CN103688123B - 换热器管和相应的换热器以及制备方法 - Google Patents

换热器管和相应的换热器以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种换热器管，其通过弯曲金属带(11)形成，其特征在于，所述带(11)具有可在至少一个第一厚度(e1)和大于所述第一厚度(e1)的至少一个第二厚度(e2)之间变化，并且特征在于，所述管具有减薄的第一区(Z1)和位于具有最大机械应力的点处的增强的第二区(Z2)，所述第一区(Z1)由具有第一厚度(e1)的所述带的第一部分(P1)形成，并且所述增强的第二区(Z2)由具有第二厚度(e2)的所述带(11)的第二部分(P2)形成。本发明还涉及包括这样的管的芯束的换热器，和获得这样的管的方法。

Description

换热器管和相应的换热器以及制备方法
技术领域
本发明涉及特别用于机动车辆的换热器管，涉及包括这样的管的芯束的换热器，并且涉及获得这样的管的方法。
本发明涉及特别用于机动车辆的换热器。
背景技术
一般来说，换热器通常包括管芯束和两个集热管板，管芯束的管端部穿过所述两个集热管板，并且该两个集热管板由流体分配箱盖遮盖。可能存在放置到所述芯的管之间的插件，以改善换热。
两种主要技术被应用于这些管的制造中。挤出成型或弯曲成型，挤出成型带来高成本(用于每一种类型的管的专用模具)，弯曲成型提供不同的优点。在弯曲成型的情况下，所用的管通过将金属带自身弯曲来制备。
换热器管可能受到大量的应力，例如由来自外部环境的物体(例如石子)的高速撞击。换热器管因此受到外部应力。
其还受到来自内部的由流体的流动产生的应力。具体地，在操作期间，管受到热、压力和膨胀应力。
必须确保管水平的足够的材料强度。
在挤出成型管的情况下，一种已知的技术方案通过局部增大管的壁厚允许管经受这样的撞击来避免任何流体泄露，或经受内部应力。
但是，在弯曲成型管的情况下，管不可能如在挤出成型管的情况下通过简单地增大材料厚度来增强。
至于弯曲成型管，例如存在一种已知的技术方案，其中管壁在管的一侧或前缘区域中自身水平地弯曲若干次，以增大管前缘处的材料厚度。缺点在于，管的高度因而取决于其材料厚度，并且对应于折叠次数。
根据文献DE 102006006670中提出的另一技术方案，管具有多个垂直折叠部。该技术方案的一个主要缺点是，其造成使用过多的材料量。
专利US 6192977提出又一技术方案，其中，管的一端包括管壁重叠部。但是该技术方案对于具有矮高度的管的情况很难控制，例如管的高度为1mm或甚至1.75mm的量级。
发明内容
因此本发明的目的是提出用于弯曲成型管的技术方案，其使管足以抵抗外部应力和内部应力而没有上面提到的现有技术的缺点。
为此，本发明的一个主题是换热器管，其通过弯曲金属带制备，其特征在于，所述带具有可在至少一个第一厚度和大于所述第一厚度的至少一个第二厚度之间变化，并且特征在于，所述管具有减薄的第一区和位于最大机械应力点处的增强的第二区，所述第一区由具有第一厚度的所述带的第一部分形成，并且所述增强的第二区由具有第二厚度的所述带的第二部分形成。
因而，无论应力来自管外部，还是由于流体循环来自管内部，管在具有最大应力的点处仍具有通常的厚度。
所述管可进一步具有以下特征中的一个或多个，其可单独或组合考虑：
所述带的可变厚度通过所述带局部减薄获得，
所述带具有为第二厚度的相对边缘，所述管具有通过弯曲所述边缘并且将所述弯曲的边缘结合在一起获得的增强的第二区，
所述管具有大致B形横截面，限定用于流体循环的两个平行通道，所述两个平行通道由分隔物界定，
所述分隔物通过将所述金属带的所述弯曲边缘结合在一起形成，
所述管具有两个相对的大侧面，其由两个小侧面连接，所述小侧面为增强的第二区，
所述管在所述带的至少一个边缘和由所述弯曲带形成的所述管的内表面之间具有至少一个接触区，所述至少一个边缘和所述内表面分别形成增强的第二区。
本发明还涉及特别用于机动车辆的换热器，其特征在于，其包括如上面限定的管的芯束。
本发明还涉及获得这样的换热器管的方法，其特征在于，其涉及以下步骤：
将金属带局部减薄，以限定具有第一厚度的第一部分和具有大于所述第一厚度的第二厚度的第二部分，
将所述金属带在至少一个第二部分的区域中弯曲，和
在所述带的至少两个第二部分处的区域中形成结合部，以形成具有减薄的第一区和在最大机械应力点处的增强的第二区的管，所述第一区由具有第一厚度的所述带的第一部分形成，并且所述增强的第二区由具有第二厚度的所述带的第二部分形成。
根据一个实施例，所述金属带在其已经被弯曲之后，被切割为期望长度。
所述金属带可通过轧制局部减薄。
根据另一个实施例，所述方法涉及在弯曲之前将所述金属带切割为期望长度的初始步骤。
所述金属带可通过挤压局部减薄。
根据一个实施例，所述金属带被以这样的方式弯曲：形成具有大致B形横截面的管，限定用于流体循环的两个平行通道，所述两个平行通道由分隔物界定。
附图说明
本发明的其他特征和优点将通过阅读下面的描述以及研究附图变得更明显，下面的描述通过示例性非限制示例给出，附图中：
图1是换热器的局部示意图，
图2a是具有插件的图1的换热器管的横截面视图，
图2b是不具有插件的图1的换热器管的横截面视图，
图3a示意性示出用于形成图2a的管的金属带，图3a不图示用于形成管的带的尺寸，
图3b示意性示出减薄的图3a的金属带，和
图4示出获得图2a的管的方法的步骤。
具体实施方式
在这些附图中，基本上相似的元件带有相同的附图标记。
本发明涉及用于换热器的管1。
例如，可能提到用于机动车辆的加热辐射器、冷却辐射器、进气冷却器或甚至空气调节冷凝器。
如图1中部分示出的，换热器3通常包括纵向管1的芯束(比较图1和2a)，其被通过集热管板5(局部并且示意性地示出)安装在两个分配箱之间，集热管板5横向于管1布置，并且具有用于接收这些管1的端部的孔(未示出)，第一流体流动经过该分配箱。
例如基本上波纹状的干扰诱发器7(图2a)可放置在管1内部，以干扰经过管1的第一流体的流动，同时增大换热表面积。这些干扰诱发器7例如被在其波纹的顶部7a处和例如在干扰诱发器7的端部7b处钎焊到管1。
由本发明的这些管1中的干扰诱发器7产生的干扰促进两种流体之间的换热。这些干扰诱发器7为本领域技术人员所公知，并且本文中不再进一步详细描述。该示例适用于冷凝器的操作。
管1可彼此通过插件9(图1)，例如波纹状插件隔开，第二流体经过该插件9以与第一流体换热。在该示出的示例中的这些插件9横向于管1的纵向轴线定位。
这样的换热器3的多种金属部件可组装，然后通过经过钎焊炉钎焊在一起，以将所有部件结合在一起。
现在参照图2a，2b，其以横截面显示了这样的换热器3的管1。
这样的管1由金属带11(图3a)制成。带11示意性并且示例性地图示在图3a中。
该金属带11被减薄(图3b)，然后弯曲。其于是被称为“弯曲成型管”。
由于该原因，金属带11具有两个相对的边缘11a，11b，这两个边缘11a，11b结合在一起以形成图2b中图示的弯曲成型管1。
金属带11(图3a、3b)优选由铝或铝合金制成。
在钎焊的换热器的情况下，金属带例如由铝或铜制成。
当然，还可预知机械换热器。
金属带11例如具有大致矩形形状，并且包括被称为外面13的第一面和被称为平行于外面13并且与外面13相对的内面15的第二面。术语“内”和“外”关于弯曲成型管1的内部和外部限定。
金属带11(比较图3b)具有可变厚度。该可变厚度可通过带11的局部减薄，例如扎制获得。
根据图3b中示出的示例，带11具有为不同厚度的第一部分P1和第二部分P2。这些部分P1，P2示意性地示出在图3b中，并且带11和部分P1,P2的尺寸不按比例绘制。
第一部分P1具有厚度e1，其小于第二部分P2的厚度e2。例如，厚度e2为0.23mm量级，并且厚度e1为0.15mm量级。
这些第一部分P1和第二部分P2根据施加到弯曲成型管1的载荷限定。厚度e1和e2因此根据该载荷限定。
具体地(图2a到3b)，第一部分P1旨在形成管1的第一区Z1，第二部分P2旨在形成第二区Z2。与具有较小厚度e1的被称为减薄区的第一区Z1相比较，具有较大厚度e2的第二区Z2因此被增强。第二区Z2对应于管1的那些受到最高应力的区域。
受到最高应力的那些区域尤其存在于金属带的边缘11a，11b结合在一起以形成管1处。另一个应力区位于金属带被弯曲的区域中。
根据图2a，2b中示出的示例中，形成的管1具有大致B形横截面。当然，可预知其他横截面，例如大致椭圆形状。
所示的管1的B形横截面具有两个流体循环通道17a和17b，其彼此平行并置，并且由形成隔板的分隔物19分隔。
为此，金属带11弯折来形成两个并置平行的通道17a和17b的外壳。更具体地，金属带11以这样的方式弯曲：其内面15界定两个通道17a，17b。
分隔物19例如通过将金属带11的两个相对的边缘11a和11b，例如带11的纵向边缘以大致90°弯曲形成。这些弯曲的边缘11a，11b然后被背对背放置，以使其一起形成分隔物19。在边缘11a处的外面13因此面对在相对边缘11b处的外面13。
这里已经描述了B形弯曲成型管。当然，可提供任何类型的弯曲成型管或甚至电焊管。
如之前提到的，金属带的边缘11a，11b结合在一起以形成管1的区域可能受到应力，并且在示出的示例中，该区域为增强的第二区Z2。
为此，相对的边缘11a，11b可以是带11的第二厚度e2的第二部分P2。当管1已经形成时，其因此具有增强的第二区Z2。该增强的第二区Z2通过将具有厚度e2的边缘11a，11b弯曲，并且通过将这些弯曲的边缘11a，11b结合在一起获得。
另外，为了确保两个通道17a，17b彼此独立，边缘11a，11b的端面或多或少与金属带11的内面15接触。
因而，当带11已经弯曲时，带11的外面13形成因而形成的管1的外表面21，带11的内面15形成因而形成的管1的内表面23。
在金属带11的边缘11a，11b和弯曲成型管1的内表面23之间存在接触区。
而且，当管1已经形成时，在带11的至少一个边缘11a，11b和管1的内表面23之间可能存在至少一个接触区。除了或替代形成在带的第二部分P2处的边缘11a，11b，该接触区的区域中的内表面23对应于带11的第二部分P2，以形成增强的第二区Z2。
另外，弯曲成型管1的外表面21具有两个相对的大外面21a，21b，其通过两个小侧面21c和21d连接，例如通过基本上卷曲的侧面连接。
根据该实施例，为了形成这样的管1，小侧连接面21c，21d形成管1的第二区Z2。为此，带11在两个第二部分P2的区域中弯曲。
因而，金属带11因此在其被弯曲来形成管1之前被减薄，管1在示出的示例中，除了金属带11的边缘11a，11b和内面23之外，还具有为第一厚度e1的腿，其形成B形的大侧面21a，21b，内面23旨在当带11已经弯曲时，与这些边缘11a，11b的端部接触。这些腿形成减薄的第一区Z1。而且，边缘11a，11b和内面23的该接触区具有形成增强的第二区Z2的第二厚度e2。
这里已经描述了大致弯曲为B状的管1。当然，可预知管1的其他形式的实施例。
例如，可能具有管1，其以这样的方式弯曲：限定单个流体循环通道。在该情况下，金属带11弯曲来形成该通道的外壳，该带11被在带11的第二部分P2的区域中弯曲，以形成弯曲成型管1的增强的第二区Z2。
如之前所述的，带的边缘11a，11b可弯曲，并且被彼此背对背放置。边缘11a，11b之间的结合部也可形成管Z2的增强的第二区Z2；边缘11a，11b例如被形成在带11的第二部分P2的区域中。
作为替代，不是被弯曲然后被彼此背对背放置，而是带11的边缘11a，11b叠合。
现在参照图2b、3b和4描述获得这样的弯曲成型管1的方法。
在第一步骤E1过程中，金属带11被局部减薄。
为了这样，多个具有第一厚度e1的第一部分和具有较厚的第二厚度e2的第二部分可预先限定。根据将要进行的弯曲操作并且根据管1的在管形成时将受到的最高应力的区域确定这些部分。
根据所述的示例中，为了获得弯曲为B形的管1，四个第一部分P1被减薄为小于形成第二部分P2的带11的其余部分的厚度e2，在示出的示例中具有五个部分P2，即中部、两个中间部分和形成带11的边缘11a、11b的两个端部。
该减薄例如可通过轧制进行。第一部分P1被例如通过两个轧辊之间，以将其厚度减小到与初始厚度0.23mm相比较的期望厚度e1，例如0.15mm。
在步骤E2过程中，带11被在带11的至少一个第二部分P2处的区域中弯曲或卷曲。
该弯曲可通过将金属带11连续地通过多辊轧机进行。
根据所述的示例，为了获得弯曲为B形的管1，带11被在两个中间部分P2的区域中弯曲。
根据替代示例，减薄步骤可在带11的弯曲过程中进行。为此可提供弯曲辊，其还具有压延轧制功能。
最后，在第三步骤E3中，至少两个第二部分P2结合在一起以形成弯曲成型管1。
根据所述的示例，为了获得弯曲为B形的管1，形成带11的边缘11a和11b的两个端部P2例如弯曲约90°，然后这些弯曲的边缘11a、11b被彼此背靠背放置，以使其一起形成限定两个通道17a，17b的分隔物19。
这些边缘11a，11b的断面因此与中部第二部分P2接触。
当已经形成弯曲时，金属带11可被切割到期望长度。
在替代形式中，金属带被预先切割为期望长度。
被切割的带11可通过挤压(冲压)减薄。
每一件被切割的带11可然后被弯曲，例如通过将其穿过多滚轧机机架。
如前面所述的，该弯曲可以这样的方式进行：获得弯曲为几乎B形或甚至任何其他形状的管。
管1然后具有减薄的第一区Z1和增强的第二区Z2，该第一区Z1由带11的第一部分P1形成，增强的第二区Z2由具有比第一部分P1大的厚度的所述带的第二部分P2形成。
然后，当换热器3被钎焊时，其可全部结合在一起。
因此应意识到，通过这样的具有可变厚度的弯曲成型管1，弯曲成型管1的重量，因此包括多个这样的管1的换热器3的重量可被减小，同时确保在管1可能经受施加到其的应力的关键点处具有足够的材料。

Claims (13)

1.一种换热器管，通过弯曲金属带(11)制备，其特征在于：
所述带(11)具有可在至少一个第一厚度(e1)和大于所述第一厚度(e1)的至少一个第二厚度(e2)之间变化的厚度，并且
所述管具有减薄的第一区(Z1)和在具有最大机械应力的点处的增强的第二区(Z2)，所述第一区(Z1)由具有第一厚度(e1)的所述带的第一部分(P1)形成，并且所述增强的第二区(Z2)由具有第二厚度(e2)的所述带(11)的第二部分(P2)形成，并且
所述带(11)具有为第二厚度(e2)的相对的边缘(11a，11b)，并且，所述管具有增强的第二区(Z2)，该增强的第二区(Z2)通过弯曲所述边缘(11a，11b)以及通过将所述弯曲的边缘(11a，11b)结合在一起而获得。
2.根据权利要求1所述的换热器管，其特征在于，所述带(11)的可变厚度通过所述带(11)的局部减薄获得。
3.根据权利要求1所述的换热器管，其特征在于，其具有大致B形的横截面，限定用于流体循环的两个平行通道(17a，17b)，所述两个平行通道(17a，17b)由分隔物(19)限定。
4.根据权利要求3所述的换热器管，其特征在于，所述分隔物(19)通过将所述金属带(11)的所述弯曲边缘(11a，11b)结合在一起形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的换热器管，其特征在于，其具有两个相对的大侧面(21a，21b)，该两个相对的大侧面(21a，21b)通过两个小侧面(21c，21d)连接，所述小侧面(21c，21d)为增强的第二区(Z2)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的换热器管，其特征在于，其在所述带(11)的至少一个边缘(11a，11b)和由所述弯曲的带(11)形成的所述管(1)的内表面(23)之间具有至少一个接触区，所述至少一个边缘(11a，11b)和所述内表面(23)分别形成增强的第二区(Z2)。
7.一种特别用于机动车辆的换热器，特征在于，其包括如前述权利要求中任一项所述的换热器管(1)的芯束。
8.一种用于获得换热器管(1)的方法，特征在于，其涉及以下步骤：
将金属带(11)局部减薄，以限定具有第一厚度(e1)的第一部分(P1)和具有大于所述第一厚度(e1)的第二厚度(e2)的第二部分(P2)，
将所述金属带(11)在至少一个第二部分(P2)的区域中弯曲，和
在所述带(11)的至少两个第二部分(P2)的区域中形成结合部，以形成具有减薄的第一区(Z1)和在最大机械应力的点处的增强的第二区(Z2)的管(1)，所述第一区(Z1)由具有第一厚度(e1)的所述带的第一部分(P1)形成，并且所述增强的第二区(Z2)由具有第二厚度(e2)的所述带(11)的第二部分(P2)形成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述金属带(11)被在其已经弯曲之后切割为期望长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属带(11)被通过轧制局部减薄。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其包括在弯曲之前将所述金属带(11)切割为期望长度的初始步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述金属带(11)被通过挤压局部减薄。
13.根据权利要求8到12中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属带(11)被以这样的方式弯曲：形成具有大致B形横截面的管(1)，限定用于流体循环的两个平行通道(17a，17b)，所述两个平行通道(17a，17b)由分隔物(19)限定。
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