CN209415851U - 集气管连接头、制冷系统集气管和空调器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种集气管连接头、制冷系统集气管和空调器。集气管连接头由单管冲压成型，所述连接头的一端为总管连接口，另一端为经冲压部所分隔形成的多个分管连接口，所述冲压部之间形成有冲压间隙，所述分管连接口之间通过所述冲压间隙连通。本实用新型通过对冲压形成的集气管连接头的结构进行调整，可以在采用原有单管原材料的基础上，使得获得的集气管连接头的壁厚增大，能够承受更大压力，适应工作压力要求更高的冷媒，直接减少空调产品管路问题的售后故障率，降低冲压部冲压后管壁裂漏的几率。

Description

集气管连接头、制冷系统集气管和空调器

技术领域

本申请涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种集气管连接头、制冷系统集气管和空调器。

背景技术

目前家用空调内机使用一体化集气管，多数已经由传统工艺改为冲压工艺，由单管冲压成型，形成封闭的多孔结构，分别接不同数量分管，与蒸发器进行组装。此冲压形成的多孔结构，由于壁薄，无法承受技术要求中的系统的高压。经实验测试一般在7000次打耐压就可能破裂，远不满足规范要求的20万次，特别是R32冷媒，由于冷媒特性，系统压力更高，所以空调管路需要更高的承压能力，传统的集气管通常是由特定规格的单管扩口冲压而成，在使用原有规格单管的基础上，需要对加工后的集气管结构进行改进，以适应压力要求较高的冷媒。

实用新型内容

为了解决集气管冲压件承压能力差易导致空调系统，渗漏，裂漏问题，本申请提供了一种集气管连接头、制冷系统集气管和空调器。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种集气管连接头。

根据本申请实施例的集气管连接头，其由单管冲压成型，所述集气管连接头的一端为总管连接口，另一端为经冲压部所分隔形成的多个分管连接口，其特征在于，所述冲压部之间形成有冲压间隙，所述分管连接口之间通过所述冲压间隙连通。

进一步的，所述分管连接口的数量为2-4个。

进一步的，所述分管连接口依次排列在一条直线上，所述冲压部上下一一对应设置。

进一步的，一一对应设置的上下冲压部之间的冲压间隙的距离E的范围为3.8mm≤E≤4.2mm。

进一步的，集气管连接头满足有0.1mm≤L-φ_A/2-φ_B/2≤0.3mm，其中，

L为相邻两分管连接口的中心间距；

φ_A和φ_B分别为相邻两分管连接口的内径。

进一步的，冲压前的单管的规格为TP2Mφ9.52X0.71，冲压成两孔形式，两分管连接口的中心间距L的范围为6.3mm≤L≤6.4mm，成型后最小壁厚d≥0.35mm。

进一步的，两分管连接口的内径相同，均为6.2mm。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种制冷系统集气管。

根据本申请实施例的制冷系统集气管，其包括总管、分管和本申请提供的上述集气管连接头，所述分管与所述分管连接口对接后通过钎焊连接。

进一步的，所述集气管连接头与总管一体成型连接。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种空调器。

根据本申请实施例的空调器，其包括本申请提供的上述制冷系统集气管。

本实用新型通过对冲压形成的集气管连接头的结构进行调整，可以在采用原有单管原材料的基础上，使得获得的集气管连接头的壁厚增大，能够承受更大压力，适应工作压力要求更高的冷媒，直接减少空调产品管路问题的售后故障率，降低冲压部冲压后管壁裂漏的几率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性的给出了本申请现有技术中集气管连接头的立体图；

图2示意性的给出了本申请现有技术中集气管连接头的分管连接端的截面图；

图3示意性的给出了本申请实施例提供的集气管连接头的立体图；

图4示意性的给出了本申请实施例提供的集气管连接头的分管连接端的截面图；

图5为示意性的给出了本申请实施例提供的具有不同数量和形式的分管连接口的集气管连接头的参考图；

图6示意性的给出了本申请实施例提供的集气管连接头的内部尺寸标注图；

图7为示意性的给出了现有技术中的集气管的结构图；

图8示意性的给出了本申请实施例提供的集气管的结构图；

图9示意性的给出了本申请另一实施例提供的集气管的结构图。

图中：

1、集气管连接头；101、总管连接口；102、冲压部；103、分管连接口；2、总管；3、分管；4、蒸发器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-9并结合实施例来详细说明本申请。

现有的集气管包括集气管连接头、汇流的主管与分流的分管，制作时，在主管的管端通过冲压芯杆将管口冲压成两个或多个分管连接口，所述主管的一端连接在集气管连接头的主管连接口，分管的一端分别连接在分管连接口。在现有技术中的集气管连接头如图1和2所示，集气管连接头1的一端为总管连接口101，另一端为经冲压部102所分隔形成的多个分管连接口103。形成的每一个分管连接管103均为封闭式结构，即冲压部102之间一一对应相互连接。上述形式的冲压件形成后会造成由于壁的厚度小于冲压前的单管的壁厚，通常无法承受技术要求中的系统的高压。申请人选取现有技术中的三种不同品牌的集气管结构进行耐压测试，将测试样件连接到脉冲压力实验仪器上，并调整打压仪器的实验参数。在容器内注入VG68#液压油，排空容器内的空气，按0-4.5MPa之间的数值交替加压，频率设定为30次/分钟；循环次数设定为20万次，测试耐压强度。试验结果如下表所示，

实验压力0-4.5MPa	测试结果(频率30次/min)
		产品1(港利)	7514次
产品2(富士嘉)	7723次
		产品3(绿宇)	7040次

对各厂家的集气管产品进行实验测试的结构一般在7000-8000次打压冲压部就可能破裂，远不满足规范要求的20万次，特别是对于空调器常用的R32冷媒，由于冷媒特性，系统压力会更高，所以空调管路需要更高的承压能力。

下面通过理论计算对现有技术中的封闭式冲压件耐压测试不合格的原因进行探讨，集气管连接头的制备过程为将单管结构进行扩口后冲压而形成如图1和2所示的结构，应当比较加工后的壁厚值与理论上的最小壁厚值的大小关系来进行确定，为了计算方便，本过程采用如图1或2所式的具有两个分管连接口的形式，且两个分管连接口的内外径及壁厚相同。

第一步：计算冲压加工后内周长L_内，

L_内＝2πd_{加工后孔径}+(L_中心距-d_{加工后孔径})*2，

其中d_{加工后孔径}为单管冲压后形成的每个分管连接口的内径，L_中心距为冲压后的两个单管的中线轴线之间的距离，L_内为冲压后的结构件的内周长，其与经过扩口加工后的扩口部分的内周长相同。

第二步：计算扩口加工后内径D₂，

D₂＝L_内/π

第三步：计算加工后外径D₁，

根据截面积不变原理，在扩口前后，单管原始的截面积S_{原材料截面}与扩口后的截面积S_{加工后截面}相同：

S_{原材料截面}＝π(D/2)²-π(D/2-t)²＝π(D-t)t，

S_{加工后截面}＝π[(D₁/2)²-(D₂/2)²]，通过S_{原材料截面}＝S_{加工后截面}联立，得

D₁＝4(D-t)t+D₂ ²

其中，D为单管原材料管外径，t为单管原材料壁厚，D₁为扩口后的管外径，D₂为扩口后的管内径。

第四步：计算扩口后的壁厚t₁，

t₁＝(D₁-D₂)/2＝[4(D-t)t+(L_内/π)²-(L_内/π)]/2，

将L_内＝2πd_{加工后孔径}+(L_中心距-d_{加工后孔径})*2带入上式就可以得到扩口后的壁厚t₁。

第五步：计算最薄壁厚t_m，可以按照管路冲压件的理论最小壁厚计算公式t_m＝P*D₂/(1.86*σ_b-0.8P)进行计算，其中，

P为爆破压力，单位为MPa，通常安全系数选择为3，P＝3P_许，P_许为许用压力，选择为不同冷媒对应的最大工作压力，其随使用的冷媒不同而不同；

σ_b为管材抗拉强度，取205MPa进行计算。

经过对各厂家生产的集气管连接头的工艺进行核实，获得L_中心距、d_{加工后孔径}、D等参数后，进行计算，核查结果显示图1和图2所示的管口封闭结构样件的壁厚t₁是大于理论最小壁厚值的，所以脉冲压力测试不合格的原因在于冷媒规定所用的压力太大，例如R32的规定压力为4.5MPa，已经超过了样件的许用压力值，属于设计不合理，必须要加大加工后的壁厚才能解决上述问题。

实施例1

为了解决上述技术问题，以增大冲压件加工后的壁厚，如图3和4所示，本实施例提供了一种集气管连接头1，其由单管冲压成型，集气管连接头1的一端为总管连接口101，另一端为经冲压部102所分隔形成的多个分管连接口103，其特征在于，冲压部102之间形成有冲压间隙，分管连接口103之间通过冲压间隙连通。

上述的集气管连接头冲压结构的分管连接口的孔位调整为非封闭式，相当于增大了扩口以及冲压后的壁厚，可以有效提高管路的耐压能力，防止系统管路破裂，冷媒泄露，增加管路的可靠性。

本申请中的分管连接口的数量不做具体限定，可以为两个或者更多，在一些优选的实施例中，如图5所示，分管连接口103的数量为2-4个。且分管连接口的具体设置形式也不做具体限定，如图5第一行的三个附图所示，分管连接口103可以依次排列在一条直线上，冲压部102上下一一对应设置。如图5第二行的两个附图所示，分管连接口103还可以设置为花瓣样式排布，凡是满足各分管连接口103之间通过冲压间隙连通即可。

下面对获得的集气管连接头的加工工艺中的个参数进行推导限定。以图3、图4和图6所示的具有两个分管连接口的集气管连接头为例，L为相邻两分管连接口103的中心间距；φ_A和φ_B分别为相邻两分管连接口103的内径。具体各尺寸符号的标注如图6所示。

扩口操作后的扩口部分的内周长L_内与冲压后的内径周长相同，冲压后的内径周长有三部分组成，第一部分为一个分管连接口的圆弧部分的弧长，第二部分为另一个分管连接口的圆弧部分的弧长，第三部分为两个冲压部102所对应的长度，此处限定冲压部在管内相对应的部分均为平面形状。

其中，第一部分的弧长所对应的圆心角α为

α＝2π-2arcsin(E/φ_A)，

第一部分的弧长L_A为

L_A＝πφ_A*[2π-2arcsin(E/φ_A)]/2π＝φ_A*[2π-2arcsin(E/φ_A)]/2，

同理，第二部分的弧长L_B为

L_B＝φ_B*[2π-2arcsin(E/φ_B)]/2,

第三部分的长度L_C为

L_C＝2*(L_中心距-φ_A/2-φ_B/2)＝2L_中心距-φ_A-φ_B。所以扩口操作后的内周长L_内为，

L_内＝L_A+L_B+L_C

＝φ_A[2π-2arcsin(E/φ_A)]/2+φ_B[2π-2arcsin(E/φ_B)]/2+2L_中心距-φ_A-φ_B。

扩口后的管内径D₂＝L_内/π，

扩口后的管外径D₁＝4(D-t)t+D₂ ²＝4(D-t)t+(L_内/π)²，

由前文论述可知，扩口后的壁厚t₁为

t₁＝(D₁-D₂)/2＝[4(D-t)t+(L_内/π)²-(L_内/π)]/2

扩口以及冲压后的理论最小壁厚t_m为

t_m＝P*D₁/(1.86*σ_b-0.8P)，其中

P为爆破压力，单位为MPa，P＝aP_许，P_许选择为不同冷媒对应的最大工作压力，其随使用的冷媒不同而不同，a为安全系数，1＜a，通常安全系数a选择为3；

D₁为扩口后的管外径，单位为mm；

σ_b为管材的抗拉强度，单位为MPa，紫铜管可取205MPa进行计算。即

t_m＝PD₁/(1.86*σ_b-0.8P)＝aP_许[4(D-t)t+(L_内/π)²]/(1.86σ_b-0.8aP_许)

为保证扩口冲压后的管路安全，需要满足t₁＞t_m，即冲压间隙的距离E满足下式：

[4(D-t)t+(L_内/π)²-(L_内/π)]/2＞aP_许[4(D-t)t+(L_内/π)²]/(1.86σ_b-0.8aP_许)，

L_内＝φ_A[2π-2arcsin(E/φ_A)]/2+φ_B[2π-2arcsin(E/φ_B)]/2+2L_中心距-φ_A-φ_B。

其中，

D——单管原材料管外径，单位mm；

t——单管原材料壁厚，单位mm；

a——安全系数，无量纲；

P_许——不同冷媒对应的最大工作压力，单位MPa，由冷媒确定，当冷媒为R32时，P_许＝4.2MPa；

σ_b——管材的抗拉强度，单位为MPa，紫铜管可取205MPa进行计算。

φ_A、φ_B——分别为相邻两分管连接口的内径，单位mm；

L_中心距——相邻两分管连接口103的中心间距，单位mm；

E——冲压间隙的距离，单位mm。

通过管路抗压试验以及考虑到分管与分管连接口的焊接操作，一一对应设置的上下冲压部102之间的冲压间隙的距离E的范围优选为3.8mm≤E≤4.2mm。更为具体的，满足有0.1mm≤L-φ_A/2-φ_B/2≤0.3mm，其中，L为相邻两分管连接口103的中心间距；φ_A和φ_B分别为相邻两分管连接口103的内径。具体各尺寸符号的标注如图6所示。

为了对在空调领域较为常用的单管规格TP2Mφ9.52X0.71冲压而成集气管连接头进行更为合理的参数控制，本申请对用TP2Mφ9.52X0.71单管冲压成的两孔形式集气管连接头进行了进一步的测试，在上述的参数基础上，两分管连接口103的中心间距L的优选范围为6.3mm≤L≤6.4mm，成型后最小壁厚d≥0.35mm，两分管连接口103的内径相同，均为6.2mm。通过对该尺寸结构集气管连接头进行抗压力试验测试，其测试结果如下表所示：

由上表可以看出，相比于改进前，集气管的抗压次数约增加10倍。

实施例2

本申请实施例提供了一种集气管连接头的加工方法，用于加工本申请实施例1中提供的集气管连接头，该加工方法的步骤包括：

对单管的一端进行扩口操作；

将单管扩口后的一端进行冲压，通过在单管上成型的冲压部使其分隔为多个分管连接口，控制冲压部之间形成冲压间隙，分管连接口之间通过冲压间隙连通。

可以通过获得的集气管连接头的各尺寸的大小来倒推扩口操作中的各种控制参数。以图3、图4和图6所示的具有两个分管连接口的集气管连接头为例。

扩口后的管外径D₁＝4(D-t)t+D₂ ²，

扩口后的管壁厚t₁＝(D₁-D₂)/2＝2(D-t)t+D₂ ²/2-D₂/2

扩口以及冲压后的理论最小壁厚t_m为

t_m＝PD₁/(1.86σ_b-0.8P)＝aP_许D₁/(1.86σ_b-0.8aP_许)

＝aP_许[4(D-t)t+D₂ ²]/(1.86σ_b-0.8aP_许)，

需控制t₁＞t_m，即扩口后的管内径D₂应当满足下式：

2(D-t)t+D₂ ²/2-D₂/2＞aP_许[4(D-t)t+D₂ ²]/(1.86σ_b-0.8aP_许)，

其中，

D——单管原材料管外径，单位mm；

t——单管原材料壁厚，单位mm；

a——安全系数，无量纲；

P_许——不同冷媒对应的最大工作压力，单位MPa，由冷媒确定，当冷媒为R32时，P_许＝4.2MPa；

σ_b——管材的抗拉强度，单位为MPa，紫铜管可取205MPa进行计算。

在冲压操作后，如实施例1所阐述的，应控制E满足

[4(D-t)t+(L_内/π)²-(L_内/π)]/2＞aP_许*[4(D-t)t+(L_内/π)²]/(1.86*σ_b-0.8aP_许)，

L_内＝φ_A[2π-2arcsin(E/φ_A)]/2+φ_B[2π-2arcsin(E/φ_B)]/2+2L_中心距-φ_A-φ_B。

其中，

D——单管原材料管外径，单位mm；

t——单管原材料壁厚，单位mm；

a——安全系数，无量纲；

P_许——不同冷媒对应的最大工作压力，单位MPa，由冷媒确定，当冷媒为R32时，P_许＝4.2MPa；

σ_b——管材的抗拉强度，单位为MPa，紫铜管可取205MPa进行计算。

φ_A、φ_B——分别为相邻两分管连接口的内径，单位mm；

L_中心距——相邻两分管连接口103的中心间距，单位mm；

E——冲压间隙的距离，单位mm。

需要说明的是，本申请中的加工工艺的实现方法均采用现有技术的成熟工艺，例如扩口可以通过扩口机来实现，冲压可以通过压力机和模具对扩口后的单管施加外力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的集气管连接头，具体的尺寸精度由模具来保证，在确定后分管连接口的管径、冲压间隙的距离以及中心距等尺寸参数后制作相匹配的模具即可。在集气管连接头加工方法中未述及的步骤、操作、控制方式及工作原理等对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

实施例3

本实施例提供了一种制冷系统集气管，其包括总管2、分管3和实施例1所提供的集气管连接头1，其中分管3与分管连接口103对接后通过钎焊连接。其连接方式远离上与现有技术中的集气管相同，如图7所示给出了现有技术中的制冷系统集气管的连接方式，图8给出了本申请实施例中的一种集气管连接方式，其不同之处在于集气管连接头1的结构不同。

其中，集气管连接头1与总管2之间可以通过钎焊连接，也可以一体成型连接，即集气管连接头的分管连接口直接再总管的一端通过扩口冲压后成型。

需要说明的是，集气管连接有与总管和分管连接时应当保证密封连接，通常采用的密封方式选择为焊接，例如将分管插入分管连接口后，通过焊接的方式将各相邻分管之间、各分管与分管连接口的内壁之间以及冲压间隙的部分进行密封。

由于该制冷系统集气管中的集气管连接头为实施例1中公开的泵集气管连接头，因此具有该集气管连接头的制冷系统集气管也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。在制冷系统集气管中未述及结构的连接关系、操作及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

实施例4

本申请实施例还提供了一种空调器，其安装有本申请实施例3提供的制冷系统集气管，例如图9即给出了本申请提供的制冷系统集气管与空调器的蒸发器4的一种具体的连接关系。

由于空调器中所安装的制冷系统集气管为实施例3所提供，因此该空调器也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。根据上述实施例的空调器还可以包括壳体组件、冷凝器、风机、四通阀等其他必要组件或结构，并且对应的布置位置和连接关系均可参考现有技术中的空调器，各未述及结构的连接关系、操作及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种集气管连接头，由单管冲压成型，所述集气管连接头(1)的一端为总管连接口(101)，另一端为经冲压部(102)所分隔形成的多个分管连接口(103)，其特征在于，所述冲压部(102)之间形成有冲压间隙，所述分管连接口(103)之间通过所述冲压间隙连通。

2.根据权利要求1所述的集气管连接头，其特征在于，所述分管连接口(103)的数量为2-4个。

3.根据权利要求1所述的集气管连接头，其特征在于，所述分管连接口(103)依次排列在一条直线上，所述冲压部(102)上下一一对应设置。

4.根据权利要求3所述的集气管连接头，其特征在于，一一对应设置的上下冲压部(102)之间的冲压间隙的距离E的范围为3.8mm≤E≤4.2mm。

5.根据权利要求3所述的集气管连接头，其特征在于，满足有0.1mm≤L-φ_A/2-φ_B/2≤0.3mm，其中，

L为相邻两分管连接口(103)的中心间距；

φ_A和φ_B分别为相邻两分管连接口(103)的内径。

6.根据权利要求3所述的集气管连接头，其特征在于，冲压前的单管的规格为TP2Mφ9.52X0.71，冲压成两孔形式，两分管连接口(103)的中心间距L的范围为6.3mm≤L≤6.4mm，成型后最小壁厚d≥0.35mm。

7.根据权利要求6所述的集气管连接头，其特征在于，两分管连接口(103)的内径相同，均为6.2mm。

8.一种制冷系统集气管，其特征在于，包括总管(2)、分管(3)和权利要求1-7任一项所述的集气管连接头(1)，所述分管(3)与所述分管连接口(103)对接后通过钎焊连接。

9.据权利要求8所述的制冷系统集气管，其特征在于，所述集气管连接头(1)与总管(2)一体成型连接。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求8或9所述的制冷系统集气管。