CN108431533B - 管体及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管体(1)，特别是用于热交换器，具有由带状材料(10)构成的外部结构(2)，所述外部结构(2)限定外部结构内部空间(4)，并且为此目的具有两个相互相对的宽侧(5a、5b)以及两个相互相对的窄侧(6a、6b)，具有一体地形成在所述外部结构(2)上并且由所述带状材料(10)构成的内部结构(3)，所述内部结构(3)布置在所述外部结构内部空间(4)中，并且将所述外部结构内部空间(4)细分为至少两个流体管道(7)，所述至少两个流体管道(7)彼此流体地分离并且用于流体的流过，其中，所述内部结构(3)的所述带状材料(10)的材料厚度(dI)至少在某些部分中小于所述外部结构(2)的所述带状材料(10)的材料厚度(dA)。

Description

管体及制造方法
技术领域
本发明涉及一种管体并且涉及一种具有至少一个这样的管体的热交换器。本发明还涉及一种用于制造所述管体的方法。
背景技术
流体能够流过的扁平管通常用在换热器中。当流体流过时，能够在扁平管内的流体与第二流体(诸如，例如，扁平管外部的周围空气)之间产生热交换。为了增加稳定性和热交换，能够在扁平管内布置肋结构。
现有技术公开了许多能够用于各种应用的扁平管。因此，例如，存在具有单部件封闭壳体的挤压扁平管。关于这点，挤压过程需要高压力来产生原料的充分变形。而且，挤压系统的投资成本非常高，并且挤压工具经受高度磨损。由于高压力，所生产的挤压扁平管的材料厚度的公差窗口(tolerance windows)较高，这是能够导致批量生产的背景下的不准确以及增加的废品率的因素。能够通过挤压制造的管设计也是有限的。
因此，在适当的管制造机上以连续的方法由金属板带制造的用于热交换器的扁平管也是已知的。在对扁平管横截面弯曲和定形之后，扁平管通过焊接或钎焊的纵向接缝闭合。这样的扁平管例如用于机动车辆中的冷却剂散热器，扁平管通过波纹肋接合以形成块并钎焊。为了在空气侧实现尽可能低的压降，扁平管横截面形成为尽可能细长，并且为了增加内部压力阻力，设置有腹板、折缝或者焊缝，其作为拉杆而起作用并将扁平管横截面划分出腔室。
在此背景下，DE102008052785A1公开了一种用于热交换器的扁平管，其具有两个窄侧和两个宽侧，所述扁平管能够由至少三个具有可变形的纵向条带的金属板条制成。两个金属板条形成扁平管的外壁，而第三个金属板条形成波纹状的内部插入件。三个金属板条彼此钎焊。
FR2923591涉及具有朝向中心向内折叠的两个端部的扁平管。这样的折叠使得能够在扁平管中形成彼此流体分离的两个流体管道。
DE102004涉及一种用于热交换器的扁平管，所述扁平管由单片金属带制成并且具有向内导向的压痕，所述压痕用作用于流过扁平管的流体的紊流发生器。
DE3725602涉及一种用于热交换器的扁平管，所述扁平管由弯曲的金属条构成，并且在其内部在管扁平带之间具有支撑腹板。金属条至少在一侧钎焊。支撑腹板具有支承表面，所述支承表面钎焊在管扁平侧的管壁上。
DE102006052581A1涉及一种扁平换热器管，所述扁平换热器管由厚度在0.03mm与0.2mm之间的单个环形金属板条制成。热交换器管具有两个窄侧和两个宽侧。第一和第二折缝布置在金属板条中。通过布置在窄侧中的弯曲形成窄侧。
DE102014200708A1涉及用于热交换器的扁平管，其中扁平管通过折叠单件带材料的两个相互相对的自由端区域而制成。扁平管具有由扁平管的外部结构形成的两个宽侧和两个窄侧。将扁平管内部细分成多个管道的内部结构布置在扁平管内部。
发明内容
本发明的目的为展示管体(尤其是用于热交换器)的发展中的新方法。
该目的由独立权利要求的主题实现。优选的实施例形成从属权利要求的主题。
因此，本发明的基本构思是用于具有外部结构和内部结构的管体，所述外部结构用于界定流体管线，所述内部结构用于将流体管线细分成待由带条以单件制造的多个单独的流体管道。在本文中，根据本发明，形成内部结构的带状材料的材料厚度至少在某些部分中比形成外部结构的带状材料的材料厚度小。由于内部结构不仅用于制造单独的流体导管，而且同时具有加强外部结构并由此加强整个管体的效果，结果形成了一种管体，其与传统的管体相比具有减小的固有重量，而没有由此损失管体所需的刚性。
根据本发明的管体，特别是用于热交换器的管体，包括由带状材构成的外部结构，所述外部结构限定外部结构内部空间。为此目的，管体具有两个相互相对的宽侧和两个相互相对的窄侧。整体形成在外部结构上，并因此同样由带状材料构成的是布置在外部结构内部空间中的内部结构。内部结构将外部结构内部空间细分为至少两个流体管道，所述至少两个流体管道彼此流体分离并用于流体的流过。根据本发明，内部结构的带状材料的材料厚度至少在某些部分中比外部结构的带状材料的材料厚度小。
在优选的实施例中，管体形成为一体件。这允许由带状材料，特别是由一个或多个金属板条简单地制造管体。
在进一步优选的实施例中，外部结构具有在端部处过渡成两个次要部分的主要部分。所述两个次要部分向着中心折叠以形成闭合的管体轮廓，其结果是主体部分形成第一宽侧而两个次要部分形成第二宽侧。以这种方式，即使当使用具有小的材料厚度的带状材料时，也能够确保外轮廓具有高度的刚性。
在进一步优选的实施例中，为了形成至少两个流体管道，内部结构具有波纹形式的区域。所述波纹区域被支撑在外部结构的相互相对的宽侧。波纹区域的形成允许以技术上简单的方式通过内部结构将根据本发明的外部结构内部空间的细分成至少两个流体管道。
波纹区域特别优选地形成为没有扭结。以这种方式，能够在内部结构中确保特别高度的刚性。
优选地，波纹区域具有波浪状的几何形状。以这种方式，内部结构的机械刚性能够被显着地提高。
在有益的发展中，具有波浪形几何形状的波纹区域通过位于波纹区域的顶点区域处的支撑区域而支撑在外部结构的相互相对的宽侧。以这种方式，内部结构的机械刚性能够被显着提高。
在进一步优选的实施例中，带状材料的材料厚度在内部结构的波纹区域中具有恒定的数值。该措施伴随着生产成本的显着降低。
特别有利地，两个次要部分在每种情况下具有外部结构端部，外部结构分别在所述外部结构端部中过渡到内部结构中。在该变型中，带状材料的材料厚度在从外部结构到相应的内部结构的过渡处减小。以这种方式，整个管体的固有重量可以保持得特别低。
在另一个优选的实施例中，在至少一个外部结构端部中，优选在两个外部结构端部中形成凹部。以这种方式，能够显着促进内部结构的折叠。
在另一个有益的实施例中，凹部位于面向内部结构的外部结构端部的内侧。
在另一个优选的实施例中，内部结构具有背向外部结构的两个内部结构端部。在该变型中，与内部结构的波纹区域相比，内部结构端部中的带状材料的材料厚度增大。该措施允许借助于所述内部结构端部将内部结构特别稳定地紧固到外部结构。
在进一步优选的实施方式中，能够实现将内部结构特别稳定地紧固到外部结构，其中至少一个内部结构端部贴靠在外部结构的窄侧上。这特别优选地适用于内部结构的两个内部结构端部。
至少一个内部结构端部和分配给该内部结构端部的窄侧优选具有圆形轮廓，特别优选地具有一段圆的轮廓。这样的轮廓能够通过折叠操作而特别简单地制造。
有利地，管体在管轮廓中具有沿着由窄侧限定的轴线方向延伸的对称轴。在该变体中，管体相对于该对称轴轴对称地形成。以这样的方式对称形成的管体能够以特别简单的方式制造。这导致制造管体的成本降低。
管体特别有利地形成为成型件，其管轮廓沿着正交于宽侧且正交于窄侧延伸的纵向长度方向延伸。以这种方式，也能够通过高度的刚性制造具有沿着纵向长度方向的明显的管长度的管体。
带状材料能够有利地是金属板条。这允许使用对于钣金加工合适的机器来简单地制造管体。
本发明还涉及具有至少一个如上所述的管体的热交换器。
本发明还涉及一种用于由带状材料(特别是由金属板条)制造如上所述的管体的方法。在根据本发明的方法中，与待成形的管体的外部结构相比，待形成的管体的内部结构的区域中的材料厚度至少在某些部分中减小。
在有益的发展中，通过轧制工艺获得材料厚度的减小。
本发明的进一步重要的特征和益处将从从属权利要求、附图以及参照附图的相关附图描述变得显而易见。
将会理解的是，在没有脱离本发明的范围的情况下，上述特征以及那些将在下文中说明的特征不仅能够用于在每种情况下提出的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明优选的示例性实施例图示在附图中并且在接下来的描述中更加详细地说明。
单个的图1在剖面中通过示例示出了形成为一件式的、根据本发明的管体1。
具体实施方式
管体1能够用作热交换器中的流体管线。管体1包括由带状材料10构成的外部结构2，所述外部结构限定外部结构内部空间4。外部结构2具有第一宽侧5a和与第一宽侧5a相对的第二宽侧5b。而且，外部结构具有第一窄侧6a和与第一窄侧6a相对的第二窄侧6b。而且，管体1包括整体形成在外部结构2上并且由带状材料构成的内部结构3。内部结构3布置在外部结构内部空间4中并且将其细分成多个流体管道7，所述流体管道彼此流体地分离并且用于流体的流过。带状材料10能够为金属板条或者能够包括至少一个金属板条。
管轮廓1形成为成型件，其管轮廓沿着正交于宽侧5a、5b且正交于窄侧6a、6b而延伸的纵向长度L的方向延伸。
外部结构2在轮廓中具有主要部分8，所述主要部分8在其两端处过渡成两个次要部分9a、9b。两个次要部分9a、9b朝向中心11折叠以形成闭合的管体轮廓。从图1中能够看出，主要部分8形成外部结构2的第一宽侧5a，而两个次要部分9a、9b形成第二宽侧5b。
内部结构3在某些部分中为波纹形式。为此目的，内部结构3在轮廓中具有波纹形式的区域12。在区域12中，内部结构3被支撑在外部结构2的两个相互相对的宽侧5a、5b上。如图1所示，波纹区域12优选地在轮廓中形成为不具有扭结。并且，波纹区域12能够具有波浪状的几何形状。以这种方式，能够显着增强内部结构3的机械刚性。具有波浪状的几何形状的波纹区域12通过位于波纹区域的顶点区域18处的支撑区域17支撑在外部结构2的相互相对的宽侧5a、5b上。以这种方式，能够增强内部结构3的机械刚性。
从图1中能够看出，波纹区域12的带状材料10的材料厚度dI小于外部结构2的带状材料10的材料厚度dA。优选地，带状材料的材料厚度dI在内部结构3的波纹区域12中具有恒定值。该措施伴随着生产成本的显着降低。
根据图1，两个次要部分9a、9b在每种情况下具有外部结构端部13a、13b，外部结构2分别在所述外部结构端部13a、13b中过渡到图1所示的轮廓中的内部结构3中。带状材料的材料厚度在从外部结构到相应的内部结构的过渡处从数值dA减小到数值dI。
在图1所示的管体1的轮廓中，内部结构3具有两个背向外部结构2的内部结构端部14a、14b。第一内部结构端部14a贴靠在外部结构2的第一窄侧6a的内侧。第二内部结构端部14b贴靠在外部结构2的第二窄侧6b的内侧。
在内部结构3的内部结构端部14a、14b中，与内部结构3的波纹区域12相比，带状材料10的材料厚度增大。特别地，内部结构端部14a、14b的材料厚度能够具有与外部结构2的材料厚度dA相同的数值。
两个内部结构端部14a、14b和两个窄侧6a、6b能够在每种情况下具有圆形轮廓，优选地，如图1所示的一段圆的轮廓。
根据图1，管体1在图1的轮廓中具有对称轴S，所述对称轴S沿由窄侧限定的轴线方向A延伸。如能够从图1看出的，管体1形成为相对于该对称轴S轴对称。
在制造本文描述的管体1期间，内部结构3能够通过减少带状材料10的材料厚度而由带状材料10形成，也就是说通常由金属板带形成。相比之下，在形成外部结构2的带状材料10的区域中不需要减小材料厚度。材料厚度的期望的减少能够优选借助轧制过程来实现。优选地，减小的材料厚度具有至少0.01mm的数值。
根据图1，凹部15a、15b能够分别形成在外部结构端部9a、9b中。以这种方式，在制造管体1时，能够显着地促进内部结构3相对于外部结构2的折叠。优选地，凹部位于面向内部结构3的相应的外部结构端部9a、9b的内侧16a、16b中。

Claims (18)

1.一种管体(1)，用于热交换器，
-具有由带状材料(10)构成的外部结构(2)，所述外部结构(2)限定外部结构内部空间(4)，并且为此目的具有两个相互相对的宽侧(5a、5b)以及两个相互相对的窄侧(6a、6b)，
-具有一体地形成在所述外部结构(2)上并且由所述带状材料(10)构成的内部结构(3)，所述内部结构布置在所述外部结构内部空间(4)中，并且将所述外部结构内部空间(4)细分为至少两个流体管道(7)，所述至少两个流体管道(7)彼此流体地分离并且用于流体的流过，
所述内部结构(3)具有波纹形式的区域(12)以及两个贴靠所述外部结构(2)的窄侧(6a、6b)的内部结构端部(14a、14b)，其中，波纹区域(12)具有波浪状的几何形状，所述带状材料(10)的材料厚度(dI)在所述内部结构(3)的所述波纹区域(12)中具有恒定的数值，所述内部结构(3)的所述波纹区域(12)中的所述带状材料(10)的材料厚度(dI)小于所述外部结构(2)的所述带状材料(10)的材料厚度(dA)，并且所述带状材料(10)在所述内部结构端部(14a、14b)中的所述材料厚度相比于所述内部结构(3)中的所述波纹区域(12)增大。
2.根据权利要求1所述的管体，
其特征在于
所述管体(1)形成为一体件。
3.根据权利要求1所述的管体，
其特征在于
所述外部结构(2)具有主要部分(8)，所述主要部分(8)在端部处过渡为两个次要部分(9a、9b)，
其中，所述两个次要部分(9a、9b)朝向中心折叠以形成闭合的管体轮廓，其结果是所述主要部分(8)形成第一宽侧(5a)，而所述两个次要部分(9a、9b)一起形成第二宽侧(5b)。
4.根据权利要求1所述的管体，
其特征在于
为了形成所述至少两个流体管道(7)，所述波纹形式的区域(12)支撑在所述外部结构(2)的相互相对的两个宽侧(5a、5b)上。
5.根据权利要求4所述的管体，
其特征在于
所述波纹区域(12)形成为没有扭结。
6.根据权利要求5所述的管体，
其特征在于
具有波浪状的几何形状的所述波纹区域(12)通过位于所述波纹区域(12)的顶点区域(18)的支撑区域(17)支撑在所述外部结构(2)的相互相对的宽侧(5a、5b)上。
7.根据权利要求3所述的管体，
其特征在于
所述两个次要部分(9a、9b)在每种情况下具有外部结构端部(13a、13b)，在所述外部结构端部(13a、13b)中所述外部结构(2)相应地过渡到所述内部结构(3)中，
其中，所述带状材料(10)的所述材料厚度在从所述外部结构(2)到相应的内部结构(3)中的过渡处减小。
8.根据权利要求7所述的管体，
其特征在于
在至少一个外部结构端部(13a、13b)中形成有凹部(15a、15b)。
9.根据权利要求7所述的管体，
其特征在于
在两个外部结构端部(13a、13b)中形成有凹部(15a、15b)。
10.根据权利要求8所述的管体，
其特征在于
所述凹部(15a、15b)位于所述外部结构端部(13a、13b)的面向所述内部结构(3)的内侧(16a、16b)中。
11.根据权利要求1所述的管体，
其特征在于
所述至少一个内部结构端部(14a、14b)与分配至该内部结构端部(14a、14b)的窄侧(6a、6b)在每种情况下具有圆形轮廓。
12.根据权利要求1所述的管体，
其特征在于
所述至少一个内部结构端部(14a、14b)与分配至该内部结构端部(14a、14b)的窄侧(6a、6b)在每种情况下具有一段圆的轮廓。
13.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的管体，
其特征在于
所述管体在管体轮廓中具有对称轴(S)，所述对称轴(S)沿着由所述窄侧(6a、6b)限定的轴线方向(A)延伸，
其中，所述管体(1)相对于该对称轴(S)轴对称地形成。
14.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的管体，
其特征在于
所述管体(1)形成为成型件，所述成型件的管轮廓沿着纵向长度(L)的方向延伸，所述纵向长度(L)正交于所述管轮廓的所述宽侧(5a、5b)并且正交于所述管轮廓的所述窄侧(6a、6b)而延伸。
15.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的管体，
其特征在于
所述带状材料(10)为金属板条。
16.一种热交换器，所述热交换器具有至少一个根据前述权利要求1至15中的任一项所述的管体(1)。
17.一种用于由带状材料(10)制造根据权利要求1至15中的任一项所述的管体(1)的方法，
其中，所述带状材料(10)的材料厚度减小，以形成所述管体(1)的内部结构(3)。
18.根据权利要求17所述的方法，
其特征在于，通过轧制工艺获得所述材料厚度的减小。
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