用于空气对空气后冷却器的耐高温管对集管机械接头制造技术

公开了一种配置成冷却来自空气压缩机(26)的压缩空气的空气对空气后冷却器(ATAAC)(20)。ATAAC(20)可以包括第一集管(50)。第一集管(50)可以包括多个槽(70)，每个槽具有凹槽(74)。ATAAC(20)还可以包括多个芯管(58)，每个芯管包括插入第一集管(50)的槽(70)中的相应一个中的第一端部(60)。ATAAC(20)还可以包括多个机械接头(76)，每个机械接头将芯管(58)中的一个的第一端部(60)连接到第一集管(50)。机械接头(76)的每一个可以包括插入槽(70)中的一个中的凹槽(74)中的C形环(78)，和将芯管(58)夹紧到第一集管(50)的夹具(82)。C形环(78)和夹具(82)两者都可以由金属材料形成。

High temperature resistant pipe-to-header mechanical joint for air-to-air rear cooler

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于空气对空气后冷却器的耐高温管对集管机械接头
本公开总体上涉及空气对空气后冷却器，并且更具体地，涉及具有耐高温管对集管机械接头的空气对空气后冷却器。
技术介绍
用于许多机器、车辆和设备的发动机系统包括进气系统，所述进气系统将进气输送到内燃发动机以与燃料一起燃烧。进气系统可以包括空气压缩机，所述空气压缩机对进气加压以迫使更多空气进入发动机以进行燃烧。在较高的发动机功率密度下，压缩机出口处的压缩空气的温度可以接近或甚至超过350℃。在较新的发动机设计中，在较高的发动机功率密度下可能存在更加高的压缩机出口温度。为了在引入发动机中之前冷却压缩空气，进气系统还可以包括空气压缩机下游的空气对空气后冷却器(ATAAC)。ATAAC可以包括热压缩空气进入冷却器的入口端(或热端)，冷却的压缩空气离开冷却器的出口端(或冷端)，以及将压缩空气从热端输送到冷端的管芯组件。流动通过管的压缩空气可以通过与围绕管外部流动的较冷的环境空气进行热交换来冷却。芯组件的管可以成排布置并且使用机械连接、钎焊连接或使用橡胶复合垫圈的滑动接合连接到热端处的第一集管和冷端处的第二集管。例如，复合垫圈可以装配到集管的槽中，并且管可以插入复合垫圈中以提供允许管随着热膨胀和收缩而轴向滑动的“滑动”接头。与散热器中的管生长相比，在ATAAC中随着热膨胀的管生长程度可能更大。虽然有效，但目前的ATAAC设计可能无法承受超过300℃的温度。特别是，用于将管连接到集管的橡胶复合垫圈可能在高于300℃的温度下出现故障。另外，使用具有较高温度能力的材料制成的其它类型的垫圈可能成本过高。其它ATAAC设计可能具有更高的温度能力，但可能具有重型构造和/或制造成本高。美国专利申请公开号2016/0084591公开了一种管对集管密封系统，其中管膨胀到集管中的槽处的O形环中。O形环允许管的热膨胀和收缩，并且减小管对集管密封处的热应力。然而，仍然需要具有更高温度能力的成本效益高的ATAAC管对集管接头以应用于具有更高功率密度的发动机中。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种配置成冷却来自空气压缩机的压缩空气的空气对空气后冷却器(ATAAC)。所述ATAAC可以具有配置成接收来自所述空气压缩机的压缩空气的热端，和配置成释放冷却的压缩空气的冷端。所述ATAAC可以包括在所述热端处并且包括多个槽的第一集管。所述槽的每一个可以具有在所述第一集管的表面上围绕所述槽的凹槽。所述ATAAC还可以包括在所述冷端处的第二集管，和多个芯管，每个芯管在所述第一集管和所述第二集管之间延伸并且配置成将压缩空气从所述热端运送到所述冷端。所述芯管的每一个可以包括插入所述第一集管的所述槽中的相应一个中的第一端部。所述ATAAC还可以包括多个机械接头，每个机械接头将所述芯管中的一个的第一端部连接到所述第一集管。所述机械接头的每一个可以包括插入所述槽中的一个的所述凹槽中的C形环，和将所述芯管夹紧到所述第一集管的夹具。所述C形环和所述夹具两者都可以由金属材料形成。根据本公开的另一方面，公开了一种机器。所述机器可以包括内燃发动机和进气系统，所述进气系统配置成将进气引导至所述内燃发动机。所述进气系统可以包括空气压缩机，所述空气压缩机配置成加压并增加进气的温度。所述机器还可以包括空气对空气后冷却器(ATAAC)，所述空气对空气后冷却器在所述空气压缩机的下游并且配置成冷却来自所述空气压缩机的压缩空气。所述ATAAC可以包括第一集管和第二集管。所述第一集管可以具有呈交错排列的多排槽，并且所述槽的每一个可以在所述第一集管的表面上具有围绕所述槽的凹槽。所述机器还可以包括芯组件，所述芯组件包括多个芯管，每个芯管在所述第一集管和所述第二集管之间延伸。所述芯管的每一个可以包括插入所述第一集管的所述槽中的相应一个中的第一端部，和靠近所述凹槽接触所述第一集管的表面的凸缘。所述机器还可以包括多个机械接头，每个机械接头将所述芯管中的一个的第一端部连接到所述第一集管。所述机械接头的每一个可以包括插入所述槽中的一个的所述凹槽中的C形环，和将所述芯管的凸缘夹紧到所述第一集管的夹具。所述C形环、所述夹具和所述凸缘均可以由金属材料形成。根据本公开的另一方面，公开了一种将芯管连接到空气对空气后冷却器(ATAAC)的第一集管的方法。所述第一集管可以包括由凹槽围绕的槽，并且所述芯管可以包括在第一端部处的金属凸缘。所述方法可以包括将C形环插入所述槽的所述凹槽中。所述C形环可以由金属材料形成。所述方法还可以包括将所述芯管的所述第一端部插入所述第一集管的所述槽中，并且使用夹具将所述芯管的所述金属凸缘夹紧到所述第一集管，使得所述金属凸缘靠近所述凹槽接触所述第一集管的表面。所述夹具可以由金属材料形成。所述夹紧可以提供所述芯管和所述第一集管之间的金属接头。所述金属接头可以具有大于300℃的温度能力。当结合附图阅读时，本公开的这些和其它方面以及特征将更加易于理解。附图说明图1是根据本公开构造的机器的透视图。图2是根据本公开构造的机器的发动机系统的示意图。图3是根据本公开构造的发动机系统的空气对空气后冷却器(ATAAC)的侧视图，其中为清楚起见移除了ATAAC的许多芯管。图4是根据本公开构造的芯管和ATAAC的入口端(或热端)处的第一集管之间的机械接头的透视图。图5是根据本公开构造的通过芯管中的一个的中心部分的横截面图。图6是根据本公开构造的通过图4的截面6-6的横截面图。图7是根据本公开构造的机械接头的C形环的透视图。图8是根据本公开构造的芯管和ATAAC的出口端(或冷端)处的第二集管之间的滑动接头的透视图。图9是根据本公开构造的滑动接头的横截面图。图10是根据本公开构造的单独示出的滑动接头的垫圈的透视图。图11是根据本公开构造的ATAAC的芯组件的一部分的透视图。图12是根据本公开构造的图10的芯组件的俯视图。图13是根据本公开构造的用于支撑芯组件的芯管的夹子的透视图。图14是根据本公开构造的处于打开位置的夹子的侧视图。图15是根据本公开的方法的将芯管连接到第二集管中涉及的一系列步骤的流程图。图16是根据本公开的另一方法的将芯管连接到第一集管中涉及的一系列步骤的流程图。图17是根据本公开构造的使用夹子组装芯组件中涉及的一系列步骤的流程图。具体实施方式现在参考附图，并且具体参考图1，示出了机器10。通常，机器10可以包括内燃发动机12以提供动力以驱动机器10的运动，以及其它可选特征，例如车轮14(或履带)，以及操作员控制站16。例如，机器10可以是采矿卡车18，但是它也可以是其它类型的移动或固定机器，例如但不限于轮式装载机、挖掘机、推土机、钻机、电铲、或材料处理机。在其它示例中，机器10可以是任何类型的移动或固定机器(有人或无人)，其包括用于冷却压缩进气的空气对空气后冷却器(ATAAC)20(参见图2)。转到图2，示出了机器10的发动机系统22。发动机系统22可以包括进气系统24，所述进气系统将进气引导至内燃发动机12以进行燃烧。进气系统24可以包括空气压缩机26，所述空气压缩机是加压并增加进气的温度的涡轮增压器28的一部分，以及ATAAC20，在输送到发动机12之前所述ATAAC冷却从空气压缩机26释放的加压进气。取决于发动机功率密度，空气压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配置成冷却来自空气压缩机(26)的压缩空气的空气对空气后冷却器(ATAAC)(20)，所述ATAAC(20)具有配置成接收来自所述空气压缩机(26)的压缩空气的热端(42)，其包括：在所述热端(42)处的第一集管(50)，所述第一集管(50)包括多个槽(70)，每个槽具有在所述第一集管(50)的表面(72)上围绕所述槽(70)的凹槽(74)；多个芯管(58)，每个芯管包括插入所述第一集管(50)的所述槽(70)中的相应一个中的第一端部(60)；以及多个机械接头(76)，每个机械接头将所述芯管(58)中的一个的所述第一端部(60)连接到所述第一集管(50)，所述机械接头(76)的每一个包括插入所述槽(70)中的一个的所述凹槽(74)中的C形环(78)，和将所述芯管(58)夹紧到所述第一集管(50)的夹具(82)，所述C形环(78)和所述夹具(82)两者都由金属材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.07 US 15/4265951.一种配置成冷却来自空气压缩机(26)的压缩空气的空气对空气后冷却器(ATAAC)(20)，所述ATAAC(20)具有配置成接收来自所述空气压缩机(26)的压缩空气的热端(42)，其包括：在所述热端(42)处的第一集管(50)，所述第一集管(50)包括多个槽(70)，每个槽具有在所述第一集管(50)的表面(72)上围绕所述槽(70)的凹槽(74)；多个芯管(58)，每个芯管包括插入所述第一集管(50)的所述槽(70)中的相应一个中的第一端部(60)；以及多个机械接头(76)，每个机械接头将所述芯管(58)中的一个的所述第一端部(60)连接到所述第一集管(50)，所述机械接头(76)的每一个包括插入所述槽(70)中的一个的所述凹槽(74)中的C形环(78)，和将所述芯管(58)夹紧到所述第一集管(50)的夹具(82)，所述C形环(78)和所述夹具(82)两者都由金属材料形成。2.根据权利要求1所述的ATAAC(20)，其中所述机械接头(76)在高于300℃的温度下是稳定的。3.根据权利要求1所述的ATAAC(20)，其中所述芯管(58)是单独的部件。4.根据权利要求1所述的ATAAC(20)，其中所述芯管(58)的每一个由选自铝和铝合金的材料形成。5.根据权利要求1所述的ATAAC(20)，其中所述夹具(82)将所述芯管(58)中的两个夹紧到所述第一集管(50)。6.根据权利要求1所述的ATAAC(20)，其中所述夹具(82)用螺栓固定到所述第一集...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·肯尼迪，N·谢思，J·M·沃尔克，E·S·扎诺瑞，C·E·萨博塔，N·特里，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US