专利名称：连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管道连接器(plumbing connector)，并且特别地，本发明涉及一种用于管线(tubing)的可逆连接器。
背景技术：
用于诸如管线的管道的连接器是公知的。一种类型的连接器通过摩擦诱导面可逆地连接近似光滑的管件。具有摩擦诱导面的连接器具有如下优点1)连接器的连接不需要例如焊料、焊剂的额外材料；2)容易分离连接的管线和连接器；以及3)易于根据需要或要求的变化，重新构造供应管道。
发明内容
通常，根据本发明的一个方案，装置包括管夹，该管夹构造成容纳和可拆卸地夹紧管子，该管夹包括多个管夹部分，其连接在第一端，以形成近似圆柱形边缘；以及至少一个齿，其设置在每一管夹部分的第二端的内表面上。
在一些实施例中，该装置还包括具有连接器部分的本体，该连接器部分包括第一端，其将该管夹锁定在圆柱形边缘和每一管夹部分的第二端之间。在一些实施例中，该圆柱形边缘还包括径向延伸的凸缘。在一些实施例中，每一管夹的第二端还包括唇缘，该唇缘在与该齿相对的一侧、从每一管夹部分径向延伸。在一些实施例中，制成该管夹部分的材料选自以下材料组成的组中聚砜树脂、纤维增强聚酰胺树脂、矿物增强聚酰胺树脂、纤维增强聚丙烯树脂、矿物增强聚丙烯树脂、和矿物增强尼龙66树脂。在一些实施例中，当该管线容纳大约华氏210度、至少每平方英寸150磅压力的液体时，该管夹至少起作用720小时。在一些实施例中，每一管夹部分的截面为近似弓形。在一些实施例中，每一齿的截面为近似弓形。
通常，根据本发明的另一方案，该装置还包括导向件，其设置在靠近该管夹的连接器部分。在一些实施例中，该导向件的靠近该管夹的边缘的直径小于该导向件的靠近该密封件的边缘的直径。在一些实施例中，该导向件的靠近该管夹的边缘为近似圆弧形的。在一些其它的实施例中，该导向件的至少靠近该管夹的部分为近似截头圆锥形。在一些其它的实施例中，该导向件的远离该管夹的部分近似垂直于该本体的纵轴。在一些其它的实施例中，该导向件的靠近该管夹的部分大致相对于该本体的纵轴倾斜。在一些其它的实施例中，该导向件的靠近该本体的部分近似平行于该本体的内表面。
通常，根据本发明的另一方案，该装置还包括中心部分，其具有同心连接到该连接器部分的第二端的开口。在一些实施例中，该中心部分还包括延伸进入中心部分的止挡件。在一些实施例中，该中心部分还包括靠近该开口的表面。
通常，根据本发明的另一方案，该装置还包括密封件，其设置在该导向件和该连接器部分的第二端之间的该连接器部分内。通常，根据本发明的另一方案，该装置还包括密封件，其设置在该连接器部分内，且靠近该连接器部分的第二端。在一些实施例中，该密封件设置成与表面接触。在一些其它的实施例中，该密封件是O形环型密封件。
通常，根据本发明的另一方案，该装置还包括从该连接器部分的第一端向内延伸的管套。在一些实施例中，该管套还包括倾斜的内表面。
根据另一方面，该装置包括具有至少一个连接器部分的本体，该本体的每一端均具有近似圆形的开口。该本体还包括固定在该连接器部分的一端的开口中的管套。该管套还包括倾斜的内表面。该本体还包括具有至少一个开口的中心部分。中心部分的其中一个开口同心地连接到与管套相对的端部的连接器部分。中心部分的直径小于该连接器部分的直径。连接到连接器部分的中心部分的端部包括位于连接器部分内的表面。此装置还包括管夹，其构造成容纳和可拆卸地夹紧管线。该管夹还包括多个管夹部分，其连接在第一端，以形成近似圆柱形的边缘。该圆柱形边缘还包括径向向外延伸的凸缘。每一管夹的第二端还包括径向向外延伸的唇缘。每一管夹部分还包括靠近第二端的、径向向内延伸的至少一个齿。在此装置中，该管套将该管夹保持在该凸缘和每一唇缘之间。此装置还包括O形环密封件，其设置在该连接器部分内，且靠近该连接器部分的第二端。O形环密封件与该中心部分的表面接触。此装置还包括该管夹和该O形环密封件之间的导向件。
通常，根据本发明的另一方案，提供了一种形成流体密封的方法，该方法包括将具有纵轴的管子插入到本体内的开口中；将该管子的纵轴与该本体内的密封件对齐；以及用密封件密封该管子和该连接器之间的所有间隙。在一些实施例中，该方法还包括将安装在该本体的开口中的管夹与该管子接合，该管夹具有多个管夹部分；在该管子上施加离开该本体的近似纵向的力；沿与该管子相同的方向、使该管夹沿该管套的斜面滑动，其中，该管套安装于该本体内部并且靠近该本体的开口；朝向该本体的中心偏压所述多个管夹部分；并且由此使设置在每一管夹部分的至少一个齿对该管子施力。在一些其它的实施例中，权利要求51的方法中，通过使用安装在该本体内的、介于该管夹和该密封件之间的导向件，实现该管子的纵轴与该密封件的对齐。
通常，根据本发明的另一方案，提供了一种用于容纳管件的连接器，该连接器包括第一构件，其具有多个柔性部分；以及第二构件，其可滑动地与该第一构件接合，以弯曲该柔性部分，从而使得沿趋向于使该管件与该连接器分离的方向对该管件施加的力可增加第一构件在该管件上的保持力。
通常，根据本发明的另一方案，提供了一种用于容纳管件的连接器，该连接器包括用于保持管件的装置；用于可滑动地接合该保持装置的装置，其通过可滑动地接合该保持装置，可使得沿趋向于使该管件从该连接器分离的方向对该管件施加力可增加该保持装置在该管件上的保持力。
通常，根据本发明的另一方案，提供了一种方法，该方法包括当对管件施加分离的力时，连接器内容纳的管件上的保持力增加，该保持力通过弯曲与第二构件可滑动地接合的第一构件的弯曲部分而增加，该弯曲是由于该分离力引起的第一构件和第二构件之间的相对运动造成的。
可以理解，如已经描述和下文将要描述的，此连接机构可以可操作地设置在本连接器的所有开口中，或者与机构一起设置，以将此连接器连接到螺纹连接器或具有其它可操作的连接特征(如焊接连接)的连接器上。
图1-图2示出了流体连接器；图3-图4示出了管夹；图5-图6示出了与图1的连接器对齐的管件；图7是在图1的连接器内旋转的连接后的管件的立体图；图8是连接到图1的连接器中的两个管件的剖视图；以及图9-图10示出了其它实施例。
具体实施例方式
附图中各部件的所有尺寸可根据本发明实施例的潜在设计和预期的用途而变化，其并不脱离本发明的范围。此处所描述的每一个附加特征和方法可以单独或结合其它特征和方法使用，以便提供改进的连接器及其制造方法。下面将参考附图详细描述本发明给出的代表性示例，所述示例结合采用多个这些附加特征和方法。该详细的描述只是用来给出本领域的技术人员进一步实践本发明优选方案的教导，而不是用来限制本发明的范围。因此，下面的详细描述所揭示的特征和方法的特定组合对于广义地实施本发明来讲不是必要的，而是仅对本发明代表性的和优选的实施例进行具体的描述。
图1示出了连接器100，其包括连接器本体102，以及具有管夹(collet)104、管套(collar)106、导向件108、和诸如O形环110的密封器件的连接机构。尽管示出的是180度结合的连接器，然而可以理解的是，此连接器可以包括其它的连接构造，例如三通管接头、弯头、阀、或至少一个端部形成为插入到连接器中的其它类型的管线。
连接器本体102整体地、或者说一体地包括第一(中间)部分120；至少一个第二部分，例如第二部分122、123；以及至少一个第三部分，例如第三部分124、125，图中示出了各自的内部。第二部分122、123在第一部分120的外侧，并且第三部分124、125分别在第二部分122、123的外侧。第一部分120，第二部分122、123，和第三部分124、125一起限定出穿过其内的流体通道128。在此实施例中，可以看出，第二部分122、123相同并且彼此以镜像方式定向。还可以看出，第三部分124、125相同并且彼此以镜像方式定向。
第一部分120具有内表面130和外表面132。多个止挡件134从内表面130延伸。由于管夹104仅可防止管线移出，因此，所述止挡件134用来防止管件滑入连接器中过深。管夹104不会阻止管线插入。标记，例如，一对插入深度任意的标记136(图2)，设置在外表面132上。
第二部分122、123和第三部分124、125在此实施例中具有相同的构成，采用相同的标记表示对于这些部分而言相同的构成。第二部分122、123分别具有内表面140和外表面142。内表面140和外表面142均“阶梯状向外伸出”，也即，内表面140和外表面142的直径分别大于相邻的第一部分120的内表面130和外表面132的直径。接触面144形成在第一部分120的外侧端部。另一接触面146由靠近该第二部分122、123与该第一部分120的连接处的、该第二部分122、123的内表面140形成。第三部分124、125分别具有内表面(interior surface)148、150，外表面(exterior surface)152，外部面(outer surface)154，和外侧面(outboard surface)156。内表面150从内表面148阶梯状向外伸出，并且外部面154在内表面148和内表面150之间延伸。
管夹104(图3和图4)整体地、或者说一体地包括凸缘160；从该凸缘160延伸的圆柱件162；以及从该圆柱件162延伸的末端唇缘部164。圆柱件162和唇缘部164的一部分由槽167分成近似弓形的管夹部分166。所述管夹部分166开槽，以使得所述管夹部分166弯曲，从而通过管夹的内表面固定管件。摩擦诱导面，例如近似弓形的齿168的外表面，嵌入到每一个管夹部分166的唇缘部内，以从其内表面170延伸。在所描述的实施例中，具有六个管夹部分166，然而也可以具有更多或更少数量的管夹部分166。齿168用于咬合到管线。换句话说，当管夹部分166向管件施力时，该齿168夹紧管线。凸缘160具有外侧面174和内侧面176(图1)。内表面170连续延伸经过每一管夹部分166的圆柱件和唇缘部。每一管夹部分166的圆柱件162具有外表面178，并且每一管夹部分166的唇缘部具有外表面180。此外，每一管夹部分166的唇缘部具有外侧面182和内侧面184。
管套106(图X)具有末端外侧面190和外表面192、194、196。外表面192～196从外表面192处的最大直径阶梯状地延伸到外表面196处的最小直径。内侧面198、200分别在外表面192和外表面194之间、以及外表面194和外表面196之间延伸。管套106进一步具有端部内表面202、内表面204、和内侧面206，内表面208在端部内表面202和内表面204之间延伸。内表面204在靠近内表面202的最大直径处和靠近内侧面206的最小直径处之间倾斜。内表面的倾斜用于迫使管夹部分166向内弯曲，并夹紧管件。使得管线滑出连接器的力越大，管夹部分166就越向内，由此以更大的力夹紧管件。
导向件108(图1)具有外表面220、内侧面222、内表面224、和外侧面226。导向件108弯曲或倾斜，以使得外侧面226的直径大于内表面224的直径。
此减小的直径允许管件插入时产生误差，从而使得当管件插入时，管件的前缘接触斜面，并且被引导为与连接器本体正确地对齐。例如，内表面224的弓形部分228在靠近外侧面226的余部(remainder)的最大直径处和内表面224的最小直径处之间弯曲。导向件108的外侧面具有大的内部半径，并且平的内侧面222可操作地相邻于O形环110。内侧面222大致与连接器本体102的纵轴及外表面220垂直。当插入到连接器本体102中时，此O形环110由面230对分，该面230近似垂直于连接器本体102的纵轴232。此外，当待连接的管件与O形环110对齐时(图8)，管件与连接器本体的纵轴232基本上同轴。
导向件的另外的两个实施例(图9和图10)以附图标记250、252示出。导向件250、252分别具有外表面260、262，内侧面264、266，内表面268、270，以及倾斜外侧面272、274。导向件252具有附加的外侧面276。在图10中，导向件具有外侧面276，该外侧面276连接到倾斜的外侧面274和外表面262。倾斜的外侧面272、274为近似截头圆锥形的，并且其倾斜的相对部分可在大约50度至80度、大约60度至73度、大约60度、大约65度、或大约73度的角度延伸，该角度在图9中以附图标记280表示。外侧面272、274的倾斜的相对部分可在靠近外表面260、262的最大直径处和靠近内表面268、270的最小直径处之间延伸。外侧面272、274大致具有斜接触面，该斜接触面引导要插入到即插连接器(instant connector)中的管道，从而可容易地将其容纳在由内表面268、270限定的空间内。内侧面264、266与相对于导向件250、252的纵轴282近似垂直的方向偏离的角284，例如在大约5度和15度之间、大约7.5度和12.5度之间、或大约10度。
连接器本体、管套、和导向件可以由任何适宜的材料制成。一种适宜的材料是热塑树脂。适宜的热塑树脂可以是商标Delrin售出的热塑树脂，并且也可以从DuPont获得。然而，其它的热塑性物质也可适用于此连接器本体的实施例。各种热塑性物质及其特性披露于《塑料、弹性体和合成物手册》第三版，查尔斯A.哈珀(主编)，麦格罗希尔，纽约(1996)(Handbook ofPlastics，Elastoniers，and Composite，Third Edition，Charles A.Harper，Mcgraw-Hill New York(1996))。上述文献所披露的全部内容在此处合并作为参考。本领域的普通技术人员可以理解，上述文献中的多个热塑性物质均可作为此连接器本体、管套、和导向件的特定实施例，而不需要过度实验。
管夹可以由聚砜树脂、或纤维增强或矿物增强聚酰胺树脂、或丙烯类树脂制成。适宜的树脂包括Zytel和Minton10B40 NC010，矿物增强的、且从DuPont获得的尼龙66树脂。上述《塑料、弹性体和合成物手册》可包括用于此管夹的多个可替换的适宜材料，本领域的普通技术人员可以选取所述可替换的适宜材料，而不需要过度实验。在一个实施例中，在进行用于安装的ASTM测试(例如，F877-01)时，此管套可承受条件5。这些条件包括在150psi和华氏210度下操作720小时、或者在190psi和华氏180度下操作1000小时。据发明人所知，除了由Minion制成的管夹之外，还没有管夹能够达到上述标准测试。该管夹内的齿可以由诸如铝等金属、钢合金、和不锈钢制成。
O形环可以由多种热聚合物制成，例如列出并在上述参考文献《塑料、弹性体和合成物手册》中描述的那些热聚合物。一种适宜的材料是乙丙三元共聚物(EPDM)，其可以从Parker Hanafin获得。当将连接管线用于传输加压水时，理想的连接器的实施例是可在100psi(6.8巴)的连续压力下和华氏180度(摄氏82度)下运行良好的连接器。
连接器(图2)的装配过程如下，将O形环110插入到通道128中直至O形环110抵靠到接触面144、146来。然后，将导向件108插入，以使得该导向件108的内侧面222相邻接触O形环110。然后，将管套106压入到通道128中，并且通过诸如加热或声焊、粘合等方法将该管套106固定到适当的位置。本领域的普通技术人员可以从上述《塑料、弹性体和合成物手册》中选取适宜的粘合剂，而不需要过度实验。当管套106置于适当的位置时，导向件108可以在O形环110和管套106之间的空间滑移。然后，管夹104压入到由管套106形成的开口中。
安装后的管夹104可随后去除，以便更换管夹104和O形环。通过去除任意的管件及压下管夹部分166，以使得末端唇缘部164脱离内侧面206，来去除管夹104。
图5中，管件250插入到此连接器100中，以形成流体密封。理想地，对管件250进行切割，以使得待插入连接器中的端部251近似垂直于(成直角)连接器外表面252。通过将管件端部251与连接器本体102的外表面上的插入深度线136对齐，并且在此装配后连接器100(图6)的端部对管件250进行标记，从而在管件250上标记插入深度。然后，管件250沿箭头254(图5)的方向推入到连接器100中，直到在管件上的插入标记与管夹凸缘160一般地对齐。术语“对齐”表示管件250的纵轴近似垂直于O形环的面。随着管件250的插入，管件边缘253与导向件108的圆弧形表面228相遇，并且由此迫入以直角地配合到O形环110内，以提供流体密封。当管线置于连接器内时，沿离开此连接器的方向(箭头256表示的方向)拉动该管线，则随着管夹部分166的唇缘部接触倾斜的管套内表面204，并且通过该倾斜的管套内表面204向内推动(偏压)，因此，管线被稳固地保持。随着管夹部分166向内推动，齿168抵推管件250，以确保管件250稳固地保持在适当位置。在连接中，导向件保护O形环免受损坏，增加了此连接器的侧承载能力，并且可使O形环在使用中不会移动。
管线可通过以下步骤从连接器中移除，向内按压管夹104直到管夹凸缘的内侧面176与管套外侧面190相邻(图1)，然后，沿箭头256的方向将管线从连接器拉出(图5)。当在此位置时，管夹唇缘部164与管套106的斜面204处于非接触状态，并且通过管夹的齿168抵靠管件250而施加最小的保持力(摩擦)。
此连接器可以用于由多种材料制成的连接管线，所述材料例如为铜、氯化聚氯乙烯(CPVC)、交联聚乙烯(PEX)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、和高密度聚乙烯(HDPE)。
由于止挡件134从此连接器本体的内表面120延伸的距离与待连接的管线厚度近似相等，因此，此连接器以与管线本身的流速近似相等的流速来引导其内的流体。在连接器和管线之间进行连接之后，即使在流体压力为最大(如上所述)时，该管线也可在连接器内旋转(转动)(如图7中箭头258所示)。这种在流体压力很大时可旋转的能力，在再接合管件扭转或振动的条件下仍可提供流体密封。由于此导向件可保持管线250在O形环内的对齐，因此，即使在连接器100上持续施加横向力(图8中的箭头260、262所示)时，也能保持管线表面252和O形环110之间的流体密封，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对本发明进行多种改型，因此本发明的范围不仅仅局限于在此所示出和描述的实施例。而是，本发明的范围由所附的权利要求书及其等同特征所界定。
权利要求
1.一种装置，包括管夹，其构造成用于容纳和可拆卸地夹紧管线，该管夹包括多个管夹部分，其连接在第一端，以形成近似圆柱形的边缘；以及至少一个齿，其设置在每一管夹部分的第二端的内表面上；以及管套，其可滑动地与该管夹的外表面接合，该管套包括第一端；以及第二端；其中，该管套的第一端与该管夹的圆柱形边缘接合，并且该管套的第二端与每一管夹部分的第二端接合，以使得该管套锁住该管夹。
2.如权利要求1所述的装置，还包括本体，其具有连接器部分，该连接器部分具有第一端；其中，该管套固定到该连接器部分的第一端，以使得该管夹的圆柱形边缘从该连接器部分的第一端延伸。
3.如权利要求1所述的装置，其中，该圆柱形边缘还包括从该边缘径向延伸的凸缘，其中，该凸缘与该管套接合，以防止该管夹脱离该管套。
4.如权利要求1所述的装置，其中，每一管夹部分的第二端还包括唇缘，其在与该齿相对的一侧、从每一管夹部分径向延伸，其中，该唇缘与该管套配合，以防止该管夹脱离该管套。
5.如权利要求1所述的装置，其中，制成所述管夹部分的材料选自以下材料组成的组中聚砜树脂、纤维增强聚酰胺树脂、矿物增强聚酰胺树脂、纤维增强聚丙烯树脂、矿物增强聚丙烯树脂、和矿物增强尼龙66树脂。
6.如权利要求1所述的装置，其中，当该管线容纳大约华氏210度、至少每平方英寸150磅压力的液体时，该管夹至少工作720小时。
7.如权利要求1所述的装置，其中，每一管夹部分的截面为近似弓形。
8.如权利要求1所述的装置，其中，每一齿的横截面为近似弓形。
9.如权利要求2所述的装置，还包括导向件，其设置在该连接器部分内，且靠近该管夹。
10.如权利要求2所述的装置，还包括密封件，其设置在连接器部分内，并且靠近该连接器部分的第二端。
11.如权利要求1所述的装置，其中，该管套还包括倾斜的内表面。
12.如权利要求2所述的装置，其中，该连接器本体还包括中心部分，该中心部分具有同心地连接到该连接器部分的第二端的开口。
13.如权利要求9所述的装置，其中，该导向件的靠近该管夹的边缘的直径小于该导向件的靠近该密封件的边缘的直径。
14.如权利要求13所述的装置，其中，该导向件的靠近该管夹的边缘为近似圆弧形。
15.如权利要求9所述的装置，其中，该导向件的至少靠近该管夹的部分为近似截头圆锥形。
16.如权利要求9所述的装置，其中，该导向件的远离该管夹的部分近似垂直于该本体的纵轴。
17.如权利要求9所述的装置，其中，该导向件的远离该管夹的部分大致相对于该本体的纵轴倾斜。
18.如权利要求9所述的装置，其中，该导向件的靠近该本体的部分近似平行于该本体的内表面。
19.如权利要求9所述的装置，还包括密封件，其设置在该连接器部分内，且位于该导向件和该连接器部分的第二端之间。
20.如权利要求10所述的装置，其中，该密封件设置成与表面接触。
21.如权利要求10所述的装置，其中，该密封件是O形环型密封件。
22.如权利要求12所述的装置，其中，该中心部分还包括延伸进入该中心部分的止挡件。
23.如权利要求12所述的装置，其中，该中心部分还包括靠近该开口的表面。
24.一种装置，包括本体，其包括至少一个连接器部分，其在第一和第二端具有近似圆形的开口；管套，其具有固定在该连接器部分的第一端的开口上的倾斜内表面中心部分，其具有至少一个开口，该开口同心地连接到该连接器部分的第二端的开口，该中心部分的直径小于该连接器部分的直径；以及表面，其位于该中心部分的端部，并位于该连接器部分内，该连接器部分在该表面处连接到该中心部分；管夹，其构造成用于容纳和可拆卸地夹紧管线，该管夹包括多个管夹部分，其连接在第一端，以形成近似圆柱形的边缘；凸缘，其从该圆柱形边缘径向向外延伸；唇缘，其从每一管夹部分的第二端径向向外延伸；至少一个齿，其设置在每一管夹部分的第二端的内表面上；其中，该管套在该凸缘和每一唇缘之间锁住该管夹；O形环密封件，其设置在该连接器部分内，并且靠近该连接器部分的第二端；以及导向件，其设置在该管夹和该O形环密封件之间。
25.一种形成流体密封的方法，包括将具有纵轴的管插入到本体内的开口中；将该管的纵轴与该本体内的密封件对齐；以及用密封件密封该管和该连接器之间的所有间隙。
26.如权利要求25所述的方法，还包括将安装在该本体内开口中的管夹与该管接合，该管夹具有多个管夹部分；在该管上施加离开该本体的近似纵向的力；沿与该管相同的方向、使该管夹沿一管套的斜面滑动，该管套安装于该本体内部并且靠近该本体的开口；朝向该本体的中心偏压所述多个管夹部分；并且由此使设置在每一管夹部分的至少一个齿抵靠该管。
27.如权利要求25所述的方法，其中，通过使用安装在该本体内、介于该管夹和该密封件之间的导向件，实现该管的纵轴与该密封件的对齐。
28.一种用于容纳管件的连接器，包括第一构件，其具有多个柔性部分；以及第二构件，其可滑动地与该第一构件接合，以弯曲所述柔性部分，从而使得沿趋向于使该管件与该连接器分离的方向对该管件施加的力增加该第一构件在该管件上的保持力。
29.一种用于容纳管件的连接器，包括用于保持管件的装置；用于滑动接合该保持装置的装置，其通过滑动接合该保持装置，使得沿趋向于使该管件与该连接器分离的方向对该管件施加的力增加该保持装置在该管件上的保持力。
30.一种方法，包括当对管件施加分离的力时，连接器内容纳的管件上的保持力增加，保持力通过第一构件的弯曲部分的弯曲而增加，该第一构件可滑动地与第二构件接合，所述弯曲是由于由该分离力引起的第一构件和第二构件之间的相对运动造成的。
全文摘要
本发明公开了一种具有管夹的装置，该管夹构造成用于容纳和可拆卸地夹紧管子。该管夹包括多个管夹部分，其连接在第一端，以形成近似圆柱形的边缘；以及至少一个齿，其设置在每一管夹部分的第二端的内表面上。
文档编号F16L37/53GK101031750SQ200580032886
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者兰德尔·J.·雷德尔, 加里·胡特考, L·詹姆斯·诺尔斯 申请人:沃茨海洋技术公司