阅读说明：本技术 一种高压软硬管路连接密封系统 (High-pressure soft and hard pipeline connection sealing system ) 是由 谈士力 卢春鸿 宋晓伟 于 2019-01-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高压软硬管路连接密封系统,包括软管、硬管、过渡接头,所述过渡接头的两端分别与软管及硬管连接,在软管及过渡接头的外侧进行橡胶层包胶,所述过渡接头外包覆的橡胶层上扣压有扣套。与现有技术相比,本发明能够大大提升软硬管之间的密封性能,从而使得本申请能够在高低温及高压气氛中使用,进而可以在新能源汽车的空调管路中使用。(The invention relates to a high-pressure soft and hard pipeline connection sealing system which comprises a hose, a hard pipe and a transition joint, wherein two ends of the transition joint are respectively connected with the hose and the hard pipe, rubber layers are coated on the outer sides of the hose and the transition joint, and a buckle sleeve is buckled on the rubber layer coated outside the transition joint. Compared with the prior art, the sealing performance between the soft and hard pipes can be greatly improved, so that the sealing device can be used in high-low temperature and high-pressure atmosphere, and further can be used in air-conditioning pipelines of new energy automobiles.)

一种高压软硬管路连接密封系统

技术领域

本发明涉及一种连接机构，尤其是涉及一种高压软硬管路连接密封系统。

背景技术

随着消费者对舒适性体验的需求不断提升，国家对环境保护的日益重视，新能源电动交通已经成为一种趋势。新能源电动汽车对于续航里程要求的提高，热管理在城市电动交通的普及、电池寿命的延长、续航能力的提升和驱动系统性能改善上起着关键的作用。

目前热泵空调是纯电动汽车制热有效解决方案。在动力电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗制热，热泵空调是为数不多的可行技术，效能系数比PTC加热高出很多，可以有效延长续航里程。

传统空调制冷剂为R134a，空调系统压力根据工况可分为高压、低压两种，其中：高压13bar左右，低压1bar-3bar。所以R134a只是作为向环保产品过渡中的替代品，全面淘汰只是时间问题。热泵空调制冷剂采用的是R744(CO₂)二氧化碳制冷剂，高压管工作压力170bar，极限高温气候条件下管路内最高压力可达300bar。低压管工作压力130bar，同理，在极限高温气候条件下管路内压强也会大幅上升。同时工作温度最低-40℃，最高180℃。因此传统汽车空调软管总成无法承受环境温度-40℃至180℃，系统压力130-170bar(极限压力300bar)的要求。如果无法承受高温高压的话，在新能源汽车中使用时，只能采用电热丝进行空调加热，无法采用热泵技术进行制热。采用电热丝进行加热将大大降低汽车的续航里程；若全部用硬管连接，虽然可以解决管路的密封问题，但是由于汽车内部空间的局限性，无法全部采用硬管，必须采用软管和硬管结合的管路总成。因此，提供一种能够使用二氧化碳冷媒、适应高低温交变以及高压工况的空调管路，需要严格确保连接件的密封性以适应高低温、高压气氛，这是现在亟待解决的技术问题。

中国专利CN102478139B公开了一种导管接头，包括软质管、硬质管和套管。硬质管包括插入部，插入部从软质管的端部插入软质管的内部。套管配置在插入部和软质管的径向外部，并将软质管压向插入部。插入部包括设置在插入部的外表面上的波纹面和设置在位于插入部的顶端侧的外表面上的柱面。套管包括第一小直径部和第二小直径部，第一小直径部配置在波纹面的径向外部并将软质管压向波纹面，第二小直径部设置在柱面的径向外部并将软质管压向柱面。虽然该专利也可以实现软硬管之间的连接，但是该种导管接头无法在高压条件下使用，因此无法应用于新能源电动汽车中。

中国专利CN108916498A公开了一种R744空调管与转换连接组件的连接结构，包括R744空调管以及转换连接组件，R744空调管由内至外依次为阻隔层、第一橡胶层、增强层及第二橡胶层；所述转换连接组件包括连接头、转换连接管、外套管，连接头的一端与阻隔层的一端固定连接，转换连接管由套接部和管道连接部组成，所述套接部配置在所述连接头上，所述外套管配置在第二橡胶层以及套接部上后，外套管与第二橡胶层和套接部固定，所述连接头的周面上设有装配槽，所述套接部的内周面上设有与所述装配槽对应的凸台，在扣压作用力下使套接部上的凸台配合到所述装配槽中后，使得套接部与连接头固定成一体。但是该专利由于采用密封圈进行密封，在工作条件下的高低温气氛中由于密封圈和其它部分的橡胶材料的老化特性会导致漏气。而且该连接结构在进行扣压时由于不锈钢材料的形变产生形变马氏体或奥氏体孪晶，在含有形变马氏体或奥氏体孪晶的区域容易产生开裂导致泄漏发生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压软硬管路连接密封系统，具有承高压、耐高温、耐振动的特性，从而可以应用在高压空调管路中，方便在新能源电动汽车中使用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压软硬管路连接密封系统，该系统包括软管、硬管、过渡接头、扣套。

所述过渡接头的壁厚为软管壁厚的5-20倍，过渡接头的两端分别与软管及硬管连接，在软管及过渡接头的外侧进行橡胶层包胶，所述过渡接头外包覆的橡胶层上扣压有扣套。

优选地，使用的软管为金属波纹管。

更加优选地，上述使用的金属波纹管为不锈钢材质的金属波纹管。

优选地，在生产时，先将所述金属波纹管截取成规定长度后与所述过渡接头连接，这样就能够很好的避免金属波纹管先包胶、然后截取管件再进行过渡接头焊接后接头外侧没有橡胶层包覆，扣套扣压位置无法定位在过渡接头外侧。如果扣压在金属波纹管外侧的橡胶层，扣压受力区域波纹管会产生形变，材料组织会有形变马氏体或奥氏体孪晶，在高压下波纹管形变区域容易产生开裂导致泄漏发生。

优选地，所述橡胶层包括：包在所述金属波纹管外的橡胶内层、缠绕编织在所述橡胶内层外的增强层、包在所述增强层外的橡胶外层。

优选地，所述软管与所述过渡接头焊接连接，或者可以采用铆合连接。

在铆合连接时，可以通过挤压实现软管和过渡接头的过盈铆合连接。

在焊接连接时，软管可以插入过渡接头后，通过接触面进行焊接，也可以将软管与过渡接头端面对端面焊接连接。

更加优选地，所述金属波纹管与所述过渡接头经激光焊接、铜钎焊或等离子弧焊进行连接。

更加优选地，所述金属波纹管与所述过渡接头经焊接后使用的增强层为高强度芳纶线、涤纶线或金属丝编织层，优选可以采用金属丝编织层，保证软管的强度及弯曲回弹性。

更加优选地，所述金属波纹管与所述过渡接头经铜钎焊，在铜钎焊进行处理的过程中金属波纹管实际上就已经进行了固溶处理，该种焊接方式可以消除金属波纹管材料中的马氏体或奥氏体孪晶，此时使用的增强层为高强度芳纶线、涤纶线或金属丝编织层，优选可以采用高强度芳纶线、涤纶线，保证软管的强度。

更加优选地，金属丝编织层的材质为镀黄铜的合金钢。

优选地，所述过渡接头的外侧面设有相互平行的环状凸起，从而能够使得包胶后接头轴向抗拉脱力更强，过渡接头的外端面伸出橡胶层外与所述硬管连接。

优选地，扣套与所述过渡接头铆扣连接，扣套的内侧面设有相互平行的环形齿状凸起且端部有凸台，扣压时扣套凸台铆扣卡入过渡接头端部凹槽内，环形齿状凸起卡入接头外侧橡胶，可以大大增加过渡接头轴向抗拉脱力。

优选地，使用的硬管可以采用不锈钢材质管材，或者采用铝合金材质，与所述过渡接头焊接连接或过盈铆合连接。

更加优选地，硬管与所述过渡接头经激光焊接、铜钎焊、等离子弧焊、氩弧焊或感应焊进行连接。

优选地，伸出橡胶层外的过渡接头的外表面上镶嵌有铝合金接头，该铝合金接头与过渡接头之间经过盈配合连接，过渡接头的外表面仍然设有环形齿状凸起，从而铝合金接头在进行扣压连接时轴向抗拉脱力更强并提升耐高压密封能力。

更加优选地，所述过渡接头的外表面与铝合金接头内侧之间还设有铜圈，利用铜圈使得过渡接头和铝合金接头之间的密封效果更好。

所述铝合金接头的外表面上扣压有外侧扣套，该外侧扣套的内表面为凸出的环状齿形结构，从而在扣压时卡入铝合金接头，可以大大增加轴向抗拉脱力并提升耐高压密封能力，并且在铝合金接头上还设置有一圈定位槽，外侧扣套可以很方便得卡扣在定位槽内，固定外侧扣套在轴向方向上的位置。

在设置所述铝合金接头时，其外端面焊接连接铝合金材质的硬管，通过同种材质的扣套和硬管之间相互连接，进一步降低了在高低温以及高压条件下连接端由于环境变化造成的形变不一从而发生泄漏的可能性，更加方便在新能源汽车领域中使用。

由于金属波纹管所构成的软管无法承受轴向方向受力，传统结构扣套扣压在胶管上，内层波纹管径向受力导致形变，材料组织有形变马氏体或奥氏体孪晶降低了材料强度，影响产品承压性能。本发明通过金属波纹管与过渡接头焊接连接后，扣压位置在过渡接头外侧橡胶处，避免扣压胶管时内层波纹管径向受力，没有使波纹管产生形变，组织内未有形变马氏体或奥氏体孪晶，能够大大提升软硬管之间的承压性能，从而使得本申请能够在高低温变化以及高压状态以及高强度冲击的实际工况中使用，进而可以在新能源汽车的空调管路中使用。在使用本发明的连接系统后，由于其承压能力大大提高，在新能源汽车中可以通过热泵进行加热，可以显著提升续航里程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、增加过渡接头，接头与波纹管焊接连接后包胶，增加软硬管轴向抗拉脱能力；

二、扣压受力位置在过渡接头外侧橡胶处，避免波纹管受力，使得软管的金属内层强度增加；

三、扣套端部凸台与过渡接头端部凹槽相互铆扣卡入，同时扣套内侧面设有相互平行的环形齿状凸起卡入接头外侧橡胶，增加软硬管轴向抗拉脱能力。

附图说明

图1为金属波纹管与过渡接头连接前的结构示意图；

图2为金属波纹管与过渡接头连接后的结构示意图；

图3为经过包胶处理后的结构示意图；

图4为扣压了扣套后的结构示意图；

图5为连接好硬管后的结构示意图；

图6为实施例4连接有铝合金接头的过渡接头处的结构示意图；

图7为实施例5连接有铝合金接头的过渡接头处的结构示意图；

图8为金属波纹管经形变产生了奥氏体孪晶的SEM照片；

图9为实施例1中对金属波纹管处检测没有形变没有奥氏体孪晶的SEM照片。

图中，1-金属波纹管，2-过渡接头，3-橡胶层，4-扣套，5-硬管，6-铝合金接头，7-外侧扣套，8-定位槽，9-铜环。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种高压软硬管路连接密封系统，该系统的结构如图5所示，包括：包有橡胶层3的金属波纹管1所构成的软管，与金属波纹管1连接的过渡接头2，过渡接头2的壁厚大于软管的壁厚，过渡接头2的壁厚为金属波纹管1壁厚的5-20倍，该过渡接头2的外侧也包有橡胶层3，在过渡接头2外层的橡胶层3外扣压有扣套4，并且过渡接头2的外侧端还连接有硬管5。

在上述系统中，使用的金属波纹管1为不锈钢材质的金属波纹管，其规格根据应用的体系确定，例如根据系统需求可以选择不同长度、不同内径的金属波纹管作为软管使用。金属波纹管3的两端都可以连接过渡接头2，在连接前的结构如图1所示。连接时，金属波纹管3与过渡接头2首先进行连接，如图2所示，然后在外侧进行橡胶层1包胶，如图3所示。并且在生产时，先将金属波纹管3截取成规定长度后与过渡接头2连接，这样就能够很好的避免先包胶、然后截取管件再进行过渡接头焊接后接头外侧没有橡胶层包覆，扣套扣压位置无法定位在过渡接头外侧。如果扣套扣压在不锈钢波纹管外侧橡胶层，扣压受力区域波纹管会产生形变，材料组织形成形变马氏体或奥氏体孪晶，在高压下波纹管形变区域容易产生开裂导致泄漏发生。

包胶时，使用的橡胶层1包括：包在金属波纹管3外的橡胶内层、缠绕编织在橡胶内层外的增强层、包在增强层外的橡胶外层。所使用的增强层可以根据金属波纹管3与过渡接头2的不同连接方式来进行选择。金属波纹管3与过渡接头2焊接连接。如果采用焊接连接的话，又可以进一步采用激光焊接、铜钎焊、等离子弧焊等不同的方式进行连接，对于具体的连接形式，还可以分为将金属波纹管插入过渡接头后进行焊接，也可以不锈钢波纹管与所述过渡接头端面对端面焊接连接。

金属波纹管与过渡接头经不同方式焊接后包胶均需要有增强层，使用的增强层为高强度芳纶线、涤纶线或金属丝编织层，金属丝的材质可以采用镀黄铜的合金钢，保证软管的强度及弯曲回弹性。

在本系统中，使用的过渡接头2为中空的管状结构，内径与所连接的金属波纹管以及硬管的内径相同，在过渡接头2的外侧面设有相互平行的环形齿状凸起包胶后接头轴向抗拉脱力更强，过渡接头2的外端面伸出橡胶层外与硬管连接。

在完成包胶处理后，将扣套4扣压在过渡接头2外侧包覆的橡胶层外，如图4所示。扣套4的内侧面设有相互平行的环形齿状凸起且端部有凸台，扣压时扣套凸台铆扣卡入过渡接头端部凹槽内，环形齿状凸起卡入接头外侧橡胶。一方面，将扣套4的扣压位置定在过渡接头处，这样就能够避免将其直接扣压在金属波纹管外侧造成内层金属波纹管径向受力，降低软管承压性能的问题，同时还可以进一步增加软硬管轴向抗拉脱能力。

本系统中使用的硬管5为不锈钢材质管材，也可以采用铝合金管材或者其他材质的管道，根据实际需要选取。硬管5与过渡接头2的外侧端进行焊接连接。如果使用焊接连接的方式的话，可以采用激光焊接、氩弧焊等多种方式进行连接。

当使用的硬管为铝合金材质时，还可以在伸出橡胶层外的过渡接头的外表面上镶嵌有铝合金接头，该铝合金接头与过渡接头之间通过过盈配合连接，过渡接头的外表面仍然设有环形齿状凸起，从而铝合金接头在进行扣压连接时轴向抗拉脱力更强，为了提升密封性能，还可以在过渡接头的外表面与铝合金接头内侧之间设置铜圈，利用铜圈使得过渡接头和铝合金接头之间的密封效果更好。

铝合金接头的外表面上扣压有外侧扣套，该外侧扣套的内表面为凸出的环状齿形结构，从而在扣压时卡入铝合金接头，可以大大增加轴向抗拉脱力，并且在铝合金接头上还设置有一圈定位槽，外侧扣套可以很方便得卡扣在定位槽内，固定其轴向的位置。在设置铝合金接头时，其外端面焊接连接铝合金材质的硬管，通过同种材质的扣套和硬管之间相互连接，进一步降低了在高低温以及高压条件下连接端由于实际工况造成的形变不一从而发生泄漏的可能性，更加方便在新能源汽车领域中使用。

通过上述对各组件的特殊处理以及各组件之间连接方式的选择，使得本发明能够大大提升软硬管之间的承压密封性能，从而使得本申请能够在高压状态中使用，进而可以在新能源汽车的空调管路中使用。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1

一种高压空调管路软硬管连接密封系统，包括：含有金属波纹管内层的橡胶管，与金属波纹管连接的过渡接头，该过渡接头的外侧也包有橡胶层，在过渡接头外层的橡胶层外扣压有扣套，并且过渡接头的外侧端还连接有硬管。

在上述系统中，使用的金属波纹管为不锈钢材质的金属波纹管，金属波纹管的两端都可以连接过渡接头。连接时，金属波纹管与过渡接头首先进行连接，然后在外侧进行橡胶层包胶。并且在生产时，先将金属波纹管截取成规定长度后与过渡接头连接，这样就能够很好的避免金属波纹管先包胶、然后截取管件再进行过渡接头焊接后接头外侧没有橡胶层包覆，扣套扣压位置无法在过渡接头外侧的问题。而且现有技术是扣压在不锈钢波纹管外侧橡胶层，由于不锈钢波纹管的壁厚较薄，一般来说只有0.2mm，因此在经过上述扣压受力后，扣压受力区域波纹管会产生形变，材料组织形成形变马氏体或奥氏体孪晶，如图8所示，在高压下波纹管在上述形变区域容易产生开裂导致泄漏发生。而如果采用壁厚较厚的金属波纹管的话，由于硬度较高，就丧失了其作为软管的作用，因此不能通过采用提高金属波纹管的厚度来解决这一问题。

但是本申请由于采用上述工艺步骤，过渡接头的壁厚要大于金属波纹管的厚度，本实施例中过渡接头的壁厚为金属波纹管壁厚的5倍，因此能够承受上述扣压受力，这样在过渡接头处不会产生形变马氏体或奥氏体孪晶，其SEM照片如图9所示。

包胶时，使用的橡胶层包括：包在金属波纹管外的橡胶内层、缠绕编织在橡胶内层外的增强层、包在增强层外的橡胶外层。所使用的增强层为芳纶线编织层，保证软管的强度及弯曲回弹性。

使用的过渡接头的外侧面设有相互平行的环形齿状凸起，过渡接头的外端面伸出橡胶层外与硬管连接。在完成包胶硫化处理后，将扣套扣压在过渡接头外侧包覆的橡胶层外。扣套的内侧面设有相互平行的环形齿状凸起且端部有凸台，扣压时扣套凸台铆扣卡入过渡接头端部凹槽内，环形齿状凸起卡入接头外侧橡胶。一方面，将扣套4的扣压位置在过渡接头处，这样就能够避免将其直接扣压在金属波纹管外侧造成内层金属波纹管径向受力，降低软管承压性能的问题，同时还可以进一步增加软硬管轴向抗拉脱能力。

本系统中使用的硬管为不锈钢材质管材，与过渡接头的外侧端也通过激光焊接进行连接。

对本实施例制作得到的高压空调管路软硬管连接密封系统进行密封性能测试，在爆破压力达到780bar时，仍然可以使用没有发生泄漏，现有普通空调软管的爆破压力只有100bar左右，本申请的使用压力比现有技术提升了一个数量级。现有R744空调管路的技术要求中，其爆破压力340bar，本发明的爆破压力实测值已达到其两倍。这样本发明就可以在新能源汽车的空调管路中使用，由于可以承受高压，因此可以利用热泵进行加热，从而避免了使用电热丝进行加热时由于耗电量过大，导致电动汽车续航里程大大降低的问题。

实施例2

一种高压空调管路软硬管连接密封系统，包括：包有橡胶层的金属波纹管所构成的软管，与金属波纹管连接的过渡接头，其壁厚为金属波纹管壁厚的20倍，该过渡接头的外侧也包有橡胶层，在过渡接头外层的橡胶层外扣压有扣套，并且过渡接头的外侧端还连接有硬管。

在上述系统中，使用的金属波纹管为壁厚0.2mm的不锈钢材质的金属波纹管，金属波纹管的两端都可以连接过渡接头。连接时，金属波纹管与过渡接头首先进行连接，然后在外侧进行橡胶层包胶。并且在生产时，先将金属波纹管截取成规定长度后与过渡接头连接，这样就能够很好的避免先包胶、然后截取管件、再进行焊接时产生新的形变马氏体或奥氏体孪晶，从而对金属波纹管的性能产生影响，在高压下容易产生变形导致气密性变差以及无法在高压下使用。

包胶时，使用的橡胶层包括：包在金属波纹管外的橡胶内层、缠绕编织在橡胶内层外的增强层、包在增强层外的橡胶外层。所使用的增强层可以根据金属波纹管与过渡接头的不同连接方式来进行选择。本实施例中，金属波纹管与过渡接头经铜钎焊时，该种焊接方式可以消除金属波纹管材料中的马氏体或奥氏体孪晶，此时使用的增强层为金属丝编织层，保证软管的强度。

使用的过渡接头的外侧面设有相互平行的环状凸起，过渡接头的外端面伸出橡胶层外与硬管连接。在完成包胶处理后，将扣套扣压在过渡接头外侧包覆的橡胶层外。扣套的内侧面设有相互平行的环形齿状凸起且端部有凸台，扣压时扣套凸台铆扣卡入过渡接头端部凹槽内，环形齿状凸起卡入接头外侧橡胶。一方面，将扣套的扣压位置定在过渡接头处，这样就能够避免将其直接扣压在金属波纹管外侧造成内层金属波纹管径向受力，降低软管承压性能的问题，同时还可以进一步增加软硬管轴向抗拉脱能力。

本系统中使用的硬管为不锈钢材质管材，与过渡接头的外侧端通过激光焊或氩弧焊、等离子弧焊、感应焊等焊接方式进行连接。

实施例3

一种高压空调管路软硬管连接密封系统，其结构与实施例1大致相同，不同之处在于，本实施例中包胶的橡胶层中，使用涤纶线编织层来提高软管的回弹性。

实施例4

一种高压空调管路软硬管连接密封系统，其结构与实施例1大致相同，包括包有橡胶层的金属波纹管所构成的软管，金属波纹管的壁厚为0.2mm，与金属波纹管连接的过渡接头2，其壁厚为金属波纹管壁厚的10倍。该过渡接头2的外侧也包有橡胶层3，在过渡接头2外层的橡胶层3外扣压有扣套4，并且过渡接头2的外侧端还连接有硬管5。本实施例中由于使用的硬管5为铝合金材质，因此在伸出橡胶层外的过渡接头2的外表面上镶嵌有铝合金接头6，该铝合金接头6与过渡接头2之间通过铆合过盈配合连接，过渡接头2的外表面仍然设有环形齿状凸起，从而铝合金接头6在进行扣压连接时轴向抗拉脱力更强，铝合金接头6的外表面上扣压有外侧扣套7，该外侧扣套7的内表面为凸出的环状齿形结构，从而在扣压时卡入铝合金接头6，可以大大增加轴向抗拉脱力，并且在铝合金接头上还设置有一圈定位槽8，外侧扣套7可以很方便得卡扣在定位槽8内，固定其轴向的位置，如图6所示。通过设置铝合金接头能够方便地与铝合金材质的硬管进行连接，通过同种材质的扣套和硬管之间相互连接，进一步降低了在高低温以及高压条件下连接端由于实际工况造成的形变不一从而发生泄漏的可能性，更加方便在新能源汽车领域中使用。

实施例5

一种高压空调管路软硬管连接密封系统，其结构与实施例4大致相同，不同之处在于，为了提升密封性能，还可以在过渡接头的外表面与铝合金接头内侧之间设置铜圈9，如图7所示。利用铜圈9使得过渡接头2和铝合金接头6之间的密封效果更好。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。