CN101548149B - 用于冷凝器和/或蒸发器的焊接平管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调系统中(尤其是机动车辆中)用于冷凝器和/或蒸发器的焊接平管，其可以通过使无边际的铝板状金属条形变来生产，具有两个窄边和两个宽边，还具有内部通道，内部通道具有大于或等于0.254毫米的水力直径，平管的管壁厚度小于0.25毫米，其中，两个窄边都被强化为具有其余管壁厚度至少两倍的厚度。

Description

用于冷凝器和/或蒸发器的焊接平管

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年11月22日提交的德国专利申请No.DE 10 2006054 814.0的优先权。该申请的全部内容通过引用而结合于此。

技术领域

本发明涉及用于空调系统中的冷凝器和/或蒸发器的焊接平管，尤其涉及用于机动车辆中的冷凝器和/或蒸发器的管子。这些管子可以通过使一个或多个含铝的板状金属条形变来生产，所述板状金属条具有两个窄边和两个宽边。这些管子可以包括内部通道，并可以具有小于0.25mm的管壁厚度，所述内部通道具有大于或等于0.254mm的水力直径(hydraulicdiameter)。

背景技术

由EP 273 164A1可以了解用于冷凝器的焊接平管。目前，内部通道的水力直径在从0.381-1.778mm范围内的平管是用于所谓层流(parallel-flow)冷凝器的标准设备。上述文献的图1示出了这种类型的层流冷凝器，并提供了用于生产这种冷凝器的工艺。为了生产这种平管，板状金属条被成形为平管，并用纵向焊缝焊接。第二板状金属条被形成有沿横向延伸的波纹，并被插入到该平管中。波纹的峰和谷被焊接到该平管的宽边，从而形成沿纵向延伸的内部通道，这些内部通道具有上述范围内的水力直径(参见上述文献的图2)。

在许多其他情况下，用于冷凝器和/或蒸发器的平管是通过挤压来生产的，在这些情况下，对于实现特别小的水力直径与小得多的管壁厚度和通道壁厚度相结合存在着制造工程限制。从成本的角度来看，挤压工艺与其他工艺相比也不是总能承受的。这至少对于平管具有冷凝器/蒸发器所需的直径(D；d)而言是对的。

此外，在用于冷凝器和/或蒸发器的平管的情况下，必须考虑到与机动车辆中的其他热交换器相比而言高得多的内部压力，这意味着迄今为止这类平管的管壁厚度最好大致在0.25mm与0.30mm之间。目前用于冷凝器和/或蒸发器的市售平管的水力直径在从大约1.10-1.60mm的范围内或略大。

还有一些以本申请人的名义申请的在先申请，但是它们目前尚未被公开。这些申请之一具有申请号DE 10 2006 006 670.7，并提供了用于冷却液冷却器和用于中冷器的、具有极小壁厚度的平管。

EP 1 681 528A1公开了另一种传统的热交换器。具体而言，该文献提出了用于冷凝器的平管。它代表着更前沿的发展阶段，因为它同样涉及非常薄壁的平管。形成通道的板状金属条要具有小于0.1mm的厚度。申请人认为，该文献中公开的平管尽管具有其全部优点，但是也具有一个显著的缺点，即，平管的稳定性不足。

发明内容

本发明的一个独立目的是提供一种重量轻、而且高性能、低成本的冷凝器和/或蒸发器或者用于它们的平管，并且要具有改善的稳定性。本发明的其他实施例实现了这种目的以及其他所需的目的。

根据本发明，平管的两个窄边都被强化为使之具有大于管壁厚度(例如至少是管壁厚度的两倍)的厚度。这种方案简化了热交换器网络的生产，所述热交换器网络包括这种平管以及波纹状的翅片，这是因为该网络更容易组装。在现有技术的平管的情况下之具有一个强化的窄边，必须确保所有的平管被定位成使受到强化的窄边面向一个方向，通常是朝向冷却空气系统的前方。由于本发明的方案使两个窄边都受到强化，所以不需要这种考虑。

此外，根据当前优选的一种实施例，平管包括三个板状金属条，两个板状金属条形成管壁而第三个板状金属条表现为内部插入件。

在这种想法的一种细化方案中，形成管壁的两个板状金属条在形状上相同，其中，这些板状金属条的一个纵向边缘具有较大的弧形，而这些板状金属条的另一个纵向边缘构造成较小的弧形，这些板状金属条布置成彼此面对面，使得一个板状金属条的一个纵向边缘的较大弧形在另一个板状金属条的纵向边缘的较小弧形周围接合，反之亦然。

通过使内部插入件具有两个变形的纵向边缘，这些边缘靠着窄边的内侧，可以实现两个窄边进一步的强化。

可替换地，可以由单一的板状金属条或两个板状金属条来生产平管。

在由两个板状金属条生产平管的情况下，一个窄边包括位于板状金属条的折痕中的弯折，而另一个窄边由构造有较大弧形的板状金属条的一个纵向边缘形成，所述较大弧形被布置在板状金属条的另一纵向边缘处的较小弧形周围，第二个板状金属条构造成作为波纹状的内部插入件，其纵向边缘靠着或者不靠着这些窄边的内侧。

通道壁厚度大致在0.03-0.10mm之间或略大。在由单一的板状金属条形成平管的情况下，管壁厚度和通道壁厚度具有相同的尺寸。

管壁厚度在从大约0.08mm-0.20mm的范围中，通道壁厚度在0.03-0.10mm之间。这也适用于两部件和三部件的平管。

在平管尺寸方面，平管的小维度(d)大约为0.8-1.3mm，而大维度(D)大约在8到20mm之间，优选为大约12-16mm。

已经发现，特别合适的通道的水力直径在0.30到0.70mm之间，0.40与0.60mm之间的范围对于性能尤其有利。

下文中详细说明了冷凝器或蒸发器，其作为机动车辆的空调系统的部件，这种冷凝器或蒸发器具有焊接的热交换器网络，该热交换器网络由平管以及布置在平管之间的翅片构成，冷却空气经过翅片而流动。

考虑下文的具体实施方式以及附图可以了解本发明的其他方面。

附图说明

附图主要示出了各种平管截面的多个放大图，这些平管界面可以有利地用于空调系统的冷凝器。在附图中：

图1示出了由三个板状金属条生产的平管；

图2示出了根据一种替换实施例的平管，它可以由三个板状金属条生产；

图3、图4、图5以及图7a-图7d示出了包括三个板状金属条的进一步修改的平管；

图6、图8和图9示出了不同的平管，其包括单一的变形板状金属条；

图10示出了可以由两个板状金属条生产的平管。

具体实施方式

在对本发明的任何实施例进行详细说明之前，应当理解，本发明不限于应用到其在下面的说明书中所阐述并在附图中所图示的构造以及元件布置的细节。本发明能够有其他实施方式，并能够以各种方式来实施或执行。另外，应当明白，本申请中所用的用语和词汇是为了描述目的，而不应认为是限制。本申请中使用“包括”、“包含”或“具有”及其变更形式意味着涵盖了随后列举的条目及其等同物，以及可增加的条目。除了另有说明或限制之处外，所用的词汇“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变更形式是广义地使用的，并且涵盖了直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于实体上的或机械式的连接或耦合。

所有的平管具有一些公共的特征，其中，通道的水力直径K大于0.254mm，管壁厚度W_d小于0.25mm，两条窄边1被强化为具有比其余管壁厚度W_d更大的壁厚度S_d。通道壁厚度K_d可以在0.03与1.15mm之间。

图1-图3、图5和图7中图示的平管包括三个板状金属条a、b、c，并构成了目前优选的实施例，其中，图7的平管构成了目前最优选的一种形式。上述附图中的平管都具有这样的特征：形成壁部件的两个板状金属条a、b形状相同，并且布置成面对面。板状金属条a和b的一个纵向边缘被形成有较大的弧形，而另一纵向边缘设有较小的弧形。由于这种相向布置，一个板状金属条a的较大弧形接合在另一板状金属条b的较小弧形周围，以形成平管的一个窄边1，而所述另一板状金属条b的较大弧形接合在第一个板状金属条a的较小弧形周围，以形成平管的另一个窄边1。此外，上述附图的平管还具有这样的公共特征：第三板状金属条c用作内部插入件，其两个纵向边缘与窄边1的内侧相靠并对后者提供附加的强化。这些文字提到了板状金属条a、b、c，因为平管是由无边沿的板状金属条在轧钢生产线上生产的，然后被切割成所需的长度，这没有被示出。

图1与图2在内管c的形状方面不同。图2表明波纹几何形状或室K的构造可能不同，以考虑具体的热动力状况或者实现这方面的优点。此外，图2的平管的左侧窄边1表明，内部插入件c可以被靠着纵向边缘折叠，从而对窄边1进行附加的强化。尽管只对一个纵向边缘示出了这种可能性，但是很显然，内部插入件c的两个纵向边缘都可以以这种方式形成。

图3和图4所示的示例性实施例尤其适于由非常薄的板状金属条生产的内部插入件c。这可以表示板状金属的厚度为0.03mm或略大。壁部件a和b的板状金属厚度也很小，例如约为0.10mm。为了使窄边1在这种情况下也有足够的强化，内部插入件c的纵向边缘已被水平地折叠了多次，并被布置成靠着窄边1的内侧。内部插入件c的纵向边缘的水平折叠意味着窄边1的厚度S_d甚至是其余管壁的厚度W_d的几倍，高达5-8倍或者甚至更多倍可能很容易地更有利。

图5所示两个平管在其室K的几何形状方面不同，通过将内部插入件c的两个纵向边缘折叠的上述措施已经在两个图中的下面那个图中实施，而没有在上面那个图中实施。

与图7a-图7d对应的四个图首先在板状金属条a、b和c的厚度选择方面不同，在室K的水力直径h_D方面也不同。上方的图中的水力直径较小，约为0.5mm。此外，内管c的边缘构造也略有改变。与图7d对应的示例性实施例中可以看到最小的值，其中水力直径h_D例如为大约0.455mm，管壁厚度W_d约为0.115mm，通道壁厚度K_d大约0.05mm。众所周知，水力直径h_D由h_D＝4×A/U给出，其中A代表通道K的截面积，而U代表通道K的湿周长(wetted perimeter)。

图6示出了包括单一板状金属条的焊接平管的适当实施例。因此，该平管不具有单独的内部插入件。相反，在每种情况下，室K是由宽边2中形成的折痕10生产的，所述折痕被支撑为靠着另一宽边2。在每种情况下，窄边1是由多个水平布置的折痕F生产的，如图所示，这些折痕提供的窄边1的厚度相当于板状金属条厚度的几倍。

图8示出了由单一的板状金属条制造的另一平管在即将完工前的中间阶段。该平管要包括一个厚度为W_d的板状金属条，该厚度W_d接近上限，即，例如可能为0.20mm。其原因可能是窄边1的厚度S_d只是板状金属条厚度或管壁厚度W_d的两倍。

相比而言，图9示出了即使在平管只包括一个板状金属条的情况下，也可以形成非常稳定的窄边1。因此，然后可以选择厚度大约在0.10-0.15mm之间的板状金属条。为了生产该平管，在板状金属条中形成两个间隔开的折痕F。然后，在每个折痕F中生产弯折B，从而形成平管的窄边1。但是，此前还需要将板状金属条的一部分弄成波纹状，从而如图所示在封闭的平管中形成通道K。

最后，图10示出了具有通道K的平管，所述通道K由两个板状金属条a、c生产。板状金属条a形成管壁，而板状金属条c形成内部插入件。在此情况下，板状金属条a可以具有大约0.20mm的厚度。内部插入件c的厚度仅有约0.15mm或更小，例如0.10mm。首先，在板状金属条a中形成折痕F。在这种示例性实施例中，在板状金属条a的一个纵向边缘处形成小弧形。板状金属条a的另一个纵向边缘可以已经同样地处理，使之随后可以被布置在小弧形的周围。板状金属条c(即平管的内部插入件)设有波纹形状以及两个变形的纵向边缘。然后，内部插入件c被引入到平管中，平管可以被逐渐地关闭。随着平管被关闭，在上述折痕F中生产弯折B，从而形成位于该图中顶部的窄边1。在被关闭的平管中，内部插入件c的两个纵向边缘靠着平管的窄边1的内侧。图10中已经图示了上述生产工艺的多个步骤。

所附权利要求表明本发明的各个特征和优点。

Claims (9)

1.一种焊接平管，用于机动车辆空调系统中的冷凝器和蒸发器之一，所述管包括：

三个板状金属条，所述三个板状金属条中的两个形成所述管壁，第三个所述板状金属条形成内部插入件；和

小于0.25毫米的管壁厚度；

其中，所述管被形成为具有两个窄边、两个宽边、以及具有水力直径的内部通道，所述水力直径大于或等于0.254毫米，两个所述窄边都被强化为具有其余管壁厚度至少两倍的厚度；并且

其中，形成所述管壁的所述两个板状金属条在形状上大体相同，这些板状金属条的一个纵向边缘具有较大的弧形，而这些板状金属条的另一个纵向边缘被构造成较小的弧形，所述板状金属条彼此以下述方式布置：所述两个板状金属条中一者的一个纵向边缘的所述较大弧形与所述两个板状金属条中另一者的纵向边缘的所述较小弧形周围接合，反之亦然。

2.根据权利要求1所述的平管，其中，所述内部插入件具有两个变形的纵向边缘，这些变形的纵向边缘靠着所述窄边的内侧。

3.根据权利要求1所述的平管，其中，所述窄边之一包括位于所述管壁板状金属条中一者的折痕中的弯折，由所述管壁板状金属条中一者的纵向边缘形成的另一窄边构造有较大的弧形，所述较大的弧形被布置在所述管壁板状金属条中另一者的另一纵向边缘处的较小弧形周围，所述内部插入件被构造成波纹状内部插入件，其纵向边缘靠着或不靠着所述窄边的内侧。

4.根据权利要求1所述的平管，其中，所述通道壁厚度在约0.03毫米与约0.15毫米之间。

5.根据权利要求1所述的平管，其中，所述管壁厚度在约0.08毫米与约0.20毫米之间。

6.根据权利要求1所述的平管，其中，所述平管的小维度在约0.8毫米与约1.3毫米之间，而大维度在约8毫米与约20毫米之间。

7.根据权利要求6所述的平管，其中，所述大维度在约12毫米与约16毫米之间。

8.根据权利要求1所述的平管，其中，所述水力直径在约0.30毫米与约0.70毫米之间。

9.一种冷凝器或蒸发器，用作机动车辆的空调系统部件，所述冷凝器或蒸发器包括：

焊接的热交换器网络，由平管和布置在所述平管之间的翅片构成，冷却空气经过所述翅片流动，所述平管中的至少一者被形成为具有两个窄边、两个宽边、以及具有水力直径的内部通道，所述水力直径大于或等于0.254毫米，两个所述窄边都被强化为具有其余管壁厚度至少两倍的厚度，所述管中的至少一者包括：

三个板状金属条，所述三个板状金属条中的两个形成所述管壁，第三个所述板状金属条形成内部插入件；和

小于0.25毫米的管壁厚度。

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