專(zhuān)利名稱(chēng)：用于空調(diào)系統(tǒng)的導(dǎo)引組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)的導(dǎo)引組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)是冷卻液流經(jīng)的回路，并由多個(gè)部件構(gòu)成，這些部件具體包括壓縮機(jī)、冷凝器、干燥箱、膨脹系統(tǒng)和蒸發(fā)器。所有這些部件借助管形元件彼此連接，這些管形元件的兩端具有緊固元件和能夠確保流體密封性的連接裝置。空調(diào)系統(tǒng)的組成部件容置在車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，其中壓縮機(jī)由車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)，而其他部件固定到本體部分。在空調(diào)系統(tǒng)中既有低壓元件又有高壓元件。在使用中，高壓元件可能承受大約30bar的冷卻液壓力。名為“R-134”的氟利昂氣體已經(jīng)被長(zhǎng)期用作汽車(chē)的制冷流體。為了避免這種氣體的污染，導(dǎo)引管基本上不滲透是極其重要的。此外，還期望低滲透性，以使得系統(tǒng)隨著時(shí)間推移仍可保持其功能和效率。然而，有關(guān)環(huán)境的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制尋找氟利昂R-134的具有更低的GWP(全球變暖潛能值)的替代方案。在這些替代方案中，Honeywell和Dupon所建議的1234 YS氣體的有效性已經(jīng)得到證實(shí)。在任何情況下，即便使用較低GWP氣體作為制冷劑時(shí)，所有元件(即導(dǎo)引管和接頭)都必須基本上在機(jī)動(dòng)車(chē)的全部壽命周期之中且特別是在老化之后，與令人滿意的高壓機(jī)械特性結(jié)合地具有最低滲透性。具體地，汽車(chē)制造商要求，由空調(diào)系統(tǒng)中的導(dǎo)引管和接頭構(gòu)成的線路通過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，例如檢查機(jī)械特征的熱膨脹測(cè)試(heat burst test)、針對(duì)周期性壓力變化的強(qiáng)度測(cè)試、流體的滲透性測(cè)試以及耐化學(xué)試劑測(cè)試。在汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)中，通過(guò)用鋁制管道輸送冷卻流體，利用釬焊于該鋁制管道的兩端的凸緣和中間橡膠管(這些中間橡膠管帶有在橡膠自身上模制出來(lái)的漏斗狀接頭或快速聯(lián)結(jié)件)，通過(guò)盡可能地使用這樣的金屬與多層橡膠管的結(jié)合，來(lái)大體滿足這些要求。然而，汽車(chē)領(lǐng)域的大體趨勢(shì)是，如果可能的話，用塑料制成的等同結(jié)構(gòu)來(lái)代替金屬或橡膠制管道，以便除了減輕最后所得到的空調(diào)系統(tǒng)的總重(由此通過(guò)較低的能耗而有益于發(fā)動(dòng)機(jī)的(X)2排放)之外，還有助于降低制造成本。當(dāng)將塑料管用于空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，出現(xiàn)根據(jù)適合的方式將接頭連接到管的需要，以確保既有高機(jī)械阻力又有低冷卻液滲透等級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種導(dǎo)引組件，其能夠有效代替汽車(chē)領(lǐng)域的空調(diào)系統(tǒng)中當(dāng)前使用的鋁制元件。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1提供一種用于空調(diào)回路的導(dǎo)引組件。此外，權(quán)利要求 7涉及一種制造根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)引組件的方法。


為了更好地理解，現(xiàn)在將參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中具體地圖1是空調(diào)回路圖；以及圖2是圖1中的回路的冷卻液導(dǎo)引組件的立體圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，附圖標(biāo)記1整體上表示用于機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，其包括冷凝器2、干燥箱 3、膨脹系統(tǒng)4、蒸發(fā)器5和壓縮機(jī)6。低壓段BP在圖1用點(diǎn)劃線表示。實(shí)線則表示高壓段 AP，其基本上可確定位于壓縮機(jī)6與膨脹系統(tǒng)4之間。在高壓段AP，所用的冷卻液(R-134) 處于約100°C的溫度和約20bar的壓力下。圖1所示的空調(diào)系統(tǒng)的部件借助多個(gè)中空部件即管7和各個(gè)接頭8(圖幻而彼此連接。接頭8包括管形部9，管7的端部徑向過(guò)盈地軸向插入管形部9內(nèi)。接頭8的該管形部與管7如以下將更詳細(xì)描述地隨后通過(guò)激光束焊接在一起，而且過(guò)盈值使得接頭8在焊接操作期間相對(duì)于管7保持在正確位置。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，管7和接頭8包括含有熱塑性共聚物的層，該熱塑性共聚物包括聚酰胺-6，10。包含聚酰胺-6，10的層優(yōu)選包含超過(guò)60%的聚酰胺-6，10。更優(yōu)選地，該層包含超過(guò)90%的聚酰胺-6，10。甚至更優(yōu)選地，該層完全由聚酰胺_6，10構(gòu)成。聚酰胺-6，10優(yōu)選包括超過(guò)60%的、從包括癸二酸單元的第一單體和從包括己二胺單元的第二單體所獲得的共聚物。更優(yōu)選地，聚酰胺-6，10包括超過(guò)90%的、從包括癸二酸單元的第一單體和從包括己二胺單元的第二單體所獲得的共聚物。甚至更優(yōu)選地，聚酰胺_6，10存在于從包括癸二酸單元的第一單體和從包括己二胺單元的第二單體所獲得的共聚物。優(yōu)選使用由EMS生產(chǎn)的Grilamid S系列樹(shù)脂。例如，可使用Grilamid SFR5;347 樹(shù)脂。密度約為1. 07g/cm3的這種樹(shù)脂具有大約220°C的熔點(diǎn)和大約2. 3GPa的楊氏模量。此外，由這種樹(shù)脂制成的元件與其他聚酰胺(例如PA6和PAU)制成的管相比，具有對(duì)油(例如PAG2或Ρ0Ε)、對(duì)可燃物、對(duì)水和對(duì)鹽水溶液的高耐化學(xué)性的屬性，良好的短期耐熱性和耐水解性，較低的吸水趨勢(shì)以及更好的機(jī)械穩(wěn)定性和耐磨性。此外，其組成單體單元之一主要是癸二酸(一種可從蓖麻油天然大量獲取的化合物)，其使用有利地為可再生資源的使用的形式。接頭8優(yōu)選包含纖維填料，更優(yōu)選地包含玻璃纖維填料。玻璃纖維優(yōu)選按10%與60%之間的重量比添加到聚酰胺。已經(jīng)獲得的最佳測(cè)試結(jié)果重量百分比在20 %與40 %之間，例如為30 %。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，玻璃纖維的長(zhǎng)度在0. 05mm與1. Omm之間，但是該長(zhǎng)度甚至更優(yōu)選在0. Imm與0. 5mm之間。此外，這些纖維的直徑優(yōu)選在5 μ m與20 μ m之間，并且該直徑更優(yōu)選地在6 μ m與 14 μ m之間。接頭8優(yōu)選至少包含60%的這種填充玻璃纖維的聚酰胺-6，10。更優(yōu)選地，接頭8至少包含90%的這種填充玻璃纖維的聚酰胺-6，10。甚至更優(yōu)選地，完全由這種填充玻璃纖維的聚酰胺-6，10制成。根據(jù)實(shí)施例，管7由單個(gè)層組成，該單個(gè)層包含如前文所述未填充玻璃纖維的聚酰胺_6，10并優(yōu)選具有1. 5mm與3mm之間的厚度。根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，管7可包括第二層，該第二層包含聚酰胺樹(shù)脂，該聚酰胺樹(shù)脂優(yōu)選選自從二羧酸單元(超過(guò)60%為對(duì)苯二甲酸或間苯二甲酸)獲得的聚酰胺-12 和共聚酰胺。如果管7是多層的，則接頭由適合焊接到管7的最外層材料的熱塑性材料制成。接頭8優(yōu)選包含與制成管7的最外層的熱塑性材料相同的熱塑性材料。第二層優(yōu)選至少包含60%的所述聚酰胺樹(shù)脂。更優(yōu)選地，第二層至少包含90%的所述聚酰胺樹(shù)脂。甚至更優(yōu)選地，第二層完全由所述聚酰胺樹(shù)脂制成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述聚酰胺樹(shù)脂是改良為耐低溫沖擊的聚酰胺-12。優(yōu)選地，所選的聚酰胺-12具有170°C與176°C之間的熔點(diǎn)、25MPa與35MPa之間的拉伸應(yīng)力、20MPa與30MPa之間的彎曲強(qiáng)度、400MPa與600MPa之間的彎曲模量、23°C下在 100KJ/m2與120KJ/m2之間的沖擊阻力以及_40°C下在10KJ/m2與20KJ/m2之間的沖擊阻力。所述管優(yōu)選包括包含聚酰胺-6，10的第一層和包含聚酰胺-12的第二層，第一層在第二層內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，這種共聚酰胺是聚鄰苯二甲酰胺(PPA)。這種共聚酰胺優(yōu)選從二羧酸單元(超過(guò)60%為對(duì)苯二甲酸)和二胺單元(超過(guò) 60%為1，9_壬二胺或2甲基-1，8-辛二胺)獲得。更優(yōu)選地，超過(guò)90%的二羧酸單元是對(duì)苯二甲酸。甚至更優(yōu)選地，對(duì)苯二甲酸是 100%的二羧酸單元。超過(guò)60%的二胺單元優(yōu)選是1，9_壬二胺或2甲基-1，8-辛二胺。更優(yōu)選地，超過(guò) 90%的二胺單元是1，9_壬二胺或2甲基-1，8-辛二胺。甚至更優(yōu)選地，100%的二胺單元是1，9_壬二胺或2甲基-1，8-辛二胺。除對(duì)苯二甲酸之外，二羧酸單元的示例還包括脂肪族二羧酸，例如丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸，2，2-二甲基戊二酸、3，3_ 二乙基丁二酸、壬二酸、癸二酸和辛二酸；脂環(huán)族二羧酸，例如1，3_環(huán)戊烷二甲酸和1，4_環(huán)己烷二甲酸(l，4-cycloesandicarboxylic)；芳香族二羧酸，例如間苯二甲酸、2， 6-萘二羧酸、2，7_萘二羧酸、1，3_苯二氧二乙酸、聯(lián)苯甲酸、4，4' - 二苯醚二甲酸、二苯甲烷_(kāi)4，4' - 二羧酸、二苯砜_4，4' -二羧酸和4，4'-聯(lián)苯二羧酸；或它們的混合物。其中，優(yōu)選芳香族二羧酸。除了以上提到的1，9_壬二胺和2-甲基-1，8-辛二胺之外，二胺單元的示例還包括脂肪族二胺，例如乙二胺、丙二胺、1，4_丁二胺、1，6_己二胺、1，8_辛二胺、1，10-癸二胺、 3-甲基-1，5-戊烷二胺；脂肪二胺，例如環(huán)己二胺、甲基環(huán)己二胺和異佛爾酮二胺；芳香族二胺，例如P-苯二胺、m-苯二胺、ρ- 二甲苯二胺、m- 二甲苯二胺、4，4' - 二氨基二苯甲烷、 4,4' -二氨基二苯砜、4，4' -二氨基二苯醚；及它們的任意混合物。這種聚酰胺優(yōu)選US專(zhuān)利6989198中描述的P9T型。更優(yōu)選地，聚酰胺樹(shù)脂是 Kuraray生產(chǎn)的Genestar樹(shù)脂。甚至更優(yōu)選地，是Kuraray生產(chǎn)的Genestar樹(shù)脂，例如 Genestar 1001 U03、U83 或者 H31。
包括根據(jù)前文的接頭8和管7的導(dǎo)引組件滿足由汽車(chē)制造商規(guī)定的在空調(diào)系統(tǒng)中使用的要求。具體地，由PA6，10制成的層甚至在老化后，也能滿足滲透性和耐壓力波動(dòng)的要求。此外，PA6，10制成的層與PA12、PPA或P9T制成的外層的聯(lián)結(jié)能夠克服與對(duì)于化學(xué)侵蝕的抗性相關(guān)的問(wèn)題，因此避免在焊接點(diǎn)的剝落和斷裂，以及與有限的螺接強(qiáng)度相關(guān)的問(wèn)題。示例 1Grilamid S FE 5347制成、約7X 11的單層管被安裝到帶有30 %玻璃纖維的 Grilamid S FE 5347 7X 11制成的接頭8，并且接頭8標(biāo)紅以便能透過(guò)激光。激光源是二極管源，并具有最大50W的功率。光束由光纖輸送并借助圓筒狀光學(xué)系統(tǒng)聚焦，以便產(chǎn)生刀片形激光斑。根據(jù)非限制性的實(shí)施例，接頭8和管7沿軸向重疊13mm以上，激光刀的長(zhǎng)度比重疊段短，例如激光刀的長(zhǎng)度為11mm。當(dāng)激光刀保持固定時(shí)，導(dǎo)引組件1在心軸上旋轉(zhuǎn)。制冷劑導(dǎo)引組件的主要需求是避免泄漏。為了這個(gè)目的，一旦激光斑的幾何尺寸確定，需要確定通過(guò)速度和光束功率。過(guò)強(qiáng)的光束可沿焊接區(qū)域造成燃燒和/或起泡。過(guò)快的通過(guò)速度反而會(huì)分散光束能量，并在焊接區(qū)域中的一些部位造成熔化不足。在兩種情況下，導(dǎo)引組件的流體密封性均受到損害。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)核實(shí)每轉(zhuǎn)2秒與9秒之間、優(yōu)選為每轉(zhuǎn)6秒的轉(zhuǎn)速，即從230mm/ min到1037mm/min、優(yōu)選為345mm/min的速度，結(jié)合具有2kW/mm與3. 5kW/mm之間、優(yōu)選為 2. 7kW/mm的線性功率強(qiáng)度的激光束，能夠分別獲得接頭8和管7的重疊壁的同質(zhì)熔化，從而獲得連續(xù)的、無(wú)汽泡的焊接。熱爆裂測(cè)試在測(cè)試溫度下穩(wěn)定1小時(shí)后，在120°C的溫度下進(jìn)行測(cè)試。將不斷增加的液壓施加到上述的管上，按^ar/s增加直到管破裂。隨后將破裂壓力與例如由汽車(chē)制造商規(guī)定的使用值進(jìn)行比較。在脈沖壓力測(cè)試(以下描述)之后進(jìn)一步執(zhí)行測(cè)試，因此記錄下89bar至92bar 的值，再次明顯超過(guò)規(guī)定的30bar。滲透性測(cè)試這些測(cè)試的目的是借助重量損失來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)管壁流出的流體量。為了獲得統(tǒng)計(jì)意義上顯著的數(shù)據(jù)，同時(shí)在4個(gè)管上執(zhí)行測(cè)試。首先，在大氣壓力下測(cè)量除接頭之外接受測(cè)試的管的長(zhǎng)度(LpL2……L4)。在管的端部安裝兩個(gè)閉合裝置，其中一個(gè)閉合裝置設(shè)有注入閥。計(jì)算前3個(gè)管的內(nèi)部理論容積，并將約為接受測(cè)試的管的內(nèi)部容積的50%量的 0. 55g/cm3的HFC134引入其中。借助鹵素探測(cè)器來(lái)檢查閉合裝置有沒(méi)有發(fā)生泄漏。將4個(gè)管(3個(gè)滿管加1個(gè)空的試樣)在溫度100°C的環(huán)境室內(nèi)放置1小時(shí)，然后重復(fù)鹵素探測(cè)器檢查。此時(shí)，將4個(gè)管放在100°C的環(huán)境室調(diào)節(jié)M小時(shí)。在這個(gè)調(diào)節(jié)步驟的結(jié)尾，稱(chēng)量管重，并記錄它們的值Pp P2、……P4。將管再次在100攝氏度下如此調(diào)節(jié)72小時(shí)，此后對(duì)這些管稱(chēng)重并確定各自的重量損失ΔΡ”然后，估算充滿冷卻液的管的重量損失，用三個(gè)管的平均值減去測(cè)量到的“空” 管的值。所得的差是單位為g/m2" !的滲透性指數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的管記錄下的值小于1. 82g/m2/7a!。脈沖壓力強(qiáng)度測(cè)試接受測(cè)試的管7安裝在設(shè)有能夠輸送壓力脈沖的裝置的測(cè)試臺(tái)上。以U形安裝的管的內(nèi)部充滿為壓縮機(jī)提供的潤(rùn)滑劑或者充滿硅油，該U形的曲率半徑等于為接受測(cè)試的管設(shè)置的最小半徑；執(zhí)行測(cè)試的環(huán)境含有空氣。內(nèi)部流體和空氣被加熱到100°c -120°c的溫度，并受到測(cè)試壓力0士3. 5MPa(或根據(jù)管的種類(lèi)在OMPa到IMPa之間)的循環(huán)，測(cè)試頻率為每分鐘15次循環(huán)。至少執(zhí)行150000次循環(huán)，如果150000次循環(huán)之內(nèi)未發(fā)生斷裂，則繼續(xù)執(zhí)行直至斷裂為止。最后運(yùn)行檢查循環(huán)，通過(guò)從測(cè)試臺(tái)移走管，將管浸入水中，并輸送3. 5MPa的氣壓 30秒來(lái)檢查有沒(méi)有泄漏。如果發(fā)現(xiàn)存在氣泡，則維持壓力5分鐘，以便確定實(shí)際上是否有泄漏，例如氣泡可能來(lái)自?shī)A在管的各層之間的空氣(在多層管的情況下)。當(dāng)完成測(cè)試時(shí)，在端部接頭區(qū)域剖開(kāi)這些管試樣并目視檢查，以確定在內(nèi)部管道上有沒(méi)有撕裂。出現(xiàn)這種缺陷可造成測(cè)試失敗。根據(jù)本發(fā)明的管在150000次循環(huán)后不會(huì)發(fā)生斷裂。抽出測(cè)試測(cè)試在環(huán)境溫度下進(jìn)行，并在150°C以25mm/min的牽引速度保持1小時(shí)后進(jìn)行。 對(duì)于環(huán)境溫度下的測(cè)試，在所有情況下造成管破裂的抽出載荷的平均值為M70N，對(duì)于發(fā)熱時(shí)進(jìn)行的測(cè)試為1172N。只有根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)引組件通過(guò)了為確保根據(jù)汽車(chē)制造商要求的管充分持久所要求的所有測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明的接頭和導(dǎo)引組件1能夠獲得的優(yōu)點(diǎn)如下。用于連接由塑料材料制成的管7和接頭8的激光焊接適合滿足為得到汽車(chē)制造商的供應(yīng)認(rèn)可所要求的機(jī)械緊密性和滲透性的條件。由此，可代替鋁管，因此減重并降低成本。此外，根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，管7可以是多層，例如可包括中間聚酰胺層，該中間聚酰胺層具有更高的剛性和/或極限伸長(zhǎng)率(例如與聚酰胺-6的上述參數(shù)相比)。優(yōu)選使用上述的聚酰胺_6，10來(lái)制造內(nèi)層和外層，同時(shí)聚酰胺-6構(gòu)成中間層。由此能夠在管 7的耐氯化性、機(jī)械強(qiáng)度和柔性之間獲得良好的折衷方案。使用聚酰胺-6增加了與聚酰胺_6，10層的兼容性，并且外層中的聚酰胺_6，10使接頭8得以在最佳條件下焊接。根據(jù)實(shí)施例，聚酰胺-6，10的外層比聚酰胺-6的內(nèi)層和聚酰胺_6，10的內(nèi)層厚。下面的表格示出根據(jù)前述模式，在三層管7上執(zhí)行得出的測(cè)試數(shù)據(jù)(除非另外說(shuō)明)；在該三層管7中，聚酰胺-6，10層由等同于前述材料的材料制成，并且聚酰胺-6具有 BRZ 334° 。此外，可將接頭8形成為限定容置管7的端部的聯(lián)結(jié)孔。為此目的，接頭8形成有激光透明(laser light transparent)著色，使得該著色可在管7與聯(lián)結(jié)孔的內(nèi)表面之間的界面區(qū)上聚焦。
權(quán)利要求
1.一種用于車(chē)輛的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷卻液導(dǎo)引組件，其特征在于，所述冷卻液導(dǎo)引組件包括接頭(8)和插入所述接頭(8)內(nèi)的管，其中所述管和接頭包含熱塑性材料并利用激光焊接剛性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述熱塑性材料是聚酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述熱塑性材料是聚酰胺_6，10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述管(8)包括不同于聚酰胺_6，10 并具有比聚酰胺_6，10的極限伸長(zhǎng)率更高的極限伸長(zhǎng)率的聚酰胺層，以及分別為內(nèi)層和外層的兩個(gè)聚酰胺-6，10層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述管由單個(gè)聚酰胺_6，10層組成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述接頭(6)包含與所述管(7)的最外層相同的熱塑性材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)引組件，其特征在于，所述接頭(8)限定用于容置所述管(7)的端部的孔，所述接頭由激光透明材料制成。
8.一種用于車(chē)輛的空調(diào)回路，其特征在于，所述空調(diào)回路包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)引組件。
9.一種制造用于車(chē)輛的空調(diào)回路的導(dǎo)引組件的方法，所述導(dǎo)引組件包括熱塑性材料制成的管(7)和接頭(8)，所述方法包括將所述管(7)激光焊接到所述接頭(8)的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊接速度在230mm/min與1037mm/ min之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述激光束的線性功率密度在2kW/mm 與3. 5kW/mm之間。
全文摘要
一種用于車(chē)輛的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷卻液導(dǎo)引組件，其特征在于，該冷卻液導(dǎo)引組件包括接頭(8)和插入所述接頭(8)內(nèi)的管，其中所述管和接頭包含熱塑性材料并借助激光焊接剛性連接。
文檔編號(hào)F16L47/02GK102177381SQ200980138163
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者羅伯托·德菲利皮 申請(qǐng)人:德泰克動(dòng)力流體技術(shù)公開(kāi)有限公司