CN1168839A - 用于热交换器的塑料集水室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热交换器的塑料集水室。集水室(1)包括一个塑料基层结构(5)和一个化学惰性材料内衬(6)，该化学惰性材料适于在基层结构(5)和流经该热交换器的载热流体之间形成一层化学阻挡层，这样可以制作出同时具有良好机械性能和对于流经该热交换器的载热流体具有良好抗水解性能的一种集水室。应用于汽车的热交换器中。
Description
本发明涉及一种塑料集水室，它适于构成热交换器的零件，尤其是汽车热交换器的零件。
这种型式的集水室，又称“水箱”，包括一个塑料成形制成的基层结构。这个基层结构主要包括一个形成水室体并可以被一个集水板(又称“孔板”)盖住的外壁，管组的末端插在所述集水板上。
一种这样的集水室应该具有良好的机械性能，以便抵抗冲击，并能够通过集水板的支脚与所述集水板装配在一起，集水板支脚靠着集水室的根部合拢。
另一方面，一种这样的集水室应该能够抵抗流经该热交换器的载热流体的压力和温度。
当一种这样的热交换器被用作热机的冷却器或汽车座舱的暖气装置时，载热流体，通常是含甘醇的水，可以达到大约120至130℃的温度。热交换器，尤其是集水室，应该能够抵抗甚至可能达到150-200℃的温度。
集水室牵扯的另一个问题是这些集水室也应该抵抗特别在载热流体的作用下由水解作用所引起的损坏。
当前在热交换器上使用的大多数塑料集水室是单一材料的，用聚酰胺制成。这种塑料的优点是具有高抗冲击强度。相反的，这种塑料的缺点是抗水解性能差。为了克服这个缺点，有必要加大集水室的壁厚，以避免与载热流体接触的其内表面由于水解、甚至局部水解而产生的破裂或过早的疲劳。
另一方面，使用亚苯基多硫化物材料的集水室也是人所共知的，因为这种特殊的塑料材料具有抵抗在载热流体作用下由水解作用所引起的损坏的优点。不幸的是，这种塑料的抗冲击强度低。
这就是人们一般优选使用聚酰胺材料的、加大基层结构厚度的、尤其是加大其内表面与载热流体接触的室壁厚度的集水室的原因。
此外，已知的这种集水室的另一个缺点是所用塑料的成本高，尤其是对于亚苯基多硫化物集水室，其材料成本差不多是聚酰胺水室成本的三倍。
另一方面，在FR-A-2461916专利公开之后，人们知道了用一种复合材料制作热交换器，这种复合材料包括一层铝基合金的支撑层和一层另一种铝基合金的衬层，后者用于抵抗腐蚀。
然而，这种材料适合于制造钎焊的热交换器，即，适于一种与机械装配的热交换器不同的技术，机械装配的热交换器的集水室是用塑料制造的。
本发明的目的专门为了克服上述的缺点。
为此，本发明提出了一种用于热交换器的集水室，这种集水室具有一个塑料模塑的基层结构。
根据本发明，这种基层结构设置有一层化学惰性材料的内衬，适于在基层结构和流经热交换器中的载热流体之间形成一个化学阻挡层。
这样，本发明的集水室把一个塑料的基层结构与一个化学惰性材料的内衬结合在一起。
基层结构的塑料的选择主要是考虑到其机械性能，尤其是抗冲击性能。
至于化学惰性材料，倒不必要求它自身具有良好的机械性能。它的选择在于其化学惰性，以便在基层结构和流经热交换器的载热流体之间构筑起一层化学阻挡层，以此阻止因水解作用所引起的基层结构的损坏。
在本发明优选的一种实施形式中，基层结构用一种塑料制造，尤其是一种具有良好机械性能的热塑性材料制造。
作为例子，这种塑料尤其可以从聚丙烯和聚酰胺中选出。
在这一点上，优选使用聚丙烯是因为其成本比聚酰胺、特别是比亚苯基多硫化物更经济。
基层结构的塑料中有利地加入增强材料，例如玻璃纤维。
在本发明的一种优选实施形式中，基层结构的塑料是一种玻璃纤维增强的聚丙烯，玻璃纤维的含量占重量的10％-60％。所用的玻璃纤维可以是长纤维，或者是短纤维。
本发明集水室的内衬优选的是一种塑料，尤其是一种适于抵抗可能达到150-200℃温度的热塑性材料。这种塑料对于载热流体应该具有化学惰性。
作为例子，衬层可以使用亚苯基多硫化物制作，这是考虑到这种特殊材料的抗水解性能。
而且，亚苯基多硫化物具有便于使用、尤其是模塑的优点，并且具有可以与在制造热交换器集水室中使用的那些塑料相容的优点。
由于基层结构基本上保证了集水室的机械性能，因此内衬的厚度可以很小，这样也减低了成本，特别是在材料成本较高的亚苯基多硫化物的情况下，这成为不可忽视的优点。
一般说来，内衬的厚度小于1毫米，优选小于0.5毫米。
本发明的集水室可以用各种各样的制造方法制成。
第一种方法，在以薄膜形式存在的内衬上采用注塑模塑基层结构。
此时可以把这种薄膜贴到模型底面然后注入用于构成基层结构的塑料。
作为例子，基层结构的厚度最小可以为2毫米，而内衬的厚度最小为0.2毫米。
第二种方法，基层结构和内衬采用双注塑法模塑。这意味着，基层结构和内衬各自的材料实际上是同时注塑成形的。
在这种情况下，有利的是，基层结构的厚度最小为2毫米，而内衬的最小厚度为0.4毫米。
在第二种方法中，内衬的最小厚度原则上大于以先存在的薄膜形式制造内衬的第一种方法中的最小厚度。
在下文作为例子的描述中，以附图作为参考，唯一的附图是装备有本发明集水室的热交换器的带有局部剖切的正面局部视图。
该图所表示的热交换器包括一个机械地装配到一个金属集水板2上的塑料集水室1。这个集水板，又称“孔板”，接纳构成管组并横穿众多散热片4的多根水管3的端部。
集水室1包括一个基层结构5，即，基本上是一个用塑料模塑的壁，设置有一层用于与穿过热交换器的载热流体接触的内衬6。换言之，内衬6在基层结构5和载热流体之间形成了一个接触层或阻挡层。
在所示的例子中，该热交换器是作为汽车内燃机的冷却器或作为汽车座舱的暖风散热器使用的。载热流体一般是添加有防冻剂的水，例如含甘醇的水，其温度可高达到120-130℃，在个别情况下甚至极限值可以达到150-200℃。
在该例子中，结构5的塑性材料是一种选自聚丙烯和聚酰胺的热塑性材料。
优选使用其玻璃纤维含量占重量10％-60％的玻璃纤维增强聚丙烯。对于游览车辆的散热器来说，结构5的最小厚度通常为2毫米左右。
内衬6是一种塑料，更确切地说，是一种热塑性材料。在该例子中，它是一种亚苯基多硫化物。
这种材料是化学惰性的，并形成一层化学阻挡层，该阻挡层防止了尤其由来自于载热流体方面的水解对于结构5所产生的损坏。
在该实施例中，内衬6的厚度小于0.5毫米。
可以使用以很小厚度的、一般在0.2毫米左右的薄膜形式的衬层6并将其贴到模型底面上。然后注入用于形成结构5的塑料。这二种材料能够制成一个集水室，该集水室兼有基层结构5的塑料的机械性能属性和内衬6的塑料的抗水解性能属性。
在另一个方法中，基层结构5和内衬6通过双注塑的方法共同地成形。在这种情况下，基层结构的最小厚度应该象前述情况那样为2毫米。
相反地，内衬6的最小厚度应该稍大于薄膜的最小厚度。作为例子，可以使用厚度为0.4毫米的内衬6和厚度为2.1毫米的基层结构5，所得总厚度为2.5毫米左右。
可以理解，本发明并不受作为例子的上述实施方式的限制。
可以考虑其它的变型，尤其是在涉及基层结构的塑性材料的选择和内衬材料的选择方面。
Claims (12)
1、热交换器的集水室，其型式为，包括一个塑料的基层结构(5)，其特征在于，基层结构(5)装设有内衬(6)，内衬(6)用适合于在基层结构(5)和流经该热交换器的载热流体之间形成一道化学阻挡层的化学惰性的材料制作。
2、根据权利要求1所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)是用一种塑料制作，尤其是用一种具有良好机械性能的热塑性材料制作。
3、根据权利要求1和2中之一所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)的塑料选自聚丙烯和聚酰胺。
4、根据权利要求1至3中之一所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)的塑料添加有一种增强材料，尤其是玻璃纤维。
5、根据权利要求1至4中之一所述的集水室，其特征在于，基层结构的塑料是璃璃纤维增强聚丙烯，玻璃纤维的含量占重量的10％-60％。
6、根据权利要求1至5中之一所述的集水室，其特征在于，内衬(6)用一种塑料、尤其是一种适于抵抗可能高达150-200℃温度的热塑性材料制成。
7、根据权利要求1至6中之一所述的集水室，其特征在于，内衬用一种对于载热流体呈化学惰性的材料制成，例如亚苯基多硫化物。
8、根据权利要求1至7中之一所述的集水室，其特征在于，内衬(6)的厚度小于1毫米，最好小于0.5毫米。
9、根据权利要求1至8中之一所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)是通过在以薄膜形式存在的内衬(6)上采用注塑法模塑的。
10、根据权利要求9所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)的最小厚度为2毫米，而内衬(6)的最小厚度为0.2毫米。
11、根据权利要求1至8中之一所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)和内衬(6)采用双注塑法模塑。
12、根据权利要求11所述的集水室，其特征在于，基层结构(5)的最小厚度为2毫米，而内衬的最小厚度为0.4毫米。
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