CN102481651B - 将两部件液密连接以制造流体密封单元的方法及冷却储能元件的冷却单元 - Google Patents

将两部件液密连接以制造流体密封单元的方法及冷却储能元件的冷却单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将两个结构元件(100c、100b)流体密封地连接以制造流体密封单元(110)的方法(600)，其中所述方法(600)包括步骤(610)：提供在一侧镀有焊料的至少一个第一结构元件(100c)，其中第一结构元件(100c)在背离镀有焊料的表面的一侧具有切割毛边(120)。方法(600)还包括以下步骤(620)：将第一结构元件(100c)与第二结构元件(100b)流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元(110)，其中在将第一结构元件和第二结构元件流体密封地连接时第一结构元件(100c)的镀有焊料的表面朝向第二结构元件(100b)。

Description

将两部件液密连接以制造流体密封单元的方法及冷却储能元件的冷却单元
技术领域
本发明涉及一种用于流体密封连接的方法，以及一种冷却单元。
背景技术
在热交换技术的领域中，通常将板材或其它结构元件彼此连接，特别是焊接，以制造冷却管或其它热交换组件。由多个彼此叠置的板材(其通过焊接连接成牢固且流体密封的单元)构成的连接适用于不同的应用情况，尤其是适于制造用于加热或冷却目的(例如用于冷却电池单元)的复杂的通道结构或支撑结构。
在DE 19528116B4中描述了一种用于制造具有夹板结构的热交换器的方法。在制造这种结构时，在各板材中由于机械切割工艺必然产生毛边，这些毛边对于随后的焊接是不利的，因为毛边起到了板材之间的间隔件的作用。此时，相对较小的间距也可能导致有缺陷的焊接或不密封。因此必须以机械的方式除去毛边。这十分耗时，因此成本很高。在毛边位于涂有焊料的一侧的情况下焊料也因此被一同除去。
此外，出于经济的原因使用平面的涂有焊料的板材，这会在局部导致焊料过量，由此导致在通道中不期望的缩窄或闭塞。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，以及一种冷却单元。由此能够克服现有技术中的缺陷并且同时提供比现有技术更经济的方案。
本发明的目的通过下述的方法以及冷却单元来实现。本发明的有利实施方式由下述特征限定。
本发明提供一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-提供在一侧镀有焊料的至少一个第一结构元件，其中该第一结构元件在背离镀有焊料的表面的一侧具有切割毛边；以及
-将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元，其中在将第一结构元件和第二结构元件流体密封地连接时第一结构元件的镀有焊料的表面朝向第二结构元件。
本发明的这种实施方式基于以下认知，一个结构元件仅需要在一侧被镀有焊料并且可以切割成在未镀有焊料的一侧保留残存的毛边。因此，所述毛边不再干扰焊接连接，从而可以实现两个结构元件之间的流体密封的连接。本发明的这种实施方式的优点在于，通过有利的预处理可以省去对第一结构元件除毛边。这种工序的省去使得成本降低。还可以避免在设置的焊料涂层中的焊料由于除毛边而被除去，导致可能对于连接不再存在足够的焊料。
本发明还提出一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-提供在主表面上具有切割毛边的至少一个第一结构元件；
-将第一结构元件与至少一个第二结构元件连接，其中所述连接使得第二结构元件的主表面与第一结构元件的主表面接触并且切割毛边设置成与第二结构元件的侧表面以预定的间距间隔开；以及
-将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元。
本发明的这种实施方式基于以下认知，在将第一结构元件与第二结构元件连接时，第一结构元件具有毛边的部分形成凸起。因此，切割毛边不会导致在第一结构元件与第二结构元件之间的不期望的间隔，这种间隔可能会妨碍或者至少干扰两个结构元件的流体密封的连接。这种实施方式的优点在于，在此通过具有切割毛边的凸起的形式的极少的额外材料消耗，不需要除毛边的工序。由此能够降低流体密封单元的制造成本。
特别地，在连接的步骤中，切割毛边以与第二结构元件的侧面0.5mm至3mm的间距设置在第一结构元件的主表面上。本发明的这种实施方式确保了切割毛边不会对第一结构元件与第二结构元件的流体密封连接产生影响。同时可以确保，通过设置凸起不会大幅增加额外的材料消耗。
在本发明的另一种实施方式中，也可以实施连接的步骤，使得第二结构元件的侧表面与第一结构元件的主表面或另一结构元件的主表面构成90°的角。本发明的这种实施方式的优点在于，可以可靠地构成可承载更多的和/或更可靠的焊料弯月面
本发明还提出一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-提供具有锥形侧截面的第一结构元件，其中第一结构元件具有切割毛边，该切割毛边从第一结构元件的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度；
-提供具有锥形侧截面的第二结构元件，其中第二结构元件具有切割毛边，该切割毛边从第二结构元件的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度；以及
-将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，以制造流体密封单元，其中第一结构元件的切割毛边基本上与第二结构元件的切割毛边对齐并且第二结构元件的切割毛边设置在第二结构元件的背离第一结构元件的主表面上。
本发明的这种实施方式基于以下认知，在第一结构元件和第二结构元件进行锥形切割时形成切割毛边，该切割毛边位于最外侧的切割边上。如果在此时两个结构元件(这两者都锥形地被切割)彼此叠置地成层，使得切割毛边基本上叠置地设置，则可以通过锥形的切割，特别是在第二结构元件中进行底切这实现了第一结构元件与第二结构元件之间可靠的流体密封连接。因此不会由于第一结构元件的切割毛边导致第一结构元件与第二结构元件之间的不期望的间隔，这种间隔可能会妨碍或者干扰第一结构元件与第二结构元件之间的流体密封的连接。
根据上述实施方式，本发明基于相同的发明构思，即不再需要除去通过建材形成的切割毛边，而是在将两个结构元件连接之前或在将两个结构元件连接时将其排除在第一结构元件与第二结构元件之间的空隙之外。这一方面通过使切割毛边朝向背离第一结构元件与第二结构元件之间的连接间隙的一侧对齐或者切割毛边在侧向上从两个结构元件之一凸伸的长度使得其不会作为间隔保持件在连接区域作用。
本发明还涉及一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-提供具有至少一个凹部或开口的至少一个第一结构元件；
-提供至少在一侧具有焊料镀层的至少一个第二结构元件，其中焊料镀层在至少一个区域内具有镀层开口；
-将第一结构元件与第二结构元件连接，其中第一结构元件的凹部或开口与第二结构元件的镀层开口对齐；以及
-将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以形成流体密封单元。
本发明的这种实施方式的优点在于，可以防止由第一结构元件的开口或凹部与第二结构元件共同作用形成的通道因熔融的且流入通道中的焊料而导致的缩窄。这通过在在连接后应该与第一结构元件的凹部或开口相对的区域中除去在第二结构元件上的焊料镀层而以简单的方式实现。由此也可以在制造较小的毛细通道时可靠地确保期望的性质。本发明的这种实施方式的优点在于，通过简单且低成本的方式可以在制造流体密封单元时防止较大的废品率。
本发明还提出一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-提供至少一个第一结构元件；
-提供一个具有至少一个凹部或开口的第二结构元件，其中所述凹部或开口的尺寸使得第一结构元件与第二结构元件之间的接触区域最大具有10mm的长度；以及
-将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元，其中在连接时第一结构元件在接触区域中与第二结构元件材料配合地连接，而第一结构元件在凹部或开口的区域内与第二结构元件并非材料配合地连接。
本发明的这种实施方式基于以下认识，当第一结构元件与第二结构元件的连接通过其侧向长度(即其沿第一结构元件和第二结构元件的表面的长度)最大为10毫米的接触区域实现时，可以得到两个结构元件的可靠且稳固的连接。特别是在焊接时，可以通过这种方式确保由于热效应变化为气态的焊料流动介质可以可靠地从接触区域离开并且由此不会在接触区域中产生气孔。这种气孔可能会影响连接的稳固性。因此，本发明的这种实施方式的优点在于，通过一种简单的方式形成稳固的流体密封连接。
有利的是，上述方案的不同部分还可以进行组合。在本发明的这种实施方式中，用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法可以具有根据前述方案中第一方案的步骤，并且还具有如根据前述方案中其它方案的另一步骤。例如，可以使用在一侧具有焊料镀层而在与焊料镀层相对的一侧具有切割毛边的第一结构元件，同时使用在凸起上具有切割毛边的第二结构元件，使得这两种切割毛边不会在焊接时产生第一结构元件与第二结构元件之间的不期望的间隔。
特别有利的是，通过执行前述方法的步骤制造的用于能量存储元件的冷却单元。在这种情况下，具有至少一个流体密封连接的冷却单元能够低成本且结构简单地制造，并且还具有流体密封连接的可靠的密封性。
上述方案提高了无缺陷焊接的可能性或者特别是在预处理或制造单个部件以及在制成的焊接部件中具有经济上的优点。因此，在制造流体密封单元时不再需要除去毛边。此外，还可以避免由一焊料过量而闭塞通道。
附图说明
下面参照附图对本发明的有利实施例进行详细说明。附图中：
图1示出了在没有使用本发明第一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图；
图2示出了在使用本发明的第一实施例和第二实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图；
图3示出了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图；
图4示出了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图；
图5示出了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图；
图6示出了本发明的方法的另一实施例的流程图；
图7示出了本发明的方法的另一实施例的流程图；
图8示出了本发明的方法的另一实施例的流程图；
图9示出了本发明的方法的另一实施例的流程图；以及
图10示出了本发明的方法的另一实施例的流程图。
具体实施方式
在本发明的优选实施例的以下说明中，对于在不同附图中示出的且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，由此省去了对这些元件的重复说明。此外，附图的视图、其说明以及权利要求包含多个特征的组合。在此处，对于本领域技术人员应该清楚的是，这些特征可以单独被考虑或者扩展为能够概括得到的在此处未限制性说明的组合。此外，本发明在以下的说明中在使用不同的尺寸或大小的情况下进行描述，但不应理解为本发明仅限于这种尺寸和大小。如果实施例包括在第一特征与第二特征之间的“和/或”连词，则其可以理解为，此实施例根据一种实施方式同时包括第一特征和第二特征，而根据另一种实施方式仅包括第一特征或仅包括第二特征。
图1示出了在没有使用本发明的实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图。在此处，一侧镀有焊料的板材用作在不镀层的一侧具有切割毛边的第一结构元件。在此处，在图1中示例性示出了各板材100a-100f，所述板材水平地对齐以及设有开口105并且所述板材彼此连接成流体密封单元110。流体密封单元110在此处理解为这样一种单元：在各结构元件(即此处的板材100)之间的连接位置处相对于流体(例如气体或液体)是不可通过的。然而，在将各板材100连接为流体密封单元110之前，这些板材必须在大多数情况下被切割为相应的所需尺寸。但在例如由板材剪切机执行的这种切割中，产生从相应的板材100的(主)表面伸出的切割毛边120。为了尽可能简单地执行将焊剂施加在焊接位置处，可以使用已经在一侧涂有焊料的板材以进行切割。由此可以省去将焊剂施加在待连接结构元件的相应接触区域的工序，从而可以降低制造流体密封单元的生产成本。
根据本发明的第一实施例提出一种使用尽可能在一侧镀有焊料的板材。由此，可以在几乎所有的机械切割工艺中选择切割工艺以使切割毛边120处于无镀层的一侧。以此方式在板材的不镀层的一侧可以是平坦的，即以机械方式经济地除去毛边。这通常也用于在长时间存放后除去氧化物。如果没有除去毛边120，则这些毛边可能在板材(例如图1中的板材100b和100c)连接时导致连接处的间隔，这导致了质量差或有缺陷的连接/焊接。然而，如果在此处使用根据本发明的一实施方式，则可以在将板材100b与另一板材100c连接之前在主表面对板材100b的切割毛边120进行平坦去除(工序)130，该主表面朝向另一板材100c(参见图2)。当此时在板材100b的毛边120被除去的此主表面上无焊料涂覆时，则不会存在由于除去切割毛边120而除去焊剂的危险。因此不用担心板材100b与100c之间的不可靠的连接。在这种情况下，应当在另一板材100c的主表面上镀有焊料，以为连接处提供用于焊接的足够量的焊剂。对于第一实施例可以概括为，在一侧镀有焊料的部件中切割毛边120应当尽可能位于结构元件的不镀层的一侧，从而可以更简单地除去切割毛边进而可以低成本平坦地除去切割毛边；否则可能将焊料一同除去。
在用于将切割毛边120置于各板材100之间的连接区域之外的另一方案中，根据本发明的另一实施例，在多个板材之一中可以设有轮廓凸起140，切割毛边120从该轮廓凸起140伸出。这同样由根据图2的剖视图可见。因此，切割毛边120朝向空闲区域延伸并且不会再干扰各板材100之间的连接区域。因此，根据第二实施例提出，在一个板材层(例如板材层100c)中采用朝向位于其上或其下的板材层100b或100d的切割毛边120的凸起140，优选为0.5至3mm的范围。以不同的板材100之间(例如在位置150处)由此通常形成的90度角可以通过改善的毛细力构成限定的焊料弯月面。可能存在的切割毛边120不必被除去，因为其“朝向空闲区域”延伸。由此实现了成本上的优点。如果由结构决定地必须使用两面镀有焊料的板材，这更有利，因为在此处可以不用平坦地除去必然产生的毛边，因为否则的话会一同除去焊料层。因此选择性的毛边的去除是必需的并因此成本很高。
图2示出了特别在使用本发明的第二实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图。在此处，在焊接板材层之前在板材层之一(板材层100b)中进行切割毛边120的平坦的去除(工序)130，使得切割毛边120在构造焊接部时不会产生有害的作用。
图3示出了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图。在这种实施例中，焊料能够以通道结构被切掉。以焊料镀层155形式设置在结构元件(例如板材100a)的(主)表面上的焊料特别地可以在区域160中被除去(即焊料镀层在此位置处开口或除去)，与所述区域160相配合的部分(在此处为板材100b)具有开口105或凹部，以在将两个结构元件连接时在所要制造的流体密封单元110中构成流体通道。因此还提出，在各板材100与要构造的通道105实际焊接之前已经切除焊料。由此，特别地防止了在通道中焊料的过量以及不期望的通道缩窄或通道闭塞。
图4示出了另一实施例，其描述了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图。根据此实施例省去了在接触位置170的平坦的焊接，两个待连接的结构元件(例如板材100c和100d)在该接触位置处通过焊接(作为连接技术)材料配合地彼此连接。通过根据此实施例提出的优选在宽于10mm的范围内省去平坦的焊接区域，防止了在焊接时杂质不会被排出。杂质不排出有时可能导致有缺陷的焊接。此外，通过在不需要的位置形成空腔180或切除材料，可以实现明显的重量减轻。
图5示出了在使用本发明的另一实施例的情况下制造的流体密封单元的局部的剖视图。在此处，通过“锥形挤压”实现在不同结构元件100a或100b中的开口(或至少结构元件的侧边)。单独的板材100a和100b的这样连接：即使得彼此叠置的层状板材100a和100b的毛边120“朝向空闲区域延伸”。由此可以确保单独的板材100a和100b的焊接得以改善，因为毛边120并非直接叠置。
所描述的实施例仅为示例性所选并且可以如技术人员易于想到的彼此组合。
根据本发明的另一实施例，提出一种用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法600，如在根据图6的流程图所描述的。在此处，方法600包括第一步骤610：提供在一侧镀有焊料的至少一个第一结构元件，其中第一结构元件在背离镀有焊料的表面的一侧具有切割毛边。此外，所述方法包括另一步骤620：将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元，其中在将第一和第二结构元件流体密封地连接时第一结构元件的镀有焊料的表面朝向第二结构元件。
图7示出了作为本发明另一实施例的用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法700的流程图。此方法700包括一个步骤710：提供在主表面上具有切割毛边的至少一个第一结构元件。该方法700还包括以下步骤720：将第一结构元件与至少一个第二结构元件连接，其中所述连接使得第二结构元件的主表面与第一结构元件的主表面接触并且切割毛边设置成与第二结构元件的侧表面以预定的间距间隔开。此方法最后包括另一步骤730：将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元。
图8示出了作为本发明另一实施例用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法800的流程图。该方法800包括以下一步骤810：提供具有锥形侧截面的第一结构元件，其中第一结构元件具有切割毛边，该切割毛边从第一结构元件的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度。侧截面在本发明中也可以理解为结构元件的侧向的(切割)边或开口的边。此外，方法800还包括另一步骤820：提供具有锥形侧截面的第二结构元件，其中第二结构元件具有切割毛边，该切割毛边从第二结构元件的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度。该方法800最后包括第三步骤830：将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，以制造流体密封单元，其中第一结构元件的切割毛边基本上与第二结构元件的切割毛边对齐并且第二结构元件的切割毛边设置在第二结构元件的背离第一结构元件的主表面上。
图9示出了作为本发明另一实施例的用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法900的流程图。其中，方法900包括步骤910：提供具有至少一个凹部或开口的至少一个第一结构元件。方法900还包括以下步骤920：提供至少在一侧具有焊料镀层的至少一个第二结构元件，其中焊料镀层在至少一个区域内具有镀层开口。在此处，镀层开口可以理解为第二结构元件的表面上的一个区域，在该区域中焊料镀层被除去。方法900还包括步骤930：将第一结构元件与第二结构元件结合，其中第一结构元件的凹部或开口与第二结构元件的镀层开口对齐。该方法900最后包括步骤940：将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元。
图10示出了作为本发明另一实施例的用于将两个结构元件流体密封地连接以制造流体密封单元的方法1000的流程图。在此处，方法1000包括步骤1010：提供至少一个第一结构元件；以及步骤1020：提供一个具有至少一个凹部或开口的第二结构元件，其中所述凹部或开口的尺寸使得第一结构元件与第二结构元件之间的接触区域最大具有10mm的长度。方法1000最后具有另一步骤1030：将第一结构元件与第二结构元件流体密封地连接，特别是焊接，以制造流体密封单元，其中在连接时第一结构元件在接触区域中与第二结构元件材料配合地连接并且第一结构元件在凹部的区域内与第二结构元件并非材料配合地连接。

Claims (2)

1.一种用于将两个结构元件(100a、100b)流体密封地连接以制造流体密封单元(110)的方法(800)，其中所述方法(800)包括：
-步骤(810)，提供具有锥形侧截面的第一结构元件(100a)，其中第一结构元件(100a)具有切割毛边(120)，该切割毛边从第一结构元件(100a)的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度(β1)；
-步骤(820)，提供具有锥形侧截面的第二结构元件(100b)，其中第二结构元件(100b)具有切割毛边(120)，该切割毛边从第二结构元件(100b)的主表面伸出，该主表面具有相对于侧截面的较小的角度(β2)；以及
-步骤(830)，将第一结构元件(100a)与第二结构元件(100b)流体密封地连接，以制造流体密封单元(110)，其中第一结构元件(100a)的切割毛边(120)基本上与第二结构元件(100b)的切割毛边(120)对齐并且第二结构元件(100b)的切割毛边(120)设置在第二结构元件(100b)的背离第一结构元件(100a)的主表面上。
2.一种用于能量存储元件的冷却单元(110)，其中所述冷却单元(110)是通过执行如权利要求1所述的方法(800)的步骤制造的流体密封单元。
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