成形部分的拉伸程度變得基本上均一。壓制成形完成之后,可避免在壓制成形部分和非壓制成形部分中產生剩余畸變,這樣,能夠避免在最終獲得的傳熱部件中產生異常變形。
在本發(fā)明的第六個方面中,壓制成形裝置的主模具在加工材料輸送方向前后區(qū)域的不規(guī)則結構完全相同;對于被加工材料中利用壓制成形裝置形成的壓制成形部分來說,沿輸送方向布置在后側的具有不規(guī)則結構的該壓制成形部分,利用位于主模具輸送方向上前側的不規(guī)則結構對壓制成形部分進行再壓制步驟,同時以規(guī)定長度間歇地輸送被加工材料,從而在被加工材料上形成多組壓制成形部分。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面,壓制成形裝置的主模具中位于被加工材料輸送方向的前后區(qū)域的不規(guī)則結構完全相同;對于被加工材料中利用壓制成形裝置形成的壓制成形部分來說,設置在輸送方向后側的具有不規(guī)則結構該壓制成形部分,利用主模具輸送方向前側的不規(guī)則結構進行再壓制步驟。結果,在被加工材料輸送方向的前后區(qū)域執(zhí)行雙重壓制操作,從而通過再壓制步驟固定一部分壓制成形部分,這樣對壓制成形部分到將被壓制部分的進料運動進行控制。因而,有可能阻止由于壓制成形步驟產生的變形,這樣,在壓制成形完成之后減小壓制成形部分和非壓制成形部分中的剩余畸變,并避免在最終獲得的傳熱部件中產生異常變形。另外,用于傳熱部件壓制成形部分的雙重壓制操作,可使不規(guī)則結構中作為傳熱面的有效操作部分最大化,并防止了壓制成形部分的變形。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳熱部件的正視圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓制成形步驟狀態(tài)的說明圖;圖3是壓制成形操作的說明圖,示出根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件方法的實施例對被加工材料的一端施加壓制成形操作;圖4是壓制成形操作的說明圖,示出根據(jù)本發(fā)制造傳熱部件的方法的實施例對被加工材料的中部施加壓制成形操作;圖5是壓制成形操作的說明圖,是根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件方法的實施例對被加工材料的另一端施加壓制成形操作;圖6是本發(fā)明實施例中傳熱部件的局部放大圖;圖7是圖6中所示“A”部分的局部放大圖;圖8是本發(fā)明實施例中,傳熱部件中央結構部分中主要部件的俯視剖面圖;圖9A是本發(fā)明實施例中,傳熱部件中央結構部分中主要部件的放大俯視剖面圖,圖9B是其放大的水平剖面圖;圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的傳熱部件的正視圖。
具體實施例方式
下面,將參考附圖1至9對本發(fā)明的實施例進行詳細的說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的傳熱部件的正視圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的進行壓制成形步驟狀態(tài)的說明圖;圖3是壓制成形操作的說明圖,示出根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件的方法的實施例對被被加工材料的一端施加壓制成形操作;圖4是壓制成形操作的說明圖,示出根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件的方法的實施例對被加工材料的中部施加壓制成形操作;圖5是壓制成形操作的說明圖,示出根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件的方法的實施例對被加工材料的另一端施加壓制成形操作;圖6是本發(fā)明實施例中傳熱部件的局部放大圖;圖7是圖6中所示的“A”部分的局部放大圖;圖8是本發(fā)明實施例中傳熱部件的中央結構部分中主要部件的俯視剖面圖;圖9(A)是本發(fā)明實施例中傳熱部件中央結構部分中主要部件的放大俯視剖面圖,圖9(B)是其放大的水平剖面圖。
根據(jù)本發(fā)明實施例圖1至圖9所示的傳熱部件100,具有一個其上設置有壓制成形部分的結構,壓制部分是通過將被待工的矩形金屬薄板材料50沿單一輸送方向供給預定的壓制成形裝置1,從而借助壓制成形裝置1在被加工材料50的中央部分上形成傳熱面110,在傳熱面110的四周形成凸緣120。
傳熱面110是一個具有規(guī)定不規(guī)則性的區(qū)域,傳熱面110的一面與高溫流體接觸,另一面與低溫流體接觸,從而可使熱交換達到最優(yōu)。用壓制成形裝置1進行多個壓制成形步驟,可得到這種傳熱面110。傳熱面110具有由中央結構部分111構成的單元區(qū)域、一對熱交換不規(guī)則結構部分112以及邊界結構部分113。中央結構部分111上有多個具有規(guī)定間距的凸起。熱交換不規(guī)則結構部分112分布在中央結構部分的兩側,并相對于中央結構部分111相對稱。邊界結構部分113分布在熱交換不規(guī)則結構部分的相應的外側,與它們相應的外側相鄰。邊界結構部分113有多個凸起,這些凸起與中央結構部分111上的凸起具有相同的間距,從而彼此互相平行。
上述的熱交換不規(guī)則結構部分112,是基于在現(xiàn)有的不規(guī)則結構的制成的,其波形橫截面具有極好的傳熱性能,并且冷凝水可快速從凹槽排出。在此省略對不規(guī)則性的描述。
邊界結構部分113與中央結構部分111的寬度相等。每個中央結構部分111和每個邊界結構部分113都具有多個凹口或凸起,在與凹口或凸起垂直的方向上具有平滑的正弦曲線截面。這種截面內平滑正弦曲線形的凹口或凸起,可以改善中央結構部分111和邊界結構部分113的可成形性,從而避免產品的缺陷。
凸緣部分120是由具有規(guī)定寬度的平坦部分121和向上凸起122組成的,平坦部分121沿著矩形周邊的兩側連續(xù)分布,并與送料方向平行,向上凸起122從傳熱面110沿另外兩側邊連續(xù)延伸,并與輸送方向垂直。
用于形成所述傳熱部件100的壓制成形裝置1包括一對用于形成傳熱面110的上下主模具10和兩對輔助模具20、30。主模具10形成傳熱面110,傳熱面110具有相對的兩側,可分別與熱交換流體相接觸。輔助模具20和30沿材料的輸送方向設置在主模具10的上游側和下游側,以便交換使用。在主模具10和每個輔助模具20和30的附近設置有檢測裝置(未示出),這種檢測裝置是用來判斷被加工材料50將要被壓制成形的規(guī)定部分,是否到達各自的壓制成形位置。
主模具10具有成型面,它用來形成除凸緣部分120的平坦部分121之外的中央結構部分111、熱交換不規(guī)則結構部分112以及傳熱面的邊界結構部分113。特別是,主模具10在被加工材料上沿輸送方向分別在傳熱面110前后區(qū)域的邊界結構部分113形成不規(guī)則結構。在被加工材料的這些位置上形成的不規(guī)則結構,其形狀都是一樣的。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例制造傳熱部件方法的壓制成形操作。執(zhí)行這一操作是基于這樣一個假設,即已先執(zhí)行了瑕疵檢測步驟,可確保傳送到壓制成形裝置1一側的被加工材料50沒有瑕疵。
壓制成形裝置1的主模具10和輔助模具20、30首先位于其初始狀態(tài),即相應的上下模具互相分隔開。被加工材料50由規(guī)定的材料輸出單元(未示出)輸出,從而被加工材料50的一端插入相應的上下模具之間。當被加工材料50的一端抵達壓制成形裝置1中執(zhí)行壓制成形步驟的位置時,被加工材料的輸送操作暫時停止。借助壓制成形裝置1的主模具10和輔助模具20,被加工材料50的一端被壓制成形,從而在被加工材料50上施加均勻的壓力,從而根據(jù)相應的模具以一種可靠的方式,形成具有規(guī)定不規(guī)則性的壓制成形部分(見圖3)。
由主模具10形成的壓制成形部分包括中央結構部分111、位于中央結構部分111上相對兩側的熱交換不規(guī)則結構部分112,以及設置在該對熱交換不規(guī)則結構部分112相應外側上的邊界結構部分113(圖2)。形成的完全均勻的邊界結構部分113位于被加工材料50非壓制部分的附近。因此,在壓制成形中,壓制成形部分和非壓制成形部分之間的邊界材料從非壓制部分到壓制部分的拉伸程度大體恒定,從而在壓制成形之后減少了壓制成形部分和非壓制成形部分的剩余畸變。
在對被加工材料50一端進行的壓制成形步驟完成之后,壓制成形裝置1將所有的上下模具互相分開。借助材料輸送單元,再次執(zhí)行被加工材料50的輸送操作,這樣被加工材料50僅需利用主模具10即可執(zhí)行壓制成形步驟。這里,被加工材料50剛被壓制成形的區(qū)域就包括已被壓制成形部分的邊界結構部分113,邊界結構部分113沿輸送方向在后部區(qū)域形成,因此,這種邊界結構部分113借助于設置在輸送方向前部區(qū)域的模具而壓制成形。
當剛被壓制成形的被加工材料的區(qū)域到達壓制成形裝置1的壓制成形位置時,被加工材料的輸送操作暫時停止。被加工材料50臨近其一端的部分借助壓制成形裝置1的主模具10被壓制成形,從而使被加工材料50受到均勻壓力,并根據(jù)相應的模具以一種可靠的方式形成具有規(guī)定的不規(guī)則性的壓制成形部分(見圖4)。
之后,壓制成形裝置使相應的模具互相分開,利用材料輸送單元進行被加工材料50的輸送操作,從而使被加工材料50壓制成形的區(qū)域到達壓制成形的位置。操作壓制成形裝置1,從而使上下模具靠近,以便使要被壓制成形的被加工材料的區(qū)域被壓制成形。接著,一系列傳送被加工材料50和壓制成形的步驟在多個準備壓制成形的被加工材料50的多個區(qū)域重復進行。因此,被加工材料50要進行多次壓制成形步驟,其中,被加工材料50利用壓制成形裝置1的主模具10,在每個壓制成形步驟中都要移動一個規(guī)定的長度。
在這種利用主模具10的多個壓制成形的步驟中,重復利用輸送方向上壓制成形裝置1前部區(qū)域上的模具對輸送方向后部區(qū)域已壓制成形的邊界結構部分113進行壓制成形步驟,因此,壓制成形部分沿被加工材料50的輸送方向設置在被加工材料50上,單個邊界結構部分113設置在熱交換不規(guī)則結構部分112的附近。
在主模具10完成規(guī)定數(shù)量的壓制成形步驟后,使用設置在被加工材料50輸送方向后部區(qū)域上的輔助模具30和主模具10,對被加工材料50進行最后的壓制成形步驟。主模具10和輔助模具30保持其初始狀態(tài),即它們各自的上下模具互相分開。然后,材料輸送單元輸送被加工材料50。當被加工材料50的另一端移至壓制成形位置時,被加工材料的輸送操作暫時停止。主模具10和輔助模具30壓制被加工材料50的另一端,這樣被加工材料承受均勻的壓力,并根據(jù)相應的模具以一種可靠的方式形成具有規(guī)定不規(guī)則性的壓制成形部分。而且,在最后一個壓制成形步驟中,形成在輸送方向后部的已被壓制成形部分的邊界結構部分113借助位于輸送方向前部的模具被壓制成形。
在主模具10和輔助模具30完成壓制成形步驟之后,壓制成形裝置1將所有的模具分開。材料輸送單元再次對被加工材料50進行輸送操作,被加工材料50在輸送方向上傳送,并從壓制成形裝置1的上下模具中送出。這樣壓制成形的被加工材料50就被傳送到執(zhí)行下一步驟的地方。
下面,將描述根據(jù)本發(fā)明實施例制造的傳熱部件。利用壓制成形裝置1,對作為被加工材料的金屬薄板進行壓制成形步驟。從壓制成形裝置1中送出的傳熱部件100,被放在以同樣方法制成的另一傳熱部件上,使它們的內表面彼此相對,且后面的傳熱部件被倒置。將這些傳熱部件100邊緣部分120的平坦部分焊接在一起,從而形成一組用做傳熱單元200的聯(lián)合體。熱交換器的主要部件是由多組這樣制成的傳熱單元組成當該傳熱部件100置于另一傳熱部件100上,使它們的內表面彼此相對,且后面的傳熱部件被倒置時,這兩個傳熱部件100的平坦部分121互相接觸,兩個傳熱部件100的中央結構部分111和邊界結構部分113互相接觸,從而在兩個傳熱部件100間形成規(guī)定的間隔。結果,形成一個被邊緣部分120和各自的傳熱表面110包圍的內部空腔,以及由凸起122形成的通道130,它與內部空腔相通(見圖7)。通道130的位置可通過凸起122的位置的確定而很容易被設定。
中央結構部分111和邊界結構部分113的不規(guī)則凸起互相接觸,并在凹口的位置形成間隙,這樣熱交換流體可流過這些間隙(見圖9)。中央結構部分111和邊界結構113間的接觸區(qū)域可減到最小,以便熱交換流體沿著傳熱部件100的傳熱表面的相對兩側平穩(wěn)流過,從而增強傳熱效率。
熱交換單元200中裝配有兩個傳熱部件100,以便熱交換流體可通過凸起122形成的通道130流進和流出空腔。傳熱部件100的外表面上進行熱交換的流體提供熱交換操作。當氣態(tài)的熱交換流體流入熱交換單元200的內部空腔中,而另一種溫度足夠低的熱交換流體流出熱交換單元200時,內部空腔中的熱交換流體經冷卻而被冷凝下來。結果,冷凝水沿著傳熱表面110向下流,從而使熱交換單元有效地用作冷凝器。在這種情況下,傳熱表面110的熱交換不規(guī)則結構部分112中的冷凝水被收集到中央結構部分111和邊界結構部分113中,以便通過中央結構部分111和邊界結構部分113的不規(guī)則部分中的縫隙快速落下,這樣,能夠以適當?shù)姆绞綄⒗淠欧挪粫鹉?,并確保足夠的熱交換效率。
每組熱交換單元組成一聯(lián)合體,當多組熱交換單元一個放在另一個上組成熱交換器的主要部件時,中央結構部分111和邊界結構部分113的凸起以及傳熱面110的邊緣部分120的凸起,與另一個傳熱表面110相應的凸起相互接觸,從而使兩個傳熱面110之間保持適當?shù)拈g隙。
根據(jù)本發(fā)明實施例的傳熱部件,其上形成有具有凸起的中央結構部分111,在中央結構部分111的兩側有熱交換不規(guī)則結構部分112,它相對于中央結構部分111對稱,邊界結構部分113具有與中央結構部分111同樣的凸起,這些部分由此形成單獨的傳熱面110。當該傳熱部件100放在另一傳熱部件100上且后者倒置,使它們的內表面相對時,一個傳熱部件的中央結構部分111的凸起和邊界結構部分113的凸起分別與另一傳熱部件的相應凸起緊密接觸。這樣可使傳熱部件100只間保持恒定的距離,并且當流過傳熱面110相對的兩個表面的熱交換流體間的壓差很大時,也可提供均勻的熱交換性能。
根據(jù)本發(fā)明制造傳熱部件的方法,在利用壓制成形裝置1對被加工材料50進行多個壓制成形步驟時,已被壓制成形的部分的邊界結構部分113,其在輸送方向的后部形成,借助于輸送方向前部的模具被再次壓制成形。因此,被壓制成形的邊界結構部分113使被壓制成形部分到要被壓制部分的拉伸量達到最小,這樣減小了由于最近的壓制成形在已壓制成形部分中產生的變形,并減小了壓制成形之后在壓制成形部分和非壓制成形部分中的剩余畸變。從而可防止最終得到的傳熱部件產生異常變形。
在上述的本發(fā)明傳熱部件的實施例中,借助預定設置的壓制成形裝置1形成的多組壓制成形部分形成了單個的傳熱面110。本發(fā)明并不僅限于這一實施例。還可以提供單組壓制成形部分,該組壓制成形部分中包括中央結構部分111、在中央結構部分111的兩側的熱交換不規(guī)則結構部分112和在該對熱交換不規(guī)則結構部分112的各自外側的邊界結構部分113。這樣的結構能夠提供一種與緊湊的熱交換器相適應的傳熱部件100。
在本發(fā)明上述傳熱部件的實施例中,壓制成形裝置1以規(guī)定排列形成壓制成形部分,從而使這些結構在水平方向設置。本發(fā)明并不僅限于這一實施例。壓制成形裝置1的模具表面可以更換,這樣中央結構部分111和熱交換不規(guī)則結構部分112在與被加工材料50輸送方向平行的方向上的被加工材料50上形成,并且在輸送方向的前后區(qū)域、在與被加工材料輸送方向相垂直的方向與中央部分位置相同的地方形成與所述邊界結構部分113形狀相同的不規(guī)則結構。如圖10所示,在這種情況下,傳熱表面110中的邊界結構部分113固定在上面這組中央結構部分111和熱交換不規(guī)則結構部分112與下面這組中央結構部分111和熱交換不規(guī)則結構部分112之間。當該傳熱部件100置于另一傳熱部件100上時,它們的內表面相對,且后者倒置,中央結構部分111的凸起和傳熱部件邊界結構部分113的凸起,分別與其它傳熱部件的凸起緊密接觸。因此,能夠在傳熱部件之間保持恒定的距離。即使中央結構部分111和熱交換不規(guī)則結構部分112的各自末端在傳熱表面110的水平方向具有非均一結構,由于大體均勻的邊界結構部分113位于這樣非均一結構的附近,同時位于中央結構部分111和熱交換不規(guī)則結構部分112之間的邊界結構部分113,又要經受雙重壓制成形從而使邊界結構部分113在第二壓制成形中被固定,因此可以防止已壓制成形部分的材料拉到要被壓制成形的部分。因而有可能在壓制成形完成之后減小剩余畸變,從而防止傳熱部件100的異常變形。
在本發(fā)明上述實施例中的傳熱部件中,邊界結構部分113和中央結構部分111寬度相同。本發(fā)明并不限于這一實施例。沿輸送方向置于壓制成形裝置1的主模具成型表面的前后區(qū)域,從而對應于傳熱部件100邊界結構部分113的不規(guī)則結構可減小到中央結構部分111的一半。在這種情況下,被加工材料的輸送長度被改變,從而只有未進行壓制的一部分被壓制成形,而不進行雙重壓制成形。位于熱交換不規(guī)則結構部分112之間的邊界結構部分113的寬度與中央結構部分111相等。位于傳熱面110最外側的邊界結構部分113的寬度是中央結構部分111寬度的一半。
在上述本發(fā)明實施例中的傳熱部件中,中央結構部分111和邊界結構部分113在垂直于凹口或凸起的方向具有平滑的正弦波形橫截面。每個傳熱表面110的熱交換不規(guī)則結構部分112都具有凹槽或凸起,從而形成波形截面。這種結構提高了熱交換不規(guī)則結構部分112的可成型性,從而避免了產品的缺陷。
本發(fā)明的第一方面是制成一組或多組壓制成形部分,它包括具有多個凹口或凸起的中央結構部分;位于中央結構部分相對兩側的熱交換不規(guī)則結構部分,相對于中央結構部分對稱;至少一個具有多個凹口或凸起的邊界結構部分,位于該對熱交換不規(guī)則結構部分的至少一個外側上;這樣,整個中央結構部分、熱交換不規(guī)則結構部分和邊界結構部分可作為一個單獨的傳熱表面。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,且后者倒置,一個傳熱部件中央結構部分的凸起和邊界結構部分的凸起分別與另一傳熱部件的相應凸起緊密接觸。從而能使傳熱部件間保持恒定的距離,從而可應付熱交換流體之間存在很大壓差的情況。因此,獲得一種具有均一傳熱性能和可靠強度的、由多個傳熱部件組合而成的完整的熱交換器。即使熱交換不規(guī)則結構部分在熱交換表面的垂直方向具有非均一的結構,只要具有均一結構的邊界結構部分置于熱交換不規(guī)則結構部分的外表面,就可在壓制成形完成之后減小剩余畸變,并防止傳熱部件的相應部分產生異常變形。
本發(fā)明的第二方面是制成一組或多組壓制成形部分,它包括具有多個凹口或凸起的中央結構部分;一對位于中央結構部分相對兩側上的一對熱交換不規(guī)則結構部分,相對于中央結構部分對稱;至少一個具有多個凹口或凸起的邊界結構部分,位于該對相對的連接側面中的至少一個側面上。該至少的一個邊界結構部分具有規(guī)定寬度和多個具有規(guī)定間距的凹口或凸起,從而與中央結構部分的凹口或凸起垂直。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,且后者倒置,中央結構部分的凸起和一個傳熱部件的邊界結構部分的凸起,分別與另一傳熱部件的凸起緊密接觸。從而能夠使傳熱部件之間保持恒定的距離,以應付熱交換流體間存在很大壓差的情況。因此,可獲得一種具有均一傳熱性能、強度可靠、由多個傳熱部件組合而成的完整的熱交換器。即使中央結構部分和熱交換不規(guī)則結構部分在熱交換表面的水平方向具有非一致的結構,只要具有均一結構的邊界結構部分置于相鄰部分,就可在壓制成形完成之后減小剩余畸變,并防止傳熱部件的相應部分產生異常變形。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,邊界結構部分的凹口或凸起,在與其凹口或凸起垂直的方向上具有平滑的波形橫截面。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,后者倒置,邊界結構部分相應的凸起互相接觸。邊界結構部分的接觸點的數(shù)目可被減少,這樣減小了邊界結構部分的接觸面積,從而確保形成一個與邊界結構部分相通的間隙。因此,當傳熱部件用作冷凝器時,液態(tài)傳熱流體的平穩(wěn)流動可確保不會產生聚集,這樣,增強了傳熱面的傳熱效率。平滑波形橫截面的凹口或凸起改善了邊界結構部分的成型性,從而避免了產品的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面,邊界結構部分的凹口或凸起在與其凹口或凸起垂直的方向上具有平滑的波形橫截面。當該傳熱部件置于另一傳熱部件上時,它們的內表面相對,后者倒置,邊界結構部分相應的凸起互相接觸。邊界結構部分的接觸點的數(shù)目可被減少,這樣減小了邊界結構部分的接觸面積,從而確保形成一個與邊界結構部分相通的間隙。因此,當傳熱部件用作冷凝器時,液態(tài)傳熱流體的平穩(wěn)的流動而確保不產生積聚,這樣,增強了傳熱表面的傳熱效率。平滑波形橫截面的凹口或凸起改善了邊界結構部分的成型性,從而避免了產品的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面,被加工材料借助壓制成形裝置被壓制成形,該裝置包括具有規(guī)定不規(guī)則結構的主模具,該不規(guī)則結構沿被加工材料輸送方向分布在前后區(qū)域,并互相對稱,這樣壓制成形裝置的單一壓制成形操作就提供上述前后區(qū)域的壓制成形部分,這一部分在被加工材料輸送方向的垂直方向上,在與中央位置的相同的位置上具有不對稱結構。因此,能夠在壓制成形部分的規(guī)定區(qū)域提供基本一致的成型條件,該壓制成形部分與被加工材料的非壓制部分相鄰,這里不考慮在輸送方向上主模具中間部分的形狀。因此,在壓制成形部分和非壓制成形部分中的邊界位置被加工材料在壓制成形中從非壓制部分到壓制成形中的拉伸程度變得基本上均一。壓制成形完成之后,可避免在壓制成形部分和非壓制成形部分中產生的剩余畸變,這樣,能夠避免了最終獲得的傳熱部件產生異常變形。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面,壓制成形裝置主模具中位于被加工材料輸送方向的前后區(qū)域的不規(guī)則結構彼此相同。對于被加工材料中利用壓制成形裝置制成的壓制成形部分來說,設置在輸送方向后側的具有不規(guī)則結構的壓制成形部分,利用主模具輸送方向上前側的不規(guī)則結構再進行壓制成形步驟。結果,在被加工材料的輸送方向的前后區(qū)域進行雙重壓制操作,從而通過再壓制步驟固定一部分壓制成形部分,這樣可對壓制成形部分到要被壓制部分的進料運動進行控制。因而,有可能阻止由于壓制成形步驟產生的變形,從而,在壓制成形完成之后減小壓制成形部分和非壓制成形部分中的剩余畸變,并避免最終獲得的傳熱部件產生異常變形。另外,用于傳熱部件壓制成形部分的雙重壓制操作,可使不規(guī)則結構中作為傳熱面的有效操作部分最大化,并防止壓制成形部分的變形。
權利要求
1.一種熱交換器的傳熱部件,其借助于一種壓制成形裝置的模具將金屬薄板材料壓制成規(guī)定的形狀,以便所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,所述傳熱面具有分別與熱交換流體相接觸的相對的兩個表面,其中所述傳熱面包括至少一組排成一列的不規(guī)則結構,所述至少一組不規(guī)則結構單元的每組包括(i)一個中央結構部分,其具有多個有規(guī)定間距的凹口或凸起,(ii)設置在所述中央結構部分相對兩側的一對熱交換不規(guī)則結構部分,這兩部分相對于中央結構部分對稱,(iii)設置在所述一對熱交換不規(guī)則結構部分的各自外側的至少一個側面的至少一個邊界結構部分,使之與其各自的外側相鄰,所述至少一個邊界結構部分具有規(guī)定的寬度和多個凹口或凸起,這些凹口或凸起具有與所述中央結構部分上的多個凹口或凸起相同的間距,并使與其互相平行。
2.一種熱交換器的傳熱部件,其借助于一種壓制成形裝置的模具將金屬薄板材料壓制成規(guī)定的形狀,以便所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,所述傳熱面具有分別與熱交換流體相接觸的相對的兩個表面,其中所述傳熱面包括至少一組排列成一列的不規(guī)則結構,所述至少一組不規(guī)則結構單元的每組包括(i)中央結構部分,其具有規(guī)定間距的多個凹口或凸起,所述中央部分相對的兩對側面,(ii)一對熱交換不規(guī)則結構部分,其設置在所述中央結構部分所述兩對相對側面的一對側面上,并關于中央結構部分對稱,所述該對熱交換不規(guī)則結構部分和所述中央結構形成一對相對的連接側,其沿著中央結構部分兩對相對側的另一對延伸,(iii)至少一個邊界結構部分,其設置在所述一對相對連接側的至少一側上,所述至少一個邊界結構部分具有規(guī)定寬度和多個規(guī)定間距的凹口或凸起,使之與所述中央結構部分的多個凹口或凸起垂直。
3.如權利要求2所述的傳熱部件,其中所述邊界結構部分在所述多個凹口或凸起的方向垂直的方向上,以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有平滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。
4.如權利要求1或2所述的傳熱部件,其中,所述中央結構部分或所述邊界結構部分在其多個凹口或凸起的方向以凹槽或凸起的形式延伸,從而形成具有平滑波形橫截面的多排不規(guī)則結構。
5.一種制造傳熱部件的方法,包括如下步驟利用壓制成形裝置對由金屬薄板制成的被加工材料進行壓制成形,同時在單一的進料方向上輸送所述被加工材料,從而形成熱交換器的傳熱部件,所述傳熱部件具有規(guī)定的形狀,所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,所述傳熱面具有分別與熱交換流體相接觸的相對的兩個表面,其中所述壓制成形裝置包括用來形成傳熱表面的主模具,所述主模具具有規(guī)定的不規(guī)則結構,該不規(guī)則結構在被加工材料輸送方向設置在規(guī)定的前后區(qū)域,從而相對于所述前后區(qū)域之間的中央位置彼此對稱,并且在與被加工材料輸送方向垂直的方向上相對于所述中間位置具有相同的位置關系;所述被加工材料借助于壓制成形裝置的主模具被壓制成形,從而至少一組壓制成形部分被放置成在其之間不形成間隙,由此形成傳熱部件。
6.如權利要求5所述的方法,其中所述壓制成形裝置的主模具在被加工材料進料方向的前后區(qū)域的不規(guī)則結構完全相同,并且對于被加工材料利用壓制成形裝置壓制成的壓制成形部分來說,沿輸送方向設置在后側的具有不規(guī)則結構的該壓制成形部分,利用位于主模具輸送方向上前側的不規(guī)則結構對壓制成形部分進行再壓制步驟,同時以規(guī)定長度間歇地輸送被加工材料,從而在被加工材料上形成多組壓制成形部分。
全文摘要
一種傳熱器的傳熱部件,其借助于壓制成型裝置的模具將金屬薄板材料壓制成規(guī)定的形狀,從而所述傳熱部件在其至少一部分上具有傳熱面,該傳熱面具有分別與熱交換流體相接觸的相對的兩個表面。傳熱表包括至少一組排成一行的不規(guī)則結構,所述每組不規(guī)則結構單元包括(i)一個中央結構部分,其具有多個有規(guī)定間距的凹口或凸起,(ii)在中央結構部分的相對兩側有一對熱叫換不規(guī)則結構部分,其關于中央結構部分對稱,(iii)在該對熱交換不規(guī)則結構部分的各自外側的至少一個面上,有至少一個邊界結構部分,以便與其各自的外側相鄰。邊界結構部分具有規(guī)定的寬度和多個凹口或凸起,它們與所述中央結構部分上的多個凹口或凸起的間距相同,從而與其相平行。
文檔編號F28D9/00GK1407308SQ0212475
公開日2003年4月2日 申請日期2002年6月24日 優(yōu)先權日2001年8月6日
發(fā)明者松崎豐明 申請人:聚源株式會社
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