Соединительный узел и система охлаждения, содержащая такой узел

Изобретение относится к соединительному узлу, содержащему пластину (10), имеющую отверстие (10a) и патрубок (12), имеющий внутренний проточный канал для жидкости, и соединительное средство (14) для соединения патрубка (12) с металлической пластиной (10) с целью направления жидкости, текущей в проточном канале, через отверстие (10a), причем соединительное средство (14) содержит выступающую конструкцию (16) в форме воротника, которая окружает отверстие (10a). Соединительное средство (14) также содержит защелкивающийся модуль (18) в форме кольца, выполненный с возможностью насаживания поверх конструкции (16) в форме воротника, причем защелкивающийся модуль (18) содержит цилиндрическую вставную часть (18a), выполненную с возможностью вставления в отверстие (10a) конструкции (16) в форме воротника, причем удаленный конец цилиндрической вставной части (18a) в направлении вставления имеет множество первых защелкивающихся структур, входящих в зацепление с конструкций (16) в форме воротника. Изобретение упрощает процесс соединения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к поточному соединительному узлу для потоков жидкости, например, для охлаждающих жидкостей.

Известно, что жидкости направляют по трубам и шлангам. Для создания соединения для прохождения потока между контейнером или другим видом емкости и трубой или шлангом известно о креплении патрубка к стенке контейнера или емкости. Стенка контейнера имеет отверстие, и в это отверстие вставлен патрубок или прикреплен к нему. Механическое соединение между патрубком и стенкой должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать прикладываемые усилия, и должно быть уплотнено. В случае стенок, выполненных из металлического листа, это обычно достигается привариванием, низкотемпературным припаиванием или высокотемпературным припаиванием выступающего гнезда или охватываемого элемента соединительной части к металлическому листу. Далее патрубок устанавливают в гнездо или соединяют с соединительной частью.

Установка обычно требует использования инструмента, например, для крепления винтами, чтобы создать достаточное контактное давление для уплотнения соединения. Такая операция является трудоемкой и влечет за собой потенциальные ошибки.

Изобретение направлено на устранение указанных проблем с помощью компактного, имеющего небольшой вес и удобного в использовании соединительного узла, пластины для использования с таким узлом и системы охлаждения, содержащей такой узел.

Эта задача решается с помощью соединительного узла по п. 1 формулы изобретения, пластины для использования с таким узлом и системы охлаждения, содержащей такой узел. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к соединительному узлу, например, для охладителей или охлаждающих жидкостей, содержащему пластину, имеющую отверстие и патрубок, имеющий внутренний проточный канал для жидкости, и соединительное средство для соединения патрубка с металлической пластиной с целью направления жидкости, текущей в проточном канале, через отверстие, причем указанное соединительное средство содержит выступающую конструкцию в форме воротника, которая окружает отверстие.

Соединительное средство также содержит защелкивающийся модуль в форме кольца, выполненный с возможностью насаживания поверх конструкции в форме воротника, причем указанный защелкивающийся модуль содержит цилиндрическую вставную часть, выполненную с возможностью вставления в отверстие указанной конструкции в форме воротника, причем удаленный конец цилиндрической вставной части в направлении вставления имеет множество первых защелкивающихся структур, входящих в зацепление с конструкций в форме воротника. Защелкивающийся модуль обеспечивает легкую сборку даже без инструмента, в тоже время, обеспечивая надежную прочную и точную конструкцию патрубка.

Изобретение, в частности, согласно варианту осуществления с защелкивающимся модулем, пригодно, в частности, для применений, где патрубок должен быть установлен снаружи контейнера или емкости, если отсутствует возможность установки патрубка с внутренней стороны.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения указанная конструкция в форме воротника выполнена целиком из металлического листа указанной пластины с помощью процесса формования металлического листа в том смысле, что вставной конец указанного патрубка выполнен с возможностью вставления в указанную конструкцию в форме воротника и фиксируется на месте посредством взаимодействия с указанным соединительным средством. Благодаря формованию конструкции в форме воротника целиком с пластиной из металлического листа посредством формования металлического листа, можно исключить дополнительные этапы изготовления, включая сюда пайку или сварку, и можно упростить процесс изготовления. Конструкция в форме воротника является очень жесткой конструкцией, которую практически невозможно сломать. Эта конструкция сама по себе образует усиливающее ребро. Можно исключить загрязнения, образующиеся в результате пайки или сварки, или утечку из-за дефектной сварки.

Процесс формования металлического листа может включать в себя различные технологии, такие как штамповка, глубокая вытяжка, пробивка, вырезка, тиснение, гибка, формоизменение, ленточная экструзия или спиральная экструзия, по усмотрению дополняемые лазерной резкой. Согласно другим вариантам осуществления изобретения воротник может быть выполнен с помощью 3D-печати или литья.

Также имеется цилиндрическая внутренняя стенка вставной части защелкивающегося модуля в форме кольца, которая имеет углубление, выполненное с возможностью размещения уплотнительного кольца. Первое уплотнительное кольцо может обеспечивать надежное уплотнение между внутренней стенкой отверстия в защелкивающемся модуле и наружной стенкой вставного конца патрубка.

Согласно другим вариантам осуществления изобретения внутренняя периферия конструкции в форме воротника содержит такой элемент как углубление или выступ, выполненный с возможностью поддерживания второго уплотнительного конца, которое должно быть установлено между конструкцией в форме воротника и наружной стенкой вставной части. Второе уплотнительное кольцо может обеспечивать надежное уплотнение между защелкивающимся модулем и конструкцией в форме воротника.

Автор изобретения также предлагает, чтобы защелкивающийся модуль в форме кольца дополнительно содержал наружную стенку, окружающую указанную конструкцию в форме воротника, и второе уплотнительное кольцо, установленное в зазоре между наружной стенкой защелкивающегося модуля и конструкцией в форме воротника. Второе уплотнительное кольцо может обеспечивать надежное уплотнение между защелкивающимся модулем и конструкцией в форме воротника. Уплотнительное кольцо на внутренней стороне конструкции в форме воротника и уплотнительное кольцо на наружной стороне конструкции в форме воротника могут использоваться по отдельности или совместно.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения защелкивающийся модуль является пластмассовой частью. Это является надежным решением, снижающим расходы. Пластмассу можно выбирать согласно требованиям к химическим и тепловым характеристикам, обусловленным применением, и при необходимости она может содержать волокнистую арматуру или металлическую арматуру.

Согласно предпочтительному варианту осуществления конструкция в форме воротника имеет цилиндрическую двухслойную структуру, полученную посредством отгибания металлического листа в обратную сторону, причем кромка металлического листа расположена на внутренней стороне конструкции в форме воротника. Эта кромка может использоваться в качестве устойчивого, острого или точно определенного места зацепления для защелкивания конструкции патрубка или защелкивающегося модуля кольцевой формы.

Кроме того, вставной конец указанного патрубка содержит по меньшей мере одну защелкивающуюся структуру на радиальной наружной поверхности его концевой части, причем указанные защелкивающиеся структуры выполнены с возможностью взаимодействия с соответствующими защелкивающимися структурами цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства. Это позволяет легко и просто выполнять сборку патрубка посредством защелкивания без использования специальных инструментов.

Согласно варианту осуществления изобретения защелкивающаяся структура на радиальной наружной поверхности концевой части патрубка выполнена с возможностью зацепления с кромкой цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения цилиндрическая внутренняя поверхность указанного соединительного средства является цилиндрической внутренней поверхностью защелкивающегося модуля кольцевой формы. Благодаря вставлению и защелкиванию патрубка в защелкивающемся модуле указанный модуль жестко крепится к конструкции в форме воротника, и защелкивающийся модуль фиксируется на месте.

Следует отметить, что как защелкивающееся соединение между защелкивающимся модулем и конструкцией в форме воротника, так и защелкивающееся соединение между патрубком и защелкивающимся модулем может быть разъемным, например, за счет поворачивания патрубка и защелкивающегося модуля или других элементов относительно друг друга. В этом случае воротник и/или защелкивающийся модуль могут иметь сегментную форму, так что соединение может быть разобрано посредством выравнивания соответствующих сегментов.

Другой аспект изобретения относится к охлаждающей пластине, теплообменнику или пластинчатому батарейному узлу, включающим в себя пластину из металлического листа с конструкцией в форме воротника, подходящую для использования в соединительном узле, как определено выше.

Еще один аспект изобретения относится к системе охлаждения, в частности, для батарейных узлов, включающей в себя соединительный узел, как определено выше.

Другие особенности и преимущества изобретения могут быть выведены из приведенного далее описания вариантов осуществления изобретения. Описание в целом, формула изобретения и чертежи раскрывают особенности изобретения в конкретных сочетаниях. Специалист в рассматриваемой области техники может принимать в расчет эти особенности по отдельности или комбинировать их для получения других комбинаций или подкомбинаций особенностей для согласования с изобретением, как определено в формуле изобретения, согласно конкретным требованиям.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан соединительный узел согласно первому варианту осуществления изобретения;

на фиг. 2 – пластина из металлического листа, содержащая конструкцию в форме воротника, согласно первому варианту осуществления изобретения;

на фиг. 3 – соединительный узел согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 4 – соединительный узел согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в разобранном состоянии;

на фиг. 5 – предварительно собранная конструкция, содержащая металлическую пластину и защелкивающийся модуль согласно первому варианту осуществления изобретения;

на фиг. 6 – соединительный узел согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 7 – пластина из металлического листа, содержащая конструкцию в форме воротника, согласно второму варианту осуществления изобретения;

на фиг. 8 – патрубок соединительного узла согласно третьему варианту осуществления изобретения; и

на фиг. 9 – защелкивающийся модуль согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Варианты осуществления изобретения

На фиг. 1 и 3 показан соединительный узел согласно первому варианту осуществления изобретения. Соединительный узел выполнен с возможностью использования в системе охлаждения батареи электрического или гибридного транспортного средства и направляет охлаждающую жидкость в теплообменник. Одна из стенок теплообменника является пластиной 10 из металлического листа, имеющей отверстие 10a и патрубок 12, который должен быть прикреплен к отверстию 10a. Патрубок 12 имеет внутренний угловой проточный канал для жидкости, например, охладителя или воды, оканчивающийся в отверстии 10c, расположенном внутри отверстия 10a. Для соединения патрубка 12 с металлической пластиной 10 с целью направления жидкости, текущей в проточном канале через отверстие 10c, имеется соединительное средство 14. Соединительное средство 14 включает в себя выступающую конструкцию 16 в форме воротника, которая окружает отверстие 10a.

Как показано на фиг. 2, конструкция 16 в форме воротника выполнена целиком из металлического листа указанной пластины 10 с помощью процесса формования металлического листа, такого как пробивка и глубокая вытяжка. Цилиндрическая конструкция 16 в форме воротника выступает из пластины 10 из металлического листа в форме кольцевой стенки приблизительно бочкообразной формы в направлении, перпендикулярном главной плоскости или касательной плоскости пластины 10 из металлического листа.

Конструкция 16 в форме воротника придает устойчивость соединению между патрубком 12 и пластиной 10 из металлического листа и упрочняет кромку отверстия 10a, имеющегося в центре конструкции 16 в форме воротника. В варианте выполнения на фиг. 1 – 3 конструкция 16 в форме воротника имеет двухслойную структуру, полученную посредством отгибания металлического листа в обратную сторону, причем кромка металлического листа расположена на внутренней стороне конструкции 16 в форме воротника.

Соединительное средство 14 также содержит защелкивающийся модуль 18 в форме кольца, выполненный в виде пластмассовой части, изготавливаемой литьем под давлением и выполненной с возможностью насаживания поверх конструкции 16 в форме воротника. Защелкивающийся модуль 18 в форме кольца содержит цилиндрическую вставную часть 18a, выполненную с возможностью вставления в отверстие 10a указанной конструкции 16 в форме воротника, причем удаленный конец цилиндрической вставной части 18a в направлении вставления имеет множество защелок 18b с защелкивающимися выступами, выступающими радиально наружу в качестве первых защелкивающихся структур, входящих в зацепление с нижней кромкой конструкции 16 в форме воротника. При вставлении цилиндрической вставной части 18a в отверстие 10a конструкции 16 в форме воротника защелки 18b отклоняются радиально внутрь и возвращаются назад по достижении окончательного положения зацепления.

Цилиндрическая внутренняя стенка вставной части 18a модуля 18 в форме кольца имеет углубление 18c, выполненное с возможностью приема первого уплотнительного кольца 20.

Вставной конец патрубка 12 выполнен с возможностью вставления в отверстие 10b модуля 18 в форме кольца и, таким образом, в конструкцию 16 в форме воротника и фиксируется на месте посредством взаимодействия с соединительным средством 14. Фланец 28 патрубка ограничивает глубину его вставления в защелкивающийся модуль 18. Внутреннее отклонение защелок 18b блокируется патрубком. Вставной конец указанного патрубка 12 содержит множество защелкивающихся структур на радиальной наружной поверхности его концевой части, причем защелкивающиеся структуры выполнены с возможностью зацепления с нижней кромкой, защелками или другими сопрягающимися элементами цилиндрической внутренней поверхности защелкивающегося модуля 18 в форме кольца. Как показано на фиг. 3, защелкивающиеся концы патрубка 12 немного выступают поверх внутренней (нижней поверхности) защелкивающегося модуля 18.

Защелкивающийся модуль 18 в форме кольца также содержит наружную стенку, окружающую конструкцию 16 в форме воротника и примыкающую к радиально наружной стенке конструкции 16 в форме воротника, так что общий профиль защелкивающегося модуля 18 в форме кольца является профилем в форме перевернутой буквы «U», защелкнутым на конструкции 16 в форме воротника.

На внутренней периферии конструкции 16 в форме воротника установлено второе уплотнительное кольцо 22, уплотняющее соединение между защелкивающимся модулем 18 и металлической пластиной 10, причем конструкция 16 в форме воротника содержит выступ 16a, отходящий радиально внутрь и выполненный с возможностью поддерживания второго уплотнительного кольца 22, расположенного между конструкцией 16 в форме воротника и наружной стенкой вставной части 18a.

Удаленный конец патрубка 12 выполнен с зазубринами и вставляется в шланг для охладителя, который, например, дополнительно крепится шланговым хомутом. Однако конструкция удаленного конца патрубка 12 особо не ограничивается и может быть любой конструкцией, пригодной для соединения шлангов или трубок.

На фиг. 4 показан, на виде в разобранном состоянии, соединительный узел, содержащий патрубок 12, защелкивающийся модуль 18, первое уплотнительное кольцо 20, уплотняющее соединение между патрубком 12 и защелкивающимся модулем 18, и второе уплотнительное кольцо 22, уплотняющее соединение между защелкивающимся модулем 18 и металлической пластиной 10.

Защелкивающийся модуль 18 в форме кольца может быть предварительно собран и защелкнут на конструкции 16 в форме воротника металлической пластины 10 в виде легко транспортируемого узла без необходимости использования специальных инструментов. Предварительно собранная конструкция показана на фиг. 5. Предварительно собранная конструкция может транспортироваться без риска потери защелкивающегося модуля 18, и патрубок 12 и шланг могут быть прикреплены в дальнейшем при окончательной сборке устройства, используя соединительный узел.

Пластина 10 из металлического листа с конструкцией 16 в форме воротника является частью охлаждающей пластины, теплообменника или пластинчатого батарейного узла, но не ограничивается до этого. Изобретение может использоваться с легко соединяемым патрубком 12 для всех видов емкостей из любого материала.

Пластина 10 из металлического листа и соединительный узел пригодны для использования в системе охлаждения, в частности, для батарейных узлов, для транспортирования охлаждающих жидкостей.

На фиг. 6 – 9 пояснены второй и третий варианты осуществления изобретения. Во избежание повторов приведенное далее описание этих вариантов осуществления ограничивается до различий с первым вариантом осуществления изобретения. Что касается неизменяемых элементов, специалист может обратиться к вышеприведенному описанию первого варианта осуществления. Одни и те же номера позиций используются для обозначения идентичных элементов, имеющих сходный эффект, с целью акцентировать внимание на сходстве.

Во втором варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 6 и 7, уплотнительное кольцо 22 установлено в зазоре между наружной стенкой и конструкцией 16 в форме воротника для уплотнения соединения между защелкивающимся модулем 18 и пластиной 10 из металлического листа. Выступ на внутренней стороне конструкции 16 в форме воротника в этом варианте осуществления может быть исключен.

На фиг. 8 и 9 показаны патрубок 12 и защелкивающийся модуль соединительного узла согласно третьему варианту осуществления изобретения, где концевая часть патрубка 12, которая должна быть вставлена в отверстие 10b защелкивающегося модуля 18, имеет углубления 24, в которых размещаются выступающие внутрь концевые части подгруппы защелок 18a1 защелкивающегося модуля 18. Вторая подгруппа 18a2 входит в зацепление в радиально наружном направлении с отверстием 10a пластины 10 из металлического листа (не показана). Ограниченная ширина углублений 24 в окружном направлении определяет относительное положение в окружном направлении патрубка 12 и защелкивающегося модуля 18, что дополнительно определяется сопрягающимися элементами 26, 26' на верхней поверхности защелкивающегося модуля 18 и фланце 28 патрубка 12.

1. Соединительный узел, содержащий пластину (10), имеющую отверстие (10a) и патрубок (12), имеющий внутренний проточный канал для жидкости, и соединительное средство (14) для соединения патрубка (12) с металлической пластиной (10) с целью направления жидкости, текущей в проточном канале, через отверстие (10a), причем соединительное средство (14) содержит выступающую конструкцию (16) в форме воротника, которая окружает отверстие (10a), причем вставной конец патрубка (12) выполнен с возможностью вставления в конструкцию (16) в форме воротника, отличающийся тем, что соединительное средство (14) дополнительно содержит защелкивающийся модуль (18) в форме кольца, выполненный с возможностью насаживания поверх конструкции (16) в форме воротника, причем указанный защелкивающийся модуль (18) содержит цилиндрическую вставную часть (18a), выполненную с возможностью вставления в отверстие (10a) конструкции (16) в форме воротника, удаленный конец цилиндрической вставной части (18a) в направлении вставления имеет первые защелкивающиеся структуры, входящие в зацепление с конструкций (16) в форме воротника.

2. Соединительный узел по п. 1, отличающийся тем, что указанная пластина является пластиной (10) из металлического листа, в которой указанный воротник выполнен целиком из указанного металлического листа указанной пластины (10) посредством процесса формования металлического листа.

3. Соединительный узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что цилиндрическая внутренняя стенка вставной части (18a) защелкивающегося модуля (18) в форме кольца имеет углубление, выполненное с возможностью размещения первого уплотнительного кольца (20).

4. Соединительный узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что внутренняя периферия конструкции (16) в форме воротника содержит структуру, выполненную с возможностью поддерживания уплотнительного конца, которое должно быть установлено между конструкцией (16) в форме воротника и наружной стенкой вставной части (18a).

5. Соединительный узел по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что защелкивающийся модуль (18) в форме кольца также содержит наружную стенку, окружающую указанную конструкцию (16) в форме воротника, и второе уплотнительное кольцо (22), установленное в зазоре между наружной стенкой и конструкцией (16) в форме воротника.

6. Соединительный узел по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что защелкивающийся модуль (18) в форме кольца является пластмассовой частью.

7. Соединительный узел по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что конструкция (16) в форме воротника имеет цилиндрическую двухслойную структуру с кромкой, расположенной на внутренней стороне конструкции (16) в форме воротника.

8. Соединительный узел по п. 7, отличающийся тем, что указанная пластина является пластиной (10) из металлического листа, в которой указанный воротник выполнен целиком из указанного металлического листа указанной пластины (10) посредством процесса формования металлического листа, причем цилиндрическая двухслойная структура получена посредством отгибания металлического листа в обратную сторону.

9. Соединительный узел по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что вставной конец патрубка (12) содержит по меньшей мере одну защелкивающуюся структуру на радиальной наружной поверхности его концевой части, причем указанные защелкивающиеся структуры выполнены с возможностью взаимодействия с соответствующими защелкивающимися структурами цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства (14).

10. Соединительный узел по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что указанная защелкивающаяся структура на радиальной наружной поверхности концевой части патрубка (12) выполнена с возможностью зацепления вокруг кромки цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства (14).

11. Соединительный узел по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что цилиндрическая внутренняя поверхность указанного соединительного средства (14) является цилиндрической внутренней поверхностью указанного защелкивающегося модуля (18) в форме кольца.

12. Соединительный узел по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что первые защелкивающиеся структуры выполнены с возможностью зацепления с нижней кромкой конструкции (16) в форме воротника.

13. Соединительный узел по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что зацепление в направлении вставления обеспечивается первыми защелкивающимися структурами цилиндрической вставной части (18a) с конструкцией (16) в форме воротника и фиксируется посредством вставления указанного вставного конца указанного патрубка (12).

14. Система охлаждения, в частности, для батарейных узлов, включающая в себя соединительный узел по любому из пп. 1-12.