[发明专利]用于热交换器的翅片及其制造方法

说明书

一种用于热交换器的空气翅片，具有由波纹限定的空气通道，波纹具有通过交替的波峰和波谷连接的总体平面的侧翼。穿孔延伸穿过至少一些侧翼的一部分，并且在两个间隔的平面内对齐。矩形孔延伸穿过波纹中的至少两个连续的波纹，并通过两个平面界定。一种制造空气翅片的方法，包含以规则的间隔在金属板的连续带上形成穿孔，使带起皱褶以在穿孔之间形成波峰和波谷，并且以规则的间隔冲压带的一部分。冲压包含剪切穿孔之间的网，并且导致形成矩形孔。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月1日提交的美国临时申请NO.62/428,767的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

用于在气体和/或液体等流体之间传递热能的热交换器通常使用由薄金属片材料构成的金属翅片结构，以便更有效地将热量传递到流体中或从流体传递热量。这样的翅片结构通过增加流体可用于对流传热发生的表面面积的数量来提供优势，同时最大限度地减少自由流动区的限制，这必然导致不希望的流阻。

在某些情况下，延伸穿过有可能获得的流体的翅片流动区域的换热器的其他结构可能是必要的或可取的。作为现有技术中的已知例，Meshenky等人的美国专利号9,038,610示出热交换器用于冷却压缩空气流，其中用于冷却剂流的端口和结构保持部件沿空气流动路径位于中心并延伸穿过热交换器的高度。在在此公开的热交换器中，通过在每个翅片通道水平提供两个空气翅片来容纳端口和紧固件，其中两个空气翅片之间的中间空间保留给冷却剂端口和紧固件。这样的设置导致零件的增加，是不希望的。

针对液体流，上述问题通常可以通过在翅片本身形成孔而解决，如在Sagasser等人的美国专利号7,255,159中示出和描述的那样。用于液体流和其他类似的高密度流的翅片结构典型地是在上述专利中描述的冲压式湍流器种类，并且因此相对可以如在其中示出的那样适用于具有冲压到翅片结构中的孔。

然而，将这样的特征形成在用于低密度气体流例如空气的翅片特征上，已经证明为困难得多。用于这样的流体的翅片结构通常是由较薄的材料形成的，并且通常基本上在高度上更高并具有基本上更紧密的翅片间距。试图在这样的空气翅片上使用用于液体湍流器的常规冲压工艺是不成功的，导致翅片旋圈的严重变形并造成性能受损和组装困难。因此，仍有改进的余地。

发明内容

根据本发明的实施例，用于热交换器的空气翅片具有由波纹限定的空气通道，空气通道在空气翅片的宽度方向上延伸。波纹通过由交替的波峰和波谷连接的总体平面的侧翼限定。穿孔延伸穿过至少一些侧翼的一部分并且沿垂直于宽度方向的两个间隔开的平面对齐。矩形孔延伸穿过波纹中的至少两个连续的波纹，并且由两个平面界定，使得孔的两个相对缘每个与一个平面对齐。

矩形孔可以进一步由在空气翅片的宽度方向上延伸的两个额外的缘限定。每个这些两个额外的缘可以沿波纹的一个波谷延伸。在一些实施例中，几个连续设置的波纹隔开这两个缘。

空气翅片的流动通道可以在宽度方向上位于空气翅片的一端的空气入口面与位于相对端的空气出口面之间延伸。通过使得空气入口面与包含穿孔的一个平面之间的间隔等于空气出口面与包含穿孔的另一平面之间的间隔，矩形孔可以在空气入口面与空气出口面之间位于中央。在一些实施例中优选为将矩形孔设置在非中心位置，在这种情况下，矩形孔可以设置在靠近或是空气入口面或是空气出口面的位置。

可以在波纹的侧翼设置例如百叶窗的表面增强特征。表面增强特征如果存在，则可分为在空气入口面与最接近于空气入口面的包含穿孔的平面之间的的这些部分上的第一组特征，在包含穿孔的两个平面之间的第二组特征，以及在空气出口面与最接近空气出口面的平面之间的第三组特征。在一些实施例中表面增强特征可以在一个或多个部分中消除。如果表面增强特征存在，则其优选在穿孔区域中断。