专利名称：切孔装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的领域是切孔装置或T形切孔器，其用于例如在管道上形成支管通道。这种切孔装置特别(但并不限制于)适合在塑料管的电熔融配件中使用。
在EP0754900(Plasson)中描述了一种公知的切孔装置，在这种装置中，可旋转的切孔刀组件具有带外螺纹的头，该头用于将一带螺纹的切孔刀向下进入所述装置的主体内，并压向被切孔的管。
头的外螺纹和所述主体内部的相应的螺纹需要有较小的螺距，该螺距在制造时要求非常精确。可以通过机械加工达到最大的精度，但这需要费用很高的制造工艺。也可以围绕着一个带螺纹的芯子模塑出螺纹体，但这需要将芯子从这样制造的主体上旋下，这是很费时的，特别是当螺纹很长时。
由于螺纹需要有很高的精度，所以，这种公知的切孔装置的部件在使用前都需要去掉毛刺，而这又是很费时的工序。
进而，因为需要将可转动的切孔刀组件旋入主体的螺纹内，这种装置制造起来很费时。
切孔装置的另一个显著的问题是，切孔装置用于切入高压液体或气体供应管道，这导致切孔装置在切孔操作中或操作之后泄漏高压液体或气体。特别是，气体或液体可以越过带螺纹的切孔装置的螺纹而泄漏，这个问题是公知的，通常被称为“blow-back”(反吹)或“blow-by”(漏气)。
EP0754900(Plasson)通过与模塑(空心杆4)结合来提供O形密封圈46和50(见Plasson的附图)来解决这个问题。从Plasson的文献中可以看出，空心杆4借助于O形密封圈46来相对于切孔刀组件3密封(见图5)。该空心杆4相对于壳体的主体部分20则是借助于O形密封圈50(见图4)密封。为了有效地密封可能的泄漏通路，既需要O形密封圈也需要空心杆。这样的结构比较复杂，因此，制造起来也比较昂贵。而且由于最终的密封发生在比较接近壳体主体部分20的顶部的地方，所以，当主管被切口时，壳体主体部分(或“管筒”(stack))必然处于与主管路相同的压力下。所以，管筒的强度必须足够，以能够在fitting的规定寿命期限内承受这种应力。
由Friatec(以前称为Friedrichsfeld)制造的一种切孔装置示于该公司的目录参考编号为1475e.2.XI.91 Mz的第六页上。这种切孔装置解决了Plasson的一些问题。这种切孔装置100的纵截面示于
图1和1A中。
Friatec的装置100包括一个机制的金属插入件101，该插入件具有内螺纹101A。提供金属的切孔刀102，其上带有外螺纹102a。插入件的内螺纹101a与切孔刀的外螺纹102a啮合。金属插入件101模塑到切孔装置壳体的主体部分(“管筒”)103内。在带螺纹的插入件101的下部区域中装有O形密封圈，在使用时，其偏压在切孔刀102上，以减少泄漏的可能性。从图1中可以看出，O形密封圈104位于一个凹槽105内，该凹槽机为此目的而被加工在插入件上。通过将O形密封圈104定位在套103的最下部区域，减小了套上的应力，这与Plasson的切孔装置相比具有优点。
然而，Friatec的切孔装置由于其复杂性的原因，制造起来很难，而且因此也很昂贵。装置100包括四个精密部件-带有外螺纹的切孔刀本身102，其次是带有内螺纹的金属插入件101，其必须重叠模塑到壳体的主体部分103内，并与带有螺纹的切孔刀装配。很难将O形密封圈安装到插入件内，因为密封件保持在为此目的而设计的一个凹槽105内以使密封件的顶部和底部都被紧紧地夹住。第三，Friatec的装置包括一个单独地机加工出的上部106，它也带有外螺纹，并重叠模塑(over mould)到壳体的主体部分内，因此，其与带螺纹的插入件相互作用，以阻止其轴向运动。最后，有一个端帽107，其本身也带有外螺纹和O形密封圈。总之，因此，Friatec的装置代表的是制造起来非常昂贵的复杂的装置。
因此，本发明的一个目的是提供一种切孔装置，其消除了现有技术中的问题。
按照本发明的第一方面，提供一种适用于塑料管的切孔装置，包括带有中空的主体部分的壳体，该壳体可以连接在管子上；
切孔刀组件，可安装在所述中空的主体部分内并可在其内轴向移动到切孔位置，在该切孔位置，切孔刀组件与切孔装置连接于其上的管子的表面接合；以及位于壳体与切孔刀组件之间的直接的密封件，在使用时，无论切孔刀组件在壳体内的轴向位置如何，该密封件都保持在壳体与切孔刀组件之间。
通过采用直接密封件，即，在壳体与切孔刀组件之间的单独的密封件，将部件的数量减少为只有一个密封件(不像在Plasson的装置中)，不再需要“中空杆”或其它间接的部件。而且(不像在Friatec中)，这种简单的结构意味着密封件可以简单地在安装过程中从套的顶部放置入位，而不需要装配到插入件中的特殊结构的凹槽中。
进而，由于密封发生在管筒的较低位置处，管筒本身并不受到主管中的压力气体或液体所施加的应力。这使得在特定的压力下切孔装置的使用寿命延长，或者能够使用较薄的管壁。
优选的是，密封件包括弹性的环，其偏压向切孔刀组件。理想的是，密封件为U形密封件、唇形密封件、O形密封圈或类似密封件。优选为一种伺服作用的密封件。
按照本发明的第二方面，提供一种适用于塑料管的切孔装置，包括带有中空主体部分的壳体，该壳体可连接于管子；带内螺纹的插入件，可安装在中空主体部分内；以及切孔刀组件，该组件包括可连接于不可变形的切孔刀体的切孔刀组件，该切孔刀体带有外螺纹，可安装在带有内螺纹的插入件内，并可在其内轴向移动到切孔位置，在该切孔位置上，切孔刀与切孔装置连接于其上的管子的表面接合，该结构可利用插入件与中空的主体部分的区域之间的相互干涉，使在切孔刀对管切孔时通过切孔刀组件施加到插入件上的向上的轴向力不会使插入件在中空主体部分中轴向移动，所述不可变形的切孔刀体支撑插入件，当切孔刀对管子切孔时使该插入件不在所述区域内变形。
按照本发明的第三方面，提供一种适用于塑料管的切孔装置，包括带有中空的主体部分的壳体，该壳体可连接于管子；
带有内螺纹的插入件，可安装在主体部分内；以及带有外螺纹的切孔刀组件，其可在插入件装在壳体内之前安装在带有内螺纹的插入件内，该插入件可通过基本上围绕着切孔刀组件而使得切孔刀组件能够安装在其内，而无需使插入件或者切孔刀组件相对旋转。
优选的是，插入件包括沿纵向剖开成两半的圆筒，该两个半圆筒铰接在一起。
一种替换形式是，插入件包括圆筒的若干纵向段。
一种替换或者附加形式是，插入件的外表面上还包括若干凸起，这些凸起提供了一种机械固定结构，并改善了插入件在壳体的主体部分内的摩擦配合。
优选的是，该插入件还包括一个或多个纵向的外部凸起，它们在使用时起到防止插入件在壳体的主体部分内轴向旋转的作用。
优选的是，插入件由塑料例如聚乙烯、聚丙烯或PVC制成。一种替换是，插入件由金属例如黄铜或不锈钢制成。
优选的是，切孔装置还包括位于壳体与切孔刀组件之间的密封件。有利的是，该密封件包括弹性密封圈，其压向切孔刀组件。理想的是，该密封件为唇形密封件、O形密封圈或类似的密封件。
按照本发明的第四方面，提供一种用于上述任一段所描述的切孔装置的插入件。
现在参考附图仅以示例形式更具体地描述本发明的优选的实施例，附图中，图1是现有技术的切孔装置的部分横截面侧视图；图1A是图1中示出的现有技术中的金属部件的分解截面图；图2是实施本发明的第一方面的切孔装置的示意图，图中示出切孔刀组件处于其行程的底部，该切孔装置带有一密封件；图2A以放大的比例示出密封件的细节；图3示出图2中的切孔装置，图中的切孔刀组件处于其行程的顶部；图3A以放大的比例示出图3所示的密封件的细节；图4为按照本发明的第二和第三方面的切孔装置的一幅横截面侧视图，图中切孔刀组件处于其行程的顶部；
图4A以放大的比例示出图4所示的密封件的细节；图5示出图4中的切孔装置，其中的切孔刀组件处于其行程的底部；图5A以放大的比例示出图5所示的密封件的细节；图6为图4和5所示的切孔装置的俯视图；图7为插入件的前视图；图7A为插入件的一幅俯视图；图2、2A、3和3A示出按照本发明的第一方面的切孔装置。
切孔装置1包括壳体2，其具有马鞍状的下部3，该下部可以利用电熔融件4熔融到管子P上，用于电熔融件的连接器19示于图6中。壳体的圆柱状的主体部分5(“管筒”)从马鞍状部分向上伸出，其是空心的，具有空心部分6，该空心部分从顶部开口7向下延伸到管子的表面P。
壳体2还包括一个支管连接器16，需要与主管子P连接的辅管可以连接在这里。支管连接器16中贯通有空心部分17，该空心部分与切孔装置上的空心部分6在接合处18相通。
切孔刀组件包括切孔刀体13和切孔刀14。该切孔刀体的外表面上带有螺纹，该螺纹在使用中与圆柱状主体部分5的内表面上的螺纹啮合。这样，当使切孔刀组件旋转时，可以推动切孔刀14向管子P的表面移动或者从该表面上缩回。
切孔刀体的上表面上带有销槽15。销槽15的横截面为多边形，例如六边形或四边形，其内接收相应形状的销(未示出)，通过该销，操作者可以绕壳体的主体部分的纵轴线旋转切孔刀组件。
通过旋转销槽15中的销，可以将切孔刀组件向管子P的方向推动，直到到达一个切孔位置，在该位置，切孔刀14顶到管子P上。切孔刀组件的进一步的移动将使切孔刀14切入管子P的表面，最终切入其内部。这时，从管子P上切出一个圆柱状的塑料段30(一个取样管、塞子或者棒)，该段保留在切孔刀14上。这在切孔刀组件的孔中产生了有效的密封，这种密封在切孔刀体上有压力测试孔时是需要的。通过反向旋转销，可以将切孔刀组件从管子P上撤回。一旦切孔刀14全部回到与支管连接器16连接的接口18的上方(如图3所示)，切孔操作就完成了，在管子P与连接于支管连接器16上的辅管(未示出)之间形成了一个通道。
这种装置还包括位于壳体的主体内的环形密封件23。该密封件23的内部24具有弹性，该弹性内部在正常情况下偏压向切孔刀组件，以防止“泄漏”，即主管子P中的液体或气体在不希望的情况下从切孔装置的顶部孔口7中漏出。
与现有技术相比，这种结构的优点是，采用了单独的密封件，直接在切孔刀组件与壳体之间形成密封。由于密封件23偏压向切孔刀组件，所以，即使在切孔刀组件相对于壳体做轴向移动时也可保持密封。由于采用这种方式，无论切孔刀的实际竖直位置如何，密封件23都同样有效。
提供密封件23还具有延长切孔装置的使用寿命的附加优点，或便于在薄壁管段上使用的优点，因为在这种情况下，管筒5在切孔操作中和操作后不会受到主管子P中的液体或气体的压力。
密封件23优选为U形密封件，如图所示。它具有伺服操作的优点，即，主管中的压力气体若要通过密封件泄漏，就要向外压迫密封件的最下面的“臂”24、24a，使二者相互离开，从而增加了密封性。
本发明还具有一个优点，那就是大大地简化了制造，例如与Friatec的切孔装置相比。在壳体内形成了凸缘31，在组装切孔装置时只需将密封件23放在该凸缘上即可。之所以可以这样，是因为密封件23需要直接与壳体2接触，而不是像在Friatec的切孔装置中那样，使密封件位于在金属插入件上机加工出的特殊形状的凹槽中，该插入件又(通过重叠模塑的方式)位于壳体的主体部分内。
然而，也可以采用其它形式的密封，例如，采用一个O形密封圈或者一个唇形的密封件。
图4和5中示出了按照本发明的第二和第三方面的切孔装置。
在这种切孔装置中，在壳体的主体内设有聚乙烯(或其它适合的材料)的插入件8，后面还要对该插入件进行更详细的描述。这个单独制造的或者单独模塑的插入件8是基本上圆柱状的，其外表面上伸出环状凸筋9，这些凸筋有助于插入件在壳体内的机械/摩擦配合。也可以设想其它形状的凸起、凸筋或类似物。
插入件8的内表面上带有螺纹10，而且其最上部区域具有减小的内径11，这是为了起到保持的作用，而且提供工具接近切孔刀组件的途径。所提供的孔与壳体2上的孔口7同心。
切孔刀体13是不可变形的，例如由黄铜制成。另外，该切孔刀体也可以由不可变形的塑料制成。切孔刀体的外表面上带有螺纹，该螺纹在使用时与插入件8的内表面上的螺纹10啮合。这样，通过旋转切孔刀组件，可以将切孔刀14推向管子P的表面或者从该表面撤回。
这种切孔装置的一个关键特征涉及切孔刀体13与插入件8在切孔过程中的相互作用。当切孔刀组件到达切孔位置时，管子P阻挡切孔动作，在刀14和切孔刀体13上施加了轴向力。这个力也施加到插入件8上，因为其上的螺纹与切孔刀体13上的螺纹啮合。这会导致插入件和切孔刀组件被迫沿轴向离开管子P的表面的趋向。然而，凸筋9的存在使得插入件被压紧在不可变形的切孔刀体13上，因此，插入件8不能向内产生使凸筋9与壳体的壁脱离的变形。这种切孔装置的尺寸要设定成当切孔刀组件到达切孔位置时，不可变形的切孔刀体13要接近插入件8上具有凸筋9的区域。没有必要使插入件8的整个长度上都带有凸筋9，这可从图4和5中看出。
在图7和7A中更详细地示出了插入件8的结构。插入件例如可以由聚乙烯、聚丙烯或者PVC制成。这种模塑的插入件8包括两个半圆筒体20、21，沿纵向将它们截开或对开。两个半圆筒20、21可以沿纵向由一个刀片式铰链22铰接，这样，当需要时可以将这两个半体通过枢轴旋转而闭合成一个圆筒。
这种结构具有一个显著的优点，那就是，当将切孔刀组件与插入件8组装起来时，只需要将插入件8的半圆筒20放在切孔刀组件旁，螺纹对正，然后使另一半圆筒21绕切孔刀组件合闭即可。这样避免了在装配时将切孔刀组件旋入插入件内的费时的操作，在插入件是一个单体的圆筒时就需要这种操作。
这种结构的第二个优点是，螺纹可以以更有利的成本和更可靠的工艺例如通过模塑来加工。
但插入件不一定是如图7和7A所示的一个对半分开并铰接起来的圆筒。在一个替换实施例(未示出)中，插入件可以包括一个圆筒体的若干纵向段，它们不是铰接在一起，而是围绕着切孔刀组件放置，并且它们的螺纹对齐。
优选的是，当切孔刀组件与插入件8装在一起时，插入件的上部区域围绕着切孔刀体13，这样，切孔刀体13就不会在环状凸筋9的附近。
当切孔刀组件与插入件如上所述组装起来时，二者一同插入壳体2的主体部分5。切孔刀组件和插入件被推入空心部分6中，以在其内形成摩擦的机械配合。由于有凸筋9的作用，所以，插入件的下部区域(即，未靠近切孔刀体的区域)在插入过程中可以向内变形。
在插入件8上可以提供一个或多个纵向外部凸起(未示出)，以防止当用销旋转切孔刀组件时装上的插入件在壳体内沿轴向旋转。
摩擦/机械配合的一种替代或者辅助手段是，可以采用一种互补的结构将带螺纹的套筒紧固于主体2上。例如可以将插入件8熔合到壳体内。
在使用切孔装置时，当切孔刀体13开始向管子P推进时，它将处于插入件8的上部区域，因此不与凸筋9接近。当不变形的切孔刀体到达凸筋的区域，插入件的任何向内的径向运动都会受到阻挡，这保证了凸筋牢牢地被压到壳体的壁上。如上所述，当需要阻挡在切孔过程中引起的力时，这种优点就更加变得明显了。由于切孔刀体是不可变形的，插入件的临近区域(及与其连接着的凸筋)的运动只能导致更紧密地压向壳体的壁，这样就阻止了插入件轴向脱离管子P的趋势。
如果需要，这种切孔装置还可以包括上述“零泄漏”特征。提供一个U形密封件23，只需要在安装时将该密封件放置在凸缘31上。没有必要在插入件或壳体上形成任何专门的凹槽来接收密封件，密封件23直接在壳体与切孔刀之间形成密封，这样具有上面已经论述过的优点。
权利要求
1.适用于塑料管的切孔装置，包括带有空心主体部分的壳体，该壳体可连接于管子上；切孔刀组件，该切孔刀组件可安装在所述空心主体部分内，并在其内轴向运动到切孔位置，在该位置，切孔刀与该切孔装置装在其上的管子的表面接合；在所述壳体与切孔刀组件之间的直接的密封件，在使用时，不管切孔刀组件在壳体内的轴向位置如何，该密封件都保持在壳体与切孔刀组件之间。
2.如权利要求1所述的切孔装置，其中所述密封件包括偏压在切孔刀组件上的弹性的环。
3.如权利要求1或2所述的切孔装置，其中所述密封件是U形密封件、唇形密封件、O形密封圈或类似的密封件。
4.如前述任一权利要求所述的切孔装置，其中所述密封件是伺服作用的密封件。
5.适用于塑料管的切孔装置，包括带有空心主体部分的壳体，该壳体可连接于管子上；带有内螺纹的插入件，可安装在空心的主体部分内；以及切孔刀组件，该组件包括安装在不可变形的切孔刀体上的切孔刀，该切孔刀体带有外螺纹，并可安装在带有内螺纹的插入件内，还可以在该插入件内轴向移动到切孔位置，在该位置，切孔刀与切孔装置所连接的管子的表面接合，该结构是要通过插入件与空心主体的区域之间的相互作用而达到这样的效果，即，当切孔刀对管进行切孔时，防止通过切孔刀组件在插入件上施加的向上的轴向力使插入件在空心的主体部分中轴向移动，当切孔刀对管子进行切孔时，所述不可变形的切孔刀体支撑插入件，使其在所述区域内不变形。
6.如权利要求5所述的切孔装置，其中所述切孔刀组件可在插入件安装在壳体内之前安装在所述带有内螺纹的插入件内，通过使所述插入件围绕所述切孔刀组件，可以将该切孔刀组件安装在该插入件内，而无需使该插入件相对于切孔刀组件旋转。
7.如权利要求5或6所述的切孔装置，其中所述插入件包括沿纵向截开成两半的圆筒，该两半铰接在一起。
8.如权利要求5或6所述的切孔装置，其中所述插入件包括圆筒的多个纵向的段。
9.如权利要求5至8中任一项所述的切孔装置，其中插入件的外表面上还包括多个凸起，这些凸起提供了机械固定结构，并改善了插入件在壳体的主体部分内的摩擦配合。
10.如权利要求5-9中任一项所述的切孔装置，其中所述插入件还包括一个或多个外部凸起，在使用作为轴向制动件，防止插入件在壳体的主体部分内旋转。
11.如权利要求5-10中任一项所述的切孔装置，其中所述插入件由塑料，例如聚乙烯、聚丙烯或PVC制成。
12.如权利要求5-10中任一项所述的切孔装置，其中所述插入件由金属，例如黄铜制成。
13.如权利要求5-12中任一项所述的切孔装置，其中所述切孔装置还包括一个在壳体与切孔刀组件之间的直接的密封件。
14.如权利要求13所述的切孔装置，其中所述密封件包括偏压在切孔刀组件上的弹性圈。
15.如权利要求13或14所述的切孔装置，其中所述密封件为U形密封件、唇形密封件、O形密封圈或类似的密封件。
16.如权利要求13-15中任一项所述的切孔装置，其中所述密封件为伺服作用的密封件。
17.适用于塑料管的切孔装置，基本上如图2-7A中的任何适当的组合所描述的。
18.插入件，用于权利要求5-17中任一项的切孔装置。
19.插入件，用于基本上如图2-7A的任何适当组合所述的切孔装置。
全文摘要
适用于塑料管(P)的切孔装置(1)，包括壳体(5)，其具有空心的主体部分(6)，该壳体可装在管子(P)上；切孔刀组件(13)，其可装在所述空心主体部分(6)内，并可在其内沿轴向移动到切孔位置，在该位置，切孔刀(14)与切孔装置装在其上的管(P)的表面接合；以及在壳体(5)与切孔刀组件(13)之间的直接密封件(23)，在使用时，密封件(23)保持在壳体(5)与切孔刀组件(13)之间，而不管切孔刀组件(13)在壳体(5)内的轴向位置如何。
文档编号F16L47/28GK1478186SQ01819618
公开日2004年2月25日 申请日期2001年11月29日 优先权日2000年11月29日
发明者马里奥·约翰·克里斯托多罗, 杰雷米·鲍曼, 鲍曼, 马里奥 约翰 克里斯托多罗 申请人:乌波诺尔创新股份公司