CN112513552A - 热交换器的管以及包括这种管的热交换器 - Google Patents

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CN112513552A CN201980049792.2A CN201980049792A CN112513552A CN 112513552 A CN112513552 A CN 112513552A CN 201980049792 A CN201980049792 A CN 201980049792A CN 112513552 A CN112513552 A CN 112513552A
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Abstract

本发明涉及一种热交换器的管(6)，所述管(6)主要沿纵向方向延伸，并且所述管(6)在所述管(6)的两个相对的侧向边缘(21，22)之间延伸。所述管(6)包括平行于所述纵向方向的多个通道(15a，15b)。所述管(6)包括至少由所述管(6)的第一侧向边缘(21)和两个第一级侧壁(16a)界定的单个第一级通道(15a)。所述管(6)包括至少由两个第二级侧壁(16b)界定的至少一个第二级通道(15b)。所述第一级通道(15a)的两个第一级侧壁(16a)的厚度(19)大于所述管(6)的第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)，其并且所述管(6)的第一侧向边缘(21)的厚度(19)大于第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)。所述管(6)通过折叠单个片材(23)获得。

Description

热交换器的管以及包括这种管的热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的制冷剂流体流通回路的热交换器的管。本发明的目的是这种管和包括这些管中至少一个的热交换器。本发明的另一个目的是一种获得该管的方法。
背景技术
当前，机动车辆装备有加热、通风和空调系统，通常称为HVAC系统，以对机动车辆的乘客室内存在的或送其中的空气进行热处理。HVAC系统与制冷剂流体流通回路相关联，制冷剂流体在该制冷剂流通回路内流通。制冷剂流体流通回路依次包括压缩机、冷凝器或气体冷却器、膨胀装置和热交换器。热交换器被容纳在HVAC系统内部，以允许制冷剂流体与在HVAC系统内部流通的空气流之间的热交换，然后将空气流输送到乘客室内。
根据制冷剂流体流通回路的操作模式，热交换器用作蒸发器以冷却空气流。在这种情况下，制冷剂流体在压缩机内部被压缩，然后制冷剂流体在冷凝器或气体冷却器内部被冷却，然后制冷剂流体在膨胀装置内膨胀，最终制冷剂流体冷却通过热交换器的空气流。
热交换器包括两个集管箱，在它们之间插置有一束管。这些管沿着与两个集管箱的延伸方向垂直的纵向方向延伸。所述管还沿着垂直于包含集管箱和管的热交换器的总体平面的侧向方向侧向延伸。换句话说，这些管全部一起形成芯，该芯整体布置为平行六面体，布置在集管箱之间。芯具有空气流通过的两个大的面，第一面是芯的入口面，第二面是芯的出口面。空气流通过入口面进入芯，空气流通过出口面离开芯。
在芯中，管被设置为使得每个管的第一侧向边缘位于入口面中，并且所考虑的管的第二侧向边缘位于出口面中。因此，将管布置在平行于侧向平面的相应平面中，该侧向平面垂直于热交换器的总体平面。
似乎管的第一侧向边缘，即位于芯的入口面中的边缘比管的其他部分更容易受到腐蚀。这种腐蚀可能会使管劣化，并且可能会出现一些制冷剂泄漏，这是最不方便的。
需要一种热交换器，该热交换器包括布置成使得不出现泄漏的管，以具有坚固且可持续的热交换器。
发明内容
本发明的管是热交换器的管，该管主要沿着纵向方向延伸，并且该管在该管的两个相对的侧向边缘之间延伸。该管包括平行于纵向方向的多个通道。该管包括由管的至少第一侧向边缘和两个第一级侧壁界定的单个第一级通道。该管包括由至少两个第二级侧壁界定的至少一个第二级通道。
根据本发明，第一级通道的两个第一级侧壁的厚度大于管的第二级通道的任何第二级侧壁的厚度，并且其中管的第一侧向边缘的厚度大于第二级通道的任何第二级侧壁的厚度。
有利地，本发明的特征还在于以下特征中的任何特征，这些特征被组合或单独考虑：
-管由两个平行的纵向边缘和垂直于纵向边缘的两个平行的侧向边缘界定，这些边缘是管的末端，
-侧向边缘比纵向边缘长，
-该管包括平行于管的侧向边缘的至少两个通道，
-该管包括单个第一级通道和至少一个第二级通道，
-该管包括三个通道，即第一级通道和两个第二级通道，
-第一级通道以管的第一侧向边缘为边界，
-第一级通道是形成管的侧向末端的通道，
-通道插置在管的侧向边缘之间，
-每个通道布置成用于制冷剂流体在通道内流通，
-通道的侧壁彼此面对，
-通道的侧壁彼此平行，
-管的至少侧向边缘是圆形的，
-管的第一侧向边缘是圆形的，
-每个侧壁包括面对制冷剂流体的内表面和面对管的外部环境的外表面，
-在侧壁的内表面和外表面之间沿着垂直于两个表面的方向测量侧壁的厚度，
-所述第一级通道的任何第一级侧壁的厚度比所述管的第二级通道的任何第二级侧壁的厚度大至少两倍，并且其中所述管的第一侧向边缘的厚度比第二级通道的任何第二级侧壁的厚度大至少两倍，
-侧壁厚度之间的至少两倍的因数是管的重量与其耐腐蚀效果之间的良好折衷，
-优选地，第一级通道的任何第一级侧壁的厚度比管的第二级通道的任何第二级侧壁的厚度大两倍，并且管的第一侧向边缘的厚度比第二级通道的任何第二级侧壁的厚度大两倍，
-两倍的因数是在管的耐腐蚀效果和第一级通道内的制冷剂流体流通的横截面尺寸之间的良好折衷，
-第一级通道的每个第一级侧壁包括同一折叠片材的至少两个折叠部，
-折叠部由折叠片材的纵向边缘部界定，
-第一级通道的每个第一级侧壁包括折叠片材的两个折叠部，
-所述第一级通道的每个第一级侧壁包括与折叠片材的第二折叠部重叠的折叠片材的第一折叠部，
-其中一个第一级侧壁的折叠部是第一级通道的内部折叠部，而相对的第一级侧壁的折叠部是第一级通道的外部折叠部，
-该管由相同的折叠片材制成，该折叠片材包括连接在一起的至少两个层，每个层包括每个通道的侧壁和分隔两个相邻通道的至少一个凹槽，
-层相对于管的侧向平面对称，
-外部折叠部的纵向边缘部和内部折叠部的纵向边缘部朝向位于第一级通道和第二级通道之间的凹槽定向，
-第一层的侧壁面对第二层的侧壁，并且其中第一层的凹槽与第二层的凹槽接合，
本发明还涉及至少包括这种管的热交换器。
本发明还涉及一种至少包括这种热交换器的制冷剂流体流通回路。
本发明还涉及在这种制冷剂流体流通回路中利用该热交换器作为蒸发器。
本发明还涉及一种用于制造这种管的方法，其中，该管通过弯曲片材来实现。
这种方法至少包括：
-第一步骤，其中沿着平行于片材的第一纵向边缘部的内部界定线在片材内形成多个凹槽，
-第二步骤，其中将包括片材的第一纵向边缘部的第一外部部分在片材的第一内部部分上弯曲180°，以形成第一级通道的内部折叠部，
-第三步骤，其中将片材的第一部分在片材的中间纵向线上弯曲180°，
-第四步骤，其中将包括片材的第二纵向边缘部的第二外部部分在片材的第一部分上弯曲180°，以形成第一级通道的外部折叠部，
-第五步骤，其中将折叠片材焊接以实现管。
附图说明
通过以下结合附图给出的作为一般性指导的描述，将突出显示本发明的其他特殊性、细节和特征：
图1是根据本发明的热交换器的整体图，
图2是图1所示的热交换器的管的整体图，
图3是图2所示管的横截面图，
图4是根据管的优选实现方式的、图2和图3所示管的横截面图，
图5a是根据制造管的方法的第一步骤从其制造图2至图4的管的片材的正面图，
图5b是图5a所示的片材的侧视图，
图6a是根据用于制造管的方法的第二步骤的图5a和5b中所示的片材的正面图，
图6b是图6a所示的片材的侧视图，
图7a是根据用于制造管的方法的第三步骤的在图5a至图6b中示出的片材的正面图，
图7b是图7a所示的片材的侧视图，
图8a是根据用于制造管的方法的第四步骤的图5a至图7b所示的片材的正面图，
图8b是图8a所示的片材的侧视图，
图9a是根据用于制造管的方法的第四步骤的图5a至图8b所示的片材的正面图，
图9b是图9a所示的片材的侧视图，
图10是包括图1所示的热交换器的制冷剂流体流通回路的示意图。
具体实施方式
在附图中，在坐标系统Oxyz中示出了根据本发明的热交换器1，其中，Ox轴是纵向轴线，Oy轴是侧向轴线，Oz轴是横向轴，Oxz平面是纵向平面，Oxy是侧向侧面，Oyz平面是横向平面。在下面的描述中，根据上述轴线限定方向，并且根据上述平面限定表面。
在图1中，热交换器1包括设置在两个集管箱3之间的芯2。芯2是热交换器1的一部分，其专用于使在热交换器1中流通的制冷剂流体4与通过热交换器1的空气流5之间进行热交换。两个集管箱3主要在平行于Oz轴线的横向方向At上延伸。芯2包括插置在集管箱3之间的多个管6。
管6主要沿着平行于纵向轴线Ox的纵向方向A2延伸。管6还沿着平行于Oy轴线的侧向方向A3侧向地延伸。侧向方向A3也垂直于包含集管箱3和管6的热交换器1的纵向平面P1。因此，将管6布置在平行于侧向平面P2的相应平面中，该侧向平面P2垂直于热交换器1的纵向平面P1。换句话说，这些管6全部一起形成芯2，该芯整体布置为平行六面体。
芯2具有两个面，通常是平行六面体的大面，其平行于纵向平面P1并且空气流5穿过他们，第一面是芯2的入口面11，第二面是芯2的出口面12。空气流5通过入口面11进入芯2，并且空气流5通过出口面12离开芯2，空气流5沿侧向方向流动。考虑到空气流5流过芯2的方向，芯体2的入口面11是芯2的上游面，相比之下，芯2的出口面12是芯2的下游面。每个管6具有第一纵向末端7和第二纵向末端8，管6的所有第一纵向末端7与第一集管箱3(例如顶部集管箱)流体连通，并且所有第二纵向末端图8与第二集管箱3(例如底部集管箱)流体连通。第一纵向末端7和第二纵向末端8形成管6的纵向边缘。
管6由两个平行的纵向边缘和垂直于纵向边缘的两个平行的侧向边缘21、22界定。侧向边缘21、22比纵向边缘长。
在芯2中，管6被设置为使得每个管6的第一侧向边缘21位于入口面11中，并且所考虑的管6的第二侧向边缘22位于出口面12中。因此，管6的侧向边缘21、22部分地界定了芯2，特别是入口面11和出口面12。考虑到空气流5流过芯2的方向，与作为管6的下游端部的管6的第二侧向边缘22相比，管6的第一侧向边缘21是管6的上游端部。
热交换器1配备有制冷剂流体入口9，制冷剂流体4通过制冷剂入口9进入热交换器1内。制冷剂流体入口9配备第一集管箱3。热交换器1还配备有制冷剂流体出口10，制冷剂流体4通过该制冷剂流体出口10从热交换器1中排出。制冷剂流体出口10配备第二集管箱3。制冷剂流体入口9和制冷剂流体出口10位于热交换器1的同一纵向侧。因此，在本发明的该实施例中，制冷剂流体4沿着被设计为I形路径的路径流通。制冷剂流体入口9和制冷剂流体出口的其他定位是可能的，从而本发明的热交换器1可以为制冷剂流体4提供U形路径或W形路径或路径的其他组合。
芯2包括这些管6和将两个连续管6分开的波纹状翅片14，波纹状翅片14增强了制冷剂流体4和空气流5之间的热交换。
图2示出了热交换器1的管6，其包括彼此平行且平行于纵向方向A2的三个通道15a、15b。通道15a、15b的数量一旦大于二，其便可以是不同的。每个通道15a、15b专用于从第一纵向末端7流向第二纵向末端8的制冷剂流体4的流通。管6的通道15a、15b插置在所考虑的管6的第一侧向边缘21与所考虑的管6的第二侧向边缘22之间。每个管15a、15b具有矩圆形的横截面。管6的第一侧向边缘21优选地被倒圆以促进空气流5的流通。
在通道15a、15b中，第一级通道15a部分地由第一侧向边缘21(即芯2的上游边缘)界定。换句话说，第一级通道15a是当空气流5进入热交换器1的芯2时首先与空气流5接触的通道。
于是，管6包括单个第一级通道15a和至少一个第二级通道15b，例如，如本发明的图示实施例中的两个第二级通道15b。换句话说，关于空气流5的流通，第一级通道15a是前通道，第二级通道15b在第一级通道15a之后。
每个通道15a、15b也由位于平行于侧向平面P2的相应平面中的两个侧壁16a、16b界定。所考虑的通道15a、15b的侧壁16a、16b彼此面对。更具体地，第一级通道15a由两个第一级侧壁16a界定，并且每个第二级通道15b由两个第二级侧壁16b界定。
在图3中，每个侧壁16a、16b包括面对制冷剂流体4的内表面17和面对管6的外部环境的外表面18。内表面17是通道15a、15b的与制冷剂流体4接触的表面，而外表面18是通道15a、15b的与空气流5和/或波纹状翅片14接触的表面。
本发明提出，第一级通道15a的所有第一级侧壁16a的厚度19大于管6的第二级通道15b的任何第二级侧壁16b的厚度19。本发明还提出，管6的第一侧向边缘21的厚度19大于第二级通道15b的任何第二级侧壁16b的厚度19。沿着垂直于两个表面17、18的方向在所考虑的侧壁16a、16b的内表面17与外表面18之间测量侧壁16a、16b的厚度19。
在所示实施例中，第一级通道15a的任何第一级侧壁16a的厚度19比管6的第二级通道15b的任何第二级侧壁16b的厚度19大两倍，并且管6的第一侧向边缘21的厚度19比第二级通道15b的任何第二级侧壁16b的厚度19大两倍。
由于根据本发明的管6的技术特征，第一级通道15a的第一级侧壁16a的任何潜在腐蚀都不太可能引起制冷剂流体4的泄漏，这意味着管6和包括这种管6的热交换器1比现有技术的热交换器更鲁棒。
由于不同的方法，可以获得这种管6。
例如，管6可以通过挤压铝熔铸物而获得，该铝熔铸物穿过包括与图3中的管的横截面相同的图案的格栅。
例如，可以通过沿着与图3中所示的侧向平面P2相同的接合平面将两个板接合在一起而获得管6。
例如，可以通过折叠单个金属材料片材(例如铝)23来获得该管，以制造如图4所示的管6。图4所示的管6由单个材料片材23制成，例如图5所示的材料片材2。在这种情况下，从该片材23获得管6，而没有任何额外的材料件。特别地，第一级通道15a的两个第一级侧壁16a由相同的片材23制成。在图4所示的本发明的优选实施例中，每个侧壁16a由片材23的两个折叠部24a、24b制成。折叠部24a、24b中的一个是与热交换器的空气流5或波纹状翅片14接触的外部折叠部24a，折叠部24a、24b中的另一个是与制冷剂流体4接触的内部折叠部24b。外部折叠部24a与内部折叠部24b重叠。
在图5a上，片材23是矩形的并且包括两个纵向边缘部25和两个侧向边缘部26，纵向边缘部25彼此平行，并且纵向边缘部25也彼此平行并且垂直于侧向边缘部26。侧向边缘部26比纵向边缘部25长。片材23包括平行于纵向边缘部25并且将片材23分成两个相等部分28的中间纵向线27。每个部分28包括彼此平行且平行于中间纵向线27的三个纵向界定线29、30。界定线29、30将每个部分划分为具有相等表面的部分31、32。在部分31、32中，两个外部部分32由纵向边缘部25中的一个和由外部界定线30界定，该外部界定线30是界定线29、30中的最接近所考虑的纵向边缘部25的界定线。在该特征实施例中，示出了四个内部界定线29和两个外部界定线30，它们将片材分成八个部分28，八个部分28包括两个外部部分32和六个内部部分31。
在图5a上，可以观察到片材23的厚度对于片材的所有点均相等，该厚度是在片材23的最大表面34、35之间测量的。
图6a和图6b示出了由片材23制造管6的方法的第一步骤，其中沿着内部界定线29形成了凹槽33。凹槽33通过冲压片材的表面34、35中的一个形成。所有凹槽33具有相同的深度，并且优选地在两个横向边缘部26之间形成。在另一个实施例中，凹槽33不到达侧向边缘部26，从而在凹槽33的端部和面对的侧向边缘部26之间留出空间。
图7a和7b示出了由片材23制造管6的方法的第二步骤，其中，第一外部部分32沿着外部界定线30在连续的内部部分31上弯曲180°，并且提供了第一外部部分32和内部部分31之间的剩余部空间36。示意性地，图7a示出了第二步骤的开始，并且图7b示出了第二步骤的结束。
图8a和图8b示出了从片材23制造管6的方法的第三步骤，其中，片材23的第一部分28沿着中间纵向线27在片材23的第二部分28上弯曲180°，每个部分28的凹槽33与另一部分28的凹槽33接触。示意性地，图8a示出了第三步骤的开始，并且图8b示出了第三步骤的结束。
图9a和9b示出了由片材23制造管6的方法的第四步骤，其中，第二外部部分32沿着外部界定线30在部分28上弯曲180°，并且与第一外部部分32重叠并面对内部部分31。示意性地，图9a示出了第二步骤的开始，并且图9b示出了第二步骤的结束。
在图9b中，所获得的折叠片材23包括接合在一起的两个层37，每个层片37包括每个通道15a、15b的侧壁16a，16b以及分隔两个相邻通道15a、15b的至少一个凹槽33。
由片材23制造管6的方法的第五步骤包括在炉中焊接图9b所示的折叠片材23以获得管6。
图10也示出了在内部也流通制冷剂流体4的制冷剂流体流通回路。沿着制冷剂流体流通回路100内的制冷剂流体4的流通方向S1，制冷剂流体流通回路100依次包括用于压缩制冷剂流体4的压缩机101，用于冷却制冷剂4的冷凝器或气体冷却器102，制冷剂流体4在其中膨胀的膨胀装置103和热交换器1。热交换器1容纳在加热、通风和空调系统105的空气管道104内部，
空气流5在该空气管道104内流通。如图1所示，热交换器1允许制冷剂流体4和与之接触和/或通过其的空气流5之间的热传递。根据上述制冷剂回路1的操作模式，热交换器1用作蒸发器，用于在空气流5与热交换器1的一侧接触和/或从其一侧通过的过程中冷却空气流5。热交换器1以这样的方式位于空气管道104中，使得热交换器1的包括管6的第一侧向边缘21的入口面11是热交换器1的上游面。

Claims (12)

1.一种热交换器(1)的管(6)，所述管(6)主要沿纵向方向(A2)延伸，并且所述管(6)在所述管(6)的两个相对的侧向边缘(21，22)之间延伸，所述管(6)包括平行于所述纵向方向(A2)的多个通道(15a，15b)，所述管(6)包括至少由所述管(6)的第一侧向边缘(21)和两个第一级侧壁(16a)界定的单个第一级通道(15a)，所述管(6)包括至少由两个第二级侧壁(16b)界定的至少一个第二级通道(15b)，其中，所述第一级通道(15a)的两个第一级侧壁(16a)的厚度(19)大于所述管(6)的第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)，其中，所述管(6)的第一侧向边缘(21)的厚度(19)大于第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)。
2.根据权利要求1所述的管(6)，其中，所述第一级通道(15a)的任何第一级侧壁(16a)的厚度(19)比所述管(6)的第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)大至少两倍，并且其中，所述管(6)的第一侧向边缘(21)的厚度(19)比第二级通道(15b)的任何第二级侧壁(16b)的厚度(19)大至少两倍。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的管(6)，其中，所述第一级通道(15a)的每个第一级侧壁(16a)包括同一折叠片材(23)的至少两个折叠部(24a，24b)。
4.根据权利要求3所述的管(6)，其中，折叠部(24a，24b)由折叠片材(23)的纵向边缘部(25)界定。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的管(6)，其中，所述第一级侧壁(16a)的折叠部(24a，24b)是所述第一级通道(15a)的内部折叠部(24b)，而相对的第一级侧壁(16a)的折叠部(24a，24b)是所述第一级通道(15a)的外部折叠部(24a)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的管(6)，其中，所述管(6)由相同的折叠片材(23)制成，所述折叠片材(23)包括连接在一起的至少两个层(37)，每个层(37)包括每个通道(15a，15b)的侧壁(16a，16b)和分隔两个相邻通道(15a，15b)的至少一个凹槽(33)。
7.根据权利要求6所述的管(6)，其中，所述层(37)相对于所述管(6)的侧向平面(P2)对称。
8.根据权利要求4和6所述的管(6)，其中，所述外部折叠部(24a)的纵向边缘部(25)和所述内部折叠部(24b)的纵向边缘部(25)朝向位于所述第一级通道(15a)和第二级通道(15b)之间的凹槽(33)定向。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的管(6)，其中，第一层(37)的侧壁(16a，16b)面对第二层(37)的侧壁(16a，16b)，并且其中，第一层(37)的凹槽(33)与第二层(37)的凹槽(33)接合。
10.一种热交换器(1)，包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的管(6)。
11.一种用于制造根据权利要求3至9中任一项所述的管(6)的方法，其中，通过弯曲片材(23)来实现所述管(6)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：
第一步骤，其中沿着平行于片材(23)的第一纵向边缘部(25)的内部界定线(29)在片材(23)内形成多个凹槽，
第二步骤，其中将包括片材(23)的第一纵向边缘部(25)的第一外部部分(32)在片材(23)的第一内部部分(31)上弯曲180°，以形成第一级通道(15a)的内部折叠部(24b)，
第三步骤，其中将片材(23)的第一部分(28)在片材(23)的中间纵向线(27)上弯曲180°，
第四步骤，其中将包括片材(23)的第二纵向边缘部(25)的第二外部部分(32)在片材(23)的第一部分(28)上弯曲180°，以形成第一级通道(15a)的外部折叠部(24a)，
第五步骤，其中将折叠片材焊接以制成所述管(6)。
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