CN101487673B - 用于热交换器的管道 - Google Patents

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Abstract

一种用于热交换器的管道(10)，通过弯折条带(11)制造，所述条带的一端(13)被成形为使得在弯折后构成具有曲线轮廓的分隔部分(12)。根据一个实施例，所述曲线轮廓是环形轮廓，包括环的第一部分(12a)和终止于环的第一部分(12a)内的环的第二部分(12b)。扁平管热交换器应用在机动车辆上。

Description

用于热交换器的管道
技术领域
本发明涉及一种用于热交换器的管道。
本发明在扁平管(flat tube)热交换器领域中具有特别有优势的应用。这些交换器特别地用作机动车辆空调系统中的蒸发器、冷凝器或强制空气加热器(force air heater)，或用作这样的车辆的冷却回路中的散热器。
背景技术
用于机动车辆的扁平管热交换器通常由一批扁平管在一排或多排中彼此平行地放置而构成，这些管道在发动机冷却回路的散热器的情况下，用于热传递流体通过交换器的流通，所述流体诸如添加了乙二醇(glycol)的水。在冷却发动机的装置时，水变热且因此必须冷却。散热器的作用就是提供这种功能。为此，添加了乙二醇的水在散热器的管道中流通并通过与来自推进装置或风扇的冷却空气进行热交换而被冷却，热交换由布置在管道中的热交换元件的存在而实现。在强制空气加热器的情况下，消散在空气中的热能被回收以便经由已知的通风、供暖和/或空调系统为机动车辆的客舱供暖。
根据已知为“通过钎焊(by brazing)”的热交换器装配技术，管道被钎焊到由位于管道之间的间隔件(spacer)或散热片构成的热交换元件上。通常，这些间隔件被制造为具有波浪形表面的形式，管道在波浪峰顶处钎焊至间隔件上。由此通过钎焊装配的管道和间隔件的组件在各端处被集管箱(collector box)盖住，该集管箱通过管子连接至回路的其余部分。
可通过各种技术得到扁平管，比如挤压，机械焊接或弯折。本发明应用弯折技术，其中，每个扁平管通过弯折被称为条带的金属片而被制造，以便限定用于热传递流体的流通通道，本例中的流体是水。条带由也称为芯部的基体材料构成，通常是铝合金。
国际申请WO 03/046456特别地提出了一种具有分隔部分的扁平管，由条带制造，条带的一端成形为使得弯折条带后获得的分隔部分具有曲线轮廓，大致为半圆形。
但是，尽管其获得的所有优点，从国际申请WO 03/046456所知的扁平管所具有的缺点在于，其对热传递流体所施加的压力导致的管道膨胀仅提供很小的机械抵抗。实际上，其曲线圆弧形状为分隔部分提供了一定的柔性，有助于其展开(opening up)的，并因此有助于在液压作用下管道的膨胀。
分隔部分展开的结果是造成在位于分隔部分各侧上的两个流通通道之间的不对称，然而，通道的液压横截面必须相等并无论热交换器的操作状态如何都必须保持相等。
此外，压力作用下的管道的膨胀会在许多地方产生机械应力，特别是沿着管道半径以及在管道两个弯折部分之间的接头处的纵向焊缝上。
最后，反复的膨胀/休止循环加速了构成管道的材料的疲劳。
扁平管膨胀而导致的所有这些现象减弱了热交换器的机械强度并导致泄露的出现。
发明内容
本发明提供了一种用于热交换器的管道，通过弯折条带制造，所述条带的一端被成形为使得在弯折后构成具有曲线轮廓的分隔部分，其中，所述曲线轮廓是环状轮廓，所述分隔部分闭合于其本身，其中，所述分隔部分沿所述环具有厚度，该厚度小于管道的厚度。
其中，所述环状曲线轮廓包括环的第一部分和终止于环的第一部分内的环的第二部分。
其中，所述环的第一部分和环的第二部分具有大致的圆弧形状。
其中，所述环的第二部分抵靠管道的内表面钎焊。
其中，所述环的第二部分钎焊在限定环的第一部分的开始端的第二平段上。
其中，所述环的第一部分被构造为，第二平段跟随有180°的弯曲部，再跟随有与所述环的第二部分共用的第三平段，该第三平段跟随有180°的弯曲部，该弯曲部终止于夹在第二平段和第三平段之间的第四平段。
其中，所述分隔部分在环的第一部分上具有小于管道的厚度的第一厚度，以及在环的第二部分上具有小于第一厚度的第二厚度。
其中，管道的第一面上覆盖有钎焊层，同时管道的第二面上覆盖有防腐保护层，所述第二面限定所述管道的内部体积。
还提供一种热交换器，可以在第一介质和在如前述管道内流通的流体之间交换热能。
因此，本发明的一个目的是提出一种用于热交换器的管道，使得可以避免关于以上国际申请所述的管道在压力作用下膨胀的缺点，同时保留了该管道的优点，例如免受条带宽度中的尺寸公差限制和/或仅在芯部两表面中的一个上包覆钎焊材料。
根据本发明，该目的通过由弯折条带制造的用于热交换器的管道而实现，所述条带的一端被成形为使得在弯折后构成具有曲线轮廓的分隔部分，值得注意的是，所述曲线轮廓是环状轮廓，所述分隔部分闭合于其本身。该特征可解释为，用于分隔部分的条带边缘被夹在U形弯折部中，这使得可以将覆层与没有覆层的管道内表面接触，并由此加宽了钎焊部分以实现对膨胀的高水平抵抗。
因此，如以下将详细示出的，由于本发明提出的在分隔部分上的环状曲线轮廓，可以实施管道内表面上的分隔部分的第一钎焊部分与分隔部分自由端的第二钎焊部分在分隔部分自身上结合。由于本发明以此防止了分隔部分展开的任何可能性，分隔部分对管道膨胀的机械抵抗由此增强很多。
需要注意的是，获得该结果的同时保留了不必在条带的两面均包覆有钎焊材料的优点。一个包覆面满足本发明的实施，另一面可以接收限制管道内表面上的腐蚀的材料。
根据本发明的一个实施例，所述环状曲线轮廓包括环的第一部分和终止于环的第一部分内的环的第二部分。
在该具体实施例中，本发明将所述环的第一部分和环的第二部分设置为具有大致的圆弧形状，其中，条带厚度恒定。
如果管道的内部厚度(internal thickness)是固定的以便在流通通道上实现给定的液压横截面，分隔部分的尺寸特性必须作相应调整。
因此本发明提出，所述分隔部分沿所述环具有小于管道厚度的厚度，或所述分隔部分在环的第一部分上具有小于管道厚度的第一厚度，并在环的第二部分上具有小于第一厚度的第二厚度。
附图说明
通过以下参考附图并作为非限定性例子给出的说明，将更好地理解本发明的组成以及其如何实施，有必要的话，在后面限定。
图1为根据本发明的用于热交换器的管道的局部横截面视图。
图2a为根据本发明第一实施例的条带的局部横截面视图。
图2b为根据本发明第二实施例的条带的局部横截面视图。
具体实施方式
在图1中以横截面部分地示出了用于热交换器的扁平管10，热交换器可以是机动车辆的蒸发器、冷凝器、强制空气加热器或散热器。
管道10通过使由基体材料或芯部材料制成的条带11成形并弯折而得到，所述材料通常是选自标准的1xxx、3xxx、6xxx和7xxx系列的铝合金，其熔化温度在630至660℃之间。
在成形和弯折之前，条带11在第一面111上接收具有添加材料或包覆材料的通常被称为“覆层”的层21，该第一面在弯折后构成管道10的外表面，所述覆层由4xxx系列的铝合金构成，其熔化温度高于577℃并低于芯部金属的熔化温度。该层21实际上就是钎焊层，通过在熔炉内熔化添加材料而提供与热交换器的机械连接(mechanical holding)，热交换器的部件，尤其是扁平管和间隔件，是预先装配的。该钎焊层21如图中粗线所示。
在条带11的第二面112上，也就是弯折后的管道10的内表面，限定了管道的内部体积，第二面沉积有材料层22，使得可以降低腐蚀通过条带11的芯部金属蔓延的速度。这种材料特别地基于铝和硅，具有高于钎焊材料或“覆层”的熔化温度。该保护层22如图中点划线所示。
如图1所示，条带11的一端或边缘13成形为使得在弯折后制成分隔部分12，将管道10分隔成用于热传递流体循环的两个通道31、32。
分隔部分12以环状曲线轮廓闭合于其自身，包括大致具有圆弧形状的环的第一部分12a和终止于环的第一部分12a内的也大致具有圆弧形状的环的第二部分12b。这些圆弧具有大约180°的曲率。
因此，可以在两个区域中钎焊分隔部分12，即第一区域和第二区域，其中，第一区域以点A为中心，在此分隔部分钎焊在管道10的内表面112上，第二区域以点B为中心，在此分隔部分在环的第二部分12b的端部处钎焊到环的第一部分12a的内表面上。
从管道的外表面开始，分隔部分包括以45°朝向管道内侧(顺时针方向)的第一弯折部41，其跟随有第一平段42，然后包括转向而以45°朝向管道外侧(逆时针方向)的第二弯折部43，在此后是第二平段44，其接收分隔部分不使用的条带边缘。该第二平段44是环的第一部分12a的转过180°而朝向管道内侧的元件，其跟随有第三平段45，第三平段的外表面与管道的内表面接触。该第三平段45为环的第一部分12a和环的第二部分12b所共有。分隔部分的轮廓通过环的第二部分12b的转过180°而朝向管道内侧(顺时针方向)的弯曲得以延续，并在夹在第二平段44和第三平段45之间的条带边缘46处终止。
以这种方式可以得到非常坚固的分隔部分12，能够抵抗由热传递流体施加的压力，因此能对抗管道10的任意膨胀，特别是通过分隔部分的轮廓展开的膨胀，如现有技术中已知管道中出现的那样。通道31、32的液压横截面得以保持，并且不发生应力传递到管道其它元件的情况。
如果通道31、32的液压横截面是固定的，可通过调整分隔部分12在环的第一部分12a和环的第二部分12b上的厚度来获得通道31、32。
根据第一实施例，分隔部分12可以沿环(或条带边缘)具有恒定的厚度e2，该厚度小于管道10的厚度e1。这样，如图2a所示，条带11在端部或边缘13处具有在值e1和e2之间的厚度阶梯变化或肩部。
根据第二实施例，如图2b所示，分隔部分12在环的第一部分12a上具有小于管道10的厚度e1的第一厚度e2，以及在环的第二部分12b上具有小于第一厚度e2的第二厚度e3。这样，图2b显示出在条带11上的两个厚度阶梯，它们中的一个在值e1和e2之间，另一个在值e2和e3之间。
厚度值为：
0.1mm≤e1≤0.4mm
0.05mm≤e2≤0.4mm
0.05mm≤e3≤0.4mm
如果通道31、32的液压横截面不是固定的，则e1＝e2＝e3。
如果通道31、32的液压横截面是固定或强制的，则厚度可以如下调整：
第一实施例：e3＝e2＜e1
第二实施例：e3＜e2＜e1。

Claims (13)

1.一种用于热交换器的管道(10)，通过弯折条带(11)制造，所述条带的一端(13)被成形为使得在弯折后构成具有曲线轮廓的分隔部分(12)，其中，所述曲线轮廓是环状轮廓，所述分隔部分(12)闭合于其本身，
其中，所述分隔部分(12)沿所述环具有厚度(e2)，该厚度小于管道(10)的厚度(e1)。
2.如权利要求1所述的管道，其中，所述环状曲线轮廓包括环的第一部分(12a)和终止于环的第一部分(12a)内的环的第二部分(12b)。
3.如权利要求2所述的管道，其中，所述环的第一部分(12a)和环的第二部分(12b)具有大致的圆弧形状。
4.如权利要求3所述的管道，其中，所述环的第二部分(12b)抵靠管道的内表面钎焊。
5.如权利要求4所述的管道，其中，所述环的第二部分(12b)钎焊在限定环的第一部分(12a)的开始端的第二平段(44)上。
6.如权利要求2至5中的任一项所述的管道，其中，所述环的第一部分(12a)被构造为，第二平段(44)跟随有180°的弯曲部，再跟随有与所述环的第二部分(12b)共用的第三平段(45)，该第三平段(45)跟随有180°的弯曲部，该弯曲部终止于夹在第二平段(44)和第三平段(45)之间的第四平段(46)。
7.如权利要求2所述的管道，其中，所述分隔部分(12)在环的第一部分(12a)上具有小于管道(10)的厚度(e1)的第一厚度(e2)，以及在环的第二部分(12b)上具有小于第一厚度(e2)的第二厚度(e3)。
8.如权利要求3所述的管道，其中，所述分隔部分(12)在环的第一部分(12a)上具有小于管道(10)的厚度(e1)的第一厚度(e2)，以及在环的第二部分(12b)上具有小于第一厚度(e2)的第二厚度(e3)。
9.如权利要求4所述的管道，其中，所述分隔部分(12)在环的第一部分(12a)上具有小于管道(10)的厚度(e1)的第一厚度(e2)，以及在环的第二部分(12b)上具有小于第一厚度(e2)的第二厚度(e3)。
10.如权利要求5所述的管道，其中，所述分隔部分(12)在环的第一部分(12a)上具有小于管道(10)的厚度(e1)的第一厚度(e2)，以及在环的第二部分(12b)上具有小于第一厚度(e2)的第二厚度(e3)。
11.如权利要求6所述的管道，其中，所述分隔部分(12)在环的第一部分(12a)上具有小于管道(10)的厚度(e1)的第一厚度(e2)，以及在环的第二部分(12b)上具有小于第一厚度(e2)的第二厚度(e3)。
12.如前述权利要求1-5中的任一项所述的管道，其中，管道的第一面(111)上覆盖有钎焊层(21)，同时管道的第二面(112)上覆盖有防腐保护层(22)，所述第二面(112)限定所述管道的内部体积。
13.一种热交换器，可以在第一介质和在如前述权利要求中的任一项所述的管道内流通的流体之间交换热能。
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