CN1078331C - 用于连接管子与接头件的设备 - Google Patents
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Abstract
一种将一管子(3)连接至一由一前表面(6)和一连接套管(11)构成的圆筒形接头件(1)的设备,该连接套管的第一分段(12)包括与位于接头件(1)上的对准装置(5)相啮合的可拆卸式固定装置(13),同时轴向邻接第一分段(12)的第二分段(14)包括用于防止***到套管(11)内的管子(3)的末端滑出、并啮合接头件(1)的前表面(6)的装置(15)。套管(11)具有一用于引导管子(3)的末端的内置引导环箍(19),该引导环箍的内径(D)基本等同于管子(3)的外径,该环箍包括滑动安装在套管(11)的第二分段(14)内的第一部分(20)、以及轴向延伸至套管(11)的第一分段(12)的第二部分(21),接头件(1)具有一形成在其前表面(6)内的凹槽(7),该凹槽用于当固定装置(5,13)相互啮合时,容纳环箍(19)伸出的第二部分(21)的自由端并使其对准中心。
Description
本发明涉及一种连接一段管子和一功能部件、或者连接一含有受压流体装置的设备,该设备可根据用户需要以一种简单、迅速、合理且可改变功能的可扩展或可配置的方式建立一流体分配网。
近来在工业中,用于分配例如压缩空气之类的流体的网基本上是由管道***构成的,即通过人工的方式将形成网的管子放置到位置上(管子被切割成段,各管段在位置上的形状随着局部几何形状限制的变化而变化,并将连接件或者分支连接件硬焊、软焊或粘结到多段管子上)。在某些情况下,也可采用用于通过爪形器件(claw)将诸管段连接在一起的设备,如文献GB2117072中所述的设备,这种设备可以节省若干时间。为了增加或者去除这样的一分支连接,改变或者扩展那种类型的装置需要改变整个设备。即使是例如由于增加了那根管线上的能量需求而需要增加分支直径之类的设备极细小的变化,也需要进行一项主要的工作、即将该装置停运很长一段时间。
现有装置以及它们所依靠的技术中所存在的缺点可由一种连接设备来改善,该连接设备可通过简单地改变装置的结构、组成其的功能件的特性或位置来极快地装配出一个新的装置。
这些连接设备可将构成装置或网的管子细分为组合式构件或管段,这些组合式构件或管段可以简单地替换或改变,该管段可具有一系列预定的尺寸,并包括用于连接至设备的无特设末端装置。这些连接装置被汇集至一特殊部件上,该特殊部件***在一段管子的末端与一功能件之间,该功能件包括一刚性管体,并可能仅仅包括一个接头或者一个管塞。
下文采用了术语“端接头”以表示任何类型的刚性管体的圆筒形末端,其内部装有一流体循环槽,其外部装有用于与一连接环箍的管子相应的连接装置相配合的连接装置(螺纹、套环、双头螺栓、凸轮件、…)。该末端是由构成一顶着所连接的管子的对接部分的表面轴向形成的。
为了满足对于快速且简易地改变连接的需要,将一管子连接至一端接头的装置呈一圆筒形套管的形状,该圆筒形套管具有一具有用于将其安装至端接头的装置的轴向分段,以及另一具有例如爪形连接装置之类的固位装置的轴向分段。在这种设备中,管子不能伸入到端接头内,因此不必通过轴向移动将管子从端接头内取出即可拆除此连接。于是,管道网可以使用相互邻接的管段,在相邻管段之间***着连接件(每一连接件具有用于每一相邻管段的端接头)。除了提供连接的作用以外,该连接件还可起到其它的作用,如提供分支连接、断开功能、流体压力膨胀功能、净化…。当使用这种类型的连接方式改变网的布局时,可以将至少一段管子从网上横向拆除,即不必使该段管子与连接件轴向松开。由于网通常是通过连接件安装到该结构上的,因此这种轴向移动需要拆下该连接件,以便使它们从装载着它们的结构上拆除。
这种在连接件与管段相连的位置之间缺少轴向接合引起了机械弱点,即抵抗网可能受到的弯曲应力性能比较薄弱,例如,由于管段的膨胀所引起的翘曲力。因此,在连接位置上,管子变成了椭圆形并且偏心,因而损害了连接质量以及连接位置上的密封质量。
本发明试图通过专门针对该类型的用于在端接头与管子之间的加强机械连接,而不会影响这种连接方式的可横向拆除特性的连接来减轻上述缺点。
为达到此目的,本发明提供一种将一管子连接至一部件的壳体上的连接设备,包括一位于该部件内并构成一端面的圆筒形端接头,以及一连接套管,该连接套管具有包括用于与位于连接端接头上相应的装置相配合的可拆卸式固定装置的第一分段、以及轴向邻接该第一分段并具有用于防止放置在套管内并与端接头的端面对接的管子的末端滑出的装置的第二分段。尤其,该套管内装有一用于引导管子的末端的引导环箍,该环箍的内径基本等同于管子的外径,环箍具有用于在套管的第二分段内滑动的第一部分、以及轴向伸出至套管的第一分段的第二部分,并且端接头具有一形成在端接头的端面内,以便当固定装置啮合时容纳环箍伸出的第二部分的自由端并使其对准中心的凹槽。
于是,当固定装置啮合时,上述环箍形成一种夹持管子末端周边的外壳,与将由形成在端接头内的内腔所起的作用相同,同时所述末端***其中。该环箍的进步之处在于,当固定装置松开时,该环箍可从端接头上拆下,从而维持横向可拆卸式连接方式。
为了根据管子来改善环箍的性能,即使它等效于端接头可包括的接受凹腔,套管具有一形成一用于将引导环箍的自由端啮合夹持于形成在端接头的端面内的凹槽之中的对接部分的肩状物,并且该凹槽是由一底部轴向形成的,当固定装置完全啮合时,该底部形成一用于环箍的自由端的支承面。在这种情况下,在环箍与端接头之间已不存在任何自由度,以便该环箍几乎起到一体化的端接头延伸部分的作用,同时管子的末端啮合其中。
在一较佳实施例中,凹槽的侧面呈锥形并收敛,环箍自由端的外侧表面呈锥形,其顶点上的角度小于凹槽的外侧表面的顶点上的角度。于是,当固定装置啮合时,可将环箍安装至端接头内,而当固定装置松开时,可简单地将环箍从凹槽内拆下,而不必使用外力。
在另一个不同的实施例中,凹槽的内侧壁具有至少两个切槽,于是在两个切槽之间形成至少两块舌形片。凹槽的内侧壁是不需要连续的。可以通过两块或多块舌形片来构成用于引导环箍的自由端并使其对准中心的装置,并使其自由端与端接头的端面同高,并且构成本发明连接设备中与管子的轴向啮合相抵的对接部分。
为了能在拆除连接设备的同时,将环箍从形成在端接头内的凹槽中拆下,该环箍以及套管在直接距离套管的肩状物较远的部位上具有对接装置,以便限制其相对滑离肩状物,并相对于套管夹持环箍。
为了加强本发明连接设备中管子末端的轴向啮合,套管的输入孔具有基本等同于管子外径的内径,并形成一用于引导管子的支承面,并且其轴向长度使套管第二分段的长度至少等同于套管的外径。
由于管子夹持装置自身是以惯用的方式由一具有内向径向齿的锥形垫圈所构成,并且该垫圈的外侧部分被固定在环箍与套管的肩状物之间,因此该垫圈包括螺孔,该螺孔用于使位于环箍上的末端凸出物可穿过该螺孔向着肩状物延伸,以便当固定装置完全啮合时,位于肩状物与环箍之间的空隙大于锥形垫圈外侧部分的厚度。
通过下文所给出的非限制性例子的实施例描述,本发明其它的特点与进步之处将一目了然,请参阅附图,其中:
·图1是本发明连接设备部分剖切的剖视图;
·图2是管子所要连接的圆筒形端接头的端视图;
·图3是使用在本发明设备中的环箍的外视图;
·图4及图5是本发明用于将管子夹持在套管内的爪形垫圈的细部视图。
图1所示为连接管子3的一端的部件2的端接头1。该端接头构成一中心管槽4,其外部具有螺纹5。该端接头的结束终止处为端面6,一凹槽7形成在该端面6中,该凹槽由外侧表面8、内侧表面9以及底面10构成。该外侧表面8呈锥形,并自端面6收敛,该内侧表面9也呈锥形,并自端面6扩展。
图1所示的本发明设备还包括一端接套管11,该套管分为第一分段12及第二分段14,该第一分段具有适于拧至端接头1的外螺纹5上的内攻螺纹13,该第二分段邻接第一分段12,其不仅装有用于防止容纳在套管11内的管子3滑出的装置,该装置在这个例子中是由一爪形垫圈15来构成的,爪形垫圈15将结合图4及图5来进行详细描述,第二分段中还装有由一密封垫圈16所构成的密封装置。在爪形垫圈15和密封垫圈16之间放置一隔离套17,以便形成一支承面,当螺纹固定装置5和13完全啮合时,该支承面用于抵抗爪形垫圈由于其受压而引起的弹性变形。套管的轴向分段14的自由端构成一开口18,该开口的轴向长度由图1所示的L来表示。
除爪形垫圈15以及输入口18之外,套管还包括一用于管子3的导向环箍19。该导向环箍19具有靠近爪形垫圈15的第一部分20,安装该部分是为了能在套管11的第二分段14上滑动。该环箍具有延伸第一部分20的第二部分21,以便进入到套管11的第一分段12中。第二部分21由一锥形外表面22构成,该锥形外表面沿着附图的右侧收敛,其斜度略小于构成凹槽7的外侧表面的锥形面8的斜度。
在距离伸出部分21较远的那端上,环箍19具有一系列的轴向指状物23,该指状物自端面24朝着隔离套17延伸,自由地伸入到位于隔离套17中、并进入到该隔离套用于啮合爪形垫圈15的支承面中的凹腔25内。
第一部分20还包括一圆周肩状物26,该圆周肩状物背对着端面24,以便与形成在套管的第二分段14内的相应的肩状物相配合,在这个例子中,肩状物27略呈锥形。于是,环箍19被限制在只能在图1所示的肩状物26与27相互接触的位置和指状物23抵住位于隔离套17内的凹腔25的底部,于是隔离套17紧贴住套管的肩状物28的位置之间轴向滑动。
最后,可以发现,在环箍19的第一部分20和第二部分21之间的连接点上放置着一O形环密封垫圈29,并且在其外部,该密封垫圈被构成一凹腔的锥形面30夹持在环箍上。
环箍19具有基本与管子3的外径相等的内径D。凹槽7内侧表面9的最大直径略小于环箍19的内径D。同时,在第二部分21的端面21a的平面上所测的其外径基本与在凹槽7的底部10的平面上所测的其锥形外侧表面8的直径相等。
当要将管子3连接至部件2时,先将装有上述构件的套管拧至端接头1。于是,环箍19的第二部分21伸入到凹槽7内,并且由于凹槽的锥形壁8的作用使其相对对中。当环箍19的端面21a与凹槽7的底部10接触时,进一步使凹腔25的底部朝着指状物23移动,直至它们最后紧贴在一起。于是,环箍19被锁定在一个位置上,这个位置是通过其第二部分21导入凹槽7内的路程、以及其前端面21a紧贴住凹槽的底部10来确定的。位于环箍19与套管11之间的空隙使得该导入和按压在由环箍19所获得的最终位置上起主要作用。于是,由于环箍的位置是由该端接头所决定的,因此该环箍起到了一体化的端接头1延伸部分的作用。
在收紧的最后,位于凹槽7外侧的端接头的端面6稍稍压缩密封垫圈29,并位于环箍19内侧的一部分内。在将套管拧入到端接头之后,将管子3***到套管内,该内侧部分构成了管子3的对接部分。由于环箍19的内支承面超出伸出部分21的轴向长度延伸,并至少超出第一部分20的轴向长度的一小部分,因此第一部分20构成一使管子3对准中心的支承面,从而确保该管子适当定位,并起到具有相对于端接头1安装的末端的横梁(beam)作用。
当套管与端接头收紧在一起时,套件17、19被压缩,并迫使爪形垫圈15处于较其静止位置更径向的位置上。这种传统类型的变形使爪形垫圈15内向齿超出略小于管子3的外径的直径延伸。图4所示为构成爪形垫圈15的平面毛坯,该毛坯具有大量的小孔32,其直径和排列是为了当将爪形垫圈15加工成图5所示的形状时,小孔32可使环箍19的指状物穿过它们其中的空隙。当指状物的末端紧贴住位于隔离套17内的凹腔25的底部时,环箍19的表面24不会牢牢地顶住爪形垫圈15使其紧贴住隔离套17。相反,在隔离套17与表面24之间维持着一间隙,该间隙的大小大于爪形垫圈15的厚度,因此可以留给爪形垫圈一小段空隙,以便于***管子3。
图2是沿箭头F所视的视图,即为部件2的端视图,它表示了凹槽7的内腔不是由连续壁、而是由两块载着表面9部分的舌形片40和41构成的,该舌形片由切槽42和43分隔开来,切槽42和43上完全没有部件。这些舌形片的端面6a和6b构成了顶着***的管子3的对接部分,这些端面6a和6b位于端接头1的端平面6上。
最后,根据本发明,构成***管子3所通过的开口18的套管11的输入口的轴向长度为L,第二分段14的轴向长度、即紧密连接之后介于容纳在套管11内的端接头1的末端6与套管的自由端之间的距离大于管子的直径D。这样改善了管子在该连接设备中的嵌置,于是,由于可向管子提供弯曲与翘曲应力,因此该管子可能会相对变形。位于套管输入口上的支承面18可细分为若干个分段部分,这些分段部分由轴向凹槽来进行分隔。
自然,本发明可通过不同的实施例来实施。尤其,隔离套17并不是必需的,在某个例子中,指状物23可直接紧贴住肩状物28,而爪形垫圈15则位于两者之间。
Claims (9)
1.一种将一管子(3)连接至一部件(2)的壳体上的连接设备,包括一位于所述部件内并构成一端面(6)的圆筒形端接头(1),以及一连接套管(11),所述连接套管具有包括用于与位于所述连接端接头(1)上相应的装置(5)相配合的可拆卸式固定装置(13)的第一分段(12)、以及轴向邻接所述第一分段(12)并具有用于防止放置在所述套管(11)内并与所述端接头(1)的所述端面(6)对接的所述管子(3)的末端滑出的装置(15)的第二分段(14),所述连接设备的特征在于,所述套管(11)内装一用于引导所述管子(3)的末端的引导环箍(19),所述环箍的内径(D)基本等同于所述管子(3)的外径,所述环箍具有用于在所述套管(11)的所述第二分段(14)内滑动的第一部分(20)、以及轴向伸出至所述套管(11)的所述第一分段(12)的第二部分(21),并且所述端接头(1)具有一形成在所述端接头的端面(6)内、以便当所述固定装置(5,13)啮合时、容纳所述环箍伸出的第二部分(21)的自由端并使其对准中心的凹槽(7)。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述套管(11)具有一形成至少一间接地用于将所述引导环箍(19)的所述自由端(21a)啮合夹持于形成在所述端接头(1)的所述端面(6)内的凹槽(7)之中的对接部分的肩状物(28)。
3.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述凹槽(7)是由一底部(10)轴向形成的,当所述固定装置(5,13)完全啮合时,所述底部(10)形成一用于所述环箍(19)的所述自由端(21a)的支承面。
4.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述凹槽(7)的侧面(8,9)呈锥形并收敛。
5.如权利要求4所述的设备,其特征在于,所述环箍(19)的所述第二部分(21)的外侧表面(22)呈锥形,其顶点上的角度小于所述凹槽(7)的所述外侧表面(8)的顶点上的角度。
6.如上述任何一项权利要求所述的设备,其特征在于,所述凹槽的内侧壁(9)具有至少两个切槽(42,43),所述切槽形成至少两块舌形片(40,41)。
7.如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述环箍(19)和所述套管(11)在距离所述套管的肩状物(28)较远的部位上具有对接装置(26,27),以便限制其相对滑离肩状物(28),从而相对于所述套管夹持所述环箍(19)。
8.如权利要求7所述的设备,其特征在于,所述套管(11)的输入孔(18)具有基本等同于所述管子(3)的外径的内径(D),并形成一用于大于轴向长度(L)的所述管子(3)的引导支承面,所述套管(11)的所述第二分段(14)的长度不小于所述管子的外径(D)。
9.如权利要求3至5中的任何一项权利要求所述的设备,其特征在于,所述管子夹持装置通常由一具有内向齿的锥形垫圈(15)构成,所述垫圈的外侧部分被至少间接地固定在所述环箍(19)的端面(24)与所述套管的肩状物(28)之间,所述垫圈(15)包括小孔(31),所述小孔用于使位于所述环箍(19)上的末端凸出物(23)可以穿过所述小孔向着所述肩状物(28)延伸,以便当所述固定装置(5,13)完全啮合时,位于夹持面之间的空隙大于所述锥形垫圈(15)的厚度。
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