[发明专利]用于制造热交换器管道的方法

说明书

本发明涉及一种制造管道的方法，该管道用于热交换器中的导热液体的 循环。

本发明在用于机动车辆的热交换系统的领域中发现了特别有利的应用， 特别是用在发动机冷却散热器中。

一些现有机动车辆热交换器包括管道束，这些管道在一排或多排(bank) 中彼此平行地设置，这些管道用来允许导热流体流过交换器，该导热流体在 发动机冷却散热器的情况下诸如是添加有乙二醇的水。随着冷却发动机部 件，水自身被加热并且随后需要被冷却。散热器的作用就是执行此功能。为 此，要被冷却的水通过散热器管道循环并且通过与空气的热交换而被冷却， 热交换经由位于管道束中的热交换元件完成。

通常，使用的管道由诸如铝或铝合金这样的不易经受氧化的金属材料制 成。

根据用来组装热交换器的技术，可以区分不同类型的热交换元件。

当组装为机械组装时，热交换元件为平行的鳍片(fin)，循环管道经由 在鳍片中制成的孔穿过这些鳍片。这通过折边(crimping)机械地保持在一 起，所述折边使用被插入管道内的工具以便使管道壁变形并迫使管道壁抵住 在鳍片中制成的孔。

另外的组装技术是将管道钎焊到包含位于管道之间的嵌入物的热交换 元件上。通常，这些嵌入物被制造为波纹表面的形式，管道在波纹的顶部处 被钎焊至嵌入物。

本发明可应用在机械组装的热交换器和钎焊的热交换器二者上，但在机 械组装的热交换器上更有优势。

机械组装的热交换器是指一种热交换器，其中，热交换元件特别地为平 行鳍片，循环管道经由在鳍片中制成的孔穿过这些鳍片。

在机械组装类型的交换器中，还可以通过折边使热交换器机械地保持在 一起，所述折边使用被插入管道内的工具以便使管道壁变形并且迫使管道壁 抵住在鳍片中制成的孔。

机械组装的热交换器至少在位于交换器集管箱(header box)内的循环 管道的一些端部处也可以是扩口的(flared)。因此，凸伸到集管箱中的管道 的扩口端部特别地通过与密封件协作而密封集管箱，和/或防止管道的任意纵 向运动并将管道和集管箱保持在一起，而无需采用十字管头(cross-piece) 或端板(end plate)。这种扩口通常也是用力(forcibly)实现的。

当前制造用于生产热交换器的铝管的一种方法是挤压成型(extrusion) 或者混合挤压成型(co-extrusion)。

在这两种情况下，最终的管道尺寸在离开挤压成型机时直接获得。这两 种方法的差别在于它们处理腐蚀问题的方式。在挤压成型管道的情况下，使 用的原料是公知为“长寿”合金(“long life”alloy)的合金，该合金固有地 提供腐蚀防护。在混合挤压成型管道的情况下，两种材料同时通过挤压成型 机挤压，其中一种材料被用作腐蚀保护层。

为了不同管道尺寸的库存管理的目的，从本身源于挤压成型或混合挤压 成型工艺的母管道(master tube)拉拔(draw)管道是可行的。

另一种已知的方法是多层铝带的电焊，其中一层用于提供腐蚀保护。所 述带是被卷曲后电焊的。

但是，这些已知方法存在一些缺点。

在挤压成型或混合挤压成型的情况下，存在成本问题，因为管道厚度的 降低伴随有材料进给速度的减慢，因而降低了生产能力。拉拔技术会带来相 同的问题，其中，厚度的降低需要更多的拉拔道次。

最后，“长寿”合金在小厚度时难于工作，这是由于其不同的金相结构 和低的力学性能。

电焊在卷曲金属板上完成。为保证卷曲板的两个边缘之间的接触，必须 应用导致焊接材料的焊缝形成的锻应变(forging strain)。在小厚度下材料会 塌陷，因而限制了管道厚度的减小。

这种的材料焊缝可以从外侧被刮除(scraped)，虽然这样带有刮伤管道 表面的风险，并且这种刮伤可能会导致水箱密封处的密封缺失。

焊接材料的内焊缝仅当管道直径足够大时才能被去除。当直径太小时， 不能引入刮擦工具，这给后续组装操作带来麻烦，特别是机械地扩展管道。 因而必须改变折边工具的形状。

另外，必须指出的是由于管道运行时的振荡和给刮擦工具带来的振动， 焊接材料的内和外焊缝的刮除是很难控制的。