CN113108639A - 连接器与同轴管状热交换器的密封连接 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接器与同轴管状热交换器的密封连接，本发明还涉及用于连接器(12)与同轴管状型的热交换器(14)的密封连接的方法，特别是用于机动车辆的空调回路，其特征在于，该方法包括以下连续步骤：a)该交换器的外管的自由端部(14b1)被安装在该连接器(12)中或该连接器上，b)该外管(14b)被直接固定到该连接器，c)内管(14a)被插入该外管(14b)中，直到该内管的自由端部(14a1)被安装在该连接器(12)中或该连接器上，该安装确保了该内管和该连接器之间的密封，以及d)该内管(14a)和该外管(14b)彼此抵靠地直接固定以避免相对移位。

Description

连接器与同轴管状热交换器的密封连接

技术领域

本发明特别是涉及一种连接器与同轴管状型热交换器的密封连接的方法，以及一种流体连接装置，特别是用于车辆的空调回路的流体连接装置。

背景技术

在某些用于机动车辆的空调回路中，特别是在那些使用二氧化碳或R134a作为制冷流体的空调回路中，有必要在回路的高压部分的寻求冷却的流体与来自该回路的低压部分的作为冷源并且在交换中被加热的同一流体之间实现热交换或热传递，以改善回路的效率。为此，由于没有寻求与车辆的外部空气进行任何交换，也没有寻求与车厢的空气进行交换，因此使用了所谓的“内”热交换器。

通常，热交换器为金属的并且通过安装到交换器的端部中的每一个端部的连接器连接到特别是包括软管的空调回路的对应的管道，该热交换器例如可以为板式类型的，由平的管进行堆叠构成并且通过与交换器的外部空气进行对流以及通过传导实现热交换，或者该热交换器为多管型的，多管型的热交换器的最简单版本为逆流同轴管状型的，因此实现热交换而不进行上述的对流。

在后者的情况下，该同轴交换器通常限定至少一个径向内通道和至少一个径向外通道，该径向内通道由套筒界定并且用于输送来自回路的高压部分的流体，该径向外通道位于交换器的壳体和套筒之间并且用于输送来自回路的低压部分的流体。套筒和壳体由单个部件形成，并通过分布在交换器的圆周上的纵向翅片连接在一起。

已知使用用于这种同轴交换器的有关端部的两个凹形连接器，这种同轴交换器轴向地焊接或钎焊，这两个凹形连接器通过三条焊接线或钎焊线在套筒上并且在套筒上分开，以使这些连接器分别限定了用于以密封的方式与这些内通道和外通道流体连通的通路导管。例如，对于这些连接器的描述可以提及文献WO-A1-2007/1013439。

这些配备有凹形连接器的同轴内交换器的主要缺点在于，所产生的焊接线或钎焊线的相互靠近，特别是对于连续的钎焊，会产生先前钎焊的回焊风险，并且还必须以盲目的方式进行该焊接或钎焊，这可能会导致接头未密封和/或钎焊在对应的内通道或外通道中的渗透的风险，由于该风险会导致负载损失，污染物甚至会阻塞这些通道。

还已知在同轴交换器的连接端部处使用单个连接器，例如在文献EP-A1-1762806中所描述的，其中该连接器通过经由中间连接器的钎焊而组装到外壳体和内套筒，并且在文献EP-A1-1128120(图10等)中，其中连接器通过两个钎焊焊缝直接钎焊在交换器的壳体和套筒上。

在后两个文献中提出的同轴内交换器的主要缺点在于，将同轴内交换器组装到连接器需要同时进行至少两次钎焊操作，并且相对于在连接器和内套筒之间进行的接合，其中至少一次钎焊操作由于该操作在连接器内部的位置而必须“以盲目的方式”或在困难的条件下进行。这会导致不符合连接器的重大风险，并且因此导致所传递的流体损失。另外，该钎焊涉及生产成本和用于所获得的连接的相对较高的废品率。

申请人在文献EP-A1-2 199 721中提出了一种解决方案。该解决方案包括通过焊接将连接器组装到壳体，并且通过至少一个环形密封衬套将连接器组装到套筒，环形密封衬套安装在套筒相对于壳体的轴向延伸部分上。衬套和焊接线之间的轴向距离足够重要，使得该衬套不会因焊接所改变。交换器由单个部件形成，套筒和壳体是不可分离的，并且因此同时安装在连接器中。

尽管该解决方案是有效的，但是由于套筒的轴向延伸部分导致交换器和连接器的大体积，因此并不完全令人满意。

本发明的目的是提出该解决方案的替代方案。

发明内容

本发明提出一种连接器与同轴管状型热交换器的密封连接的方法，特别是用于机动车辆的空调回路，

该交换器包括两个同轴管，分别是内管和外管，该外管围绕内管限定用于第一流体的流通的第一环形通道，并且内管限定用于第二流体的流通的第二内通道，管是彼此独立的，并且管中的一个管包括邻接在管中的另一个管上的突起，以使管彼此保持一距离，

连接器包括流体的两个通路腔，分别与交换器的通道连通，

其特征在于，该方法包括以下连续步骤：

a)外管的自由端部被安装在连接器中或连接器上，

b)外管被直接固定到连接器，

c)内管被插入外管中，直到内管的自由端部被安装在连接器中或连接器上，该安装确保了内管和连接器之间的密封，以及

d)内管和外管彼此抵靠地直接固定以避免相对移位。

与文献EP-A1-2199721的公开相反，交换器的内管和外管是独立的。因此，内管和外管被依次安装在连接器中或连接器上。特别地，在步骤a)中安装外管，并在步骤b)中将外管固定到连接器。如果外管和连接器是金属的，则通过焊接或钎焊可以实现该固定。在变型中，在外管和连接器是由其他材料制成的情况下，通过胶合、电子束焊接等可以确保该固定。在该固定步骤b)期间，内管尚未插入外管中，并且因此不存在由于固定操作、并且例如由于焊接固定引起的加热而被改变的风险。然后，在步骤c)中，内管被插入外管中，直到内管以密封的方式与连接器接合。这通常是以盲目的方式安装。严格来说，没有将内管直接固定到连接器。该内管与连接器是简单地接合在彼此中或接合在彼此的顶部上。内管通过外管相对于连接器间接固定。在步骤d)中实现管的该固定，并且使得可以防止在操作中管之间的任何相对运动。

根据本发明的方法可包括以下步骤或特征中的一个或多个，该步骤或特征被彼此单独地采用或者被彼此结合地采用：

-步骤d)通过管中的至少一个管的塑性变形来进行，并且特别是通过将外管压接在内管上，或者通过内管和外管的同时折弯来进行；

-该方法在步骤b)和c)之间包括围绕内管的自由端部安装至少一个环形密封件的步骤；

-在步骤a)和步骤c)中，管通过凸-凹形互锁分别被接合在连接器的两个外壳中；

-在步骤a)和步骤c)中，管通过将管的自由端部与连接器的倒角接合而在外壳的入口处被引导；

-在步骤c)之前，内管的自由端部塑性变形或包括塑性变形的构件，以在该自由端部或构件的外周边处形成至少一个环形凹槽，并且优选地邻近该自由端部或构件的外周边形成两个环形凹槽；

-在步骤c)之前，内管的自由端部塑性变形或包括塑性变形的构件，以改变该自由端部或构件在至少一个端部处的外径；

-内管和外管由金属材料制成；

-内管和外管由不同的材料制成；

-内管是金属的，并且外管由塑料或复合材料制成；

-通过焊接、钎焊或胶合将外管固定到连接器；

-连接器是金属的。

本发明还涉及一种流体连接装置，该流体连接装置包括连接器和同轴管状型热交换器，特别是用于机动车辆的空调回路，

连接器形成用于被流体通过的两个腔，该两个腔分别与交换器的通道连通，

该交换器包括两个同轴管，分别是内管和外管，该外管围绕内管限定用于第一流体的流通的第一环形通道，并且内管限定用于第二流体的流通的第二内通道，管是独立的，并且管中的一个管包括邻接在管中的另一个管上的突起，以使管彼此保持一距离，

其特征在于，该流体连接装置是通过如上所述的方法获得的，并且：

外管包括接合在连接器中或连接器上的自由端部，该外管直接固定到连接器，以及

内管包括安装在连接器中或连接器上的自由端部，该安装确保了内管和连接器之间的密封，

内管和外管彼此抵靠地直接固定以避免相对移位。

有利地，由于将外管压接在内管上、将内管和外管同时折弯、或者将内管和外管的与连接器相对的端部焊接而获得内管和外管的固定。

附图说明

在阅读下文的详细说明时，本发明的其他特征和优点将显现，为了理解该详细说明，将对附图进行参照，在附图中：

图1是根据本发明的流体连接装置的示意性透视图，该装置特别地包括热交换器和连接器，该装置处于成形操作之前的第一位置，

图2是图1的装置的示意性透视图，该装置处于成形操作之后的第二位置，

图3是同轴管状热交换器的示意性透视图，

图4是图1和图2的装置的细节的放大的示意性视图，连接器和交换器的一部分以轴向横截面示出，

图5是图1至图3的装置的连接器的示意性轴向横截面视图，

图6是图1至图3的装置的交换器的内管的自由端部的示意性轴向横截面视图，

图7是示出连接器与交换器的密封连接的根据本发明的方法的步骤的流程图，以及

图8是根据本发明的装置的实施例变型的示意性局部透视图。

具体实施方式

图1至图6示出了用于车辆、特别是机动车的空调回路的根据本发明的流体连接装置10的实施例。

在图1和图2中整体可见的装置10在所示的示例中包括连接器12(在此为凹形)和同轴管状型热交换器14。

交换器14具有大致延伸的形状，并且包括在彼此内部延伸的两个同轴管。内管标为14a，并且外管标为14b。

外管14b围绕内管14a限定用于第一流体的流通的环形通道C1，并且内管14a限定用于第二流体的流通的第二内通道C2(图3)。为了保证管之间有足够的空间并形成通道C1，管中的一个管通常包括邻接在管中的另一个管上的突起(例如翅片)，以使管彼此保持一定距离。翅片可平行于交换器14的纵向轴线X延伸或围绕该轴线螺旋延伸。翅片可以是连续的或不连续的。

因此，应当理解，外管14b可在围绕内管14a的圆柱形内表面上包括内翅片15，内翅片支撑在内管14a的圆柱形外表面上(图3)。在变型中，内管14a可在被外管14b围绕的圆柱形外表面上包括外翅片，外翅片支撑在外管14b的圆柱形内表面上。

管14a、14b可以由相同或不同的材料制成。这些管可以由例如金属合金或塑料材料制成。

连接器12位于交换器14的纵向端部处，该交换器的相对的纵向端部连接到另一种类型的连接器16，该连接器16不构成本发明的一部分。

在图1中，交换器14具有直的形状。在图2中，交换器14具有呈现数个折弯部的形状。从图1的初始形状开始，图2的交换器14经历了成形、成型或折弯步骤。如下面所述，这种成型可以使管14a、14b固定在一起，特别是在管同时折弯并通过彼此抵靠地夹紧而塑性变形的区域中使管固定在一起。图2的装置10准备好被安装在空调回路中并被使用。

图4是连接器12和该连接器连接到交换器14的端部的放大视图。在图5中示出连接器12本身。

如图4所示，外管14b具有直的未被连接的端部(在垂直于交换器14的纵向轴线X的平面中)，该未被连接的端部形成自由端部14b1，该自由端部14b1接合在连接器12的外壳18中。

内管14a具有自由端部14a1，优选地，该自由端部与管的其余部分由单个部件形成，但是在变型中，该自由端部可以通过将管状构件20引导(report)并固定在管14a的端部14a2上而形成。

在图6中示出该自由端部14a1或该构件20本身。端部14a或构件20经历了成形或成型操作。在该操作之前，该端部或构件包括圆柱形内表面和圆柱形外表面并且具有恒定的内径和外径。在该操作之后，如图所示，该端部或构件具有喇叭状部分20a，该喇叭状部分20a用于连接到内管14a的其余部分。在使用引导的构件20的情况下，构件20与管14a的端部14b1的端部到端部连接可以通过例如焊接或钎焊来实现，如图4所示。该部分20a的内径D1和外径D2与内管14a的内径和外径基本相同。

端部14a1或构件20的其余部分具有圆柱形外表面20c，该圆柱形外表面的外径D3小于D2，并且在此大于D1。在与部分20a相对的端部20b处，端部14a1或构件20包括用于容纳环形密封件24的至少一个外环形凹槽22。

在所示的示例中，端部14a1或构件20包括两个相邻的凹槽22，并且因此承载两个密封件24(图4)。

优选地，密封件24由弹性体制成。在变型中，密封件可以由金属制成。

端部14a1或构件20旨在接合在连接器12的外壳26中，并且密封件24旨在与该外壳26的此处为圆柱形的表面接合。

现在，参照图5，示出了连接器12。

连接器12以材料块的形式呈现，该材料块例如为金属或塑料的。

连接器12具有大致为平行六面体的形状，并且包括上表面12a、下表面12b和侧表面12c。

连接器12包括三个端口28、30和32。端口28位于表面12c中的一个表面上，并且通向包括外壳18和26的孔34。

端口30、32大致彼此平行并且垂直于端口28并且垂直于孔34的轴线，该孔的轴线旨在与交换器14的轴线X重合。

端口30和32位于上表面12a上并且彼此相距一定距离。考虑到管道或连接器与连接器12之间的流体连通，端口30和32形成例如凹形元件，该凹形元件被构造成与该管道或连接器的凸形元件配合。端口30位于端口28的一侧上，并且通向孔34的腔36，并且端口32位于与端口28相对的一侧上，并且通向孔34的另一个腔38。

此外，在端口30、32之间，连接器12的表面12a包括螺纹孔口40，螺纹孔口40用于将连接器12的固定螺钉容纳到车辆的元件或另一个流体连接器上。

在所示的示例中，孔34是分级的，并且因此包括多个不同直径的连续级，并且特别是由外壳18、26和腔36、38形成。

孔24首先包括外壳18，该外壳通过第一倒角42连接到端口28和面12c。该外壳18具有外径D4。

然后，孔24包括腔36，该腔在外壳18和用于连接到另一个外壳26的倒角44之间延伸。腔36具有外径D5，并且外壳26具有外径D6，D5介于D4到D6之间。

外壳18通过圆柱形座46连接到腔36。

最后，孔34包括腔38，该腔通过另一个圆柱形座48连接到外壳26并由与端口28相对的表面12c附近的盲孔50终止。

腔38具有外径D7，D7小于D6。

D4基本上等于或稍大于外管14b的自由端部14b1的外径Dext(图4)。

D6基本上等于或稍大于构件20的端部20b或内管14a的自由端部14a1的外径D3。

现在将参照图7描述交换器12与连接器14的连接，图7示出了连接方法的步骤。

该方法包括第一步骤a)：在第一步骤中，外管14b的自由端部14b1被接合在连接器12的外壳18中。通过倒角42有助于将端部14b1插入端口28，并且一直持续到邻接在座46上。外管14b形成接合在形成凹形部分的外壳18中的凸形部分。然而，可以考虑相反的情况，然后自由端部14b1形成接合在连接器12的凸形部分上的凹形部分。该接合可以由操作员手动实现。

该方法包括以下步骤b)：将外管14b直接固定到连接器12。在这两个元件是由金属合金制成的情况下，通过例如TIG类型的焊接可以实现该固定，然后在端口28和倒角42处围绕外管14b形成环形焊缝52(图4)。在通过钎焊实现固定的情况下，钎焊对肉眼几乎是不可见的，并且例如主要位于外壳18内。

在管14b和连接器12是由塑料或复合材料制成的情况下，通过胶合、电子束焊接等可以确保该固定。

从步骤b)开始，外管14b被固定到连接器12，并且内管14a尚未存在于装置10中。然后，通道C1通过腔36与端口30流体连通。

在以下步骤c)中安装内管14a。内管14a被插入外管14b中，直到内管的自由端部14a1被接合在连接器12的外壳26中。

通过倒角44有助于将端部14a1插入外壳26，并且一直持续到邻接在座48上。内管14a还形成接合在形成凹形部分的外壳26中的凸形部分。然而，可以考虑相反的情况，因此自由端部14a1形成接合在连接器12的凸形部分上的凹形部分。该接合可以由操作员手动实现。可以理解的是，在管相对硬的范围内，优选地，这些管是直的以利于步骤c)。

内管14a在连接器12中的安装使得仅确保内管和连接器之间的密封。因此，没有必要在这些元件之间提供直接固定。

通过内管14a和连接器12之间的互补的圆柱形表面的形状的简单接合或简单支承可以确保该密封。

在附图所示的示例中，如上所述，通过密封件24确保密封，密封件的数量和材料可以被适配。

因此，通道C2通过腔38与端口32流体连通。

在如上所述并示出的情况下，该方法在步骤b)和c)之间包括两个附加的可选步骤，附加的可选步骤一方面包括：使内管14a的自由端部14a1或然后施加到管的端部的构件20成型，然后将密封件24安装在该自由端部14a1的凹槽22中。

最后，该方法包括步骤d)：在步骤d)中，管14a、14b被固定在一起，以避免管之间的相对移位。

通过使交换器14成型、并且特别是使该交换器折弯可以实现该固定，如上文关于图2所述。因此，管14a、14b塑性变形并保持彼此抵靠地夹紧，因此防止管之间的任何相对运动。

通过管中的一个管(例如外管14b)的塑性变形可以实现固定，该外管在特定位置E处压接在内管14a上(见图8)。在所示的示例中，通过外管14b中的塑性变形和凹部54来传递压接，以支撑在内管14a上。

此外，通过将管14a、14b的与连接器12相对并因此位于另一个连接器16的一侧的端部焊接在一起可以实现该固定。

本发明使得能够实现交换器14与连接器12之间的密封的流体连接，而不会以盲目的方式焊接，同时限制了装置10的体积。

Claims (14)

1.用于连接器(12)与同轴管状型的热交换器(14)的密封连接的方法，特别是用于机动车辆的空调回路，

该交换器包括两个同轴管，分别是内管(14a)和外管(14b)，所述外管围绕所述内管限定用于第一流体的流通的第一环形通道(C1)，并且所述内管限定用于第二流体的流通的第二内通道(C2)，所述管是彼此独立的，并且所述管中的一个管包括邻接在所述管中的另一个管上的突起(15)，以使所述管彼此保持一距离，

所述连接器包括用于被流体通过的两个腔(36，38)，所述两个腔(36，38)分别与所述交换器的所述通道(C1，C2)连通，

其特征在于，该方法包括以下连续步骤：

a)所述外管的自由端部(14b1)被安装在所述连接器(12)中或所述连接器上，

b)所述外管(14b)被直接固定到所述连接器，

c)所述内管(14a)被插入所述外管(14b)中，直到所述内管的自由端部(14a1)被安装在所述连接器(12)中或所述连接器上，该安装确保了所述内管和所述连接器之间的密封，以及

d)所述内管(14a)和所述外管(14b)彼此抵靠地直接固定以避免相对移位。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d)通过所述管(14a，14b)中的至少一个管的塑性变形来进行，并且特别是通过将所述外管压接在所述内管上，或者通过所述内管和所述外管的同时折弯来进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法在步骤b)和步骤c)之间包括围绕所述内管(14a)的所述自由端部(14a1)安装至少一个环形密封件(24)的步骤。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)和步骤c)中，所述管(14a，14b)通过凸-凹形互锁分别被接合在所述连接器的两个外壳(18，26)中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤a)和步骤c)中，所述管(14a，14b)通过将管的自由端部(14a1，14b1)与所述连接器(12)的倒角(42，44)接合而在所述外壳(18，26)的入口处被引导。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)之前，所述内管(14a)的所述自由端部(14a1)塑性变形或包括塑性变形的构件(20)，以在该自由端部或构件的外周边处形成至少一个环形凹槽(22)，并且优选地邻近该自由端部或构件的外周边形成两个环形凹槽(22)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)之前，所述内管(14a)的所述自由端部(14a1)塑性变形或包括塑性变形的构件(20)，以改变该自由端部或构件在至少一个端部处的外径(D2，D3)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内管(14a)和所述外管(14b)由金属材料制成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述内管(14a)和所述外管(14b)由不同的材料制成。

10.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述内管(14a)是金属的，并且所述外管(14b)由塑料或复合材料制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过焊接、钎焊或胶合将所述外管(14b)固定到所述连接器(12)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器(12)是金属的。

13.包括连接器(12)和同轴管状型的热交换器(14)的流体连接装置(10)，特别是用于机动车辆的空调回路，

所述连接器形成用于被流体通过的两个腔(36，38)，所述两个腔(36，38)分别与所述交换器的通道(C1，C2)连通，

所述交换器包括两个同轴管，分别是内管(14a)和外管(14b)，所述外管围绕所述内管限定用于第一流体的流通的第一环形通道(C1)，并且所述内管限定用于第二流体的流通的第二内通道(C2)，所述管是独立的，并且所述管中的一个管包括邻接在所述管中的另一个管上的突起(15)，以使所述管彼此保持一距离，

其特征在于，该流体连接装置是通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的，并且：

所述外管(14b)包括接合在所述连接器(12)中或所述连接器上的自由端部(14b1)，该外管直接固定到所述连接器，以及

所述内管(14a)包括安装在所述连接器中或所述连接器上的自由端部(14a1)，该安装确保了所述内管和所述连接器之间的密封，

所述内管(14a)和所述外管(14b)彼此抵靠地直接固定以避免相对移位。

14.根据前一项权利要求所述的装置(10)，其中，由于将所述外管压接在所述内管上、将所述内管和所述外管同时折弯、或者将所述内管和所述外管的与所述连接器相对的端部焊接而将所述内管(14a)和所述外管(14b)固定。

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