制造用于熱交換器的雙鼻部管件的方法
【專利摘要】一種形成熱交換器管件的方法，該方法通過將導熱材料條帶折疊成“B”形雙鼻部管件來實現。條帶漸進地塑性變形以形成成對波紋部，其中每個波紋部包括一系列交替的頂部和輻部段。內鼻部由最外頂部的接著向外彎部的向外延伸部限定。然后，波紋部朝向條帶的形成成對折疊波紋部的表面向內折疊，以限定沿著第一折疊部的中心壁。然后，折疊波紋部朝向條帶的同一表面向內折疊，使得中心壁緊密地彼此鄰抵，且內鼻部沿著第二折疊部向上鄰抵于表面的相應部分，由此形成雙鼻部折疊管件。
【專利說明】制造用于熱交換器的雙鼻部管件的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求提交于2011年I月31日的題為“METHOD OF FABRICATING DOUBLENOSED TUBES (制造雙鼻部管件的方法)”的美國臨時專利申請序列號61/437，781的權益，該申請的全文以參見的方式納入本文。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種制造用于熱交換器的管件的方法，尤其是涉及一種制造用于熱交換器的折疊管的方法。
【背景技術】
[0004]用在機動車輛中的諸如散熱器、冷凝器或蒸發(fā)器之類的熱交換組件通常包括進口集管、出口集管、多個管件以及外部翼部，該多個管件液壓地連接用于使流體在它們之間流動的集管，而外部翼部將這些管件互連起來。這些集管、管件以及翼部通常組裝到單體結構中并進行銅焊以形成熱交換組件。
[0005]諸如液態(tài)冷卻劑或兩相制冷劑之類的第一熱交換流體通過多個管件從進口集管流至出口集管。第一熱交換流體與管件的內表面接觸，而諸如環(huán)境空氣的第二熱交換流體與管件的外表面接觸。在第一和第二流體之間存在溫差的情形下，熱量通過管件的壁從較高溫度的流體傳遞至較低溫度的流體。內部翼部設置在管件的通路內，以增大熱交換器可獲得的表面積并且增加管件的結構完整性。內部翼部大致延伸管件的長度并且限定多個通道或端口，用于使熱交換流體從一個集管流至另一個集管。
[0006]具有多個通道的熱交換管件也稱為多端口管件。制造多端口管件的已知方法是通過模具來擠壓可變形導熱材料的鋼坯。擠壓過程使得內部翼部變形以具有復雜的幾何形狀結構，從而改進熱傳遞效率，而其它已知的制造工藝則無法容易地實現。然而，已知擠壓工藝較為昂貴，因為需要頻繁地替換擠壓模具來保持復雜幾何結構的期望尺寸。擠壓管件也易于受到道路鹽和酸雨的腐蝕侵蝕，并需要將大范圍的防腐蝕涂層用于機動車輛的應用，而這會增大制造復雜度和成本。
[0007]形成多端口管件的另一種已知方法是通過折疊柔韌的導熱材料板。通常，金屬材料的平坦細長板折疊成形成具有多個端口的管件，這些端口由內部波紋折疊部限定。內部波紋折疊部形成內部翼部，這些內部翼部限定端口的形狀和尺寸。對于管件本身以及對于熱交換器的最終組件，折疊管在降低成本和便于制造方面提供優(yōu)于壓制管的多個優(yōu)點。一個優(yōu)點是折疊管能由復合鋁薄板形成，這提供優(yōu)良的腐蝕防護，而無需涂覆額外的涂層。
[0008]然而，折疊管的缺點是折疊管的引導鼻部容易受損，這是因為引導鼻部的厚度或規(guī)格與制成折疊管的包層鋁材料板的厚度或規(guī)格是相同的。在機動車輛沿向前方向運動時，管件的引導鼻部通常朝向機動車輛的前部定向，并且暴露于進入空氣，用于增大熱交換效率。在此種構造中，引導鼻部易于受到由于諸如巖石和碎片之類的來自道路的危害物撞擊而受損，以及易于受到諸如酸雨、道路鹽以及風摩擦之類環(huán)境危害物腐蝕而受損。[0009]基于前述問題，需要一種折疊管，該折疊管是穩(wěn)固的、耐受由于道路危害物撞擊的損傷、耐受由于環(huán)境危害物腐蝕的損傷并且具有制造成本經濟性。

【發(fā)明內容】

[0010]一種形成熱交換器管件的方法，包括如下步驟:提供導熱材料的條帶，該條帶具有第一表面和第二表面，其中該導熱材料的條帶沿著A軸線延伸；在一系列工位處漸進地使條帶成形，以使該條帶塑性變形來形成關于A軸線的成對波紋部，其中成對波紋部中的每個限定內鼻部；通過將波紋部朝向第二表面向內折疊來產生第一折疊部，以形成成對折疊波紋部，其中成對折疊波紋部中的每個限定沿著第一折疊部的中心壁；以及通過將成對折疊波紋部朝向第二表面向內折疊來產生第二折疊部，從而使得中心壁緊密地鄰抵于彼此，由此限定兩個頂壁和底壁，并使得內鼻部沿著第二折疊部鄰抵上第二表面的相應部分，由此形成雙鼻部折疊管件。
[0011]管件的雙鼻部提供耐受道路碎片撞擊的附加防護，以及提供附加的材料以抵抗苛刻環(huán)境的腐蝕效應。此外，該方法提供作為銅焊的改進的緊密中心接縫以及內鼻部和外鼻部之間的緊密接縫的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出現有技術的熱交換器的立體圖，該熱交換器具有在兩個集管之間延伸的
折疊管件。
[0013]圖2示出現有技術的單鼻部折疊管件的剖視圖。
[0014]圖3示出沿著縱向軸線A延伸的導熱材料的單條帶的立體圖。
[0015]圖4-8示出在根據本發(fā)明方法形成雙鼻部折疊管件的中間階段的立體圖。
[0016]圖4A示出具有限定雙鼻部管件的內鼻部的折疊部分的波紋部的邊緣的詳細視圖。
[0017]圖9示出根據本發(fā)明方面制造的雙鼻部管件的截面的立體圖。
[0018]圖9A示出圖9所示雙鼻部的詳細局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1,示出示例熱交換組件10的立體圖,該熱交換組件具有多個折疊管16,這些折疊管在第一集管12和第二集管14之間延伸。折疊管16與第一集管12和第二集管14液壓連接，用于使流體在它們之間流動。熱交換組件10可以是通常在機動車輛中發(fā)現的用于冷凝兩相制冷劑的冷凝器、用于將來自循環(huán)通過熱的內燃機的冷卻劑的熱量耗散的散熱器或者具有折疊管16的任何其它熱交換器。
[0020]為了改進熱交換效率，希望將熱交換組件10的前表面34暴露于迎面而來的環(huán)境空氣流，因此熱交換組件10通常容納在機動車輛的前部發(fā)動機隔室內。折疊管16中的每個是大致的平坦的并且包括前緣18，該前緣通常稱為鼻部18并且沿迎面而來的空氣流的方向定向。在機動車輛向前行進時，環(huán)境空氣流在圍繞折疊管16的側壁流動之前、撞擊到折疊管16的向前鼻部18上。在該位置，折疊管16的向前鼻部18會易于受到諸如小石頭之類道路碎片的撞擊并且暴露于諸如道路鹽之類的腐蝕材料。隨著時間的推移，迎面而來空氣的摩擦、道路碎片的撞擊以及道路鹽的腐蝕效應會損壞和/或侵蝕向前鼻部18，從而致使制冷劑或冷卻劑從熱交換組件10泄漏。本發(fā)明提供制造雙鼻部管件的方法，這會增大折疊管16的前緣18的穩(wěn)固性，以改進抗撞擊性和耐腐蝕性。
[0021]對于管制造領域的技術人員而言，制造折疊管16的基礎制造步驟是已知的，并且在共同受讓的美國專利6，615，488中披露，該專利以參見的方式納入本文。通過提供合適形狀的漸進形狀的輥子能產生任何形狀的折疊管截面。圖2中示出本領域已知的“B”形折疊管16。期望結構的折疊管16以本領域技術人員熟知的方式由漸進形狀的輥子形成。第一組輥子將形成波紋部26的導熱材料板的最外邊緣逐漸地彎曲，然后后續(xù)的輥子繼續(xù)將波紋部26彎曲以形成底壁21、兩個中心壁22、兩個頂壁24以及相對的單壁鼻部25。最后一組輥子將頂壁24向下折疊，由此抵靠于中心壁22并將波紋部26夾在頂壁24和底壁21之間，由此產生圖2中示出的“B”形折疊管16。一旦完成該基本“B”形折疊管16，則將折疊管16切割成期望的長度，與熱交換組件的其它部件進行組裝并進行銅焊(硬釬焊)以形成完整的熱交換組件。
[0022]雖然基本管件成形技術和銅焊工藝是已知的，但新穎之處在于雙鼻部管件的結構特征的特組合，這改進了其它標準制造和銅焊工藝的性能。圖3中示出導熱材料50的細長條帶、較佳的是連續(xù)的復合鋁條帶50的立體圖，該條帶具有沿著縱向A軸線延伸的第一表面52和相對的第二表面54。為了說明的目的，相對于附圖的定向，第一表面52沿向下方向定向，而第二表面54沿向上方向定向。條帶50縱向地饋送到多工位棍子成形設備中，以使條帶50對稱地塑性變形以形成波紋部56，該波紋部如圖4所示在A軸線的任一側上具有內鼻部72。每個波紋部56都限定了一系列交替的頂部57和連結相鄰頂部57的輻部段58。波紋部56的端部上具有內鼻部72，該內鼻部由最外部的頂部57相對于軸線A的向外延伸部限定，該向外延伸部接著條帶50的邊緣朝向軸線A返回的向內彎部。內鼻部72包括外表面74，該外表面由第二表面54的沿著向內彎部的一部分限定。
[0023]在圖5和6中示出，波紋部56向內折疊到第二表面54上，由此限定沿著折疊過渡段的中心壁64。中心壁64包括鄰抵表面66，該鄰抵表面由第一表面52沿著折疊部的一部分限定。參照圖7和8，每個折疊波紋部56連同其上折疊有波紋部56的條帶部分一起再次朝向第二表面54折疊，使得中心壁64的鄰抵表面66緊緊地壓靠于彼此，由此限定具有成對相對的雙鼻部67的“B”形雙鼻部管件82。參照圖9和9A，成對雙鼻部67中的每個包括具有內表面70的外鼻部68和具有外表面74的內鼻部72。內鼻部72的外表面74抵靠于外鼻部68的內表面70，由此形成作為銅焊的改進的緊密接縫。
[0024]返回參見圖7，兩個頂壁76的預受應力寬度(WT1、W12)的總和大于底壁78的寬度(WB)，從而當兩個頂壁76彎曲折疊時，由中心壁64的鄰抵表面66限定的接縫80足夠緊，以在折疊工藝的最終步驟中自我保持“B”形雙鼻部管件82的形狀。
[0025]返回參見圖5，每個波紋部56包括預受應力寬度(WC1、WC2)，其中預受應力的寬度的總和大于圖7所示底壁(Wb)的寬度，從而當兩個頂壁76完全折疊時，緊密鄰抵的中心壁64與外鼻部68的內表面70組合配合以將波紋部56壓縮在它們之間，其中波紋部56用作壓簧，由此促使雙鼻部折疊管件82的內鼻部72的外表面74緊密地抵靠于外鼻部68的內表面70。兩個中心壁64偏靠在一起使得內鼻部72偏靠于管件的外鼻部68。換言之，波紋部56用作壓簧，以促使兩個中心壁64彼此緊密地鄰抵，并促使內鼻部72與外鼻部68緊密鄰抵。
[0026]一旦完成該基本“B”形雙鼻部折疊管82，則將折疊管82切割成期望的長度，與熱交換組件的其它部件進行組裝并進行銅焊以形成完整的熱交換組件。
[0027]本文描述的制造折疊管的方法提供B形雙鼻部折疊管82，該折疊管所具有的鼻部厚度是折疊形成管件的材料條帶的厚度的兩倍。管件的引導雙鼻部提供耐受道路碎片撞擊的附加防護，以及提供附加的材料以抵抗苛刻環(huán)境的腐蝕效應。此外，該方法提供作為銅焊的改進的緊密中心接縫以及內鼻部和外鼻部之間的緊密接縫的優(yōu)點。
[0028]盡管就本發(fā)明的較佳實施例對本發(fā)明進行了說明，但其不意在作出限制，而是意在下面權利要求書中闡釋的范圍。應理解的是，本領域某一技術人員認識到術語“底部”、“上部”以及“水平”是任意的，因為折疊管可以處于任何定向。類似地，中心壁無需精確地位于截面寬度的中心處，但通常則精確地處于截面寬度的中心處。
【權利要求】
1.一種形成熱交換器管件的方法，包括如下步驟: 提供導熱材料的條帶，所述條帶具有第一表面和第二表面，其中所述導熱材料的條帶沿著A軸線延伸； 在一系列工位處漸進地使所述條帶成形，以使所述條帶塑性變形而形成關于所述A軸線的成對波紋部，其中所述波紋部中的每個限定內鼻部； 通過將所述波紋部朝向所述第二表面向內折疊來產生第一折疊部，以形成成對折疊波紋部，其中所述成對折疊波紋部中的每個沿著所述第一折疊部限定中心壁；以及 通過將所述成對折疊波紋部朝向第二表面向內折疊來產生第二折疊部，使得所述中心壁緊密地彼此抵靠，并使得所述內鼻部沿著所述第二折疊部抵靠上所述第二表面的相應部分，以限定成對雙鼻部，由此形成具有兩個頂壁和底壁的“B”形雙鼻部折疊管件。
2.如權利要求1所述的形成熱交換器管件的方法，其特征在于，還包括如下步驟:使所述條帶變形以形成所述波紋部，從而包括一系列交替的頂部和輻部段，其中所述內鼻部由最外部的頂部的相對于所述A軸線的向外延伸部限定，所述向外延伸部接著朝向所述A軸線返回的向內彎部。
3.如權利要求2所述的形成熱交換器管件的方法，其特征在于， 所述內鼻部中的每個包括外表面，所述外表面由所述第二表面的一部分限定，以及 所述波紋部中的每個包括預受應力寬度WC1、WC2，而底壁包括寬度WB， 所述波紋部的所述預受應力寬度的總和大于所述底壁的所述寬度Wb，從而當所述折疊波紋部完全向內折疊時，所述緊密鄰抵的所述中心壁與所述外鼻部的所述內表面組合操作，以將所述波紋部壓縮在它們之間。
4.如權利要求2所述的形成熱交換器管件的方法，其特征在于， 所述兩個頂壁中的每個包括預受應力寬度WT1、Wt2，而底壁包括寬度WB， 其中所述頂壁的所述預受應力寬度的總和大于所述底壁的所述寬度Wb，從而當所述兩個頂壁完全向內折疊時，由所述鄰抵中心壁限定的接縫充分緊密以自保持所述雙鼻部折疊管件的所述形狀。
【文檔編號】F28F1/38GK103492827SQ201280007011
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年1月30日 優(yōu)先權日:2011年1月31日
【發(fā)明者】M·孔茨, L·齊威卡 申請人:德爾福技術有限公司