CN110892186A - 流体管道 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种流体管道（8），其包括用于经由密封环（6）联接到部件连接端部分（4）的流体管道连接端部分（12），所述流体管道连接端部分包括夹紧环座（14），所述夹紧环座被配置成接纳围绕其的可调整夹紧环，所述夹紧环座（14）在进入凸缘（16）与管接合部段（18）之间轴向地（A）延伸，所述管接合部段（18）10延伸到流体管道管部分（10）中。所述夹紧环座（14）包括延伸褶皱（20），所述延伸褶皱被配置成允许所述夹紧环座（14）因所述膨胀褶皱（20）的扩宽而径向地膨胀。

Description

流体管道
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月19日提交的美国临时申请号62/521,688的优先权，该临时申请通过引用以其全文结合在此。
技术领域
本发明涉及一种流体管道，特别是流体管道的连接端部分。流体管道可以特别是在汽车应用中、例如在车辆发动机的气流***中用来输送空气、气体或液体。
背景技术
在汽车应用中，气流***将气流从入口引导到需要空气以用于冷却、用于燃烧或用于使乘客舱通风的各种发动机部件。具有连接到需要空气以用于冷却、用于燃烧或用于其他目的的部件的管状管道的流体流动***也可以存在于非汽车应用中。很多流体流动管道由吹塑成型的聚合物材料组成。管状流体管道需要连接到发动机部件并且典型地具有连接端部分，该连接端部分***在发动机部件的连接端部分（例如，涡轮增压器的入口）上。典型地，夹紧环围绕流体管道的连接端部分定位并且被收紧以便确保流体管道牢固地固定到部件。由弹性聚合物或橡胶材料组成的密封件通常定位在流体管道与部件之间以便将流体管道与部件气密地密封。其他配置包括在注塑成型的联接***上焊接或在金属***上压接。
在汽车发动机中，环境条件恶劣并且部件经受大的温度变化和机械振动。施加在流体管道的连接部分上的机械应力和热应力可能导致破裂或者导致连接松动且随后断开。流体管道连接部分、密封件与部件连接部分之间的紧密配合对于良好密封和连接的可靠性来说是期望的。然而，紧密配合在连接部分的组装期间导致高***力。这继而导致更高的制造成本但也增加了在组装期间错误连接的风险，例如其中密封件不均匀地变形或错误地定位。因此，高***力可以导致密封不良并且连接容易出现断开或破裂。
发明内容
鉴于前述内容，本发明的目标是提供一种具有连接端部分的流体管道，所述连接端部分容易组装到互补的部件但确保可靠的连接，特别是降低破裂或断开的风险且良好密封的连接端部分。
将有利的是提供一种制造经济的流体管道。
将有利的是提供一种具有容易组装而同时牢固且耐用的连接端部分的流体管道。
本发明的一个或多个目标已通过提供根据权利要求1所述的流体管道而实现。
本文披露了一种流体管道，其包括流体管道连接端部分以用于联接到部件连接端部分，所述流体管道联接端部分包括被配置成接纳围绕其的可调整夹紧环的夹紧环座。所述夹紧环座在进入部段与管接合部段之间轴向地（A）延伸，所述管接合部段延伸到流体管道管部分中。所述夹紧环座包括膨胀褶皱，所述膨胀褶皱被配置成允许所述夹紧环座的至少一部分因所述膨胀褶皱的扩宽而径向地膨胀。
在实施例中，所述流体管道连接端部分经由密封环联接到部件连接端部分，所述密封环沿着所述流体管道连接端部分的内表面从所述进入部段延伸到所述管接合部段。
在实施例中，所述密封环包括：进入凸缘，其被配置成顶靠所述流体管道的所述进入凸缘；中间部段，其沿着所述夹紧环座的内表面延伸；以及端部段，其包括压紧密封突出部，所述压紧密封突出部径向向外延伸以抵靠所述管接合部段的内表面压紧。
在有利的实施例中，除了所述压紧密封突出部之外，所述密封环的所述端部段还包括至少一个柔性密封唇。
在实施例中，所述膨胀褶皱包括至少一个倾斜部段，所述至少一个倾斜部段至少部分地在周向方向上且至少部分地在径向方向上延伸经过所述夹紧环座。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱包括多个倾斜部段。
在有利的实施例中，所述倾斜部段包括朝向顶点会聚的至少一对倾斜部段。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱形成外接所述夹紧环座的连续路径。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱包括波形部段，所述波形部段包括一对倾斜部段。
在有利的实施例中，所述波形部段基于所述夹紧环的圆周而延伸过10°至60°、优选地10°至45°的周向角度。
在实施例中，所述膨胀褶皱包括围绕所述流体管道连接端部分的轴线（A）均匀地安排的至少一对波形部段。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱包括基本上从所述夹紧环座的第一边缘延伸到所述夹紧环座的相反第二边缘的倾斜部段，所述第一边缘和所述第二边缘在所述夹紧环座的相反轴向端。
在有利的实施例中，所述管接合部段包括从所述夹紧环座延伸的渐缩径向向外部段和延伸到流体管道管部分的渐缩径向向内部段，所述管接合部段的内表面接纳与其抵靠的所述密封环的压紧密封突出部。
在有利的实施例中，所述流体管道连接端部分由吹塑成型的聚合物组成。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱呈径向向内伸出的向内凹入的凹槽的形式。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱具有在所述夹紧环座的壁厚度的0.25至3倍、优选地所述夹紧环座的所述壁厚度的0.5至2倍的范围内的宽度。
在有利的实施例中，所述膨胀褶皱包括径向向内伸出的凹槽，其中，所述凹槽的径向深度在所述夹紧环座的壁的厚度的0.25至2倍的范围内。
表征本发明的新颖性的优点和特征在所附权利要求中特别地指出并且形成权利要求的一部分。然而，为了更好地理解本发明、其优点以及通过其使用而获得的目标，应参考形成本发明又一部分的附图并参考伴随的描述性内容，其中展示并描述了本发明的一个或多个优选实施例。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，附图通过实例方式展示了本发明，在附图中：
图1a是流体流动***的一部分的透视图，示出了根据本发明的实施例的联接到部件连接端部分的流体管道的连接部分；
图1b是图1a的组件的纵向截面图；
图2是根据本发明的实施例的流体流动***的密封环的透视图；
图3a是根据本发明的实施例的流体管道的连接部分的透视图；
图3b、图3c和图3d分别是经过线IIIb-IIIb、IIIc-IIIc和IIId-IIId的截面图；
图4a是图3a所示的流体管道的连接部分的平面图，并且图4b是根据本发明的另一个实施例的流体管道的连接部分的视图；
图5a和图5b分别是穿过图4a和图4b的线Va-Va和Vb-Vb的示意截面图，以展示波形褶皱部段的周向角度；
图6a和图6b是现有技术流体管道和根据本发明的实施例的流体管道的在组装期间的***位移与使部件连接端部分进入流体管道的连接部分中的施加的***力之间的关系的图形表示。
图7a是根据本发明的另一个实施例的流体管道的连接部分的透视图；
图7b是图7a的流体管道的纵向截面图；
图7c是联接到部件连接端部分的图7a、图7b的流体管道的纵向截面图。
具体实施方式
现在参考附图，其中相同的附图标记贯穿各视图指示对应的结构，并且尤其参考图1A，流体流动***2包括流体管道8，该流体管道用于连接到部件4的连接端部分。流体流动***2可以例如是汽车发动机舱，其用于将空气供应到燃烧发动机，例如燃烧发动机的涡轮增压器。然而，流体流动***2也可以用于其他应用中，以用于在多种汽车和非汽车应用中导引空气和其他流体，包括液体。
流体流动***2可以进一步包括密封环6，该密封环定位在管道8与部件连接端部分4之间以确保部件4与流体管道8之间的气密密封，如在图1a和图1b最佳地看出。在实施例中，密封环6由弹性聚合物制成，诸如EPDM（三元乙丙橡胶）、EPM（乙丙橡胶）、EU（聚氨酯橡胶聚醚）、FKM（氟橡胶）、FFKM（全氟弹性体）、AEM（乙烯丙烯酸酯橡胶）、ABR（丙烯酸酯-丁二烯橡胶）、ACM（聚丙烯酸酯橡胶）、ACN（丙烯腈）、SBR（丁苯橡胶）、NBR（丁腈橡胶）、HNBR（氢化丁腈橡胶）、NR（天然橡胶）、CPE或CM（氯化聚乙烯）、CSM（氯磺化聚乙烯）、CR（氯丁二烯（氯丁）橡胶）、BR（聚丁二烯橡胶）、ECO（表氯醇橡胶）、VMQ（乙烯基硅橡胶）、FVMQ（氟硅橡胶）、TPV（热塑性硫化橡胶）、TPE（热塑性弹性体）、TPO（热塑性聚烯烃）、TPU（热塑性聚氨酯）、EAA（乙烯-丙烯酸共聚物）、EAM（乙烯-丙烯酸酯共聚物）、EVA或EVM（乙烯醋酸乙烯共聚物）、IR（聚异戊二烯）、IIR（丁基橡胶）、或者包括这些弹性聚合物中的两者或更多者的混合物或共混物。
在变体中，管道8可以在没有单独的密封环6的情况下联接到部件连接端部分4，如在图7a至图7c中最佳地看出。
在另一个变体中（附图中未描绘），密封环可以例如通过多部件成型或通过其他技术（诸如焊接、粘合剂粘结和其他本身已知的粘结技术）一体地形成在管道的内表面上。
在又一个变体中（附图中未描绘），密封环也可以形成在部件连接端部分上。
在实施例中，流体管道8由聚合物、优选地热塑性树脂制成，其可以包括脂肪族聚酯（例如，聚乳酸（PLA））、半芳香族共聚物（例如，聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET））、脂肪族聚酰胺（例如，诸如PA6、PA66、PA46、PA1010、PA610、PA612、PA12、PA11的均聚物、或诸如PA6/66、PA6/6T、PA66/6T、PA66/610、PA612/6T的共聚物）、聚乙烯（例如，HDPE、LDPE、LLDPE）、极性乙烯共聚物（例如，诸如EVOH的乙烯共聚物与不饱和醇、诸如离聚物的乙烯/丙烯酸共聚物（EAA）、诸如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）乙烯共聚物与不饱和酯）、聚丙烯（PP）、丙烯酸树脂（例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA））、聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、聚醚砜（PES）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯醚（PPO）、聚苯硫醚（PPS）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰亚胺（PI）、热塑性弹性体（TPE）（例如，热塑性弹性体共聚酯（TPC-E或TEEE，诸如TPC-ET、TPC-EE、TPC、ES、TPC-EC）、苯乙烯类嵌段共聚物（TPE-S）、热塑性聚烯烃（TPO）、热塑性硫化橡胶（TPV）、热塑性聚氨酯（TPU）、热塑性聚醚嵌段酰胺（TPE-A）、以及这些聚合物中的两者或更多者的混合物或共混物。
流体管道8可以通过吹塑成型或通过其他成型、注射或挤出制造方法形成。流体管道8可以由均质材料组成或者可以由复合材料形成，例如包括纤维增强聚合物。流体管道8可以由单层（单一材料）或者不同材料（包括再生料）的多层组合的共挤出或顺序共挤出组成。
在所展示的实例中，部件连接端部分4具有大体圆柱形管状形状，其包括接近部件的***端9的环形突起5。平滑的圆柱形密封表面7从突起5轴向地延伸。环形突起5用来改善在完全组装位置将部件连接端部分4锁紧在流体管道8内。
在图1b的实施例中，圆柱形密封表面7接纳与其抵靠的密封环6的内密封表面11。
流体管道8包括流体管道管部分10，该流体管道管部分形成通向流体流动***的其他元件（未示出）的导管，该导管延伸到用来将流体管道8联接到部件连接端部分4的流体管道连接端部分12中。流体管道连接端部分12包括沿轴向方向A在进入部段16与管接合部段18之间延伸的大体圆柱形管状夹紧环座14。进入部段16可以有利地包括凸缘。夹紧环座14被配置成接纳围绕其的可调整夹紧环，如本领域本身已知。此类夹紧环被配置成围绕夹紧环座收紧以便压紧夹紧环座14。
在图1a和图1b的实施例中，夹紧环座14抵靠密封环6压紧，该密封环继而压靠部件连接端部分4的密封表面7。
在图7a和图7b的实施例中，夹紧环座14直接抵靠部件连接端部分4压紧。环形突起5不仅可以用来在完全组装位置改善将部件连接端部分4锁紧在流体管道8内，而且用来在部件与流体管道8之间提供密封。
在所展示的实施例中，流体管道连接端部分12和管部分10具有圆形截面轮廓。在变体中，在不脱离本发明的范围的情况下，流体管道连接端部分12和/或管部分10可以具有其他截面轮廓，诸如椭圆形、多边形、卵形和不规则形状。
在所展示的实施例中，管接合部段18从夹紧环座14径向向外突出。管接合部段18从其顶部经由渐缩部段24径向向内渐缩以接合流体管道管部分10，该流体管道管部分可以具有比夹紧环座14的直径小的直径。然而，取决于流体管道管部分10的直径和/或轮廓，管接合部段18可以具有各种形状和轮廓。在优选实施例中，然而，管接合部段18包括向外渐缩部段25，该向外渐缩部段从夹紧环座延伸，使得管接合部段18的内密封表面22具有比夹紧环座14的内径大的直径。后一种配置有助于确保部件连接端部分4的环形突起5坐落在管接合部段18内，并且当夹紧环围绕夹紧环座14收紧时，提供抵抗抽出的高阻力。
在有利的实施例中，密封环6包括被配置成顶靠流体管道8的进入部段16的进入凸缘26、被配置成抵靠管接合部段18的内表面22坐落的端部段30、以及在进入部段凸缘16与端部段30之间延伸的中间部段28。端部段30可以有利地包括压紧密封突出部32，该压紧密封突出部径向向外伸出到中间部段28之外并且被配置成用于在部件连接端部分4与管接合部段18的内表面22之间压紧。在有利的实施例中，密封环6的端部段30可以进一步包括一个或多个密封唇34，所述密封唇被配置成柔软的并且可折叠以压靠在管接合部段18的内表面22上，从而形成附加的密封手段。密封环6的端部段30可以进一步包括径向向外指向的凸缘27，该凸缘形成在部件连接端部分4的***端9与管接合部段18的渐缩部段24的内表面之间压紧的止动件，如在图1b中最佳地看出。因此可以提供在流体管道8和部件的组装期间完全***的正反馈。
在夹紧环座14的径向内侧与密封中间部段28的径向外侧（图1b）或部件的径向外侧（图7c）之间可以提供窄间隙15，以帮助减小***力并且还允许接受制造公差或热耐受性。在图1b的实施例中，间隙15允许弹性或橡胶套筒在流体管道8内的膨胀。一旦夹紧环围绕夹紧环座14收紧，间隙15就可以被封闭。
本文描述的夹紧环座14包括一个或多个膨胀褶皱20。膨胀褶皱20包括在部分轴向且部分周向方向上延伸的至少一个倾斜部段20a，该倾斜部段被配置成允许夹紧环座14在部件连接端部分4***密封环6和流体管道连接端部分12内期间稍微径向向外膨胀。在部件和流体管道8完全***在一起时，膨胀褶皱20还允许夹紧环座14的至少一部分通过围绕夹紧环座14收紧的夹紧环（附图中未描绘）而进行一些径向压紧。可以注意到，径向膨胀或收缩可以不是轴对称的；例如，夹紧环座14可以从圆形变形为基本上卵形形状。
在有利的实施例中，膨胀褶皱20可以呈包围夹紧环座14的连续珠槽的形式。在所展示的实施例中，倾斜部段20a通过周向部段20b进行互连，所述周向部段可以定位在夹紧环座14的轴向边缘旁边。在所展示的实施例中，倾斜部段20a可以形成波形膨胀褶皱部段的一部分，如图4a和图4b所示。图4所示的实施例展示了具有相当短长度L a 的波形，并且图4b的实施例具有大于长度L a 的长度L b 。波形膨胀褶皱部段20包括两个倾斜部段20a并且可以围绕圆周延伸过角度αa、αb，该角度相对于夹紧环座14的圆周在10°至170°的范围内、优选地在10°至60°的范围内、更优选地在10°至45°的范围内，如图5a和图5b所示。
在优选实施例中，存在优选地围绕夹紧环座14的轴线A均匀地分布的两个或更多个波形膨胀褶皱部段20或成对的倾斜部段20a。尽管膨胀褶皱20被展示为连续凹槽/珠，但在变体中（附图中未描绘），可以提供包括倾斜部段20a的非连续膨胀褶皱，例如其中周向部段20b被中断。有利地，倾斜部段20a允许夹紧环座14通过褶皱的扩宽而稍微周向地膨胀，这与仅因夹紧环座14的材料的牵引而不提供膨胀褶皱引起的膨胀相反。
图6a和图6b展示了在流体管道连接端部分12内将部件***密封环6中的力。与曲线Cpr描绘用于类似尺寸但没有任何膨胀褶皱20的流体管道8的***力相比，曲线Cinv描绘根据如本文所述的聚合物流体管道8的***位移而施加的力，其中壁厚度为2.2 mm（图6a）或2.9 mm（图6b）。如可以注意到，在没有膨胀褶皱20的流体管道8中，峰值力显著高于如本文所述的具有膨胀褶皱20的流体管道8，在所展示的实例中，改善在22%到43%之间。见下表，该表阐明了在部件4的连接端部分以500 mm/min的速度***密封环6中时测量到的峰值力。对于具有和没有膨胀褶皱20的流体管道8，所展示的实例的拉出力（附图中未描绘）是类似的。
表
管厚度，mm ***力，N，无波形 ***力，N，波形 改善
2.2 105.3 75.0 29%
2.5 252.4 144.7 43%
2.9 467.7 366.0 22%
可以有利地通过与流体管道8的其他部分一起吹塑成型、通过在形成流体管道连接端部分12的吹塑成型模具上提供呈珠形式的对应轮廓来生产膨胀褶皱20。尽管膨胀褶皱20呈径向向内延伸的凹槽/珠的形式，但在变体中，也可以具有径向向外伸出或具有多于一个褶皱（例如，邻接凸形珠和凹形珠）的膨胀褶皱20。膨胀褶皱20可以有利地具有至少两个相反的波形部段，如在图3a至图4a所示的实施例中示出，但也可以具有围绕夹紧环座14延伸的三个、四个或更多个波形形状。
在变体中，还可以通过与流体管道的其他部分一起挤出或注塑成型来生产膨胀褶皱20。
在实施例中，倾斜部段20a有利地从夹紧环座14的第一边缘延伸到夹紧环座14的相反第二边缘，但在变体中，倾斜部段20a可以仅在夹紧环座14的相反边缘之间延伸。
如图所示，倾斜部段20a优选地具有被配置成使得成对的倾斜部段20a在轴向方向A上朝向顶点会聚的角度。
虽然以上已经描述和具体例示了本发明的某些优选实施例，但并不意图将本发明局限于这样的实施例。而是，应当理解，尽管在前述说明中已经阐述了本发明的许多特征和优点，连同本发明的结构和功能的细节，但本披露仅是说明性的，并且可以在由所附权利要求书表达的条款的广义通用含义所指明的完整范围的程度上，在本发明的原理内，在细节上做出改变，尤其是就零件的形状、大小和安排方面。
附图参考号清单：
2 流体流动***（例如，汽车）
4 部件连接端部分
5 环形突起
7 密封表面
9 ***端
6 密封环
26 进入端（进入凸缘）
28 中间部段
30 端部段
32 压紧密封突出部
34 密封唇
27 端凸缘
8 流体管道
10 流体管道管部分
12 流体管道连接端部分
14 夹紧环座
20 膨胀褶皱
20a 倾斜部段
20b 周向部段
16 进入凸缘
18 管接合部段
22 内表面
24 渐缩部段
25 渐缩部段
29 顶部
15 间隙
A中心纵向轴线/压紧轴线/轴向方向
Cinv用于将部件***根据本发明的流体管道中的力/位移曲线
Cpr用于将部件组装在根据现有技术的流体管道中的力/位移曲线
α波形膨胀褶皱部段的周向角度
L a 、L b 波形膨胀褶皱部段的周向长度。

Claims (17)

1.一种流体管道（8），其包括用于联接到部件连接端部分（4）的流体管道连接端部分（12），所述流体管道连接端部分（12）包括夹紧环座（14），所述夹紧环座被配置成接纳围绕其的可调整夹紧环，所述夹紧环座（14）在进入部段（16）与管接合部段（18）之间轴向地（A）延伸，所述管接合部段（18）延伸到流体管道管部分（10）中，所述流体管道的特征在于，所述夹紧环座（14）包括膨胀褶皱（20），所述膨胀褶皱被配置成允许所述夹紧环座（14）的至少一部分因所述膨胀褶皱（20）的扩宽而径向地膨胀。
2.根据权利要求1所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括至少一个倾斜部段（20a），所述至少一个倾斜部段相对于所述夹紧环座至少部分地在周向方向上且至少部分地在径向方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括多个倾斜部段。
4.根据权利要求3所述的流体管道，其中，所述倾斜部段包括朝向顶点会聚的至少一对倾斜部段。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱形成外接所述夹紧环座的连续路径。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括波形部段，所述波形部段包括一对倾斜部段。
7.根据权利要求6所述的流体管道，其中，所述波形部段相对于所述夹紧环座的圆周延伸过10°至170°、优选地10°至60°的周向角度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括围绕所述流体管道连接端部分的轴线（A）均匀地安排的一对波形部段。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括基本上从所述夹紧环座的第一边缘延伸到所述夹紧环座的相反第二边缘的倾斜部段，所述第一边缘和所述第二边缘在所述夹紧环座的相反轴向端。
10.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述管接合部段包括从所述夹紧环座延伸的渐缩径向向外部段（25）和延伸到流体管道管部分（10）的渐缩径向向内部段（24），所述管接合部段的内表面（22）接纳与其抵靠的密封环（6）的压紧密封突出部（32）。
11.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述流体管道连接端部分由吹塑成型的聚合物组成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱呈径向向内伸出的向内凹入的凹槽的形式。
13.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱具有在所述夹紧环座的壁厚度的0.25至3倍、优选地所述夹紧环座的所述壁厚度的0.5至2倍的范围内的宽度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的流体管道，其中，所述膨胀褶皱包括径向向内伸出的凹槽，所述凹槽的径向深度在所述夹紧环座的壁的厚度的0.25至2倍的范围内。
15.根据任一前述权利要求所述的流体管道，其进一步包括密封环（6），其中，所述流体管道连接端部分经由所述密封环联接到所述部件连接端部分，所述密封环被配置成沿着所述流体管道连接端部分的内表面从所述进入部段延伸到所述管接合部段。
16.根据前述权利要求所述的流体管道，其中，所述密封环包括：进入凸缘（26），其被配置成顶靠所述流体管道的所述进入凸缘；中间部段（28），其沿着所述夹紧环座的内表面延伸；以及端部段（30），其包括压紧密封突出部（32），所述压紧密封突出部径向向外延伸以抵靠所述管接合部段的所述内表面压紧。
17.根据前述权利要求所述的流体管道，其中，除了所述压紧密封突出部之外，所述密封环的所述端部段还包括至少一个柔性密封唇（34）。
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