CN108453452A - 斯特林机换热器翅片焊接结构及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斯特林机换热器翅片焊接结构及其焊接方法，斯特林机换热器翅片焊接结构包括翅片组，翅片组安装于换热器的筒体内，翅片组呈筒形结构且与筒体内壁相适配，翅片组包括多个折叠翅片；翅片组与筒体内壁之间设有连接焊筒，翅片组嵌入连接焊筒内并且与连接焊筒内壁焊接，筒体内壁与连接焊筒外壁焊接。完成该焊接结构采用的焊接方法是：利用涨紧套将翅片组径向涨大，嵌入连接焊筒内，且连接焊筒受挤压变形与筒体内壁接触，对筒体外部进行加热，翅片组与筒体内壁借助受热熔融的连接焊筒彼此固定连接。整个焊接结构牢固，翅片组与换热器筒体内壁的接触面积增大，接触位置的热阻减小，换热温差减小，提供了整个换热器的换热效率。

Description

斯特林机换热器翅片焊接结构及其焊接方法

技术领域

本发明涉及翅片式换热器技术领域，尤其涉及一种斯特林机换热器翅片焊接结构及其焊接方法。

背景技术

为了提高换热效率，通常在换热装置的表面通过增加导热性能较强的金属片，增大换热装置的换热表面积，从而达到提高换热效率的目的，这种金属片称为翅片。翅片的不同形式使空气在流道内形成了强烈的扰流，并使流动边界层和热边界层断裂、重组，从而强化换热；最后，翅片还可以提高换热器整体强度，有效扩大其应用范围。常用的翅片结构形式有平直翅片、百叶窗翅片、锯齿翅片、多孔翅片、波纹翅片和折叠翅片。折叠翅片通常是由一定长度的翅片来回折叠形成的连续型结构，易加工，结构成本比较低，目前应用比较广泛。

目前现有的斯特林机换热器上的翅片大部分都是采用紫铜线切割成型和直接挤压成型。线切割直接成型的结构加工成本非常昂贵，加工周期一般都在1周以上。直接挤压成型的翅片虽然成本只有线切割的1/10，但是翅片与换热器内壁接触面积小，接触位置的热阻非常大，换热温差高，影响了整个换热器的换热效率。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明解决的技术问题是，提供了一种斯特林机换热器翅片焊接结构，增加了翅片与换热器内部表面的接触面积，降低接触位置的热阻，提高换热效率。

作为同一个技术构思，本发明所解决的另一个技术问题是，提供了一种制成上述斯特林机换热器翅片焊接结构的焊接方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

斯特林机换热器翅片焊接结构，包括翅片组，所述翅片组安装于所述换热器的筒体内，所述翅片组呈筒形结构且与所述筒体内壁相适配，所述翅片组包括多个折叠翅片；

所述翅片组与所述筒体内壁之间设有连接焊筒，所述翅片组嵌入所述连接焊筒内并且与所述连接焊筒内壁焊接，所述筒体内壁与所述连接焊筒外壁焊接。

进一步，相邻的所述折叠翅片的首尾相连接。

进一步，所述连接焊筒为锡材质的焊筒。

进一步，所述折叠翅片由紫铜片折叠成。

为解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

制成上述斯特林机换热器翅片焊接结构的焊接方法，包括以下步骤：

1)将所述连接焊筒安装于所述换热器的筒体内，将所述翅片组安装于所述连接焊筒内；

2)在所述翅片组内部安装涨紧套，利用所述涨紧套使所述翅片组沿径向涨大，所述折叠翅片的外端嵌入所述连接焊筒内，所述连接焊筒被挤压变形，与所述筒体内壁紧密接触；

3)对所述换热器的筒体外部进行加热，使所述连接焊筒受热熔融，所述折叠翅片的外端与所述连接焊筒内壁熔焊，所述换热器的筒体内壁与所述连接焊筒外壁熔焊；

4)静置后，将所述涨紧套取下。

进一步，所述涨紧套包括套筒，所述套筒两端内壁均为锥形，所述套筒两端均设置有与所述锥形内壁相适配的动力塞，所述套筒的周壁上开设有多个槽口，所述槽口由套筒的端面起始轴向延伸。

进一步，所述槽口等间距开设于所述套筒的周壁。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

(1)翅片组与换热器的筒体内壁借助受热熔融的连接焊筒，彼此熔焊一起。焊接结构牢固。而且翅片组与换热器筒体内壁的接触面积增大，接触位置的热阻减小，减小了换热温差，提高了整个换热器的换热效率。还相应提高换热器整体强度。

(2)焊接方法简单，利用涨紧套的套筒将筒形翅片组沿径向涨大，保证了筒形翅片组与套筒同轴度，为后续焊接的均匀性提供了保障。多个折叠翅片的外端构成筒形翅片组的外周壁，多个折叠翅片的内端构成筒形翅片组的内周壁。折叠翅片的外端嵌入连接焊筒内，相当于翅片组的外周壁嵌入连接焊筒内，同时连接焊筒挤压变形与换热器的筒体内壁充分接触，为焊接做足准备。

(3)翅片组由多个紫铜片折叠之后围成，连接焊筒由薄锡焊片卷绕形成；紫铜片和薄锡焊片成本较低，二者配合应用降低了总体成本。而且折叠翅片易于加工成型。

附图说明

图1是本发明斯特林机换热器翅片焊接结构的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是图2的局部放大图；

图5是本发明焊接方法中所用涨紧套的结构正视图；

图6是本发明焊接方法中所用涨紧套的结构侧视图；

图7是图6中B-B处的剖视图；

图中：1-筒体，2-翅片组，21-折叠翅片的外端，22-折叠翅片的内端，3-连接焊筒，4-套筒，41-槽口，5-动力塞，51-通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，翅片组2安装于换热器的筒体1内，翅片组2呈筒形结构且与换热器的筒体1内壁相适配，翅片组2包括多个折叠翅片，折叠翅片由成本较低的紫铜片折叠成，相邻的折叠翅片的首尾相连接围成筒形结构的翅片组2。多个折叠翅片的外端21围绕形成翅片组2筒形结构的外周壁，多个折叠翅片的内端22围绕形成翅片组2筒形结构的内周壁。

翅片组2的外周壁与换热器的筒体1内壁之间设有连接焊筒3，连接焊筒3由由薄锡焊片卷绕形成。折叠翅片的外端21嵌入连接焊筒3内，相当于整体翅片组2的外周壁嵌入连接焊筒3内，并且翅片组2的外周壁与连接焊筒3内壁焊接，换热器的筒体1内壁与连接焊筒3外壁焊接。

上述的翅片组2也可以仅由长度适宜的一个折叠翅片围成。

制成上述斯特林机换热器翅片焊接结构的焊接方法，包括以下步骤：

1)将连接焊筒3安装于换热器的筒体1内，将翅片组2安装于连接焊筒3内；

2)在翅片组2内部安装涨紧套，如图5至图7所示，涨紧套包括套筒4，套筒4两端内壁均为锥形，套筒4两端均设置有与锥形内壁相适配的动力塞5，动力塞5的端面设置有通孔51，通孔51内安装驱动动力塞5轴向运动的驱动装置(图中未示出)，该驱动装置可以为简单的螺杆和紧致螺母也可以是其它动力装置。套筒4的周壁上开设有多个槽口41，槽口41等间距开设于套筒4的周壁。槽口41由套筒4的端面起始轴向延伸且未延伸至另一端面。从套筒4两端面起始的槽口交错排布。槽口41的设置为套筒4伸缩预留了间隙。

利用驱动装置，使涨紧套的动力塞5对中运动，套筒4因槽口41的开设，径向涨大，同时翅片组2也随之径向涨大。整个伸张过程因槽口41等间距开设而始终保证了筒形翅片组2与套筒4的同轴度，为后续焊接的均匀性提供了保障。折叠翅片的外端21嵌入连接焊筒3内，同时连接焊筒3被挤压变形，与筒体1内壁紧密接触，为后续焊接做足了准备。

3)对换热器的筒体1外部进行加热，使连接焊筒3受热熔融，折叠翅片的外端21与连接焊筒3内壁熔焊一起，换热器的筒体1内壁与连接焊筒3外壁熔焊一起，间接使翅片组2与换热器的筒体1固定连接。增大了翅片组2与换热器筒体1内壁的接触面积增大，减小了接触位置的热阻，即减小了换热温差，提高了整个换热器的换热效率。还相应提高换热器整体强度。

4)静置后(确保熔焊位置冷却)，利用驱动装置，使涨紧套的动力塞5对外运动，套筒4径向收缩，便于取下涨紧套。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.斯特林机换热器翅片焊接结构，包括：翅片组，所述翅片组安装于所述换热器的筒体内，所述翅片组呈筒形结构且与所述筒体内壁相适配，所述翅片组包括多个折叠翅片；其特征在于，

所述翅片组与所述筒体内壁之间设有连接焊筒，所述翅片组嵌入所述连接焊筒内并且与所述连接焊筒内壁焊接，所述筒体内壁与所述连接焊筒外壁焊接。

2.如权利要求1所述的斯特林机换热器翅片焊接结构，其特征在于，相邻的所述折叠翅片的首尾相连接。

3.如权利要求1所述的斯特林机换热器翅片焊接结构，其特征在于，所述连接焊筒为锡材质的焊筒。

4.如权利要求1所述的斯特林机换热器翅片焊接结构，其特征在于，所述折叠翅片由紫铜片折叠成。

5.如权利要求1所述的斯特林机换热器翅片焊接结构的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将所述连接焊筒安装于所述换热器的筒体内，将所述翅片组安装于所述连接焊筒内；

2)在所述翅片组内部安装涨紧套，利用所述涨紧套使所述翅片组沿径向涨大，所述折叠翅片的外端嵌入所述连接焊筒内，所述连接焊筒被挤压变形，与所述筒体内壁紧密接触；

3)对所述换热器的筒体外部进行加热，使所述连接焊筒受热熔融，所述折叠翅片的外端与所述连接焊筒内壁熔焊，所述换热器的筒体内壁与所述连接焊筒外壁熔焊；

4)静置后，将所述涨紧套取下。

6.如权利要求5所述的焊接方法，其特征在于，所述涨紧套包括套筒，所述套筒两端内壁均为锥形，所述套筒两端均设置有与所述锥形内壁相适配的动力塞，所述套筒的周壁上开设有多个槽口，所述槽口由套筒的端面起始轴向延伸。

7.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述槽口等间距开设于所述套筒的周壁。