本發(fā)明專利應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)用列管式換熱器領(lǐng)域，具體涉及一種端板、制作方法及列管式換熱器。

背景技術(shù)：

1、航空用列管式換熱器的常用端板結(jié)構(gòu)有純平端板結(jié)構(gòu)、套筒結(jié)構(gòu)、折彎翻邊結(jié)構(gòu)等，但因受端板成型結(jié)構(gòu)、鋁合金復(fù)合板釬料層等限制因素，以上端板結(jié)構(gòu)存在耐壓強(qiáng)度不足、散熱管布置空間利用率低等問題，具體如下：

2、純平端板(結(jié)構(gòu)參見圖5(a))存在以下缺點(diǎn)：1)端板外圓需與散熱器殼體內(nèi)壁釬焊連接，端板外徑與殼體內(nèi)徑配合公差、同軸度要求較高，配合間隙大時(shí)，影響二者的釬焊質(zhì)量，存在管內(nèi)腔與管間腔的串漏風(fēng)險(xiǎn)；配合間隙小時(shí)，則端板、散熱管裝入殼體內(nèi)腔的操作工藝性較差；2)殼體與封蓋之間進(jìn)行熔焊連接時(shí)，因殼體與端板外圓的釬焊焊縫距離殼體與封蓋之間的熔焊位置過近，而熔焊(氬弧焊)溫度高于釬焊溫度，會(huì)導(dǎo)致該釬焊焊縫受到影響，增加了散熱芯體管內(nèi)腔與管間腔的串漏風(fēng)險(xiǎn)；3)純平端板的承壓面為平面，平面承壓能力小，容易變形。

3、套筒端板結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)參見圖5(b))的缺點(diǎn)：套筒端板為采用套筒與純平端板熔焊連接而成的端板組件，對(duì)端板組件的熔焊焊縫高度要求嚴(yán)格，需控制焊縫高度或焊后修整粗大焊瘤，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不高，增加了焊縫缺陷或疲勞開裂引發(fā)管內(nèi)腔與管間腔串漏的風(fēng)險(xiǎn)。

4、鈑金翻邊端板結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)參見圖5(c))的缺點(diǎn)：當(dāng)采用鋁合金板材鈑金翻邊成凵型端板結(jié)構(gòu)時(shí)(鋁合金板材自帶釬料層)，因鈑金成型倒角r至少為料厚δ的1倍，導(dǎo)致散熱管布置限定圓較?。皇茆k金工藝及原材料限制，端板厚度受限；端板的承壓面為平面，平面承壓能力小。

5、以端板外徑φ＝100mm，散熱管孔直徑φ＝2mm，管間距s＝2.6mm，散熱管孔呈等三角形排布為例，當(dāng)采用δ＝3mm的板材鈑金翻邊的端板結(jié)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)接倒角r≥3mm，取r＝3mm時(shí)散熱管布置限定圓dl＝88mm，布管數(shù)量為n＝1003根。當(dāng)采用一體機(jī)加端板結(jié)構(gòu)時(shí)，連接墻a厚度δ＝3mm，與端板主體的轉(zhuǎn)接倒角r＝0.5mm，此時(shí)散熱管布置限定圓dl＝93mm，布管數(shù)量為n＝1183；相較鈑金翻邊結(jié)構(gòu)的散熱管布置數(shù)量增加15.2％。

6、以端板外徑φ＝100mm，散熱管孔直徑φ＝3mm，管間距s＝4mm，散熱管孔呈等三角形排布為例，當(dāng)采用δ＝3mm的板材鈑金翻邊端板，轉(zhuǎn)接倒角r≥3mm，取r＝3mm時(shí)散熱管布置限定圓dl＝88mm，布管數(shù)量為n＝420根。當(dāng)采用一體機(jī)加端板結(jié)構(gòu)時(shí)，連接墻a厚度δ＝3mm，連接墻與端板主體的轉(zhuǎn)接倒角r＝0.5mm，此時(shí)散熱管布置限定圓dl＝93mm，布管數(shù)量為n＝470根；相較鈑金翻邊結(jié)構(gòu)的散熱管布置數(shù)量增加10.6％。

7、綜上各端板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)描述，為適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)減重、耐高壓和可靠性高的需求趨勢，為規(guī)避以上端板結(jié)構(gòu)存在問題，急需一種耐壓強(qiáng)度高、可靠性高、散熱管布置緊湊度高，且不受原材料復(fù)合釬料層限制的端板結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：為提高列管式換熱器的承壓能力、散熱管布置緊湊度，以及提升散熱器芯體釬焊成功率，提出一種端板、制作方法及列管式換熱器。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種列管式換熱器用的端板，端板的內(nèi)腔端面邊緣圍有連接墻a，端板上分布有散熱管連接孔，端板內(nèi)腔端面呈內(nèi)凹/外凸的弧形面結(jié)構(gòu)；端板的內(nèi)、外腔端面均鋪設(shè)有釬焊層，連接墻a與端板的內(nèi)腔端面間的倒角r≯0.5mm。

3、前述的列管式換熱器用的端板中，端板的外腔端面邊緣圍有連接墻b，連接墻b與端板的內(nèi)腔端面間的倒角r≯0.5mm。

4、前述的列管式換熱器用的端板中，端板的連接墻b的高度為10～15mm。

5、前述的端板制作方法，包括下述步驟：

6、s1.在端板的內(nèi)腔端面加工出連接墻a；

7、s2.在連接墻a內(nèi)的端板內(nèi)腔端面加工出弧形面；

8、s3.在弧形面上鋪設(shè)釬焊層；

9、s4.在端板上制出散熱管連接孔。

10、前述的端板制作方法中，步驟s1中，在端板的內(nèi)腔端面加工出連接墻a的同時(shí)，在端板的外腔端面加工出連接墻b。

11、前述的端板制作方法中，步驟s3中，在弧形面上鋪設(shè)釬焊層的同時(shí)，在在端板的外腔端面也鋪設(shè)釬焊層。

12、前述的端板制作方法中，步驟s3中，鋪設(shè)釬焊層后，進(jìn)行加熱使釬焊層附著在端板上。

13、前述的端板制得的列管式換熱器，包括殼體，殼體兩端經(jīng)端板分別與封蓋a和封蓋b連接；兩端板間通過散熱管連接孔固定有散熱管；殼體上設(shè)有管間腔進(jìn)口和管間腔出口，封蓋a、b上分別有管內(nèi)腔進(jìn)口和管內(nèi)腔出口。

14、前述的列管式換熱器中，當(dāng)管間腔為高壓腔時(shí)，弧形面呈外凸結(jié)構(gòu)，當(dāng)管內(nèi)腔為高壓腔時(shí)，弧形面呈內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。

15、前述的列管式換熱器中，封蓋a、b分別與對(duì)應(yīng)的連接墻b的端面熔焊連接。

16、本發(fā)明的技術(shù)效果是：

17、本發(fā)明與純平端板結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明端板設(shè)有連接墻b與封蓋a/封蓋b熔焊連接，連接墻a內(nèi)壁與殼體通過釬焊連接，連接墻a端面還與殼體熔焊連接，從結(jié)構(gòu)上規(guī)避了純平端板與殼體釬焊引發(fā)的管內(nèi)腔與管間腔的串漏風(fēng)險(xiǎn)；2)連接墻b的高度大于10mm，熔焊縫與釬焊縫之間的距離大于熔焊熱影響區(qū)，降低了管內(nèi)腔與管間腔的串漏風(fēng)險(xiǎn)；3)端板的內(nèi)腔端面呈內(nèi)凹/外凸的弧形面結(jié)構(gòu)，承壓能力大。

18、本發(fā)明與套筒端板結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明端板與連接墻a、連接墻b為一體結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)上規(guī)避了套筒與端板處焊接缺陷或焊縫疲勞開裂引發(fā)管內(nèi)腔與管間腔串漏的風(fēng)險(xiǎn)。

19、本發(fā)明與鈑金翻邊端板結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明端板的散熱管布置限定圓較大，同等端板結(jié)構(gòu)參數(shù)下，布管數(shù)量較鈑金翻邊端板結(jié)構(gòu)提高約10％，較大程度提升了散熱器的換熱效率及緊湊度；2)鈑金翻邊端板的承壓面為平面，本發(fā)明端板的內(nèi)腔端面呈內(nèi)凹/外凸的弧形面結(jié)構(gòu)，承壓能力大于鈑金翻邊端板。

20、實(shí)例1：hzsxx不銹鋼燃滑油散熱器在進(jìn)行管內(nèi)腔20mpa的耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生串腔故障。其端板厚度δ＝3mm，經(jīng)分析是散熱器端板抗壓強(qiáng)度不足，在承受較大壓力時(shí)發(fā)生彎曲，彎曲后壓縮散熱管變形最終破裂串腔。耐壓試驗(yàn)后端板彎曲情況見圖6。

21、通過優(yōu)化端板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將端板的內(nèi)腔端面設(shè)計(jì)為內(nèi)凹的弧形面，即弧形面與管內(nèi)腔承壓應(yīng)變方向呈反向結(jié)構(gòu)，改進(jìn)后散熱器通過了20mpa的耐壓試驗(yàn)考核及30mpa極限壓力試驗(yàn)，目前在200套/年的交付量下，產(chǎn)品至今使用無異常，表明改進(jìn)措施有效。

22、實(shí)例2：hsr-xx鋁合金燃滑油散熱器的管內(nèi)腔壓力達(dá)11mpa，受散熱效率及重量指標(biāo)限制，端板采用套筒結(jié)構(gòu)，由鋁合金復(fù)合板與套筒氬弧焊而成(如圖3中b)套筒端板結(jié)構(gòu))，其中端板厚度為5mm，套筒厚度為1.5mm。因套筒與端板連接處氬弧焊溫度遠(yuǎn)高于端板的釬料層(端板自帶的釬料層)熔化溫度，影響氬弧焊縫邊緣的散熱管釬焊質(zhì)量，另套筒與端板連接處氬弧焊縫經(jīng)修整后強(qiáng)度削弱，導(dǎo)致該鋁合金散熱器批產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品耐壓試驗(yàn)通過率不足60％；本發(fā)明的端板為一體式結(jié)構(gòu)，無需焊接套筒，有效避免了上述存在的技術(shù)問題，繼而在保證布置散熱管數(shù)量不變的前提下，產(chǎn)品耐壓通過率達(dá)100％。

23、綜上所述，本發(fā)明具有緊湊度高、耐高壓、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，且避免了多次焊接造成應(yīng)力集中的問題，端板與殼體連接處介質(zhì)串漏的問題，對(duì)高功重比發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著重要的意義，本發(fā)明也可以應(yīng)用到飛機(jī)液壓油系統(tǒng)等其他系統(tǒng)列管式換熱器領(lǐng)域。