压接型接头、压接工具和压接方法

专利名称：压接型接头、压接工具和压接方法
技术领域：
本发明涉及一种接头，用于通过将其压接到管元件而使管元件首尾相连。
背景技术：
压接到管元件上以将管元件首尾相连的管接头简单且廉价。通常，一个或更多个管元件容置在管状接头内。在压接期间，形成接头和管元件的、通常为金属的材料塑性变形以获得永久固定。当承受趋于将管元件与接头分离的内部压力、合成推力负载或外部负载时，由接头和管元件所呈现出的变形形状配合以保持管元件与接头接合。在该文献中术语 “管元件”是指任一种管状零件，例如管原料，以及诸如泵、阀、过滤器等的装置的一部分的管段。图1和2示意性地示出了根据现有技术的压接到管元件12上的管接头10。压接型管接头10包括管部14 (轴对称地示出)，管部14具有容置管元件12的开口端16。通道 18邻近开口端16定位。通道容置有密封件，在该示例中，密封件是由诸如弹性体之类的柔性、弹性材料形成的0形环20。如在图1中所示，管元件12容置在管部14中，管部14可具有套节22，套节22由较大直径的区域形成，由此限定内部台肩M。台肩M充当管元件的止挡件以限定管部14和管元件12之间的接合长度。如在图2中所示，使用压接模具沈以将力施加到管部14上并使管部和管元件12 发生永久变形以形成压接部观，压接部观在承受内部压力、合成推力负载和外部力时将管元件保持在管部内。图2是轴对称表示图，因此应当理解，压接部观围绕管部14周向地延伸。应当指出的是，压接部观定位在密封件“向内”，指的是密封件20处于开口端16和压接部观之间。压接模具沈同样使通道18和0形环密封件20变形，迫使密封件变形并且在压缩状态下与管部14和管元件12都接合，以在这些元件之间形成流体密封。尽管对于联接管元件是有效的，但是根据现有技术的压接连接具有很多缺点。形成这种周向压接部需要相当大的力和能量。所需的力和能量随着管径、侧壁厚度以及管和 /或接头屈服强度的增加而增大，因此实际上限制了可以通过压接的方式连接的管的材料类型、尺寸和侧壁规格。压接模具不仅压接管和接头，还必须使通道变形以使密封件在压力下与接头和管都接合。如在图1和2中所见，根据现有技术的压接模具和方法通过在压接部观和密封件20之间的第二点30处接合管部使通道变形。此外，压接模具包括导引表面 32，其在通道18处强制地接合管部14以在形成压接部观时防止管部的开口端16向外张开。根据现有技术的压接模具因此在多个点处接合接头以形成压接部、使通道变形，并防止通道发生不必要的变形。在压接模具和接头之间的大接合区域产生形成压接连接所需要的显著的力和能量。明显存在对没有现有技术缺陷的压接型接头、压接工具和压接方法的需求。

发明内容
本发明涉及一种用于以首尾相连的关系连接管元件的管接头。该接头包括细长管部，该细长管部由环绕设置在管部内的纵向轴线的侧壁限定。该管部具有用于容置管元件中的一个管元件的第一开口端。第一通道围绕管部周向地延伸并面对纵向轴线。第一通道由形成在侧壁中的第一径向隆起部限定。第一通道定位在第一开口端。第一圆柱形环环绕第一开口端。第一圆柱形环离开第一径向隆起部轴向地突出。第一径向隆起部的一部分面向第一开口端并且包括第一锥形表面。第一锥形表面相对于纵向轴线成角度地定向。第一锥形表面可具有相对于纵向轴线从大约30°到大约60°的定向角。从大约35°到大约 45°的角定向也可行。相对于纵向轴线的大约40°的定向角是有利的。第一锥形表面可包括侧壁的一部分，侧壁的一部分具有的厚度小于形成第一径向隆起部的剩余部分的侧壁的厚度。第一圆柱形环可具有与侧壁部分基本相同的厚度。此外，第一径向隆起部可包括从其上向外突出的第一凸缘。第一凸缘围绕管部周向地延伸并且位于第一径向隆起部的背离第一开口端的部分上。第一凸缘可包括背离管部的第一开口端的第一环状表面。第一环状表面相对于纵向轴线成角度地定向。第一环状表面可具有相对于纵向轴线的从大约80°到大约105°的角定向。从大约85°到大约95° 的定向角也可行。大约87°的定向角是有利的。接头还包括定位在第一通道内的密封件。该密封件可包括例如0形环。本发明还包括一种用于压接接头以在接头和容置在该接头内的管元件之间形成连接的工具。该接头包括管部和通道，该管部具有用于容置管元件的开口端，该通道围绕管部周向地延伸并且由形成在管部的侧壁上的径向隆起部限定。隆起部包括面对开口端定位的成角度定向的锥形表面和背离开口端定位的相对的表面。该工具包括环绕管部定位的多个卡爪。卡爪能够相对于彼此朝向和离开管部移动。卡爪中的每一个卡爪均具有定位在其上的模具。模具中的每一个模具仅具有单个接触表面，该单个接触表面定位成当卡爪朝向管道移动时，接触表面沿围绕管部周向地延伸的单条作用线仅接触锥形表面。卡爪可以可枢转地相互附连。该工具还包括安装在其上的至少一个对准卡块。该对准卡块能够朝向和离开管部移动。对准卡块具有接触表面，该接触表面定位成与模具中的至少一个模具成间隔开的关系并且面对至少一个模具。对准卡块的接触表面与隆起部的相对的表面能够接合。对准卡块可安装在卡爪中的一个卡爪上。对准卡块可与模具中的一个模具一体地形成。本发明还包括将接头压接到容置在接头内的管元件上的方法。该接头包括具有用于容置管元件的开口端的管部，管部具有由管部的侧壁上的径向隆起部形成的周向通道， 该隆起部包括面对开口端定位的成角度地定向的锥形表面。该方法包括(a)将径向定向的力仅沿围绕锥形表面周向地延伸的单条接触线施加到锥形表面，该力具有垂直于管部定向的第一作用线和沿管部轴向定向的第二作用线；(b)使锥形表面朝向管部径向向内地变形；(c)使锥形表面沿管部轴向地变形进入通道内；并且(d)通过在管部和管元件之间的接触使管元件仅在单条接触线下面径向向内地变形。该方法还包括在管部和管元件之间压缩通道中的密封件，以在管元件和接头之间形成流体密封连接。该方法还包括在施加力的同时沿锥形表面朝向管元件移动接触线。该隆起部包括背离管部的开口端定位的相对的表面。该方法还包括通过支承隆起部的相对的表面防止管部的轴向运动。


图1和2是根据现有技术的形成压接的管连接的压接模具和接头的轴对称截面图；图3是根据本发明的接头的实施方式的纵向截面图；图3A是根据本发明的接头的一部分的局部截面图；图4是根据本发明的接头的另一实施方式的纵向截面图；图4A是根据本发明的接头的一部分的局部截面图；图5-7是根据本发明的接头的各种实施方式的正视图；图8是根据本发明的示例性链式压接工具的平面图；图9是根据本发明的双模压接工具和动力压制工具的等轴测图；图10是根据本发明的具有多个压接模具和接头的示例性压接工具的平面图；图11是图5中示出的压接工具和接头的局部截面等轴测图；图12-14是示意出在根据本发明的接头的一实施方式上的压接工具的一实施方式的操作的轴对称截面图；以及图15和16是示意出在根据本发明的接头的另一实施方式上压接工具的一实施方式的操作的轴对称截面图。
具体实施例方式图3示出根据本发明的示例性管接头40的纵向截面图。接头40包括细长管部42， 细长管部42具有围绕管部的纵向轴线46的侧壁44。管部42具有相对设置的开口端48和 50。通道52定位在每个开口端处并围绕管部42周向地延伸。每个通道52面对纵向轴线 46，并通过管部42的侧壁44中相应的隆起部M限定。侧壁44还限定了圆柱形环55，圆柱形环55终止每个隆起部M并环绕相应的开口端48和50。环55可以具有等于或最多至侧壁44厚度的两倍的长度。每个隆起部M的面向开口端48和50的部分形成相应的锥形表面56。锥形表面相对于轴线46成角度地定向。锥形表面可以具有相对于轴线46测量的从大约30°到大约60°，以及从大约35°到大约45°的定向角58，其中，大约40°的定向角对于许多应用是有利的。在图3A中示出的替代性实施方式中，侧壁44的包括隆起部M 的部分60具有厚度62，厚度62比形成隆起部部的剩余部分的侧壁的厚度要小。环55可以是与厚度62大约相同的厚度。较薄侧壁部60减少了压接管部以在接头和管元件之间形成连接所需要的能量的量，如下所述。密封件64定位在每个通道52内。密封件64是与通道和管的表面相符的柔性弹性环，当柔性弹性环在管部42和管元件之间被压缩以形成流体密封连接时，柔性弹性环与通道和管的表面接触，如下所述。在该示例中，密封件64包括橡胶0形环，应当理解，具有不同形状和由各种不同材料形成的其它类型的密封件也可行，诸如EPDM、腈、氢化腈以及氟弹性体之类。图4示出根据本发明的接头66的另一实施方式，接头66还包括凸缘68，其位于管部42的相应径向隆起部M上。凸缘68围绕管部周向地延伸并径向向外突出。环状表面 70邻接围绕管部42延伸的凸缘68定位，并且背离开口端48或50，其由隆起部M限定，相应的凸缘68和表面70位于隆起部M上。环状表面70形成接合压接工具的部分的接触表面，由此防止管部42相对于工具的轴向运动，如下所述。环状表面70可相对于管部的纵向轴线46成角度地定向。如通过图4和4A的比较所示，定向角72从大约80°到大约105° 以及从大约85°到大约95°，并且大约87°被认为是有利的。如与接头实施方式40—样， 接头66也可具有侧壁44的包括隆起部M的部分60，该部分60具有比形成隆起部的剩余部分的侧壁的厚度小的厚度62。此外，密封件64定位在通道52内。接头40和66可以由任何材料形成，然而由于它们在变形时不破裂地情况下承受并保持永久固定的韧性和能力，所以通常由钢和不锈钢制成。接头可以为任意尺寸，并可被设计成容置各种尺寸的管元件，但是，当与具有从大约0. 5英寸到大约4. 5英寸的实际外径并具有从大约0. 065英寸到大约0. 337英寸的壁厚的管一起使用时，特别有利，上述管对应于 American Standards Association Schedule 5 到 khedule 80 的管(美国标准化协会目录5到目录80的管)。接头40和66可以是直的，如在图3和4中所示，或者它们可以是弯管接头74，如在图5中所示，也可以是如图6中所示的“T型”接头76，以及如图7中所示的变径接头78。其它形状也可行。根据本发明的压接方法以及此处公开的压接模具和压接接头可以与任一种商业上可获得的压接工具和动力压制工具一起使用，以形成根据本发明的压接连接。在图8中示出了一种被称为“链式”或“包绕式”工具80的压接工具，该压接工具包括多个卡爪82， 多个卡爪82通过销和链84枢转地彼此连接。与管部42接触以形成压接部的模具元件86 安装在每个卡爪上。模具元件86可与卡爪82 —体地形成，或者可拆卸和可替换。模具元件86具有的曲率半径大约等于将形成在接头中的压接部的曲率半径。链式工具通过围绕管部42包绕卡爪82，并且随后利用提供机械优势的闩锁机构来朝向彼此牵拉卡爪82的自由端88来使用。随着自由端88被牵拉在一起，链式工具80向下牵拉到较小直径，并且在围绕管部42包绕卡爪时与管部42接合的模具元件86将基本上的径向力向内强加到形成压接部的接头上。可替代地，可使用动力压制工具(如下所述)以朝向彼此牵拉自由端 88并形成压接部。与其它压接工具相比，链式工具对于压接较大直径的管元件(直径大于 1英寸)是有利的，并可被设计为提供最大机械优势以施加压接力。链式压接工具的示例在美国专利 No. 5，598，732、No. 5，666，711、No. 5，697，135、No. 5，887，329、No. 6，044，681、 No. 6，405，411、No. 6，694，586和No. 6，772，618中描述，这些美国专利被结合在此，作为参考。图9示意出另一种类型的压接工具90。压接工具90具有两个可移动的卡爪92 和94，卡爪92和94以彼此相对的方式枢转地安装在工具体96上，工具体96用作销98的支承板，卡爪92和94围绕销98枢转。压接工具90具有两个模具元件100和102，一个模具元件定位在一个卡爪上。模具元件具有的尺寸和形状能在与管部42强行接合时形成所需的压接部。在操作中，卡爪92和94围绕销98枢转进入打开位置，该位置允许接头和容置在接头中的管元件定位在卡爪92和94的模具元件100和102之间。然后，卡爪朝向彼此枢转进入闭合位置，于是模具元件100和102与管部42接合并形成将管元件连接到接头的压接部。在压接工具系列内，具有两个诸如工具90的模具元件的压接工具提供最小的机械优势，但却简单和廉价。双模压接工具的示例在美国专利No. 6，202，290,No. 6，378，194、 No. 6，457，338、No. 7，409, 846、No. 7，421，871 和 No. 7，434，443 中描述，这些美国专利被结合在此，作为参考。双模压接工具对于压接直径大到大约1英寸的管元件最有效。双模压接工具可手动操作或利用动力压制工具操作。图9还示出示例性动力压制工具104。压制工具104具有接受部106，接受部106 设计为允许不同尺寸和类型的压接工具安装在其上。接受部内的机构接合压接工具的卡爪，并在打开和闭合位置之间操纵卡爪。该机构例如通过电动机或液压地动力操作，并提供形成压接连接所必需的力。该压制工具在本领域中被公知，示例性压制工具在美国专利 No. 6，244, 085和No. 6，510, 719中描述，这些美国专利被结合在此，作为参考。图10示出根据本发明的另一示例性压接工具108。压接工具108具有卡爪110 (在该示例中，2个卡爪)，卡爪110能环绕待压接的接头40定位。卡爪110利用销114可枢转地安装在工具体112上。工具体112用作支承板并允许卡爪110在销114上朝向及离开接头40枢转，以实现下述的压接操作。(接头40在此处作为示例被提及，应当理解，接头的实施方式66在其位置同样适用。)卡爪110和工具体112被设计为提供机械优势以增加所施加的力。压接工具108可通过上述动力压制工具104操作，由于已较好地理解动力压制工具的操作，所以此处不再对其做详细说明。如在图11中所示，模具116安装在每个卡爪110和工具体112上，使得工具108成为三模工具。每个模具116具有单个接触表面118。卡爪110上的模具116通过卡爪110 的闭合运动移动至与接头40接合。卡爪110在接头上的闭合运动也牵拉接头40进入与工具体112上的压接模具116的接合。所有三个模具116 —起配合以将接头压接到管元件， 如下详细所述。优选地，接触表面118具有圆形的横截面形状，其允许接触表面沿围绕接头40周向地延伸的单条接触线120接触接头。接触表面118的实际曲率半径可以从大约0. 05英寸到大约0.2英寸，其中，0. 08英寸是有利的。具有诸如椭圆形剖面之类的其它形状的接触表面也是可行的。一个或更多个对准卡块122也可移动地安装在工具体112上(还参见图10)。可替代地，一个或更多个对准卡块可固定到工具体112。对准卡块122具有接触表面124，并且独立于卡爪110运动，以将它们的接触表面定位成与接头40接合。接触表面IM可具有与它们所接触的接头40的部分互补的形状，以确保适当的接合。对准卡块122独立于模具116移动，并起到相对于模具定位和保持接头40的作用，使得模具在所需的位置，即，接触线120处接合接头。对准卡块122还提供支撑，作用以压接接头的力反作用在该支撑上。 重点指出的是，对准卡块在与接头接合时不使接头发生显著的变形，因此在压接操作期间无需消耗相当大的力或能量来移动对准卡块进入与接头40的接合。下面参照用于接头的实施方式40的图12-14及用于接头的实施方式66的图15和 16描述根据本发明的压接方法。如在图12中所示，管元件1 容置在接头40的开口端48 内。如果接头具有套节1 和台肩130，则管元件1 靠着套节中的台肩安置，由此确保足够的接合深度。接着，接头40和管元件1 定位在压接工具108(未示出)的卡爪110(未示出)之间。工具108被致动以使对准卡块122的接触表面124与径向隆起部M的背离开口端48的表面132接合。如在图13中所示，工具108的又一致动使卡爪110闭合并使所有三个模具116的接触表面118均沿单条接触线120与锥形表面56接合。卡爪的闭合动作还牵拉接头40与工具体上的模具接合，如前所述。在卡爪110上的模具116的进一步向内行进使得基本上径向定向的力施加在锥形表面56周围，由于锥形表面的定向角58，上述力可分解成垂直于管部42的纵向轴线46定向的第一作用线134，以及沿管部轴向地定向的第二作用线136(即， 基本上平行于纵向轴线46)。如通过比较图13与图14示出的，针于成角度地定向的锥形表面56施加的力的这些单独的作用线134和136允许发生两个变形，其中，力沿单条接触线120施加。第一变形是形成压接部138，使圆柱形环55、锥形表面56和管元件1 径向向内地永久变形(S卩，基本上垂直于纵向轴线46)。应当指出的是，管元件1 变形的唯一区域处于单条接触线120 下面。圆柱形环55起到用于模具116的止挡件的作用，并将径向力传递到管元件126。第二变形是锥形表面56进入通道52内的变形，由此减小了通道的容积并且在接头40和管元件1 之间压缩密封件64，以形成流体密封连接。此外，该变形提供接头已被压接的直观指示。应当指出的是，如在图14中明显示出的，接触线120在压接过程中沿锥形表面56朝向管元件移动。一旦压接过程完成，压接工具的卡爪和对准卡块向外离开接头移动，并且工具和接头松开。压接接头实施方式66的方法与压接接头实施方式40的方法略微不同之处在于， 对准卡块140与模具142 —体地形成。如在图15中所示，管元件1 容置在接头66的开口端48内，并靠着套节128中的台肩130安置。接着，接头66和管元件1 定位在压接工具 108(未示出)的卡爪110(未示出)之间。工具108被致动以使对准卡块140的接触表面 144与凸缘68的背离开口端48的环状表面70接合。径向向外突出的凸缘68具有的尺寸使得可将对准卡块140制成的足够短，以致当卡爪完全闭合以形成压接部时，对准卡块140 不接触接头66的除环状表面70之外的任何部分。其确保了在模具142与接头66之间的唯一接合，该接合形成压接部，该接合是通过模具的沿在接头66的锥形表面56上的单条接触线120的接触表面146形成。因此，形成压接部所需的能量通过在模具和接头之间的有限接触来限制。如在图15中进一步示出的，工具108的致动使卡爪110闭合，并且使所有三个模具142的接触表面146均沿单条接触线120与锥形表面56接合。卡爪的闭合动作还牵拉接头66进入与工具体上的模具接合，如前所述。在卡爪110上的模具142的进一步向内行进使得基本上径向地定向的力施加在锥形表面56周围，由于锥形表面的定向角58，上述力可分解成垂直于管部42的纵向轴线46定向的第一作用线134，以及沿管部轴向地定向的第二作用线136( S卩，基本上平行于纵向轴线46)。如通过比较图15与图16所示的，针对成角度地定向的锥形表面56施加的力的这些单独的作用线134和136允许发生两个变形，其中，力沿单条接触线120施加。第一变形是形成压接部138，使锥形表面56和管元件1 径向向内地永久变形(即，基本上垂直于纵向轴线46)。再次应当指出的是，管元件1 变形的唯一区域处于单条接触线120下面。第二变形是锥形表面56进入通道52内的变形，由此减小了通道容积，并且在接头66和管元件1 之间压缩密封件64，以形成流体密封连接。此外，该变形提供接头已被压接的直观指示。应当指出的是，如在图16中明显示出的，接触线120在压接过程中沿锥形表面56朝向管元件移动。对准卡块140防止模具142和接头66之间的相对轴向运动，并且提供沿第二作用线136的轴向力的反作用的表面。一旦压接过程完成，压接工具的卡爪向外离开接头移动，并且工具和接头松开。根据本发明的压接型接头、压接工具和压接方法提供了优于现有技术的各种优点。通过施加压接力和使通道沿单条接触线变形的力，使接头变形所需的力以及由此的产生压接连接所需的能量小于通过现有技术的方法所需的力和能量，现有技术的方法是沿相互分开的多条接触线施加变形力。这一优势可以多种方式来证明。例如，大直径的管元件或具有较高屈服强度的管元件和接头能够通过根据本发明的压接方式来连接，而根据现有技术这是不可能的。类似地，具有较厚侧壁的管元件可以根据本发明被有效地压接。具有较大尺寸公差的管元件通过根据本发明的方法、工具和接头可以被可靠地压接。此外，可以使用施加较小的力并需要较少能量的工具，使得工具造价更低、更轻巧、更紧凑并且操作起来更简单及更低廉。由于接头纵向地变形，它们在长度方面趋向于比根据现有技术压接的接头要短。对于诸如弯管接头、T型接头和变径接头之类的接头，其允许实现中心到端部的较小尺寸，提供更加紧凑的管路配置。较短的接合长度也允许接头定位地更靠拢，由此提供迄今通过根据现有技术的压接接头不能获得的设计替代方案。
权利要求
1.一种用于以首尾相连的关系连接管元件的管接头，所述接头包括细长的管部，所述管部由环绕设置在所述管部内的纵向轴线的侧壁限定，所述管部具有用于容置所述管元件中的一个管元件的第一开口端；第一通道，所述第一通道围绕所述管部周向地延伸并且面对所述纵向轴线，所述第一通道由形成在所述侧壁中的第一径向隆起部限定，所述第一通道定位在所述第一开口端处，所述第一径向隆起部的面向所述第一开口端的部分包括第一锥形表面，所述第一锥形表面相对于所述纵向轴线成角度地定向；以及所述侧壁还限定第一圆柱形环，所述第一圆柱形环环绕所述第一开口端并且远离所述第一径向隆起部轴向地突出。
2.根据权利要求1所述的管接头，其中，所述第一锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约30°到大约60°的定向角。
3.根据权利要求1所述的管接头，其中，所述第一锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约35°到大约45°的定向角。
4.根据权利要求1所述的管接头，其中，所述第一锥形表面具有相对于所述纵向轴线大约40°的定向角。
5.根据权利要求1所述的管接头，其中，所述第一锥形表面包括所述侧壁的一部分，所述侧壁的所述一部分具有比形成所述第一径向隆起部的剩余部分的所述侧壁的厚度小的厚度。
6.根据权利要求5所述的管接头，其中，所述第一圆柱形环包括所述侧壁的一部分，所述侧壁的所述一部分具有比形成所述第一径向隆起部的所述剩余部分的所述侧壁的厚度小的厚度。
7.根据权利要求1所述的管接头，其中，所述第一径向隆起部包括背离所述第一开口端的第一环状表面，所述第一环状表面相对于所述纵向轴线成角度地定向。
8.根据权利要求7所述的管接头，其中，所述第一径向隆起部包括从其上向外突出的第一凸缘，所述第一凸缘围绕所述管部周向地延伸，所述第一凸缘位于所述第一径向隆起部的背离所述第一开口端的部分上。
9.根据权利要求7所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约80°到大约105°的角定向。
10.根据权利要求7所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约85°到大约95°的角定向。
11.根据权利要求7所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线大约87°的角定向。
12.根据权利要求1所述的管接头，所述管接头与容置在所述管部的所述第一开口端内的管元件结合，其中，所述管元件具有从大约0. 5英寸到大约4. 5英寸的外径并且具有从大约0. 065英寸到大约0. 337英寸的壁厚。
13.根据权利要求1所述的管接头，还包括第二开口端，所述第二开口端定位在所述管部的与所述第一开口端相对的端处，所述第二开口端用于容置所述管元件中的另一个管元件；第二通道，所述第二通道围绕所述管部周向地延伸并且面对所述纵向轴线，所述第二通道由形成在所述侧壁中的第二径向隆起部限定，所述第二通道定位在所述第二开口端处，所述第二径向隆起部的面向所述第二开口端的部分包括第二锥形表面，所述第二锥形表面相对于所述纵向轴线成角度地定向；以及所述侧壁还限定第二圆柱形环，所述第二圆柱形环环绕所述第二开口端并且离开所述第二径向隆起部轴向地突出。
14.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述第二锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约30°到大约60°的定向角。
15.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述第二锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约35°到大约45°的定向角。
16.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述第二锥形表面具有相对于所述纵向轴线大约40°的定向角。
17.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述第二锥形表面包括所述侧壁的一部分， 所述侧壁的所述一部分具有比形成所述第二径向隆起部的剩余部分的所述侧壁的厚度小的厚度。
18.根据权利要求17所述的管接头，其中，所述第二圆柱形环包括所述侧壁的一部分， 所述侧壁的所述一部分具有比形成所述第一径向隆起部的所述剩余部分的所述侧壁的厚度小的厚度。
19.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述第二径向隆起部包括背离所述第二开口端的第二环状表面，所述第二环状表面相对于所述纵向轴线成角度地定向。
20.根据权利要求19所述的管接头，其中，所述第二径向隆起部包括从其上向外突出的第二凸缘，所述第二凸缘围绕所述管部周向地延伸，所述第二凸缘位于所述第二隆起部的背离所述第二开口端的部分上。
21.根据权利要求19所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约80°到大约105°的角定向。
22.根据权利要求19所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约85°到大约95°的角定向。
23.根据权利要求19所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线大约87°的角定向。
24.根据权利要求13所述的管接头，所述管接头与分别容置在所述管部的所述第一开口端内的和所述第二开口端内的所述第一管元件和所述第二管元件结合，其中，所述第一管元件和所述第二管元件具有从大约0. 5英寸到大约4. 5英寸的外径，并且具有从大约 0. 065英寸到大约0. 337英寸的壁厚。
25.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述管部是直的。
26.根据权利要求13所述的管接头，其中，所述管部选自由弯管、T形管和变径管组成的组。
27.根据权利要求1所述的管接头，还包括定位在所述第一通道内的密封件。
28.根据权利要求27所述的管接头，其中，所述密封件包括0形环。
29.根据权利要求13所述的管接头，还包括分别定位在所述第一通道内的和所述第二通道内的第一密封件和第二密封件。
30.根据权利要求四所述的管接头，其中，所述第一密封件和所述第二密封件包括0形环。
31.一种用于以首尾相连的关系连接管元件的管接头，所述接头包括细长的管部，所述管部由环绕设置在所述管部内的纵向轴线的侧壁限定，所述管部具有用于容置所述管元件的第一开口端和第二开口端；第一通道，所述第一通道围绕所述管部周向地延伸并且面对所述纵向轴线，所述第一通道由形成在所述侧壁中的第一径向隆起部限定，所述第一径向隆起部的一部分面向所述第一开口端并且包括第一锥形表面，所述第一锥形表面相对于所述纵向轴线成角度地定向；所述第一径向隆起部还包括背离所述第一开口端的第一环状表面，所述第一环状表面相对于所述纵向轴线成角度地定向；所述侧壁还限定第一圆柱形环，所述第一圆柱形环环绕所述第一开口端并且离开所述第一径向隆起部轴向地突出；第二通道，所述第二通道围绕所述管部周向地延伸并且面对所述纵向轴线，所述第二通道由形成在所述侧壁中的第二径向隆起部限定，所述第二径向隆起部的面向所述第二开口端的部分包括第二锥形表面，所述第二锥形表面相对于所述纵向轴线成角度地定向；以及所述侧壁还限定第二圆柱形环，所述第二圆柱形环环绕所述第二开口端并且离开所述第二径向隆起部轴向地突出。
32.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述锥形表面中的至少一个锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约30°到大约60°的定向角。
33.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述锥形表面中的至少一个锥形表面具有相对于所述纵向轴线从大约35°到大约45°的定向角。
34.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述锥形表面中的至少一个锥形表面具有相对于所述纵向轴线大约40°的定向角。
35.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一通道定位在所述第一开口端处。
36.根据权利要求35所述的管接头，其中，所述第二通道定位在所述第二开口端处。
37.根据权利要求31所述的管接头，还包括分别定位在所述第一通道内的和所述第二通道内的第一密封件和第二密封件。
38.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一锥形表面包括所述侧壁的一部分， 所述侧壁的一部分具有比形成所述第一径向隆起部的剩余部分的所述侧壁的厚度小的厚度。
39.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一径向隆起部包括从其上向外突出的第一凸缘，所述第一凸缘围绕所述管部周向地延伸，所述第一凸缘位于所述第一径向隆起部的背离所述第一开口端的部分上。
40.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约80°到大约105°的角定向。
41.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约85°到大约95°的角定向。
42.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第一环状表面具有相对于所述纵向轴线大约87°的角定向。
43.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述第二径向隆起部包括背离所述第二开口端的第二环状表面，所述第二环状表面相对于所述纵向轴线成角度地定向。
44.根据权利要求43所述的管接头，其中，所述第二径向隆起部包括从其上向外突出的第二凸缘，所述第二凸缘围绕所述管部周向地延伸，所述第二凸缘位于所述第二隆起部的背离所述第二开口端的部分上。
45.根据权利要求43所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约80°到大约105°的角定向。
46.根据权利要求43所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线从大约85°到大约95°的角定向。
47.根据权利要求43所述的管接头，其中，所述第二环状表面具有相对于所述纵向轴线大约87°的角定向。
48.根据权利要求31所述的管接头，其中，所述管部选自由直管、弯管、T形管和变径管所组成的组。
49.根据权利要求31所述的管接头，所述管接头与分别容置在所述管部的所述第一开口端内的和所述第二开口端内的第一管元件和第二管元件结合，其中，所述第一管元件和所述第二管元件具有从大约0. 5英寸到大约4. 5英寸的外径并且具有从大约0. 065英寸到大约0. 337英寸的壁厚。
50.一种用于压接接头以在所述接头和容置在所述接头内的管元件之间形成连接的工具，所述接头包括管部和通道，所述管部具有用于容置所述管元件的开口端，所述通道围绕所述管部周向地延伸并且由形成在所述管部的侧壁中的径向隆起部限定，所述径向隆起部包括面对所述开口端定位的成角度地定向的锥形表面和背离所述开口端定位的相对表面， 所述工具包括能够环绕所述管部定位的多个卡爪，所述卡爪能够相对于彼此朝向和离开所述管部运动，所述卡爪中的每一个卡爪均具有定位在其上的模具，所述模具中的每一个模具具有仅单个接触表面，所述单个接触表面定位成当所述卡爪朝向所述管部运动时，所述单个接触表面沿围绕所述管部周向地延伸的单条作用线接触仅所述锥形表面。
51.根据权利要求50所述的工具，其中，所述卡爪可枢转地相互附连。
52.根据权利要求50所述的工具，还包括安装在其上的至少一个对准卡块，所述对准卡块能够朝向和离开所述管部运动，所述对准卡块具有接触表面，所述接触表面以与所述模具中的至少一个模具成间隔开的关系定位并且面对所述模具中的至少一个模具，所述对准卡块的所述接触表面能够与所述隆起部的所述相对表面接合，所述对准卡块用于防止所述管部相对于所述模具的运动。
53.根据权利要求52所述的工具，其中，所述对准卡块安装在所述卡爪中的一个卡爪上。
54.根据权利要求52所述的工具，其中，所述对准卡块与所述模具中的一个模具一体地形成。
55.根据权利要求50所述的工具，还包括多个对准卡块，所述对准卡块中的每一个对准卡块安装在所述卡爪中的相应的一个卡爪上，所述对准卡块中的每一个对准卡块均具有接触表面，所述接触表面定以与所述模具的相应的一个模具成间隔开的关系定位并且面对所述模具中的相应的一个模具，当所述卡爪朝向所述管部运动时，所述对准卡块的所述接触表面能够与所述隆起部的所述相对表面接合，所述对准卡块用于防止所述管部相对于所述模具的运动。
56.根据权利要求55所述的工具，其中，所述对准卡块中的每一个对准卡块均与所述模具的相应的一个模具一体地形成。
57.一种将接头压接到容置在所述接头内的管元件的方法，所述接头包括管部，所述管部具有用于容置所述管元件的开口端，所述管部具有周向通道，所述周向通道由所述管部的侧壁中的径向隆起部形成，所述径向隆起部包括成角度地定向的锥形表面，所述锥形表面面对所述开口端定位，所述方法包括仅将径向定向的力沿围绕所述锥形表面周向地延伸的单条接触线施加到所述锥形表面上，所述力具有垂直于所述管部定向的第一作用线和沿所述管部轴向地定向的第二作用线. 使所述锥形表面朝向所述管部径向向内地变形；使所述锥形表面沿所述管部轴向地变形进入所述通道内；以及通过在所述管部和所述管元件之间的接触使所述管元件仅在所述单条接触线下面径向向内地变形。
58.根据权利要求57所述的方法，还包括在所述管部和所述管元件之间压缩位于所述通道内的密封件，以在所述管元件和所述接头之间形成流体密封连接。
59.根据权利要求57所述的方法，还包括在施加所述力的同时沿所述锥形表面朝向所述管元件移动所述接触线。
60.根据权利要求57所述的方法，其中，所述隆起部还包括背离所述管部的所述开口端定位的相对表面，所述方法还包括通过支承所述隆起部的所述相对表面防止所述管部的轴向运动。
全文摘要
一种通过压接安装的接头，该接头具有在开口端成角度地定向的锥形表面，开口端由容置管元件的环环绕。模具朝向压接工具的卡爪上的接头径向地移动，并沿单条接触线接合锥形表面以形成将接头紧固到管上的压接部。径向施加的力具有径向和轴向分量。径向分量产生压接部，轴向分量使接头中的通道变形，密封件位于通道中。密封件在接头和管之间变形以形成流体密封连接。接头可具有径向向外突出的周向凸缘。对准卡块接合接头并提供承受轴向力分量的反作用表面。
文档编号F16L33/18GK102301173SQ201080005930
公开日2011年12月28日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月2日
发明者万斯·W·亨里, 小查尔斯·E·维尔克, 弗兰克·J·叙格勒三世, 斯科特·D·马达拉, 马修·A·鲍曼 申请人:维克托里克公司