CN112739972A - 用于散热器应用的顺应性b型管 - Google Patents

用于散热器应用的顺应性b型管 Download PDF

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Abstract

一种用于在热交换器中使用的管，该管包括：基部部分；上部部分，该上部部分与基部部分间隔开且与基部部分相对；以及分隔壁，该分隔壁在基部部分与上部部分之间延伸，以将管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道。分隔壁包括在管的纵向方向上彼此间隔开的多个窗，以在第一流动通道与第二流动通道之间提供流体连通。窗中的至少一个窗包括分隔壁的凸舌部，该凸舌部弯曲成延伸到第一流动通道或第二流动通道中的一者中。

Description

用于散热器应用的顺应性B型管
技术领域
本发明涉及热交换器，并且更具体地涉及包括具备改进的顺应性的、具有中央分隔壁的B形扁平管的热交换器。
背景技术
具有折叠的扁平管的热交换器在本领域中是众所周知的。这种热交换器通常包括多个折叠的扁平管，这些折叠的扁平管间隔开且平行布置并且在入口集管箱与出口集管箱之间延伸。入口集管箱接收第一流体并将第一流体分配在形成于扁平管内的多个流动通道之间。第一流体与流动通过各扁平管中的相邻的扁平管之间的空间的第二流体交换热能。在扁平管内交换热能之后，第一流体在离开热交换器之前在出口集管箱内重新组合。
扁平管的一种常见构造包括将由金属材料、比如铝制成的片材折叠成管状结构，其中，该片材的两个相反边缘被放在一起并且然后在所得到的接缝处被钎焊或熔焊以形成大致B形的扁平管。通常通过向片材的相反边缘增加至少一个折褶来进一步加强B形扁平管的中央接缝。铝制片材的折叠部分定位成沿着扁平管的长度抵接扁平管的内表面，以形成纵向延伸的分隔壁，其中，分隔壁将扁平管中的每个扁平管的中空内部分为两个独立的流动通道，同时还沿着扁平管的中央接缝在结构上加强扁平管。这种类型的扁平管构造在Yu等人的美国专利No.5,579,837中公开，该专利的全部内容在此通过参引并入。
由于热循环的影响而使传统的B形扁平管结构面临的一个潜在问题。在管中的每个管的不同部分内重复出现的变化特性、比如在管中的每个管的不同区域中经历的变化的温度可能导致在管中的每个管内形成弯矩。弯矩可能例如形成在管中的每个管内形成的两个相邻流动通道之间。在管中的每个管的两个流动通道之间经历的变化的温度的情况下，当暴露于延长的热循环周期时，这种弯矩的形成会影响这种管的耐用性。
另外，中央分隔壁为管中的每个管的内部增加了刚度，从而进一步限制了管中的每个管的与中央分隔壁相邻的相反表面之间的相对运动。中央分隔壁附近的增加的刚度加剧了由于热循环而引起的故障的发生，这是因为在热交换器的使用期间管中的每个管的经历不同程度的热膨胀的不同部分相对于彼此的移动和变形受到限制。在一些情况下，受限制的运动可能会导致弯矩增加或管中的每个管的各部分内的应力升高。在管的长期使用之后，这些升高的应力会导致管中的一个或更多个管的永久变形或最终失效。
发明内容
技术问题
因此，将期望生产这样一种用于在热交换器中使用的管，该管具有彼此流体连通的多个流动通道，同时还使该管的适应其热膨胀的顺应性最大化。
问题的解决方案
已惊人地发现的是：与本发明兼容和协调的管具有改进的中央加强结构，该改进的中央加强结构用于使管的顺应性最大化、促进管内的流体混合并在通过管的流体内产生湍流。
在本发明的一个实施方式中，一种用于在热交换器中使用的管包括：基部部分；上部部分，该上部部分与基部部分间隔开且与基部部分相对；以及分隔壁，该分隔壁在基部部分与上部部分之间延伸，以将管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道。分隔壁包括在管的纵向方向上彼此间隔开的多个窗，以在第一流动通道与第二流动通道之间提供流体连通。窗中的至少一个窗包括分隔壁的凸舌部，该凸舌部弯曲成延伸到第一流动通道或第二流动通道中的一者中。
在本发明的另一个实施方式中，一种热交换器包括：第一集管箱，该第一集管箱包括形成在该第一集管箱中的第一管开口；以及管，该管具有通过第一管开口接纳在第一集管箱中的第一端部部分。管包括基部部分、上部部分和分隔壁，上部部分与基部部分间隔开且与基部部分相对，分隔壁在基部部分与上部部分之间延伸，以将管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道。分隔壁包括在管的纵向方向上彼此间隔开的多个窗，以在第一流动通道与第二流动通道之间提供流体连通，其中，窗中的第一个窗设置成相对于管的纵向方向与第一集管箱的限定第一管开口的表面对准。
在本发明的另一个实施方式中，公开了一种形成用于热交换器的管的方法。该方法包括如下步骤：提供材料的片材；从片材的第一部分移取第一开口，其中，第一开口的周界的一部分限定片材的第一凸舌部；将片材的第一凸舌部绕第一枢转部弯曲，该枢转部将第一凸舌部连接至片材的第一部分；以及将片材弯曲成管状形状。
附图说明
通过阅读以下结合附图考虑的对本发明的优选实施方式的详细描述，本发明的上述以及其他目的和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见：
图1是根据本发明的实施方式的用于机动车辆的热交换器的正视图；
图2是用于在图1中所示的热交换器中使用的管的横截面图，其中，该横截面是穿过管的其中形成有的窗的部分截取的；
图3是由用于形成图2中所示的管的材料制成的片材的局部立体图；
图4是根据本发明的一实施方式的形成在图3的片材中的用于在管内形成窗的开口的局部放大俯视平面图；
图5是根据本发明的另一实施方式的形成在图3的片材中的用于在管内形成窗的开口的局部放大俯视平面图；
图6是根据本发明的又一实施方式的形成在图3的片材中的用于在管内形成窗的开口的局部放大俯视平面图；
图7是根据本发明的一实施方式的具有形成在管的分隔壁中的窗的布置的管的局部横截面图；
图8是形成在适于形成图7的管的片材中的开口的型式的局部放大平面图；
图9是根据本发明的另一实施方式的具有形成在管的分隔壁中的窗的布置的管的局部横截面图；
图10是形成在适于形成图9的管的片材中的开口的型式的局部放大平面图；
图11是根据本发明的又一实施方式的具有形成在管的分隔壁中的窗的布置的管的局部横截面图；
图12是形成在适于形成图11的管的片材中的开口的型式的局部放大平面图；以及
图13是具有接纳在第一集管箱和第二集管箱中的每一者中的多个管的热交换器的局部横截面图。
具体实施方式
以下详细描述和附图描述并图示了本发明的各种实施方式。该描述和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，而并不意在以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法，所呈现的步骤本质上是示例性的，并且因此步骤的顺序不是必需或关键的。
图1图示了根据本发明的实施方式的热交换器1。热交换器1可以用于汽车应用中，比如形成供暖、通风和空调(HVAC)系统的一部分或用于根据需要调节汽车的一个或更多个部件的温度的冷却系统的一部分。作为非限制性示例，热交换器1可以形成机动车辆的蒸发器、冷凝器或散热器。热交换器1根据需要而可以替代性地用于需要在两种或更多种流体之间交换热能的任何应用。热交换器1通常包括第一集管箱2、第二集管箱12和在第一集管箱2与第二集管箱12之间纵向延伸的多个热交换器管20。
第一集管箱2包括第一壳体3和第一集管件4。第一壳体3限定用于对穿过热交换器管20的第一流体进行分配或重新组合的中空开口。第一壳体3包括第一流体端口7，第一流体端口7在第一壳体3与和热交换器1相关联的相关流体系统(未示出)之间提供流体连通。第一流体端口7可以基于相关联的流体系统的期望操作模式形成相对于第一集管箱2的入口或出口。第一集管件4包括相对于第一集管件4的纵向方向彼此间隔开的多个第一管开口5。第一集管箱2构造成接纳穿过第一集管件4的第一管开口5中的一者的管20中的每个管的端部部分。作为非限制性示例，第一集管件4可以通过包括压接、熔焊或钎焊在内的任何方法联接至第一壳体3。另外，尽管第一集管箱2被描述为具有联接至第一壳体3的独立形成的第一集管件4，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，第一集管箱2可以具有用于接纳管20的端部部分的任何合适的结构。这样，第一集管箱2的包括有多个适于接纳管20的间隔开的管开口的任何结构都可以被视为所公开的第一集管件4，而不脱离本发明的范围。
第二集管箱12包括第二壳体13和第二集管件14。第二壳体13限定用于对穿过管20的第一流体进行分配或重新组合的中空开口。第二壳体13包括第二流体端口17，第二流体端口17在第二壳体13与和热交换器1相关联的流体系统之间提供流体连通。第二流体端口17可以基于相关联的流体系统的期望操作模式形成相对于第二集管箱12的入口或出口。第二集管件14包括相对于第二集管件14的纵向方向彼此间隔开的多个第二管开口15。第二集管箱12构造成接纳穿过第二集管件14的第二管开口15中的一者的管20中的每个管的端部部分。作为非限制性示例，第二集管件14可以通过包括压接、熔焊或钎焊在内的任何方法联接至第二壳体13。另外，尽管第二集管箱12被描述为具有联接至第二壳体13的独立形成的第二集管件14，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，第二集管箱12可以具有用于接纳管20的端部部分的任何合适的结构。这样，第二集管箱12的包括有多个适于接纳管20的间隔开的管开口的任何结构都可以被视为所公开的第二集管件14，而不脱离本发明的范围。
在形成于管20中的相邻的管之间的空间中可以设置有多个蛇形或盘绕的翅片18。形成在管20中的相邻的管之间的空间构造成接纳第二流体比如空气，以用于在第二流体与在多个管20内输送的第一流体之间交换热能。翅片18构造成增加热交换器1的暴露于第二流体的流的表面面积，以增加第一流体与第二流体之间的热传递效率。
如图示了穿过管20中的一个管的横截面的图2中最佳示出的，管20中的每个管包括基部部分22、从基部部分22的第一端部延伸的第一侧部部分24、与第一侧部部分24相对并从基部部分22的第二端部延伸的第二侧部部分26、从第一侧部部分24向内延伸的第一上部部分28、从第二侧部部分26向内延伸的第二上部部分30、从第一上部部分28朝向基部部分22悬垂的第一分隔部分32和从第二上部部分30朝向基部部分22悬垂的第二分隔部分36。基部部分22、第一上部部分28和第二上部部分30主要在第一侧部部分24与相对布置的第二侧部部分26之间侧向地或在管20的宽度方向上延伸。第一侧部部分24和第二侧部部分26可以是具有期望曲率半径的大致弓形形状，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他形状、比如大致矩形或三角形的横截面形状。
第一分隔部分32包括第一支腿33、第二支腿34和将第一支腿33连接至第二支腿34的弯曲部分35。第一支腿33在管20的垂直于其宽度方向的高度方向上延伸。在一些实施方式中，第一支腿33可以设置成相对于管20的高度方向成微小角度，而不会脱离本发明的范围。第二支腿34可以设置成基本垂直于第一支腿33并且与基部部分22接触。在一些实施方式中，第二支腿34可以相对于第一支腿33以锐角弯曲而使得第二支腿34的远端端部与基部部分22间隔开。在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用替代性形状的第一分隔部分32。
第二分隔部分36包括第一支腿37、第二支腿38和将第一支腿37连接至第二支腿38的弯曲部分39。第一支腿37在管20的垂直于其宽度方向和纵向方向的高度方向上延伸。在一些实施方式中，第一支腿37可以设置成相对于管20的高度方向成微小角度，而不会脱离本发明的范围。第二支腿34可以设置成基本垂直于第一支腿37并且与基部部分22接触。在一些实施方式中，第二支腿38可以相对于第一支腿37以锐角弯曲而使得第二支腿38的远端端部与基部部分22间隔开。在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用替代性形状的第一分隔部分36。
第一分隔部分32和第二分隔部分36配合以形成分隔壁40，分隔壁40将管20的中空内部分为形成在分隔壁40的第一侧的第一流动通道42和形成在分隔壁40的第二侧的第二流动通道。第一流动通道42和第二流动通道44的形状和尺寸可以根据需要设计成基本上关于大体由分隔壁40限定的平面对称。
如图7和图13中最佳示出的，分隔壁40包括形成在分隔壁40中的多个纵向间隔开的窗80。窗80中的每个窗延伸穿过分隔壁40，以在第一流动通道42与第二流动通道44之间提供流体连通。窗80中的每个窗通过第一窗81和第二窗82的配合而形成，该第一窗通过第一分隔部分32的第一支腿33形成，该第二窗通过第二分隔部分36的第一支腿37形成。第一窗81中的每个第一窗包括第一分隔部分32的第一支腿33的从大体由第一分隔部分32的第一支腿33限定的平面中移除或移位的部分。类似地，第二窗82中的每个第二窗包括第二分隔部分36的第一支腿37的从大体由第二分隔部分36的第一支腿37限定的平面中移除或移位的部分。
第一窗81中的每个第一窗可以相对于管20的纵向方向至少部分地与对应的第二窗82对准，以在第一窗81中的每个第一窗与第二窗82中的对应一个第二窗之间建立流体流动路径。换言之，垂直于管20的纵向方向布置的至少一个平面穿过第一窗81中的每个第一窗和第二窗82中的相配合以形成窗80中的各个单独的窗的对应一个第二窗。如图7中所示，第一窗81和第二窗82可以以如下方式基本对准：每对第一窗81和第二窗82共用相对于管20的纵向方向的前缘和后缘两者，其中，前缘是指限定第一窗81或第二窗82中的首先遇到通过管20的流体流的一者的边缘，而后缘是指限定第一窗81或第二窗82中的流体流在流动经过第一窗81或第二窗82中的对应一者时所最后穿过的一者的边缘。对应的成对的第一窗81和第二窗82中的每一对的前缘和后缘两者的基本对准有助于使管20形成为在两个相反的流动方向中的任一流动方向上是可通过的，而不会基于所选的流动方向显著影响管20的操作。第一窗81和第二窗82的对准还有助于在管20中的每个管内呈现期望的顺应性程度，如在下文中更详细说明的。
通常通过将由金属材料比如铝制成的片材弯曲成图2所示的管状横截面形状来形成管20以用于界定从管20中通过的第一流体的流。例如，参照图3，材料片材50被标记有纵向延伸的线A、B、C、D、E、F、G和H，这些线指示片材50的与图2中标识的特征相对应的划分。第一分隔部分32的第二支腿34在片材50中形成在线A与片材50的第一侧边缘51中间，第一分隔部分32的第一支腿33形成在线A与线B中间，第一上部部分28形成在线B与线C中间，第一侧部部分24形成在线C与线D中间，基部部分22形成在线D与线E中间，第二侧部部分26形成在线E与线F中间，第二上部部分30形成在线F与线G中间，第二分隔部分36的第一支腿37形成在线G与线H中间，并且第二分隔部分36的第二支腿38形成在线H与片材50的第二侧边缘52中间。
第一窗81和第二窗82可以在将片材50弯曲或折叠成本文中示出并描述的管状结构之前形成在片材50中。如前文所指出的，第一窗81中的每个第一窗形成在第一分隔部分32的与片材50的设置在线A与线B中间的部分相对应的第一支腿33中，而第二窗82中的每个第二窗形成在第二分隔部分36的与片材50的设置在线G与线H中间的部分相对应的第一支腿37中。第一窗81和第二窗82可以各自具有如在片材50的侧向方向上测得的、基本等于或略小于线A与线B或线G与线H之间测得的距离的宽度，因此，当管20形成为图2中公开的形状时，第一窗81和第二窗82中的每一者的高度可以基本等于或略小于第一分隔部分32的第一支腿33和第二分隔部分36的第一支腿37中的每个第一支腿的高度。
第一窗81和第二窗82使用相同的制造工艺来形成，因此下文中的描述集中于第一窗81中的每个第一窗的形成。第一窗81可以形成为包括两种不同的通用构型中的一者，其中，这两种不同的构型可以组合使用以形成期望的第一窗81(和类似地第二窗82)的型式，从而用于形成通过管20的期望的流动构型。
根据第一构型，第一窗81中的一个或更多个第一窗可以呈现为开口，该开口形成穿过片材50的通孔83，其中，整个第一窗81是从片材50冲压或切割出的。从片材50冲压或切割出通孔83导致通孔83的整个周界84由片材50的内表面55形成，该内表面将片材50的一个主表面连接至该片材的相反主表面。限定通孔83的内表面55形成围绕连接片材50的两个主表面的流动路径的闭合形状。
形成为通孔83的第一窗81中的每个第一窗的闭合形状在整体上被示出为大致矩形或圆角矩形的形状，但是应当理解的是，形成为通孔83的第一窗81中的每个第一窗可以根据需要形成为具有任何闭合形状、包括三角形形状、梯形形状、椭圆形形状、圆形形状等，同时仍在本发明的范围内。
根据第二构型，第一窗81中的一个或更多个第一窗可以形成为包括凸舌部90，凸舌部90弯曲成相对于片材50的在图3的线A与线B之间的平面、并且因此而相对于在片材50形成为图2中所示的管状结构完成之后所得到的第一分隔部分32的第一支腿33的平面以一角度布置。
通过首先以与形成上述第一构型的通孔83相似的方式形成从片材50的一个主表面到片材50的相反主表面的、穿过片材50的开口91来制造凸舌部90。如图4至图6中所示，在不脱离本发明的范围的情况下，开口91可以形成为具有许多不同的构型，这些构型适于在将凸舌部90弯曲或折叠远离片材50的平面之后形成期望形状的凸舌部90和第一窗81的其余部分。
开口91被从片材50冲压或切割成包括被分为第一部分93和第二部分94的周界。该周界的第一部分93限定凸舌部90的外表面，而该周界的第二部分94限定了在凸舌部90被弯曲或折叠之后所得到的第一窗81的周界的一部分。凸舌部90绕其枢转部95(参见图4至图6)弯曲或折叠——该枢转部设置在片材50的位于线A与线B中间的平面上——并且形成下述线：凸舌部90绕该线弯曲或折叠远离片材50的平面(并且因此是所得到的第一分隔部分32的第一支腿33的平面)以进一步增大穿过第一窗81的横截面流动区域。因此，所得到的具有第二构型的第一窗81包括由凸舌部90的枢转部95和开口91的周界的第二部分94的配合形成的周界形状。凸舌部90中的每个凸舌部的枢转部95可以设置成在所产生的管20的高度方向(垂直于管20的纵向方向)上延伸，以允许对应的凸舌部90绕在所产生的管20的高度方向上延伸的轴线枢转。
如图4中所示，开口91可以以如下方式形成：凸舌部90占据的面积比所产生的第一窗81的面积小，这是由于凸舌部90形成为具有至少一个比所产生的第一窗81的对应尺寸小的尺寸。例如，凸舌部90可以包括下述大致矩形的形状：该矩形形状的横向尺寸与所产生的第一窗81的横向尺寸基本相似(但由于将凸舌部90与片材50分开的切割或冲压的厚度而略小)，并且该矩形形状的纵向尺寸小于所产生的第一窗81的纵向尺寸。凸舌部90在图4中被示出为相对于片材50的纵向方向延伸所产生的第一窗81的距离的约一半的距离。这样，在凸舌部90被弯曲或折叠之后，凸舌部90的相反的主表面中的每个主表面可以具有穿过第一窗81的横截面流动区域的约一半的表面面积。开口91的这种布置结构还在图2、图3、图7和图13中的每个图中示出。
如图5中所示，凸舌部90中的一个或更多个凸舌部可以包括与所产生的第一窗81中的每个第一窗基本相同的周界形状和尺寸，其中，所述第一窗81中的每个第一窗通过对应的凸舌部90弯曲或折叠远离片材50的平面而形成。这种布置可以在如下情况下产生：当开口91形成为包括有彼此大致一致的周界的第一部分93和第二部分94时、比如在开口91形成为一个或更多个狭缝的情况下，所述一个或更多个狭缝形成凸舌部90的除了其枢转部95以外的周界。这种构型还参照图9中示出的管20而示出，这在下文中被更详细地描述。
如图6中所示，开口91可以形成为：凸舌部90具有与通过凸舌部90的弯曲或折叠而形成的所产生的第一窗81相比不同的形状和尺寸。例如，周界的第一部分93可以形成为包括大致半圆形的部分，而周界的第二部分94可以形成为与枢转部95配合，从而形成具有与凸舌部90的形状不同的大致矩形横截面形状的第一窗81。本领域技术人员应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将各种形状的任何组合用于开口91的周界的每个部分93、94。
可以执行单个冲压或切割操作来形成第一构型的通孔83和第二构型的开口91两者。在片材50的冲压或切割之后，可以使用合适的工具在通过开口91的产生而形成的凸舌部90中的每个凸舌部处向片材50施加力，同时片材50的其余部分被限制在原位。该工具可以使凸舌部90中的每个凸舌部绕其对应的枢转部95枢转离开片材50的凸舌部90中的每个凸舌部周围的平面，以使凸舌部90中的每个凸舌部定向成相对于片材50的凸舌部90中的每个凸舌部周围的平面成一角度。凸舌部90可以相对于片材50的该平面枢转任何角度，但是优选地可以枢转成相对于片材50的该平面以约5度与约45度之间的锐角布置。如应当理解的，凸舌部90相对于片材50的围绕部分的平面的移位角与凸舌部90相对于管20形成之后第一分隔部分32的第一支腿33的移位角相对应。
第一窗81的凸舌部90从第一支腿33的平面成角度地移位，以至少部分地延伸到形成在分隔壁40的一侧上的第一流动通道42中。在凸舌部90中的每个凸舌部被弯曲或折叠之后，凸舌部90中的每个凸舌部可以包括前沿表面和后沿表面。前沿表面是指凸舌部90中的每个凸舌部的面向并将通过管20中的每个管的第一流体流重定向的表面，而后沿表面是指凸舌部90中的每个凸舌部的背向通过管20中的每个管的第一流体流的表面。凸舌部90中的每个凸舌部的前沿表面和后沿表面可以根据通过管20中的每个管的第一流体的流动方向而交换、比如在热交换器1被构造成供第一流体双向通过时交换。
如图3中最佳示出的，第二窗82类似地通过从片材50移取通孔83和开口91的组合而形成。第二窗82可以具有本文中参照第一窗81描述的形状和构型中的任何形状和构型。形成第二窗82的通孔83和开口91可以以与如上文描述的、形成第一窗81所使用的冲压或切割操作相同的冲压或切割操作来形成。可以使用与如参照第一窗81描述的工具相同的工具将第二窗82的凸舌部90弯曲或折叠离开片材50的该部分的平面，并且弯曲或折叠可以相对于第一窗81和第二窗82中的每一者同时发生。
第二窗82的凸舌部90中的每个凸舌部的弯曲或折叠导致：在片材50形成图2的管20之后，凸舌部90中的每个凸舌部布置成相对于第二分隔部分36的第一支腿37的平面成一角度。第二窗82的凸舌部90布置成至少部分地延伸到与第一流动通道42相对地形成的第二流动通道44中。因此，第二窗82的凸舌部90中的每个凸舌部以与本文中描述的第一窗81的凸舌部90类似的方式包括取决于通过相应的管20的第一流体的流动方向的前沿表面和后沿表面。
将管20弯曲成图2中所示的横截面形状可以根据以下步骤来产生。片材50可以绕线A折叠以将第一分隔部分32的第二支腿34相对于第一分隔部分32的第一支腿33以一角度布置，同时还将片材50绕线H折叠以使第二分隔部分36的第二支腿38相对于第二分隔部分36的第一支腿37以一角度布置。接下来，将片材50绕线B和线G折叠以分别完成第一分隔部分32和第二分隔部分36中的每一者的形成。片材50围绕线B的折叠使第一分隔部分32相对于片材50的限定了第一上部部分28的部分成角度，而片材50围绕线G的折叠使第二分隔部分36相对于片材50的限定了第二上部部分30的部分成角度。
然后，在线C与线D和线E与线F中的每一对之间将片材50弯曲成大致弓形形状，以分别形成第一侧部部分24和第二侧部部分26。侧部部分24、26的形成使得第一分隔部分32被朝向第二分隔部分36带动，同时还使得第一上部部分28和第二上部部分30基本平行于基部部分22布置。本领域技术人员应当理解的是，作为一个非限制性示例，片材50可以以替代性顺序弯曲，同时仍得到图2中所示相同的横截面形状，包括在将管20的其余部分弯曲之后使第一支腿33、37相对于第二支腿34、38折叠。
在上文描述的管20的初始弯曲之后，第一分隔部分32的第一支腿33抵接第二分隔部分36的第一支腿37而形成沿着管20的长度延伸的接缝54。另外，第一分隔部分32的第二支腿34接触管20的基部部分22的位置在管20的宽度方向上与第二分隔部分36的第二支腿38接触管20的基部部分22的位置间隔开，以在第二支腿34与第二支腿38之间形成圆角56。接缝54和圆角56可以是用于在适于将第一分隔部分32和第二分隔部分36联接至基部部分22的钎焊操作期间接纳钎焊材料的合适区域。
管20通常被描述为包括基部部分22，该基部部分布置成在第一侧部部分24与第二侧部部分26中间、平行于第一上部部分28和第二上部部分30，但应理解，管20的那些形成为分隔壁40的两侧的部分可以具有替代性形状而不会影响管20的操作。例如，如在Wilkins等人的悬而未决的美国专利申请公开No.2014/0196877中所公开的，管20可以具有向外扩展的横向区域，该专利的全部内容在此通过参引并入本文中。
因此，使管20弯曲的初始过程可以概括为包括使片材50的第一端部区域71朝向片材50的第二端部区域72弯曲，以形成用于对通过该管的第一流体的流进行界定的闭合管状结构，其中，该第一端部区域71在第一侧边缘51与线B之间延伸且与管20的第一分隔部分32相对应，该第二端部区域72在第二侧边缘52与线G之间延伸且与管20的第二分隔部分36相对应。另外，第一端部区域71被实施为与第二端部区域72抵接成使得端部区域71、72中的每一者贯穿在基部部分22与第一上部部分28和第二上部部分30之间延伸的管20的高度尺寸，从而形成分隔壁40，该分隔壁40用于界定进入到形成在分隔壁40的第一侧的第一流动通道42和形成在分隔壁40的第二侧的第二流动通道44中的每一者中的第一流体流。
第一窗81和第二窗82的凸舌部90被描述为在片材50形成为图2的管状形状之前弯曲或折叠，但应理解的是，凸舌部90中的每个凸舌部可以在管20的制造过程中的任何时候、包括在引入对于形成如本文中描述的图2的管状形状所需的一个或更多个折褶之后被弯曲或折叠离开片材50的围绕部分的平面(对于第一窗81，位于线A与线B之间，或者对于第二窗82，位于线G与线H之间)。
用于形成管20的片材50中的每个片材的至少一个表面涂覆有可商购的且是本领域技术人员周知的钎焊材料。钎焊材料例如可以被安置在片材50的与将该片材弯曲成管状形状之后管20的最靠外的表面相对应的表面上。一旦管20被接纳到第一集管件4的第一管开口5和第二集管件14的第二管开口15中，就可以以预定温度加热所得到的整个组件，以熔化设置在形成管20的片材50上的钎焊材料，钎焊用焊剂使钎焊材料以毛细流的形式从接缝54的位置流动到钎焊接纳圆角区域56。然后将该组件冷却，以使圆角区域56中的熔化的钎焊材料凝固，从而将分隔壁40固定至基部部分22。由于在管20的最靠外的表面与形成在各个集管件4、14中的管开口5、15中的每一者之间包含钎焊材料，因而钎焊材料的加热和冷却同时将管20中的每个管联接至第一集管件4和第二集管件14。
如图7至图12中所示，所得到的管20可以包括如本文中示出并描述的、形成为通孔83或凸舌部90的窗80的任何组合，以用于产生穿过管20的期望的流动构型。
图7图示了已完成的管20的一种构型，而图8图示了形成在片材50——该片材适于形成图7中的管20——中的通孔83和开口91的型式。管20包括通过第一构型的通孔83中的两个通孔的配合而形成的至少一个窗80和通过第二构型的具有凸舌部90的开口91中的两个开口的配合而形成的至少一个窗80。具体地，图7的凸舌部90使用如图3和图4中公开的开口91的构型形成，以用于形成相配合的第一窗81和第二窗82。
第一窗81的开口91相对于第二窗82的开口91反向布置，以使对应的各凸舌部90具有相对于管20的纵向方向的相反取向。凸舌部90的相反取向使得凸舌部90中的一个凸舌部的前沿表面使第一流体流转向离开分隔壁40，而凸舌部90中的另一个凸舌部的前沿表面使第一流体流朝分隔壁40转向并穿过相应的窗80。因此，如图7中所示的凸舌部90有助于增大第一流体的湍流，同时还有助于第一流动通道42与第二流动通道44之间的连通。延伸到第一流动通道42中的凸舌部90中的各个凸舌部布置成在与延伸到第二流动通道44中的凸舌部90中的各个凸舌部相反的方向上延伸的方式还有益地允许管20被双向通过，其中，不管第一流体穿过管20的流动方向如何，第一流体遇到窗80的流型基本相同。
图9图示了完成的管20的另一种构型，而图10图示了形成在片材50——该片材适于形成图9中的管20——中的通孔83和开口91的另一种型式。管20包括通过第一构型的通孔83中的两个通孔的配合而形成的至少一个窗80以及通过第一构型的通孔83中的一个通孔与第二构型的凸舌部90中的一个凸舌部的配合而形成的至少一个窗80。具体地，图9的凸舌部90使用如图5中公开的开口91的构型形成，其中，凸舌部90的尺寸和形状与穿过相应的窗80的横截面流动区域相似。
图9中所示的凸舌部90被示出为全部沿共同的方向纵向延伸，同时交替地延伸至分隔壁40的两侧。这样，凸舌部90可以根据穿过管20的第一流体的流动方向而呈现用于第一流体的不同流动构型。假设第一流体从如图9中所示的左向右流动，则凸舌部90主要使第一流体向外转向，同时还呈现穿过相应窗80中的每个窗的流动路径。替代性地，假设第一流体从如图9中所示的右向左流动，则凸舌部90可以主要使第一流体在穿过相应窗80中的每个窗的方向上向内转向。
图11图示了完成的管20的又一种构型，而图12图示了形成在片材50——该片材适于形成图11的管20——中的通孔83和开口91的另一种型式。图11的构型包括具有与图9相同的基本构型的凸舌部90，但是凸舌部90中的位于分隔壁40的同一侧上的相邻凸舌部沿相反的方向定向，同时凸舌部90在分隔壁40的两侧之间交替出现。图11的流动构型有益地允许管20被双向通过，而不会由于凸舌部90的交替构型而显著影响管20的操作。如以上参照图7和图9说明的，凸舌部90中的一些凸舌部趋于使第一流体朝向相应的窗80转向，而凸舌部90中的一些凸舌部趋于使第一流体向外远离分隔壁40转向。
图7、图9和图11中所示的管20中的每个管包括仅形成为通孔83的窗80和其中第一窗81或第二窗82中的至少一者形成为凸舌部90中的一个凸舌部的窗80的交替型式。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用形成为通孔83的窗80和具有凸舌部90的窗80的任意组合。可以选择具有凸舌部90的窗80的数目和频次，以根据热交换器1的热交换需求赋予第一流体中的期望湍流程度和第一流动通道42与第二流动通道44之间的期望混合程度。
在分隔壁40中包括窗80为改变管20的热交换特性提供了许多益处。首先，如上面提到的，任一所公开的通用构型的窗80允许第一流体在第一流动通道42与第二流动通道44之间通过。第一流体在流动通道42、44之间的混合防止了在这两个流动通道42、44之间发生不均等的热膨胀，这进而防止了管20的不同区域之间的弯矩的形成。第二，当第一流体遇到凸舌部90中的每个凸舌部的前沿表面时，包括有具有凸舌部90的窗80还有助于增大第一流体的湍流，其中，引入到第一流体中的这种湍流增加了管20的热交换效率。第三，凸舌部90也可以以进一步有助于第一流体在第一流动通道42与第二流动通道44之间流动的趋势的方式定向，以进一步防止在管20的不同区域之间发生不均等的热膨胀。
在分隔壁40中包括窗80还使管20与其中不具有窗的管相比在分隔壁40的附近处是更顺应的。如图2中可以看到的，当穿过布置成垂直于管20的纵向方向的平面截取横截面时，窗80中的每个窗与管20的横截面中没有分隔壁40的部分相对应。这样，窗80与管20的在其基部部分22与第一上部部分28和第二上部部分30之间没有形成刚性连接的部分相一致。通过包括窗80而引入的增加的顺应性允许管20在窗80中的每个窗的位置附近处部分地挠曲、膨胀或收缩，以适应由于管20中的不均等的热膨胀而在管20内经受的任何应力，从而防止了由于管20的过度刚性而导致的分隔壁40附近处管20的故障。
现在参照图13，第一集管件4被示出为将多个管20的第一端部部分接纳到第一集管件4的第一管开口5中，而第二集管件14被示出为将所述多个管20的相反的第二端部部分接纳到第二集管件14的第二管开口15中。如上面说明的，在合适的钎焊过程之后，管20的端部部分可以牢固地联接至集管件4、14，其中，管20中的每个管的外表面被集管件4、14中的每个集管件的形成相应的管开口5、15中的一个开口的表面围绕。这样，管20中的每个管的与限定了管开口5、15中的一者的表面中的一个表面直接接触的那些部分相对于相应集管件4、14的挠曲、收缩或膨胀被进一步限制，并因此抑制由于热交换器1的热循环而在管20中的每个管中产生其他潜在的故障点。
因此，管20中的每个管可以在与第一集管件4和第二集管件14中的每一者纵向对准的位置处包括从分隔壁40移除的窗80中的一个窗。在每个规定位置处包括有窗80提供了与上面描述的类似的益处，其中，管20具有增加的顺应性，以用于适应该管相对于第一集管件4和第二集管件14的任何膨胀或收缩。尽管与集管件4、14中的一者对准的窗80中的每个窗被图示为将具有相配合的一对通孔83的第一构型作为第一窗81和第二窗82，但应理解的是，在需要附加的顺应性的每个位置处，窗80的任何形式或构型将类似地使刚性分隔壁40移除。
如图13中所示，设置成与各个集管件4、14中的一者对准的窗80中的每个窗可以形成为与窗80中的相邻的窗相比在管20的纵向方向上具有更大的长度。窗80中的每个窗的增大的长度有助于为管20的最容易发生故障的那些部分增加顺应性，这些故障是由于管20被牢固地联接至各个集管件4、14中的每一者而导致的。另外，与各个集管件4、14中的一者和管20中每个管之间的接合部相邻的窗80中的每个窗的增大的长度确保了管20中的每个管在紧邻进入到管20中的每个管中的入口的位置处具有足够的流体混合。这种增加的流体混合防止了在进入到管20的每个管中的入口附近处、在管20中的每个管的两个流动通道42、44之间可能发生的不均等热膨胀的产生，从而进一步有助于防止形成在各个相应集管件4、14与管20中的各个管之间的刚性连接处的故障。因此，在该位置处的包括窗80有助于防止管20中的每个管内的升高的应力，同时还允许管20和集管件4、14顺应性地适应可能由这种升高的应力引起的任何变形。
根据前面的描述，本领域普通技术人员可以容易地确定本发明的基本特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改以使本发明适应于各种用途和情形。
工业适用性
本发明涉及热交换器，并且更具体地涉及包括具备改进的顺应性的、具有中央分隔壁的B形扁平管的热交换器。

Claims (20)

1.一种用于热交换器的管，所述管包括：
基部部分；
上部部分，所述上部部分与所述基部部分间隔开并且与所述基部部分相对；以及
分隔壁，所述分隔壁在所述基部部分与所述上部部分之间延伸，以将所述管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道，所述分隔壁包括在所述管的纵向方向上彼此间隔开的多个窗，以在所述第一流动通道与所述第二流动通道之间提供流体连通，其中，所述窗中的至少一个窗包括所述分隔壁的凸舌部，所述凸舌部弯曲成延伸到所述第一流动通道或所述第二流动通道中。
2.根据权利要求1所述的管，其中，所述管通过被折叠成B形的材料的片材形成。
3.根据权利要求2所述的管，其中，所述基部部分对应于所述片材的中央部分，所述上部部分对应于所述片材的位于所述片材的所述中央部分的相反两侧上的第一侧向部分和第二侧向部分，并且所述分隔壁对应于所述片材的在所述片材的所述第一侧向部分和所述第二侧向部分周围的第一侧部部分和第二侧部部分。
4.根据权利要求3所述的管，其中，所述窗中的每个窗是通过形成在所述片材的所述第一侧部部分中的第一窗和形成在所述片材的所述第二侧部部分中的第二窗的配合来形成的。
5.根据权利要求1所述的管，其中，所述分隔壁的所述凸舌部布置成相对于所述分隔壁的相邻部分成锐角。
6.根据权利要求1所述的管，其中，随着所述凸舌部突出离开所述分隔壁的相邻部分，所述凸舌部至少部分地沿朝向穿过所述管的流体流的方向延伸。
7.根据权利要求6所述的管，其中，所述凸舌部的首先遇到穿过所述管的流体流的前沿表面构造成：当所述流体流流动通过所述窗中的一个窗时，将通过所述第一流动通道或所述第二流动通道中的一者的所述流体流的一部分重定向到所述第一流动通道或所述第二流动通道中的另一者。
8.根据权利要求1所述的管，还包括所述分隔壁的弯曲成延伸到所述第一流动通道或所述第二流动通道中的一者中的多个凸舌部。
9.根据权利要求8所述的管，其中，所述分隔壁的所述凸舌部相对于所述管的纵向方向交替地延伸到所述第一流动通道和所述第二流动通道中。
10.根据权利要求1所述的管，其中，所述分隔壁的所述凸舌部绕所述凸舌部的枢转部弯曲，所述枢转部将所述凸舌部连接至所述分隔壁的相邻部分。
11.根据权利要求10所述的管，其中，所述凸舌部的所述枢转部在所述管的高度方向上在所述管的所述基部部分与所述管的所述上部部分之间延伸。
12.一种热交换器，包括：
第一集管箱，所述第一集管箱包括形成在所述第一集管箱中的第一管开口；以及
管，所述管具有通过所述第一管开口接纳在所述第一集管箱中的第一端部部分，所述管包括基部部分、上部部分和分隔壁，所述上部部分与所述基部部分间隔开并且与所述基部部分相对，所述分隔壁在所述基部部分与所述上部部分之间延伸，以将所述管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道，所述分隔壁包括在所述管的纵向方向上彼此间隔开的多个窗，以在所述第一流动通道与所述第二流动通道之间提供流体连通，其中，所述窗中的第一个窗设置成相对于所述管的纵向方向与所述第一集管箱的限定了所述第一管开口的表面对准。
13.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述窗中的所述第一个窗比所述多个窗中的相邻的一个窗在所述管的纵向方向上延伸得更远。
14.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述窗中的至少一个窗包括所述分隔壁的凸舌部，所述凸舌部弯曲成延伸到所述第一流动通道或所述第二流动通道中。
15.根据权利要求12所述的热交换器，还包括第二集管箱，所述第二集管箱具有形成在所述第二集管箱中的第二管开口，其中，所述管的第二端部部分通过所述第二管开口接纳在所述第二集管箱中，其中，所述窗中的第二个窗设置成相对于所述管的纵向方向与所述第二集管箱的限定了所述第二管开口的表面对准。
16.一种形成用于热交换器的管的方法，所述方法包括下述步骤：
提供材料的片材；
从所述片材的第一部分移取第一开口，其中，所述第一开口的周界的一部分限定所述片材的第一凸舌部；
将所述片材的所述第一凸舌部绕第一枢转部弯曲，所述第一枢转部将所述第一凸舌部连接至所述片材的所述第一部分；以及
将所述片材弯曲成管状形状。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第一凸舌部绕所述第一凸舌部的所述第一枢转部弯曲之后，所述第一凸舌部设置成相对于所述片材的所述第一部分成锐角。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括下述步骤：从所述片材的第二部分移取第二开口，所述片材的所述第二部分与所述片材的所述第一部分配合以形成将所述管的中空内部分为第一流动通道和第二流动通道的分隔壁，其中，所述第一开口和所述第二开口配合以在所述第一流动通道与所述第二流动通道之间提供流体连通。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二开口的周界的一部分限定所述片材的第二凸舌部，其中，所述片材的所述第二凸舌部绕第二枢转部弯曲，所述第二枢转部将所述第二凸舌部连接至所述片材的所述第二部分。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二开口的整个周界限定穿过所述片材的通孔。
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