热交换设备和连接该设备的方法与流程

本发明涉及热交换设备的领域，并且具体地涉及适合于在汽车领域中使用的热交换设备。更具体地，本发明涉及热交换设备和连接热交换器板的方法。

背景技术：

1、机动车辆中的电池组通常由附接到底盘且联接到热交换装置的单独电池组成，该热交换装置被构造为在单独电池操作时调节单独电池的温度(加热或冷却)。

2、具体地，这些热交换装置可包括提供流体循环通道的热交换器板，热传递流体可流过该流体循环通道。

3、热交换装置还连接到外部流体回路。具体地，该连接使用连接端件。这些通常被压接、焊接或铜焊到热交换器板的表面上。

4、在这方面，文献wo2020/254757a1、wo2020/031221a1和fr2832790 al公开了一种通过连接端件将热交换器连接到外部热交换回路的方法。除了其特定构造之外，该连接装置可焊接或粘结到热交换器板。

5、然而，在上述文献中提出的解决方案并不令人满意。实际上，所考虑的用于将连接端件附接到热交换器的方法实施起来仍然是复杂的，而不一定完全满足耐温性、密封或机械强度的要求。

6、因此，本发明的目的之一是提供一种具有连接端件的热交换设备，该连接端件的附接符合在耐温性、密封和机械强度方面的要求。

7、本发明的另一个目的是提出一种借助于连接端件进行的管道的流体连接的方法，该方法实施简单并且符合在耐温性、密封和机械强度方面的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的至少部分地通过一种热交换设备来实现，所述热交换设备包括：

2、-主构件，所述主构件设置有基本上平面的组装面，所述主构件包括铝，并且形成通向布置在所述主构件的所述组装面上的端口的流体循环通道；

3、-连接端件，所述连接端件包括平面连接基部，所述连接基部包括称为所述连接面的面，连接通道穿过所述连接面开口，所述连接基部借助于粘合剂物质与所述主构件组装，所述粘合剂物质将在所述端口的周边的所述组装面的组装区链接到在所述开口的周边的所述连接面的连接区，所述开口和所述端口彼此对应，所述粘合剂物质包括作为环氧树脂或聚氨酯或丙烯酸或混合粘合剂的粘合剂，所述混合粘合剂包括选自以下中的一者的至少两个化学官能：环氧树脂、氰基丙烯酸酯、丙烯酸和聚氨酯。

4、根据一个实施方案，所述粘合剂物质以机械的、有利地化学的和密封的方式将所述组装区粘结到所述连接区。

5、根据一个实施方案，所述端件包括相对于所述连接区突出并且由所述连接区包围的有利地为环形或椭圆形的内部垫片，所述内部垫片被构造为在所述连接区与所述组装区之间限定称为所述粘附空间的空间，所述粘合剂物质被接收在所述空间中。

6、根据一个实施方案，所述端件还包括周边垫片，所述周边垫片相对于所述连接区突出并且包围所述连接区以便与所述内部垫片一起限定所述粘附空间。

7、根据一个实施方案，有利地为o形环密封件或唇形密封件的密封件布置在凹槽中，该凹槽设置在所述连接面中并且插置在所述开口与所述内部垫片之间，所述内部垫片插置在所述粘合剂物质与所述凹槽之间，并且所述密封件有利地处于相对于其自由状态体积在10％至35％的范围内的压缩状态。

8、根据一个实施方案，所述连接区的表面积与所述端口的表面积之间的比率被调整成使得所述连接面与所述组装区的所述联合具有大于1mpa、有利地大于1.6mpa、甚至更有利地大于4.3mpa的拉伸强度。

9、根据一个实施方案，所述连接区的所述表面积与所述端口的所述表面积之间的所述比率被调整成使得当流体在大于1巴、有利地大于3巴、甚至更有利地大于7巴的压力下循环时，在步骤d)的结束时的所述连接面与所述组装区的所述组装被密封。

10、本发明还涉及一种机动车辆，所述机动车辆设置有联接到根据本发明的热交换设备的电池组，以用于通过所述热交换设备来调节所述电池组的温度。

11、本发明还涉及一种用于借助于连接端件将管道流体连接到主构件的方法，所述主构件设置有基本上平面的组装面并且包括铝，所述主构件设置有通向布置在所述组装面上的端口的流体循环通道，所述连接端件包括称为所述连接基部的平面基部，所述连接基部包括称为所述连接面的面，所述连接端件的称为所述连接通道的通道的开口延伸穿过所述面，所述方法包括执行以下步骤：

12、a)制备在所述端口的周边的组装区的所述表面的第一步骤，所述第一步骤包括激光处理和/或磨蚀处理和/或化学处理，有利地为电化学处理；

13、b)在所述组装区上和/或在所述连接面的连接区上沉积粘合剂物质的步骤，所述连接区在所述开口的周边，所述粘合剂物质包括环氧粘合剂或聚氨酯粘合剂或丙烯酸粘合剂或混合粘合剂，所述混合粘合剂包括来所述自环氧树脂官能、所述氰基丙烯酸官能、所述丙烯酸官能或所述聚氨酯官能的至少两个化学官能；

14、c)组装所述组装区和所述连接面的步骤。

15、根据一个实施方案，所述方法包括旨在使所述粘合剂物质交联的热处理的步骤d)。

16、根据一个实施方案，步骤c)之前是步骤c0)，所述步骤包括将密封件(具体地是o形环密封件或唇形密封件定位在凹槽中，所述凹槽设置在所述连接面中并且插置在所述开口与所述连接区之间。

17、根据一个实施方案，组装步骤c)包括施加被称为组装力的力，所述力适合于保持所述密封件在10％至35％的范围内压缩直到达到所述粘合剂物质的预定交联水平，所述预定交联是使得一旦不再施加所述组装力就能够将所述密封件的所述压缩维持在10％和35％之间的压缩的交联。

18、根据一个实施方案，所述连接区的所述表面积与所述端口的所述表面积之间的所述比率被调整成使得在步骤d)的结束时的所述连接面与所述组装区之间的所述组装具有大于1mpa、有利地大于1.6mpa、甚至更有利地大于4.3mpa的拉伸强度。

19、根据一个实施方案，所述连接区的所述表面积与所述端口的所述表面积之间的所述比率被调整成使得当流体在大于1巴、有利地大于3巴、甚至更有利地大于7巴的压力下循环时，在步骤d)的结束时的所述连接面与所述组装区的所述组装被密封。

20、根据一个实施方案，所述第一制备步骤包括移除可能存在于所述组装区中的天然氧化铝层，以及将所述组装区的粗糙度调整在1.4μm与2.6μm之间、有利地大于1.9μm的粗糙度范围内，所述第一步骤涉及激光方法或机械磨蚀方法。

21、根据一个实施方案，所述第一制备步骤包括在所述组装区上形成粘附层，并且所述粘附层有利地根据以下子步骤中的至少一者来形成：

22、-对所述组装区进行阳极化或化学转化处理

23、-在所述组装区上形成ti/zr层。

24、根据一个实施方案，所述方法包括在步骤b)之前执行的制备所述连接面的表面的第二步骤b0)，所述第二步骤b0)包括适合于向所述连接面给予大于36mn/m、有利地大于50mn/m的表面能的等离子体处理和/或化学处理和/或激光处理。

技术特征：

1.一种热交换设备，包括：

2.根据权利要求1所述的热交换设备，其中所述粘合剂物质(27)将所述组装区(13)机械地、有利地化学地和密封地链接到所述连接区(26)。

3.根据权利要求1或2所述的热交换设备，其中所述端件还包括周边垫片(29)，所述周边垫片相对于所述连接区(26)突出并且包围所述连接区(26)以便与所述内部垫片(28)一起限定所述粘附空间(30)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换设备，其中由epdm或硅制成的有利地为o形环密封件或唇形密封件的密封件(32)布置在凹槽(33)中，所述凹槽设置在所述连接面(25)中并且插置在所述开口(24)与所述内部垫片(28)之间，所述内部垫片(28)插置在所述粘合剂物质(27)与所述凹槽(33)之间，并且所述密封件(32)有利地处于相对于其自由状态体积在10％至35％的范围内的压缩状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换设备，其中所述连接区(26)的表面积与所述端口(11)的表面积之间的比率被调整成使得所述连接面(25)与所述组装区(13)的组装具有大于1mpa、有利地大于1.6mpa、甚至更有利地大于4.3mpa的拉伸强度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换设备，其中所述连接区(26)的所述表面积与所述端口(11)的所述表面积之间的所述比率被调整成使得当流体在大于1巴、有利地大于3巴、甚至更有利地大于7巴的压力下循环时，在步骤d)的结束时的所述连接面(25)与所述组装区(13)之间的所述组装被密封。

7.一种机动车辆，所述机动车辆设置有联接到根据权利要求1至6中任一项所述的热交换设备的电池组，以用于通过所述热交换设备来调节所述电池组的温度。

8.一种用于借助于连接端件(20)将管道流体连接到主构件(10)的方法，所述主构件设置有基本上平面的组装面(12)并且包括铝，所述主构件(10)设置有通向布置在所述组装面(12)上的端口(11)的流体循环通道，所述连接端件(20)包括称为所述连接基部(22)的平面基部，所述连接基部(22)包括称为所述连接面(25)的面，所述连接端件(20)的称为所述连接通道(23)的通道的开口(24)延伸穿过所述面，所述方法包括执行以下步骤：

9.根据权利要求8所述的流体连接方法，其中所述方法包括旨在使所述粘合剂物质(27)交联的热处理的步骤d)。

10.根据权利要求8或9所述的流体连接方法，其中步骤c)之前是步骤c0)，所述步骤包括将密封件(32)、具体地是o形环密封件或唇形密封件定位在凹槽(33)中，所述凹槽设置在所述连接面(25)中并且插置在所述开口(24)与所述连接区(26)之间。

11.根据权利要求10所述的流体连接方法，其中组装步骤c)包括施加被称为组装力的力，所述力适合于保持所述密封件(32)在10％至35％的范围内压缩直到达到所述粘合剂物质(27)的预定交联水平，所述预定交联是使得一旦不再施加所述组装力就能够将所述密封件(32)的所述压缩维持在10％和35％之间的压缩的交联。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的流体连接方法，其中所述连接区(26)的所述表面积与所述端口(11)的所述表面积之间的所述比率被调整成使得在步骤d)的结束时的所述连接面(25)与所述组装区(13)之间的所述组装具有大于1mpa、有利地大于1.6mpa、甚至更有利地大于4.3mpa的拉伸强度。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的流体连接方法，其中所述连接区(26)的所述表面积与所述端口(11)的所述表面积之间的所述比率被调整成使得当流体在大于1巴、有利地大于3巴、甚至更有利地大于7巴的压力下循环时，在步骤d)的结束时的所述连接面(25)与所述组装区(13)之间的所述组装被密封。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的流体连接方法，其中所述第一制备步骤包括移除可能存在于所述组装区(13)中的天然氧化铝层，以及将所述组装区(13)的粗糙度调整在1.4μm与2.6μm之间、有利地大于1.9μm的粗糙度范围内，所述第一步骤涉及激光方法或机械磨蚀方法。

15.根据权利要求8至13中任一项所述的流体连接方法，其中所述第一制备步骤包括在所述组装区(13)上形成粘附层(14)，并且所述粘附层(14)有利地根据以下子步骤中的至少一者来形成：

16.根据权利要求8至15中任一项所述的流体连接方法，其中所述方法包括在步骤b)之前执行的制备所述连接面(25)的表面的第二步骤b0)，所述第二步骤b0)包括适合于向所述连接面(25)给予大于36mn/m、有利地大于50mn/m的表面能的等离子体处理和/或化学处理和/或激光处理。

技术总结本发明涉及一种热交换设备，包括：‑主构件(10)，该主构件设置有平面组装面，该主构件包括铝，并且形成通向布置在该组装面上的端口的流体循环通道；‑连接端件，该连接端件包括连接基部，该连接基部包括连接面，连接通道穿过该连接面开口，该连接基部借助于粘合剂物质与该主构件(10)组装，该粘合剂物质将该组装面的组装区链接到该连接面的连接区，该组装区在该端口的周边，该连接区在该端口的周边，该开口和该端口彼此对应，该粘合剂物质包括作为环氧树脂或聚氨酯或丙烯酸或混合的粘合剂，该混合粘合剂包括选自以下中的一者的至少两个化学官能：环氧树脂、氰基丙烯酸酯、丙烯酸和聚氨酯。技术研发人员：A·E·格吕尼,M-H·J·I·布雷尼奥,L·M·德鲁维尔,D·克罗,M·博伊斯受保护的技术使用者：A·雷蒙德公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12