扁管及热交换器的制作方法

1.本发明涉及一种用于热交换器的扁管以及一种具有这种扁管的热交换器。


背景技术：

2.在仅具有一个单通道的热泵应用和热交换器中，问题在于在不利的环境条件下，单通道可能容易冻结。该问题可以通过以下方式解决，例如，具有扁管的热交换器块中的制冷剂压降例如通过热交换器块中制冷剂的增加的偏转来增加。压降的增加与制冷剂的沸点温度的增加密切相关，由此能够增加扁管或热交换器块的温度，并且因此至少能够降低冻结的风险。这能够例如通过曲折状或多回路地流过热交换器来实现。
3.从cn 103 644 685 a中已知一种具有两个流入收集器和两个流出收集器的热交换器。该热交换器具有彼此交替堆叠的两种类型的扁管。第二类型的扁管基本上是直的。第一类型的扁管在其纵向端部附近具有急剧的弯曲或折叠，在该弯曲或折叠中，相应扁管的中心热交换部分合并到这些扁管的成角度部分中。因此，第一流入收集器和第一流出收集器与第二类型扁管成直线布置，并且第二流入收集器和第二流出收集器各自布置在第二类型扁管的旁边并且连接到第一类型扁管的成角度部分。
4.然而，(第一类型的)扁管的纵向端部附近的急剧弯曲或折叠导致急剧弯曲或折叠区域中的内部机械应力增加。因此，由于在热交换器运行时这种通常的扁管必须承受的冷却剂或制冷剂压力，这种通常的扁管在其制造过程中或在热交换器运行过程中可能易于发生材料故障。


技术实现要素：

5.本公开提出了用于改进热交换器的扁管的新方法。
6.因此，本发明的总体构思是将用于热交换器的扁管的弯曲部分配置为具有第一弯曲部和第二弯曲部，扁管的热交换部经由该第一弯曲部和第二弯曲部合并到扁管的成角度部分中。
7.有利地，这导致与通常的弯曲扁管相反的弯曲半径增加，并且因此允许扁管的强度提高并且在其制造或操作期间不太可能发生故障。
8.本发明涉及一种用于热交换器的扁管，该扁管具有界定至少一个冷却剂通道的管体，冷却剂或制冷剂能够流过该至少一个冷却剂通道。管体具有以管体的厚度彼此相对布置的外顶部表面和外底部表面以及以管体的宽度彼此相对布置的两个外侧表面，所述外侧表面将外顶部表面连接到外底部表面。不言而喻，表述“外顶部表面”和“外底部表面”仅指扁管的优选取向，其中在不脱离本发明的范围的情况下，该取向能够偏离。因此，如果可行，处于其运行位置中的扁管能够定向为使其外底部表面相对于重力向上或向下或侧向。管体具有基本沿延伸方向延伸的热交换部分。管体具有基本沿相对于延伸方向倾斜的横向方向延伸的成角度部分。优选地，第一弯曲部具有包括两个子弯曲部的s形或z形形状，其中一个子弯曲部指向偏移方向的相反方向而其中一个子弯曲部指向偏移方向，其中这两个子弯曲
部一起导致管体反向于偏移方向缩回同时在延伸方向上远离热交换部分。管体还具有将热交换部分连接到成角度部分的弯曲部分。成角度部分被布置为距热交换部分一定距离，该距离在基本垂直于延伸方向和横向方向两者的偏移方向上测得。弯曲部分在其面向热交换部分的第一端部区域中具有与偏移方向相反的第一弯曲部。弯曲部分在其面向成角度部分的第二端部区域中具有沿偏移方向的第二弯曲部。这允许弯曲部分具有特别大的弯曲半径，使得能够增强扁管的机械强度并且能够简化其制造。
9.根据扁管的优选实施例，第二弯曲部是扭转弯曲部。由此，与热交换部分相对的成角度部分的倾斜以及成角度部分与热交换部分之间沿偏移方向的距离能够在单个且因此廉价的形变过程中实现。
10.根据扁管的另一优选实施例，延伸方向基本上沿直线而行。这允许特别有效的热交换。
11.在扁管的另一优选实施例中，横向方向基本上垂直于延伸方向。这种扁管的生产成本是特别低。
12.在扁管的另一优选实施例中，成角度部分与热交换部分相对布置的距离小于第二弯曲部的最小弯曲半径。这样，在制造过程中将扁管弯曲成其最终形状时的机械负载能够保持在故障负载以下。
13.根据扁管的另一优选实施例，第二弯曲部的最小弯曲半径为管厚度的3至6倍。第二弯曲部的弯曲半径与管厚度的这个比率已被证明是特别合适的。另外或作为替代，第二弯曲部的最小弯曲半径为管宽度的0.70至0.95倍。另外或作为替代，热传递翅片能够存在于外顶部表面和/或外底部表面处，其中，热翅片沿翅片高度从相应的外顶部表面和/或外底部表面突出，该翅片高度是相对于相应的外顶部表面和/或外底部表面垂直测量的，第二弯曲部的最小弯曲半径是翅片高度的0.70到0.95倍。
14.根据扁管的另一优选实施例，管体界定沿管的宽度成队列布置的多个冷却剂通道，其中，在直接相邻的冷却剂通道之间存在沿管体的厚度延伸的分隔壁。这种扁管在其外部上表面和底部表面处的允许特别均匀的热交换分布。此外，这种扁管能够具有特别小的厚度。
15.在扁管的另一优选实施例中，管体具有均匀的材料或由均匀的材料组成，该材料优选地是金属。这增强了热传递/热交换，并且允许弯曲半成品直扁管匹配根据本发明该实施例的扁管的几何形状。
16.根据扁管的另一优选实施例，在垂直于延伸方向和偏移方向的视图中，弯曲部分具有s形或z形几何形状。这意味着，如果第一弯曲部包括两个子弯曲部，这两个子弯曲部共同形成s或z形形状，则第二弯曲部逐渐地添加到s或z形形状以形成弯曲部分的s或z形几何形状。由此，能够增加第二弯曲部的弯曲半径。
17.本发明还涉及一种具有如上所述的根据本发明的第一扁管的热交换器，其中，第一扁管远离弯曲部分的成角度部分的纵向端部容纳在第二收集器的相关联的第二开口中。因此，根据本发明的扁管的前述优点相应地传递到热交换器。此外，热交换器具有第二扁管，其中，这些第二扁管的第一纵向端部容纳在第三收集器的相关联第三开口中，并且第二扁管的第二纵向端部容纳在第一收集器的相关第四开口中，所述第二扁管的第二纵向端部与它们的第一纵向端部相对布置。第一开口和第四开口彼此间隔开布置。
18.根据热交换器的优选实施例，第一扁管和第二扁管沿着堆叠方向交替布置，该堆叠方向对应于特别是等于第一扁管的偏移方向。通过交替布置各个扁管，能够提高除霜能力。因此，能够缩短除霜周期并且能够提高热交换器的整体能量效率。
19.在热交换器的另一优选实施例中，相邻扁管之间存在中间空间，热传递翅片容纳在该中间空间中。因为热传递翅片有效地增加了热交换器的热交换表面积，因此这增强了流经中间空间的流体与流过扁管的冷却剂或制冷剂之间的热交换/热传递。
20.优选地，在组装热交换器的同时，热传递翅片通过第一弯曲部保持就位。
21.根据热交换器的另一优选实施例，在沿堆叠方向的视图中，第一扁管的热交换部分与第二扁管完全重叠，而第一扁管的成角度部分则不重叠。这允许特别良好的热交换，同时保持热交换器的轮廓和低的空气压降。
22.在热交换器的另一优选实施例中，第二扁管基本上是直的。这种第二扁管能够很容易地从库存中取出，而无需对其进行任何制造或修改过程，除了按长度切割。
23.根据热交换器的另一优选实施例，第二扁管以及第一扁管符合如上所述的本发明。然后，第一扁管的横向方向与第二扁管的横向方向不同。这种热交换器能够以特别紧凑的设计进行设置。
24.本发明的其他重要特征和优点从附图以及根据附图的相关联附图说明中变得显而易见。
25.应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且仍将在下文说明的特征不仅可以以所述的相应组合使用，而且可以以其他组合或者分别使用。
26.本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且在下文的描述中更详细地说明，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
附图说明
27.分别示意性地示出：
28.图1a以与横向方向相对的视图示出了根据本发明的扁管的示例；
29.图1b以沿偏移方向的视图示出了图1a的示例；
30.图2a以沿偏移方向的视图示出了根据本发明的扁管的另一示例；
31.图2b以与横向方向相反的视图示出了图2a的示例；
32.图3a以与横向方向相对的视图部分地示出了根据本发明的热交换器的示例；
33.图3b以沿偏移方向的视图示出了图3a的热交换器的第一扁管；
34.图4a以沿偏移方向的平面视图示出了图3a的热交换器；以及
35.图4b以沿偏移方向的平面视图示出了根据本发明的热交换器的另一示例。
具体实施方式
36.图1a以与横向方向10相对的视图示出了根据本发明的扁管1的示例，该扁管1配置为在根据本发明的热交换器30中实施，该热交换器在图3a、图4a和图4b中示出并且稍后描述。图1b以沿偏移方向12的视图示出了图1a的示例。如从图1a和图1b中可见，扁管1具有管体2，该管体界定至少一个冷却剂通道3，冷却剂或制冷剂能够流过该冷却剂通道。在图1a的示例中，管体2界定了多个冷却剂通道3，这些冷却剂通道沿管1的宽度w成队列地布置。沿管
体2的厚度t延伸的分隔壁17存在于两个直接相邻的冷却剂通道3之间。例如，管体2具有均匀的材料或由这种均匀的材料组成。管体2的材料例如是金属。
37.图2a以沿偏移方向12的视图示出了根据本发明的扁管1的另一示例。图2b以与横向方向10相反的视图示出了图2a的示例。换句话说，图2a的立体图对应于图1b的立体图，而图2b的立体图类似于图1a的立体图。为了清楚且更好的理解，在图2a和2b的示例中管体2的冷却剂通道3未示出。
38.如从图1a、图1b、图2a和图2b中可见，管体2具有外顶部表面4和外底部表面5，它们以管体2的厚度t彼此相对布置。管体2还具有两个外侧表面6，它们以管体2的宽度w彼此相对布置。外侧表面6连接外顶部表面4和外底部表面5。管体2具有基本上沿着延伸方向8延伸的热交换部分7。管体2具有基本上沿着相对于延伸方向8倾斜的横向方向10延伸的成角度部分9。管体2具有将热交换部分7连接到成角度部分9的弯曲部分11。
39.从图1a和图2b可以看出，成角度部分9被布置为距热交换部分7一距离d，该距离d在偏移方向12上测得。偏移方向12基本上垂直于延伸方向8和横向方向10两者。弯曲部分11具有第一弯曲部14，该第一弯曲部存在于弯曲部分11的面向热交换部分7的第一端部区域13中。弯曲部分11的第一弯曲部14与偏移方向12相反地弯曲。此外，弯曲部分11具有第二弯曲部16，该第二弯曲部存在于面向成角度部分9的第二端部区域15中。第二弯曲部16在偏移方向12上弯曲。换句话说，在第一端部区域13中，由于第一弯曲部14，管体2在与偏移方向12相反的方向上与热交换部分7相对地凹回。因此，在第二端部区域15中，由于第二弯曲部16，管体2在偏移方向12上从热交换部分7和第一端部区域13凸出。弯曲部分11例如具有s形或z形的几何形状19。在第一弯曲部14与第二弯曲部16之间能够存在阶梯弯曲部22(参见图2a和图2b)。第一弯曲部14能够具有由两个子弯曲部组成的s形或z形形状，其中一个子弯曲部指向偏移方向的相反方向，而其中一个子弯曲部指向偏移方向，其中这两个子弯曲部一起导致管体2反向于偏移方向12缩回同时在延伸方向8上远离热交换部分7。当第一弯曲部14包括两个子弯曲部时，两个子弯曲部共同具有s形或z形形状，第二弯曲部16可以逐渐地添加到s形或z形几何形状以便形成弯曲部分11的s形或z形几何形状19。
40.附加地，图1a、图1b、图2a和图2b示出了，延伸方向8基本上沿直线而行。在图1a、图1b、图2a和图2b的示例中的横向方向10基本上垂直于延伸方向8。不言而喻，作为替代方案，与图1a、图1b、图2a和图2b的直角相比，横向方向10可以以与延伸方向8相反的不同角度倾斜。横向方向10能够沿直线或曲线而行。成角度部分9与热交换部分7相对布置的距离d小于第二弯曲部16的最小弯曲半径r。第二弯曲部16的最小弯曲半径r例如为管体2的管厚度t的3至6倍。最小弯曲半径r能够为管宽度w的0.70至0.95倍。最小弯曲半径r能够由弯曲部分11的内部高度h确定，该内部高度沿偏移方向12测得。当逐步远离热交换部分7时，弯曲部分11首先设置为被第一弯曲部14沿与偏移方向12相反的方向凹回，然后弯曲部分11由其第二弯曲部16开始在偏移方向12上上升，以便穿过含有热交换部分7的平面，最后在偏移方向10上转移到成角度部分9中。
41.根据图1a、图1b、图2a和图2b中，第二弯曲部16是扭转弯曲部18。这意味着在第二弯曲部16中，管体2同时弯曲和扭转，使得一方面成角度部分9与热交换部分7之间的距离d被桥接，而另一方面在热交换部分7中代表顶部表面4的管体2的完全相同的表面区域在成角度部分9的区域中突变为底部表面5。因此，管体2能够在第二弯曲部16中扭转180
°
。
42.如上所述，扁管1可用在根据本发明的热交换器30中。在图3a中，在与横向方向10相对的视图中部分地示出了根据本发明的热交换器30的示例。热交换器30具有根据本发明的第一扁管1，所述第一扁管中的一个以沿偏移方向12的视图单独地示出在图3b中。替代地，热交换器30的第一扁管1可以符合如上所述的图1a、图1b、图2a和图2b的示例。热交换器30的第一扁管1各自具有其热交换部分7的第一纵向端部20，该第一纵向端部背离其弯曲部分11。
43.图4a以沿偏移方向12的平面视图示出了热交换器30。如从图3a和图4a中可见，第一扁管1的第一纵向端部20容纳在热交换器30的第一收集器36的相关联的第一开口39中。第一扁管1中的每一个还具有其成角度部分9的第二纵向端部21，该第二纵向端部背离其弯曲部分11。这些第二纵向端部21容纳在热交换器30的第二收集器37的相关联的第二开口40中。热交换器30还具有第二扁管31。这些第二扁管31具有第一纵向端部32，该第一纵向端部容纳在热交换器30的第三收集器38的相关联的第三开口41中。第二扁管31还具有第二纵向端部33，该第二纵向端部与这些第二扁管的第一纵向端部32相对地布置，该第二纵向端部容纳在热交换器30的第一收集器36的相关联的第四开口42中。第一开口39和第四开口42彼此间隔开布置。
44.从图3a中可见，热传递翅片34能够存在于外顶部表面4和外底部表面5处，其中，热翅片34沿翅片高度hf从相应的外顶部表面4和外底部表面5凸出。翅片高度hf相对于相应的外顶部表面4和外底部表面5垂直测量。第二弯曲部16的最小弯曲半径r是翅片高度hf的0.70至0.95倍。
45.根据图3a和图4a，在热交换器30中，第一扁管1和第二扁管31沿着对应于第一扁管1的偏移方向12的堆叠方向交替布置。例如，该堆叠方向等于第一扁管1的偏移方向12。在两个相邻扁管1、31之间，热交换器30中能够存在中间空间35，热交换器30的热传递翅片34容纳在该中间空间中。在沿堆叠方向的视图中，第一扁管1的热交换部分7例如与第二扁管31完全重叠，而第一扁管1的成角度部分9至少部分不与第二扁管31重叠。例如，第二扁管31可以基本上是直的。例如，在组装热交换器30的同时，热传递翅片34能够通过第一扁管1的第一弯曲部14保持就位。
46.在热交换器的替代示例中，该替代示例——在沿偏移方向12的平面视图中——在图4b中作为示例示出，第二扁管31配置为基本上符合如图1a、图1b、图2a和图2b中示例性示出的并且如上所述的本发明的扁管1，其中，第一扁管1的横向方向10不同于第二扁管31的横向方向10'。因此，在热交换器30中的第一扁管1和第二扁管31两者都可以符合根据本发明的扁管1，其中在热交换器30中，它们以不同的、特别是镜像的取向来安装。在图4b的示例中，第一扁管1和第二扁管31形成为相同部件，它们仅在热交换器30中的取向不同。
47.虽然以上描述构成了本发明的优选实施例，但在不脱离所附权利要求的适当范围和合理含义的情况下，本发明易于修改、变化和改变。