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(guò)將導(dǎo)熱材料條帶折疊成“B”形雙鼻部管件來(lái)實(shí)現(xiàn)。條帶漸進(jìn)地塑性變形以形成成對(duì)波紋部，其中每個(gè)波紋部包括一系列交替的頂部和輻部段。內(nèi)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(duì)折疊波紋部的表面向內(nèi)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(nèi)折疊，使得中心壁緊密地彼此鄰抵，且內(nèi)鼻部沿著第二折疊部向上鄰抵于表面的相應(yīng)部分，由此形成雙鼻部折疊管件。
【專利說(shuō)明】制造用于熱交換器的雙鼻部管件的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)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(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/437，781的權(quán)益，該申請(qǐng)的全文以參見(jiàn)的方式納入本文。
【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0004]用在機(jī)動(dòng)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(jìn)口集管、出口集管、多個(gè)管件以及外部翼部，該多個(gè)管件液壓地連接用于使流體在它們之間流動(dòng)的集管，而外部翼部將這些管件互連起來(lái)。這些集管、管件以及翼部通常組裝到單體結(jié)構(gòu)中并進(jìn)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(guò)多個(gè)管件從進(jìn)口集管流至出口集管。第一熱交換流體與管件的內(nèi)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(guò)管件的壁從較高溫度的流體傳遞至較低溫度的流體。內(nèi)部翼部設(shè)置在管件的通路內(nèi)，以增大熱交換器可獲得的表面積并且增加管件的結(jié)構(gòu)完整性。內(nèi)部翼部大致延伸管件的長(zhǎng)度并且限定多個(gè)通道或端口，用于使熱交換流體從一個(gè)集管流至另一個(gè)集管。
[0006]具有多個(gè)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(guò)模具來(lái)擠壓可變形導(dǎo)熱材料的鋼坯。擠壓過(guò)程使得內(nèi)部翼部變形以具有復(fù)雜的幾何形狀結(jié)構(gòu)，從而改進(jìn)熱傳遞效率，而其它已知的制造工藝則無(wú)法容易地實(shí)現(xiàn)。然而，已知擠壓工藝較為昂貴，因?yàn)樾枰l繁地替換擠壓模具來(lái)保持復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)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(jī)動(dòng)車輛的應(yīng)用，而這會(huì)增大制造復(fù)雜度和成本。
[0007]形成多端口管件的另一種已知方法是通過(guò)折疊柔韌的導(dǎo)熱材料板。通常，金屬材料的平坦細(xì)長(zhǎng)板折疊成形成具有多個(gè)端口的管件，這些端口由內(nèi)部波紋折疊部限定。內(nèi)部波紋折疊部形成內(nèi)部翼部，這些內(nèi)部翼部限定端口的形狀和尺寸。對(duì)于管件本身以及對(duì)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(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是折疊管能由復(fù)合鋁薄板形成，這提供優(yōu)良的腐蝕防護(hù)，而無(wú)需涂覆額外的涂層。
[0008]然而，折疊管的缺點(diǎn)是折疊管的引導(dǎo)鼻部容易受損，這是因?yàn)橐龑?dǎo)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(jī)動(dòng)車輛沿向前方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，管件的引導(dǎo)鼻部通常朝向機(jī)動(dòng)車輛的前部定向，并且暴露于進(jìn)入空氣，用于增大熱交換效率。在此種構(gòu)造中，引導(dǎo)鼻部易于受到由于諸如巖石和碎片之類的來(lái)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(fēng)摩擦之類環(huán)境危害物腐蝕而受損。[0009]基于前述問(wèn)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(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]一種形成熱交換器管件的方法，包括如下步驟:提供導(dǎo)熱材料的條帶，該條帶具有第一表面和第二表面，其中該導(dǎo)熱材料的條帶沿著A軸線延伸；在一系列工位處漸進(jìn)地使條帶成形，以使該條帶塑性變形來(lái)形成關(guān)于A軸線的成對(duì)波紋部，其中成對(duì)波紋部中的每個(gè)限定內(nèi)鼻部；通過(guò)將波紋部朝向第二表面向內(nèi)折疊來(lái)產(chǎn)生第一折疊部，以形成成對(duì)折疊波紋部，其中成對(duì)折疊波紋部中的每個(gè)限定沿著第一折疊部的中心壁；以及通過(guò)將成對(duì)折疊波紋部朝向第二表面向內(nèi)折疊來(lái)產(chǎn)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(gè)頂壁和底壁，并使得內(nèi)鼻部沿著第二折疊部鄰抵上第二表面的相應(yīng)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(hù)，以及提供附加的材料以抵抗苛刻環(huán)境的腐蝕效應(yīng)。此外，該方法提供作為銅焊的改進(jìn)的緊密中心接縫以及內(nèi)鼻部和外鼻部之間的緊密接縫的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器的立體圖，該熱交換器具有在兩個(gè)集管之間延伸的
折疊管件。
[0013]圖2示出現(xiàn)有技術(shù)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(dǎo)熱材料的單條帶的立體圖。
[0015]圖4-8示出在根據(jù)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(nèi)鼻部的折疊部分的波紋部的邊緣的詳細(xì)視圖。
[0017]圖9示出根據(jù)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(xì)局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見(jiàn)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(gè)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(dòng)。熱交換組件10可以是通常在機(jī)動(dòng)車輛中發(fā)現(xiàn)的用于冷凝兩相制冷劑的冷凝器、用于將來(lái)自循環(huán)通過(guò)熱的內(nèi)燃機(jī)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(jìn)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(lái)的環(huán)境空氣流，因此熱交換組件10通常容納在機(jī)動(dòng)車輛的前部發(fā)動(dòng)機(jī)隔室內(nèi)。折疊管16中的每個(gè)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(lái)的空氣流的方向定向。在機(jī)動(dòng)車輛向前行進(jìn)時(shí)，環(huán)境空氣流在圍繞折疊管16的側(cè)壁流動(dòng)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(huì)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(shí)間的推移，迎面而來(lái)空氣的摩擦、道路碎片的撞擊以及道路鹽的腐蝕效應(yīng)會(huì)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(huì)增大折疊管16的前緣18的穩(wěn)固性，以改進(jìn)抗撞擊性和耐腐蝕性。
[0021]對(duì)于管制造領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，制造折疊管16的基礎(chǔ)制造步驟是已知的，并且在共同受讓的美國(guó)專利6，615，488中披露，該專利以參見(jiàn)的方式納入本文。通過(guò)提供合適形狀的漸進(jìn)形狀的輥?zhàn)幽墚a(chǎn)生任何形狀的折疊管截面。圖2中示出本領(lǐng)域已知的“B”形折疊管16。期望結(jié)構(gòu)的折疊管16以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式由漸進(jìn)形狀的輥?zhàn)有纬?。第一組輥?zhàn)訉⑿纬刹y部26的導(dǎo)熱材料板的最外邊緣逐漸地彎曲，然后后續(xù)的輥?zhàn)永^續(xù)將波紋部26彎曲以形成底壁21、兩個(gè)中心壁22、兩個(gè)頂壁24以及相對(duì)的單壁鼻部25。最后一組輥?zhàn)訉㈨敱?4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(chǎn)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(zhǎng)度，與熱交換組件的其它部件進(jìn)行組裝并進(jìn)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(shù)和銅焊工藝是已知的，但新穎之處在于雙鼻部管件的結(jié)構(gòu)特征的特組合，這改進(jìn)了其它標(biāo)準(zhǔn)制造和銅焊工藝的性能。圖3中示出導(dǎo)熱材料50的細(xì)長(zhǎng)條帶、較佳的是連續(xù)的復(fù)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(duì)的第二表面54。為了說(shuō)明的目的，相對(duì)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(shè)備中，以使條帶50對(duì)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(cè)上具有內(nèi)鼻部72。每個(gè)波紋部56都限定了一系列交替的頂部57和連結(jié)相鄰頂部57的輻部段58。波紋部56的端部上具有內(nèi)鼻部72，該內(nèi)鼻部由最外部的頂部57相對(duì)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(nèi)彎部。內(nèi)鼻部72包括外表面74，該外表面由第二表面54的沿著向內(nèi)彎部的一部分限定。
[0023]在圖5和6中示出，波紋部56向內(nèi)折疊到第二表面54上，由此限定沿著折疊過(guò)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?qǐng)D7和8，每個(gè)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(duì)相對(duì)的雙鼻部67的“B”形雙鼻部管件82。參照?qǐng)D9和9A，成對(duì)雙鼻部67中的每個(gè)包括具有內(nèi)表面70的外鼻部68和具有外表面74的內(nèi)鼻部72。內(nèi)鼻部72的外表面74抵靠于外鼻部68的內(nèi)表面70，由此形成作為銅焊的改進(jìn)的緊密接縫。
[0024]返回參見(jiàn)圖7，兩個(gè)頂壁76的預(yù)受應(yīng)力寬度(WT1、W12)的總和大于底壁78的寬度(WB)，從而當(dāng)兩個(gè)頂壁76彎曲折疊時(shí)，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(jiàn)圖5，每個(gè)波紋部56包括預(yù)受應(yīng)力寬度(WC1、WC2)，其中預(yù)受應(yīng)力的寬度的總和大于圖7所示底壁(Wb)的寬度，從而當(dāng)兩個(gè)頂壁76完全折疊時(shí)，緊密鄰抵的中心壁64與外鼻部68的內(nèi)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(nèi)鼻部72的外表面74緊密地抵靠于外鼻部68的內(nèi)表面70。兩個(gè)中心壁64偏靠在一起使得內(nèi)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(gè)中心壁64彼此緊密地鄰抵，并促使內(nèi)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(zhǎng)度，與熱交換組件的其它部件進(jìn)行組裝并進(jìn)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(dǎo)雙鼻部提供耐受道路碎片撞擊的附加防護(hù)，以及提供附加的材料以抵抗苛刻環(huán)境的腐蝕效應(yīng)。此外，該方法提供作為銅焊的改進(jìn)的緊密中心接縫以及內(nèi)鼻部和外鼻部之間的緊密接縫的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]盡管就本發(fā)明的較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但其不意在作出限制，而是意在下面權(quán)利要求書中闡釋的范圍。應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域某一技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到術(shù)語(yǔ)“底部”、“上部”以及“水平”是任意的，因?yàn)檎郫B管可以處于任何定向。類似地，中心壁無(wú)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(quán)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(dǎo)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(dǎo)熱材料的條帶沿著A軸線延伸； 在一系列工位處漸進(jìn)地使所述條帶成形，以使所述條帶塑性變形而形成關(guān)于所述A軸線的成對(duì)波紋部，其中所述波紋部中的每個(gè)限定內(nèi)鼻部； 通過(guò)將所述波紋部朝向所述第二表面向內(nèi)折疊來(lái)產(chǎn)生第一折疊部，以形成成對(duì)折疊波紋部，其中所述成對(duì)折疊波紋部中的每個(gè)沿著所述第一折疊部限定中心壁；以及 通過(guò)將所述成對(duì)折疊波紋部朝向第二表面向內(nèi)折疊來(lái)產(chǎn)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(nèi)鼻部沿著所述第二折疊部抵靠上所述第二表面的相應(yīng)部分，以限定成對(duì)雙鼻部，由此形成具有兩個(gè)頂壁和底壁的“B”形雙鼻部折疊管件。
2.如權(quán)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(nèi)鼻部由最外部的頂部的相對(duì)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(nèi)彎部。
3.如權(quán)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(nèi)鼻部中的每個(gè)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(gè)包括預(yù)受應(yīng)力寬度WC1、WC2，而底壁包括寬度WB， 所述波紋部的所述預(yù)受應(yīng)力寬度的總和大于所述底壁的所述寬度Wb，從而當(dāng)所述折疊波紋部完全向內(nèi)折疊時(shí)，所述緊密鄰抵的所述中心壁與所述外鼻部的所述內(nèi)表面組合操作，以將所述波紋部壓縮在它們之間。
4.如權(quán)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(gè)頂壁中的每個(gè)包括預(yù)受應(yīng)力寬度WT1、Wt2，而底壁包括寬度WB， 其中所述頂壁的所述預(yù)受應(yīng)力寬度的總和大于所述底壁的所述寬度Wb，從而當(dāng)所述兩個(gè)頂壁完全向內(nèi)折疊時(shí)，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(hào)】F28F1/38GK103492827SQ201280007011
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月31日
【發(fā)明者】M·孔茨, L·齊威卡 申請(qǐng)人:德?tīng)柛＜夹g(shù)有限公司