CN1313499A - 热交换器的管接头/管道组件及装配方法 - Google Patents

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

热交换器的管接头/管道组件及装配方法

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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