用于聚合物管道的联接系统的制作方法

专利名称：用于聚合物管道的联接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道配件领域，特别是用于聚合物管道的管道联接系统。管道联接器用于将不同尺寸(例如直径)或者不同材料制成的管道 连接到一起。
背景技术：
在过去的30年里，在冷饮用水的供给上越来越多地使用聚合物 管道，其大量地取代了传统的金属管道(时间长了就容易腐蚀)。通常 聚合物管道指的是由聚合物制造的管道，例如聚氯乙烯(PVC)、氯化 聚氯乙烯(CPVC)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚乙烯(PE)等。伴随着聚合物管道的引入， 一系列相关的聚合物配件，例如用于 聚合物管道的管道联接器已经研制出来了 。目前一些聚合物管道联接器得到广泛应用，并且通常是螺紋型、 压缩型和电焊型的。螺紋型聚合物管道联接器典型地包括联接器主体，其在每一个端 部都具有带倒钩的部分，其与聚合物管道(其沿轴向插到该联接器带有 倒钩的部分上)的内表面接合，该主体结合具有带倒钩的内表面的螺母 而工作，当螺母^皮柠紧时，该内表面通过接合并通过牢牢抓住聚合物 管道的外表面而使聚合物管道的端部固定，从而产生了防漏抗渗的连 接。也可以将密封圈与螺紋管道联接器联合起来使用以加强联接器和 聚合物管道之间的防水密封性。螺紋管道联接器提供可靠的紧固聚合物管道的方法，然而它们有 以下的在夬点i) 受限于与由同一厂商制造的专有管道一起使用，其价格较高 并且不能方便地适用于一般的聚合物管道，平滑的具有相同标准尺寸 但是来自不同厂商的 一般聚合物管道具有不同的壁厚，导致其内直径 经常有较小的区别，这样不防水的连接引起泄漏的发生，li)当拧紧螺母时，由于位于螺母内表面上的倒钩切入聚合物管 道的外表面，产生不防水的连接，如果在没有首先移除变形的管道段 前就移除螺母并且再次对其进行使用，将导致该段水管的损坏以及永 久的形变，以及ili)依赖于橡胶密封圈，而其由于老化和作用其上的压缩力而随 着时间退化并变形，导致泄漏事件的逐渐增多。压缩型聚合物管道联接器典型地包括联接器主体，其在每一个端 部都具有带倒钩的部分，其与聚合物管道(其沿轴向插到该联接器带有 倒钩的部分上)的内表面接合，该主体联合金属压接环工作，该压接环 被夹紧在聚合物管道(其插在管道联接器带有倒钩的部分上)端部的外 表面上，导致聚合物管道在联接器主体的带有倒钩的部分和压接环之 间被压缩，从而产生了防水的密封。对于通用聚合物管道的内直径的较小区别，压缩型管道联接系统天生具有较好的公差。然而压缩型管道联接系统具有以下缺点i) 要求使用特定的或者专有的压接工具以安装金属压接环，ii) 该金属压接环为 一次性用品， 一旦将其移除就不能再次使用，并且iii) 由金属压接环和位于联接器主体带有倒钩的部分上的倒钩分 别施加在外表面和内表面的压缩力使连接到联接器主体的聚合物管 道端部永久性地变形，这需要将产生形变的管道段移除或者有可能需 要替换整段管道。另一种类型的聚合物管道联接器是电焊型的。通过形成电焊结合 部，电焊型联接器联接管道并形成防水的连接。电焊结合部通过利用 专门的电动加热工具加热结合部从而(通过软化和熔化待接合的表面)把联接器和管道端部结合来完成。随着结合部冷却并硬化，焊接处随 着时间变得坚固。电焊型聚合物管道联接器的缺点是明显的i) 电焊管道和联接器是一次性用品，如果对管道进行检修就需 要移除管道就要求替换整个联接系统，ii) 为了进行彻底的热焊接，要求首先对待加热和熔焊的结合部 进行清洁，iii) 加热每一个结合部的过程都是緩慢的过程，要花费大约15 分钟以加热和熔焊每一个结合部，iv) 专门的电动加热工具价格昂贵并且操作麻烦，v) 只有当管道与配件彼此相对配合紧密时，电焊管道和配件才 能工作良好。现有管道联接器(特别是由聚乙烯(PE)制成的管道联接器)的另一 个缺点是由于其巨大的外直径，联接器主体的物理尺寸很大。这是 由管道标准(例如要求其能承受水所施加的压力而不泄漏或者破裂)规 定的。用于20mm(y2英寸)PN16聚合物管道的典型的PE管道联接系统具 有直径高达40mm的部件，而用子32mm(1英寸)PN12.5聚合物管道 的典型的PE管道联接系统具有直径高达63mm的部件。该聚乙烯管 道联接系统的固有的庞大性使其不适合隐藏在墙内，因为如果这样做 的话首先要求在典型地厚为100mm(4英寸)的墙壁上钻深孔。这显然 是一项艰巨的任务(如果还有可能完成的话)。考虑到以上现有聚合物管道联接系统的缺点，需要一种聚合物管 道联^接系统，其可以联合一般的尺寸高达63mm(2英寸)的聚合物管道 以及优选地尺寸高达50mm(r/2英寸)的聚合物管道而使用，而不管来 自不同厂商的管道内直径的微小不同。人们也希望提供可以重复使用的聚合物管道联接系统，因为其部 件中不包括一次性的、消耗性的部件并且没有导致与之相连的聚合物管道段的永久性的形变。人们还希望可以提供不要求使用特定的或者专有的工具的聚合 物管道联接系统。人们仍然还希望可以提供带有具有紧凑的物理尺寸的联接器主 体的聚合物管道联接系统。本发明的目的在于达到以上一项或者多项要求。发明内容根据本发明的聚合物管道联接系统的实施例包括中空的联接器 主体、聚合物螺母以及可变形的聚合物环部件。中空的联接器主体包括沿轴向的内部部分、 一体的(integral)第一 管状部分、 一体的笫二管状部分以及邻接表面。该一体的第一管状部分从内部部分的外端起始并且沿轴向向外 延伸。该第一管状部分具有比内部部分小的外直径以及螺紋外表面。该一体的第二管状部分从第一管状部分的端部起始并且沿轴向 向外延伸。该第二管状部分具有比第一管状部分小的外直径、位于其 外表面的多个倒钩以及与通过该联接器联接的聚合物管道的内直径 大致对应的外直径。邻接表面由第一管状部分的外端限定。其用于容纳聚合物管道的 端部。聚合物螺母具有内端、外端，内部螺紋起始于其外端并且在其内 端具有内部邻接表面。该聚合物螺母适合可螺旋式地(threadably)接合 第一管状部件的螺紋外表面。 '可变形的聚合物环部件可插入聚合物螺母中，并且其有与聚合物 螺母的内表面互补的外表面，还具有位于其轴向两端上的倒圆边缘 (rounded edges)、沿圓周设置的具有预定轴向深度的槽以及位于其内 表面的多个倒钩(倒钩在由相邻的槽组成的槽对之间延伸)。根据本发明的聚合物管道联接系统的单个部件在使用中通过以下步骤装配首先将聚合物螺母插到一段聚合物管道的端部上，接着装上可变形的聚合物环部件。然后通过将聚合物管道插到第二管状部 分上直到聚合物管道端部紧靠由第一管状部分的外端限定的邻接表 面，将装配好的这一部分连接到中空的联接器主体的一个端部。接着通过聚合物螺母内部的螺紋的作用(当将聚合物螺母围绕第 一管状部分的螺紋外表面拧紧时，该螺母可螺旋式地与中空的联接器 主体第一管状部分的外表面上的螺紋接合)，将所述这段聚合物管道固 定到中空的联接器主体上。当拧紧聚合物螺母时，可变形的插入在聚 合物螺母中的聚合物环部件沿轴向向第一管状部分移动， 一直到聚合 物环部件沿轴向的一个端部紧靠第一管状部分和第二管状部分之间 的邻接表面并且聚合物环部件沿轴向的另 一 端部紧靠位于聚合物螺 母内端处的内部邻接表面，于是该聚合物环部件就陷入到两个邻接表 面之间。进一步拧紧聚合物螺母，这使可变形的聚合物环沿轴向的另一端 部受到位于聚合物螺母内端处的内部邻接表面的压缩，这导致可变形 的聚合物环部件围绕聚合物管道的外表面受到沿径向的压缩，这反过 来致使可变形的聚合物环部件的内表面上的多个倒钩接合并紧紧地 抓住聚合物管道的外表面。在联接器最后的装配状态，聚合物管道的端部紧靠所述邻接表 面，将聚合物螺母旋柠在第一管状部分的螺紋外表面上。在聚合物螺 母内部，将聚合物环部件沿轴向夹到联接器主体的邻接表面和聚合物 螺母的内部邻接表面之间。在焉余.,螺母内部，将聚合物环部件沿径 向夹到所述聚合物螺母的内表面以及管道端部的外表面之间。聚合物 环部件的倒钩与管道端部的外表面接合并且第二管状部分的倒钩与 管道端部的内表面接合。此处描述的聚合物管道联接系统提供了 一个或多个以下的优点1. 能够联接一般的聚合物管道而不用管管道内直径的细微区别，2. 不会导致被联接的聚合物管道的永久形变，3. 由于没有使用消耗性的部件而能够重复使用，4. 在装配中，不要求使用任何特定的或者专有的工具，5. 单个的部件具有紧凑的物理尺寸。根据本发明的聚合物管道联接系统的部件优选地由热塑性材料 制造，通过还原到其初始形状(一旦将作用其上的压缩力移除掉)而展 现了其抵抗永久形变的能力。


参考附图，通过对优选实施例的描述(仅仅是示例性的)来举例说 明本发明，并且本发明并不局限于此，其中图1显示了实施例的聚合物管道联接系统的截面平面图，其显示 了未装配状态下的所有的单个部件。图2A显示了可变形的聚合物环部件的优选实施例的等距视图。 图2B显示了可变形的聚合物环部件的优选实施例的轴向一端的 平面视图。图2C显示了可变形的聚合物环部件的优选实施例的侧面平面视图。平面视图。图3显示了实施例的聚合物管道取d妻系统的截面平面图，其显示 了部分装配状态下的所有单个的部件。图4显示了实施例的聚合物管道联 接系统的截面平面图，其显示 了部分装配状态下的所有单个的部件，其中可变形的聚合物环部件插 入到聚合物螺母中。图5显示了实施例的聚合物管道联 接系统的截面平面图，其显示 了装配状态下的所有单个的部件。
具体实施方式
以下根据本发明的优选实施例，具体地结合聚合物管道联接系统 对本发明进行描述。本发明不受限于优选的实施例，因为其只是用来 举例说明本发明的，而可能的变型和修改是显而易见的，并且不脱离 本发明的范围。参考图1,其显示了根据本发明的聚合物管道联接系统的优选实 施例，其中显示了该联接系统的、处于未装配的状态单个部件以及待联接的一段聚合物管道4(以截短的形式显示)，这些部件是中空的联 接器主体1、聚合物螺母2以及可变形的聚合物环部件3。中空的联接器主体1包括沿轴向的内部部分11、 一体的第一管状 部分12、 一体的第二管状部分13和邻接表面16。中空的联接器主体的一体的第一管状部分12从中空的联接器主 体1的内部部分11的外端起始并且沿轴向向外延伸，其具有比内部 部分小的外直径以及螺紋外表面14。一体的第二管状部分13从第一管状部分12的端部起始并且沿轴 向向外延伸，其具有比第一管状部分小的外直径、位于其外表面(它与 插到其上聚合物管道4的内表面42接合)的多个倒钩15以及基本与通 过联接器联接的聚合物管道的内直径相一致的外直径。实践中，在生 产中空的管道联接器主体1时， 一体的第二管状部分13具有不同的 直径配置以满足标准管道尺寸。位于中空的联接器主体1上的邻接表面16由第一管状部分12的 外端限定，即由位于第一管状部分和第二管状部分12、 13的接合点 处直径上的阶梯来限定。邻接表面16用以容纳所述聚合物管道4的 端部，以下将对此进行说明、实施例的聚合物管道联接系统的聚合物螺母2具有内端22、外端 21、起始于外端的内部螺紋23以及位于其内端的内部邻4妄表面24, 该螺母适合可螺旋式地接合中空的联接器主体1的第一管状部分12 的螺紋外表面14。内部邻接表面24由位于内部螺紋23的终端和聚合 物螺母2的内端22处的开口之间的凹槽限定。换句话说，螺母的内直径从螺母23的端部到位于聚合物螺母2的内端22处的开口逐渐变 小。必须认识到，尽管实施例描述了位于聚合物螺母2的内端22处 的内部邻接表面24(由位于内部螺紋23的终点和聚合物螺母2的内端 22处的开口之间的凹槽限定)，但并不是要将本发明限制于特殊的结 构上。内部邻接表面可以由任何能够贴靠可变形的聚合物环部件的边 缘的结构来限定，以下将对此进行进一步的描述。该实施例的聚合物管道联接系统的中空的联接器主体1和聚合物 螺母2由尼龙、玻璃增强尼龙或者玻璃增强ABS塑料制造。尼龙、玻 璃增强尼龙或者玻璃增强ABS塑料的使用允许生产这样的聚合物管 道联接器部件其具有更紧凑的物理尺寸但又能经得起同由聚乙烯 (PE)制成的聚合物管道联接器主体(具有较大的尺寸)相同的水压。为了比较，用于以下大小的聚合物管道的、该实施例的聚合物管 道联接系统(由尼龙、玻璃增强尼龙或者玻璃增强ABS塑料才莫制)可能 具有以下的尺寸聚合物管道尺寸 部件的最大直径20mm(y2英寸)，PN16 32mm25mm(3/4英寸)，PN12.5 38mm32mm(1英寸)，PN12.5 45mm而由聚乙烯(PE)制成的用于相同大小的聚合物管道的聚合物管道 联接系统具有以下尺寸聚合物管道尺寸 部件的最大直径20mm('/2英寸)，PN16 40mm 25mm(3/4英寸)，PN12.5 54mm 32mm(1英.寸)，PN12.5 63mm通过设计，实施例中的聚合物管道联接系统的可变形的聚合物环 部件3能够插入到聚合物'螺母2中。相应地其具有与聚合物螺母的内 表面互补的外表面、位于其沿轴向的两个端部31和32上的倒圓边缘35、多个沿圆周设置的具有预定轴向深度的槽33以及位于其内表面 上的多个倒钩34。倒钩在由相邻的槽组成的槽对之间延伸。这多个沿圆周设置的具有预定轴向深度的槽33用于增加环部件3 的形变。当拧紧聚合物螺母2并且可变形的聚合物环部件3依次被聚合物 螺母2压缩时，该位于可变形的聚合物环部件的内表面上的多个倒钩管道4的外表面41。在可变形的聚合物环部件3的优选实施例中(显示于图2A至图2D 中)，该多个沿圓周设置的具有预定轴向深度的槽33起始于环部件主 体沿轴向的两个端部31、 32上，其中起始于该主体的一个端部31上 的槽33与起始在另一端部32上的槽交替，这使得环部件3成为"—^i文 手的(unhanded)"部件，其可以先将端部31或端部32插到待联d妾的 聚合物管道4的端部上。每一个沿圆周设置的槽33的宽度由^皮联接 的聚合物管道4的尺寸决定，位于用于联 接20mm的管道的环部件上 的槽的合适宽度为1.3士0,2mm,而位于用于联接50mm的管道的环部 件上的槽的合适宽度为2.3士0.2mm。在可变形的聚合物环部件3的当前实施例中，每一个沿圆周设置 的槽33都从其起始端部31或32线性地延伸，在某种程度上平行于 可变形的环部件的中心轴线。然而在其它示例中，槽可以相对于该轴 线而倾斜，或设想成在备选的实施例中呈L形。优选地，该实施例的可变形的聚合物环部件3在^"塑材料(例如缩 醛)中模制。 .备选地，该可变形的环部件也可以由金属(例如铜)制造。金属的 可变形的环部件仍然提供具有相同工作性能的聚杏.杨管道联接系统， 除了当松开螺母时，金属环部件不能必然地恢复到其初始形状，因此 也就不是系统的可完全重复使用的部件。参考图3,其显示了根据本发明的聚合物管道联接系统的优选实施例，其中将聚合物螺母2和可变形的聚合物环部件3插到一段聚合 物管道4上，而该段管道4已被插到一体的第二管状部分13上。插 入该段聚合物管道4 一直到聚合物管道的端部贴靠邻接表面16。在这样的状态下，聚合物管道4的内表面42恰好压靠在位于第 二管状部分13的外表面上的倒钩15上，并且该聚合物管道牢固地安 装在第二管状部分上，但是在中空的联接器主体l以及聚合物管道端 部4之间的防水连接还没有建立起来。图4显示了聚合物螺母2沿轴向朝向中空的联接器主体1的移动 以及插入到聚合物螺母2中的可变形的聚合物环部件3的作用。在这 个位置上，可变形的聚合物环3(其具有与聚合物螺母2的内表面互补 的外表面)以及聚合物螺母都不停地沿轴向朝向中空的联接器主体1 运动，直到聚合物螺母2接触并接合位于中空的联接器主体1的第一 管状部分12的外表面上的螺紋14。聚合物螺母2接合位于中空的联接器主体1的第一管状部分12 的外表面上的螺紋14,并且^L拧紧一直到插入到聚合物螺母2中的可 变形的聚合物环部件3的一个端部31紧靠位于中空的联接器主体1 上的邻接表面16、而可变形的聚合物环部件3的另一端部32的圓形 的边缘35紧靠位于聚合物螺母2的内端处的内部邻接表面24(如图5 所示)。在这个位置上，进一步拧紧聚合物螺母2将导致位于聚合物螺母 2的内端22处的内部邻接表面24在可变形的聚合物环3的另一端部 32的倒圓边缘35上施加压缩力，从而在另一端部32处压缩该可变形 的环部件3并使其产生形变。如先前说明的那样，沿圓周设置的具有预定深度的槽33增加了 可变形的环部件3的形变，这允许可变形的环部件3的另 一端部沿径 向围绕压缩聚合物管道端部的外表面41。在这种状态下，位于可变形 的聚合物环部件的内表面3上的多个倒钩34(其在相邻的槽33组成的 槽对之间延伸)抓住聚合物管道端部4的外表面41。位于可变形的聚合物环部件的内表面3上的、接合了聚合物管道 端部4的外表面41的多个倒钩34,以及位于中空的联接器主体1的 第二管状部分13上的、接合了聚合物管道端部的内表面42的多个倒 钩15的联合作用牢固地抓住聚合物管道端部4，建立起防水的结合部。一旦松开聚合物螺母2,由热塑材料(例如乙缩醛二乙醇)制成的可 变形的聚合物环元3将还原到其初始形状和形式，并且如同此处描述 的那样，没有因为连接并紧固聚合物管道端部4的作用而产生永久性 的形变，使得根据本发明的聚合物管道联接系统可以重复使用。尽管位于可变形的聚合物环部件的内表面3上的该多个倒钩 34(其在由相邻的槽33组成的槽对之间延伸)使聚合物管道端部4的外 表面41产生形变，这种形变限于相应于该多个倒钩34的、圆周上的 穿孔了的穿刺痕迹。这并没有妨碍聚合物管道4的相同段的再次使用， 因为在以后的使用中，位于可变形的聚合物环部件3的内表面上的该 多个圆周上的倒钩34可以与没有(由于先前的对本发明的聚合物管道 联接系统的使用而)变形的、管道端部4的一部分相接合，并仍然保持 防水的结合。以上描述的特征将在实践中应用于联接器的两个相反端部，并且 可能用在缩径管联^接器上(例如，如图1所示的那样)，以将不同尺寸 的管道彼此连接，并连接在其它管道配件上(例如连接肘管和T字形三 通管)。
权利要求
1、一种用于聚合物管道的管道联接系统，其包括a)中空的联接器主体(1)，其包括沿轴向的内部部分(11)，一体的第一管状部分(12)，其从所述内部部分的外端起始并且沿轴向向外延伸，所述第一管状部分具有比所述内部部分小的外直径，还具有螺纹外表面(14)，一体的第二管状部分(13)，其从所述第一管状部分的端部起始并且沿轴向向外延伸，所述第二管状部分具有比所述第一管状部分小的外直径、位于其外表面上的多个倒钩(15)和与要通过联接器联接的聚合物管道(4)的内直径大致对应的外直径，以及邻接表面(16)，其由所述第一管状部分的外端限定，用来容纳所述聚合物管道的端部；b)聚合物螺母(2)，其具有内端(22)、外端(21)、起始于其外端的内部螺纹(23)以及位于其内端的内部邻接表面(24)，所述聚合物螺母(2)适合可螺旋式地接合所述第一管状部分(12)的所述螺纹外表面(14)；以及c)可变形的聚合物环部件(3)，其可插入所述聚合物螺母(2)中并且具有与所述聚合物螺母的内表面互补的外表面、位于其轴向两个端部(31，32)上的倒圆边缘(35)、多个沿圆周设置的具有预定轴向深度的槽(33)以及多个位于其内表面上的倒钩(34)，所述倒钩在相邻槽组成的槽对之间延伸，其中，在联接器的装配状态中所述聚合物管道(4)的端部紧靠所述邻接表面(16)；所述聚合物螺母(2)旋拧在所述第一管状部分(12)的所述螺纹外表面(14)上；所述聚合物螺母(2)内的所述聚合物环部件(3)被沿轴向夹在所述联接器主体(1)的所述邻接表面(16)和所述聚合物螺母的所述内部邻接表面(24)之间；所述聚合物螺母(2)内的所述聚合物环部件(3)被沿径向夹在所述聚合物螺母的所述内表面以及所述管道端部的外表面(41)之间，所述聚合物环部件(3)的所述倒钩(34)接合所述管道端部的所述外表面(41)；并且所述第二管状部分(13)的所述倒钩(15)接合所述管道端部的内表面(42)。
2、 根据权利要求1所述的用于聚合物管道的管道联接系统，其 特征在于，所述环部件(3)的所述槽(33)从其主体的两个端部(31， 32) 起始，从所述主体的一端(31)上起始的槽与从另一端(32)起始的槽交 替。
3、 根据权利要求1或2所述的用于聚合物管道的管道联接系统， 其特征在于，所述环部件(3)的所述槽(33)以平行于所述可变形的聚合 物环部件的中央轴线的方式从其起始端部延伸。
4、 根据权利要求1或2所述的用于聚合物管道的管道联接系统， 其特征在于，所述环部件(3)的所述槽(33)以向所述可变形的聚合物环 部件的中央轴线倾斜的方式从其起始端部延伸。
5、 根据权利要求1或2所述的用于聚合物管道的管道联接系统, 其特征在于，所述环部件(3)的所述槽(33)是L形的。
全文摘要
一种用于聚合物管道的联接系统，其包括聚合物中空联接器主体(1)、聚合物螺母(2)以及可变形的聚合物环部件(3)，其中，当聚合物螺母(2)可螺旋式地接合位于第一管状部分(12)的外表面上的螺纹(14)并且被拧紧时，通过位于中空的联接器主体的第二管状部分(13)的(接合聚合物管道(4)的内表面(42)并紧靠中空的联接器主体的邻接表面(16)的)外表面上的倒钩(15)以及位于可变形的聚合物环部件(3)的(接合聚合物管道的外表面(41)的)内表面上的倒钩(34)的联合作用，使得在中空的联接器主体和聚合物管道之间建立起了防水的结合。
文档编号F16L47/04GK101245883SQ20081008130
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月16日
发明者詹吉星, 谢兴卫 申请人:势彼尔仕塑胶工业(马)有限公司