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1、(10)申请公布号 CN 103339455 A(43)申请公布日 2013.10.02CN103339455A*CN103339455A*(21)申请号 201180055608.9(22)申请日 2011.10.2161/407,676 2010.10.28 USF28D 1/02(2006.01)(71)申请人 SPX冷却技术公司地址美国堪萨斯州(72)发明人米歇尔武什(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理事务所(普通合伙) 11270代理人武晨燕 归莹(54) 发明名称热交换器散热片、用于使这种热交换器散热片成型的辊轧成型模具组件以及成型方法(57) 摘要一种蛇形散热片系统包括辊轧。
2、成型模具和片料。所述辊轧成型模具包括第一模具和第二模具。所述辊轧成型模具被配置成在所述片料上形成波状表面。所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过散热片单元的多个通路。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2013.05.17(86)PCT申请的申请数据PCT/US2011/057214 2011.10.21(87)PCT申请的公布数据WO2012/058105 EN 2012.05.03(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书5页 附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书5页 附图7页(10)申请公布号 CN 1033394。
3、55 ACN 103339455 A1/2页21.一种蛇形散热片成型系统，所述系统包括：辊轧成型模具，所述辊轧成型模具包括：第一模具；和第二模具；以及片料，所述辊轧成型模具被配置成在所述片料上形成波状表面，所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过散热片单元的多个通路。2.根据权利要求1所述的蛇形散热片成型系统，其中，所述辊轧成型模具被配置成形成一系列交替的扇形褶皱。3.根据权利要求1所述的蛇形散热片成型系统，其中，所述辊轧成型模具被配置成形成圆形通路。4.根据权利要求1所述的蛇形散热片成型系统，其中，所述辊轧成型模具被配置成形成六边形通路。5.根据权利要求1所述的蛇形散热片成型系统，其中。
4、，所述片料选自由钢、钢合金、铝、铝合金、铜和铜合金组成的组。6.一种用于热交换器的散热片单元，所述散热片单元包括：具有波状表面的片料，所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过所述散热片单元的多个通路。7.根据权利要求6所述的散热片单元，其中，所述片料包括一系列交替的扇形褶皱。8.根据权利要求6所述的散热片单元，其中，所述通路是圆形的。9.根据权利要求6所述的散热片单元，其中，所述通路是六边形的。10.根据权利要求6所述的散热片单元，其中，所述片料选自由钢、钢合金、铝、铝合金、铜和铜合金组成的组。11.一种热交换器，包括：散热片单元，所述散热片单元包括：具有波状表面的片料，所述表面被折叠成。
5、蛇形图案以形成用于沿第一方向传送第一流体通过所述散热片单元的多个通路。12.根据权利要求11所述的热交换器，进一步包括：与所述散热片单元热接触的导管，所述导管被配置成沿第二方向传送第二流体。13.根据权利要求12所述的热交换器，进一步包括：第二散热片单元，其中，所述散热片单元被设置在所述导管的第一侧上，并且所述第二散热片单元被设置在所述导管的第二侧上。14.根据权利要求12所述的热交换器，其中，第一流动方向垂直于第二流动方向。15.根据权利要求12所述的热交换器，其中，第一流动方向与第二流动方向相反。16.根据权利要求11所述的热交换器，其中，所述片料包括一系列交替的扇形褶皱。17.根据权利要。
6、求11所述的热交换器，其中，所述通路是圆形的。18.根据权利要求11所述的热交换器，其中，所述通路是六边形的。19.根据权利要求11所述的热交换器，其中，所述片料选自由钢、钢合金、铝、铝合金、铜和铜合金组成的组。20.一种制造散热片单元的方法，包括：权 利 要 求 书CN 103339455 A2/2页3将片料辊轧成型，以在所述片料上产生波状表面；以及将所述片料折叠成蛇形图案，以形成用于传送流体通过所述散热片单元的多个通路。权 利 要 求 书CN 103339455 A1/5页4热交换器散热片、 用于使这种热交换器散热片成型的辊轧成型模具组件以及成型方法0001 相关申请的交叉引用0002 本。
7、申请要求享有2010年10月28日提交的美国临时申请No.61/407,676的优先权，该美国临时申请的公开以全文引用的方式并入本文中。技术领域0003 概括地，本发明涉及一种热交换器散热片及成型方法。更具体地，本发明涉及一种蜂窝状热交换器散热片和一种用于使这种蜂窝状热交换器散热片辊轧成型的方法。背景技术0004 热交换器是普遍公知的，并且广泛地用在各个行业中。众所周知的热交换器的示例包括车用散热器、用于制冷单元的冷凝器、用于在发电过程中去除废热的冷却器，等等。0005 为了改善这些热交换器的效率，可以包括辐射式散热片结构以增大表面面积。通常，这些散热片适合于使用硬钎焊和其他制造工艺被单独地切。
8、割和组装。散热片可以起到使管子加强以抵抗操作压强的重要作用。这对于扁平管或椭圆形管尤其如此。散热片必须足够坚固以防止变形或者其他损害。不幸的是，确保这种坚固性所需的散热片厚度对热交换器的成本不利。此外，这些散热片通常是平行的，相邻的散热片之间没有接触点。因此，仅散热片的厚度防止了由于机械限制所导致的这些散热片的屈曲。0006 因此，希望提供一种能够至少某些程度上克服本文中所描述的缺点的方法和装置。发明内容0007 本发明在很大程度上满足前述要求，其中，在多个方面提供了一种蛇形散热片系统、一种散热片单元以及一种用于制造这种散热片单元的方法。0008 本发明的一个实施例涉及一种蛇形散热片系统。所述。
9、系统包括辊轧成型模具和片料。所述辊轧成型模具包括第一模具和第二模具。所述辊轧成型模具被配置成在所述片料上形成波状表面。所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过散热片单元的多个通路。0009 本发明的另一实施例涉及一种用于热交换器的散热片单元。所述散热片单元包括具有波状表面的片料。所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过所述散热片单元的多个通路。0010 本发明的又一实施例涉及一种热交换器。所述热交换器包括散热片单元，所述散热片单元包括具有波状表面的片料。所述表面被折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过所述散热片单元的多个通路。0011 本发明的又一实施例涉及一种制造散热片单元的方法。。
10、所述方法包括将片料辊轧成型和折叠片料的步骤。所述片料被辊轧成型为在所述片料上产生波状表面。所述片料被说 明 书CN 103339455 A2/5页5折叠成蛇形图案以形成用于传送流体通过所述散热片单元的多个通路。0012 因此，已经相当广泛地概述了本申请的某些实施例，以便能够更好地理解本文中详细的描述，并且以便能够更好地领会本申请对现有技术所做出的贡献。当然，本申请的其他实施例将在下面被描述并且将构成所附权利要求的主题。0013 在这方面，在详细解释本申请的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用上不局限于结构的细节以及在下面描述所提出的或者在附图中所示例的部件的布置。除了这些被描述的实。
11、施例，本发明能够以各种方式被实施和实现。同样，应当理解的是，本文中使用的措辞和术语以及概括均出于表述的目的，不应当被认为是限制性的。0014 同样地，本领域技术人员应当理解，本公开所基于的构想能够容易地被用作设计其他结构、方法和系统的基础，用于实现本发明的多个目的。因此，重要的是，权利要求应被认为是包括这些等价的结构，只要这些等价的结构不脱离本发明的公开内容和范围。附图说明0015 图1为根据本发明的一个实施例的蛇形散热片系统的透视图。0016 图2为图1的蛇形散热片系统的侧视图。0017 图3为适合于与图1的散热片单元一起使用的热交换设备的局部分解视图。0018 图4为根据图3的热交换设备的。
12、俯视图，没有所述局部分解部分。0019 图5为根据图4的热交换设备的细节视图。0020 图6为与图3所示的热交换设备相似的另一热交换设备的分解视图。0021 图7为根据图6的热交换设备的细节视图。0022 图8为蛇形散热片系统的侧视图。0023 图9为根据另一实施例的蛇形散热片系统的侧视图。具体实施方式0024 本发明提供了一种用于制造适合用在热交换器中的蛇形散热片单元的系统和方法。出于该公开的目的，术语“蛇形的”意味着波动的、波状的、手风琴状的、扇形折叠的、它们的变型，等等。在优选实施例的一个示例中，散热片单元可以由单件片料制造，这与传统的散热片单元中的堆叠于彼此之上的数十或数百个单独的薄板。
13、截然不同。本发明实施例的意想不到的好处是：可以节省时间和金钱，并且散热片单元比传统的散热片单元更高效。例如，由于散热片单元可以由单件材料并以统一的方式制造，因此片料可比传统使用的片料更薄。这种更薄的材料节省了材料成本。此外，更薄的材料允许更多的流体流过散热片单元。0025 如图1所示，蛇形散热片系统10包括具有第一模具14和第二模具16的辊轧成型模具12，该辊轧成型模具12被配置成使片料18成型。产生的成型片料20包括一系列压痕(indentation)22。压痕22的顺序被配置成利于将成型片料20挤压成适合用作热交换部件的散热片单元24。在这方面，压机26被配置成接纳或拖入成型片料20并使前。
14、进的成型片料20变慢或停止，并且将蛇形挤压成紧密的队列。在一实施例中，成型片料20包括由于通过成型模具12而被成型的扇形皱褶或褶裥(pleat)。如图1所示，这些扇形皱褶在片料18的交替的侧面上被成型。这一系列的扇形褶皱预先处置这些成型片料，以折叠成散热片说 明 书CN 103339455 A3/5页6单元24。压机26完成使成型片料20在峰部和谷部处弯曲，以产生蛇形散热片单元24。正如本文中所描述的，散热片单元24可以是蛇形的，并且包括配置成传送流体通过的蜂窝状通道。0026 片料18可以包括任何的适用材料。适用材料的示例通常包括金属和聚合物。更具体地，适用材料包括具有良好的热传导特性和抗腐。
15、蚀性的可锻的金属。适用材料的具体示例可以取决于特定的热交换应用，然而，不锈钢、铝和铝合金、铜和铜合金等是适用材料的具体示例。一些实施例的好处是：片料18可以相对比用在传统的热交换设备中的片料更薄。这至少部分地是因为打褶或蛇形处理工艺(serpentining process)使散热片单元24能够成型为单件或单一件，而不是成型为一堆相对易碎的单独板材。更薄的片料能够使热传递更快且效率更高。此外，更薄的片料能够使成型的蜂窝状通路更小，这通过增加表面也改善了热传递的效率，并且使得热传递系数更高。0027 图2为图1的蛇形散热片系统10的侧视图。图1的蛇形散热片系统10与图1的蛇形散热片系统10相似，。
16、因此，为了简洁起见，参照图1所描述的这些项目将不再被描述。如图2所示，成型片料20包括一系列褶痕(crease)30和嵌板(panel)32，所述嵌板32利于形成褶裥。通过调节褶痕30之间的距离，可以调节散热片单元24的厚度。例如，通过增大相应褶痕30之间的距离，可以增加散热片单元24的厚度。相反地，例如，通过减小各个褶痕30之间的距离，可以减小散热片单元24的厚度。以这种方式，散热片单元24的厚度可以被调节成适于特殊的热交换任务。0028 图3为适合于与图1的散热片单元24一起使用的热交换设备40的局部分解视图。如图3所示，热交换设备40具有交叉流动式(crossflow-type)的热交换。
17、。即，第一流体在第一方向上被传送通过热交换设备40，而第二流体相对于第一流体垂直地或成约90地被传送。然而，应注意的是，本发明的各个实施例都适合于与任何类型的热交换设备一起使用。在图3所示的具体实施例中，热交换设备40包括插入有多个导管42的多个散热片单元24。0029 在其他示例中，热交换设备40可包括反向流动式的热交换。在这样的设备中，第一流体被驱使在第一方向上流动，并且第二流体被驱使在与第一流体的流动成180的方向上流动。0030 需注意的是，虽然热交换设备40同时包括散热片单元24和导管42，但是该热交换设备40不需要同时包括散热片单元24和导管42，而是可以省去导管42。如果以这种方。
18、式被配置，第一流体可以被驱使在第一散热片单元24中流动，并且第二流体可以被驱使在第二散热片单元24中流动。通过改变第一散热片单元24相对于第二散热片单元24的取向，可以导致出现交叉流动或反向流动。0031 图4为根据图3的热交换设备40的俯视图。如图4所示，每个导管42可以被夹在一对散热片单元24之间。然而，在其他示例中，导管42和散热片单元24可以交替出现。在图4中，每个导管42被置于两个相应的散热片单元24的侧面或夹在其中间。然而，在其他示例中，每个导管42不需要被置于两个相应的散热片单元24的侧面或夹在其中间，而是一个导管42可以与一个或多个散热片单元24相邻地设置。0032 在另外的其。
19、他示例中，导管42可以被省去，并且散热片24可以被配置成传送第一流体和第二流体两者。例如，第一散热片单元24可以被配置成传送第一流体，并且第二散说 明 书CN 103339455 A4/5页7热片单元24可以被配置成传送第二流体。0033 图5为根据图4的热交换设备40的细节视图。如图5所示，散热片单元24被配置成提供用于流体流动的多个通路50。在一些实施例中，通路50可以被彼此密封以改善热传递，增加散热片单元24的硬度，增加散热片单元24的强度，等等。为了密封通路50，通路50的相邻壁部可以沿着接触面52被粘贴。这些接触面52可以任何适合的方式(例如，硬钎焊、软钎焊、焊接、胶合等)被粘贴。0。
20、034 如图5所示，通路50是大体上圆形的。通路50的这种制圆可以被用于减小相对于有小眼面的(faceted)通路的水力直径。正如通常所知的，水力直径(DH)是在计算非圆形的管和通道内的流量时通常使用的术语。使用等式DH4A/P(其中，A为横截面积，并且P为湿周长)，可以与将用于圆形管相似的方式计算流量、湍流流量、剪切应力等。通过减小水力直径，热传递可以由于更高的热传递系数和额外的热交换表面而被改善，从而提高热交换设备40的效率。0035 需要注意的是，虽然图5所示的通路50通常是圆形的或滚圆的，但是在其他示例中，通路50不需要是圆形的，而可以是多边形的、方形的、三角形的，等等。此外，形状不需。
21、要沿着通路50的长度保持相同，而可以沿着长度扭曲、分叉(ungulate)或在其他方面改变。以这些或其他方式，通路可以针对具体应用被优化。例如，在一些应用中，引入湍流可能是有利的。为了引入这种湍流，微凸或其他这种压痕可以沿着通路50的表面被设置。0036 图6为与图3所示的热交换设备40相似的另一热交换设备40的分解视图。如图6所示，散热片单元24被设置在多个嵌板60之间。嵌板60包括配合面62。当被装配并且配合面62被彼此密封时，嵌板60形成导管42。0037 在多个示例中，配合面62可以任何适合的方式被密封。适合的密封方法的具体示例包括软钎焊、硬钎焊、焊接、胶合、压接等。此外，配合面62可。
22、以例如通过夹子彼此可释放地密封。0038 可选择地，衬垫可以被设置在配合面62之间以利于流体紧密密封。虽然图6中未示出，但是通常所知的是衬垫可以被放置在密封表面之间。此外，如果包括的话，衬垫可以被设置在配置成保持该衬垫的通道内。0039 图7为根据图6的热交换设备40的细节视图。如图7所示，设置在散热片单元24内的多个通路50是大体上六边形的形状。这与图5所示的大体上圆形的通路50形成对比。然而，通路50不需要是六边形或圆形的，而可以包括任何适合的形状或多个形状。无论如何，这些实施例的优点是：减小的壁厚度降低了热交换器的成本。0040 如图7所示，散热片单元24包括多个附着点70，且散热片单元。
23、24的每个折叠层包括一个褶痕30。本发明的一些实施例的优点是：褶痕30减少了附着点70的数量。即，在传统的散热片单元中，每层是单独的件，因此不包括褶痕(诸如，褶痕30)。在所示的具体示例中，附着点的数量从5个减少到4个，即，附着点70的数量减少20。附着点的这种减少可以使得焊接或其他这种操作的次数相应减少，和/或强度、耐用度等相应提高。0041 图8为蛇形散热片系统10的侧视图。图8的蛇形散热片系统10与图2的蛇形散热片系统10相似，因此为了简洁起见，参照图2所描述的这些项目将不再被描述。如图8所示，第一模具14和第二模具16被配置成使片料18成型为成型片料20，与图2所示的相对较方的压痕22。
24、相比，这些成型片料20具有相对较圆的压痕22。说 明 书CN 103339455 A5/5页80042 图9为根据另一实施例的蛇形散热片系统10的侧视图。图9的蛇形散热片系统10与图1至图8的蛇形散热片系统10相似，因此为了简洁起见，以上在本文中所描述的那些元件将不再被描述。如图9所示，模具14包括一组内型面90和外型面92。内型面90包括被配置成形成设置在散热片单元24的内部部分内的通路50的子集的表面。外型面92包括被配置成形成设置在散热片单元24的外部部分上的通路50的子集的表面。在所示的示例中，内型面90比外型面92相对更小，因为“外部的”通路50通过使成型片料20向后弯曲在其自身上被。
25、成型。一旦成型，设置在散热片单元24的外部部分上的该通路50的子集可以被挤压成以手风琴状的方式折叠，从而形成蛇形散热片单元24。0043 本发明的许多特征和优势能够明显从详细的说明书中看出，因此属于本发明的实际精神和范围的本发明的所有特征和优势都应该被包含在所附权利要求书中。进一步，由于本领域技术人员很容易进行各种修改和变型，因此本发明中所示例和所描述的确切结构和操作不用于限制本发明，并且相应地，所有的适当的修改和等同物都应属于本发明的范围。说 明 书CN 103339455 A1/7页9图1说 明 书 附 图CN 103339455 A2/7页10图2说 明 书 附 图CN 103339455 A10。