CN1979081A - 复合管及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种复合管，所述复合管包括外管和布置在外管内部的内管。在外管和内管之间限定一个通道。公开了将外管连接到内管上的各种方法。

Description

复合管及其生产方法
技术领域
本发明涉及复合管及其生产方法。例如，复合管包括内管和外管。内管内部形成一个通道，外管和内管之间形成另外一个通道。
背景技术
日本专利出版物No.A-2002-318015公开了一种作为复合管的制冷剂一再热管，其中，内管插入外管内。外管的端部被连接到内管的外表面上。在复合管中，高温制冷剂和低温制冷剂的其中任意一种在内管内流动，另外一种制冷剂在内管和外管之间流动。因而，热量在高温制冷剂和低温制冷剂之间交换。
然而，日本专利出版物No.A-2002-318015并没有说明连接内管和外管的具体方法。因此，需要一种准确、可靠的连接内管和外管的方法，以降低制冷剂的泄漏，提高可制造性。
发明内容
公开了一种复合管，所述复合管包括外管，所述外管包括端部和位于端部上的锻压部分。复合管还包括布置在外管内的内管。外管的端部被焊接在内管的外表面上，并且锻压部分向内管收缩。
同时公开了一种复合管，所述复合管包括外管，所述外管包括端部和位于所述端部内表面上的锥形部。复合管还包括布置在外管内的内管。外管的端部被焊接在内管的外表面上，并且所述锥形部朝向所述端部的边缘逐渐变细。
另外，公开了一种复合管，所述复合管包括外管，所述外管包括端部。复合管还包括布置在外管内的内管。而且，复合管还包括布置在外管端部和内管外表面之间的连接部件。外管和内管被焊接到连接部件上。
另外，公开了一种生产复合管的方法，所述方法包括：把内管插入外管内，以及锻压外管端部以使外管朝向内管收缩。该方法还包括把外管端部焊接到内管的外表面上。
此外，公开了一种生产复合管的方法，所述方法包括：沿纵向方向在外管端部的内表面上形成锥形部，使得锥形部朝向所述端部的边缘逐渐变细。该方法还包括：把内管插入外管内，以及通过把钎焊材料提供到由锥形部形成的外管和内管之间的锥形空隙内，将外管的端部焊接到内管的外表面。
另外，公开了一种生产复合管的方法，所述方法包括：把内管插入外管内；以及把外管和内管焊接到布置在外管端部和内管外表面之间的连接部件上。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加明显，其中：
图1是车载空调设备的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的复合管的侧视图；
图3是图2中所示复合管的部分III的横面图；
图4是图3中所示的部分IV处的接头的放大横截面视图；
图5是用于形成锥形部的锻压工具和冲压工具的横截面视图；
图6A是用于形成锻压部分的锻压工具的前视图，图6B是锻压工具的横截面视图；
图7是制冷循环装置的莫里尔(Mollier)图；
图8是根据第二实施例的复合管的横截面视图；
图9是根据第三实施例的复合管的横截面视图；
图10是根据第四实施例的复合管的横截面视图；以及
图11是根据第五实施例的复合管的横截面视图。
具体实施方式
第一实施例
第一实施例中的复合管160被用在一种车载空调设备100(以后简称空调设备)的制冷循环装置100B中。下面结合图1-4说明复合管160的具体结构。
如图1所示，汽车被仪器板3分成用于发动机10的发动机舱1和用于乘客的车辆室2。内部单元100A被布置在车辆室2内的仪表板上，制冷循环装置100B(不包括膨胀阀130和蒸发器140)被布置在发动机舱1内。空调设备100由内部单元100A和制冷循环装置100B组成。
内部单元100A包括位于空调壳体101中的送风机102、蒸发器140以及加热芯103。鼓风机102选择性抽吸外部空气或者汽车内部空气作为空调空气，并把空调空气送进蒸发器140和加热芯103。当制冷循环装置100B操作时，蒸发器140蒸发制冷剂。所述操作如下面所述。蒸发器140是利用蒸发潜热冷却空调气体的热交换器。加热芯103是利用来自发动机10的热水作为热源加热空调气体的热交换器。
空气混合门104被布置在空调装置101内的加热芯103的附近。当门104的位置变化时，门104调节被蒸发器140冷却的空气和被加热芯103加热的空气的混合比例。因此，混合的经调节空气具有由乘客设定的预定温度。
导管150依次顺序连接制冷循环装置100B内的压缩机110、冷凝器120、膨胀阀130以及蒸发器140，形成一个闭环。复合管160被布置在导管150之间。
压缩机110压缩制冷剂以在制冷循环装置100B内具有高温高压，并被发动机10驱动。也就是，滑轮111被固定在压缩机110的一个驱动轴上，发动机10产生的驱动力通过曲轴皮带轮11和传动带12被传送到皮带轮111。另外，电磁离合器(图中未显示)被布置在驱动轴和皮带轮111之间。
冷凝器120连接在压缩机110的排放侧。冷凝器120是通过与外部空气交换热量将制冷剂冷凝为液态的热交换器，作为散热器或者气体冷却器操作。
膨胀阀130是解压装置，用于解压从冷凝器120释放以被膨胀的液态制冷剂。节流阀、阀门或者喷射器都可以用来作为膨胀阀130。膨胀阀130被布置在内部单元100A内的蒸发器140附近。膨胀阀130通过热方法控制它的打开程度，使从蒸发器140流出的制冷剂，也就是，由压缩器110抽吸的制冷剂具有预定的过热度。例如，预定的过热度等于或小于5℃。或者，预定的过热度在0℃～3℃的范围内，使从蒸发器流出的制冷剂刚刚被过热。
如上所述，蒸发器140是用于冷却空调空气的低压侧热交换器。蒸发器140用作冷却装置或者吸热装置。蒸发器140的制冷剂出口侧与压缩器110的制冷剂吸入侧相连接。
导管150包括用于流动高温高压制冷剂的高压管151，以及用于流动低温低压制冷剂的低压管152。高压管151从压缩机110延伸出来经过冷凝器120到膨胀阀130，低压管152从蒸发器140延伸至压缩机110。复合管160具有复合管结构。复合管160被包括用于提供至少一部分流体导管150的流体连通，并作为空调设备中的制冷剂管操作。
在一个实施例中，复合管160的总长度为700-900mm。该复合管160包括直线部分163a和多个弯曲部分163b，以便装配在其它装置(如发动机10，或者车体)中。复合管160位于发动机舱1中。
复合管160包括外管161和内管162，它们各自独立形成。内管162穿过外管161内部。例如，在一个实施例中，例如，外管161为Φ22mm管(外径：22mm，内径：19.6mm)，由铝制造。内管162嵌入外管161中后，沿纵向的外管161的端部161a的整个外周被收缩。然后，端部161a的整个外周被气密封和液密封地焊接在内管162(外径19.1mm)的外表面上，以形成焊接接头160a。因此，在外管161的内表面和内管162的外表面之间形成通道，即空间160b。
外管161在邻近每个端部161a处包括开孔161d，以使通道160b和外部相连通。开孔161d布置在距外管161端部161a边缘预定距离的位置上。每个开孔161d包括从外管161向外延伸的凸缘。铝制液体导管164、165的每一个与开孔161d的凸缘连接。例如，在一个实施例中，高压导管151的每个铝制液体导管164和165焊接在开孔161d之一上。
每个液体导管164、165具有多个(在本实施例中为3个)弯曲部分164a，165a以及位于导管端部的接头部分164b，165b。液体导管164朝向冷凝器120延伸，而液体导管165朝向膨胀阀130延伸。接头部分164b与冷凝器120的出口相连，而接头部分165b与膨胀阀130的入口相连，以便高压制冷剂流入液体导管164，流经通道160b，之后流入液体导管165，如图3中的阴影箭头所示。
作为对照，在一个实施例中，例如，内管162是3/4英寸铝制管(外径：19.1mm，内径：16.7mm)。应理解，通道160b的横截面面积是预定的，以使其能够允许期望流量的高压制冷剂通过，通过将内管162的外径靠近外管161，使内管162的外表面足以允许期望的热交换。
低压导管152的铝制抽吸导管166，167沿纵向方向设置在内管162的相对端。抽吸导管166与液体导管165对应内管162，而抽吸导管167对应液体导管164。每个抽吸导管166，167在端部具有接头部分166a，167a。接头部分166a与蒸发器140的出口相连，而接头部分167a与压缩机110的入口相连，以便低压制冷剂流入抽吸导管166，经内管162，然后流入抽吸导管167，如图3中的中空箭头所示。
如图3所示，内管162的外表面上分别形成有圆形槽162c和螺旋槽162a，以增加通道160b的容积。圆形槽162c邻近液体导管164，165和外管161的连接处，沿内管162的圆周方向延伸。螺旋槽162a连接到圆形槽162c，并具有多个(在该实施例中为三个)螺纹，所述多个螺纹沿内管162的纵向方向在圆形槽162c之间螺旋延伸。螺旋槽162a之间形成峰部162b，峰部162b的外部尺寸大约等于内管162的外部尺寸。槽162c，162a扩充了通道160b。
如图4所示，外管161包括布置在复合管160焊接接合160a附近的锥形部161c和锻压部分161b。锥形部161c形成在外管161端部161a的内表面上，内管162和锥形部161c之间的空隙朝向外管端部161a变大。也就是，端部161a因锥形部161c而形成为朝向端部161a的边缘逐渐变细。在该实施例中，外管161的外径为22mm，内径为19.6mm，厚度为1.2mm。此外，在一个实施例中，锥形部161c和内管162之间的夹角大约为10°～30°，锥形部161c的长度大约为1mm～2mm。如下所述，可以理解，锥形部161c具有适当尺寸以提高焊接效率。
在内管162插入外管161中之前，锥形部161c形成。如图5所示，压力工具210挤压外管端部161a的外表面，冲压工具220插入外管端部161a之间。因为冲压工具220具有锥形端部，外管端部161a的内表面被塑性变形以在外管端部161a的内表面上形成锥形部161c。
作为对照，在内管162插入外管161中后，通过将外管161朝向内管162的外圆周表面挤压，形成锻压部分161b。锻压部分161b位于外管端部161a上与锥形部161c相对的一侧。例如，为了提高后面将要讲述的焊接效率，锻压部分161b被布置在距外管161边缘3-7mm的位置上。
如图6A和6B所示，锻压部分161b通过包括多个分开部件231的锻压工具230形成。锻压工具230具有圆形形状，在锻压工具230的中心部分形成用于外管161的开孔。如图6A和6B中的箭头所示，分开部件231能够沿着径向滑动。当分开部件231向中心滑动时，分开部件231沿圆周方向互相接触。当分开部件231朝向彼此移动时，分开部件231之间的开孔内径小于外管161的外径预定的锻压尺寸。将与外管161接触的分开部件231的边缘为楔形或半圆形，以便分开部件231的厚度朝向所述边缘变薄。当各分开部件231朝向外管161径向滑动时，端部161a被布置以被分开部件231环绕。这时候，内管已被插入外管内。然后各分开部件231向中心侧滑动。这样，就形成了锻压部分161b。
每个分开部件231具有扇形形状，用于外管161的开孔通过分开部件231形成为大约圆形形状。在该实施例中，锻压工具230具有六个分开部件231。或者，锻压工具230也可以具有3个、4个或者8个分开部件231。尽管外管161受到锻压工具230的挤压，它的横截面形状可以保持为圆形。通过锻压工具230可在锻压部分161b周围形成轻微的皱褶或凸起。
在锻压部分161b处，外管161朝向内管162收缩。在一个实施例中，在锻压部分161b处，外管161的内径和内管162的外径被制成大致相等。因而，外管161和内管162互相接触。在该实施例中，为了使外管161和内管162可靠连接，外管161的内径被制成稍小于内管162的外径。也就是，外管161略微地挤入内管162中。因此，如图4所示，内管162在锻压部分161b处收缩，类似于外管161。内管162收缩部分的深度小于内管162的厚度。在对应锻压部分161b的外管161的整个外圆周表面上形成横截面为梯形的凹槽。即使外管161的端部161a在形成锻压部分161b时轻微收缩，由于锥形部161c钎焊材料仍可通过外管161和内管162之间的空隙被提供。
下面，将结合图7中的Mollier图说明基于上述结构的操作及其优点。
当汽车的乘客需要空调制冷时，压缩机110的电磁离合器被连接。压缩机110被发动机10驱动，抽吸并压缩从蒸发器140流动的制冷剂。然后，制冷剂从压缩机110排放到冷凝器120作为高压和高温制冷剂。高压制冷剂在冷凝器120内被冷却为液态。液态制冷剂流经液体导管164、通道160b和液体导管165，最后在膨胀阀130中被解压并且膨胀。接着，膨胀的制冷剂在蒸发器140内被蒸发，被制成过热度为0-3℃的饱和气体。空调空气随着蒸发器140中的制冷剂的蒸发被冷却。饱和气态制冷剂作为低温低压制冷剂流过抽吸导管166、内管162以及抽吸导管167，最后回到压缩机110。
这里，高压制冷剂和低压制冷剂在复合管160内交换热量。高压制冷剂被冷却，低压制冷剂被加热。也就是，从冷凝器120中流出的液态制冷剂在复合管160内被过冷，促使其具有低温。从冷凝器120流向蒸发器140的液态制冷剂的量增加，蒸发器140中的焓也增大。因此，蒸发器140的冷却性能提高。
此外，由于从蒸发器140中流出的制冷剂由于复合管160可以具有预定的过热度，蒸发器140不需要使制冷剂具有预定的过热度。因此，提高了蒸发器140的冷却性能。而且，因为从蒸发器140流出的制冷剂由于复合管160被制成饱和气态，可减少在压缩机110中的液态压缩。另外，由于用于连通低压制冷剂的内管162被外管161覆盖，低压制冷剂不接受来自发动机10的辐射热。因此，冷却性能能够保持。
根据该实施例中的复合管160，锻压部分161b和锥形部161c被布置在外管161的端部161a。因为有锻压部分161b的存在，外管161和内管162在纵向的位移可减少。因此，外管161和内管162能很容易被焊接。而且，因为外管161和内管162之间的空隙在整个圆周方向可被制成均匀的，棒状或者环状的钎焊材料能够均匀的填入外管161和内管162之间。这样，能够执行可靠、安全的焊接。
由于锥形部161c，钎焊材料可以很容易供入形成在锥形部161c和内管162之间的锥形空隙中。然后，如图4所示，外管161和内管162之间的空隙被钎焊材料填满后，在锥形空隙中形成角焊缝180。因此，更进一步确保了焊接牢靠安全。
第二实施例
如图8所示，第一实施例中的液体导管164，165在第二实施例中被替换成管接头，例如，接头168。第二实施例中的其余部件与第一实施例相似。
管接头168在其管部外表面具有外螺纹部部分168a，并被焊接到外管161的开孔161d的凸缘上。管接头168的管部的内侧与通道160b相连通。
根据第二实施例，外管161与内管162焊接后，具有管接头168的复合管160可以通过机械方式连接到具有与外螺纹部分168a对应的内螺纹部分的液体导管164，165。管接头168可促进液体导管164，165的连接，并促进复合管160的整体可制造性。
第三实施例
如图9所示，在第三实施例中连接块169被布置在外管161和内管162之间。第三实施例中的其余部件与第一实施例相似。
在该实施例中，连接块169具有由切割由铝制成的块状材料形成的管部。在一个轴向方向，管部的一个端部被打开，管部的另一个端部闭合以形成基部。基部中心形成开孔169a，用于插入内管162。开孔169a的内表面和内管162的外表面被焊接。外管161的端部161a被插入连接块169的开口端，连接块169的开口端和端部161a被焊接。
此外，螺纹管接头168被一体地形成在连接块169的侧壁上。管接头168的管部的内侧与通道160b连通。
根据第三实施例，外管161和内管162之间的空隙通过连接块169的开口端和开孔169a能够被准确地确定。因此，外管161和内管162可以被容易且可靠地焊接。
另外，由于管接头168与连接块169一体形成，可以降低管接头168的造价，可具有与第二实施例同样的优点。
第四实施例
如图10所示，在第四实施例中，第三实施例中的管接头168被替换为开孔169b，用于插入液体导管164，165。开孔169b被布置在连接块169的侧壁上。
根据第四实施例，在外管161和内管162被焊接后，液体导管164，165可被焊接在开孔169b上。这样，提高了复合管160的可制造性。
第五实施例
如图11所示，在第五实施例中，用于插入液体导管164，165的开孔169b被设置在连接块169的基部，并且液体导管164，165被焊接在开孔169b上，以沿内管的纵向方向延伸。
当液体导管164，165被布置为与内管162平行时，可避免液体导管164，165弯曲。此外，由于不需要用于弯曲部分的空间，复合管160能够被布置在相对狭窄的空间内。
其它实施例
虽然已参照附图结合优选的实施例详细描述了本发明，应当注意，对本领域技术人员来说，各种改变和更改是明显的。
上述结构至少可以用在外管和内管的一端上，另一端可以使用传统结构。
此外，制冷循环装置100B被用于车辆的空调设备。作为选择，装置100B也可以用于家用空调设备。在此情况下，外管161的外部空气会低于发动机舱1内的空气。因此，基于高压制冷剂和低压制冷剂间的热交换性能，低压制冷剂可以在通道160b内流动，高压制冷剂可以在内管162内流动。
此外，除了空调设备以外，复合管160还可以用于任何合适的装置，如制冷循环的内部热交换器。例如，复合管160可以用于用二氧化碳做制冷剂的制冷循环的内部热交换器。
此外，在复合管160中流动的流体也可以不必限制为用于制冷循环装置100B中的制冷剂。流体可以是任何适当的类型。另外，可选择具有不同物理性质的制冷剂。例如，可使用制冷剂的组合，其中制冷剂的流动方向、温度和压力不同。
此外，液体导管164，165可以是直线形的。并且，液体导管164，165可以由铝制成。作行替代，液体导管164，165还可以用其它适合的材料制造，例如铁或铜。而且，内管161和外管162也可以用任何适合的材料制造。
另外，所述结构和制造方法可用于具有任意数量管的复合管160。
上述的改变和更改应被理解为包括在由附加的权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种复合管，包括：
外管，所述外管包括端部和位于端部上的锻压部分；及
内管，所述内管被布置在外管内，其中：
外管的端部被焊接在内管的外表面，以及
锻压部分朝向内管收缩。
2.根据权利要求1所述的复合管，还包括：
接头，所述接头包括用于连接到外部导管的螺纹部分，其中，
所述接头包括第一通道，所述第一通道与外管和内管之间的第二通道连通。
3.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：
所述外管具有开孔，外部导管被焊接在所述开孔上以与所述开孔连通；
所述开孔与外管和内管之间的通道连通。
4.一种复合管，包括：
外管，所述外管包括端部，以及位于所述端部内表面上的锥形部；以及
内管，所述内管被布置在外管内，其中：
外管的端部被焊接在内管的外表面上，以及
锥形部朝向所述端部的边缘逐渐变细。
5.根据权利要求4所述的复合管，其特征在于：
外管还包括邻近所述端部上的锥形部的锻压部分；以及
锻压部分朝向内管收缩。
6.根据权利要求4所述的复合管，还包括：
包括用于连接外部导管的螺纹部分的接头，其中，
接头包括第一通道，所述第一通道用于与外管和内管之间的第二通道连通。
7.根据权利要求4所述的复合管，其特征在于：
所述外管具有开孔，外部导管被焊接在所述开孔上以与所述开孔连通；
所述开孔与外管和内管之间的通道连通。
8.一种复合管，包括：
外管，所述外管包括端部；
内管，所述内管被布置在外管内；以及
连接部件，所述连接部件布置在外管端部和内管外表面之间，其中，
外管和内管被焊接在连接部件上。
9.根据权利要求8所述的复合管，还包括：
包括用于连接外部导管的螺纹部分的接头，其中，
所述接头包括第一通道，所述通道与外管和内管之间的第二通道连通，以及
所述接头和所述连接部件被形成一体。
10.根据权利要求8所述的复合管，其特征在于：
所述连接部件具有开孔，外管被焊接在所述开孔上以与所述开孔连通；以及
所述开孔与外管和内管之间的通道连通。
11.一种生产复合管的方法，该方法包括：
把内管插入外管内；
锻压外管端部使外管朝向内管收缩；以及
把外管的端部焊接在内管的外表面上。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：在焊接之后，连接用于与外管和内管之间的通道连通的外部导管。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述连接通过机械方法执行。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述连接通过焊接执行。
15.一种生产复合管的方法，该方法包括：
沿纵向在外管端部的内表面上形成锥形部，使得锥形部朝向所述端部的边缘逐渐变细；
把内管插入外管内；以及
通过把钎焊材料提供到由锥形部形成的外管和内管之间的锥形空隙内，把外管端部焊接到内管的外表面。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：在焊接之前，锻压外管端部使之朝向内管的外表面收缩。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：在焊接之后，连接用于与外管和内管之间的通道连通的外部导管。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连接通过机械方法执行。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述连接通过焊接执行。
20.一种生产复合管的方法，该方法包括：
把内管插入外管内；以及
把外管与内管焊接到布置在外管端部和内管外表面之间的连接部件上。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括在焊接之后连接用于与外管和内管之间的通道连通的外部导管。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述连接通过机械方法执行。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述连接通过焊接执行。
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