Соединительное гнездо, соединительный узел и система охлаждения, содержащая соединительное гнездо

Изобретение относится к соединительному гнезду для соединения патрубка (12) с отверстием (10a), причем указанное соединительное гнездо содержит пластину (10) из металлического листа с указанным отверстием (10a) и выступающей конструкцией (16) в форме воротника, окружающей указанное отверстие (10a), причем указанная конструкция (16) в форме воротника выполнена целиком из металлического листа указанной пластины (10) посредством процесса формования металлического листа. Конструкция (16) в форме воротника является цилиндрической двухслойной структурой с кромкой, расположенной на стороне указанного отверстия (10a), радиально на внутренней стороне конструкции (16) в форме воротника. Изобретение упрощает процесс соединения. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к соединительному гнезду для жидкостного соединителя 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 наличия гнезда и использования инструмента, например, для крепления винтами, чтобы создавать достаточное контактное давление для уплотнения соединения. Гнездо обычно прикрепляют к стенке, имеющей отверстие, посредством сварки или пайки. 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 гнезда, соединительного узла, содержащего такое гнездо, и системы охлаждения, содержащей такой соединительный узел.

Эта задача решается с помощью соединительного узла по п. 1 формулы изобретения, соединительного узла, содержащего такое гнездо, и системы охлаждения, содержащей такой узел. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к соединительному гнезду для соединения патрубка с отверстием, причем указанное соединительное гнездо содержит пластину из металлического листа с указанным отверстием и выступающей конструкцией в форме воротника, которая окружает указанное отверстие.

Указанная конструкция в форме воротника выполнена целиком из металлического листа указанной пластины с помощью процесса формования металлического листа.

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.

Патрубок может быть, например, рассчитан на использование с такими жидкостями, как охладители или охлаждающие жидкости.

Кроме того, согласно изобретению, конструкция в форме воротника выполнена с возможностью приема вставного конца указанного патрубка. Это придает дополнительную устойчивость благодаря размещению патрубка в гнезде на большую глубину.

Гнездо также содержит соединительное средство, способствующее соединению патрубка с конструкцией в форме воротника. Предпочтительно, 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 соединительное средство выполнено с возможностью создания защелкивающегося соединения с конструкцией в форме воротника и со вставным концом патрубка. Это обеспечивает легкую установку всего узла без использования инструментов.

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 кольца, 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 второе уплотнительное кольцо было расположено вокруг наружной стенки конструкции в форме воротника и/или 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 в форме кольца 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.

Еще один аспект изобретения относится к системе охлаждения, в частности, для батарейных узлов, включающей в себя соединительное гнездо и/или 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 показаны соединительное гнездо и 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. Патрубок 12 должен быть прикреплен к отверстию 10a. Патрубок 12 имеет внутренний угловой проточный канал для жидкости, например, охладителя или воды, оканчивающийся в отверстии 10c патрубка 12, расположенном внутри отверстия 10a пластины 10. 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 соединительное гнездо, которое имеет 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. С точки зрения жесткости конструкция в форме воротника является кольцевым усиливающим ребром пластины 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 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.

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

Вставной конец указанного патрубка 12 выполнен с возможностью вставления в отверстие 10b защелкивающегося 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 вставляемым патрубком 12. 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 цилиндрической внутренней поверхности защелкивающегося модуля 18 в форме кольца. 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. 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 может крепиться 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. Соединительное гнездо для соединения патрубка (12) с отверстием (10a), включающее в себя пластину (10) из металлического листа с указанным отверстием (10a) и выступающей конструкцией (16) в форме воротника, окружающей указанное отверстие (10a), причем указанная конструкция (16) в форме воротника выполнена целиком из металлического листа указанной пластины (10) посредством процесса формования металлического листа, отличающееся тем, что конструкция (16) в форме воротника является цилиндрической двухслойной структурой с кромкой, расположенной на стороне указанного отверстия (10a), радиально на внутренней стороне конструкции (16) в форме воротника.

2. Соединительное гнездо по п. 1, отличающееся тем, что конструкция (16) в форме воротника выполнена с возможностью приема вставного конца патрубка (12).

3. Соединительное гнездо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит соединительное средство (14), включающее в себя 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), при этом удаленный конец цилиндрической вставной части (18a) в направлении вставления имеет множество первых защелкивающихся структур, входящих в зацепление с конструкцией (16) в форме воротника.

4. Соединительное гнездо по п. 3, отличающееся тем, что соединительное средство (14) выполнено с возможностью создания защелкивающегося соединения с конструкцией (16) в форме воротника и со вставным концом патрубка (12).

5. Соединительное гнездо по п. 3 или 4, отличающееся тем, что дополнительно содержит первое уплотнительное кольцо (20), причем цилиндрическая внутренняя стенка вставной части (18a) защелкивающегося модуля (18) в форме кольца имеет углубление, выполненное с возможностью приема первого уплотнительного кольца (20).

6. Соединительное гнездо по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит уплотнительное кольцо, причем внутренняя периферия конструкции (16) в форме воротника содержит элемент, выполненный с возможностью поддерживания уплотнительного конца, предназначенного для установки между конструкцией (16) в форме воротника и наружной стенкой вставной части (18a).

7. Соединительное гнездо по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что дополнительно содержит уплотнительное кольцо (22), расположенное вокруг наружной стенки конструкции (16) в форме воротника.

8. Соединительное гнездо по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрическая двухслойная структура получена посредством отгибания металлического листа в обратную сторону.

9. Соединительный узел, содержащий соединительное гнездо по п. 3 или по любому из пп. 4-7 и указанный патрубок (12), отличающийся тем, что вставной конец указанного патрубка (12) содержит по меньшей мере одну защелкивающуюся структуру на радиальной наружной поверхности, причем указанные защелкивающиеся структуры выполнены с возможностью взаимодействия с соответствующими защелкивающимися структурами цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства (14).

10. Соединительный узел по п. 9, отличающийся тем, что указанная защелкивающаяся структура на радиальной наружной поверхности концевого участка патрубка (12) выполнена с возможностью зацепления вокруг кромки цилиндрической внутренней поверхности указанного соединительного средства (14).

11. Соединительный узел по п. 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. 9-11, отличающийся тем, что зацепление цилиндрической вставной части (18a) с конструкцией (16) в форме воротника фиксируется вставлением указанного вставного конца указанного патрубка (12).

13. Система охлаждения, в частности, для батарейных узлов, включающая в себя соединительное гнездо по любому из пп. 1-8.