專利名稱：用于熱交換器的擠壓管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于熱交換器的擠壓管材和帶有本 發(fā)明的擠壓管材的熱交換器，以及本發(fā)明的擠壓管材的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
專利U. S. 3，596，495A描述了通過擠壓和拉伸成型的用于熱交換器的管材，根據(jù) 典型實施例的管材內(nèi)被內(nèi)部腹板分隔成多個內(nèi)室。而且，為了使流經(jīng)管材的流體產(chǎn)生湍流， 該內(nèi)室在側(cè)壁區(qū)域和腹板區(qū)域都在來自外部的壓力作用下變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于熱交換器的擠壓管材，管材內(nèi)達(dá)到特別高的熱交換 而穿過擠壓管材的壓力差相對較低。實現(xiàn)這個目標(biāo)的本發(fā)明的上述擠壓管材具有權(quán)利要求1所述的特征。通過控制縱 向和橫向上的腹板上的凸起的走向可以實現(xiàn)特定的精確成型的通道。相反，根據(jù)前述本領(lǐng) 域的現(xiàn)有技術(shù)水平，其走向是任意的，只可能在橫向上通過腹板的凸起而使通道不受控制 地變窄。在一個優(yōu)選的實施例中，擠壓管材縱向上的至少一個通道具有相對于橫向的整齊 的波形路線。因此，一方面增加了湍流和熱交換，另一方面避免了面積變窄，該變窄將引起 太大的壓力差并且可能由于流體或流體中沉淀的物質(zhì)的積聚而引起堵塞。在這種情況下， 特別優(yōu)選的，在相鄰腹板之間的橫向上的距離基本上保持不變。在一個有利的具體實施例中，為了實現(xiàn)簡便可靠的制造，至少一個壓痕是細(xì)長的， 其中，大多數(shù)腹板是重疊的并通過相同的壓痕被凸出。特別優(yōu)選的，該細(xì)長的壓痕相對于橫 向具有一個定向角，使得由側(cè)壁和腹板的同一壓痕形成的凸起在所述管材的縱向上不在同 一高度上。這種定向角優(yōu)選在約0° -45°之間，優(yōu)選在約20° -45°之間，并特別優(yōu)選在 約28° -42°之間。在一個有利的變化中，該細(xì)長的壓痕具有平行于腹板的定向和/或被設(shè)置于腹板 之上或者稍微偏移于該腹板。特別有利的，壓痕的長度是通道寬度的1. 1-3. 25倍，特別是 1.35-2. 45倍，特別是1.62-2. 16倍。因為由點狀或者一定長度的壓紋引起的表面壓力是局 部的，在該壓紋表面下材料的流動是隨意的，因此，也能確保各段受到的作用力基本是均勻 的，腹板形成顯著的凸起，，從而降低或者避免了不期望的壁厚的降低。另外或者此外，至少一個所述壓痕僅與至少一個腹板大體上重合。在這種情況下， 其他的壓痕不與腹板重合。這樣，用于凸出側(cè)壁的壓痕和用于凸出腹板的壓痕可位于彼此 在空間上相互分開的期望位置，使得通道的成型具有特別寬的設(shè)計選擇。這種側(cè)壁的分開 的壓痕可具有與橫向相反的特別定向。這些壓痕相對于橫向的定向角優(yōu)選在約0° -45° 之間，優(yōu)選在約25° -45°之間，特別優(yōu)選在約30° -40°之間。為了特別有效地產(chǎn)生湍流，至少一個壓痕呈現(xiàn)為翅形。最佳的，就這點來說的翅
3形壓痕的長寬比在2-5之間，優(yōu)選在2. 3-4之間，并特別優(yōu)選在2. 5-3. 2之間。根據(jù)本發(fā) 明的一個有利變化，該翅形壓痕的長寬比在1. 2-5之間，優(yōu)選在1. 5-3之間，并特別優(yōu)選在 1. 8-2. 5 之間。很明顯，太長的壓痕可能導(dǎo)致側(cè)壁的扁平變形或者造成窄邊壁與凸起粘合。這些 不良影響改變了擠壓管材的外部尺寸并惡化了冷卻劑的流動；相似的，在擠壓管材變形工 序中壓痕區(qū)域的側(cè)壁的屈曲和通道橫截面的堵塞或減小，使得壓力損失增大?？傮w上有利的是相鄰腹板的至少若干凸起的定向相同，該腹板在縱向上具有大體 相同的高度。因此，至少關(guān)于橫向的通道的橫截面大部分保持不變是可能的，使得由于沉積 (例如在使用廢氣冷卻時)導(dǎo)致堵塞的風(fēng)險降低。另外，根據(jù)需要，相鄰腹板的至少若干凸 起的定向是相反的，該腹板在縱向上具有大體相同的高度。因此，可通過可控的方式形成管 材的變窄區(qū)域，從而實現(xiàn)大的湍流。當(dāng)由于沉積引起的堵塞的風(fēng)險很低時是特別有利的，例 如，在增加空氣冷卻器，冷卻劑冷卻器的情況下，和在具有輕微煤煙和/或CH排放的用于低 壓廢氣循環(huán)EGR的廢氣冷卻器或者用于高壓廢氣循環(huán)EGR的廢氣冷卻器的情況下。在一個有利的具體設(shè)計中，在通道的縱向上，側(cè)壁的凸起和腹板的凸起一個接著 一個交替出現(xiàn)以在所有的空間方向上產(chǎn)生均衡的湍流。在一個特別有利的方式中，通道的 縱向上出現(xiàn)橫向的第一定向上的腹板凸起，然后是兩側(cè)壁的凸起，然后是另一定向上的腹 板的凸起，然后是另一側(cè)壁的凸起。如此形成有利于流體扭曲的螺紋型的通道。在擠壓管 材的長度方向上可以特別提供不同的扭曲方向的這種截面。另一個有利的實施例給出了腹板和/或通道壁的凸起在相反方向上交替出現(xiàn)，使 得流體交替加速和減速。在另一個實施例中，在通道的縱向上，圍成通道的兩個腹板的凸起是彼此相對的 凸起并位于相同的高度，使得通道寬度由于凸起而減小。因此可在狹窄的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)流體的 加速。另外或者此外，在通道的縱向上，圍繞通道的兩腹板的凸起是彼此相背的凸起并位于 相同的高度，使得通道寬度由于凸起而增大。因此可在這個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)流體的減速。正如前 述提到的那樣，在一個優(yōu)選的實施例中，可提供交替變寬和變窄的通道。在一個有利的具體設(shè)計中，通過第一側(cè)的壓痕和第二側(cè)的至少部分重合的壓痕形 成腹板的凸起。因此，只需要很小的側(cè)壁凸起就可以實現(xiàn)特別顯著的腹板的凸起。在第一 種變化中，凸起的定向從而與重合的壓痕相反。在另外或者此外的第二個變化中，凸起的定 向與重合的壓痕對齊。在本發(fā)明的擠壓管材的一個簡單的實現(xiàn)例中，通過傾向于側(cè)壁的壓紋工具來實現(xiàn) 腹板的可控的定向凸起。在這種方法中，定位于橫向的壓紋力被施加到腹板上，使得它的 凸起或者屈曲的方向是預(yù)先確定的。在另一個或者另外的方案中，通過偏離腹板作用的壓 紋工具來實現(xiàn)腹板的可控的定向凸起。特別的，在這種情況下該壓紋工具在橫向上可與腹 板一樣寬，而由腹板中部偏離壓紋中心相對要小，使得一方面控制腹板的定向凸起，另一方 面，臨近腹板的側(cè)壁在垂直方向上應(yīng)盡可能少地凸起。為了更為簡便和密封地在熱交換器的底板安裝本發(fā)明的擠壓管材，優(yōu)選擠壓管材 的末端區(qū)域不具有凸起。這種情況下，管材末端到第一個壓紋之間的距離優(yōu)選在約2-15mm， 特別優(yōu)選在約4-8mm。在另一個典型實施例中，管材末端到第一個壓紋之間的距離優(yōu)選在約 4-20_，特別優(yōu)選的在約6-12_。
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在本發(fā)明的一個有利的實施例中，擠壓管材具有彎曲的區(qū)域，使得熱交換器可以 是，例如U-形流熱交換器，或者總體呈具有預(yù)定空間的彎曲的管材。為了避免在彎曲區(qū)域 內(nèi)的過道的過分變窄面，此處的凸起可以方便地具有至少降低的深度。特別優(yōu)選的，在這種 情況下，彎曲區(qū)域的至少部分截面上不設(shè)置凸起。在一個優(yōu)選的具體設(shè)計中，管材的材料可選自鋁合金，AlMn合金，AlMg合金和 AlMgSi合金。這些輕金屬合金可被很好地擠壓并成型為本發(fā)明的壓痕。很明顯，由這些合 金制成的擠壓管材在應(yīng)用于廢氣冷卻器時對于腐蝕性的冷凝物具有很好的抗腐蝕性能。在擠壓管材的最佳幾何形狀下，壓痕的深度不超過垂直方向上的管材內(nèi)徑的約 75 %，優(yōu)選不超過約45 %，并特別優(yōu)選為不超過約30 %。而且，結(jié)果顯示管材反面的壓痕與相鄰的正面的壓痕之間的在縱向上的距離是管 材在垂直方向上的內(nèi)徑的不超過10倍，優(yōu)選為6倍，并特別優(yōu)選為3. 5倍。此外，在最佳實 現(xiàn)例中側(cè)壁的凸起的壓痕與相鄰的腹板的凸起的壓痕之間的在縱向上的距離是管材在垂 直方向上的內(nèi)徑的不超過8倍，優(yōu)選不超過6倍，并特別優(yōu)選不超過3倍。在橫向上的壓痕與若干腹板重疊的情況下，橫向上的壓痕優(yōu)選為橫向上的擠壓管 材的寬度的約25% -100%之間，優(yōu)選在35% -90%之間，并特別優(yōu)選在45% -80%之間。在僅連接兩個腹板的壓痕的情況下，它們在橫向上的長度優(yōu)選為橫向上連接腹板 的通道寬度的約25 % -130 %之間，優(yōu)選在35 % -95 %之間，并特別優(yōu)選在45 % -75 %之間。為了提高熱交換，其總體有利的是從外在至少一個側(cè)壁上設(shè)置小翅，特別是通過 材料連接。特別是可通過平面焊接。為了在小翅和擠壓管材之間確保盡可能的熱交換的均 衡，可彼此非整數(shù)倍地在縱向上設(shè)置壓痕的重復(fù)單元和翅元素的小翅的重復(fù)單元。因此可 以避免不需要的小翅接觸面積和管材表面受影響區(qū)域的整體的重疊。為了進(jìn)一步改進(jìn)熱交換，本發(fā)明的擠壓管材內(nèi)至少一部分腹板可以由一個側(cè)壁伸 入到一個通道。在一個最優(yōu)的實施例中，被定義為穿流橫截面與被第一流體潤濕的周長的比率的 四倍的水力直徑在范圍1. 2-6mm內(nèi)。優(yōu)選的水力直徑的范圍特別在2-5mm內(nèi)，特別優(yōu)選在3_3. 4mm內(nèi)，特別優(yōu)選在 3. 1-3. 3mm內(nèi)，并特別優(yōu)選在約3. 2mm?？傮w上和特別的用于高壓熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，水力直徑(dh)優(yōu)選在2. 5-4mm 之間，特別優(yōu)選在2. 8-3. 8mm之間?？傮w上和特別的用于低壓熱交換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，水力直徑(dh)優(yōu)選在2-3. 5mm 之間，特別優(yōu)選在2. 5-3. 5mm之間。為了優(yōu)化材料的種類和質(zhì)量，水力直徑(dh)與通道蓋厚度(S)的比率優(yōu)選在范圍 0.8-8內(nèi)，優(yōu)選在1.2-6內(nèi)，并特別優(yōu)選在范圍1.4-6內(nèi)。為了相同的原因，腹板厚度(d)與 通道蓋厚度(s)的比例優(yōu)選為小于1.0?？傮w有利的，擠壓管材的周長與被第一流體潤濕的周長的比例在范圍0. 1-0.9 內(nèi)，特別在0. 1-0.5內(nèi)，其中后提到的范圍特別適合用于廢氣冷卻器。在一個典型實施例的優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，兩，特別是相反的部分腹板和/或相對 彼此偏離的部分腹板之間的距離(e)與管材橫截面高度(b)的比率在低于0.8的范圍內(nèi)， 特別在0.3-0. 7的范圍內(nèi)。具有合適結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一部分腹板到整體腹板的距離(a3)與第二部分腹板到整體腹板的距離(a4)的比率優(yōu)選在范圍0.5-1.0內(nèi)，特別優(yōu)選為在范圍 0. 6-0. 8 內(nèi)?？傮w上，為了增加壽命和特別是在涉及腐蝕性流體時，例如，廢氣，至少一個腹板 和/或通道蓋，優(yōu)選為通道蓋的內(nèi)表面具有抗腐蝕性能，優(yōu)選以鍍鋅和/或涂漆的形成。根據(jù)需要，擠壓管材的橫截面可以成型為，例如，矩形，橢圓形，或者半圓形。在熱交換器中使用的擠壓管材的一個特別合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在管材橫截面上一 個接著一個地設(shè)置有2-20個腹板，優(yōu)選為5-15個，更優(yōu)選為7-12個，特別優(yōu)選為8_11個， 更優(yōu)選為9個。另外，本發(fā)明的目標(biāo)是根據(jù)權(quán)利要求50提供具有本發(fā)明的擠壓管材的熱交換器。 在這一點上，第一流體在該擠壓管材內(nèi)流動，該第一流體與圍繞管材外壁流動的流體交換 熱量。這種熱交換器可被廣泛用于特別是機動車輛，其中由于很高的重量和空間要求，本發(fā) 明的壓痕對于交換器性能的優(yōu)化是特別有利的。在一個優(yōu)選的實施例中，這種情況下圍繞擠壓管材流動的空氣。在另一實施例中， 圍繞擠壓管材流動的是冷卻液體，例如機動車輛的間接的廢氣冷卻器。本發(fā)明的熱交換器可以是用于冷卻循環(huán)廢氣流的廢氣冷卻器，也可以是內(nèi)燃機的 增壓空氣冷卻器，油冷卻器，或者冷卻劑冷卻器。這些熱交換器特別優(yōu)選用于機動車輛。本發(fā)明的目標(biāo)是根據(jù)權(quán)利要求57的特征提供擠壓管材的生產(chǎn)方法。方便的，擠壓 型材首先依賴于柱形基材的形式通過已知的擠壓操作成型，然后引入壓痕。這可以在緊接 著的擠壓成型，特別是在型材還是熱的情況下進(jìn)行，也可以是在完全分離的冷的和/或暫 時儲備的條狀型材的操作步驟中進(jìn)行。在一個有利的具體設(shè)計中，通過壓紋滾筒形成壓痕。另外或者此外，然而，也可以 通過壓模形成。在一個優(yōu)選的實施例中，為了優(yōu)化生產(chǎn)成本，在壓痕之后提供由連續(xù)條狀型材或 者類似連續(xù)條狀型材中分離擠壓管材的步驟。這可能是，例如通過切割操作來進(jìn)行。在一 個特別有利的具體設(shè)計中，該分離是通過在先刻痕操作而后進(jìn)行撕扯過程來實現(xiàn)。在這種 方法中，主要避免了在分離中出現(xiàn)碎屑。由如下描述的典型實施例和從屬權(quán)利要求示出了本發(fā)明的其他優(yōu)勢和特征。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，相鄰腹板的至少若干凸起的定向是相反的，該腹板在縱 向上具有大體相同的高度，其中優(yōu)選在通道的縱向上，一側(cè)壁的凸起和腹板的凸起一個接 著一個交替出現(xiàn)，其中優(yōu)選是在通道縱向上的橫向的第一定向的腹板凸起，然后是兩側(cè)壁 中的一個的凸起，然后是每次其他定向的腹板的凸起，然后是每次另一側(cè)壁的凸起，其中優(yōu) 選在通道的縱向上，兩連接于通道的腹板具有彼此朝向并位于相同高度的凸起，使得通道 寬度被凸起減少，其中優(yōu)選在通道的縱向上，兩連接于通道的腹板具有彼此相背并位于相 同高度的凸起，使得通道寬度由于凸起而增加，其中優(yōu)選同時通過第一側(cè)邊的壓痕和第二 側(cè)邊的至少部分重合的壓痕形的凸起，其中特別優(yōu)選的凸起的定向關(guān)于重合壓痕方向相反 或者相同。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，通過相對傾向于側(cè)壁的壓紋工具形成腹板的可控的定 向凸起，其中優(yōu)選通過偏離于腹板作用的壓紋工具形成腹板的可控的定向凸起，其中優(yōu) 選為擠壓管材的末端區(qū)域不具有凸起，其中優(yōu)選為管材末端與第一壓紋之間的距離在約2-15mm,特別優(yōu)選在4_8mm。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，擠壓管材具有一個彎曲區(qū)域，其中優(yōu)選在彎曲區(qū)域具有 至少降低深度的凸起，其中優(yōu)選在至少部分彎曲區(qū)域不具有凸起，其中優(yōu)選管材材料選自 鋁合金，AlMn合金，AlMg合金和AlMgSi合金，其中優(yōu)選壓痕的深度是垂直方向上管材內(nèi) 徑的不超過75%，優(yōu)選不超過45%，并特別優(yōu)選為不超過30%，其中優(yōu)選為在縱向上的 一側(cè)壁的壓痕到另一側(cè)部的相鄰壓痕之間的距離是垂直方向上管材內(nèi)徑的不超過10倍， 特別的不超過6倍，并特別優(yōu)選為不超過3. 5倍，其中優(yōu)選在縱向上的一側(cè)壁的凸起的壓 痕到一腹板的凸起的相鄰壓痕之間的距離是垂直方向上管材內(nèi)徑的不超過8倍，特別的 不超過6倍，并特別的不超過3倍，其中優(yōu)選在橫向上與幾個腹板重疊的壓痕的長度是橫 向上擠壓管材的寬度的25% -100%，特別的35% -90%，并特別的在45% -80%，其中優(yōu) 選在橫向上的位于兩個腹板之間的壓痕的長度是在橫向上連接于腹板的通道的寬度的約 25% -130%，特別的 35% -95%，并特別的在 45% -75%。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，一個翅片被設(shè)置于至少一個側(cè)壁的外部，特別是通過材 料的連接，其中優(yōu)選的縱向上多個重復(fù)的壓痕和多個重復(fù)的翅片彼此不成整數(shù)倍，其中優(yōu) 選至少一半腹板從一個側(cè)壁伸入一個通道。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，被定義為穿流橫截面與被第一流體潤濕的周長的比率的 四倍的水力直徑在范圍1. 2-6mm內(nèi)，其中優(yōu)選的水力直徑的范圍特別在2_5mm內(nèi)，特別優(yōu)選 在3-3. 4mm內(nèi)，特別優(yōu)選在3. 1-3. 3mm內(nèi)，并特別優(yōu)選在約3. 2mm，其中優(yōu)選用于高壓熱交換 器的水力直徑(dh)優(yōu)選在2. 5-4mm之間，特別優(yōu)選在2. 8-3. 8mm之間，其中優(yōu)選用于低壓 熱交換器的水力直徑優(yōu)選在2-3. 5mm之間，特別優(yōu)選在2. 5-3. 5mm之間，其中優(yōu)選水力直徑 與通道蓋厚度的比率優(yōu)選在范圍0. 8-9內(nèi)，優(yōu)選在1.2-6內(nèi)，并特別優(yōu)選在范圍1.4-6內(nèi)， 其中優(yōu)選腹板厚度與通道蓋厚度的比例優(yōu)選為小于1. 0，其中優(yōu)選擠壓管材的周長與被第 一流體潤濕的周長的比例在范圍0. 1-0. 9內(nèi)，特別在0. 1-0. 5內(nèi)，其中優(yōu)選兩，特別是相反 的部分腹板和/或相對彼此偏離的部分腹板之間的距離與管材橫截面高度的比率在低于 0. 8的范圍內(nèi)，特別在0. 3-0. 7的范圍內(nèi)，其中優(yōu)選第一部分腹板到整體腹板的距離與第二 部分腹板到整體腹板的距離的比率優(yōu)選在范圍0. 5-1. 0內(nèi)，特別優(yōu)選為在范圍0. 6-0. 8內(nèi)。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，至少一個腹板和/或通道蓋，優(yōu)選為通道蓋的內(nèi)表面具 有抗腐蝕性能，優(yōu)選以鍍鋅和/或涂漆的形成，其中優(yōu)選擠壓管材的橫截面是矩形，橢圓 形，或者半圓形，其中優(yōu)選在管材橫截面上一個接著一個地設(shè)置有2-20個腹板，優(yōu)選為 5-15個，更優(yōu)選為7-12個，特別優(yōu)選為8-11個，更優(yōu)選為9個。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，熱交換器中圍繞擠壓管材流動的空氣，其中優(yōu)選圍繞擠 壓管材流動的是冷卻液體，其中優(yōu)選熱交換器是用于冷卻循環(huán)廢氣流的廢氣冷卻器，增壓 空氣冷卻器，油冷卻器，或者冷卻劑冷卻器。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例的方法，通過壓紋滾筒形成壓痕，其中優(yōu)選通過壓模形成 壓痕，其中優(yōu)選在壓痕之后從連續(xù)條狀型材或者類似連續(xù)條狀型材中分離出擠壓管材，其 中優(yōu)選例如通過切割操作或者在先刻痕操作而后撕扯來完成。


結(jié)合后附圖，本發(fā)明的多個優(yōu)選典型實施例在下面進(jìn)行詳細(xì)描述和解釋。
圖1是用于定義各空間坐標(biāo)軸的擠壓管材的示意圖。圖2示出了第一個典型實施例的具有總共九種變化2. 1-2. 9的擠壓管材。圖3是用于生產(chǎn)圖2的擠壓管材的壓紋過程的示意圖。圖4是根據(jù)第一個典型實施例的擠壓管材的空間示意圖。圖5示出了圖4的擠壓管材的細(xì)節(jié)。圖6示出了第二個典型實施例的具有10種變化6. 1-6. 10的本發(fā)明的擠壓管材。圖6a示出了第二個典型實施例的另外的變化6. 11-6. 15。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)擠壓管材的兩種壓紋滾筒。圖8示出了在測量和計算的基礎(chǔ)上得出的優(yōu)選的水力直徑關(guān)于被第一流體潤濕 的周長與外周長的比率的示意圖。圖9A和圖9B示出了一個優(yōu)選實施例的具有擠壓通道蓋和帶有通道蓋的受擠壓的 網(wǎng)狀物的擠壓管材的橫截面的兩種變化。圖IOA和圖IOB示出了另一個實施例的具有圖9A和圖9B的部分腹板的兩種變化。圖IlA和圖IlB示出了又一個實施例的具有圖9A和圖9B的部分腹板的兩種變化。圖12示出了又一個實施例具有部分腹板的擠壓管材的橫截面。圖13示出了又一個實施例具有部分腹板的擠壓管材的橫截面。
具體實施例方式根據(jù)圖1所示，本發(fā)明涉及涉及擠壓管材，該管材至少在截面上沿著縱向Z延伸。 該擠壓管材垂直縱向長度延伸，其具體成型為扁平管。權(quán)利要求1中的橫向方向即為在圖 1中示出的y向，其中擠壓管材的(長)側(cè)壁1，2大體沿著這個方向延伸。垂直方向在圖1 中示出為X，并垂直于縱向和橫向延伸。側(cè)壁1，2的橫截面不一定垂直延伸，也可是彎曲的， 這種意義上的側(cè)壁只是大體橫向或至少大體平行。側(cè)壁1，2通過大體沿垂直方向的更短的彎曲的狹窄邊3，4彼此連結(jié)以形成封閉的 扁平管材。在扁平管內(nèi)，側(cè)壁通過至少一個腹板連通，在示出的典型實施例的不同情況下通 過多個連續(xù)的腹板5，79，89將各通道6彼此分開。除了這些連續(xù)的腹板或整體腹板5，79， 89，還可選擇的具有部分腹板5' ,79' ,89'(例如圖4或圖IOA-圖11B)，該腹板象翅片 一樣伸入通道6中并增加通道壁和流體之間的接觸面積。為了優(yōu)化流體的湍流，擠壓管材具有壓痕7，相對于縱向形成局部凸起，該凸起伸 入通道6中并影響流體流動。如此，該凸起可能是指在垂直方向上伸出的側(cè)壁1，2的凸起， 或者在橫向上伸出的連續(xù)腹板5，79，89的凸起或者屈曲。所述腹板的凸起可通過壓痕至少 部分與腹板與側(cè)壁的連接區(qū)域相重合來完成。通過合適的測量，腹板的凸起的定向通過可控的方式在橫向上被預(yù)先確定，并使 其定向不會任意或者隨意變化。為了達(dá)到這個目的，在生產(chǎn)中可以使用兩種不同的方法來 進(jìn)行壓痕。一方面，壓模8(如圖3)或者壓紋滾筒9'(如圖7)具有傾斜的壓紋邊緣8a， 10'。圖3中A所示的擠壓管材的簡單壓紋通過一個平滑并不傾斜的壓紋邊緣覆蓋大部分 橫向上的擠壓管材，通過該壓紋邊緣，腹板5不受控制地朝左或者右凸出。相反，B所示的壓紋邊緣相對于側(cè)面1具有一個典型地不大于10度的小角度α。因此，例B中所有的腹板 5可控制地都超右凸出，因為在腹板連接區(qū)域在壓紋工藝中所受到的力是不均衡的。另一方面，通過點狀壓痕也可實現(xiàn)對凸出方向的控制。最后，圖3中的實施例C示 出了齒形的壓紋邊緣8b，該邊緣以很小的局部凸起或者點狀形式作用于擠壓管材。大體覆 蓋腹板5的作用點狹小而輕微偏離中心。因此，腹板5的屈曲可通過相對于橫向的定向預(yù) 先確定。例C中的腹板5的凸起的方向也是朝右，由于壓紋點的作用總體稍微處于腹板5 的中心的左側(cè)?？蛇x的，具有局部凸起的大體呈點狀壓紋的壓模8可由如圖7所示的壓紋滾筒9 代替或附加，該滾筒9帶有點狀局部凸起10。相反，圖7所示的壓紋滾筒9'具有細(xì)長的凸 起10'，該凸起跨越至少一個整個通道的寬度或者跨越幾乎整個擠壓管材的寬度延伸。如 圖4所示的實施例就可通過這種形式的滾筒9'產(chǎn)生，其中如圖6和圖6a所示的實施例可 通過壓紋滾筒9的局部凸起產(chǎn)生。大體上，兩種形式的凸起10，10'可同時出現(xiàn)在同一壓紋 滾筒上。根據(jù)圖2的第一典型實施例和根據(jù)圖6的第二典型實施例在各種不同情況下具有 圖示的多種變化。根據(jù)圖2的第一典型實施例通過第一形式的具有平滑的傾斜的壓痕邊緣 的壓痕成型，該壓痕邊緣在不同情況下同時覆蓋擠壓管材的多個腹板5，并同時在腹板之間 的側(cè)壁上形成向內(nèi)的凸起。方便的，在這種情況下，壓紋邊緣或者壓痕被設(shè)置到相對于橫向 的定向角度。因此，相鄰腹板的由同一壓痕引起的凸起在縱向上彼此偏移，從而以簡單的方 式使通道6調(diào)整成波形，并且通道壁的距離大部分在橫向上保持不變。在一個典型實施例 中的這種定向角在圖2. 3-2. 9中示例為大約35°。相對于橫向的帶有角度線路的這種壓痕 特別適合于與以平面方式焊接于擠壓管材的散熱片(圖未示)聯(lián)合，因為可以避免壓痕和 翅片重疊帶來的不良散熱區(qū)域的不利影響?？傊?，例2. 1-2.9中的頂面的壓痕由實線表示，而在頂視圖中看不到的底面的壓 痕由虛線表示。腹板的可控的凸起方向在不同情況下由壓痕內(nèi)的箭頭方向指示。壓痕可方便分布于兩側(cè)面1，2。這些相對的壓痕可被設(shè)置為相互重合(如圖2中 例2. 2，2. 4)或者以交替形式相互錯開(例2.1，2. 3)。壓痕的定向角可以變化并優(yōu)選如例 2. 5，2. 8和2. 9所示交替出現(xiàn)。具有各種定向角的橫向上較短的幾個壓痕也可以變化為跨 越該擠壓管材的整個寬度，如例3. 6-3. 9所示。在一些描述的例子中，例如2. 1，2. 3或2. 7的情況下，由上壓痕引起的腹板的凸起 方向與交替的由下壓痕引起的凸起方向在縱向上方向相反，以隨著壓力損失的逐漸增加而 達(dá)到產(chǎn)生盡可能大的湍流。根據(jù)圖6的第二個典型實施例中主要表現(xiàn)為第二形式的局部壓痕。與根據(jù)圖2的 第一形式相反，此處的壓紋并不跨越管材的整個寬度而僅是有限的局部。其優(yōu)點在于管材 腹板的彎曲和在垂直方向上的通道高度的壓縮是一個接一個地單獨進(jìn)行。因此，考慮到通 道內(nèi)的流體旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)生，該設(shè)計具有額外的自由度。依照這種方式，甚至可以產(chǎn)生比第一形 式更為復(fù)雜的三維渦流和流量調(diào)節(jié)。更有利的，在管材腹板在縱向流動方向上壓紋之后對管材壁進(jìn)行壓紋，然后再次 成型管材腹板等，由此形成縱向上交替的壓痕。該壓紋也可另外單獨在兩側(cè)壁1，2內(nèi)交替 進(jìn)行。特別優(yōu)選的形式是，通過上側(cè)壁1的壓痕7的一個方向進(jìn)行腹板5的屈曲后，在縱向上進(jìn)行下側(cè)壁2的壓痕，然后是在縱向上通過下側(cè)壁2的另一方向的壓痕7進(jìn)行腹板5的 彎曲，然后再通過縱向上的上側(cè)壁1上的壓痕7。然后，通過在第一方向上的腹板5的由上 側(cè)壁1的壓紋引起的凸起進(jìn)行腹板的壓紋等，如此循環(huán)進(jìn)行。然而，如圖6中的典型圖示 6. 1-6. 17所示的其他在流動方向上的壓痕的組合和排列也是可能的。在圖示中，由于腹板 5的空間重疊引起的凸出的壓痕顯示為箭頭方向。圖中出于清楚的考慮，未示出中心位置的 偏移。基本上，從腹板的中心位置發(fā)生的少量可控的壓模的偏移對于預(yù)先確定腹板的凸起 方向是必須的。為了達(dá)到盡可能最大程度上均勻的腹板的凸起，也可在同時從正面和反面凸起， 如圖6a中的例6. 11-6. 13。這樣的話，在上述情況下，作用于腹板的側(cè)壁的壓痕至少部分是 重疊的，使得腹板主要在兩側(cè)壁的相同位置處凸出。這種形式下相對于重疊壓痕的凸起的 方向可以相同(如例6. 11，6. 13)或者也可以方向相反(見6. 12)。一方面，管材腹板和管材壁的壓紋使水力直徑降低，從而增加針對熱交換的管材 性能，但在另一方面，也同時引起在y-ζ平面和χ-ζ平面上的直流偏斜。圖6通過示例示出了具有三個中間腹板5的管材內(nèi)的有利壓痕。上側(cè)壁1的壓痕 在各示例中用實線表示而下側(cè)壁2的壓痕在各示例中用虛線表示。腹板屈曲的方向在各示 例中用箭頭表示。根據(jù)需要，在X，1，ζ方向上的壓痕可以是圓的，橢圓形的，細(xì)長的橢圓形 的，矩形的，或者其他形狀。壓痕像先前的描述一樣交替成型。通道管材壁位置處的變形可 通過各通道中一個或者兩個壓紋成型(如例6. 4，6. 5，6. 9和6. 10)。然而，在特定的情況 下，尤其當(dāng)通道很寬的時候，在其位置處也可以具有兩個以上的壓痕。在圖6. 3中，側(cè)壁1，2的壓痕示出為處于腹板5之間，相對于橫向定向于一個既定 的定向角度。本實施例中，相對于ζ軸或者y軸，該定向角度大約在30°和40°之間。在 偏斜方向和壓痕排列之間的描述的變化以外的任何組合也是可能的。例6. 4,6. 5,6. 9和6. 10示出了在腹板5之間的具有翅形的壓痕變型，例如細(xì)長的 并優(yōu)選彼此傾斜。根據(jù)需要，相對于彼此的位置和定向及腹板的方向，除了描述的實施例中 的任何翅形組合都是可能的。針對于翅形的壓痕，相對于ζ或者y軸的壓痕的定向角度最 優(yōu)選的在28°和42°之間。為了進(jìn)一步增加湍流，除了示出的各種變化，特別是針對很寬的通道，在橫向上也 可在每個通道中壓紋多于一個的翅形。小翅的形狀是可選的，因此其長度和寬度的比率是多樣的，優(yōu)選約1. 8-2. 5倍或 者約2. 5-3. 2倍。具有這種導(dǎo)流形式的在腹板5之間的翅形壓痕比簡單形狀的壓痕具有優(yōu)點，可達(dá) 到更大的熱交換性能，由于該流動經(jīng)歷一個更大的具有相對大的渦流的直流偏斜。根據(jù)圖2和圖6的兩個典型實施例都顯示出在變窄的通道6中使用高污染流體 時，例如內(nèi)燃機的廢氣，由于氣相組分，特別是煤煙和/或未燃盡的烴類化合物的堆積造成 堵塞的風(fēng)險增加。因此，在這種情況下，腹板5的凸起被設(shè)計為使得他們在橫向上始終以相 同方向上凸出，使得在相鄰腹板5之間的自由通道的距離不變或者僅作微小變化。相對于 橫向上，腹板在縱向上從而具有彼此平行的波形路線。然而，根據(jù)使用條件，也可有利地設(shè)置腹板5使得相鄰腹板5的凸起的定向彼此精 確相反，以交替地盡可能收窄通道6然后再次盡可能多地拓寬。這種設(shè)計的例子在圖6a中
10的例6. 13。這種通道橫截面上的交替的變窄和變寬使得額外增加一些應(yīng)用場合的性能成為 可能，例如應(yīng)用于沉積并不是關(guān)鍵的場合，例如增壓空氣冷卻器，冷卻劑冷卻器，油冷卻器， 或者應(yīng)用于低壓EGR或者高壓EGR的具有穩(wěn)定的煤煙和/或HC排放的廢氣冷卻器。取決 于需求，在這種情況下，總是需要考慮由渦流和變窄引起的壓力降做適當(dāng)?shù)耐讌f(xié)。在圖6a中的例6. 14和6. 15示出了另一種選擇，僅帶有一個壓痕側(cè)壁和腹板/相 鄰腹板屈曲，使得壓模除了通道寬度還覆蓋另一部分或者多于該部分的相鄰腹板。除了圖 6. 14和圖6. 15中的變化，所以已經(jīng)提到過的用于通道壓痕方向的腹板凸起的組合也是可 能的。為了擠壓管材外部尺寸的平面穩(wěn)定性，有利的方面在于封閉的窄邊3，4上不通過 使用壓痕形成凸起。然而，在這種情況下，在兩側(cè)外通道僅設(shè)置臨近管材中間的腹板的波形 凸起，其外壁保持不變形。根據(jù)應(yīng)用，從而有利于提供具有一個更大或者更小流動橫截面的 外部通道，通過較大的變窄的腹板5與凸起區(qū)域的外窄邊3，4之間的距離以最小化第一情 形下的氣體通道的堵塞的風(fēng)險，或者第二種情形下達(dá)到在外通道6內(nèi)與內(nèi)通道內(nèi)相似的高 湍流。如果沒有特定的需求，擠壓管材的外圍可以自然方便地利用壓痕提供窄邊3，4以在 橫向上凸出。在底部連接擠壓管材和用于配置管材末端為了在管材底板連接擠壓管材，有利的是不壓紋末端區(qū)域的壓紋，使得底部周向 上帶有固定間隙的擠壓管材具有特定的插入部，并從而在擠壓管材和底板之間形成更好的 連接。另一個原因是使擠壓管材的寬度限定為可以通過一個共同的接觸面用于固定擠壓管 材和底板。型材末端到第一壓紋之間的所需的距離依賴于特別是壓痕的深度。該距離選擇為 使得沒有或者僅有很小的原始管材的幾何形狀變化發(fā)生在連接區(qū)域。在典型的機動車輛上 安裝的熱交換器的尺寸中，這表示距離在2-15mm之間，特別是4-8mm之間。在特定的情況 下，這個尺寸也可以超過這些距離。彎曲壓紋的擠壓管材與其他交換器管材相比，擠壓管材(例如，不銹鋼管)熱交換器的優(yōu)勢在于具有很 大的設(shè)計自由度，特別是由于彎曲擠壓管材的選擇。為了彎曲擠壓管材，其特別有利的方式是彎曲區(qū)域不使用壓痕，以阻止太大的變 形和甚至可能的單個通道的閉合。另外，在彎曲部位，壓痕的深度也只可降低，例如，只提供 腹板的壓紋或者只變窄通道壁。在生產(chǎn)過程中，首先進(jìn)行管材壓紋然后在彎曲到期望的形 狀。制造方法壓痕的制造可以有利地由如下兩種可替換的或者累積的方式產(chǎn)生1)擠壓管材通過至少一個壓紋滾筒(滾筒形工具)壓紋。例如如圖7所示的滾筒 9。有利的，至少使用兩個相對旋轉(zhuǎn)的壓紋滾筒，通過這些壓紋滾筒，在一步工序中同時對上 側(cè)壁1和下側(cè)壁2進(jìn)行壓紋。2)擠壓管材通過模組或者各種簡單壓模進(jìn)行壓紋。對于兩種形式的裝配，壓痕可以通過在生產(chǎn)方向上一個接著一個地多個壓紋滾筒 或者模組以單級或多級方式形成。
為了在制造過程中阻止擠壓管材的彎曲，擠壓管材在壓紋操作之前和/或之后通 過至少一個固定裝置被固定在既定位置。通過側(cè)向的滾筒導(dǎo)向確保擠壓管材在壓紋操作中 在橫向上不會移動。如果這種固定作用僅可以部分阻止擠壓管材的翹起，那么在后續(xù)的工 序中可通過另一個滾筒或者壓模通過拉升或者重塑擠壓管材進(jìn)行校正。通過滾筒壓紋的優(yōu)勢在于該方法可以在擠壓管材的連續(xù)供給動作中進(jìn)行，然而， 通過模組的方法則需要考慮進(jìn)給動作的時間安排。為了最好地在底側(cè)連接擠壓管材，其中重要的是形狀分離區(qū)域的擠壓管材的橫截 面不存在壓紋和/或變化。這可以通過多種方法來實現(xiàn)a)壓痕的距離足夠大使得可能進(jìn)行擠壓管材的分離。b)在分離的位點省略壓紋。后者可以通過滾筒來形成省略的壓紋，例如，通過合適的壓紋滾筒的幾何形狀。在 這種情況下，滾筒的周長總是整數(shù)倍于后者的形狀長度。另一種可行的方法是提供足夠?qū)?的切割或者連接區(qū)域以保證使用的滾筒是可變的，因此根據(jù)所選用的滾筒，成形或不成形 所述壓紋。通過滾筒進(jìn)行裝配的另一個優(yōu)勢是在同一生產(chǎn)線上通過以非常簡單的替換滾筒 的方式產(chǎn)生不同輪廓的變型。除了替換壓紋滾筒，可選的只使用一個壓紋滾筒，在該滾筒上分布著用于壓紋的 突出區(qū)域，使得他們是可以變化的。在這種情況下，這個工序用一個基本的滾筒進(jìn)行，在該 滾筒上使用的壓紋組是可以變化的。另外，為此目的，可以想到在一個沒有或者具有少量壓 紋的基本滾筒上額外的使用排列有所需壓紋的外殼體。在兩種情況下，這道工序都只通過 基本的滾筒主體完成。對于通過模具組壓紋形成擠壓型材，可選地以獲得一個大的切割區(qū)域，該模具必 須在切割和連接區(qū)域整體或者部分不連續(xù)，使得沒產(chǎn)生或者只產(chǎn)生很模糊的壓紋。因此，用于生產(chǎn)壓紋擠壓管材的順序如下所述1)通過-在壓紋過程中用原先構(gòu)制的長度減去制造相關(guān)的拉伸，或者-提供具有成形的管材長度的整數(shù)倍的棒材材料，或者-特別有利的是在壓紋操作中提供線圈形狀的連續(xù)材料，形成擠壓管材。2)通過滾筒或者模組對擠壓管材進(jìn)行壓紋3)通過伸展和/或標(biāo)準(zhǔn)化滾筒/壓模對可能的彎曲進(jìn)行校正4)可能需要對擠壓管材進(jìn)行分離5)可能需要對擠壓管材進(jìn)行彎曲6)對擠壓管材進(jìn)行清理選定的這些步驟的排列是為了使他們可以彼此簡單串聯(lián)以實現(xiàn)簡單和經(jīng)濟的生產(chǎn)線。擠壓管材的分離該分離操作優(yōu)選為在壓紋過程中同時通過切割來進(jìn)行，但也可在壓紋操作后的一 個單獨的切割工序中進(jìn)行。另外，擠壓管材的分離也可通過刻痕和相應(yīng)的撕扯管材來進(jìn)行 分離。其優(yōu)點在于沒有碎屑產(chǎn)生及不需要額外的鋸條潤滑。因此，根據(jù)應(yīng)用，隨后的清理步驟可能完全或者部分省略。材料在原則上，該壓紋的擠壓管材可由任何可擠壓的材料形成。所有的可擠壓的鋁合 金，特別是Al合金，特別的AlMn合金，AlMg合金，AlMgSi合金都有利于用于在此的熱交換 器，例如廢氣冷卻器，油冷卻器，冷卻劑冷卻器，和增壓空氣冷卻器。如果擠壓管材被用于對腐蝕性敏感的應(yīng)用中，例如廢氣冷卻器或者低壓增壓空氣 冷卻器的傳導(dǎo)氣體的擠壓管材，腐蝕性研究顯示如果按照如下重量百分?jǐn)?shù)制造的擠壓管材 就可以減少污染，達(dá)到很高的抗腐蝕性能硅=Si< 1%，特別的 Si < 0. 6%，特別的 Si < 0. 15%鐵Fe< 1. 2 %，特別的 Fe < 0. 7 %，特別的 Fe <0.35%銅Cu< 0. 5%，特別的 Cu < 0. 2%，特別的 Cu < 0.鉻Cr< 0. 5%，特別的 0. 05%< Cr < 0. 25%，特別的 0. Cr < 0. 25%鎂0.02%< Mg < 0. 5%，特別的 0. 05%< Mg < 0. 3%鋅=Zn< 0. 5%，特別的 0. 05%< Zn < 0. 3%鈦Ti< 0. 5%，特別的 0. 05%< Ti < 0. 25%當(dāng)在擠壓方向上的晶體尺寸被測量為< 250μπι，特別的< ΙΟΟμπι，特別的 <50 μ m時，這些擠壓管材大體上可以達(dá)到特別高的抗腐蝕性能。壓痕深度壓痕的特定深度主要根據(jù)應(yīng)用調(diào)整。然而，很顯然特別是考慮到材料的厚薄和由 于壓痕產(chǎn)生的壓力損失，該壓痕深度相對于管材凈高度b小于75%，特別的少于45%，特別 的小于30%證明是有利的。壓痕的距離壓痕彼此之間的距離主要也是根據(jù)應(yīng)用調(diào)整。然而由此可以得出一個特別有利的 范圍1)在縱向上的基于一側(cè)壁1的壓痕到另一側(cè)壁2的壓痕的距離是管材凈高度b的 0-10倍之間，特別的是管材凈高度b的0-6倍之間，特別的是管材凈高度b的0-3. 5倍之 間。2)在縱向上的用于降低通道高度的壓紋到另一側(cè)的用于凸出腹板的壓紋之間的 距離是管材凈高度b的0-8倍，特別的是管材凈高度的0-6倍，特別的是管材凈高度的0-3倍。壓痕的長度壓痕的長度主要依賴于實際應(yīng)用。然而，為了這個目的，結(jié)合管材寬度和通道寬度 可以得出特別有利的范圍根據(jù)圖2的典型實施例的情況下的壓痕的長度應(yīng)該處于管材寬度的100% -25% 之間，特別的在90% -35%之間，特別在管材寬度的80% -45%的范圍之內(nèi)。根據(jù)圖6的典型實施例的情況下的壓痕的長度應(yīng)該處于通道寬度的130% -25% 之間，特別的在90% -35%之間，特別的在通道寬度的75% -45%的范圍之內(nèi)。未示出的典型實施例的情況下的壓痕的長度在通道寬度的325% -25%之間，特 別的250% -35%之間，特別的在通道寬度的215% -45%的范圍之內(nèi)。
焊接一個外部散熱片，例如用于冷卻劑冷卻器，增壓空氣冷卻器如果額外連接一個外部散熱片于壓紋擠壓管材，例如，在橫流冷卻器中，必須注意 橫向上的壓痕是不對齊的，而是稍微錯開以確保外部散熱片的最佳的焊接。在圖2. 3-2. 9 中和圖6. 6-6. 10中的示出的壓痕的排列特別適合于此。為了設(shè)置圖6. 6-6. 10中的壓痕， 通道內(nèi)相鄰的彼此相似的壓痕之間的在縱向上的距離是有利的，使得他們不是散熱片密度 的整數(shù)倍而是更小或者更大，尤其有利于在散熱片深度k/3-n/3的范圍之內(nèi)，其中k = 1，4， 7,10……和η = 2，5，8，11……，從而得到散熱片的最佳的焊接結(jié)果。貫穿未壓痕區(qū)域的擠壓管材橫截面未被壓出的有利實施方式為實現(xiàn)本發(fā)明的主旨，在2mm-5mm之間的水力直徑被證明是特別優(yōu)選的。，所述范 圍內(nèi)的尺寸特別有利于-如圖8中所示-實現(xiàn)一方面實現(xiàn)擠壓管材的盡可能好的熱交換， 與另一方面降低了壓力損失的傾向之間的平衡，或者在實現(xiàn)好的熱交換的同時達(dá)到可接受 的壓力損失。在這種關(guān)系下，3mm-3. 4mm的水力直徑的范圍，特別是3. lmm-3. 3mm之間被證 明為可進(jìn)一步特別優(yōu)選。特別的針對后者的3. lmm-3. 3mm之間的水力直徑的范圍，很明顯 約3. 2mm的水力直徑是特別有利的。在所述范圍內(nèi)，雖然不能從根本上阻止擠壓管材或者 熱交換管的積垢，然后，結(jié)果顯示在所述范圍內(nèi)的積垢穩(wěn)定性使得性能的下降被維持在一 個相對較低的水平。然而，可以預(yù)見隨著長時間運作的壓力損失的增加，水力直徑的范圍在 所述范圍之外時擠壓管材將容易被堵塞，那也可認(rèn)為已證明尺寸的水力直徑在前述優(yōu)選的 范圍內(nèi)的情況下，壓力損失穩(wěn)定在一個相對較低的水平。隨著熱交換器的不斷運作，熱交換 器的可能的最適度狀態(tài)下的熱交換性能不會下降太多。如果水力直徑不在上述提到的范圍 內(nèi)，相反，壓力損失就會不成比例地增加并最終在進(jìn)一步的運作中導(dǎo)致流體通道的堵塞。根據(jù)本發(fā)明的擠壓管材，可以被有利地同時用于高壓廢氣循環(huán)環(huán)境和低壓廢氣 循環(huán)的環(huán)境中。而且，也可用于增壓空氣冷卻器或者冷卻劑冷卻器。在所有的應(yīng)用領(lǐng)域， 特別是上述闡述的或者類似的領(lǐng)域，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，為了提高熱交換可以通過選擇在 1.2mm-6mm范圍內(nèi)的水力直徑。而不必增加腹板的數(shù)量。然而，結(jié)果顯示，最優(yōu)化的低壓廢 氣循環(huán)，高壓廢氣循環(huán)，或者增壓冷卻器的水力直徑的范圍是不同的。在高壓廢氣循環(huán)的情 況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)壓力損失的增加和堵塞風(fēng)險或者由于煤煙顆粒或其類似物引起的通道的顯 著堵塞風(fēng)險的增加都是相對重要的。對于高壓熱交換器，水力直徑在范圍2. 5mm-4mm內(nèi)，特 別在范圍2. 8mm-3. 8mm內(nèi)被證明是特別有利的。在低壓廢氣循環(huán)的環(huán)境中沒有或者只有很少量的煤煙進(jìn)入，因此這種情況下的 更小的水力直徑比高壓EGR冷卻器中更為有利。對于低壓熱交換器，水力直徑的范圍在 2mm-3. 5mm內(nèi)，特別是在2. 5-3. 5mm范圍內(nèi)被證明是更為有利的。選擇腹板的厚度和通道蓋的厚度的比例低于1. 0已經(jīng)證明為特別有利的，特別是 對于增加抗腐蝕性。換句話說，為了增加抗腐蝕性，更為有利的是提供具有壁厚比腹板更厚 的通道蓋。其有利的方式是針對擠壓管材的設(shè)計中將擠壓管材內(nèi)的通道蓋由鋁材料制造。而且，已證明最優(yōu)化通道蓋的厚度基本與下述兩方面相關(guān)，一方面確保了耐腐蝕 性，特別是在擠壓管材是鋁材料的情況下，另一方面可在熱交換器的可利用的空間中提供 足夠多的管材。發(fā)動機內(nèi)的熱交換器的安裝空間通常是相對有限的，因此基本上，在改進(jìn)的 范圍內(nèi)是在一個熱交換器的內(nèi)部提供盡可能多的擠壓管材，而設(shè)計通道蓋的厚度不太厚。 根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的改進(jìn)，水力直徑和通道蓋厚度的比率在范圍0. 8-9內(nèi)被證明是特別有利的。所述范圍被證明在由鋁材制成的擠壓管材中特別有利，特別是在至少通道 蓋是基于鋁材料的擠壓管材中。同時，通道蓋(安裝空間的需要，抗腐蝕性)的厚度相對于 水力直徑(熱交換，壓力損失)的范圍在約1.2-6之間，特別的在范圍1.4-6內(nèi)是有利的。本發(fā)明的構(gòu)思和/或一個或更多前述單獨或者結(jié)合的改進(jìn)的擠壓管材的尺寸已 經(jīng)證明是特別有利的，用于廢氣冷卻器的擠壓管材的外周長與被第一流體潤濕的周長的比 率在0. 1-0.9的范圍之內(nèi)，特別的在0. 1-0. 5之間。在這方面進(jìn)行的測試結(jié)果顯示在該指 定尺寸的范圍之內(nèi)，擠壓管材的性能特別有利于上述提到的問題。考慮到生產(chǎn)方面和前述的問題，擠壓管材特別優(yōu)選為，所述腹板以整體腹板的腹 板被設(shè)置于擠壓管材中，其一端位于管材橫截面內(nèi)，另一端位于通道蓋內(nèi)表面上。特別的， 管材橫截面可只有整體腹板。整體腹板優(yōu)選的被制成在第一通道蓋內(nèi)表面和第二通道蓋內(nèi) 表面之間連續(xù)的，且沒有開口。正如圖9A和圖9B所示，根據(jù)本發(fā)明的思路的可以計算擠壓 管材的水力直徑。而且，擠壓管材所述腹板以部分的腹板被設(shè)置于擠壓管材內(nèi)，其一端位于通道內(nèi) 表面上，另一端向管材橫截面內(nèi)部空間自由伸出，也已經(jīng)證明是有利的。正如圖IOA和10B， 及圖IlA和IlB所示，通過根據(jù)本發(fā)明的思路的擠壓流道，可以特別有利的方式計算水力直徑。很明顯優(yōu)選的兩個部分的腹板可以被設(shè)置成彼此末端相對。前述排列的部分腹板 的交替或者組合，兩部分腹板可被設(shè)置于相對于彼此末端側(cè)向錯開。優(yōu)選的，部分腹板和整 體腹板一個接著一個彼此交替排列。已經(jīng)證明如下尺寸和排列的部分腹板是特別有利的。根據(jù)一個特別優(yōu)選的改進(jìn)， 兩個部分腹板之間的距離與管材橫截面的高度的比率，特別是兩個相對的部分腹板和/或 兩個彼此相互偏置的部分腹板，在小于0. 8的范圍內(nèi)，特別的在0. 3-0. 7的范圍之間。優(yōu)選 的，第一部分腹板與整體腹板的距離與第二部分腹板與整體腹板的距離的比率在0. 5-1. 0 的范圍之間，優(yōu)選在0. 6-0.8的范圍內(nèi)。圖8示出了被流體(例如廢氣)潤濕的周長和擠壓管材的外周長的比率與水力直 徑的函數(shù)關(guān)系。由其上的陰影面積標(biāo)注的優(yōu)選水力直徑在2mm-5mm，特別的2. 8mm_3. 8mm。 很明顯由圖8示出所述比率應(yīng)該位于0. 1-0. 5的范圍內(nèi)，使得達(dá)到交換器的和壓力損失的 改進(jìn)。圖8的這種情況通過示例用圖IOB更為詳細(xì)地表示出。在其他的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以注 意到類似的擠壓管材的流動橫截面的趨勢，此后將更為詳細(xì)地描述。因此，圖8示出了不同 的管材距離a的比率，尤其是圖IOB (在本情況下兩個例子中a = 2mm和a = 5mm)，為了不 同的比率值，在此表示為k，在兩相對部分腹板之間的距離與管材橫截面的高度。比率k，如 圖8中的箭頭所示應(yīng)當(dāng)小于0.8的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.3-0. 7的范圍內(nèi)。在這種情況下，在 兩相對部分腹板的距離e和管材橫截面b的寬度的比率k沿著箭頭的方向從0. 25增加到 0. 75。這種分析同時應(yīng)用于在高壓設(shè)計廢氣循環(huán)系統(tǒng)范圍內(nèi)的廢氣冷卻器和在低壓設(shè)計廢 氣循環(huán)系統(tǒng)范圍的廢氣冷卻器。不同優(yōu)選擠壓管材的橫截面的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計在圖9A-圖IlB中進(jìn)行描述。在這 種情況下，應(yīng)當(dāng)清楚認(rèn)識到圖中描述的特定的實施例的相同特征和任何期望的組合都是可 能的，水力直徑在1. 5mm-6mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在2mm-5mm之間，優(yōu)選在2. 8mm_3. 8mm之間仍 是可實現(xiàn)的。特別的，接下來的圖中示出的實施例各個變化中的通道蓋厚度和腹板厚度d是相同或者相近的，并示出了另外的變化中的腹板厚度d和通道蓋厚度s之間的比率小于 1.0。據(jù)此，部分腹板的壁厚或者相似尺寸可根據(jù)目的變化和調(diào)整。圖9A和圖9B示出了擠壓管材61，6Γ的兩種變化；其中，如圖9Β示出的變化的 擠壓管材61'的蓋厚度s比腹板之間的厚度d要厚，然而在圖9A中的擠壓管材61的所述 厚度大體相同。而且，相同的引用數(shù)字用于相同的特征。流道61，61'呈現(xiàn)為整體擠出型材，即擠出通道蓋連同擠出腹板一體。流道61， 61'據(jù)此具有通道蓋63，其內(nèi)空間67被通道蓋的內(nèi)表面65圍繞，在本例中，被設(shè)計為導(dǎo)向 以廢氣的形式的第一流體的熱交換。而且，流道61，61'具有五個腹板69，該腹板被設(shè)置于 內(nèi)空間67內(nèi)，通道蓋內(nèi)表面65上，并與通道蓋63，63'作為整體擠出型材一體成型。腹板 69整體平行于流道軸，該流道軸垂直于圖示平面，沿著形成于熱交換器的殼體的流動路徑 連續(xù)的延伸。示出的穿流橫截面垂直該流道軸，被設(shè)置為在內(nèi)空間67內(nèi)引導(dǎo)廢氣。該設(shè)計 在基于水力直徑dh的條件下進(jìn)行，該條件通過引用圖9B底部的距離a，b給出了本擠壓管 材61，61'。該水力直徑提高了 4倍的穿流橫截面區(qū)域的面積與被廢氣潤濕的周長的比率。 其中該穿流橫截面的面積是a和b的乘積的倍數(shù)。該被潤濕的周長同樣是a和b的和的倍 數(shù)。其中，流道74表示的自由橫截面的寬度被腹板69在流道內(nèi)分開，b表示為流道74的 自由高度。在所述流體通道63，63'，和以下詳細(xì)闡述的流體通道中，壁厚在范圍0. 2mm-2mm 內(nèi)，用于抗蝕性重要的應(yīng)用中優(yōu)選為在范圍0. 5mm-l，4mm內(nèi)，在用于抗蝕性不重要的應(yīng)用 中優(yōu)選在范圍0. 3mm-0. 8mm內(nèi)。這種情況下的流道74的高度b或者內(nèi)部空間67的高度在 范圍2. 5mm-IOmm內(nèi)，優(yōu)選在范圍4. 5mm_7. 5mm內(nèi)。流道74在橫向上的寬度在范圍3mm-10mm 內(nèi)，優(yōu)選在范圍4mm-6mm內(nèi)。圖IOA和圖IOB示出了一個優(yōu)選實施例的擠壓管材71，71'的另外兩種變化，與之 前描述的情況不同的是僅在于通道蓋73，73'的厚度相對于腹板79的厚度。流道71，71' 另外還具有整體腹板79和部分腹板79'的腹板，該部分腹板79'與整體腹板79被交替設(shè) 置。擠壓管材71，71'依次整體成型為擠出型材，通道74依次通過兩整體腹板之間的距離 成型。擠壓管材71，71'的穿流截面的水力直徑如圖IOA和圖IOB所示，特別是如圖IOB所 示。在這種情況下，兩部分腹板79'相對于各自的末端76設(shè)置。圖11A.和圖IlB示出了一個典型實施例的擠壓管材81，81'的另外兩種變化，在 該擠壓管材中設(shè)置有彼此相對橫向錯開的兩個部分腹板89'。根據(jù)圖IOB下的公式可以再 次得到所示形狀的水力直徑，其中a4相當(dāng)于al。第一部分腹板89'到整體腹板89的距離a3與第二部分腹板89'到整體腹板89 的距離a4的比率優(yōu)選在范圍0. 5-1. 0內(nèi)，優(yōu)選在范圍0. 6mm-0. 8mm內(nèi)。在兩相對部分腹板 79'之間和/或彼此錯開的兩部分腹板89'之間的距離e，與管材橫截面的高度b的比率 基本在低于0. 8，特別在范圍0. 3-0. 7內(nèi)。圖9A-圖IlB中示出的根據(jù)本發(fā)明的每個優(yōu)選的擠壓管材都具有根據(jù)上述典型實 施例的壓痕和凸起，以使湍流和熱交換最優(yōu)化，同時在特定的應(yīng)用中，最優(yōu)化壓力降。特別的如圖10A，圖10B，圖11A，圖11B，除了用于沖壓管材壁和管材腹板的所述過 程之外，對整體和部分腹板進(jìn)行單獨的彎曲的實施例也是有利的。由于大量的腹板和半腹 板的長度，管材壁的沖壓可能使其與部分腹板接觸或者幾乎接觸而引起流體通道的堵塞。因此，依靠距離e，特別是圖10A，圖10B，和圖11A，圖IlB示出的形狀，更有利的是只運行 腹板或者部分腹板在腹板連接件附近通過選擇性的壓痕而屈曲，并盡可能少地僅沖壓管材 壁。這使得優(yōu)選的e< l/3b。圖12和圖13的每種情況示出了還沒有凸起的擠壓管材的橫截面的實施例91， 101。在各種情況下示出了部分腹板92，102，該部分腹板從腹板5開始橫向延伸至通道6。 在圖12的例子中部分腹板各設(shè)置于相同的高度而在圖13的例子中位于不同的高度。圖12和圖13的示意圖是按照比例完成的，使得可以根據(jù)圖中的尺寸得出實際的 尺寸比例。應(yīng)當(dāng)理解，不同典型實施例的各特征可根據(jù)需要彼此結(jié)合。
權(quán)利要求
一種用于熱交換器的擠壓管材，包括兩個基本平行的外側(cè)壁(1，2)，該側(cè)壁在所述擠壓管材的縱向(z)和橫向(y)上延伸，并在所述擠壓管材的垂直方向(x)上由兩外窄邊(3，4)連接，其中，至少一連續(xù)腹板(5)在所述外側(cè)壁(1，2)之間在所述縱向(z)和垂直方向(x)上延伸并將所述擠壓管材分隔成至少兩個通道(6)，以及其中，外側(cè)壁(1，2)中的至少一個具有壓痕(7)，通過所述壓痕形成外側(cè)壁(1，2)的伸入通道(6)的兩個凸起(7)和腹板(5)的基本上橫向(y)延伸的凸起(7)，其特征在于，至少一個腹板(5)的凸起(7)相對于橫向(y)具有可控的定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠壓管材，其特征在于，所述擠壓管材的至少一個通道(6)在 縱向上具有關(guān)于橫向(y)整齊的波形路線。
3.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，在橫向(y)上的兩相鄰腹 板(5)之間的距離基本上保持不變。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，至少一個壓痕(7)是細(xì)長 的，其中，大多數(shù)腹板(5)與相同的壓痕(7)相交并被凸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擠壓管材，其特征在于，所述細(xì)長的壓痕(7)相對于橫向(y) 具有一個定向角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的擠壓管材，其特征在于，所述定向角在約0°-45°之間，特別 的在約20° -45°之間，更特別的在約28° -42°之間。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，至少一個所述壓痕(7)僅 與至少一個腹板(5)大體上重合。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，至少一個所述壓痕(7)不 與腹板(5)重合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擠壓管材，其特征在于，所述壓痕(7)具有與所述橫向(y)相 反的定向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的擠壓管材，其特征在于，所述壓痕(7)相對于所述橫向(y) 的定向角在約0° -45°之間，特別的在約25° -45°之間，特別的在約30° -40°之間。
11.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，至少一個所述壓痕(7)呈 現(xiàn)為翅形，如細(xì)長的小翅。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的擠壓管材，其特征在于，所述的翅形壓痕(7)的長寬比在 1. 2-5之間，優(yōu)選在2-5之間，特別優(yōu)選在2. 5-3. 2之間，或者優(yōu)選在1. 5-3之間，特別優(yōu)選 在1. 8-2. 5之間。
13.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材，其特征在于，相鄰腹板(5)的至少若干 凸起(7)的定向相同，該腹板在縱向上具有大體相同的高度。
14.一種機動車輛的熱交換器，包括根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的擠壓管材。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1-49中的任一項所述的擠壓管材的生產(chǎn)方法，包括步驟通過擠壓過程生產(chǎn)擠壓管材，和隨后在所述側(cè)壁(1，2)上壓印壓痕。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于熱交換器的擠壓管材，包括兩基本平行的外側(cè)壁(1，2)，該側(cè)壁在所述擠壓管材的縱向(z)和橫向(y)上延伸，并在所述擠壓管材的垂直方向(x)上由兩外窄邊(3，4)連接，其中，在所述縱向(z)和垂直方向(x)上的至少一連續(xù)腹板(5)在所述側(cè)壁(1，2)之間延伸，所述腹板將所述擠壓管材的至少兩個通道(6)分開，以及其中，外側(cè)壁(1，2)中的至少一個具有壓痕(7)，通過所述壓痕形成側(cè)壁(1，2)的伸入通道(6)的凸起(7)和腹板(5)的基本上橫向(y)延伸的凸起(7)，其特征在于，至少一個腹板(5)的凸起(7)關(guān)于橫向(y)具有可控的方向。
文檔編號F28F1/42GK101910774SQ200880125116
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者烏爾里希·毛赫爾, 延斯·魯克維德, 彼得·格斯克斯 申請人:貝洱兩合公司