所使用的措辭和術(shù)語是為了說明的目的，不應(yīng)認(rèn)為是限制。本文中的“包含”、“包括”或“具有”及其變化形式的使用意在包含其后所列的項(xiàng)及其等同項(xiàng)和附加項(xiàng)。除非進(jìn)行規(guī)定或限制，否則術(shù)語“安裝”、“連接”、“支撐”和“耦合”及其變化形式概括地進(jìn)行使用且包含了直接的和間接的安裝、連接、支撐和耦合。此外，“連接”和“耦合”不局限于物理的或機(jī)械的連接或耦合。
[0042]在圖1至5中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換熱器管組件I。這種管組件I能夠用作諸如開鑿機(jī)、采礦卡車、發(fā)電機(jī)組(gen-set)等重型設(shè)備中的換熱器(例如散熱器)的多個(gè)單獨(dú)的管中的一個(gè)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是管組件I能夠用于多種類型和尺寸的換熱器中。
[0043]管組件I包括管2，管2從第一端7延伸到第二端8。管2限定了流體流導(dǎo)管，由此能夠通過管組件I來傳送流體(例如，引擎冷卻劑)。作為一個(gè)示例，管組件I能夠用在引擎冷卻劑散熱器中，從而隨著引擎冷卻劑流從端7、8中的一個(gè)經(jīng)過管2流到端7、8中的另一個(gè)而除去來自該引擎冷卻劑流的廢熱。
[0044]管2包括位于端7、8之間的平坦段3。平坦段3 (最佳地參考圖11來說明)包括第一和第二平行的、寬且平坦的側(cè)面12。寬且平坦的側(cè)面12彼此間隔開，并且通過兩個(gè)相對(duì)的、間隔開的、窄的管側(cè)面15連結(jié)。雖然在示例性實(shí)施例中顯示窄的管側(cè)面15的輪廓為弓形，但是在其他實(shí)施例中，窄的管側(cè)面15可以是直的，或者它們可以具有某種其他輪廓形狀。兩個(gè)寬且平坦的側(cè)面12和兩個(gè)窄的側(cè)面15 —起限定了流體流導(dǎo)管的連續(xù)的管壁25，其中為了使流體通過管2流動(dòng)，在連續(xù)的管壁25內(nèi)限定了開放空間。雖然在示例性實(shí)施例中沒有任何顯示，但是在一些情況下優(yōu)選的是在流導(dǎo)管內(nèi)提供表面增強(qiáng)特征或紊流特征(flow turbulat1n features)，從而提高通過管2的流體與管壁25之間的傳熱率。
[0045]繼續(xù)參考圖11，管2的平坦段3具有管次尺寸(minor dimens1n) dl和主尺寸(major dimens1n) d2，管次尺寸定義為兩個(gè)寬且平坦的側(cè)面12的朝外的表面之間的距離，管主尺寸定義為兩個(gè)窄的側(cè)面15的最外點(diǎn)之間的距離。在一些極其優(yōu)選的實(shí)施例中，主尺寸d2比次尺寸dl大幾倍。作為示例，示例性實(shí)施例中的主尺寸比次尺寸大九倍。
[0046]管組件I還包括沿著平坦段3布置的兩個(gè)卷繞式翅片結(jié)構(gòu)10。翅片結(jié)構(gòu)10包括由峰部18和谷部17以交替方式連接的多個(gè)側(cè)翼部(flank) 16，使得每個(gè)翅片結(jié)構(gòu)10都是近似正弦形狀(最佳顯示于圖3中)。翅片結(jié)構(gòu)10可以是普通類型，如圖3所示，或者它們可以包括附加特征，以改善熱傳遞、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐用性或其組合。通過舉例的方式，在一些實(shí)施例中，翅片結(jié)構(gòu)10可以包括百葉窗、隆起、狹縫、切口或者已知用來改善側(cè)翼部16的熱傳遞和/或結(jié)構(gòu)剛度的其他特征。在其他實(shí)施例中，可以在翅片結(jié)構(gòu)10的鄰近窄的管側(cè)面15的一端或兩端處提供邊緣褶邊。這樣的邊緣褶邊特別有利于提供對(duì)可能由于石塊或其他碎肩的撞擊而造成的損壞的耐受性。
[0047]在管組件I中還包括薄的側(cè)板11。這些側(cè)板11平行于管2的相對(duì)的寬且平坦的側(cè)面12，并且在任一側(cè)通過翅片結(jié)構(gòu)10而與管2的相對(duì)的寬且平坦的側(cè)面12等距間隔。因此，翅片結(jié)構(gòu)11的側(cè)翼部16、峰部18和谷部17提供了多個(gè)薄的連結(jié)板以將側(cè)板11與連續(xù)的管壁25間隔開。側(cè)板11是大致平面型的，但是可以包括例如彎曲邊緣的特征，從而提供增強(qiáng)的剛度和/或有助于組裝。
[0048]側(cè)翼部16之間的空間提供了流通道，以使流體與通過管2的流體處于熱傳遞關(guān)系中，使得能夠在兩種流體之間換熱。作為示例，能夠通過流通道來引導(dǎo)環(huán)境空氣，從而對(duì)通過管2的引擎套管冷卻劑進(jìn)行冷卻。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，能夠利用管組件I使其他各種流體處于熱傳遞關(guān)系中。側(cè)翼部16之間的每個(gè)流通道進(jìn)一步由谷部17和峰部18之一以及由管2的平坦側(cè)面12和大致平面型的側(cè)板11之一來限定。通過以這種方式充分限制流通道，防止通過那些通道的流體過早離開通道，從而改善傳熱能力。
[0049]管2、翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11優(yōu)選地結(jié)合在一起以形成整體式結(jié)構(gòu)，從而提供處于熱傳遞關(guān)系中的流體之間的良好的熱接觸，以及良好的結(jié)構(gòu)完整性。雖然能夠使用各種材料來構(gòu)造管組件1，但是在極其優(yōu)選的實(shí)施例中，管2、翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11由諸如鋁、銅等高導(dǎo)熱率的金屬形成。可以通過包括釬焊、軟釬焊、膠粘等多種工藝來將部件結(jié)合在一起而形成管組件I。
[0050]為了促進(jìn)流體之間的良好的熱傳遞，有利的是翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11在平坦段3的整個(gè)主尺寸d2上延伸。在一些情況下，可能優(yōu)選的是使翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11略微延伸超過窄的管側(cè)面15的外邊緣，從而保護(hù)流體流導(dǎo)管免受由于石塊或其他碎肩的撞擊而損壞。
[0051]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包含甚至非常薄的側(cè)板11會(huì)大幅加強(qiáng)管組件1，特別是就關(guān)于管主尺寸d2中的質(zhì)心軸線的彎曲而言。翅片結(jié)構(gòu)10由于其卷繞本質(zhì)而在該方向上提供極小的剛度，使得在不存在側(cè)板11的情況下，連續(xù)管壁25提供了唯一的對(duì)關(guān)于該質(zhì)心軸線彎曲的耐受性。由于平坦管段3的相對(duì)小的次尺寸dl，僅通過連續(xù)管壁25實(shí)現(xiàn)的對(duì)關(guān)于該質(zhì)心軸線彎曲的耐受性相當(dāng)小，并且側(cè)板11與該質(zhì)心軸線間隔開遠(yuǎn)大于次尺寸dl的距離提供了實(shí)質(zhì)的有益效果。
[0052]通過將關(guān)于管組件I的該軸線的質(zhì)心慣性矩與僅僅是管2的質(zhì)心慣性矩進(jìn)行比較，能夠?qū)?cè)板11對(duì)管組件I關(guān)于管主尺寸d2中的質(zhì)心軸線的彎曲剛度的影響進(jìn)行量化(除了保持側(cè)板11與管2的平坦側(cè)面12的偏移之外，可以認(rèn)為翅片結(jié)構(gòu)10對(duì)質(zhì)心慣性矩不起作用)。對(duì)于具有0.8mm的管壁厚度、0.25mm的側(cè)板厚度、6.55mm的翅片結(jié)構(gòu)高度、3.7mm的次尺寸以及23.27mm的主尺寸的示例性實(shí)施例，對(duì)于管組件以及僅有管而言，計(jì)算出關(guān)于管主尺寸軸線的質(zhì)心慣性矩分別為925_4和76_4。換言之，管組件關(guān)于管主尺寸軸線的質(zhì)心慣性矩近似為管本身的質(zhì)心慣性矩的十二倍。在優(yōu)選的實(shí)施例中，管組件關(guān)于管主尺寸軸線的質(zhì)心慣性矩至少為管本身的質(zhì)心慣性矩的五倍，在非常優(yōu)選的實(shí)施例中，至少為十倍。當(dāng)管2由具有相對(duì)低的彈性模量的材料(例如，鋁合金)制成時(shí)，這樣是特別優(yōu)選的。
[0053]示例性實(shí)施例的管2進(jìn)一步包括鄰近第一端7的第一柱形段4以及鄰近第二端8的第二柱形段5，平坦段3布置在第一柱形段與第二柱形段之間。這些柱形段4、5使得管組件I能夠可靠地、無泄漏地插入布置在換熱器的對(duì)置集管(未示出)中的收納墊圈中。為了使得可用于有效熱傳遞的管量最大化，柱形端段的長(zhǎng)度優(yōu)選地保持為最小，平坦段3的長(zhǎng)度優(yōu)選地為管2的總長(zhǎng)度的90%以上。在示例性實(shí)施例的柱形段5中提供周向珠9，從而當(dāng)垂直地布置在換熱器中時(shí)限制管組件I的向下移動(dòng)。
[0054]雖然在附圖中示出的實(shí)施例包括位于管兩端處的柱形端段，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些情況下，管組件I可以不設(shè)有柱形端段4、5中的一個(gè)或兩個(gè)。當(dāng)不包含這樣的柱形端段時(shí)，相應(yīng)的收納墊圈可以設(shè)有對(duì)應(yīng)于平坦段3中的連續(xù)管壁25的輪廓的收納開口。
[0055]在本發(fā)明的某些優(yōu)選的實(shí)施例中，通過在鋁管2、第一和第二鋁制波紋狀翅片結(jié)構(gòu)10以及第一和第二鋁制側(cè)板11之間形成釬焊接頭來制成換熱器管組件I。第一波紋狀翅片結(jié)構(gòu)10布置在第一側(cè)板11與管2的第一寬且平坦的側(cè)面12之間，而第二波紋狀翅片結(jié)構(gòu)10布置在第二側(cè)板11與管2的第二寬且平坦的側(cè)面12之間。該組件被壓縮，從而使翅片結(jié)構(gòu)10的峰部18和谷部17與相鄰的部分接觸，從而能夠在接觸點(diǎn)處形成釬焊接頭。
[0056]具有熔化溫度低于管2、翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11的熔化溫度的釬焊填充金屬用來形成釬焊接頭。這種填充金屬通常為鋁，添加有少量其他元素(例如硅、銅、鎂和鋅)以降低熔化溫度。釬焊填充金屬能夠有益地提供作為待釬焊的一個(gè)或多個(gè)部件上的涂層。在一些實(shí)施例中，用來形成波紋狀翅片結(jié)構(gòu)10的片材的兩面都涂有釬焊填充金屬，從而在期望有釬焊接頭的所有接觸點(diǎn)處都提供所需的釬焊填充金屬，同時(shí)避免在不需要或者不期望有接頭的位置有釬焊填充金屬。
[0057]雖然能夠使用多種方法來提升管2、翅片結(jié)構(gòu)10和側(cè)板11的溫度從而使釬焊填充金屬熔化且形成釬焊接頭，但是兩種特別優(yōu)選的方法是真空釬焊和受控氣氛釬焊。在真空釬焊中，組裝的零件置于密封爐中且去除基本上全部的空氣，從而形成真空環(huán)境。在該過程中，存在于合金中的鎂隨著零件被加熱而釋放，并且起到破壞存在于部件的外表面上的氧化層的作用，使熔化的釬焊填充金屬與露出的鋁結(jié)合。由于真空環(huán)境中不存在氧氣，因而防止再次形成氧化層，且防止氧化層妨礙冶金結(jié)合。
[0058]在受控氣氛釬焊中，在加熱之前向部件施加焊劑。零件的加熱發(fā)生于惰性氣體環(huán)境中，從而防止在焊劑發(fā)生反應(yīng)且存在于零件的配合表面上的氧化層移位之后再次形成氧化層。隨著氧化層移位，熔化的釬焊填充金屬與露出的鋁結(jié)合，從而形成釬焊接頭。
[0059]特別優(yōu)選的是，一次釬焊多個(gè)管組件1，從而提高生產(chǎn)制造環(huán)境中的生產(chǎn)量。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，其中同時(shí)制作四個(gè)管組件I。應(yīng)當(dāng)理