制造用于热交换器的双鼻部管件的方法
【专利摘要】一种形成热交换器管件的方法，该方法通过将导热材料条带折叠成“B”形双鼻部管件来实现。条带渐进地塑性变形以形成成对波纹部，其中每个波纹部包括一系列交替的顶部和辐部段。内鼻部由最外顶部的接着向外弯部的向外延伸部限定。然后，波纹部朝向条带的形成成对折叠波纹部的表面向内折叠，以限定沿着第一折叠部的中心壁。然后，折叠波纹部朝向条带的同一表面向内折叠，使得中心壁紧密地彼此邻抵，且内鼻部沿着第二折叠部向上邻抵于表面的相应部分，由此形成双鼻部折叠管件。
【专利说明】制造用于热交换器的双鼻部管件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交于2011年I月31日的题为“METHOD OF FABRICATING DOUBLENOSED TUBES (制造双鼻部管件的方法)”的美国临时专利申请序列号61/437，781的权益，该申请的全文以参见的方式纳入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种制造用于热交换器的管件的方法，尤其是涉及一种制造用于热交换器的折叠管的方法。
【背景技术】
[0004]用在机动车辆中的诸如散热器、冷凝器或蒸发器之类的热交换组件通常包括进口集管、出口集管、多个管件以及外部翼部，该多个管件液压地连接用于使流体在它们之间流动的集管，而外部翼部将这些管件互连起来。这些集管、管件以及翼部通常组装到单体结构中并进行铜焊以形成热交换组件。
[0005]诸如液态冷却剂或两相制冷剂之类的第一热交换流体通过多个管件从进口集管流至出口集管。第一热交换流体与管件的内表面接触，而诸如环境空气的第二热交换流体与管件的外表面接触。在第一和第二流体之间存在温差的情形下，热量通过管件的壁从较高温度的流体传递至较低温度的流体。内部翼部设置在管件的通路内，以增大热交换器可获得的表面积并且增加管件的结构完整性。内部翼部大致延伸管件的长度并且限定多个通道或端口，用于使热交换流体从一个集管流至另一个集管。
[0006]具有多个通道的热交换管件也称为多端口管件。制造多端口管件的已知方法是通过模具来挤压可变形导热材料的钢坯。挤压过程使得内部翼部变形以具有复杂的几何形状结构，从而改进热传递效率，而其它已知的制造工艺则无法容易地实现。然而，已知挤压工艺较为昂贵，因为需要频繁地替换挤压模具来保持复杂几何结构的期望尺寸。挤压管件也易于受到道路盐和酸雨的腐蚀侵蚀，并需要将大范围的防腐蚀涂层用于机动车辆的应用，而这会增大制造复杂度和成本。
[0007]形成多端口管件的另一种已知方法是通过折叠柔韧的导热材料板。通常，金属材料的平坦细长板折叠成形成具有多个端口的管件，这些端口由内部波纹折叠部限定。内部波纹折叠部形成内部翼部，这些内部翼部限定端口的形状和尺寸。对于管件本身以及对于热交换器的最终组件，折叠管在降低成本和便于制造方面提供优于压制管的多个优点。一个优点是折叠管能由复合铝薄板形成，这提供优良的腐蚀防护，而无需涂覆额外的涂层。
[0008]然而，折叠管的缺点是折叠管的引导鼻部容易受损，这是因为引导鼻部的厚度或规格与制成折叠管的包层铝材料板的厚度或规格是相同的。在机动车辆沿向前方向运动时，管件的引导鼻部通常朝向机动车辆的前部定向，并且暴露于进入空气，用于增大热交换效率。在此种构造中，引导鼻部易于受到由于诸如岩石和碎片之类的来自道路的危害物撞击而受损，以及易于受到诸如酸雨、道路盐以及风摩擦之类环境危害物腐蚀而受损。[0009]基于前述问题，需要一种折叠管，该折叠管是稳固的、耐受由于道路危害物撞击的损伤、耐受由于环境危害物腐蚀的损伤并且具有制造成本经济性。
【发明内容】
[0010]一种形成热交换器管件的方法，包括如下步骤:提供导热材料的条带，该条带具有第一表面和第二表面，其中该导热材料的条带沿着A轴线延伸；在一系列工位处渐进地使条带成形，以使该条带塑性变形来形成关于A轴线的成对波纹部，其中成对波纹部中的每个限定内鼻部；通过将波纹部朝向第二表面向内折叠来产生第一折叠部，以形成成对折叠波纹部，其中成对折叠波纹部中的每个限定沿着第一折叠部的中心壁；以及通过将成对折叠波纹部朝向第二表面向内折叠来产生第二折叠部，从而使得中心壁紧密地邻抵于彼此，由此限定两个顶壁和底壁，并使得内鼻部沿着第二折叠部邻抵上第二表面的相应部分，由此形成双鼻部折叠管件。
[0011]管件的双鼻部提供耐受道路碎片撞击的附加防护，以及提供附加的材料以抵抗苛刻环境的腐蚀效应。此外，该方法提供作为铜焊的改进的紧密中心接缝以及内鼻部和外鼻部之间的紧密接缝的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1示出现有技术的热交换器的立体图，该热交换器具有在两个集管之间延伸的
折叠管件。
[0013]图2示出现有技术的单鼻部折叠管件的剖视图。
[0014]图3示出沿着纵向轴线A延伸的导热材料的单条带的立体图。
[0015]图4-8示出在根据本发明方法形成双鼻部折叠管件的中间阶段的立体图。
[0016]图4A示出具有限定双鼻部管件的内鼻部的折叠部分的波纹部的边缘的详细视图。
[0017]图9示出根据本发明方面制造的双鼻部管件的截面的立体图。
[0018]图9A示出图9所示双鼻部的详细局部剖视图。
【具体实施方式】
[0019]参见图1,示出示例热交换组件10的立体图,该热交换组件具有多个折叠管16,这些折叠管在第一集管12和第二集管14之间延伸。折叠管16与第一集管12和第二集管14液压连接，用于使流体在它们之间流动。热交换组件10可以是通常在机动车辆中发现的用于冷凝两相制冷剂的冷凝器、用于将来自循环通过热的内燃机的冷却剂的热量耗散的散热器或者具有折叠管16的任何其它热交换器。
[0020]为了改进热交换效率，希望将热交换组件10的前表面34暴露于迎面而来的环境空气流，因此热交换组件10通常容纳在机动车辆的前部发动机隔室内。折叠管16中的每个是大致的平坦的并且包括前缘18，该前缘通常称为鼻部18并且沿迎面而来的空气流的方向定向。在机动车辆向前行进时，环境空气流在围绕折叠管16的侧壁流动之前、撞击到折叠管16的向前鼻部18上。在该位置，折叠管16的向前鼻部18会易于受到诸如小石头之类道路碎片的撞击并且暴露于诸如道路盐之类的腐蚀材料。随着时间的推移，迎面而来空气的摩擦、道路碎片的撞击以及道路盐的腐蚀效应会损坏和/或侵蚀向前鼻部18，从而致使制冷剂或冷却剂从热交换组件10泄漏。本发明提供制造双鼻部管件的方法，这会增大折叠管16的前缘18的稳固性，以改进抗撞击性和耐腐蚀性。
[0021]对于管制造领域的技术人员而言，制造折叠管16的基础制造步骤是已知的，并且在共同受让的美国专利6，615，488中披露，该专利以参见的方式纳入本文。通过提供合适形状的渐进形状的辊子能产生任何形状的折叠管截面。图2中示出本领域已知的“B”形折叠管16。期望结构的折叠管16以本领域技术人员熟知的方式由渐进形状的辊子形成。第一组辊子将形成波纹部26的导热材料板的最外边缘逐渐地弯曲，然后后续的辊子继续将波纹部26弯曲以形成底壁21、两个中心壁22、两个顶壁24以及相对的单壁鼻部25。最后一组辊子将顶壁24向下折叠，由此抵靠于中心壁22并将波纹部26夹在顶壁24和底壁21之间，由此产生图2中示出的“B”形折叠管16。一旦完成该基本“B”形折叠管16，则将折叠管16切割成期望的长度，与热交换组件的其它部件进行组装并进行铜焊(硬钎焊)以形成完整的热交换组件。
[0022]虽然基本管件成形技术和铜焊工艺是已知的，但新颖之处在于双鼻部管件的结构特征的特组合，这改进了其它标准制造和铜焊工艺的性能。图3中示出导热材料50的细长条带、较佳的是连续的复合铝条带50的立体图，该条带具有沿着纵向A轴线延伸的第一表面52和相对的第二表面54。为了说明的目的，相对于附图的定向，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。条带50纵向地馈送到多工位棍子成形设备中，以使条带50对称地塑性变形以形成波纹部56，该波纹部如图4所示在A轴线的任一侧上具有内鼻部72。每个波纹部56都限定了一系列交替的顶部57和连结相邻顶部57的辐部段58。波纹部56的端部上具有内鼻部72，该内鼻部由最外部的顶部57相对于轴线A的向外延伸部限定，该向外延伸部接着条带50的边缘朝向轴线A返回的向内弯部。内鼻部72包括外表面74，该外表面由第二表面54的沿着向内弯部的一部分限定。
[0023]在图5和6中示出，波纹部56向内折叠到第二表面54上，由此限定沿着折叠过渡段的中心壁64。中心壁64包括邻抵表面66，该邻抵表面由第一表面52沿着折叠部的一部分限定。参照图7和8，每个折叠波纹部56连同其上折叠有波纹部56的条带部分一起再次朝向第二表面54折叠，使得中心壁64的邻抵表面66紧紧地压靠于彼此，由此限定具有成对相对的双鼻部67的“B”形双鼻部管件82。参照图9和9A，成对双鼻部67中的每个包括具有内表面70的外鼻部68和具有外表面74的内鼻部72。内鼻部72的外表面74抵靠于外鼻部68的内表面70，由此形成作为铜焊的改进的紧密接缝。
[0024]返回参见图7，两个顶壁76的预受应力宽度(WT1、W12)的总和大于底壁78的宽度(WB)，从而当两个顶壁76弯曲折叠时，由中心壁64的邻抵表面66限定的接缝80足够紧，以在折叠工艺的最终步骤中自我保持“B”形双鼻部管件82的形状。
[0025]返回参见图5，每个波纹部56包括预受应力宽度(WC1、WC2)，其中预受应力的宽度的总和大于图7所示底壁(Wb)的宽度，从而当两个顶壁76完全折叠时，紧密邻抵的中心壁64与外鼻部68的内表面70组合配合以将波纹部56压缩在它们之间，其中波纹部56用作压簧，由此促使双鼻部折叠管件82的内鼻部72的外表面74紧密地抵靠于外鼻部68的内表面70。两个中心壁64偏靠在一起使得内鼻部72偏靠于管件的外鼻部68。换言之，波纹部56用作压簧，以促使两个中心壁64彼此紧密地邻抵，并促使内鼻部72与外鼻部68紧密邻抵。
[0026]一旦完成该基本“B”形双鼻部折叠管82，则将折叠管82切割成期望的长度，与热交换组件的其它部件进行组装并进行铜焊以形成完整的热交换组件。
[0027]本文描述的制造折叠管的方法提供B形双鼻部折叠管82，该折叠管所具有的鼻部厚度是折叠形成管件的材料条带的厚度的两倍。管件的引导双鼻部提供耐受道路碎片撞击的附加防护，以及提供附加的材料以抵抗苛刻环境的腐蚀效应。此外，该方法提供作为铜焊的改进的紧密中心接缝以及内鼻部和外鼻部之间的紧密接缝的优点。
[0028]尽管就本发明的较佳实施例对本发明进行了说明，但其不意在作出限制，而是意在下面权利要求书中阐释的范围。应理解的是，本领域某一技术人员认识到术语“底部”、“上部”以及“水平”是任意的，因为折叠管可以处于任何定向。类似地，中心壁无需精确地位于截面宽度的中心处，但通常则精确地处于截面宽度的中心处。
【权利要求】
1.一种形成热交换器管件的方法，包括如下步骤: 提供导热材料的条带，所述条带具有第一表面和第二表面，其中所述导热材料的条带沿着A轴线延伸； 在一系列工位处渐进地使所述条带成形，以使所述条带塑性变形而形成关于所述A轴线的成对波纹部，其中所述波纹部中的每个限定内鼻部； 通过将所述波纹部朝向所述第二表面向内折叠来产生第一折叠部，以形成成对折叠波纹部，其中所述成对折叠波纹部中的每个沿着所述第一折叠部限定中心壁；以及 通过将所述成对折叠波纹部朝向第二表面向内折叠来产生第二折叠部，使得所述中心壁紧密地彼此抵靠，并使得所述内鼻部沿着所述第二折叠部抵靠上所述第二表面的相应部分，以限定成对双鼻部，由此形成具有两个顶壁和底壁的“B”形双鼻部折叠管件。
2.如权利要求1所述的形成热交换器管件的方法，其特征在于，还包括如下步骤:使所述条带变形以形成所述波纹部，从而包括一系列交替的顶部和辐部段，其中所述内鼻部由最外部的顶部的相对于所述A轴线的向外延伸部限定，所述向外延伸部接着朝向所述A轴线返回的向内弯部。
3.如权利要求2所述的形成热交换器管件的方法，其特征在于， 所述内鼻部中的每个包括外表面，所述外表面由所述第二表面的一部分限定，以及 所述波纹部中的每个包括预受应力宽度WC1、WC2，而底壁包括宽度WB， 所述波纹部的所述预受应力宽度的总和大于所述底壁的所述宽度Wb，从而当所述折叠波纹部完全向内折叠时，所述紧密邻抵的所述中心壁与所述外鼻部的所述内表面组合操作，以将所述波纹部压缩在它们之间。
4.如权利要求2所述的形成热交换器管件的方法，其特征在于， 所述两个顶壁中的每个包括预受应力宽度WT1、Wt2，而底壁包括宽度WB， 其中所述顶壁的所述预受应力宽度的总和大于所述底壁的所述宽度Wb，从而当所述两个顶壁完全向内折叠时，由所述邻抵中心壁限定的接缝充分紧密以自保持所述双鼻部折叠管件的所述形状。
【文档编号】F28F1/38GK103492827SQ201280007011
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年1月30日 优先权日:2011年1月31日
【发明者】M·孔茨, L·齐威卡 申请人:德尔福技术有限公司