CN1313499A - 热交换器的管接头/管道组件及装配方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种热交换器的管接头/管道组件和其组装方法。该方法包括以下步骤:形成管道,该管道的壁上具有通孔;形成管接头,该管接头包括主体、从主体延伸的具有内表面的开孔,通过该开孔可以达到该内表面;从壁的一侧将连接套插入孔中,使得管接头的主体位于壁的一侧,而连接套的部分位于壁的另一侧;将形变工具插入主体上的开孔,使连接套的内表面形变,从而使部分膨胀到使连接套不能退出孔的形状。
Description
本发明涉及热交换器,具体涉及热交换器的管接头/管道组件及装配方法。
众所周知,在热交换技术中,采用一种管接头,该管接头装在形成热交换器一部分的管道上,以便形成该管道的入口、出口或跨接管的连接件。这种管接头的装配方法通常是,先相对于管道定位管接头,使管接头的孔与管道上的孔对正。众所周知,对准孔的方法是在管接头上或管道上形成连接套,然后再将该连接套插入在其上设有连接套的部件上形成的孔中。在对正孔之后,对管接头进行斜坡切割或将其点焊(tac-weld)到管道上,以防止在它们之间发生相对运动。然后对此管接头/管道组件进行焊接加工例如铜焊,使得在管接头和管道之间形成密封焊接。尽管这些装配方法对于其预定目的很有效,但尚有改进的余地。
例如,进行斜坡切割和/或点焊在管道上是很费时的工作。而且,点焊还可能改变围绕焊缝的管接头和/或管道的材料特性。
本发明的主要目的是提供一种新的改进的管接头/管道组件及装配这种组件的方法。
按照本发明的一方面,提供一种相对于热交换器管道定位管接头的方法。该方法包括以下步骤:形成管道,该管道的壁上具有一个穿过该壁的孔;形成管接头,该管接头包括主体、从该主体延伸的具有内表面的连接套和穿过该主体的孔,通过该孔可进入该内表面;将连接套从壁的一侧插入孔中,使管接头位于壁的上述一侧,而一部分连接套位于壁的另一侧;将一种形变工具插入上述主体的上述孔中,使连接套的内表面形变,从而撑大上述部分到可限制该连接套从孔中退出的形状。
按照本发明的一方面,该方法还包括将管接头铜焊在管道上的步骤。
按照本发明的另一方面,该孔具有中心轴,形变步骤包括迫使工具沿轴线移动。
按照本发明的另一方面,该内表面为近似截头圆锥表面,形变步骤包括将截头圆锥表面形变为大约圆筒表面。
按照本发明的一方面,提供一种热交换器的管接头/管道组件。该组件包括管道和管接头。该管道包括壁,该壁具有一定厚度和一个孔,该孔从管道的外部穿过该厚度到达管道的内部。该孔具有预定形状。管接头包括主体和从主体伸出的可形变的连接套。该连接套具有外表面、内表面和从主体伸出的一部分,伸出的距离大于壁的厚度。连接套可从第一形状形变到第二形状。在第一形状时,连接套的外表面大体与孔的预定形状一致,使得连接套可以自由地插入该孔中,而穿过壁的部分进入管道内部。在第二形状时,该穿过壁的部分被撑大到将连接套固定在孔中。管接头还包括穿过主体的开孔,从而可将形变工具嵌入该开孔中,达到连接套的内表面,由此可使连接套从第一形状形变到第二形状。
下面接合附图、上述简单说明以及所附的权利要求书进行详细说明,从这些说明中可以明显看出本发明的其它目的、特征和优点。
图1是包含本发明管接头/管道组件的热交换器的前侧立视图;
图2是沿图1的2-2线截取的分解截面图;
图3是沿图2的2-2线截取的截面图;
图4是沿图3的4-4线截取的截面图;
图5是图3中由5-5线表示区域的放大图,示出第一状态的管接头;
图6是类似于图5的图,示出第二状态的管接头;
图7是图1所示管接头另一实施例的透视图;
图8是沿图7的8-8线截取的截面图;
图9是图5所示管接头的侧视图;
图10是图5所示管接头的顶视图;
图11是类似于图8的图,示出用于制造图7所示管接头的挤压件形状;
图12是图1所示管接头的再一实施例的透视图;
图13是图12所示管接头的侧视图;
图14和15是与图12和13所示管接头联用的工具图;
图16是图12和13所示管接头的放大图,示出已形变状态的管接头。
在附图中示出平行流动热交换器的管接头/管道组件的若干例示性实施例,该热交换器包括:一对形为圆筒形管状集流管22的管道;一个或多个固定在集流管22中的至少一个管上的管接头24;许多出入口的在集流管22之间延伸的扁平管26;在管子26的相邻管之间延伸的蛇形散热片28(示意示于图1)。然而应当明白,本发明适用于其它形式的利用其它类型集流管道、散热片和热交换器管或导管例如圆筒形热交换管、板状散热片的热交换器及蛇形热交换器。另外,集流管道其截面不一定为圆形,可以是组合结构例如连接于集流管的桶。因此,除所附权利要求书明确说明的情况下,热交换器或管道不限于任何特定的形式。
参照图2,管道22包括具有孔32的壁30,该孔为圆形,该孔从壁的一侧34穿过壁30的厚度t,进入该壁30的另一侧36。该壁30将管道22内部空间38与外部40分隔开。
管接头24包括主体42和具有从该主体延伸的大体为圆筒形外表面46的连接套44。连接套44的部分48从主体42伸出距离D,该距离大于壁的厚度t。连接套44的端部包括大体为圆形的口或开孔49。圆筒形外表面46的形状大体与孔32的圆形一致,使得连接套44可以自由地插入孔32,将部分48插入管道22的内部空间38,如图3所示。连接套44包括近似截头圆锥形的内表面50,当该表面从主体42伸向开孔49时该表面逐渐会聚。圆筒形外表面46、开孔49和截头圆锥形内表面50约近似定中于轴线52。主体42包括大体圆筒形开孔54,该开孔伸过主体42,达到内表面50。该开孔54约定中于轴线52上。在图2和3所示的实施例中,主体42还包括外螺纹56,该螺纹可使管子或导管(未示出)连接于在开孔54上形成的部分58。在连接套44和螺纹56的附近形成一对六角形肩部60和62。肩部60和62可由工具例如扳手(未示出)啮合,以反抗在将连接管拧到螺纹56上时产生的力矩。螺纹56和肩部60、62约定中在轴线52上。
大体圆柱形的撑胀工具64用于使管接头24连接于集流管22,工具64包括大体截头圆锥形端部66,该端部后面是大体圆柱面68和环槽70。
为将管接头24连接于管道22,将连接套44插入孔32,使部分48经壁30进入管道22的内部空间38,如图3所示。然后将撑胀工具64向箭头A的方向沿轴线52穿过开孔54,使截头圆锥形端部66咬合截头圆锥形内表面50。接着对撑胀工具64加力,沿轴线52向箭头A的方向施加力,使内表面50发生形变,逐渐使圆锥形端部66和圆柱面65与表面50咬合。这种操作导致图5所示截头圆锥形内表面50永久地形变为图6所示的大体圆筒表面50’。内表面50的形变也永久地使外表面46形变,使其向外扩张成如图6所示的大体截头圆截形。如此加粗的部分48使得连接套44不能从孔32中退出,因为部分48大于孔32。
如图6清楚示出的,在一些应用中,要求孔32、外表面46、内表面50、圆锥形端部66和圆柱面68彼此相对地定尺寸,使得端部分48在由撑胀工具64形变后,外表面46与孔32的周缘形成紧配合或压配合,而壁30被夹在臂部60和表面48之间。
在用工具64使端部分48形变而相对于管道22定位管接头24后,该管接头24便接合在管道22上,随后采用适当的焊接方法例如适当的铜焊技术在连接套44和孔32之间形成密封焊接。
图7~10示出管接头24的另一实施例,表示为24’。此实施例的连接套44’与图1所示实施例的连接套44完全相同,包括开孔49、部分48和内、外表面46和50。然而图7所示实施例的主体42’不同于图1所示的实施例的主体42。具体是,主体42’大体为长方盒子形,具有马鞍形部分80,该马鞍形部分具有一对表面82,该表面大体符合于壁30的如图8虚线所示的外部形状。表面82由一个槽84间隔开。在主体42’和连接套44’之间的相交部分形成大体平的平面85。如图9清楚示出的,一个大体平的表面86形成主体42’的与连接套44和马鞍部分80相对的一侧。螺纹孔88形成在表面86上,用于啮合连接件(未示出)的紧固件(未示出),该连接可以将一根管子或导管连接于形成在大体圆柱开孔54’上的大体圆柱孔58’上。
虽然可以用任何合适的制造方法例如铸造法、注射模制法、金属注射模制法和切削方法制造图7~10所示管接头24’的实施例,但管接头24’最好还是用具有图11所示挤压形体90的挤压件通过切削加工制造。连接套44’和槽84用图10中虚线92和94示出的圆车刀和立铣刀具进行切削。
管接头24’采用上述管接头24中所用的工具64和方法连接于管道22。和管接头24一样,用工具64使部分48’形变,使管接头24’相对于管道22定位之后,管接头24’便接合在管道22上,然后用适当的焊接技术例如适合的铜焊技术在连接套44’和孔32之间形成密封焊接。例如马鞍部分80的表面82也用适当的焊接技术例如合适铜焊技术焊接在管道22的表面34上。在某些应用中,最好基本上同时采用相同的焊接技术焊接表面82和34以及焊接连接套44和孔32。
图12示出管接头24的再一实施例的透视图。此实施例表示为24”,与图7和8所示的实施例24’完全相同,只是在连接套44上有两个改变,而在主体42上有一个改变。具体如图13清楚示出的,管接头24”的连接套44’具有密封端部98,而不是如图7~10所示的具有开孔49’。另外,如图13所示,内表面50”在未形变状态大体为圆筒面,不是如图7~10所示的截头圆锥形表面50’。最后,形成圆筒形开孔100,使其穿过主体42”的端表面102并连接于开口54。开孔100适合于安装跨接管(未示出),该跨接管100可以用任何适合的工艺例如适合的铜焊工艺焊接在开孔100上,形成密封焊接。如图14和15所示,形成撑胀工具104,利用该工具可使端部分48”发生永久形变。具体是,撑胀工具104包括四个冲头106,它们装在撑胀工具内,可沿大体垂直于轴线52”的方向径向向外运动。在连接套44”插入孔32之后,将撑胀工具104插入开孔54”,并沿径向方向向外对四个冲头施加力,使内部表面50”永久形变成图16所示的形状。然后沿径向向内退回冲头106,并将撑胀工具104退出开孔54”。该撑胀工具104最适合于管接头24”,因为连接套44”的密封端部98不能使工具64的端头66通过表面50”。可用上述管接头24’中所用的相同方法将管接头24”焊接在管道上。
虽然管接头和管道22最好用铝制作,但对于图1~16所示的所有管接头24的实施例,可以用任何合适的可以永久形变的材料制作管接头24,并可以用任何合适的材料制作管道22。另外,虽然孔32最好是圆形的,而连接套24最好具有圆筒表面46,但在一些应用中这些部件采取其它的形状更为有利。另外,虽然孔32和表面46最好具有大体一致的形状,但在一些应用中,该孔32和表面46在其至少一部分形成彼此不一致的形状更为有利。
对于图1~16所示管接头24的所有实施例,应当认识到,将形变工具64、104从管道的一侧插入管接头24的主体42便可使内表面50形变,利用这种方式便可以使管接头24连接于管道22,而不需要从管道22的相反侧操作管接头24。
Claims (10)
1.一种相对于热交换器管子(manifold)定位管接头(fitting)的方法,该方法包括以下步骤:
形成一种管道,该管道包括其上形成通孔的壁;
形成管接头,该管接头包括主体、从该主体延伸的具有内表面的连接套(nipple)和穿过该主体达到该内表面的开孔;
将连接套从壁的一侧插入孔中,使得管接头主体位于壁的一侧,而连接套的一部分位于壁的另一侧;
形变连接套的内表面,方法是将形变工具穿过上述主体上的开孔;撑胀该连接套的一部分,达到使上述连接套不能从上述孔中退出的形状。
2.如权利要求1所述的方法,还包括用铜焊将管接头焊接在管道上的步骤。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,上述开孔具有中心轴线,上述形变步骤包括沿上述轴线对上述工具施加力的步骤。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,上述内表面大体为截头圆锥表面,上述形变步骤包括将上述截头圆锥表面形变为大体圆筒表面。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,上述形变步骤包括撑大上述连接套,以便在上述连接套和上述孔之间形成紧配合。
6.一种热交换器的管接头/管道组件,该组件包括:
管道,具有壁,壁具有一定厚度,壁上具有从管道外部穿过该厚度进入管道内部的孔,该孔具有预定形状;
管接头,包括主体和从主体延伸的可形变的连接套,该连接套具有外表面、内表面和从主体延伸一段距离的部分,该距离大于上述壁的上述厚度,该连接套可从第一形状形变到第二形状,在第一形状时,连接套的外表面大体与该孔的预定形状一致,从而可使连接套自由地插入该孔中,使得穿过壁的部分进入管道的内部,在第二形状时,上述部分被撑胀到将连接套固定在孔中,该管接头还包括穿过主体的开孔,使得进入该开孔的形变工具可以达到连接套的内表面,由此可将连接套从第一形状形变到第二形状。
7.如权利要求6所述的管道组件,其特征在于,该孔大体为圆形,连接套的外表面大体为圆筒面。
8.如权利要求6所述的管道组件,其特征在于,连接套的内表面大体为截头圆锥形。
9.如权利要求6所述的管道组件,其特征在于,连接套包括开口端部。
10.如权利要求6所述的管道组件,其特征在于,连接套包括封闭端部。
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