用于制造熱交換器的方法和通過所述方法獲得的熱交換器，用于執(zhí)行所述方法的型模和 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造熱交換器的方法，特別是機動車輛熱交換器，在該方法中，流體循環(huán)管道(3)被插入到熱交換翅片(4)中的通孔中，且流體循環(huán)管道(3)經(jīng)歷擴張，從而擴大所述管道(3)的輪廓(22)，以便確保在所述通孔處提供與所述翅片(4)的接觸，且另外對于所述管道(3)的至少一個，使所述一個或多個管道(3)的輪廓(22)的凹形部件(24)變形，以便相應地使所述通孔變形。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行所述方法的裝置和通過所述方法獲得的交換器。
【專利說明】用于制造熱交換器的方法和通過所述方法獲得的熱交換器，用于執(zhí)行所述方法的型模和管道擴張裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造熱交換器的方法以及通過所述方法獲得的熱交換器。其還涉及用于執(zhí)行所述方法的型模和管道擴張裝置。
[0002]在優(yōu)選但不排他的應用中，相關的熱交換器意圖被裝配到車輛用作散熱器，用于冷卻這些車輛所裝備的熱機。

【背景技術】
[0003]在汽車應用中，已知兩種主要類型的熱交換器，第一種被描述為機械的，包括通過使材料變形而連結它們的部件獲得的交換器，以及被描述為經(jīng)釬焊的熱交換器，其包括通過釬焊而連結部件獲得的交換器。
[0004]機械熱交換器主要包括平行管道束，其布置在一排或多排中，且熱傳遞流體(在 申請人:的情況下，是含乙二醇的水)在其中循環(huán)，還包括多個翅片，其垂直于管道布置，且設置有被所述管道橫穿過的孔。翅片的功能意圖增加與通過交換器的空氣交換的面積。以該方式，熱交換在管道中循環(huán)的流體和通過翅片之間的空氣之間獲得。
[0005]翅片保持在管道上，且管道通過管道擴張保持在集管板上。更具體地，擴張型模在管道內沿管道長度通過。擴張型模的效果是通過增加管道的橫截面而使管道材料變形，且其由此使得它們抵靠翅片施加。
[0006]熱交換翅片具有板的形式，大體為薄且矩形的，其中制造有一個或多個平行排的相同孔，從而管道可垂直于板的平面通過。為了確保正確的熱交換，必須使管道和翅片之間的接觸具有良好質量，且應在用于管道的通孔的整個輪廓上如此。
[0007]已經(jīng)提出多種方案用于改善該接觸，諸如凸緣形成在翅片中的用于管道的通孔的周邊處。這些凸緣通過與管道接觸的通孔的凸起邊緣形成。
[0008]但是，由于它們的材料的彈性，管道具有殘余傾向以回到它們在膨脹之前具有的構造，特別是在具有復雜形式的管道的情況下，更具體地為具有凹形部件的輪廓的管道。通過這些管道，已經(jīng)注意到，管道和翅片之間的接觸因此被減小，特別地在管道的輪廓的凹形部件中，其不利地影響熱交換并降低交換器的性能。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是解決這些缺點，且其首先涉及用于制造熱交換器的方法，特別是機動車輛熱交換器，在該方法中，流體循環(huán)管道被引入到熱交換翅片的通孔中，且流體循環(huán)管道經(jīng)歷擴張，從而擴大所述一個或多個管道的輪廓，以便獲得所述通孔的相應變形。
[0010]以此方式，產(chǎn)生管道的局部過度擴張，其產(chǎn)生管道和通孔輪廓之間的被迫接觸區(qū)域。由此，減小了與翅片的不良接觸的風險，該不良接觸是由于管道局部地回到它們在擴張之前的狀態(tài)。另外，增加用于流體通過的截面，其減小了交換器中的摩擦損失。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，其能夠一起或單獨地考慮:
[0012]-所述擴張被構造為使得，產(chǎn)生一個或多于一個突起部，其朝向翅片突出，導致被設置用于在管道的凹形部件中的通孔的所述變形；
[0013]-所述一個或多個突起部通過管道的材料的變形而產(chǎn)生；
[0014]-一個或多個突起部具有管道材料中的折疊部的形式；
[0015]-折疊部成型為具有圓形峰部的二面體(dihedron)；
[0016]-所述一個或多個突起部沿管道的縱向軸線延伸；
[0017]-所述一個或多個突起部位于所述凹形部件的中間部分中；
[0018]-管道包括兩個大面，該兩個大面通過管道的側向側部連接，每個大面設置有描述為凹形的部件，每個描述為凹形的部件設置有所述突起部的一個或多個；
[0019]-翅片在所述通孔處設置有凸緣，其意圖增加與管道的接觸面積，所述擴張構造為使所述凸緣變形；
[0020]-在擴張之前，翅片的通孔具有一輪廓，該輪廓的形狀與管道的輪廓的形狀一致。
[0021]本發(fā)明還涉及熱交換器，其通過執(zhí)行上述制造方法而獲得。
[0022]本發(fā)明還涉及一種擴張型模和管道擴張系統(tǒng)，其包括所述型模，用于執(zhí)行所述方法。
[0023]所述型模具有構造為使流體循環(huán)管道經(jīng)歷擴張的輪廓，以便擴大所述管道的輪廓，且另外，獲得管道的輪廓的凹形部件的變形。
[0024]所述型模在所述型模的輪廓的凹形部件處包括至少一個肋，所述一個或多個肋使得可以產(chǎn)生管道的凹形部件的所述變形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]附圖將給出本發(fā)明可被實施的方式的清晰理解。在這些圖中，相同的附圖標記指向相似的元件。
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明裝備有管道和冷卻翅片的機械熱交換器的平面示意圖。
[0027]圖2a至2c是根據(jù)本發(fā)明的方法的執(zhí)行例子的不同步驟的示意性圖示，顯示被橫向切開的管道和一部分翅片。
[0028]圖3是顯示通過圖2a_2c所示的方法獲得的熱交換器的翅片和管道的一部分的透視圖。
[0029]圖4是用于執(zhí)行圖2a_2c所示的方法使用的擴張型模的例子的透視圖。

【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，本發(fā)明涉及機械類型的熱交換器1，其主要包括管道3束，熱傳遞流體在其中循環(huán)，且包括被管道3橫跨的散熱翅片4。其還具體地包括兩個端部集管箱2，其彼此間隔開且通過管道3連接。這些管道例如平行對齊，且意圖彼此平行的翅片4垂直于所述管道3布置。
[0031]簡要地，在用作用于機動車輛發(fā)動機的冷卻散熱器的應用的情況下，已經(jīng)從管道中出來的熱傳遞流體經(jīng)由一個集管箱通過，且經(jīng)由供應管傳遞到發(fā)動機的要被冷卻的不同熱部件(發(fā)動機缸體、氣缸蓋等)，且然后被再次加熱，經(jīng)由返回管回到散熱器的另一個集管箱，以便再次在管道中循環(huán)。并且，在交換器管道中循環(huán)的熱交換流體和在所述管道之間通過的外部流體(例如環(huán)境空氣)之間的用于降低熱交換流體溫度的熱交換通過翅片的存在而被改善，翅片的形式、數(shù)量和材料被選擇以便優(yōu)化顯著量的熱的消除，其目的是將通過交換器的熱交換流體逐漸帶到一個可以接受且有效冷卻發(fā)動機的溫度范圍。
[0032]更具體地，兩個集管箱2經(jīng)由對齊的管道3布置為流體連通，管道3的端部在此以固定和密封的方式連接至箱的相應的板6，且在其中熱交換流體從一個箱循環(huán)到另一個箱。該流體例如為含有乙二醇的水，其中交換器I用作熱機的冷卻散熱器，如在當前情況下一樣。并沒有示出設置在相應箱(通向和返回至發(fā)動機)中的流體供應和返回連接件。
[0033]熱交換翅片4橫向于這些對齊的管道3布置在要被冷卻的在管道中循環(huán)的熱流體和外界冷卻環(huán)境空氣之間。這些翅片4結構上彼此相同，且平行于彼此布置，且彼此分開一間距，該間距有利地是恒定的。翅片的平面尺寸大體對應于集管箱2的平面尺寸，以便確保熱交換器I是緊湊的。
[0034]如圖2a至2c所示，本發(fā)明還涉及用于制造上述熱交換器的方法。
[0035]圖2a示出翅片4(上)和管道3(下)，這是在它們彼此裝配之前。盡管在此僅示出單個孔7和單個管道3，單個翅片的所述通孔7和單個束的所述管道3將例如分別是相同的。
[0036]翅片4例如具有板或薄片的形式，大體為矩形的，小于十分之一毫米厚。它們特別地通過拉延而獲得。制造翅片4的材料通常為金屬合金，例如鋁(或銅)合金，這是由于其熱交換能力。每個翅片4具有孔，用于管道3通過。
[0037]所述管道3例如由金屬合金制成，諸如鋁(或銅)合金。它們例如通過電焊或通過擠壓獲得。
[0038]如圖2b所示，管道3首先被引入到翅片4的通孔7中。從該附圖中可見，管道3則具有比通孔7小的橫截面，由此使得管道3以小的游隙被引入到通孔7中，防止翅片在該步驟期間變形。
[0039]如圖2c所示，流體循環(huán)管道3則經(jīng)歷膨脹，根據(jù)標為20的箭頭，從而擴大所述管道3的輪廓22，以便在所述通孔7處提供與所述翅片4的接觸。換句話說，管道3的橫向截面增加。該擴張例如在所述管道3的整個輪廓22上產(chǎn)生。其可導致通孔的變形。
[0040]根據(jù)本發(fā)明，所述擴張額外地用于使所述管道3的輪廓的凹形部件24變形，從而獲得所述通孔7的對應變形。由此，局部變形在所述管道3的截面中產(chǎn)生，其輪廓在擴張之后不是擴張之前的輪廓的相似擴大。標記為26的箭頭用于顯示管道3在其一個或多個凹形部件24處經(jīng)歷的該過度擴張。
[0041]所述擴張被設定為使得，例如，產(chǎn)生一個或多于一個突起部28，其朝向翅片4突出，導致設置在管道的一個或多個凹形部件24中的通孔7的所述變形。所述一個或多個突起部28特別地通過管道3的材料的變形而產(chǎn)生。
[0042]所述一個或多個突起部28具有例如管道3的材料中的折疊部的形式，其可成型為具有圓形峰部的二面體。
[0043]所述一個或多個突起部28在此沿管道3的縱向軸線延伸。它們位于所述凹形部件的中間部分中。“中間部分”被理解為是指，在擴張之前，管道3的輪廓22的朝向管道內側突出最遠的部分。
[0044]管道3例如包括兩個大面30，該兩個大面通過側向側部32連接，該側向側部特別地是管道3的圓形側向側部。每個大面30在此設置有部件，其稱作輪廓22的凹形部件24。所述凹形部件24可相對于第一平面大體對稱，該第一平面與切向于管道3的輪廓22的平面垂直，且通過所述凹形部件24的中間，在此是垂直于附圖頁且通過對稱軸線34的平面。管道3可具有第二對稱平面36，位于切向于管道3的輪廓22的所述平面之間且通過凹形部件24的中間。
[0045]所述管道3具有例如細長的截面，特別地是矩圓形截面，從一個側向側部32到另一個。所述管道3至少在束的中央部分具有恒定截面，，換句話說，至少在設置有翅片4的束的部分中具有恒定截面。
[0046]如圖2a更加清晰地顯示，在擴張之前，翅片的通孔7可具有輪廓，其形狀與管道的輪廓的形狀一致。“一致(homologous) ”的形狀理解為是指，管道3的形狀與通孔7的形狀相似，管道的截面在擴張之前(如上述)小于通孔的截面，以有助于所述管道3插入到翅片4中。
[0047]換句話說，通孔7沿翅片4的寬度方向設置，且包括兩個大側部12，該兩個大側部通過兩個圓的端部邊緣彼此連接，所述邊緣匹配管道3的半圓形側向側部32。
[0048]在膨脹之后，描述為凹形部件24的每個部件可設置有一個或多個突起部28。所述突起部28例如相對于管道3的第二對稱平面36對稱布置。具體地，單個突起部28設置在每個凹形部件24上，在管道的第一對稱平面34處。在未示出的一些變體中，多個突起部28設置在管道3的大側部的一個和/或每個上，突起部可在一個側部和另一個之間不對齊。
[0049]翅片4可在所述通孔7處設置有凸緣11，該凸緣意圖增加與管道3的接觸面積，且所述擴張設定為使所述凸緣11變形。更具體地，在擴張期間，所述凸緣11至少在一個或多個突起部28處變形。由此它們具有匹配的中空形狀。
[0050]每個矩圓孔7在此在其整個周邊上通過所述凸緣11界定，該凸緣經(jīng)由翅片材料本身的標準機械切割和彎折操作(或拉延)制造且從翅片垂直突出。
[0051]如圖3所示，翅片可還包括具有帶角度板條9的擋板8，用于冷卻環(huán)境空氣的被迫循環(huán)，還包括間隔器件10，該間隔器件實施為翅片4之間的間距并與所述翅片材料相同。
[0052]具有帶角度板條9的擋板8 (還稱為導流器)設置在兩個相繼的矩圓孔7之間，且它們的功能是偏轉和擾動來自外界的冷卻環(huán)境空氣的流動，以便將其帶入翅片4之間，從而主動地參與與管道3的熱交換，以便冷卻交換器和其熱交換流體。每個擋板8包括一系列相繼的平行板條9，沿翅片長度取向。并且，這些板條9主要通過翅片4的適當局部切割，且然后通過彎折(或拉延)獲得，以便形成相對于它們起源的翅片的被選擇傾斜角，由此在翅片中產(chǎn)生開口 16，用于空氣從一個翅片到另一個翅片的被引導循環(huán)。
[0053]管道3具有一個或多于一個肋40，其沿管道3的縱向軸線為細長的，且與翅片的通孔接觸。所述一個或多個肋40對應于因為管道3的擴張導致的突起部28。
[0054]如圖4所示，本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行上述方法的擴張型模50。
[0055]所述型模50具有構造為使流體循環(huán)管道經(jīng)歷擴張的輪廓，以便擴大管道的輪廓，且另外，使管道的輪廓的一個或多個凹形部件變形。為此，在管道已經(jīng)被引入到翅片中之后，這種型模50被導致在每個管道中從它們端部的一個循環(huán)到另一個。
[0056]所述型模50在所述型模的輪廓的凹形部件54處包括至少一個肋52，所述一個或多個肋52使得可以產(chǎn)生管道的一個或多個凹形部件的變形。換句話說，在擴張之后，所述型模50的輪廓與管道3的一致。
[0057]所述型?？删哂胁考?4，其具有附加厚度，導致管道3擴張。型模的端部56的一個在此構造為使得有助于型模在管道中的引入和行進。
[0058]本發(fā)明還涉及利用所述型模的管道擴張裝置。與型模不同，這種類型的裝置(未示出)對本領域的技術人員是已知的。其包括組裝臺，構造為接收和保持翅片彼此平行，它們的用于管道的通孔分別彼此對齊布置。其還包括用于在管道中引入和引導型模的器件。
[0059]一旦翅片定位和保持在臺上，管道被引入翅片中，且然后用于在管道中引入和引導型模的器件被促動以導致所述管道擴張。熱交換束然后被形成，集管箱可根據(jù)本領域技術人員已知的任何方法連接到其上。
【權利要求】
1.一種用于制造熱交換器的方法，特別是機動車輛熱交換器，在該方法中，流體循環(huán)管道(3)被引入到熱交換翅片(4)的通孔(7)中，且流體循環(huán)管道(3)經(jīng)歷擴張，從而擴大所述管道(3)的輪廓(22)，以便在所述通孔(7)處提供與所述翅片(4)的接觸，且另外對于所述管道(3)的至少一個，使所述一個或多個管道(3)的輪廓(22)的凹形部件(24)變形，以便獲得所述通孔(7)的相應變形。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述擴張被設定為使得，產(chǎn)生一個或多于一個突起部(28)，該突起部朝向翅片(4)突出，導致通孔(7)在管道(3)的凹形部件(24)中的所述變形。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述一個或多個突起部(28)通過管道(3)的材料的變形而產(chǎn)生。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其中，所述一個或多個突起部(28)具有管道材料中的折疊部的形式。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，折疊部成型為具有圓形峰部的二面體。
6.根據(jù)權利要求2至5中的任一項所述的方法，其中，所述一個或多個突起部(28)沿管道(3)的縱向軸線延伸。
7.根據(jù)權利要求2至6中的任一項所述的方法，其中，所述一個或多個突起部(28)位于所述凹形部件(24)的中間部分中。
8.根據(jù)權利要求2至7中的任一項所述的方法，其中，管道(3)包括兩個大面(30)，該兩個大面通過管道的側向側部(32)連接，每個大面(30)設置有具有描述為凹形的輪廓(22)的部件(24)，并且其中，每個描述為凹形(24)的部件設置有所述突起部(28)的一個或多個。
9.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在擴張之前，翅片(4)的通孔(7)具有形狀與管道(3)的輪廓(22)的形狀一致的輪廓。
10.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，翅片(4)在所述通孔(7)處設置有凸緣(11)，該凸緣意圖增加與管道(3)的接觸面積，且所述擴張設定為使所述凸緣(11)變形。
11.一種熱交換器，其通過執(zhí)行根據(jù)前述權利要求任一項所述的制造方法而獲得。
12.—種擴張型模，用于執(zhí)行如權利要求1至10中的任一項所述的方法，其特征在于，它具有構造為使流體循環(huán)管道經(jīng)歷擴張的輪廓，以便擴大所述管道的輪廓，且另外，使管道的輪廓的凹形部件變形。
13.根據(jù)權利要求12所述的型模，在所述型模的輪廓的凹形部件(54)處包括至少一個肋(52)，所述一個或多個肋(52)使得可以產(chǎn)生管道的凹形部件的變形。
14.一種管道擴張裝置，包括根據(jù)權利要求12或13所述的型模。
【文檔編號】B21D39/06GK104080556SQ201280066710
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權日:2011年11月10日
【發(fā)明者】P.波伊塞勒, S.布萊 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司