用於生產扁管的方法、軋機以及包括該扁管的熱交換器的製作方法

2023-04-23 09:57:11

專利名稱：用於生產扁管的方法、軋機以及包括該扁管的熱交換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種方法，用於在設有輥對(roller pair)的軋機上由至少 一個無端(endless)帶狀材料條來生產扁管(flat tube),該帶狀材料條具 有至少一個壁部並且具有形成有褶皺的內部部分，帶沿著縱向延伸經過輥 並且成形，形成有褶鈹的內部部分被置於成形的壁部之間，此後進行扁管 的封閉。本發明還涉及實現該方法的軋機以及具有所生產的扁管的熱交換 器。
背景技術：
上述的方法步驟可以從在先專利申請(參考DE102006029378.9)獲得。
生產扁管所需要的是這樣的軋機該軋機例如根據內部部分的期望幾 何形狀或產生內部部分的"無端"條的期望幾何形狀可以延伸超過10-20m，這需要相當大的投資。上述文件的圖16 (在本申請中作為圖22示 出)指出了實質問題。如該圖所示，在生產內部部分的褶皺70的過程 中，條的寬度相應地減小並且褶皺70的數量增加，這因為需要大量輥對 60而影響軋機的安裝費用等。
DE19800096A1的圖5同樣存在許多輥對。該文件還描述了褶皺板的 生產。

發明內容
本發明的目的在於提供一種簡化扁管生產的方法，還可以相應地降低 投資費用。
根據本發明，通過使用具有權利要求1的特徵的生產方法實現上述目的。該生產方法在具有權利要求11的特徵的軋機上實現。軋機具有用於 對至少一個無端的條進行成形的至少一個部分、用於連接所述條以形成管 的部分以及用於管的分離臺，並且所述軋機還進一步形成為使得所述軋機 具有至少一個輥對，所述輥對可以用於產生沿所述條的縱向延伸的細線。 所述軋機還具有至少一個輥對，通過該輥對形成位於帶狀細線處的褶皺波 峰和褶皺波谷。
根據該方法的一個重要方面，形成沿條的縱向延伸並間隔布置的帶狀 細線，隨後產生位於帶狀細線處的褶皺波峰和褶皺波谷。由於帶狀細線， 可以顯著便於形成褶皺，因為可以更容易地(即，不費力地)形成褶皺波 谷和褶皺波峰。帶狀細線有效地預先限定了帶中應該彎折以產生褶皺波峰
和褶皺波谷的地方。帶狀細線的深度例如可以在條厚度的50%的範圍內。
根據另一方面，在形成帶狀細線之前或之後，在所述帶狀細線之間相 對於其垂直或傾斜延伸的擾流器被在所述條的平面形成和/或從所述條的平 面隆起。這提高了在扁管內部部分流動的介質與在外部圍繞扁管流動的介 質之間的熱傳遞。擾流器可以是公知的從條的平面折起來的鋸齒狀突起， 或者也可以是滿足該目的的其他期望形狀。但是，術語"擾流器"也應當 理解為涵蓋了在沒有任何材料從條的平面隆起來情況下，在條中僅由位於 帶狀細線之間的孔構成的設計。
另一方面，帶狀細線沿平行線形成。
優選地，帶狀細線交替地形成於一個條的上側和下側。但是，根據內 部插入件的褶皺的幾何形狀，例如也可以在上側提供兩條帶狀細線之後在 下側形成兩條帶狀細線。在每種情況下，形成一對的兩條帶狀細線之間的 間隔通常小於其到下一對帶狀細線之間的間隔。
但是，與此相反，所有的帶狀細線也可以形成於條的一側。 對於安裝費用而言，優選地通過單個輥對來形成所有的帶狀細線是有 利的。
褶皺波峰和褶皺波谷還可以通過這樣的輥對形成條沿其縱向經過所 述輥對延伸。褶皺延伸方向相對於條的縱向而言是橫向的。扁管的壁部和 形成有褶皺的內部部分可以是單個條的組成部分。與此相反，在一種優選實施例中，內部部分由第一個條形成，而壁部可以由第二個條形成或由第 二個條和第三個條形成。
在提出的軋機上根據提出的生產方法可以提供的扁管可以從迄今為止
尚未公開的德國專利申請DE102006006670.7而內部得知。該內部所知的 扁管尤其適於進一步將板厚度降低到0.03-0.15mm的範圍內。裝備有這種 類型的扁管的熱交換器滿足了需要，尤其是摩託車輛領域的需要。
扁管的兩個窄邊已經被加固。扁管的條的厚度為0.25mm或更小。這 三個條的厚度可以相同。另外，形成壁的條的厚度可以小於0.25mm，例 如0.12mm，而第三個條的厚度可以小於0.10mm。
三個條中每一個的厚度也可以在0.03mm-0.15mm的範圍中，以提供具 有良好熱傳遞性能的高效低成本的熱交換器。
內部部分設置有沿扁管的橫向延伸的褶皺，並且形成沿扁管的縱向延 伸的導管。這種類型的直褶皺極具性價比，並且簡單易於實現。褶皺的形 成方式使得褶皺側部大體上垂直於寬邊或僅具有較小的傾斜角度。
如果這種類型的扁管安裝在冷卻劑的冷卻器中，則扁管的小徑d在大 約0.7mm到例如1.5mm的範圍中。在中冷器(charge air cooler)中，小徑 d也可以大於10.0mm。大徑D可以通過使用相應較寬的開始帶狀材料而 在很大範圍內自由確定。為生產更寬或更窄的扁管，可以調節輥。但是， 優選地，代表優選管尺寸的各組輥是可以完全互換的。根據此方法生產的 扁管因此還可以允許在相對寬(更深)或相對窄的冷卻網的情況下高效低 成本地生產熱交換器。


現在參考附圖簡要描述本發明的各種示例性實施例。示例性實施例的 描述可能進一步突出了關鍵特徵和優點。
圖1示出了一種優選的扁管，內部部分插入其中。 圖2示出優選的成品扁管的截面。 圖3和4示出了軋機的簡化細節。
圖5-9示出了在該方法的過程中一個條上所發生的成形階段，這些圖沿著相對於條的縱向LR而言的橫向。
圖10-16示出具有不同擾流器的帶有褶皺的條。 圖17和18示出具有不同褶皺的條。 圖19示出另一優選的扁管的生產工藝。 圖20示出又一優選的扁管的生產工藝。 圖21示意性示出軋機。
圖22示出來自目前還沒有公開的專利申請的現有技術。
具體實施例方式
根據圖l和2的優選實施例中的扁管的條a和b是相同的設計，但是 它們的縱向邊緣4沿橫向彼此相反地布置。也就是說，條a和b的一個縱 向邊緣4設置有臺階10，該臺階IO與小弧線11鄰接，小弧線11形成下 文中的窄邊1;而另一縱向邊緣僅設置有大弧線12 (沒有臺階)，大弧線 12形成下文中的另一窄邊1，並且在各種情況下適於在下文的扁管中保持 另外一個條a或b的小弧線11。在圖1中，在沒有完全生產出大弧線12 的狀態下示出條a或b。術語"弧線"並不僅僅意味著表示半圓。術語 "弧線"還表示可以滿足該目的的合適幾何形狀。
連接褶皺波峰Wb和褶皺波谷Wt的褶皺側部被布置成僅僅稍微傾 斜。內部部分c的兩個縱向邊緣如圖2成形，使得其在內部抵靠扁管的窄 邊1並從而加固兩個窄邊1。在根據圖2的示例性實施例中，每個窄邊1 的厚度因此對應於三個條a、 b、 c的厚度和。三個條a、 b、 c可以具有相 同的厚度。三個條a、 b、 c中每一個的厚度尺寸可以在0.03mm-0.15mm的 範圍中。形成壁的條a、 b優選地具有大約0.10mm-0.25mm之間的厚度尺 寸，第三個條c的厚度尺寸大約在0.03-0.10mm之間。雖然這種板厚度較 小，但扁管的兩個窄邊l也具有相當好的穩定度。
內部部分c的褶皺沿扁管的橫向延伸，並且形成沿扁管的縱向延伸的 管7。管7形成為不連續或開口的流動管7。管7的水力直徑可以通過褶 皺的相應設計來確定。如果扁管的小徑d可以是大約0.8mm並且褶皺的數 量較大，則所述水力直徑比較小。條a、 b、 c中的至少一些具有合適的焊料塗層，因為通過焊接方法 (未示出)連接扁管的條a、 b、 c以及熱交換器的整個冷卻網。在示例性 實施例中，扁管的條a、 b、 c由鋁板材形成，該鋁板材以無端的帶狀材料 形式提供。
從引用的申請號為DE102006006670.7的在先申請中可以獲得進一步 細節，該申請的整個內容應當認為在此處已經示出和描述，以避免進一步 的解釋。
如圖21中的示例性實施例所示並如上所述，使用三個板材金屬帶Bb (線圈)和三個條a、 b、 c。 一個板材金屬帶Bb用來生產一個壁部a，另 一個板材金屬帶用來生產第二個壁部b，第三個最寬的板材金屬帶Bb (圖 21中的中心)用來生產內部部分c。被解開纏繞的板材金屬帶Bb起初在 允許帶狀材料有一定緩衝的滾動裝置上前進。在圖21中可以看出用作此 目的的帶狀環。生產扁管從內部部分c的生產或成形開始。置於軋機開端 附近的是至少一個輥對Wl，其可以用於在仍為平面的條c中沿其縱向LR 形成帶狀細線B，如圖3或4中更詳細示出。所述線B通過輥對W1而壓 制(emboss)。在該示例性實施例中，輥對Wl具有的寬度使得全部帶狀 細線B可以使用一個輥對Wl產生。在本示例性實施例中，尤其在圖5、 6 或7中還示出，帶狀細線B交替地形成在條c的上側和下側。該處設置有 間隔開的單條線B。但是，線B也可以成對布置(見圖18: Bl、 B2)。 還可以在條c的一側形成所有的帶狀細線B。這裡，圖5沿圖4中的線V-V示出離開輥對Wl後的條c。圖6沿圖4的線VI-VI示出離開下一個輥對 W2後的條c，通過使用輥對W2，在帶狀細線B之間形成擾流器 (turbulator) T。
圖10-16示出布置在帶狀細線B之間的不同擾流器T。該擾流器T可 以是從條c的平面折起來的凸出部分21或者切口 20。擾流器T形成於仍 為平面的帶中，其中，應當指出，褶皺是在其後形成的。
返回到圖21，從該圖還可以看出，輥對Wl和W2是軋機的第一成形 部分U1的一部分。當條c離開輥對W2時，開始形成褶皺波峰Wb和褶皺 波谷Wt，這是在下一個輥對W3的幫助下實現的，如圖7和圖8所示。如圖7和8所示，褶皺波峰Wb或褶皺波谷Wt形成於每個帶狀細線B中。 圖9示出基本上半成品狀態的內部部分c，但是，根據針對期望應用所設 置的實體褶皺幾何形狀，其也可以是成品狀態。在此圖中，已經形成了褶 鈹波峰Wb和褶皺波谷Wt。
在軋機的上述第一成形部分Ul中，也開始成形扁管的或條a和b的 壁部的邊緣4，雖然在圖21中沒有示出該成形的細節，但是根據圖1中從 上往下的第三插圖可以理解。該插圖示出當條a、 b、 c在連接部分V中時 (即，當它們己經離開第一成形部分Ul時)大致存在的情形，連接部分 在圖21中使用標號V表示。在條a、 b、 c彼此連接後，扁管在第二成形 部分U2中封閉(圖21)，使得管的幾何形狀最終呈現為例如圖2中所示 的形狀。各個管然後被修剪(切割成期望長度)，為此目的，軋機具有分 離部分A。如果條a、 b、 c在對應點處預先被穿孔或設置有預設的斷點， 則方便分離或提高了分離質量，為此目的，軋機裝備有穿孔臺Pl、 P2和 P3。在該結合部分V中，確保單個條a、 b、 c中的預設斷點在完全成形的 管中位於完全相同的水平。預設斷點同樣可以是帶狀細線，但是與上述的 帶狀細線B相反，相對於縱向LR而言是橫向的(未示出)。
己經被切割成預定長度的扁管和褶皺翅片放置在一起，以形成熱交換 器的冷卻網。冷卻網或整個熱交換器在悍爐中被焊接。這裡，褶皺翅片被 焊接到扁管，而扁管被悍接到它們的內部插入件(未示出)。已經證明， 帶狀細線B在此焊接工藝中具有有利效果。
圖17示出具有圓角的褶皺波峰Wb和褶皺波谷Wt的褶皺內部部分， 而圖18示出褶皺波峰和褶皺波谷為大致平的設計的內部部分c。兩種褶皺 都可以根據本生產方法而通過軋機提供。在根據圖18的示例性實施例 中，還可以為每個褶皺波峰Wb和褶皺波谷Wt提供兩條帶狀細線Bl和 B2，在此情況下，然後在兩條帶狀細線Bl和B2中形成一條彎折線，本 方案也可以包括此構造。
圖19示出扁管的生產，其中僅提供了單一的條a用於形成扁管的壁。 與上述示例性實施例相比，該條a被成形得更密集。這裡，形成沿條a的 縱向延伸的交疊30，然後在交疊30處形成彎折，此彎折形成扁管的窄邊1。在此扁管中，第二個條C形成內部部分，後者按照上述進行生產。在圖
19中，上面三個插圖示出條a的中間成形階段。第四插圖示出兩個成形的 條a和c的連接，而下面的插圖示出成品扁管。該扁管也具有兩個加固的 窄邊l。因此該扁管可以形成有非常小的壁厚。
兩個加固窄邊也適用於圖20中所示的示例性實施例，圖20以示意圖 的方式示出從單個條生產扁管的中間階段。對條的兩個部分進行成形，以 形成壁部a，條的另一個部分構成形成有褶皺的內部部分c。褶皺都具有相 同的褶皺高度(即使示意圖給出了不同的印象)，因為壁部a在此扁管中 應該布置成彼此平行。在軋機上，工藝從由上述另一個部分生產帶褶皺的 內部部分c開始，其中，首先如上所述，壓製出帶狀細線B，接著生產褶 皺。接下來形成屬於壁部a的交疊30。在圖20的上方插圖中可以看出現 在所到達的狀態。接著進行最後的管封閉，如虛線箭頭所示。
權利要求
1.一種生產方法，用於在軋機上由至少一個無端的帶狀材料(Bb)條生產扁管，所述帶狀材料條具有至少一個壁部(a)並具有內部部分(c)，所述內部部分(c)形成有褶皺，所述軋機設有輥對，所述條沿縱向(LR)延伸經過所述輥並被成形，形成有褶皺的所述內部部分(c)被置於成形的壁部(a、b)之間，隨後，進行所述扁管的封閉；其特徵在於形成沿所述條(c)的縱向(LR)延伸並間隔布置的細線(B)，並生產位於所述細線(B)處的褶皺波峰(Wb)和褶皺波谷(Wt)。
2. 如權利要求1所述的生產方法，其特徵在於所述內部部分(C)和所述壁部(a)是單個條的組成部分。
3. 如權利要求l所述的生產方法，其特徵在於所述內部部分(c)由 第一個條形成，而所述壁部(a)由第二個條形成。
4. 如權利要求1所述的生產方法，其特徵在於所述內部部分(C)由第一個條形成，而所述壁部(a)由第二個條和第三個條(b)形成。
5. 如權利要求1所述的生產方法，其特徵在於在形成所述細線(B)之前或之後，在所述細線(B)之間延伸的擾流器(T)被從所述條 (c)的平面形成和/或隆起。
6. 如上述權利要求中任一項所述的生產方法，其特徵在於所述細線(B)沿平行線形成。
7. 如上述權利要求中任一項所述的生產方法，其特徵在於所述細線 (B)交替地形成於所述條的上側和下側。
8. 如權利要求1-6中任一項所述的生產方法，其特徵在於所述細線(B)全部形成於所述條(c)的一側。
9. 如上述權利要求中任一項所述的生產方法，其特徵在於所有所述細線(B)優選地通過單個輥對(Wl)形成。
10. 如上述權利要求中任一項所述的生產方法，其特徵在於所述褶 鈹波峰(Wb)和所述褶皺波谷(Wt)通過這樣的輥對形成所述條通過所述輥對沿其縱向前進。
11. 一種軋機，用於根據上述方法權利要求中的至少一項而執行由至 少一條無端的帶狀材料生產管(1)的方法，所述軋機具有用於成形所述條的至少一個部分(U)、用於連接所述條以形成管(1)的部分(V)、 以及用於管(1)的分離臺(A)，並且所述軋機具有至少一個輥對 (Wl)，所述至少一個輥對能夠用於產生沿所述條(c)的縱向延伸的細 線(B)。
12. 如權利要求11所述的軋機，其特徵在於所述軋機具有用於對所 述條進行穿孔的穿孔臺(P)和用於使被穿孔的部分(a、 b)中的穿孔(3)對準的部分(to 。
13. 如權利要求12所述的軋機，其特徵在於所述穿孔臺(P)的數 量優選為對應於所述條的數量。
14. 如權利要求11所述的軋機，其特徵在於所述軋機具有用於在所 述一個條(c)上形成擾流器(T)或孔的至少一個輥對(W2)。
15. 如權利要求11所述的軋機，其特徵在於設置有至少一個輥對 (W3)，通過所述輥對(W3)形成位於所述細線(B)處的褶皺波峰 (Wb)和褶鈹波谷(Wt)。
16. —種熱交換器，尤其是用於機動車輛的熱交換器，具有由扁管和 褶皺翅片構成的冷卻網，其特徵在於所述扁管根據上述權利要求中至少 一項而形成或生產。
全文摘要
本發明涉及用於生產扁管的方法、軋機以及包括該扁管的熱交換器。一種用於在裝備有輥對的軋機上由至少一條連續帶狀材料(Bb)生產扁管的生產方法，所述扁管包括至少一個壁部(a)和波浪形內部部分(c)。所述內部部分(c)形成有褶皺，所述軋機設置有輥對，所述條經過所述輥沿縱向(LR)前進並成形，內部部分(c)在成形的壁部(a、b)之間形成有褶皺，隨後，進行所述扁管的封閉。為了改善生產扁管的方法，形成沿所述條(c)的縱向(LR)延伸並間隔布置的細線(B)，並且生產位於所述細線(B)中的褶皺波峰(Wb)和褶皺波谷(Wt)。
文檔編號B21C37/15GK101600523SQ200880003890
公開日2009年12月9日 申請日期2008年1月16日 優先權日2007年2月1日
發明者丹尼爾·波斯特, 安德裡亞斯·斯託爾茲, 弗蘭克·奧普佛赫, 戴爾特·梅茲, 沃納·祖博爾, 詹斯·涅斯, 馬丁·保羅帕, 齊格弗裡德·埃塞爾 申請人:摩丁製造公司