热交换器的制作方法

本发明涉及热交换器以及热交换器的制造及组装方法，尤其涉及用于电机汽车的具有机械性地组装的封头(header)的空气流动热交换器。

背景技术：

典型地，汽车通常设有引擎冷却系统，上述引擎冷却系统包括被称作散热器的热交换器。当引擎工作时，热从引擎向通过引擎流动的制冷剂传递。接着制冷剂通过一系列管道从引擎向热交换器流动。在热交换器中，热从制冷剂向经由热交换器的外侧部流动的温度更低的空气传递。这种过程自身连续循环反复，来对引擎进行冷却。

而且，热交换器还使用在用于涡轮增压器及超级增压器(supercharger)内的中间冷却器(intercoolers)和用于对电动车辆内的电力供给部进行辅助冷却的空气调节系统中。

典型的热交换器包括配置于通常被称作基体(matrix)的热交换部分的一端部的由通常被称作封头的两个腔室支撑的一系列管。基体包括从输入口及排出口向封头的一方向来在多个封头之间移送液体冷却剂的一系列平行的管。管之间的空气流动有助于冷却介质内的热的消散(dissipate)。为了提高基体的表面积，并提高基体的散热能力，通常在上述管跨设(spanned)一系列翘片(fins)，上述翘片在上述管之间以横贯管的长度的方向平行或锯齿形排列的方式延伸。

虽然封头可以部分或全部由聚合物材料形成，但由金属材料制造热交换器的基体，例如由铝合金制造热交换器的基体。并且，封头通常还具备由金属材料构成的底板，上述底板与上述管的端部连接。封头的侧壁可由金属材料制造，但由于费用问题，目前往往由塑料材料制造，上述侧壁通过如在金属材料内的起皱(crimps)来固定于上述金属底板，此时，上述金属底板与上述封头的侧壁之间的密封，由向上述底板与上述侧壁之间的接合部的周围延伸的柔软(compliant)并可压缩的密封垫或o型环来实现。

用于制造如上所述的热交换器的公知的方法有两种。其中之一为为了将基体和接合(joined)于上述基体的各个封头的金属部分一同焊接而使用可控气氛钎焊(controlledatmospherebrazing，cab)。在这种说明中，将上述可控气氛钎焊工序或焊接工序称作“加热及熔合工序”。

用于制造如上所述的热交换器的公知的另一方法为通过采用基体与多个封头的机械性组装(ma)来避免相邻的多个金属构件之间的焊接或钎焊。在这种说明中，“机械性的接合部”和“机械性地相接合”等用语是为了指明借助不另行地一同连接的分离的接触(in-contact)构件来机械性地使相邻的多个构件一同被维持的任意的不被焊接或不被钎焊的多个接合部而使用。

在可控气氛钎焊工序中，相紧固的多个金属管在多个金属管之间留有空间，此时设置于多个管之间的间隙的通常以锯齿形配置的多个金属翘片位于上述空间内。在很多可控气氛钎焊热交换器中，多个管分别包括单一的封闭型通道，或代替性地，为了形成双重封闭型通道而借助沿着长度方向延伸的划分壁来分离的并行(side-by-side)的单一的通道对。管通常具有细长型(elongate)的横截面形状，实际具有矩形横截面形状，而且包括实际扁平的两个相向的相对长的多个侧部(sides)或多个面，以及两个相向的曲线形的短侧部或端部。接着，翘片焊接在长侧部，并且实际上，翘片并不以超出短侧部的界限的方式延伸。各个管的端部向金属封头底板内的开口的内部延伸。相邻的金属构件之间的间隙维持在小于约0.15mm，从而为了在构件之间形成钎焊接合部，当组装体通过钎焊炉(furnace)通过时，其间隙借助钎料相连并被密封。为了提供高导热度，优选地，上述多个金属构件均为铝合金。

在机械性组装工序中，翘片、管及封头并不全部借助金属接合部来相结合，而是借助摩擦连接或机械性连接来一同被维持。翘片以相对于多个管呈直角的方式连续延伸，来代替以沿着与多个管相同的方向延伸的方式被折叠或起皱(corrugated)，从而多个翘片具有用于使各个管通过的多个开口。在这种排列中，多个翘片以平行并密集方式隔开，而且通常延伸至基体的相向的前方及后方的多个表面。管具有圆形横截面，而且初期直径小于插入上述多个管的翘片的多个开口的直径。为了提供高导热度，优选地，多个金属构件均为铝合金。被称作“弹头(bullet)”的工具(tool)沿着各个管的内部长度被向下加压。弹头的直径大于管的初期内部直径，从而各个管以对翘片的开口加压的方式膨胀。这个借助机械性的结合部将翘片固定于管。各个封头的底板具有用于管的端部的开口。这种开口具有用于介于管的金属与底板之间的塑料密封件或橡胶密封件的充分的间隙。例如，周知的有，通过为了使多个管的端部机械性地膨胀并以此压缩(compress)密封部而使用向多个管的端部内被压入的圆锥形工具，来紧密(tight)密封的很多公知的方法。

与其他工序相比，各个工序分别具有特定优点和缺点。采用可控气氛钎焊工序来制造的热交换器在给定大小的热交换器中，提供高热交换容量，并在部分方式中，在机械性方面更加坚固(robust)，这是由于管扁平并延伸至热交换器的前方及后方的面，并以此保护多个翘片。而明显的缺点为钎焊工序需要经由费用高昂的钎焊炉的长长的通道。并且，在引擎及散热器冷却系统的工作过程中，散热器的管暴露于热循环(热交换器构件的升温及降温)中，这种热循环，随着相邻的管以不同的程度膨胀来诱导应力，从而因管的相邻而向管赋予轴方向负荷(loads)。以此，处于使用过程中的热交换器的热膨胀通常不均匀，而且根据制冷剂的流动模式在热交换器的特定部分内产生裂痕，从而有可能引起热交换器的泄漏及早期故障。尤其，为了将热交换器的容量最大化，管以相邻的多个管的多个面相互相向的状态，并以形成用于可使空气等制冷介质流通并流动的多个翘片的多个管之间的空间或通道的状态并行排列。因而，这种多个管的几何形状，在生成可使制冷介质通过的较大的表面积并可将热交换器中的空气流动的阻碍最小化方面优选。但是，这种类型的封头/管组合容易产生故障，这是由于应力集中于沿着封头/管的接合部，尤其集中于多个管的头部(nose)周围和多个管壁紧密弯曲的位置。

机械性组装工序不需要高昂的钎焊炉，可用于生产低廉的热交换器。由于多个管的端部和多个封头之间的多个接合部采用机械性的方式接合，因而多个压缩接合部可被设计成允许由热交换器被加热或被冷却时的不同的热膨胀而产生的多个管和多个封头之间的略微的长度方向的移动。由此，所有机械性热交换器减少或实际排除多个热交换器构件之间的热应力，以此，提高热交换器的可靠性以及延长热交换器的寿命。但是，这种热交换器在给定的大小下，热传递效率低，因此，为了提供相同的容量，机械性接合的热交换器应大于其他热交换器。因而，在以任意的给定的用途来使用时，需提供用于更大的热交换器的大空间。在多个圆形冷却翘片的前后延伸并平行的多个翘片，与在采用可控气氛钎焊工序形成的热交换器的扁平的多个管之间嵌套(nested)的锯齿形翘片相比，相当不坚固。为了将热交换容量最大化，翘片的厚度应为约0.1mm，而且这种多个翘片通过手指的按压也容易变形。任何这种破损降低经由热交换器的空气等的制冷介质的流动。在汽车散热器中，经常由石子或砂砾(grit)击打散热器，来对基体的冷却率引起积累性损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供可解决上述多个问题中的至少一部分的热交换器以及热交换器的制造及组装方法。

根据本发明的第一实施方式，提供一种热交换器，这种热交换器包括：

基体，其由全金属连接而成，上述基体包括多个实际平行的金属管以及多个金属翅片，上述管具有热传递部分，上述热传递部分呈细长型横截面形状，并包括两个相向的长侧部及两个相向的短侧部，上述翅片位于相邻的上述管的热传递部分的相向的长侧部之间；以及

第一封头及第二封头，上述管分别在上述管的相向的端部具有第一端部部分及第二端部部分，上述第一端部部分及第二端部部分分别与上述第一封头及第二封头相接合，由此上述基体在外部介质和借助上述管而在上述封头之间移送的制冷剂之间传递热，

上述管中的至少一个借助至少一个自适应部件来在上述第一端部部分与上述第一封头机械性地相接合，上述自适应部件向上述第一端部部分的周围延伸来提供与上述第一端部部分之间的密封部以用于在上述热交换器内维持的制冷剂，并且允许由上述基体的热膨胀及热收缩引起的上述机械性地相接合的管和第一封头之间的相对移动。

上述自适应部件可由塑料材料或橡胶材料而成，优选地，具有弹性，由此可弹性变形，并且可根据从外部施加的力来膨胀及收缩。

虽然这种普通的说明为对具有机械性接合部的热交换器的说明，尤其与第一封头及管的第一端部部分相关，但需注意的是，第二封头及管的第二端部部分可选择性地具有与第一封头及管的第一端部相同的特征。

代替性地，由于机械性地接合的管的第一端部部分及第一封头的相对运动被上述管的第一端部部分与第一封头之间的自适应部件收容，因而通过在加热及熔合工序中制造的第二封头和管的金属材料之间的连接，管的第二端部部分可全部与第二封头相接合。

通常，上述自适应部件与管直接接触来对在热交换器内维持的制冷剂与管一同进行密封，而且上述自适应部件允许由上述基体的热膨胀及收缩引起的相对于上述第一封头的机械性地相接合的上述管的第一端部部分的沿着管的长度的相对移动。

通常上述翘片可在相邻的管的相向的长侧部之间延伸，上述管及翘片的排列在加热及熔合工序中被固定(fixed)，来形成全金属连接的基体。基体可具有相向的第一面及第二面，上述管的更长的侧部在第一面与第二面之间延伸，从而在热交换器的使用过程中，为了使空气等的外部介质实施热传递，使得空气等的外部介质通过基体从第一基体面向第二基体面流动。因而，热传递部分可以为在基体的相向的第一面及第二面之间延伸的实际呈矩形的横截面。

在存在封头和管之间的机械性接合部的位置被允许的相对运动，防止因基体和/或封头的不均匀的热膨胀而导致的应力被累积。并且，机械性接合允许封头和管之间的广义上的可能的接合方式，另一方面，依旧维持全金属连接的基体的优点、尤其在紧凑(compact)的形态下具有较高的热传递效率的优点以及可设计成在相邻的细长型管之间的物理损伤中部分保护翘片的优点。

例如，通过可控气氛钎焊工序、锡焊工序、钎焊工序或在煅烧(calcination)工序中的炉内通过施加热，来使得翘片金属性地连接或熔合于管。以下，为了便于说明，将形成金属对金属连结的所有加热工序称作“加热及熔合工序”。

在本发明的优选实施例中，相邻的管的长侧部实际以相互(eachother)平行的方式隔开，而且相互(oneanother)以方向相反的方式隔开。

可形成最接近基体的封头的部分与管的连接。在这里，封头的这种部分可以为与被称作底板的板相类似的部件。为了形成封头，这种底板例如可在从底板的大体呈平面的部分远离的一侧延伸的外缘或唇部(lip)可由永久性地或以可去除的方式附着于上述底板的盖来遮盖。在本发明的优选实施例中，第一封头具有第一底板，并且优选地，第二封头具有第二底板。接着，上述底板或各个底板可具有多个开口，各个开口用于和在第一端部部分及第二端部部分均具有至少一个开口部的相应的管形成流动连接。

当端部部分收容于各个开口内时，为了使上述第一端部部分和上述第一封头一同机械性地接合，上述自适应部件的密封部分介于上述开口周围的机械性地接合的第一端部部分与第一底板之间。

接着，自适应部件通过向开口周围延伸来提供与第一底板之间的密封以用于在热交换器内维持的制冷剂。通常，自适应部件在开口周围直接与第一底板相接触来提供用于借助第一封头维持的制冷剂的开口部周围的密封。

各个第一端部部分可收容于第一底板的开口中的相应的一个开口内。开口分别可以以留有用于收容管及自适应部件的密封部分的间隙(clearance)的方式具有与管的细长型(elongate)横截面相一致的细长型形状。

在本发明的优选实施例中，第二管的端部部分也可分别在相应的开口借助第二底板来与第二封头机械性地相接合。代替性地，任意数量的第二管的端部部分借助金属对金属连接来与第二封头相接合，在这种情况下，优选地，这种连接可在将基体的构件一同熔合而采用的相同的加热及熔合工序中形成。当存在在两个端部均具有全金属连接部的多个管时，可在全金属连接的管之间，存在机械性地接合的管中的至少一个。

一旦接合，在使用热交换器的过程中，管可通过管的端部开口部来从一个封头向另一个封头移送如可以为乙二醇和水的混合物的制冷剂，各个管在管的端部部分之间具有热传递部分。

优选地，翘片在相邻的一对相向的长侧部(sides)之间延伸，上述管及翘片一同形成全金属连接的基体。基体通常具有第一面及第二面。若各个管的长侧部在基体的第一面及第二面之间延伸，则成为本发明的特殊的优点。这有助于提供相向的侧部的机械性刚度(rigidity)。由此，优选地，各个管的长侧部实际与在基体的相向面露出的翘片的部分形成相同的高度(flush)。因而，因各个管的短侧部，而使与面中的一个任意的接触实际偏向或被遮蔽，通常，这与典型的较薄的翘片相比，更加坚固。

基体的构件以在使用中使如空气从第一面向第二面通过基体流动来传递热的方式排列。

在本发明的优选实施例中，机械性地接合的管的第一端部部分具有膨胀的部分，借助上述管的膨胀的部分来向开口周围压缩上述自适应部件的密封部分。

由此，上述自适应部件在各个膨胀的第一端部部分和第一底板内的相应的开口的相向的表面之间被压缩。从而，被压缩的自适应部件提供机械性地结合的第一端部部分和收容第一端部部分的第一底板内的相应的开口之间的密封或它们各自的密封。

由此，第一端部部分的开口部具有从开口部的周围向外侧膨胀的内部尺寸。

膨胀的端部部分可具有细长型的横截面形状，因而包括两个相向的长侧部及两个相向的短侧部。

第一管的端部部分可分别具有相对于热传递部分的横截面形状膨胀的横截面形状。这种膨胀减少制冷剂在各个管的开口部的流动阻力，同时起到在上述第一端部部分和上述底板开口之间压缩上述自适应部件的密封部分的作用。这尤其有助于在自适应部件和管的端部部分的短边缘或角部周围形成良好的密封部。

可存在具有向外侧变锥形的形状的从热传递部分向膨胀的端部部分延伸的管的锥形的段，使得两个相向的长侧部之间的距离增加，还使得两个相向的短侧部之间的距离增加。由此，自适应部件借助管的膨胀的部分来在开口的整体范围的周围被压缩。

机械性地接合的第一端部部分通常具有用于移送制冷剂的开口部。膨胀的端部部分的两个相向的长侧部靠近开口部而向外侧展开，膨胀的端部部分的两个相向的短侧部靠近开口部而向外侧展开。在这种方式中，第一端部部分具有膨胀的端部部分。

膨胀的端部部分可具有与自适应部件的密封部分相接触且具有实际一定的横截面形状的段。在管的长度方向运动的预计的范围内具有这种一定的形状的优点为，密封部分不会因由基体的热膨胀及收缩导致的机械性地相接合的第一端部部分和第一封头的相对运动而被压缩或膨胀。这有助于即使在因热膨胀或收缩而导致管沿着长度方向移动的情况下，保障可靠的接触。

优选地，在用于汽车时，在热交换器的设计中允许的机械性接合部内或机械性接合部各自的膨胀及收缩程度在－40℃至120℃的温度范围内被均等化(equate)。

自适应部件可具有底座部分及至少一个突出部分。在本发明的优选实施例中，底座放置于第一底板的表面上，突出部分或各个突出部分通过第一底板内的开口中的相应的一个开口来延伸。在这种方式中，自适应部件的密封部分介于第一底板及机械性地接合的第一端部部分之间。

可存在用于上述膨胀的管的端部部分各个的分离的一个自适应部件。在这种情况下，自适应部件可分别通过封头或底板内的相应的开口来延伸，由此，自适应部件分别介于相应的膨胀的管的端部部分和开口之间。

代替性地，自适应部件的底座部分可以为一体型构件，例如可以为在内部具有多个开口的薄片，上述薄片内的开口分别具有用于提供突出部分的上升的边缘，上述上升的边缘分别通过第一底板内的相应的开口来延伸。在这种方式中，边缘分别介于第一底板和机械性地相结合的第一端部部分之间来提供密封部分。

自适应部件的底座部分放置于朝向基体实际上相向的第一底板的外侧表面上。代替性地，自适应部件的底座部分可放置于远离基体实际上相向的第一底板的内部表面上。

当封头中的一个或两个均具有底板时，这种底板可具有周围及与上述周围相接合的盖。接着，第一封头盖及薄片向上述外周延伸，来可提供上述底板和上述盖之间的周围的密封部。

封头和/或底板无需由金属材料制造。封头(和/或底板)可由聚合物材料制造。通过聚合物材料的封头盖借助连接的接合处(seam)例如被胶粘物粘结或被振动焊接来在相应的聚合物材料底板形成密封，从而形成聚合物连接部。

代替性地，封头的聚合物盖及第一底板的聚合物材料可在这种构件之间具有至少一个夹子留存(rataining)特征部，由此，第一封头的盖固定于第一底板。

热传递部分可在贯穿管的长度来延伸的平面内实际具有矩形横截面。

相邻的第一端部部分可具有分离的自适应部件，但在优选实施例中，具有相邻的管的端部由一体型构件来提供的自适应部件。

借助自适应部件来收容相对移动的方式存在两种。上述自适应部件可为了允许上述管的端部部分的相对移动而弯曲。代替性地或附加性地，上述自适应部件为了允许上述管的端部部分的相对移动而可以以与上述膨胀的管的端部部分相接触的状态滑动。

只要基体在一侧部与上述相应的封头机械性地接合，上述管的其他侧部仍与金属封头相熔合，这是由于自适应部件的相对移动防止应力在熔合的侧部积累。因而，管中的至少一个可具有借助全金属连接来与相应的金属封头或金属底板相接合的一个端部部分。

根据本发明的第二实施方式，提供由基体、第一封头及第二封头组装热交换器的方法，其中，上述基体包括细长型且实际平行的多个金属管以及多个金属翅片，上述管具有热传递部分，上述热传递部分的横截面的形状为细长型，包括两个相向的长侧部及两个相向的短侧部，上述翅片位于相邻的上述管的热传递部分的上述相向的长侧部之间，上述翅片借助全金属连接来与相邻的上述管相接合，上述管分别在上述管的相向的端部具有第一端部部分及第二端部部分。

上述热交换器的组装方法包括使上述第一端部部分及第二端部部分分别与上述第一封头及第二封头接合，以构成为上述基体在外部介质和借助上述管而在上述封头之间移送的制冷剂之间传递热的步骤，上述管中的至少一个借助至少一个自适应部件来在上述第一端部部分与上述第一封头机械性地相接合，上述自适应部件通过向上述第一端部部分的周围延伸来提供与上述第一端部部分之间的密封以用于在上述热交换器内维持的制冷剂，上述自适应部件允许由上述基体的热膨胀及收缩引起的相接合的上述第一端部部分和上述第一封头之间的沿着机械性地相接合的管的长度的相对移动。

并且，根据本发明的第三实施方式，提供热交换器的制造方法，上述热交换器包括全金属连接的基体，上述热交换器的制造方法包括：

形成第一封头的步骤，上述第一封头具有第一组多个开口；

形成第二封头的步骤，上述第二封头具有第二组多个开口；

形成多个细长型金属管的步骤，上述管分别具有第一端部部分、第二端部部分以及开口部，上述开口部位于上述管的两个端部部分以通过上述管从一个封头向另一封头移送制冷剂，各个上述管在上述端部部分之间具备用于与外部介质进行热传递的热传递部分，上述热传递部分具有细长型的横截面形状，上述热传递部分包括两个相向的长侧部及两个相向的短侧部；

形成多个金属翅片的步骤；

使上述管及翅片排列，以使上述管相互之间实际平行，并使上述翅片在上述管中的相邻的一对管的相向的长侧部之间延伸的步骤；

使用加热及熔合工序的步骤，一同接合所述排列的上述管及翅片来形成全金属连接的基体，上述基体具有第一面及第二面，由此在使用中，外部介质从上述第一面向上述第二面通过上述基体流动，从而在借助上述管移送的制冷剂和上述外部介质之间实施热传递；

使上述第一管端部部分与上述第一组的开口整列，使上述第二端部部分与上述第二组的开口整列，并使各个上述端部部分与相应的被整列的开口组接合的步骤；以及

为了针对上述管中的至少一个，在上述第一组的开口中的相应的开口内收容上述第一端部部分，并在收容上述第一端部部分的相应的开口和上述第一封头的第一端部部分之间的机械性接合部内使上述管与上述封头相接合，而使用自适应部件的步骤，上述自适应部件提供用于上述制冷剂的上述第一端部部分的周围的密封，上述自适应部件允许由上述基体的热膨胀及收缩引起的相接合的上述第一端部部分和上述第一封头之间的沿着机械性地相接合的管的长度的相对移动。

优选地，上述管的长侧部在上述基体的上述第一面和上述第二面之间延伸。

选择性地，在加热及熔合工序中，可借助端部部分和封头之间的全金属连接，使得管中的至少一个在两个端部部分与相应的封头相接合。在加热及熔合工序中，可存在借助全金属连接来在两个端部部分与相应的封头相接合的管，在此情况下，优选地，存在在全金属连接的管之间机械性地接合的管中的至少一个。

代替性地或附加性地，基体可包括实际与上述管平行的至少一个条，上述条借助条与封头之间的全金属连接来与两个封头相接合。在本发明的优选实施例中，条为夹在管之间的保护条。

热交换器的制造方法可包括：形成第一底板的步骤，上述第一组的多个开口设置于上述第一底板内；形成第二底板的步骤，上述第二组的多个开口设置于上述第二底板内；形成第一封头的步骤，形成第一封头盖，并将上述第一封头盖组装于上述第一底板来形成第一封头；以及形成第二封头的步骤，形成第二封头盖，并将上述第二封头盖组装于上述第二底板来形成第二封头。

当第二底板为金属时，上述热交换器的制造方法可包括如下步骤：借助上述第二端部部分和上述第二封头之间的加热及熔合工序中的全金属连接，来在上述第二端部部分使上述金属管分别与上述第二封头相接合。

机械性地相接合的管通常具有外侧壁。上述热交换器的制造方法可包括相对于上述热传递部分内的上述壁，使上述第一端部部分内的壁向外侧延伸的步骤。在这种方式中，上述自适应部件的密封部分与上述第一端部部分内的膨胀的壁相接触并被压缩，从而提供密封，并允许由上述基体的热膨胀及收缩引起的上述管的端部部分相对于上述接合的底板的相对移动。

在上述端部部分的壁膨胀之前，上述热交换器的制造方法可包括：通过使第一端部部分插入供上述第一端部部分整列的上述开口中的相应的一个开口的插入步骤；使自适应部件介于被插入的上述端部部分和上述第一封头之间的步骤；以及为了在膨胀的上述第一端部部分的周围形成密封，而使相应的上述端部部分膨胀以使上述第一端部部分压缩上述自适应部件的步骤。

在本发明的优选实施例中，上述第一封头具有向在内部收容上述第一端部部分的上述开口的各个周围延伸的壁，上述热交换器的制造方法包括使上述封头的壁朝向被收容的第一端部部分向内膨胀的步骤，由此使上述自适应部件的密封部分与上述开口周围的第一封头的膨胀的壁接触而被压缩。

附图说明

接着，参照附图，仅仅作为例子来对本发明进行追加说明。

图1为在对热交换器的构件进行钎焊之前，用于本发明优选实施例的热交换器内的基体的被组装的排列的金属管及金属翘片的简要俯视图。

图2为示出当借助临时的框架一同把持时的图1中的构件的简图。

图3为为了将图1中的基体的构件一同钎焊而使用的可控气氛钎焊(可控气氛钎焊)工序的简要立体图。

图4为示出在本发明的第一优选实施例中，具有刻意装配的自适应部件的金属封头底板如何与基体管的端部部分机械性连接的放大的部分图，并示出钎焊的基体的横截面。

图5为示出自适应部件怎样设有用于收容管端部部分的开口，来使得自适应部件介于封头底板与管的端部部分之间的自适应部件与基体管的端部相连接后的基体的一部分及封头底板的横剖视图。

图6为图5的vi-vi方向的俯视图，是示出封头底板的内部、自适应部件及管的端部的俯视图。

图7为示出图5中的相连接的封头底板及基体，并示出膨胀工具怎样朝向管的端部沿着长度方向移动的图。

图8为示出膨胀工具怎样设有为了在各个开口部的整体周围向外侧分别使管壁变形而向管的端部部分的各个开口部压入的多个弹头型(bulletnosed)突出部，并示出由此为了制造管的端部部分和密封部而使得自适应部件怎样被压缩的图。

图9及图10为示出为了在本发明第一优选实施例中完成热交换器的组装而在去除膨胀工具后封头盖怎样与封头底板相连接，并示出之后制冷剂可通过热交换器流动的图。

图11为本发明第二优选实施例的用于热交换器的装配于封头板的外部表面的自适应部件及金属封头底板的一部分的横剖视图。

图12为示出一同装配图11中的自适应部件和封头底板的图。

图13为沿着图12中的xiii-xiii线取的封头底板的外部表面的俯视图。

图14为示出在通过自适应部件内的开口插入被钎焊的基体的管的端部部分后，具有多个弹头型突出部的膨胀工具怎样被压入管的端部部分的各个开口部内，并且怎样被压入各个管的端部的任一侧部的金属封头底板的杯状的部分的图。

图15为沿着图14的xv-xv线取的装配于封头底板的自适应部件的内部部分的封头底板的内侧部的俯视图。

图16及图17基于图14，是示出为了使管的端部部分的各个开口部向外部变形，同时在各个管的端部部分的一个侧部上使金属封头底板的杯状的部分向外部变形而怎样使用工具的横剖视图。

图18为示出本发明第三优选实施例的用于热交换器的装配于封头底板的内侧表面的自适应部件及塑料材质封头底板的一部分的横剖视图。

图19为示出将图12中的自适应部件及封头底板一同装配的状态的图。

图20为示出图19中的自适应部件及塑料材质封头底板的一部分的横剖视图，是一同示出为了在被钎焊的基体的管的端部部分通过自适应部件内的开口插入后，通过使管的端部部分膨胀，并压缩自适应部件来形成与管的端部部分之间的密封而使用的膨胀工具的横剖视图。

图21为在回收膨胀工具后沿着图20中的xxi-xxi线取的装配于封头底板的自适应部件的内部部分的塑料材质封头底板的内部俯视图。

图22为图20中的自适应部件、被接合的基体及塑料材质的封头底板的一部分的横剖视图，是示出为了在本发明第三优选实施例中完成热交换器的组装而怎样在封头底板连接塑料材质的封头盖的横剖视图。

图23为示出设有图22中的封头的变形的热交换器的一部分的横剖视图，是示出通过塑料材质的封头盖夹于封头底板来完成热交换器的组装的横剖视图。

具体实施方式

图1至图3示出在以下说明中将更加具体地进行说明的在如图10所示的及如本发明的追加性实施例的包括用于热交换器100的基体10的熔合的组装体7'的制造过程中的初期步骤。实施例均与汽车的热交换器相关，但发明的原理也可适用于以冷却及加热为目的的其他类型的热交换器。

在这种实施例中，首先，由铝形成的沿着细长型的长度方向延伸的多个金属管2，在多个管的相邻的一对管之间的空间6内具有由铝形成的多个金属翘片4，向平行的排列方向隔开来组装。由此，选择性地，除了最端部的上端部及下端部的多个翘片，多个管2由各翘片4的相向的上端部及下端部的多个侧部撑托(bracket)，上述最端部的上端部及下端部的翘片，在需要在上述位置提供更大的机械性保护的情况下，在上述实施例中借助作为实心型(solid)金属条8的保护用细长型长度方向的延伸构件来在一侧部上被连接。虽然附图中示出实心型金属杆形状的多个端部条8，但代替性地，上述多个杆及相邻的多个翘片可省略，在此情况下，多个管2在上端部及下端部的位置不被其他构件撑托。

图1示出在对多个构件进行钎焊(brazing)之前的多个管2、多个翘片4及多个保护用端部条8。这种构件在初期松动而不相连接。为了在后续的工序中一同维持多个构件，在多个构件的周围临时配置框架或一个以上的束带，来形成维持组装体7。这些仅仅以简要的形态在图2中示出为多个托架形状的线12。

在使得多个构件2、4、8以如上所述的方式一同维持的状态下，上述多个构件经加热及熔合工序，在这种实施例中，如图3所示，上述工序为可控气氛钎焊(cab)工序11。如上所述的工序为如用于制造包括与多个管的多个端部相连接的多个封头或多个封头底板的全金属的热交换器而采用的本发明所属技术领域的技术人员公知的普通工序，因此不对上述工序进行详细说明。

选择性地，在本发明的部分实施例中，多个管2中的一个端部可在加热及熔合工序中附着于金属封头，或者多个管的一个或两个端部在加热及熔合工序中附着于相应的金属封头底板。在进行加热及熔合工序之前，这种多个端部构件可附着于组装体7的一个侧部或两个侧部，接着在相同的工序中，可与基体一同熔合，或可在之后的工序中，上述多个构件与分离的封头或封头底板相熔合。但是，在分离的情况下，至少一个侧部上的至少一个管的端部并不以如上所述的方式接合，而以分离的方式维持，如在下述中的具体说明，可与自适应机械性接合部相接合。

由此，在图3中，在传送机的传送带上的位置上以轮廓线来表示这种两个封头或多个封头底板，但上述图3仅仅是简要性的，而且应该可以理解，加热及熔合工序可与仅存在一个封头或封头底板或不存在一个封头或封头底板的情况相同。

在加热及熔合工序包括至少一个封头或封头底板的情况下，通过沿着细长型的长度方向延伸的多个构件、多个保护用条8或上述管的端部13、13'、或各个管的端部的管端部部分14、14'中的一个以上与封头相熔合来形成金属对金属的接合部。但是，至少一个或两个封头中的剩余的管中的至少一个封头可在加热及熔合工序中并不以如上所述的方式接合，而以工序中的后续步骤中通过以下具体说明的多个方式中的一种方式与相应的封头机械性地相连接。

当可控气氛钎焊工序11结束时，多个管2、多个翘片4及多个选择性的保护用金属条8与向相邻并相接触的多个构件的金属内以无连接处(seamlessly)的方式延伸的多个构件的金属相熔合。相类似地，若包括多个封头中的一方或两方全部，则多个管的端部中的至少一部分与各自的封头或封头底板内的相应的多个开口相熔合，但多个管的端部中的至少一个仍相对于相应的开口自由地维持。在加热及熔合工序中，可通过提供与封头的任意相邻的表面形成的充分宽的间隙，如提供至少1mm的间隙，来防止在管的端部形成金属对金属的接合部。

图4至图22尤其涉及为了使管与基体10熔合来使得对管的所有连接以机械方式形成而采用的相同的工序中使封头或底板在任何管的端部熔合的情况。但，金属条8在之后的加热及熔合工序中与封头底板20的外侧表面相接合来在热交换器100的相向的上端部及下端部的端部17、17'提供机械性强度。

由此，若在这种实施例中，各个管2初期具有自由延伸的相向的长度方向端部13、13'，则图4示出仅包括基体的图3的熔合的组装体7'。管的端部部分14、14'分别以与基体10的相向的左侧及右侧的各个侧部16、16'的其他管的端部部分全部平行的方式整列。翘片4以贯穿无法与管的端部部分14、14'相接触而中断的管的中央热传递部分15的方式延伸，由此，相对于翘片及热传递部分的侧部，管的端部部分自由延伸。

接着，封头或封头底板与基体10的两个侧部16、16'上的管的端部部分14、14'机械性地相连接。若只有一个封头或封头底板在可控气氛钎焊工序中与基体完全熔合，则这种工序包括使管中的一个以上与其他侧部上的其他封头或封头底板机械性地相接合。

在这种实施例中，两个封头底板(示出其中的一个底板20)与薄片相似自适应部件22一同组装，而且朝向相应的管的端部部分14沿着长度方向24移动。自适应部件具有扁平的底座部分21及多个突出部分36，各个突出部分以从底座部分远离的方式延伸。自适应部件22具有弹性，由此可被弹性压缩，例如可由合成橡胶材料制造。图5为示出组装时的排列，图6示出封头板20、自适应部件22及管端部13的管的端部表面26的内部端部图。

在这种实施例中，管2由铝合金形成，而且具有一个长度方向的延伸通道28。但是，虽然未图示，但本发明所属技术领域的技术人员应该能够理解这种管可折叠，并且可具有一个以上的附加通道。具有两个并排的通道的被折叠的管往往被称作“b-管”，这基于与管10的长度方向的轴29相互垂直的横截面形状。被折叠的管与具有单一通道的管相比，可增加强度，并在管的结构中可使用更加薄且轻的材料。但是，如下述中的具体说明，单一通道的管更适合使上述管的端部膨胀，并且更适合借助自适应部件进行密封。

管2及端部条8为典型的薄片金属，例如可由铝来形成。在管中，薄片金属的两个相向的边缘一同组合来沿着管2的长度形成连接处，通过对这种连接处进行钎焊来对管2进行密封。翘片4也是典型的薄片金属，例如由铝形成，而且在这种实施例中，各个翘片被折叠成锯齿形模式或三角型模式。

从对图4及图6的比较中可确认，管通常以各个管2的热传递部分15具有宽或广的第一尺寸31及薄或窄的第二尺寸32的方式实现扁平化。尤其，管包括：宽的部分，与管的热传递部分15的外部壁33相向，通常为平面型；窄的部分，在侧部34及上述宽的部分之间延伸，上述窄的部分相互相向，通常为曲线型；以及侧部35。管2以使得连接处(未图示)贯穿管2的窄的尺寸32来延伸的方式实现扁平化。由此，热传递部分15在横贯各个管的长度来延伸的水平平面内的横截面形状上呈细长型。

在本发明的文脉中，“扁平”或“扁平化(flattened)”等用语的使用与具有宽而薄的形状的物体(object)相关，即与厚度对深度相关来用于具有较宽的表面的物体。

如图9及图10所示，为了在封头之间移送热交换流体或制冷剂40，管2在第一封头41和第二封头42之间延伸。管2沿着热交换器100的高度向以侧方向隔开，而且在内部连接翘片的间隙6形成于管2的相邻的一对管的外部壁33的相向的宽的部分34。

典型地，当使用热交换器时，被加热的制冷剂40通过管2流动，而且，低温的流体如空气，通过基体10内的间隙或孔来流动。制冷剂的热沿着管2的壁33向翘片4内传递，而且接着这种热能从管及翘片的外部表面辐射，并借助低温流体或空气的流动来辅助散热。管的扁平化的形状将管的表面与体积的比率最大化，由此增加热交换器100的效率，同时向翘片提供强度及物理保护，上述翘片的高度实际与基体10的相向的前方及后方面上的管的热传递部分15的两个相向的短侧部35的高度相同。

在热交换器100的工作过程中，基体10暴露于典型地不均匀并由此产生的热膨胀而引起不均匀的应力的热循环(多个热交换器构件的升温及降温)。相邻的管可以以不同的程度膨胀，由此可借助管的相邻的管向管2赋予轴方向的负荷。虽然这在机械性地坚固的基体内不成问题，但当两个封头钎焊于金属封头或封头板时，可引起故障。由此，因沿着结合部产生的应力的集中来容易导致这种封头/管接合部产生故障，此时，故障最频繁产生于管及封头底板的曲线形的多个窄的部分35的插入部。

在本发明中，通过沿着封头中的至少一个，最为优选地沿着两个封头来在管之间提供一个以上的机械性接合部，来处理上述问题，上述机械性的接合部对制冷剂的出入维持良好的密封，并允许机械性地接合的管的轻微的长度方向的移动。

在图4至图10的第一实施例中，自适应部件22具有一个以上的外缘或多个唇部36，这种外缘或唇部分别与底板内的多个开口38中的一个边缘37相接触，来通过底板20延伸。以此，上述唇部36分别提供管的端部部分和底板之间的自适应部件的密封部分。

虽然附图示出在多个管的端部部分14、14'分别插入于各个底板开口38内之前，而且在多个上端部及下端部端部条8在连接处23焊接于底板的外侧表面之前与底板20相组合的自适应部件22，但需注意的是，自适应部件的弹性允许在对基体10的封头底板20进行组装后且在与端部条的底板相熔合后，可使自适应部件的突出外缘36插入于管的端部部分与底板开口之间。

接着，各个管的端部部分24、24'和底板内的相应的开口38的相向的表面之间维持自适应部件22。与管的端部部分14的轮廓相匹配(match)的开口39位于自适应部件的各个外缘36的内部，由此，如图5所示，各个管的端部部分14可向自适应部件22内的开口39中的相应的一个开口的内部滑动。

如图7及图8所示，具有多个圆锥形头52的膨胀工具50朝向相应的管的端部部分14沿着长度方向54移动，接着从各个端部管的端部13向开口部55内施加压力。这样一来，通过使管的外壁33膨胀来与工具头52的形状相结合。管壁的宽的部分34向外侧膨胀。在这种实施例中，随着宽的部分向远处移动，相向的窄的部分35也向外侧膨胀。这样一来，生成具有横截面逐渐膨胀的圆锥形段56的膨胀的管端部部分44及横截面一定的最端部(end-most)的直线型段57。在这种方式中，自适应部件22的密封部分36在膨胀的管的端部部分44和底板开口边缘37之间被压缩或被夹入(pinched)。

规定的横截面与自适应部件22相接触，并在这种工序中，上述自适应部件22被压缩，来与膨胀的管的端部部分44紧密相接触。最端部的直线型部分57具有充分的长度，以在因组装的热交换器100的热循环而导致的膨胀的管端部部分44及封头或封头底板20的长度方向的相对移动过程中，维持上述直线型段与自适应部件外缘36的开口39相接触。

当管2向长度方向膨胀或收缩时，优选地，自适应部件22仅通过弯曲来允许轻微的移动，但在部分其他实施例中，在使用时间(timework)内不自由地产生因自适应部件的形状的滑动(slippage)的范围内，可产生一定程度的滑动。与此相关，虽然未图示，但各个开口边缘37可放置于自适应部件22的唇部或外缘的外部表面内的槽内，这样一来，可具有与开口边缘37周围的底板的外部及内部侧部均相接触的多个槽壁。

对各个封头41、42的组装通过将封头盖58装配(fitting)于封头底板20来完成。封头盖可以由金属或聚合物形成，并且可借助普通手段如胶粘物粘结(gluing)、夹紧或钎焊来使得封头盖沿着连接处59接合于底板20。在这种实施例中，自适应部件22具有向沿着封头板的长度方向突出的外缘62的内部的周围延伸的外周唇部61。为了形成密封部，自适应部件边缘61借助盖的外周唇部63来在盖58的这种结合过程中被压缩。这还提供通过将自适应部件固定于准确位置来以防止上述自适应部件向侧方向滑动的方式固定的优点。

在管的端部13的一部分而非全部在加热及熔合工序11中或在之后与封头或封头底板20相熔合的情况下，所要熔合的管的端部以与开口的边缘实际相接触的方式(即，相接触或优选地隔开约.01mm以下)配置。接着，开口的边缘具有更小的尺寸，由此，在管的端部表面26管壁33与开口边缘相重叠。由此，从所示出的开口的各个大小以在管的端部的开口部55的尺寸相吻合的方式相应地减少。在开口不形成如上所述的金属的熔合的情况下，底板开口37具有如图所示的大小，来使得管的端部13在上述开口中自由地维持。这种管的端部选择性地比所要进行熔合的管的端部更长，以此，自由管的端部13以如图7所示的数量的程度的方式通过各个底板开口突出，并且熔合的管的端部在上述管的端部与封头底板的金属相接合的位置以与保护用条8的情况相似的方式在相对短的长度结束。接着，各个自由管的端部在管的端部与相应的开口之间以留有空的间隙的方式配置。接着，自适应部件22插入于管的端部13及上述间隙内，之后，如上所述，管的端部借助工具膨胀，夹紧自适应部件。

虽然上述的说明涉及具有提供用于密封各个管的端部的自适应部件的单一构件的组装体，但在各个底板的开口的外周的周围可存在分别延伸的物理性地分离的多个自适应部件。管的端部13的一部分而并非全部与封头或封头底板相熔合的这种实施例适用于从所要密封的各个膨胀的管的端部部分44一个一个分离多个自适应部件。

由此，本发明将扩大为存在基于封头中的一个或两个的金属熔合的接合部和机械性的接合部的组合的情况。这种排列有可能优选，这是由于金属对金属的熔合接合部通常在制造工序中可以以低于机械性的接合部的费用来实现。实际上，发现可使得单独的封头或封头底板及管的端部之间的所有金属对金属的接合部不因热应力而均产生故障。

作为这种例，在图10中，封头41中的一个具有内部分割壁65，这种内部分割壁将封头分离成流入口侧部和排出口侧部。由此，温度较高的制冷剂40向流入口端口43的外部、封头的流入口的侧部以及管的第一组内流动，而且较低温的制冷剂将直接从相邻的管的第二组内向封头的排出口侧部及排出口端口45流动。在这种排列中，最容易产生故障的两个接合部为与内部分割壁65的某一侧部最接近的第一封头41相连接的接合部，这是由于在这种位置，相邻的管之间的温度差最大。由此，在这种实施例中，仅对可暴露于最大的应力的分割壁65的某一侧部上的这种两个管提供机械性的接合部，对其他管提供金属对金属的熔合接合部，从而可通过最少的制造费用来得到本发明的最大优点。

由此，对于何种管具有机械性接合部的特殊的管的选择，依赖于热交换器100的特殊设计及用途。

当不存在与封头或底板相接合的端部条8时，在管的排列中的相向的上端部及下端部的端部中，向至少两个最外侧管提供对封头或底板的金属对金属的熔合接合部是尤其有利的，这是由于这样一来提供固体(solid)连接，并由此防止任意的机械性接合部另外起到作用(workingapart)。

图10至图17示出本发明的第二实施例，其中，对于与上述的第一实施例的特征部相同或相似的特征部采用增加100的附图标记来表示。

第二实施例在两个主要侧面与第一实施例不同。首先，从自适应部件122从相向的侧部，即从与基体110相向的底板的外侧部向底板120进行组装。如第一实施例，自适应部件提供与管的端部部分114的轮廓相吻合的开口139，以此，各个管的端部部分114可向自适应部件122内的开口139中的相应的一个开口内滑动。由此，在管的端部部分114向底板内的相应的开口139内插入之前，而且在保护用条108与封头底板120的外部相熔合之前，需将自适应部件组装于底板。

第二个主要差异点为在各个开口138中，借助对各个开口提供边缘137且以与管的轴129平行的方式延伸来在各个开口138之间形成u字形状的部分的壁70来使底板120产生边界。自适应部件具有以比第一实施例的长度36更长的长度与管的轴平行地从底座部分远离的方式延伸的多个突出部分136，及与封头板的外侧表面相接触的底座部分121。突出部分136提供自适应部件的密封部分。

这种变化的效果为自适应部件密封部分136相对于开口边缘137及各个管的端部部分114的表面接触面积的增加。这非常有用，这是由于，在这种结构中，自适应部件的放置通常需要抵抗在被加压的循环回路内循环的制冷剂的朝向外侧方向的力。

在这种实施例中，底板120由金属形成，由此，开口边缘137可借助工具150变形。如图14、图16及图18所示，本发明为了从相向的侧部压缩自适应部件的密封部分，而通过对管的端部部分114及壁70全部进行夹紧来进一步改善自适应部件122的密封。

接着，具有两个不同的类型的锥形头部、即用于管的端部开口部155的一个类型152及用于底板的开口壁70的另一类型152'的膨胀工具150向相应的管的端部部分114沿着长度方向154移动，接着在各个端部管的端部113向开口部155内压入。这使得管的外侧壁133膨胀来与相应的工具头类型152相吻合。同时，其他工具头类型152'使开口壁70向相邻的管的端部部分114偏向。虽然未图示，但这发生在各个底板开口138的整个周围。在这种方式中，自适应部件122的合成橡胶密封部分136被压缩或被夹入在膨胀的管的端部部分114与底板开口边缘137之间。

管壁的宽的部分134向外侧膨胀。在这种实施例中，随着宽的部分向远处移动，相向的窄的部分135也向外侧膨胀。这样一来，生成对于横截面膨胀的管的端部113向所有方向延伸的锥形段156的膨胀的管的端部部分114。当管102沿着长度方向膨胀或收缩时，自适应部件122仅通过弯曲来允许轻微的移动。

虽然未图示，但以与第一实施例相同的方式通过将封头盖装配于封头底板，来完成各个封头的组装。

本发明还可适用于由聚合物材料制造的封头及封头底板，当然，在这种情况下，不存在金属对金属熔合接合部。虽然与聚合物封头的机械性接合可通过如上所述的方式形成，但聚合物材料提供用于以压缩的方式将管的端部部分放置于自适应边缘密封部内的其他方式。

图18至图22示出本发明的第三实施例，图23示出上述实施例的变形例，在这里，对与上述的第一实施例相似或相同的特征部采用增加200的附图标记来表示。

主要，在封头具有聚合物材料底板220及聚合物材料盖258这一点上，第三实施例与第一实施例不同。如第一实施例，合成橡胶自适应部件222放置于封头板的内部，并具有与封头板的内侧表面相接触的底座部分221及以与管的轴229平行的方式从底座部分向远处延伸的多个突出部分236。

由于底板通过公知的注射制模工序来形成，因而底板可容易具有变化的壁厚，由此，底板在各个底板开口238之间具有梯形横截面或箭头头部横截面，并具有作为两个角度型壁表面的向各个开口的端部的周围并向两个最外侧开口周围延伸的部分72，上述两个角度型壁表面中的一个73与管的轴229平行，上述两个角度型壁表面中的另一个74从开口及管的轴向远处形成角度。自适应部件具有逆转的形状，由此，与两个角度型壁表面73、74完全相接触。由此，为了使自适应部件的突出部分236与两个角度型壁表面73、74完全相结合，因而具有比第一实施例的长度36更长的长度。

如第一实施例，自适应部件提供与管的端部部分214的轮廓吻合的开口239，由此，各个管的端部部分214可向自适应部件222内的开口239中的相应的一个开口内滑动。在将管的端部部分214插入于开口239内后，具有多个锥形头252的膨胀工具向管的开口部255内插入，来使管的端部部分膨胀。这样一来，通过使管的外侧壁233膨胀来在各个底板开口238的全部周围与工具头252的形状相吻合。在这种方式中，自适应部件222的密封部分236被压缩或被夹入于膨胀的管的端部部分244和形成底板开口边缘237的两个角度型壁表面73、74之间。

管壁的宽的部分234向外侧膨胀，在这种实施例中，随着宽的部分向远处移动，使得相向的窄的部分235也向外侧膨胀。这样一来，生成具有对横截面膨胀的管的端部213向所有方向延伸的锥形段256的膨胀的管的端部部分214。当管202向长度方向膨胀或收缩时，自适应部件222仅通过弯曲来允许轻微的移动。

通过封头盖258装配于封头底板220来完成对各个封头241的组装。图22及图23示出可实现这种组装的两种方式。

在图22中，盖258具有形成有槽76的外周唇部236，向底板的长度方向突出的外缘262装配于上述槽内。接着，聚合物材料盖借助振动焊接或胶粘物粘结来与聚合物材料底板相接合。

在图23中，自适应部件222'具有与图22的自适应部件相同的形状，但向侧方向延伸至底板外缘262'。底板外缘在各个外缘的上端部设有在其外侧外周向一连的侧方向向外侧突出的制动器(detents)，这种制动器77中的一个以横截面示出。各个制动器77在盖258'内的开放的狭缝79的端部与边缘78扣合结合。在这种工序中，盖的外周唇部263'向底板外缘262'的内部插入。自适应部件222'具有向封头底板的长度方向突出外缘262'的内部的周围延伸的外周唇部261。自适应部件边缘261在这种盖258'的接合部借助盖的外周唇部263'来被压缩而形成密封。这提供将自适应部件固定于正确位置的优点，并由此，自适应部件不向侧方向滑动。

当封头为聚合物封头时，如图22及图23所示，在全金属的基体和采用加热及熔合工序形成的聚合物封头之间不存在接合部。由此，如图22及图23所示，当在封头之间存在跨越基体延伸的条208时，这不与封头相接合。

最优选地，在上述的多个实施例中的自适应部件由乙丙橡胶(epdm)来制造。代替性地，可使用硅胶材料。

本发明所属技术领域的技术人员应该理解，热交换器通常可在任意的方向排列中使用。由此，在本说明书中的上端部及下端部、左侧及右侧、上侧及下侧、水平及垂直也应根据上述说明来理解，但不应视为正确的方向排列，不应由此限定本发明的范围。

由此，本发明提供维持良好的热传递效率，并具有对热循环得到改善的耐久性的热交换器。