CN1953827B - 用于制造co2制冷装置中流体管道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造流体管道、尤其是制造CO₂制冷装置中流体管道的方法。为了获得一种快速和廉价的制造方法，按照本发明，通过至少一个带有外周环槽(14)的辊子(11)同时传输多根管道(5-9)，并将所述多根管道(5-9)相互平行地卷绕成螺旋线形，其中，每根管道(5-9)沿一条螺旋线导引，所有管道(5-9)的螺旋线相互平行地延伸。

Description

用于制造CO2制冷装置中流体管道的方法

本发明涉及一种用于制造流体管道、尤其涉及一种制造CO₂制冷装置中流体管道的方法。

在许多技术设备、例如制冷装置或液压装置中，要传输高压和/或高温的流体。为此采用的管道通常用金属材料来制造，并具有较大的壁厚。如果人们需要管道同时有一定柔性，以满足例如耐震性方面的要求，则常常要将这些管道绕其纵轴线卷绕。但这样卷绕的管道只能具有有限的横断面。如果人们期望有更大的流量，则要将管道划分成多根单独的管。事后将这些单个制造出的卷绕管相互插套。这样的制造方法比较复杂同时又要求在卷绕直径和卷绕螺距方面遵守严格的公差。

制冷装置通常由多个部件组成。其中包括压缩机、两个换热器和阀。这些部件必须通过管道相互连通。尤其在机动应用时，例如在汽车中采用制冷装置进行冷却时，除了耐腐蚀性和耐震性外，这些管道还必须具有一定的柔韧度。另一方面，当采用CO₂(二氧化碳)作为制冷剂时，这种管道首先必须具有很高的耐压强度。这会导致这类管道比较昂贵。

本发明的目的在于，提供一种快速和廉价地制造流体管道的方法。

按照本发明，实现上述目的的方案是，通过至少一个带有外周环槽的辊子同时传输多根管道，并将所述多根管道相互平行地卷绕成螺旋线形，其中，每根管道沿一条螺旋线导引，所有管道的螺旋线相互平行地延伸。

借助上述设计，人们可采用比较细的管道。所述流体管道的有效横截面为所有管道的横截面之和。这些横截面比较细的管道本身具有比较高的耐压强度，也就是说人们为取得耐压强度所必须投入的成本可保持比较小。通过螺旋线形地布设各管道，也获得了一定的柔韧性。通过同时和平行地卷绕多根管道，可特别廉价地制造所述流体管道。由此可实际上自动地将所述管道布置成这样，即，所述各管道相互相邻或带有预定间距地相邻。因此，不必事后将各根管道装配在一起或对它们进行调整。通过卷绕所述管道就可完成大部分制造工序。本发明的方法原则上适用于制造流体管道，例如液压设备或制冷装置中的流体管道。而对于以处于较高压力下的制冷剂例如CO₂(二氧化碳)来工作的设备，本发明的方法尤其有意义。对此，人们通过至少一个带有外周环槽的辊子输送管道。借助该辊子可比较简单地确保所期望的各根管道相对的侧向定向。当采用相同类型的多根辊子时，可在各个螺旋线形的卷绕圈的环周上实现各根管道的相对精确定位。一旦所述管道弯曲超过例如10的起始角，就不必再用辊子来导引，因为管道弯曲卷绕一圈后就不再会自行扳开。

在对所述多根管道进行卷绕成圈后将它们依次切断，并在每次切断过程之间将所述多根管道构成的管道束扭转一预定角度。这样，人们就考虑到了这样的事实，即，各根管道稍后、亦即当完成卷绕成圈时都大致在“螺旋线”相同的轴向位置处终止。通过顺序地切断和扭转所述管束，可保证始终在相同的位置处进行切割，从而确保各管道近似自动有正确的长度。

利用上述方法原则上可连续制造任意的和不同长度的流体管道。因此，本发明的方法可突出地适用于大批量生产，但同时也满足了有关快速地进行规格转换的要求。

在完成所述卷绕后，优选使所述多根管道的端部弯曲成与所述螺旋线的轴线平行。这样可更方便地为各管道安装连接头。由此简化了后述安装过程。

优选将至少在螺旋线形卷绕区段内的管道埋置到塑料中。此处的“塑料”应理解成橡胶。所述塑料稳定所述管道的“主体”，但同时又确保所述管道有一定的柔韧性。这种塑料外套不仅可实现机械稳定性，而且还可增大热量向外界传输的热阻值，从而可保持较小的热损耗。此外，尤其将管道应用在腐蚀性的环境中时，埋置到塑料套中还可防止管道被腐蚀。

在埋置前，优选使所述管道的各端部逆卷绕方向地相对扭转一预定角度，并在进行埋置时将它们保持固定在此扭转位置状态下，在完成埋置后才松开它们。例如人们可使各管端相对扭转大约10°。由此在各相邻的管道匝圈之间有很小的可让塑料挤入的间隙。例如可用压铸工艺来实现所述的用塑料埋置。用塑料填充各管道匝圈之间的间隙可防止各管道相互接触以及在制冷机运行时因产生震动而相互撞击或擦蹭。因此可避免不期望出现的噪声，并可减小因管道在接触点处的磨损而可能导致的不密封。在完成压铸(或其他埋置工序)后松开各管端，可使所有管道的螺旋线匝圈处于一定的预紧力下。这可有助于改善管道的强度。

按照一种优选设计，在埋置所述管道时，在管道匝圈内保留一型芯。这样塑料就构成空心圆柱体。通过空心内腔可减轻流体管道的重量。通过释放内腔或取掉型芯，就可以改善管道的柔韧性。最终，如果需要，人们也可以将附加构件例如电导线或类似构件穿过管道内腔地引入。

优选给所有配套的端部配备一个共同的连接件。这将使得以后能更方便地将所述流体管道安装到技术设备、例如制冷系统中。

在此优选使所述连接件与所述塑料相连接。这样，所述流体管道在其全部长度上的耐压强度都会得到改善。不会出现可能有剪切力作用在各管道上的位置。由此可从总体上改善所述流体管道的强度。

在此还优选将所述连接件压靠在所述塑料上并与塑料熔焊连接。由此在所述连接件和塑料之间可获得特别牢固的连接。在撤消压靠力后，所述各根管道可获得小的提高了的沿螺旋线轴向的预紧力。

优选使所述多根管道的端部穿过所述连接件，并切割掉此时形成的超出部分。这样就可实现所述各根管道与所述连接件端面齐平地终止。制冷剂的导引仅仅由优选用恰当金属例如铝制成的各根管来承担。所述塑料仅仅起支撑作用。

在此优选采用激光进行所述切割。激光切割器能够切割掉所述管道的超出部段而使管端与连接件端面平齐。

优选设置至少一个导向辊，使它的转动轴线与所述辊子的轴线成锐角。所述导向辊使所输入的管道侧向偏转运动并由此控制所述螺旋线的螺距。

人们可优选将所述管道引导到一导向面上，该导向面在一传输平面内与所述管道传输方向形成第一夹角，与所述传输平面则形成第二夹角。因此，所述各管道双重偏移，一方面所述管道沿螺旋线的圆周方向弯曲，另一方面也沿轴向推进，由此形成螺旋线形。

下面借助附图所示优选实施例详细描述本发明，附图中：

图1是制造流体管道的示意图；

图2示出了所排列的一些管道；

图3是从上向下看到的图1的俯视图；

图4示出了外周开设有环槽的导向辊；

图5示出了卷绕成螺旋线形匝圈的流体管道；

图6示出了图5所示的流体管道带有对齐排直的管端；

图7示出了连接件；

图8示出了第二种结构形式的连接件；

图9示出了带有连接件的流体管道；

图10是流体管道的变型实施形式的透视图。

图9示出了带有两个连接件2，3和一个主体段4的流体管道1，下面详细说明其制造过程。

管道主体段4由五根管道组成，这五根管道分别由图1的侧视图、图2的正视图和图3的俯视图表示出。这些管道5-9的管壁在图2中被夸张示出。应将管壁的厚度选择成，使之能承受当各根管道5-9随后应用在以CO₂(二氧化碳)为制冷剂工作的制冷系统中时在每根管5-9的空内腔10中产生的压力。这样的压力完全可能达到数百巴的数量级。当然，在相同壁厚的情况下，具有较小横断面的管道5-9比具有较大横断面的管道更耐压。如此制造的管道1当然也可应用于其他以较低压力工作的制冷剂。

如从图1和图3中可看到的那样，各管道5-9并排在一个平面内通过三个导向辊11-13导引。三个导向辊11-13的设计完全相同。导向辊11在图4中被放大示出，它具有五个外周环槽14。这些环槽的数量自然与同时被卷绕的管道5-9的数量相应。这些环槽沿导向辊11的轴向均匀分布。

图中示出的两个导向辊11，12的位置固定。导向辊13则可沿双向箭头15的方向、亦即沿着垂直于输送各管道5-9时排列在内的平面的方向移动。

当然，如果对于管道导入过程需要的话，导向辊11，12也可移动。

管道5-9沿推进方向16输送，此时，可将它们从图中未详细示出的储备线圈上松开。用于形成推进的装置本身早已公知，因此没有详细示出。为此，人们例如可采用辊对，它们作用在各管道5-9的相对两侧上并借助摩擦力推动各根管道5-9。

沿推进方向16在最后的导向辊13之后设有导向面17。该导向面17以其在图1中示出的方向分量与输送各根管道5-9的平面形成不等于90°的夹角。所述导向面17、确切地说图1中可看到的部分与最后那个导向辊13共同作用，使得各管道弯曲成环形，从而沿图1所示视角看可以说弯曲成圆形。

从图3中也可看出，所述导向面17也与所述推进方向16形成不等于90°的夹角，由此，所输送的管道5-9不仅沿圆形轨迹弯曲，而且在弯曲时还垂直于所述推进方向16地偏移。与此相应地沿一条螺旋线导引管道5-9。为支持所述相对于另外两个导向辊11，12的偏转运动，最后一个辊子13的旋转轴线不再平行于所述导向辊11，12的轴线定向，而是与它们呈锐角。导向辊12的轴线也可与导向辊11的轴线呈锐角，以便控制螺旋线的螺距。导向面17的作用是能以较高的精确度调节螺距。

如从图3和图5中可看到的那样，各根管道5-9也呈螺旋线形缠绕，其中，即便在缠绕时，各管道5-9也保持相互平行地排齐。在缠绕后所述各管道5-9也象从前那样相互贴靠。如此制成的管道匝圈可构成空心圆柱体。

这样管道5-9具有从主体4上“斜”伸出的管端。这些管端因此分别具有径向和轴向的方向分量，但它们至少基本上都有相同的长度。这一点是这样实现的，即，为了获得期望长度的主体段4，人们不是一次将各根管5-9一起切断，而是依次先后切断。也就是说，在达到预定的长度后，人们例如首先将一根管、例如管道5切断，然后继续扭转主体4，直到管道6到达刚才切断管道5所在位置处，然后再切断管道6。不断重复这一过程，也就是说在切断各根管道5-9之间的时间间隙内始终旋转一个角度，该角度等于360°除以管道的数量。

在进一步的制造步骤中弯折所述管端18-22，将它们扳成平行于主体4的轴线。然后可以将连接件3推套到管端18-22上。为此，连接件3具有一些和管道5-9数量相同的钻孔23。

图7示出圆形连接件3的第一种结构。图8则示出了变型实施形式的六边形连接件3′。具体说来，图8a是该连接件3′的侧视图，图8b则是该适接件3′的正视图。所述连接件3，3′的形状取决于之后所期望的应用。

在套上连接件3之前或也可在之后，给所述主体4还套上图9中所示出的塑料24。塑料24也可以是天然橡胶，为此目的也可使天然橡胶硫化。可用适合的压铸方法制造所述塑料。于是，可将主体4安设在压铸模中。然而，在安放前可将主体4的端部逆缠绕方向地相对扭转。这一点在图中通过箭头25、26示出。所述扭转角比较小，例如可为10°。通过这一措施可在主体4的相邻匝圈之间形成小的间隙，而在压铸塑料24时可供塑料进入该间隙。通过一个型芯可保证所述主体4的空心内腔不会全部被塑料24充填满，而留出空心圆柱体。在完成塑料24的压铸后，撤去将主体4端部相对扭转或“扳开”的张紧力，使得所述卷绕成圈的管道5-9在塑料24中保持一定的预紧。

将主体4埋入塑料24中后，将两个连接件2，3压靠在塑料24上。这一点通过箭头27、28表示出。自然，相应的力被定向成应使连接件2，3整个表面地压靠在塑料24的端侧。随后，使所述连接件2，3与塑料24焊接或粘结，从而总体上形成为近似不可分割的整体，在该整体件中形成供二氧化碳-制冷剂在螺旋线形弯曲的管道5-9的内部流动的流动路径。

管道5-9的管端18-22的长度应使它们如在图9中所示出的那样可穿过连接件3并且超过该连接件3地从中伸出一小段。这一超出小段可借助激光切割机29切掉，从而可使各管端18-22与连接件3的端面齐平地终止。

到此为止一直描述的是用五根管道5-9制造所述流体管道1的情况。从图10中可看到流体管道1的一种变型实施形式，其中总共有十根管道呈螺旋线形地盘绕，以便在两个连接件2、3之间建立连接。在所述主体4内形成的空腔在该图中用圆柱体30表示。

Claims (12)

1.一种用于制造CO₂制冷装置中流体管道的方法，其特征在于，通过至少一个带有外周环槽(14)的辊子(11)同时传输多根管道(5-9)，并将所述多根管道(5-9)相互平行地卷绕成螺旋线形，其中，每根管道(5-9)沿一条螺旋线导引，所有管道(5-9)的螺旋线相互平行地延伸，其中，将所述管道(5-9)引导到一导向面(17)上，该导向面在一传输平面内与所述传输方向(16)形成第一角度，与该传输平面则形成第二角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多根管道(5-9)完成卷绕成圈后将它们依次切断，并在每次切断过程之间将由所述多根管道(5-9)构成的管道束(4)扭转一预定角度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述卷绕后，使所述多根管道(5-9)的端部(18-22)弯曲成与所述螺旋线的轴线平行。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述管道(1)至少在其螺旋线形卷绕区段内被埋置到塑料(24)中。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在埋置前，使所述管道(1)的各端部(18-22)逆卷绕方向地相对扭转一预定角度，并在进行埋置时将它们保持固定在此扭转位置状态下，在完成埋置后才使它们松开。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在埋置所述管道时，在所述管道匝圈内保留一个型芯。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，给所有配套的端部(18-22)配备共同的连接件(2，3)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述连接件(2，3)与所述塑料(24)相连接。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述连接件(2，3)压靠在所述塑料(24)上并与所述塑料(24)熔焊连接。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述多根管道(5-9)的端部(18-22)穿过所述连接件(2，3)，并切割掉超出部分。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，采用激光(29)来进行所述切割。

12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置至少一个导向辊(13)，它的转动轴线与所述辊子(11)的轴线成一锐角。

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