螺纹连接管接头和用于在螺纹连接部上连接管接头的方法与流程

本发明涉及一种用于连接在管道、特别是水管的螺纹连接部上的管接头，该管接头具有：基体、螺纹区段和设置在螺纹区段上的密封体。本发明还涉及一种用于将管接头连接在管道的螺纹连接部上的方法。

背景技术：
在新装或维修现有的管道的过程中，特别是在饮用水管道或暖气管道的家庭安装中，通常必须产生螺纹连接。在此，常见的方式为使用锥形螺纹。在几次转动之后，锥形螺纹的标称直径等于圆柱形的对应螺纹的标称直径。在进一步旋拧的过程中，螺纹相互夹紧并且这样起到金属密封的作用。尽管如此，为了确保可靠且持久的密封，这类惠特沃思管道螺纹(Whitworth-Rohrgewinde)或者“R螺纹”在旋拧之前额外地设置有密封剂，比如聚四氟乙烯或大麻纤维，从而填满残留的空隙。这类安装是费时的并且通过使用单独的密封剂或密封胶总是有卫生方面的问题。另外，密封剂通常用手施加或涂覆，由此可能产生密封的不均匀性。此外，在借助工具、例如扳手或压管钳来形成连接的过程中会部分地将高扭矩引入该连接。因此，在形成不同组件和管道系统之间的螺旋连接的过程中可能会在螺纹或组件上出现损坏。另外，螺纹连接在其安装之后需要通过工人费时地检查密封性。这类组件例如可以是热水池、供暖锅炉、配件、过滤件或阀门的输入和排出。原则上上述管接头可以用于具有液态或气态流体的管道。如果以下借助水管来说明本发明，则不能局限于此地理解。

技术实现要素：
本发明的技术问题在于，简化并同时可靠地设计管接头在管道或配件的螺纹连接部上的连接。上述技术问题通过开头所述类型的装置由此得以实现，即基体在与螺纹区段相对的侧面上具有挤压面。通过按照本发明的管接头，基体在已旋紧的状态下通过已知的压装工具挤压。密封体通过基体在挤压面的区域中的挤压而挤压到螺纹连接部的螺纹和管接头的螺纹区段上，由此实现了管接头相对于螺纹连接部的可靠的密封。该管接头在与螺纹区段相对的端部上具有已知的压装管接头轮廓，从而其他管道可以连接在其上。由于管接头与螺纹连接部之间的密封在挤压之后才形成，因此螺纹区段的螺纹可以在无需特殊的力的引入的条件下而在螺纹连接部上旋紧。因为仅通过旋拧实现可靠的密封不是必需的。管接头的挤压主要是径向地进行，由此使通过螺纹连接而连接的管道不会受到负荷或受到很小的负荷。通过本发明可以避免受损的或不密封的螺纹连接、省去了耗时的操作步骤、避免通过有缺陷的操作导致的间接损坏并且可以卫生地使用例如在饮用水设施中安全的密封剂。同时实现了较高的防转动保护、较高的防抽出保护以及较高的密封性。由此将螺旋连接的优点与挤压连接的优点相结合。本发明主要是用于惠特沃思管道螺纹、所谓的R螺纹，但是并不局限于在锥形螺纹中的使用。本发明也可以在其他螺纹(例如圆柱形螺纹)中使用。另外，上述管接头原则上可以用于所有的螺纹直径。但是该管接头主要在家用安装范围内的常见螺纹连接中使用，该家用安装范围位于0.25英寸至1.5英寸的范围内。通过使用预装的用于螺纹连接的管接头，该管接头包括工厂方面安装的密封件，在所产生的连接具有较高质量的情况下实现了较短的安装时间。另外有利的是，在第一安装步骤中还没有挤压螺纹连接并因此仍可以对齐。因此可以首先预装并对齐管道连接，从而随后再挤压并由此得到固定。基体可以由已知的材料：不锈钢、铁、铜、铜合金、其他金属制成或者由塑料制成，例如乙烯丙烯二烃单体(EPDM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟碳橡胶(FKM)、硅胶、聚氨酯(PU)或者氯丁基橡胶。基体的制造特别是可以通过成型而完成，从而可以避免昂贵的切屑加工。该密封体可以由软金属、塑料组成，特别是由热稳定塑料，比如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PPSU)或者由后交联的塑料、比如聚乙烯，或者由已交联的弹性体组成。在本发明的一个优选设计中，螺纹区段具有至少部分地由基体的材料组成的螺纹。因此，管接头的基体以其螺纹区段本身形成螺纹的至少一部分，该螺纹在管道的螺纹连接部上旋紧。该密封体随后这样设置在螺纹区段中，即，在基体旋紧之后至少螺纹区段的螺纹本身以及在必要时密封体与螺纹连接部的螺纹处于接触。该密封体同样可以仅设置在螺纹连接部的螺纹的区域中，而无需与螺纹接触。随后通过挤压螺纹区段将密封体压入螺纹连接部的螺距中而且实现了管接头与螺纹连接部之间预期的、持久的密封。为此另外还优选，螺纹区段具有用于容纳密封体的环绕的凹槽。因此，该密封体在两侧分别由螺纹区段的螺纹的一部分限定。因此该密封体具有在螺纹区段内部限定的位置并且由此得到了在旋紧管接头过程中的轴向稳定性。原则上可以以不同的方式形成密封体。优选的是，密封体形成为条索状并且在圆周上至少沿螺纹连接部的待密封的螺纹的一个螺纹圈、优选至少沿螺纹连接部的待密封的螺纹的两个螺纹圈延伸。该条索状的密封体本身优选采用螺纹圈的形状，从而在将管接头旋在螺纹连接部上的期间使密封体在其螺纹上处于固定的位置中。此外，密封体可以具有圆柱形的基本形状并且至少沿螺纹连接部的待密封的螺纹的一个螺纹圈、优选至少沿螺纹连接部的待密封的螺纹的两个螺纹圈轴向地延伸。该设计的优点在于，密封体具有更大的轴向稳定性。以这种形式，密封体具有单纯的圆柱形形状或者同样至少部分地设置有螺纹。在按照本发明的管接头的一个替代性设计中，螺纹区段可以具有用于容纳密封体的凹处，其中，密封体形成螺纹。通过该凹处，密封体固定在基体上并且轴向地稳定。因为是密封体本身形成螺纹而不是基体材料形成螺纹，优选的是，保护该密封体不会相对于基体旋转。在管接头的旋紧过程中，密封体的螺纹与螺纹连接部的螺纹嵌合，从而在挤压螺纹区段之后形成可靠的密封连接。另外，螺纹区段的螺纹和螺纹连接部的螺纹之间的连接在旋紧且未挤压的状态下是不密封的。由此在管道系统的安装过程中在使用上述管接头的情况下确保了，在负荷试验中在管道中输送的水或待输送的液体可以从未挤压的管接头中流出。为了确保未挤压的、已旋紧的管接头的不密封性，例如可以在螺纹区段的螺纹中和/或在密封体的螺纹中设置有在挤压之后才封闭的轴向的凹槽或轴向扩宽部或凹口。由此确保了未挤压的螺纹连接部是不密封的，以此降低了在安装之后用于检查螺纹连接的密封性的支出。‘按照本发明的管接头及其上述有利的设计既可以用于内螺纹也可以用于外螺纹。在此首选作为内螺纹的设计，因为大多数家用设施中的螺纹连接部具有外螺纹。但尽管如此，本发明并不仅限于具有内螺纹的管接头。基体的挤压面可以至少部分环绕地形成或者在整个圆周上延伸。另外，该基体的挤压面至少部分地、优选完全地与待使用的压装工具的挤压轮廓相适应。在此这样调整待挤压的螺纹区段区域中的壁厚，即，挤压引起螺纹区段的必要的变形并因此引起密封体的必要的变形。因此可以使用已有的压装工具，该压装工具设置用于形成管接头和管道之间挤压连接。基体的挤压面以优选的方式可以具有基本上为圆柱形的轮廓。由此实现了可简单形成的挤压面的外轮廓并且可以使用简单的压装工具，这些压装工具具有简单的圆柱形或至少部分圆柱形的挤压轮廓。已知的压装工具另外还具有包括环绕的凹处的挤压轮廓，该凹处与管接头容纳密封圈的凹槽相适应。在该凹处的两侧邻接圆柱形区段而且一个多边型体、优选六边型体与两个圆柱形区段中的至少一个相邻。按照本发明的管接头可以具有包括环绕的、优选实心的凸起部的基体的挤压面。随后通过压装工具环绕的凹处挤压该凸起部，而压装工具的挤压轮廓的其他圆柱形区段和多边形区段在挤压过程中优选不与管接头的挤压面相接触。因此可以使用常规压装工具的已知的挤压轮廓，其凹处的大小和尺寸精确地设置并且可以用于精确地挤压已旋紧的管接头。上述技术问题也可以通过一种用于将管接头连接在管道的螺纹连接部上的方法，特别是用于连接在水管的螺纹连接部上或配件上，在该方法中：形成管接头的螺纹区段与螺纹连接部的螺纹之间的螺纹连接，设置在螺纹区段上的密封体至少部分地在螺纹连接部的螺纹区域中定位，而且在与螺纹区段径向相对的基体侧面的挤压面上挤压基体。因此，如上借助管接头所说明的，可以挤压处于已旋紧状态下的基体而且密封体挤压在螺纹连接部的螺纹以及与螺纹区段上。通过按照本发明的方法简化了工人的手动操作，因为管接头可以不费力地在螺纹连接部上旋紧，而由其不会引起牢固的密封。直到随后通过施加主要为径向的挤压力进行挤压之后才产生牢固且密封的连接。在此，通过牢固的旋拧不会将过大的扭力引入该连接中。在按照本发明的方法的第一种设计中，螺纹区段的螺纹是内螺纹而且通过压管钳径向向内挤压该螺纹区段。为此可以使用已知的可购买到的压装工具或压管钳。形成挤压面的螺纹区段的外轮廓为此与压装工具的挤压轮廓相适应，从而避免了压装工具的特殊的设计。在按照本发明的方法的第二种设计中，螺纹区段的螺纹是外螺纹而且通过扩口工具径向向外挤压螺纹区段。为此可以将管接头与所使用的扩口工具旋紧，该扩口工具由扩口套管和扩口冲头组成。随后通过向外抽出扩口冲头使扩口套管向外扩张，从而在此向外扩宽了螺纹区段。由此将密封体与螺纹连接部的内螺纹和与管接头的螺纹区段可靠密封地压紧。附图说明随后借助实施例进一步说明本发明，为此可参照附图。在附图中示出了：图1以立体图示出了按照本发明的管接头的第一种实施例，该管接头具有含内螺纹的螺纹区段，图2以截面立体图示出了图1中的管接头，图3以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图1中的管接头，该管接头处于未挤压状态下，图4以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图1中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，图5以立体图示出了按照本发明的管接头的第二种实施例，该管接头具有含内螺纹的螺纹区段，图6以截面立体图示出了图5中的管接头，图7以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图5中的管接头，该管接头处于未挤压状态下，图8以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图5中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，图9以立体图示出了按照本发明的管接头的第三种实施例，该管接头具有含内螺纹的螺纹区段，图10以截面立体图示出了图9中的管接头，图11以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图9中的管接头，该管接头处于未挤压状态下，图12以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图9中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，图13以立体图示出了按照本发明的管接头的第四种实施例，该管接头具有含外螺纹的螺纹区段，图14以截面立体图示出了具有扩口工具的图13中的管接头，图15以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图13中的管接头，该管接头处于未挤压状态下，图16以截面图示出了在将扩口工具拉出的过程中，已在螺纹连接部上旋紧、处于部分挤压状态下的图13中的管接头，图17以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图13中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，图18以截面图示出了按照本发明的管接头的第五种实施例，该管接头具有含内螺纹的螺纹区段，相对于第三种实施例具有改变后的基体挤压面的外轮廓，图19以截面图示出了具有已装入的密封体的图18中的管接头，图20以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧、具有已接上的压装工具的图19中的管接头，该管接头处于未挤压状态下，图21以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧、具有已接上的压装工具的图19中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，图22以截面图示出了已在螺纹连接部上旋紧的图19中的管接头，该管接头处于已挤压状态下，以及图23示出了图19至22中的管接头，该管接头直接连接在以球形阀形式的配件上。具体实施方式图1至4示出了按照本发明的管接头10的第一种实施例，该管接头用于连接在管道14的螺纹连接部12上,该管道特别可以是水管。如图1和2所示，管接头10具有基体20、螺纹区段22和设置在螺纹区段22上的密封体24。另外，该基体20在与螺纹区段22径向相对的侧面上具有挤压面26。该挤压面26形成为圆柱形。基体20此外还具有平面区段28，该平面区段在旋紧管接头10的过程中用于放置旋拧扳手。该管接头10在与螺纹区段20相对的端部30上具有用于容纳环形密封件的常见的凸起部32。也就是说，端部30可以用于与连接管的常见的挤压连接。挤压式管接头在端部30上的具体设计对于本发明并不是重要的。代替其他的挤压连接，管接头10也可以直接一件式地连入具有预设长度的管道或者连入配件、阀门组件或者T型管或四通管形式的分支。图1和2显示，螺纹区段22具有由基体20的材料所组成的螺纹34。该螺纹34用于在螺纹连接部12上旋紧。另外，螺纹区段22还具有用于容纳密封体24的环绕的凹槽36。该密封体24形成为条索状并且在圆周上沿螺纹连接部12的待密封的螺纹40的两个螺纹圈延伸。图3示出了在螺纹连接部12上旋紧之后处于未挤压的状态下的管接头10。螺纹连接部12的外螺纹40与螺纹34和密封体24处于部分的嵌合。在这种状态下，管接头10与螺纹连接部12之间的连接仍没有可靠地密封。在示出的旋紧的状态下，两个螺纹34和40相互间仍具有很小的间隙，这在图3中可在加粗线条的位置上看到。随后，在挤压面26上进行向内压装管接头10并且由此使密封体24挤压到螺纹连接部12的螺纹40上。挤压之后的状态在图4中示出，其中可以看出螺纹区段22已发生变化的形状。两个螺纹34和40紧密相邻。因此，首先通过径向向内延伸的挤压完成管接头10和螺纹连接部12之间持久的密封连接。图5至8中示出了本发明的第二种实施例。在此，相同的附图标记表示如通过图1至4已进行描述的相同的部件。在该实施例中，密封体50具有圆柱形的基本形状而且轴向地沿螺纹连接部12的待密封的螺纹40的两个螺纹圈延伸。在此，该密封体50设置在借助图1和2已进行描述的凹槽36中。如图5和6中所示，密封体50设置有除螺纹区段22的螺纹34之外额外地用于在螺纹连接部12上旋紧的螺纹52。因此，在旋紧的过程中，密封体50已经与螺纹40的螺纹圈直接接触，如图7所示。图8又再次示出了管接头的挤压状态。如从图2和6中可以看出，密封体24和50具有比螺纹区段22的螺纹34更大的内径。因此，各个密封体24、50在旋紧的过程中不会受到较强的负荷而且所施加的旋拧力的负荷由螺纹34承担。由此另外还避免了密封体24、50在旋拧过程中歪斜或者以其他方式从其预设定的位置中向外移动。但密封体24、50与螺纹连接部12的螺纹40仍然处于接触、邻接或者部分地嵌合。在图9至12中示出了本发明的第三种实施例。在此，相同的附图标记表示如通过图1至4已进行描述的相同的部件。如图9和10所示，螺纹区段22具有用于容纳密封体56的凹处54。因此，基体20的螺纹区段22不具有用于在螺纹连接部12上旋紧的螺纹，而是密封体56本身具有螺纹58。仅有该螺纹58用于在螺纹连接部12上旋紧。在基体20的螺纹区段22中不存在螺纹的情况下，该设计的一个特别的优点在于，基体20可以通过金属成型而制成，以此可以实现相对于用于制造金属螺纹的切削过程而言明显的成本节约。图11又示出了旋紧但未挤压的状态，而图12示出了挤压之后的状态。根据图1至12的实施例这样形成，即，螺纹区段2的螺纹34、52或58为内螺纹而且螺纹区段22因此可以通过压管钳径向向内地挤压。以这种方式实现了由图3到4、图7到8以及图11到12的从未挤压到挤压状态的转变。根据图13至17的实施例具有用于螺纹连接部12的管接头10，其中，该螺纹连接部12设置有内螺纹42。在此，相同的附图标记表示如通过图1至4已进行描述的相同的部件。管接头10的基体20具有螺纹区段22，该螺纹区段包括具有环绕的凹处60的外轮廓和基本上圆柱形的内轮廓。具有基本上为圆柱形的形状的密封体62在该凹处中定位，该密封体在外侧上设置有螺纹64。该管接头10旋入螺纹连接部的外螺纹42，从而密封体62在螺纹42的区域中定位。也就是说，该密封体62以根据图9至12的密封体56类似的方式形成。但是同样还可能的是，以根据图1至8的类似的方式设计该密封体和螺纹区段。随后在挤压面66上通过基本上径向向外的扩口进行螺纹区段22的挤压，从而实现了在管接头10和螺纹连接部12之间可靠的密封。该过程特别借助图15至17详细说明。按照本发明管接头的上述实施例可以这样设计，即，螺纹区段22的螺纹34,52,58；64与螺纹连接部12的螺纹40；42之间的连接在未旋紧和未挤压的状态下是不密封的。为此在螺纹34,52,58；64中设置有轴向的凹槽或轴向扩口。这在附图中没有明确地示出。该轴向的凹槽或轴向扩口通过挤压才密封地变形，而在挤压之前存在有意留出的空隙，该空隙在功能检查过程中可以通过从连接处流出水而检测到。按照本发明的用于将管接头10连接在管道14的螺纹连接部12上的方法如通过图1至16所描述地具有以下步骤：-为了形成螺纹连接，管接头10通过螺纹区段22旋在螺纹连接部12的螺纹40上或旋入螺纹连接部12的螺纹40中，-设置在螺纹区段22上的密封体24,50,56；62至少部分地在螺纹连接部12的螺纹40；42的区域中定位，而且-在挤压面26,66上特别是沿径向挤压与螺纹区段22径向相对的侧面上的基体20。如果螺纹区段22的螺纹40是内螺纹，则通过压管钳径向向内挤压螺纹区段22。这已经在前面根据图1至12进行了说明。相反地，如果螺纹区段22的螺纹42是外螺纹，通过扩口工具70径向向外地挤压螺纹区段22，如图13至17中所示。如图15所示，在管接头10旋入螺纹42之前，由扩口套管72和冲头74组成的扩口工具70通过扩张的端部76推移穿过管接头10。随后，管接头10连同扩口工具70一起旋入螺纹42中，直到密封体62置于螺纹42的区域中。根据图16，随后将冲头74从管接头10中抽出并且从能够拆卸地固定在管接头中的扩口套管72中抽出。在此，扩张的端部76沿挤压面66穿过螺纹区段22并且径向向外地挤压螺纹区段22。由此使密封体62牢固地与螺纹42挤压并且形成了管接头10与螺纹连接部12之间可靠且密封的连接，如图17所示。如从图1至17的描述中可以得出，基体20的挤压面26；66具有基本上为圆柱形的轮廓。因此可以使用具有挤压轮廓的径向向内作用的压装工具，例如压管钳，该挤压轮廓具有至少一个能够与挤压面26的圆柱形轮廓嵌合的区段。在此，挤压轮廓的圆柱形区段可以是更复杂的挤压轮廓的一部分。在此重要的是，挤压面26与待使用的工具相适应，从而在不发生变化的情况下实现了管接头10的顺利的挤压。图18至22示出了按照本发明的管接头10的第五种实施例，该管接头在凹处54的设置以及具有内螺纹58的密封体56方面与根据图9至12的第三种实施例相同。第五种实施例现具有与第三种实施例的圆柱形挤压面不同的挤压面80，该挤压面在以下进行说明并且同样可以代替圆柱形的挤压面26而在根据图1至12的实施例中使用。在第五种实施例中，基体20的挤压面80具有环绕的、实心的凸起部82。特别是能从图18和19看到该凸起部82，其中，在图18中省略了密封体56，而图19示出了放置在凹处54中、具有内螺纹58的密封体56。在凸起部82的两侧上邻接基本上为圆柱面84和86。在图20中，管接头10在螺纹连接部12上旋紧，而无需首先使管接头10和螺纹12之间的连接完全密封。另外，凸起部82与压装工具92的挤压轮廓的环绕的凹处90相适应。在此涉及常见的压装工具，其中两个铰接的压管钳口94和96围绕管接头10，其中，在图20中仅部分地示出了压管钳口94和96。压管钳口94和96具有挤压轮廓，该挤压轮廓包括上述凹处90、两个与其邻接的圆柱面98和100以及进一步邻接的多边部件102和104。该多边部件102和104在常规的压装管接头的挤压过程中压出多边，从而确保了管接头和与其牢固连接的管道之间的防转动保护。在挤压过程中，该凹处90用于使相应设计的、具有位于内部的密封件(比如O型圈)的凹槽变形，从而产生管接头和管道之间的密封连接。由于在挤压过程中要实现尽可能精确的凹槽的变形，因此应精确地预设环绕的凹处90的尺寸。图20中示出了挤压前的状态，其中，凸起部82仍与凹处90间隔地设置。挤压面80的其他区段并不与压管钳口94和96的挤压轮廓邻接。图21示出了在挤压过程中或挤压之后的状态，其中，压管钳口94和96仍接在管接头10上。在该状态下，凹处90位于凸起部82上并且环绕地径向向内挤压凸起部82并由此使其持久地变形。相反地，管接头10的圆柱区段84和86并不在压管钳口区段98和100上，从而在这些区域中不引起力作用和管接头10的变形。多边部件102和104同样地也不靠在挤压轮廓80上。因此，仅凸起部82的区域向内变形并且位于径向内部的密封体56的区段均匀变形，从而实现了在管接头10和螺纹12之间牢固且持久的密封。最后，图22示出了在没有压装工具的情况下，具有凸起部82的管接头10的完成挤压后的状态。具有凸起部82的管接头10的设计具有这样的优点，即，仅压管钳口94和96的凹处90用于管接头10的变形。凹处90的尺寸针对常规的挤压目的而精确地设定，而挤压轮廓的其他区段的尺寸不用这样精确地设定或调整。由此实现了针对管接头10的精确的挤压结果，而不必使压装工具以特别的方式适合于按照本发明管接头10的挤压。图23示出了上述根据图18至22的管接头10，该管接头与球形阀110形式的配件直接连接，该球形阀的作用方式无需再详细地说明。该管接头10同样具有上述挤压面80的凸起部82，从而具有外螺纹的管道或者其他配件能够以上述方式与管接头10或球形阀110连接。在该实施例中，管接头10可以通过金属成型的方式而制成，整个配件由球形阀和管道接头或管接头低成本地制造。如图23所示，该球形阀100在两侧具有按照本发明的管接头10。此外，还可能的是，球形阀110仅在一侧上具有按照本发明的管接头10而在另一侧上具有普通的压装管接头。相对于根据图18至22的设计，凹处54的内轮廓还额外地具有两个凹槽112和114，在内螺纹的旋入过程中这两个凹槽加强了密封体56的材料的弯曲，从而实现了密封体56相对于管接头的凹处54更好的防转动保护。