CN117967893A - 一种r744空调软管端部的软硬管连接结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种R744空调软管端部的软硬管连接结构及制备方法，软硬管连接结构包括R744空调软管和软硬管连接组件R744空调软管包括最内层的阻隔层、位于阻隔层外侧的内层橡胶层、位于内层橡胶层外侧的增强层、以及位于增强层外侧的外层橡胶层，所述阻隔层为金属软管；所述软硬管连接组件包括接头、衬芯和铆套，接头的一侧与金属软管的端部焊接相连、另一侧插入与硬管连接的衬芯内部，并且接头与衬芯之间设有密封圈；衬芯的外侧由内往外依次包裹所述的内层橡胶层、增强层、外层橡胶层以及最外侧铆套，铆套通过铆合作用，将接头、衬芯以及内外层橡胶层铆合连接，形成一个整体。本发明成本低，可满足实际工况需求及工艺可行性、适合大批量生产。

Description

一种R744空调软管端部的软硬管连接结构及制备方法

技术领域

本发明涉及一种R744空调软管总成，具体是一种R744空调软管端部接头的软硬管连接结构及制备方法，属于汽车空调管路生产制造领域。

背景技术

当前，传统R134a等HFCs制冷剂将逐步消减使用量，CO2作为环保型天然制冷剂，具有无毒、稳定、可自然降解等诸多优点，开始逐步应用到汽车空调领域；同时，随着新能源汽车的发展，纯电车越来越被广泛接受，由于纯电车没有发动机提供热源，需使用PTC或热泵空调进行加热，采用PTC制热会导致冬季空调系统能耗较高，造成电动汽车续航里程显著下降，冬季续驶里程衰减甚至达到50％以上；当前应用R134a制冷剂的常规热泵系统，在-15℃以下环境运行效率低下，CO2作为制冷剂，具有优越的热泵性能，可明显增加电动车冬季续航里程。与传统R134a空调管路相比，R744热泵空调管路最高运行压力17MPa，温度165℃的运行工况，远高于R134a管路，现有管路结构无法满足R744使用要求。

由于R744热泵空调系统较高的工作温度和压力，同时系统对各部件极低的渗透、泄漏率的要求，传统的橡胶、塑料等作为阻隔材料，已无法完全满足管路高温下的低渗透的性能要求；金属波纹软管具有一定的弯曲抗疲劳性能，同时可完全阻隔CO2气体的渗透，其耐温度范围远超R744热泵工作区间温度，因此，使用金属波纹软管作为CO2橡胶软管的阻隔层，是较好的解决此问题的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种R744空调软管端部接头的软硬管连接结构及制备方法，用以满足实际工况需求及工艺可行性、适合大批量生产，满足大批量生产、低成本的实际需求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，该软硬管连接结构包括R744空调软管和软硬管连接组件，所述R744空调软管包括最内层的阻隔层、位于阻隔层外侧的内层橡胶层、位于内层橡胶层外侧的增强层、以及位于增强层外侧的外层橡胶层，所述阻隔层为金属软管；所述软硬管连接组件包括接头、衬芯和铆套，所述接头的一侧与金属软管的端部焊接相连、另一侧插入与硬管连接的衬芯内部，并且接头与衬芯之间设有密封圈；所述衬芯的外侧由内往外依次包裹所述的内层橡胶层、增强层、外层橡胶层以及最外侧铆套，所述铆套通过铆合作用，将接头、衬芯以及内外层橡胶层铆合连接，形成一个整体。

进一步的，所述金属软管采用金属波纹软管，金属波纹软管与接头之间采用焊接方式进行连接。

进一步的，所述接头为不锈钢材质，在接头外表面设有环状锥形凸起，起在铆合作用下与衬芯贴合，进一步提升软硬管连接结构的抗拔脱性能。

进一步的，所述接头外表面设有用于装配密封圈的沟槽。

进一步的，所述接头与金属软管连接的尾端设有环状限位凸台，该环状限位凸台外径与所述金属软管外径一致，所述接头的另一端内设有内螺纹。

进一步的，所述衬芯为铝合金材质，所述硬管为铝管，所述衬芯与铝管连接方式为火焰钎焊、激光焊接、炉焊、氩弧焊中的一种或衬芯直接为铝管端部通过挤压、旋压的方式直接成型形成。

进一步的，所述衬芯外表面设有2个或2个以上的环形凸起，所述环形凸起在装配后与内层橡胶层贴合，衬芯装配进入内层橡胶层与接头之间，与内层橡胶层形成过盈配合，与接头形成间隙配合。

进一步的，所述衬芯与铝管连接侧端部外表面设有环状凹槽；所述铆套为铁套或铝套，并且铆套头部设有向内环状凸台，该环状凸台嵌入在所述环状沟槽内；在铆爪作用下铆合后，铆套向内塑形变形，形成几处周向均匀布置的凹槽，挤压外侧橡胶层、增强层、内侧橡胶层以及衬芯、密封圈、接头，使铆套内部各部件紧密贴合，形成一个紧固的结合体，同时，铆套与衬芯环状凸起相配合，铆套铆合后形成的向内凸起，与衬芯环状凸起交错布局，极大提高此所述软硬管连接结构具的抗拔脱性能。

另一方面，本发明还提供了一种R744空调软管端部的软硬管连接的制备方法，其步骤如下：

步骤一、将金属波纹软管根据所需长度裁断，端部与接头进行焊接连接；

步骤二、将套管及芯棒均通过螺纹与转接头连接；将芯棒穿入焊接后的波纹管，接头一端与转接头通过螺纹连接，形成一个最小的波纹管连接单元；将多个这样最小的连接单元通过前一个连接单元的芯棒端部外螺纹与第二个转接头内螺纹相连接，这样，焊接后的带2个接头的金属波纹软管通过连接工装相连，形成一个待挤出单元；

步骤三、在待挤出单元外侧挤出或者包覆橡胶层作为内层橡胶层；在挤出的方式制作中，将挤出机机头连接抽真空装置，使内层橡胶层与金属波纹软管相贴合；

步骤三、在内层橡胶层外侧编织或缠绕增强层，在编织或缠绕过程中，通过增强层编织线所具备的一定拉力，使得内层橡胶层更进一步的与金属波纹软管和连接工装贴合，此时内层的橡胶填充到各个波谷与凹槽之内；

步骤四、在增强层的外侧挤出外层橡胶层，外层橡胶层在后序硫化工艺的作用下与增强层相互粘合，同时外层橡胶层通过增强层编织线之间的间隙与内层橡胶层相互粘合，形成一个相互粘合的整体；

步骤五、根据金属波纹软管和连接工装的长度，计算确认硫化后的软管裁断位置，内外层橡胶及增强层裁断，取出连接工装，形成多根待装配的软管；

步骤六、在接头上装配密封圈(此步骤可放置到步骤二之前进行)；

步骤七、在待装配的软管端部装上铆套、与硬管相连接的衬芯，直至铆套头部的环状向内凸台正对衬芯的环状沟槽；

步骤八、使用铆合机进行铆合，在铆爪铆合作用下，铆套头部环装凸台受挤压变形与环状沟槽紧密配合形成一个整体，同时铆套受压变形后挤压软管外层橡胶层、增强层、内层橡胶层、衬芯、接头，结合成一个紧密的软硬管连接结构。

进一步的，所述芯棒、转接头、套管作为软硬管连接的连接工装，其中：

所述芯棒的外径小于所述波纹管及其端部接头的内径，其两端设有外螺纹，与转接头相匹配；

所述转接头为多截面圆柱型中空结构，其小径一端外侧设有外螺纹，用于与所述套管内螺纹及所述接头内螺纹相匹配，小径一端内侧设有内螺纹，用于与所述芯棒外螺纹相匹配，所述转接头大径一端为薄壁结构，其内径大于所述接头的外径，与金属波纹软管外径一致，在与所述金属波纹软管端部的接头连接后，接头与其形成间隙配合；

所述套管为圆柱形中空结构，其一端内部设有内螺纹，用于与所述转接头端部的外螺纹相匹配；另一端内侧直径大于所述接头外径，与金属波纹软管外径一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明的结构可以采用先装配，后铆合压缩密封圈的方式，很好地解决了：使用橡胶密封圈密封需要密封圈有一定压缩量，同时为满足CO2高温高压的密封需求，要求橡胶材料具有较高的硬度，但是较高的材料硬度使得在装配过程中难以有较高的压缩量的难题。

(2)本发明整体结构的制作工艺较为简单、成本低、易控制、适合大批量生产，仅需将焊接后的波纹管连接，外侧包覆或挤出内层胶，进行编织、挤出外层胶，硫化后裁断，装配密封圈、衬芯、铝套后铆合，与传统空调管生产工艺相比，不会明显增加成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为焊接后的接头与波纹管的示意图；

图3为橡胶软管硫化裁断后的示意图；

图4为金属波纹软管与连接工装连接成最小连接单元的示意图；

图5为两个最小连接单元连接后的示意图；

图6为本发明所述的连接工装之一的芯棒的示意图；

图7为本发明所述的连接工装之一的转接头的示意图；

图8为本发明所述的连接工装之一的套管的示意图。

图中标记为：1-阻隔层，2-内层橡胶层，3-增强层，4-外层橡胶层，5-接头，5a-环状限位凸台，5b-环状锥形凸起，5c-沟槽，5d-接头端部内螺纹，6-密封圈，7-衬芯，8-铆套，9-铝管，10-芯棒，10a-芯棒端部螺纹，10b-铣削平面，11a-套管端部外螺纹，11b-套管端部内螺纹，12-转接头，12a-转接头外螺纹，12b-转接头内螺纹，12c-转接头薄壁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

如图1所示，一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，包括R744空调软管和软硬管连接组件，所述R744空调软管包括阻隔层1、位于阻隔层1外侧的内层橡胶层2、位于内层橡胶层2外侧的增强层3、以及位于增强层3外侧的外层橡胶层5，所述阻隔层1为可完全阻隔管体内部高温、高压的CO₂往外渗透的金属波纹软管，所述软硬管连接组件包括接头5、衬芯7和铆套8，所述接头5的一端与金属波纹软管1的端部焊接相连、另一端插入用于与硬管9相连接的衬芯7内部，如图2所示，所述接头5外侧设有沟槽5c，沟槽5c装配有密封圈6，与衬芯7内部配合；衬芯7装配进入接头5与内层橡胶层2之间后，衬芯7外侧壁由内往外依次包裹所述内层橡胶层2、增强层3、外层橡胶层4和铆套8，并通过铆套8将接头5和衬芯7铆接，所述衬芯7的外侧端口与硬管9相连接。如图2所示，接头5与金属软管1采用焊接的连接方式，焊接后形成一个整体，保证良好的密封性，同时为与铆套8铆合时提供内部强度支撑。

实施例二

本实施例的结构与实施例一基本相同，不同之处在于，为提高铆合处密封性能，在接头5上设有两道密封圈沟槽，使用两个密封圈6来密封软硬管连接处结构，两个密封圈分别具有较好的耐高温性能和耐低温性能；由于CO2分子量较小，渗透性能强，双密封圈结构能更进一步提高此软饮管连接结构的耐高温和耐低温渗透性能；

实施例三

一种R744空调软管端部的软硬管连接的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一、将金属波纹软管根据所需长度裁断，端部与接头进行焊接连接；

步骤二、将套管及芯棒均通过螺纹与转接头连接；将芯棒穿入焊接后的波纹管，接头一端与转接头通过螺纹连接，形成一个最小的波纹管连接单元；将多个这样最小的连接单元通过前一个连接单元的芯棒端部外螺纹与第二个转接头内螺纹相连接，这样，焊接后的带2个接头的金属波纹软管通过连接工装相连，形成一个待挤出单元；

步骤三、在待挤出单元外侧挤出或者包覆橡胶层作为内层橡胶层；在挤出的方式制作中，将挤出机机头连接抽真空装置，使内层橡胶层与金属波纹软管相贴合；

步骤三、在内层橡胶层外侧编织或缠绕增强层，在编织或缠绕过程中，通过增强层编织线所具备的一定拉力，使得内层橡胶层更进一步的与金属波纹软管和连接工装贴合，此时内层的橡胶填充到各个波谷与凹槽之内；

步骤四、在增强层的外侧挤出外层橡胶层，外层橡胶层在后序硫化工艺的作用下与增强层相互粘合，同时外层橡胶层通过增强层编织线之间的间隙与内层橡胶层相互粘合，形成一个相互粘合的整体；

步骤五、根据金属波纹软管和连接工装的长度，计算确认硫化后的软管裁断位置，内外层橡胶及增强层裁断，取出连接工装，形成多根待装配的软管；

步骤六、在接头上装配密封圈(此步骤可放置到步骤二之前进行)；

步骤七、在待装配的软管端部装上铆套、与硬管相连接的衬芯，直至铆套头部的环状向内凸台正对衬芯的环状沟槽；

步骤八、使用铆合机进行铆合，在铆爪铆合作用下，铆套头部环装凸台受挤压变形与环状沟槽紧密配合形成一个整体，同时铆套受压变形后挤压软管外层橡胶层、增强层、内层橡胶层、衬芯、接头，结合成一个紧密的软硬管连接结构。

本实施例中，所述芯棒10、转接头11、套管12作为软硬管连接的连接工装，其中：

所述芯棒10的外径小于所述波纹管及其端部接头的内径，其两端设有外螺纹，与转接头相匹配；

所述转接头11为多截面圆柱型中空结构，其小径一端外侧设有外螺纹，用于与所述套管内螺纹及所述接头内螺纹相匹配，小径一端内侧设有内螺纹，用于与所述芯棒外螺纹相匹配，所述转接头大径一端为薄壁结构，其内径大于所述接头的外径，与金属波纹软管外径一致，在与所述金属波纹软管端部的接头连接后，接头与其形成间隙配合；

所述套管12为圆柱形中空结构，其一端内部设有内螺纹，用于与所述转接头端部的外螺纹相匹配；另一端内侧直径大于所述接头外径，与金属波纹软管外径一致。

如图4至图8所示，芯棒10与转接头12通过芯棒10端部外螺纹10a与转接头12端部内螺纹12d相匹配连接，芯棒10外侧与转接头12外侧分别设有铣削平面，为芯棒10与转接头12螺纹拧紧连接提供支撑；套管11端部内螺纹11b与转接头12端部外螺纹12a匹配连接，套管11设有外侧铣削平面为与转接头12通过螺纹拧紧提供支撑；3个连接工装相连后，接头5端部内螺纹5d与转接头12端部外螺纹12相匹配，并通过螺纹连接，至套管11的薄壁处端部与接头5所涉焊接、环状限位凸台5a相接处；所述套管11外径与波纹软管外径一致或基本一致，这样可保证后续内层胶挤出或包胶后外径的一致性；所述芯棒长度与焊接接头5后的金属波纹软管1总长度相匹配；上述芯棒10、套管11、转接头12与焊接接头5后的金属波纹软管相互连接后，形成一个最小的待挤出单元。

如图5所示，两个最小待挤出单元，通过前一个芯棒10端部螺纹10a与后一个转接头12内螺纹12b相匹配连接，转接头12的端部设有薄壁12c，与上一个最小连接单元的波纹管另一侧端部接头5过盈配合；转接头12端部薄壁12c外径与金属波纹软管外径一致或基本一致；多个最小连接单元通过上述方法相互连接，外侧挤出橡胶层，挤出过程中，由于挤出机机头连接有抽真空装置，使得内层橡胶层4与金属波纹软管1及转接头12、套管11相贴合；同时，内层橡胶层2外侧为增强层3，增强层3通过编织或缠绕而成，增强层3优先采用钢丝线编织而成，进一步的，采用镀铜钢丝而成；在编织过程中，由于增强层3编织线具有一定拉力，使得包胶的或挤出机挤出的内层橡胶层2更进一步的与金属软管1贴合，内层橡胶填充到各个波谷与凹槽之内，提高了金属波纹软管在高压下的稳定性，同时，内层橡胶层2使得增强层3的钢丝线与金属软管避免了直接接触造成直接接触钢丝线磨损薄壁金属波纹软管导致金属波纹软管破损泄漏问题的产生。增强层3外侧为挤出的外层橡胶层4，外层橡胶层4在后序硫化工艺的作用下，与增强层3相互粘合，同时外层橡胶层4通过增强层3编织线之间的间隙与内层橡胶层2相互粘合，这样现成一个相互粘合的整体，在具有一定柔软性能的基础上，也具有良好的力学性能。

硫化、解布后的橡胶管，根据实际金属波纹软管及各连接工装的长度，沿着转接头12与套管11连接处裁断外层胶4、增强层3及内层胶2，取出连接工装，接头5与内层胶2的中间部分形成空腔；修剪软管端部、装配密封圈，得到如图3所示的软管结构及端部结构；

实施例四

本实施例与实施例三不同之处在于，将三个连接工装(10、11、12)两两组合成一个整体或者三个连接工装(10、11、12)做成一体。

实施例五

本实施例与实施例三不同之处在于，，在装配工装(10、11、12)与接头5连接前，装配密封圈6。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，该软硬管连接结构包括R744空调软管和软硬管连接组件，所述R744空调软管包括最内层的阻隔层、位于阻隔层外侧的内层橡胶层、位于内层橡胶层外侧的增强层、以及位于增强层外侧的外层橡胶层，其特征在于，所述阻隔层为金属软管；所述软硬管连接组件包括接头、衬芯和铆套，所述接头的一侧与金属软管的端部焊接相连、另一侧插入与硬管连接的衬芯内部，并且接头与衬芯之间设有密封圈；所述衬芯的外侧由内往外依次包裹所述的内层橡胶层、增强层、外层橡胶层以及最外侧铆套，所述铆套通过铆合作用，将接头、衬芯以及内外层橡胶层铆合连接，形成一个整体。

2.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述金属软管采用金属波纹软管，金属波纹软管与接头之间采用焊接方式进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述接头为不锈钢材质，在接头外表面设有环状锥形凸起，起在铆合作用下与衬芯贴合，进一步提升软硬管连接结构的抗拔脱性能。

4.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述接头外表面设有用于装配密封圈的沟槽。

5.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述接头与金属软管连接的尾端设有环状限位凸台，该环状限位凸台外径与所述金属软管外径一致，所述接头的另一端内设有内螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述衬芯为铝合金材质，所述硬管为铝管，所述衬芯与铝管连接方式为火焰钎焊、激光焊接、炉焊、氩弧焊中的一种或衬芯直接为铝管端部通过挤压、旋压的方式直接成型形成。

7.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述衬芯外表面设有2个或2个以上的环形凸起，所述环形凸起在装配后与内层橡胶层贴合，衬芯装配进入内层橡胶层与接头之间，与内层橡胶层形成过盈配合，与接头形成间隙配合。

8.根据权利要求1所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接结构，其特征在于，所述衬芯与铝管连接侧端部外表面设有环状凹槽；所述铆套为铁套或铝套，并且铆套头部设有向内环状凸台，该环状凸台嵌入在所述环状沟槽内；在铆爪作用下铆合后，铆套向内塑形变形，形成几处周向均匀布置的凹槽，挤压外侧橡胶层、增强层、内侧橡胶层以及衬芯、密封圈、接头，使铆套内部各部件紧密贴合，形成一个紧固的结合体。

9.一种R744空调软管端部的软硬管连接的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、将金属波纹软管根据所需长度裁断，端部与接头进行焊接连接；

步骤二、将套管及芯棒均通过螺纹与转接头连接；将芯棒穿入焊接后的波纹管，接头一端与转接头通过螺纹连接，形成一个最小的波纹管连接单元；将多个这样最小的连接单元通过前一个连接单元的芯棒端部外螺纹与第二个转接头内螺纹相连接，这样，焊接后的带2个接头的金属波纹软管通过连接工装相连，形成一个待挤出单元；

步骤三、在待挤出单元外侧挤出或者包覆橡胶层作为内层橡胶层；在挤出的方式制作中，将挤出机机头连接抽真空装置，使内层橡胶层与金属波纹软管相贴合；

步骤三、在内层橡胶层外侧编织或缠绕增强层，在编织或缠绕过程中，通过增强层编织线所具备的一定拉力，使得内层橡胶层更进一步的与金属波纹软管和连接工装贴合，此时内层的橡胶填充到各个波谷与凹槽之内；

步骤四、在增强层的外侧挤出外层橡胶层，外层橡胶层在后序硫化工艺的作用下与增强层相互粘合，同时外层橡胶层通过增强层编织线之间的间隙与内层橡胶层相互粘合，形成一个相互粘合的整体；

步骤五、根据金属波纹软管和连接工装的长度，计算确认硫化后的软管裁断位置，内外层橡胶及增强层裁断，取出连接工装，形成多根待装配的软管；

步骤六、在接头上装配密封圈；

步骤七、在待装配的软管端部装上铆套、与硬管相连接的衬芯，直至铆套头部的环状向内凸台正对衬芯的环状沟槽；

步骤八、使用铆合机进行铆合，在铆爪铆合作用下，铆套头部环装凸台受挤压变形与环状沟槽紧密配合形成一个整体，同时铆套受压变形后挤压软管外层橡胶层、增强层、内层橡胶层、衬芯、接头，结合成一个紧密的软硬管连接结构。

10.根据权利要求9所述的一种R744空调软管端部的软硬管连接的制备方法，其特征在于，所述芯棒、转接头、套管作为软硬管连接的连接工装，其中：

所述芯棒的外径小于所述波纹管及其端部接头的内径，其两端设有外螺纹，与转接头相匹配；

所述转接头为多截面圆柱型中空结构，其小径一端外侧设有外螺纹，用于与所述套管内螺纹及所述接头内螺纹相匹配，小径一端内侧设有内螺纹，用于与所述芯棒外螺纹相匹配，所述转接头大径一端为薄壁结构，其内径大于所述接头的外径，与金属波纹软管外径一致，在与所述金属波纹软管端部的接头连接后，接头与其形成间隙配合；

所述套管为圆柱形中空结构，其一端内部设有内螺纹，用于与所述转接头端部的外螺纹相匹配；另一端内侧直径大于所述接头外径，与金属波纹软管外径一致。