热交换器细长管道的固定支架及装配这种支架的方法 本发明涉及热交换器，具体涉及具有细长管道例如集流管的热交换器以及固定在该管道上的固定支架。
已知各种形式的包含管道的热交换器，该管道用于收集热交换器其它导管中的工作流体和/或将工作流体配送到热交换器的其它导管。已知将固定支架固定在这种管道上，以便将热交换器固定于支承部件或将另外的部件固定于热交换器上。固定支架通常用铜焊固定在管道上，在铜焊操作期间该支架相对于管道保持不动。通常用固定夹具或将支架点焊在集流管上来实现这种保持不动。在管道上还采用夹具式的固定支架，应用螺纹紧固件将支架部件夹紧在管道上。虽然这些管道组件的固定支架对于其预定目的是合用的，但是应用这些支架，将其固定在集流管上时，在使这些夹具式支架与集流管准直，机加工夹具式支架和/或在完成铜焊操作之前支架错位的调节等方面经常是很费工时的。
本发明的主要目的是提供一种用于热交换器细长管道的新地改进的固定支架以及提供一种装配此种支架的方法。
按照本发明的一个方面，提供一种用于热交换器细长管道的固定支架。细长管道具有纵轴和固定支架接收外表面，该表面至少伸过管道的一部分纵向长度。
按照本发明的一个方面，固定支架包括用单片材料形成的主体。该主体包括：固定片；第一和第二相对带，各个带具与第二端部分隔开一定距离的第一端部分；第一桥接部分，连接第一和第二带的第一端部分；和第二桥接部分，连接第一和第二带的第二端部分。固定片成形为可将固定支架连接于除该管道外的一种结构。第一和第二相对带形成管道的接收孔，该孔成形为大体与管道的固定支架接收外表面相贴合。第一带在支架装在管道上时沿纵向与第二带间滑开。第一带形成接收孔的第一部分，第二带形成接收孔的第二部分，该第二部分与第一部分相对。主体可从第一状态永久形变为第二状态，在第一状态时，带可在管道接收孔中滑动接收固定支架的接收外表面，与其形成滑动配合，在第二状态时，该带将固定支架的接收外表面夹紧在管道接收孔中。
按照本发明的另一方面，固定支架包括如前所述的用单片材料作的主体和固定片。第一、第二和第三带形成纵向间隔开的共轴的管道接收孔，该孔成形为大体贴合管道的固定支架接收外表面，第一、第二和第三带中的各个带具有与第二端部分隔开的第一端部分。第一桥接部分桥接第一和第二带的第一端部分；第二桥接部分桥接第一和第二带的第二端部分；第三桥接部分桥接第三和第二带的第一端部分；第四桥接部分桥接第三和第二带的第二端部分。当支架固定于管道上时，第一和第三带在纵方向与第二带的相对两侧隔开一定距离。第一和第二带形成接收孔的第一接收孔、第二和第三带形成第二接收孔，该第二接收孔与第一接收孔纵向间隔开。主体可从第一状态永久形变到第二状态，在第一状态时，该带可使固定架接收外表面滑动地进入管道接收孔，与其形成滑动配合，在第二状态时，该带将固定支架接收外表面夹紧在管道接收孔内。
按照本发明的再一方面，提供了如前所述的热交换器的管道/固定支架组件，该组件还包括形成在固定支架接收外表面上的向外凸出的凸出部，还包括在至少一个带上的至少一个孔。该孔(或多个孔)接收形成在固定支架接收外表面上形成的凸出部。
按照本发明的又一方面，提供一种用于将固定支架装配在热交换器细长管道上的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将管道插入由固定支架第一和第二相对带形成的接收孔中；
(b)使固定支架永久形变，减小接收孔的尺寸，使第一和第二带紧压接触管道；
(c)使管道发生永久形变，形成一个凸出部，使该凸出部嵌入在第一和第二相对带中的一个带上形成的孔中。
按照本发明的再一方面，提供一种用于将固定支架装配在热交换器细长管道上的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将管道插入由固定支架的第一和第二相对带形成的接收孔中；
(b)永久形变固定支架，减小接收孔的尺寸，使第一和第二带接触管道；
(c)在完成步骤(b)后，将甚少一个带焊接在管道上。
下面接合附图、上述简要说明和所附权利要求书进行详细说明，从这些说明中可以明显看出本发明的其它目的、特征和优点。
图1是热交换器的前视图，该热交换器包括细长管道和实施本发明的固定支架；
图2是细长管道和固定支架的放大局部视图；
图3是图1所示固定支架的透视图；
图4是沿图1的4-4线截取的截面图，示出第一状态的固定支架；
图5是固定支架的平面图；
图6是类似于图4的截面图，示出第二状态的固定支架；
图7是类似于图4和6的截面图，示出固定支架、管道和用于将固定支架固定于管道上的压模工具；
图8是固定支架另一实施例的透视图。
附图中示出平行流动热交换器10上细长管道的固定支架的若干例示性实施例，该热交换器包括：一对细长管道，其形式为圆筒形管状集流管12；许多出入口的扁平管子14，在集流管12之间延伸；蛇形片16(图1示意示出)，在管子14的相邻管之间延伸。然而应当明白，本发明适用于采用其它类型集流管、片和热交换器管子或导管例如圆筒形热交换管子、板式片的其它形式热交换器或蛇形热交换器。另外，管道的横截面不一定为圆形。其形状不受限制，作为例子可以应用椭圆形的或长方形的横截面。因此，除所附权利要求书明确说明的范围外，对用于具体形式的热交换器没有任何限制。
参考图1，各个集流管12面向另一集流管的侧面包括许多管子槽口18，这些槽口与相对集流管上的管子槽口18位于一条直线上。许多管子16的端部20密封地装在槽口18中的相应槽口内。固定支架30固定于至少一个集流管12上。
参考图2，集流管12具有纵轴32和固定支架接收外表面34，该表面至少伸过集流管12的一部分纵向长度，如用虚线示出的部分。在例示的实施例中，集流管12大体为圆形，而固定支架接收外表面12其横截面大体为圆形，但具有因形成管子槽口18造成的不多的不连续性。
如图3所示，支架30具有用单片材料作的主体40，在一个实施例中该材料是铝AA 3003-H14材料。主体40包括固定片42，该固定片成形为可将固定支架连接于除管道12以外的一种结构上。该主体还分别包括第一、第二和第三带44、46和48，这些带形成一对大体贴合固定支架接收外表面34的集流管接收孔50、51。在例示的实施例中，接收孔50和51大体为圆形。如图5清楚示出的，第一和第三带44和48沿纵向与第二带46隔开，即由第二带46相对两侧的一对槽口52和53隔开。槽口52具有宽度W1，而槽口53具有宽度W2。如图4清楚示出的，第一和第三带44和48形成集流管接收孔50、51的第一部分54，该部分分别从点A反时针延伸至点B。第二带46形成接收孔50、51的第二部分55，该部分与第一部分相反，从A点顺时针延伸至点B。第一带44具有沿带44的长度彼此间隔的一对端部分56和58。第二带46具有沿带46的长度彼此隔开的一对端部分60和62。第三带48具有沿带48的长度彼此隔开的一对端部分64和66。第一桥接部分68跨越槽口52的宽度51，使第一和第二带44和46的第一端部分56和60连接。第二桥接部分70跨越槽口52的宽度W1，使第一和第二带44和46的第二端部分58和62连接。第三桥接部分72跨越槽口53的宽度W2，使第二和第三带46和48的第一端部分60和64连接。第四桥接部分74跨越槽口53的宽度W2，使第二和第三带46和48的第二端部分62和66连接。如图4清楚示出的，各个端部分56、58、60、62、64和66具有转接半径或弯曲半径R，该半径使相应的带44、46和48过渡到其相应的桥接部68、70、72和74。如图5清楚示出的，支架30的主体40还包括一对孔80，该孔图上示为带46上的圆筒形通孔。如图6清楚示出的，这些孔80接收凸出部82(图6中仅示出一个)，该凸出部图中示为在组装操作期间在集流管12的表面34形成的浅凹形式，它从该表面向外凸出。
如图2清楚示出的，在例示的实施例中，这样配置各个带44和48，使得支架30固定在集流管12上时，该带能咬合在一对管子14和一对槽口18之间的集流管12的表面34。带46和孔80配置成在带46咬合表面34时最好与至少一个管子槽口18相对。
支架30可以用板材的板片形成，首先形成槽口52和53，然后胀开带44、46和48，形成接收孔50和51至要求的形状。利用合适材料加工方法形成槽口52和53和胀开带44、46和48。同样，也可以用适当的材料加工方法形成端部分56、58、60、62、64和66的弯曲半径R和固定片42。
如图4清楚示出的，支架30具有第一状态，在此状态时，带44、46和48的集流管接收孔50和51可滑动地接收固定架接收外表面34(图4中用虚线示出)，与其形成滑动配合，从而可以将支架30套在集流管12上。如图6清楚示出的，支架30具有第二状态，在此状态时，主体40已从第一状态发生永久形变、使得带44、46和48可以接触和或夹紧装入集流管接收孔50和51内的固定支架接收外表面34。具体是，主体40已发生永久形变，减小了接收孔50和51的至少一个尺寸，从而可使带能够接触集流管21。在例示的实施例中，永久形变造成第一状态中的接收孔50和51的外周缘的减小，并至少在接收孔50和51的选定部分造成接收孔50和51横向直径的减小。
如图7清楚示出的，在优选实施例中，利用一套压模工具90来完成从第一状态到第二状态的转变，该套压模工具90包括固定压模92和活动压模94，该活动压模可相对压模92沿导向件98的轴线96在压模92和94之间移动。导向件98包括导柱100，该导柱从压模92伸入到压模94上形成的孔102中。压模92包括可与带46大体贴合的支承表面104。压模94包括配置成分别与带44和48接触的两个间隔开的表面(图7中仅示出一个)，该表面用于形成带44和48的永久形变形状。对此，各个表面104包括一对接触区域106和108，该接触区域配置在弯曲半径R处，接触带44和48的相应端部分56、64和58、66，然后在模具92和94相向运动时通过与端部分56、58、64和66的接触使带44和48相对于带46发生永久形变，从而使支架30进入第二状态。这种永久形变通常包括带44和48向带46的运动和端部分56、58、64和66的弯曲半径R尺寸的减小。另外，在例示的实施例中，压模94携带一对冲模110(图7仅示出一个)，各个冲模成形为可伸过管子槽口18而与集流管12的与管道槽口相对的内壁咬合，并在压模92和94相向运动时，在表面34上形成一个凸出部82，使得该凸出部可伸入其相应孔80中。因此在例示的实施例中，支架永久形变到第二状态和集流管12永久形变而形成凸出部82大体是在同时完成的。然而，应当注意到，在一些应用中，固定片42相对于必须穿过其相应管子槽口18的各个冲模110的取向不允许各个冲模110在压模94沿轴线96移动时伸入它们的相应管子槽口18。在这种情况下，用冲模110形成凸出部82可能需要该冲模沿非轴线96的轴线移动，这很可能需要用单独的操作完成，与用压模永久形变支架30的操作分开。
在第二状态中支架30的永久形变量和在集流管12的表面34和各个带44、46和48之间最终的接触力取决各个应用的要求和结构。例如，在很多常规热交换器中，热交换器管子14的端部铜焊在集流管12的管子槽口18上。在这种结构中，在集流管12的表面34和一个或多个带44、46和48之间形成铜焊连接是方便的。在这种应用中，第二状态的支架30的永久形变量只需达到在集流管的表面34和带44、46和48之间形成密配合的程度，以便在铜焊期间使支架固定就位，这样便可形成合乎要求的铜焊焊接。这种密配合在表面34和带44、46、48之间只产生较小的接触力。实际上，在一些应用中，接收孔50、51在支架30的第一状态下具有充分的紧配合。从而只需将凸出部82嵌入到孔中便可使支架30在铜焊期间保持在要求的位置，而不必一定要使支架30形变到第二状态。很多在热交换器管子14和集流管槽口18之间利用铜焊的热交换器中，管子14和/或集流管12通常覆盖一层铜焊料。在这种情况下，铜焊材料有可能由于表面34和一个或多个带44、46和48之间产生的芯吸作用而脱离热交换器管子14的端部和管子槽口18之间的连接部分。为尽量减小这种现象，在一些应用中，需要在接触集流管表面34的一个或多个带44、46和48的表面上覆盖一层焊接剂。覆盖的方法是，或者在表面上选择性加一层铜焊合金，或者用其一个或两个表面已涂有铜焊材料的板材形成支架，或在成形之后在支架的表面上加一层铜焊材料。或者，如图4的虚线所示，在带44、46、48的一个或多个表面上形成凸出的凸部或浅凹部112，使得有充分大的表面积部分与集流管12的表面间隔开，从而尽量减其间的芯吸作用。对此，浅凹部112可与其上形成浅凹部112的表面覆盖层联用。
在一些应用中，支架最好不依靠铜焊连接而固定就位于集流管12上。在这种应用中，将支架30永久形变到第二状态时必须在集流管12的表面34和带44、46和48之间形成足够大的紧固接触，以便在其间产生足够大的接触力，使支架保持在集流管12上的要求位置。很明显，要求的紧固接触程度随应用而变化，并取决于预计的作用于热交换器10和支架30上的力以及应用。
虽然最好接触端部分56、58、64和66的弯曲半径R，以使支架30永久形变到第二状态，但是在一些应用中，最好通过接触支架30的其它部分来使支架30产生永久形变。实际上，在一些应用中，任何可以造成将表面34紧固在带44、46和48形成的接收孔50和51中而不管支架30的那一部分在从第一状态过渡到第二状态期间被接触的永久形变方法均是合用的。例如，在一些应用中，最好接触邻近其相应桥接部分68和72的端部分56、60和64，以便使端部60永久形变而不在端部分56和64的平面内。
虽然支架30最好包括嵌入凸出部82的孔80，但在一些应用中，可以不要孔80和凸出部82。例如在一些应用中，在支架30和集流管12之间的紧固力或铜焊焊接已足以固定支架30，使其对于预计力不能相对于集流管12转动。作为另一例子，支架30的另一部件例如固定片42可以接触热交换器10的另一部分，以防止支架30相对集流管12转动。
类似地，虽然最好有三个带44、46和48，但在一些应用中除去一个带例如除去带48而只保留带44和46是更为有利的。另一方面，在一些应用中，除例示实施中所示的三个带外还希望增加带44、46和48中的一个带或多个带。例如可以在带48的相对侧形成外加的带46。
虽然铝已经列举为一种支架30的可用材料，但也可以应用任何具有适当强度、弹性模量、延性和弹性的满足具体应用的材料。
另外，尽管例示的实施例示出特定形式的固定片42，但应当明白，支架30固定片42的具体形式可以根据特殊的应用进行改变，而且固定片42可以采取任何要求的形状，以便适当地固定于除集流管12外的一种结构上，例如固定于另一根管道12、与热交换器10联用的导管、支承热交换器10的座架或随后固定于另一结构的另一支架。
另外，虽然在例示的实施例中，表面34以及接收孔50和51的横截面为大体圆形，但如先前已说明的，支架30可以作成为能够接纳表面34和集流管12的其它横截面形状。另外，虽然例示的实施例示出槽口52和53的宽度W1和W2与带44和48的宽度相当，但在一些应用中，要求槽口52和53的宽度W1和W2相当大于带44、46和48中任一带的宽度。而在另一些应用中则相反，只要求在制造支架30的材料上切缝，不需从缝上除去任何材料，由此形成槽口52和53。这造成宽度W1和W2很窄和桥接部分68、70、72和74也很窄。然而应当注意到，很窄的槽口52和53如由开缝形成的槽会在支架的桥接部分68、70、72和74处造成剪切，而且开缝加工操作也可能使各个带44、46和48的各个横截面发生不希望的形变，使得带不能形成便于贴合集流管12表面34的大体平展的表面，因而使接收孔50和51也不具有在第一状态要求的尺寸。另外，虽然例示的实施例示出槽口52和53的宽度W1和W2大体是相等的，而且沿其长度是对称的，但是在一些应用中却要求槽口52的宽度不同于槽口53的宽度和/或要求槽口52和53中的一个或两口槽口具有沿其长度变化的宽度。同样地，虽然带44和48被示为具有近似相等的宽度，且该宽度沿其整个长度是常数，但在一些应用中却要求带44和48的宽度彼此不相同和/或要求带44和48的宽度随其长度变化。另外，虽然弯曲半径R被示作为彼此相等，但在一些应用中，要求其中的一个或多个弯曲半径R一个个均不相同。在一些应用中还要求带46的宽度随其长度变化。
另外，虽然例示实施例示出孔80为圆形通孔，但在一些应用中要求孔80的深度浅到不完全穿透带46和/或要求其截面形状不同于圆形例如可为长方形或三角形。另外，尽管例示的实施例示出两个孔80和两个凸出部82，但在一些应用中要求应用单孔80和单一凸出部82或两个以上的孔80和凸出部82。而且，尽管例示的实施例示出孔82完全限制在带46内，但在一些应用中，要求将孔82形成在带46的边缘上，如图5的隐蔽线84所示。最后，虽然例示的实施例示出孔80形成在带46上，但在一些应用中，希望作为一种在带46上形成孔80的附加方式或替代方式，而在带44和48中的任一个带上或两个带上形成孔80。
因此应当明白，支架30和相关压模90的各个部件42、44、46、48、50、51、52、53、54、55、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74和80其具体细节可根据热交换器10和其上要固定该支架的管道12的具体细节进行改变。例如管道12的横截面形状或整体形状、管道12和支架30的材料、支架30受到的力以及热交换器导管14的类型、间隔、数目和形状均可能影响支架30的具体细节。
图8示出支架30的另一实施例。在此实施例中，固定片42包括一组形成同心接收孔126、128的带120、122和124，该接收孔形成为大体可贴合除集流管12外的一种结构的固定片接收表面，该结构例如为跨接出口管或另一管道。带120、122和124的细节以及这些带如何装配在其它结构的固定片接收表面上基本与上述带44、46、48的细节和装配相同。因此对于带44、46、48以及在集流管12装配这些带的上述说明完全适用于带120、122和124以及在其它构件的固定片接收表面上装配这些带。另外，对带44、46和48所作的上述选择性方案同样也完全适用于带120、122和124。因此为简单起见，省去了对带120、122和124的这些方面的重复讨论。