具有固定部件的接头和制造密封连接的方法与流程

本发明涉及一种用于制造与工件、特别是与管道的密封连接的接头，该接头具有至少一个压紧区域，其中在压紧区域中设置至少一个密封部件和至少一个固定部件，其中固定部件具有至少一个由硬质材料、特别是由金属制成的切割部件。本发明还涉及一种用于制造接头与工件、特别是与管道之间的密封连接的方法，其中在接头的压紧区域中设置至少一个密封部件和至少一个固定部件。此外，本发明涉及一种接头和工件之间的密封连接。

背景技术：

开头提到类型的接头在现有技术中此外用于在管道技术中和钢结构中制造密封连接，特别是用于在管道及其连接件中引导液体或气体。在此，将接头与工件，例如与管道或者配件压紧并且由此得到密封的、持久的连接。此外，该连接不能够拆卸，也即，不能在不毁坏工件或接头的情况下再次分开。

一般的接头具有至少一个密封部件和一个固定部件。在此，通过密封部件产生待制造连接的密封，密封部件例如由弹性材料组成并且在在密封的位置上设置到接头和工件上。固定部件用于连接的机械固定并且不允许连接意外的松开。固定部件通常由硬质的、非弹性的材料组成并且特别通过压入或切入到工件中的方式与工件具有力配合或形状配合。接头的这种设计也特别适用于大的管道直径。

EP0922896A1和DE10207201A1中已知具有切割部件和密封部件的接头，这些部件特别是以两个不同的区段设置在接头的内圆周面上。

EP1593899A1和WO2010/089188A1中进一步描述了接头，其中切割部件和密封部件共同设置在压紧区段中。切割部件和密封部件在此通过位于中间的分隔环分开。

EP1593898A1进一步公开了一种由弹性材料制成的用于接头的密封部件，其中在密封部件内安装切割部件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种用于制造与工件的密封连接的接头和方法。通过该接头和方法进一步简化接头的结构和使用并同时改善待制造的连接。同样阐述了一种在根据本发明的接头和工件之间的密封连接。

根据关于一种接头的第一启示由此实现上面提到的目的，即固定部件具有至少一个保持部件，该保持部件至少部分地由塑料组成，并且该保持部件保持至少一个切割部件。

通过使固定部件具有至少一个由硬质材料、特别是由金属制成的切割部件和至少一个至少部分地由塑料组成的保持部件，可以根据挤压的需要设置至少一个切割部件。至少一个切割部件或者多个切割部件由保持部件保持，由此切割部件可以自由地设置在接头的压紧区域中，而不必使切割部件这样成型，即，使其独立地停留在确定的位置上。由此，相对于常规的接头，该接头的固定部件具有更大的设计自由度和使用中的灵活性。

在此，保持部件至少部分由塑料组成。通过使用塑料作为固定部件的至少一部分，制造成本相对于完全由硬质材料、特别是完全由金属组成的固定部件得以降低，因为材料耗费较小。这样可以实现使用由硬质材料、特别是由金属制成的单个的、较小的和简单结构的切割部件，该切割部件例如沿着固定部件的圆形的横截面的圆周分布。至少一个切割部件随后特别是通过环形的保持部件保持。与完全由硬质材料、特别是完全由金属组成的固定部件相反，保持部件的塑料更容易成型和加工，而这又导致接头制造成本降低。保持部件优选完全由塑料组成。

此外改善了固定部件的设计方案可能。用于保持部件的塑料优选是硬质塑料，这种塑料在压紧过程中产生的压紧力下仅仅不明显地变形。保持部件可以由此这样设计，即通过保持部件促使和促进压紧力转移到至少一个切割部件上。由此可以提高或者针对性地调节通过至少一个切割部件作用的压紧力，这导致至少一个切割部件更好地压入待压紧的工件的材料中并且因此促使整体地改善压紧效果。

在压紧过程中保持部件因此可以将至少一个切割部件保持在有利的位置上并且促使至少一个切割部件的压入或者切入。

在接头的一个设计方案中，保持部件和至少一个切割部件互相连接。通过保持部件和切割部件的连接简化了接头的操纵和制造，因为只须考虑更少的部件。此外，保持部件和切割部件的连接以有利的方式用于支持切割部件通过保持部件的切割过程，特别是当这种连接不具有缝隙时。保持部件和至少一个切割部件之间的连接可以通过力配合、形状配合和/或材料配合的方式进行。

例如，保持部件成型为环形的并且至少一个切割部件沿着圆周以力配合的方式与保持部件连接。由此，切割部件可以特别简单地设计，例如由弯曲的板材制成。这种切割部件可以成型为夹子形或U形并且在环形保持部件的径向方向或者轴向方向上延伸。

例如，环形的保持部件可以沿着圆周具有至少一个凹口，在该凹口中设置至少一个切割部件。由此可以产生部件间改善的力配合并且可以得到具有基本上同样形状的外周面和内周面的环形固定部件。此外，凹口可以具有轮廓，通过该轮廓产生与切割部件的形状配合。

保持部件和切割部件可以同样通过材料配合的方式连接，例如通过粘合或焊接的方式。至少一个切割部件可以通过保持部件的塑料的注塑或者挤塑以材料配合的方式与保持部件连接。

特别地，固定部件一件式成型并且具有在至少一个切割部件和保持部件之间的力配合、形状配合或材料配合。因此，接头的部件的数量进一步降低并且因此使制造和操纵得以简化。

在接头的另一设计方案中，固定部件直接接触密封部件。密封部件和切割部件之间的直接接触会存在问题，因为在压紧过程中能够机械地损伤密封部件并且可能甚至使连接变得不密封。所以经常不得不在密封部件和切割部件之间设置特别是由塑料组成的分隔环。

通过具有保持部件的固定部件，可以不使用分隔环。特别是密封部件直接接触保持部件，其中将至少一个切割部件以相对于密封部件间隔的方式保持。保持部件因此可以同时满足分隔环的功能。保持部件直接与密封环接触的区段优选由塑料组成。因此，可以通过固定部件在压紧过程中以简单的方式防止密封部件的损伤。

然而在接头的另一设计方案中，至少一个切割部件具有环形的部件，该部件直接与密封部件接触。密封部件和至少一个切割部件的环形区段间的接触可以改善待制造的连接的密封性。

在接头的另一设计方案中，设置至少一个额外的分隔部件，该分隔部件设置在密封部件和固定部件之间。分隔环可以特别是保护密封部件在压紧过程中不受损伤并且进一步有利于密封。

在接头的另一设计方案中，固定部件成型为环形的并且具有多个切割部件，这些切割部件设置为沿着固定部件的圆周分布。如已经阐述的，通过保持部件可以降低材料耗费并且同时改善压紧效果。通过环形的固定部件可以沿着圆周包围特别是管状的工件。在此，多个设置为沿着圆周分布的切割部件可以用于连接的安全的机械固定。

特别地，切割部件以相同的间距沿着圆周分布。切割部件可以进一步设置成对称的、例如镜相对称的分布。

此外还可以设置至少一个环形的切割部件，其中切割部件具有单一的、在圆周上分布的切边。相应的保持部件可以这样补充环形的切割部件，即固定部件的外周面的至少一个区段从切边看基本上是圆柱形的。

在接头的另一设计方案中，保持部件至少部分地由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛树脂(POM)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚砜组成。一般可以使用在加强的和未加强的实施方式中具有良好强度性能和高耐温性能的热塑性塑料。这些塑料在制造和加工中是有利的。同时材料要足够硬，以便于在压紧条件下不显著变形。

特别是通过较硬的材料，保持部件也可以转移压紧力。在接头的另一设计方案中，保持部件对此设置成，在接头的压紧过程中将作用于压紧区段上的压紧力转移到至少一个切割部件上。特别是将施加到接头上的压紧力首先作用于保持部件。至少一个切割部件这样由保持部件保持，即，压紧力的至少一部分转移到至少一个切割部件上，该切割部件又至少压入到工件的材料中。通过压紧力从接头经保持部件传到至少一个切割部件的力线通量，通过保持部件的设计方案可以有针对性地对压紧效果产生影响。

特别地，在保持部件上还可以进行力转向。为了至少一个切割部件部分地在轴向方向上压入工件中，例如径向地作用于接头的压紧力可以至少部分地转变为轴向地作用于至少一个切割部件的力。

在接头的另一设计方案中，设置用于接触工件的接触区域。通过使用优选不压紧或者只部分地压紧的接触区域，连接可以进一步稳定。特别是接触区域在压紧之前能够保持工件。

在管状的工件中，接触区域的内径对应于工件的外径或者接触区域的外径对应于工件的内径。

此外，压紧区域在远离接触区域的一侧上具有至少一个挡块。这种挡块可以特别是用于限定压紧区域并且在压紧之前将密封部件以及可选的固定部件保持在其位置上。接头的末端可以例如为了提供挡块而卷边。可以沿着整个圆周或者区段式地进行这种卷边。

挡块还可以由保持部件构成。由此可以简化接头的制造。例如可以取消接头的末端的卷边。

根据关于一种用于制造接头和工件、特别是与管道间的密封连接的方法的另一启示实现上面提到的目的，其中固定部件具有至少一个由硬质材料、特别是由金属制成的切割部件和至少一个保持部件，该保持部件至少部分地由塑料组成，并且其中至少一个切割部件由保持部件保持，其中将工件接到接头上，其中至少在压紧区域上压紧接头，其中压紧在接头和工件之间的密封部件并且其中至少一个切割部件压入工件的材料中。

接头特别地如之前描述的接头一样形成。如上所述的，至少一个切割部件或者多个切割部件通过保持部件可以根据压紧的需要准确地定位并且设置在接头中。因此，该接头的固定部件相对于常规的接头具有更大的设计自由度和使用中的灵活性。

用于保持部件的塑料优选是硬质塑料，该塑料在压紧过程中产生的压紧力下仅仅不明显的变形。保持部件因此可以这样设计，即，通过保持部件促使和促进压紧力转移到至少一个切割部件。由此可以提高或者调节通过至少一个切割部件作用的压紧力，这导致了至少一个切割部件更好地压入或切入待压紧的工件的材料中并且因此导致压紧效果的改善。

在方法的一个设计方案中，至少一个切割部件也额外地压入接头的材料中。由此产生了连接的更好的固定，因为至少一个切割部件将工件和接头在两侧上通过形状配合的方式连接。

可以考虑，将有些切割部件切入工件中并且另一些切割部件切入接头中。因为各个切割部件由保持部件相对地保持，因此也产生了改善的连接。

在方法的另一设计方案中，在压紧过程中作用于接头的压紧力通过保持部件转移到至少一个切割部件上。特别是施加在接头上的压紧力首先作用于保持部件。切割部件通过保持部件这样保持，即压紧力的至少一部分转移到切割部件上，这部分压紧力又能够将切割部件至少地切入工件的材料中。

特别地，在保持部件上还可以进行力转向。为了至少一个切割部件部分地在轴向方向上压入或切入工件中，例如径向地作用于接头的压紧力可以至少部分地转变为轴向地作用于至少一个切割部件的力。

在方法的另一设计方案中，在保持部件和工件之间产生力配合和/或形状配合。可以通过接头相对于工件的压紧而挤压保持部件并且通过力配合的方式进一步强化连接。同样可以考虑保持部件和工件之间的形状配合，例如通过在保持部件和工件上的型面。

上述目的根据关于接头和工件，特别是和管道之间的密封连接的另一教导而得以解决，其中密封连接特别是通过之前阐述的方法制造，该密封连接具有之前描述的接头，其中密封部件位于接头和工件之间的密封位置并且其中至少一个切割部件压入工件的材料中。在密封连接的一个设计方案中，至少一个切割部件额外地压入接头的材料中。

附图说明

此外，方法或密封连接的其他设计方案和优点参考上述关于接头的实施方式。下面借助附图详细阐述本发明。附图中示出了：

附图1a以剖面图示出了在未压紧状态下的带有管道的接头的第一实施例，

附图1b以剖面图示出了在压紧状态下的带有管道的接头的第一实施例，

附图2以立体图示出了保持部件的实施例，

附图3a，b，c示出了切割部件的实施例，

附图4a，b以立体图示出了固定部件的实施例，

附图5a，b以立体图示出了切割部件的另一实施例，

附图6a以立体图示出了带有附图5b中的切割部件的固定部件的实施例，

附图6b示出了带有附图6a中的固定部件和管道的接头的第二实施例，

附图7a以剖面图示出了带有管道的接头的第三实施例，

附图7b以立体图示出了附图7a中的固定部件，

附图8a以剖面图示出了带有管道的接头的第四实施例，

附图8b以立体图示出了附图8a中的固定部件，

附图9a,b以立体图示出了切割部件的其他实施例，

附图10以立体图示出了固定部件的另一实施例，

附图11以立体图示出了固定部件的另一实施例，

附图12以立体图示出了固定部件的另一实施例，并且

附图13a,b示出了具有接头的实施例和挤压工具的系统。

具体实施方式

附图1a以剖面图示出了在未压紧状态下的带有作为工件的管道4的接头2的第一实施例。接头2是管状的并且具有压紧区域6和接触区域8。接触区域8具有近似等于管道4的外径的内径，这样管道4能够通过装置保持在接触区域8中。

在接头2的压紧区域6中设置密封部件10和固定部件12。固定部件12具有金属的切割部件14，该切割部件由塑料制成的保持部件16保持。

这时可以通过附图1中未示出的挤压工具对接头2和管道4进行挤压。合适的挤压工具的实施例会联系附图13a,b阐述。特别是压紧区域6在外周面上施加有径向向内作用的压紧力并发生变形。由此，压紧力作用于密封部件10和固定部件12。

附图1b以剖面图示出了在压紧状态下的带有管道4的接头2的第一实施例。由弹性材料组成并且例如具有O形环形状的密封部件10这样变形，使其位于相对于压紧区域6和管道4的密封的位置。通过密封部件10，制造的连接相对能够通过管道4引导的液体和/或气体密封。通过固定部件12产生机械的固定和特别是连接的不可解除性。切割部件14由保持部件16保持。在压紧过程中，压紧力因此作用于切割部件14上，这样切割部件切入管道4的材料中。由此将连接机械固定。

附图2以立体图示出了保持部件16的实施例。保持部件16设计成环形并且沿着圆周具有开口18，20。开口18，20使保持部件16沿着圆周容易变形，由此能够将压紧力在圆周方向上也转移到由保持部件16保持的切割部件上。此外，开口18，20可以用作对完全压紧的指示器，对此，例如能够从外看到开口18，20。开口18，20的宽度允许对保持部件16的圆周进行推断并因此断定完全压紧。保持部件16优选至少部分由硬质的、通过压紧力能够不变形的材料制成，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛树脂(POM)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚砜。

对于附图2中未示出的切割部件设置凹口22，该凹口特别是实现了与切割部件的形状配合。切割部件的相应的实施例在附图3a,b,c中示出。附图3a，b示出了切割部件12，其设计为夹子形并且能够例如以最简单的方式由板材制造。在此，靠近夹子形的基体24设置切刃26，基体能够与保持部件连接。切刃26在此能够设置在基体24上的一侧或两侧。如果在两侧上设置切刃26，切割部件14除了切入工件的材料外，也可以切入接头的材料中。附图3c示出了切割部件14的另一实施例，其在两侧上具有切刃26。

附图4a,b以立体图示出了固定部件12的实施例，该固定部件是附图2中的保持部件16和附图3b,c中的切割部件的组合。切割部件14插入到保持部件16的凹口22中(参见附图2)，切割部件沿着保持部件16的圆周分布。

在此，附图4a示出了具有根据附图3b的实施例的切割部件14的固定部件12。切割部件14能够夹紧在保持部件16上并且因此与保持部件16形成力配合和/或形状配合。同样能够设置材料配合的连接，例如粘合连接。

附图4b示出了具有根据附图3c的实施例的切割部件14的另一固定部件12。保持部件16在附图4b中仅仅部分地示出，以便于使切割部件14的结构清楚。切割部件14在此材料配合地与保持部件16连接，例如通过粘合连接或者通过将保持部件16的塑料注塑或挤压到切割部件14上。

切割部件14特别是可以以相同的间距并且沿着保持部件16的圆周镜像对称分布地设置。

通过利用由金属制造的单个的、较小的切割部件14与由塑料制成的保持部件16的连接，降低了用于制造接头的材料耗费。同时，压紧效果能够通过固定部件12的设计方案得到改善。

附图5a,b以立体图示出了切割部件14的其他的、替换性的实施例。在此，设置环形的部件28，该部件由金属组成。切割部件14还具有切割区段30，这些区段连接到环形的部件28上并具有切刃26。环形的部件28和切割区段30优选一件式成型。

附图5a中，两侧上都成型切刃26，也即，切割部件14既可以用于压入到工件的材料中又可以用于压入到接头的材料中。附图5b示出了具有在一侧上设置的切刃26的切割部件14，切刃能够压入工件中。

附图6a以立体图示出了具有附图5b中的切割部件14的实施例的固定部件12的实施例。切割部件14可以和保持部件16连接并且因此保持。保持部件16在此具有凹口22，以便于容纳切割部件14的切割区段30。

附图6b示出了带有附图6a中的固定部件12和管道6的接头2的第二实施例，该管道能够与接头2连接。接头2还具有密封部件10，该密封部件能够与固定部件12一起设置在接头2的压紧区段6中。密封部件10在此可以与固定部件12直接接触，特别是与切割部件14的环形的部件28直接接触。因此可以不用密封部件10和切割部件14之间的分隔环。

附图7a以剖面图示出了带有管道4的接头2的第三实施例。切割部件14在此成型为由尖棱的板材制成的、夹紧到环形的保持部件16上的夹具。切割部件14在此具有由其制造决定的毛边，该毛边用作切刃26并且特别地能够如附图7a所示地在径向方向上向外弯曲。切割部件14以其优选方向指向保持部件16的轴向方向。

此外，保持部件16成型为挡块并且在远离接触区域8的末端上包围压紧区域6。保持部件16因此既将切割部件14又将密封部件10保持在其在接头2中的位置中。可选在固定部件12和密封部件10之间还设置分隔环32，该分隔环在压紧过程中能够保护密封件10不受机械损伤。

附图7b以立体图示出了附图7a中的固定部件12。夹子形的切割部件14包括尖棱的板材，该板材在轴向方向上围绕环形的保持部件16夹紧。切割部件14可以设置为沿着保持部件16的圆周以相同的间距分布。附图7a,b示出了在制造中特别低成本的接头2的实施例。

附图8a以剖面图示出了带有管道6的接头2的第四实施例。切割部件14这里设置在保持部件12的径向上。如果将压紧区段6中的接头径向向内压紧，这样将由保持环16保持的切割部件14挤压到管道4的材料中。

附图8b以立体图示出了附图8a中的固定部件12。切割部分14可以设置为沿着保持部件16的圆周以相同的间距分布。为了制造固定部件12，可以将切割部件14径向挤压到保持部件16的材料中或者进行注塑或挤塑。通过切割部件14比保持部件16的径向壁厚具有更大的径向大小，固定部件12可以用于在接头2内的压紧。

附图9a,b中以立体图示出了切割部件14的实施例，这些实施例同样能够在例如附图8a,b中的接头2或者固定部件12的实施例中使用。可以沿径向也可以沿轴向将这些切割部件14设置在环形的保持部件16上。

附图9a在此示出了U形形状的夹子形的切割部件14。这种U形形状可以压入管道4的材料中。这种切割部件14可以例如以简单的方式通过由板材进行冲压和随后的弯曲制造。

附图9b同样示出了U形形状的夹子形的切割部件14。在切割部件14上额外地设置型面34(Profilierung)，其实现了与保持部件16的连接得以改善。此外，还可以这样设计型面34，即在接头2中的压紧过程中将其压入压紧区段6的材料中。相应的切割部件14可以同样通过由板材进行冲压和随后的弯曲制造。

附图10以立体图示出了固定部件12的另一实施例。在此，U形的切割部件14根据附图9a中的实施例沿着保持部件16的圆周分布。切割部件14在此以其优选方向在固定部件的轴向方向上设置。因此，可以得到特别廉价的固定部件12。

附图11以立体图示出了固定部件12的另一实施例，该固定部件同样具有U形的切割部件14。切割部件14设计为类似于附图9b中的实施例并且额外地还具有型面34，该型面能够压入工件的材料中并且可选压入接头的材料中。

附图12以立体图示出了固定部件12的另一实施例。在此，切割部件14替换性地成型为帽形型材。由此，特别是可以增大切割部件14和保持部件16之间的接触面并且实现了切割部件14的更好的保持。保持部件16的材料可以特别是穿过切割部件14。例如切割部件具有开口，其中保持部件16的材料通过开口。

附图13a示出了具有接头2的实施例和挤压工具36的系统。该挤压工具36这里适合于使接头2的压紧区域6变形并且制造接头2与工件的密封的连接。

挤压工具36作为挤压环而形成。挤压环36具有两个挤压工具半部38a,38b,这两个挤压工具半部互相相对地以能够通过例如铰链或者接头的连接部件40旋转的方式安装。挤压工具半部38a,38b具有用于挤压机(未示出)的凸出区段42a,42b。通过施加力量到凸出区段42a,42b上可以缩小在挤压工具半部38a,38b之间形成的容纳区域42。

因此通过施加力量到凸出区段42a,42b上可以将如附图13a中在容纳区域42中设置的接头2径向地向内压紧。

为了清楚，附图13b示出了具有接头2的实施例和挤压工具36的附图13a中的系统的立体图。

为了清楚，接头2在附图13a,b中不带有固定部件12。然而，通过由接头2和挤压工具36组成的系统可以使用上面描述的固定部件12的任意实施方式。