一种用于连接管子的管接头的制作方法

1.本实用新型涉及管件连接技术领域，特别是一种用于连接管子的管接头。


背景技术：

2.中国专利cn210003962u的实施例二提供的管接头中，内环内部的流体通道的外径小于主体筒部内部的流体通道的外径，管子、内环、接头主体和螺帽安装完成后，管接头内部形成变径的流体通道。该流体通道在内环的嵌合部与接头主体的插槽配合、密封的区域，产生变径。嵌合部的两侧与插槽的槽壁相互抵靠，并在嵌合部内侧的锥面和插槽内侧的锥面状的槽壁间形成密封，通过该形成密封的两锥面的宽度及两锥面相对于接头主体轴向的夹角间的配合，实现两流体通道间密封地过渡、连接。
3.当嵌合部与插槽相互抵靠、形成密封的锥面的宽度及各自相对于接头主体轴向的夹角设计不合理时，如嵌合部与插槽匹配、密封的锥面的宽度与插槽的锥面间的比值过小，而插槽的锥面与接头主体的轴向间的夹角大于或者等于嵌合部与之匹配、密封的锥面与接头主体的轴向间的夹角时，两锥面接触、形成密封的区域的宽度和面积过小、形成的接触和按压作用力不足，导致嵌合部与插槽间无法形成最佳的密封连接，从而管接头与管子间未形成可靠的密封连接，存在泄漏的风险。而当嵌合部与插槽匹配、密封的锥面的宽度与插槽的锥面的宽度的比值太大时，会造成内环内部的流体通道的尺寸与主体筒部内部的流体通道的尺寸相差较大，流体从内环内部的流体通道流入主体筒部内部的流体通道或者流体反向流动时，在流经管接头内部的流体通道变径的区域时，会发生湍流、产生较大的能量损失，不利于快速输送流体。
4.因此，需要对该管接头的结构作进一步地改进和优化，以解决该管接头中，内环的嵌合部与接头主体的插槽间密封不可靠、流体通道的变径区域内发生的流体的湍流问题，并提供一种新的用于连接管子的管接头。


技术实现要素：

5.本实用新型所要达到的目的是提供一种新的用于连接管子的管接头，以解决该管接头中，内环的嵌合部与接头主体的插槽间密封不可靠、流体通道的变径区域内发生的流体的湍流问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种用于连接管子的管接头，包括：
8.接头主体，其包括主体筒部、一体形成于主体筒部一端的管接收部和内部的第一密封部，所述第一密封部位于管接收部的径向内侧、二者间形成插槽，所述主体筒部内部形成第一流体通道，所述管接收部的外周具有外螺纹；
9.内环，其具有依次同轴连续设置的筒状的配合部、筒状的连结部和突出部及位于中心的第二流体通道，所述配合部以可拆卸的方式压入插槽，所述连结部和突出部从配合部的一侧突出设置，所述突出部的外表面包括扩径的外表面和缩径的外表面，所述扩径的
外表面位于突出部的最末端，所述缩径的外表面位于连结部和扩径的外表面之间，所述突出部和连结部压入管子一端的内部，并将管子夹在其与管接收部之间，该内环能够在与管子连结的状态下与接头主体连接或脱离；
10.螺帽，其通过内螺纹紧固于管接收部的外周，并与内环一起将管子紧固于接头主体；
11.所述插槽具有朝向第一密封部侧的第一槽壁和朝向管接收部侧的第二槽壁，所述第一槽壁为第一圆锥面，所述配合部的外周形成圆柱面、内侧形成与第一圆锥面配合密封的第二圆锥面，所述第二圆锥面的宽度w2为第一圆锥面的宽度w1的1.05
‑
1.6倍，所述第二圆锥面与接头主体的轴向间的夹角大于第一圆锥面与接头主体的轴向间的夹角。
12.本技术提供的用于连接管子的管接头中，由于内环的配合部的第二圆锥面与接头主体的轴向间的夹角大于接头主体的插槽的第一圆锥面与接头主体的轴向间的夹角，管接头和管子安装完成后，第二圆锥面接触、并朝着接头主体的内部按压第一圆锥面，确保二者间形成一定的按压作用力；尤其是当上述两夹角的差值小于90
°
，即第二圆锥面和第一圆锥面间的夹角为锐角时，由于第一密封部的前端较薄，容易变形，使得在安装过程中，第一密封部的前端先接触配合部并产生形变，随着内环进一步推入，形变量进一步变大，第一密封部的前端与配合部间的挤压力进一步提高，第一圆锥面形成与第二圆锥面可靠的抱紧密封，从两者的接触面来看，形成了从第一圆锥面的前端向后端逐渐变大的应力分布，有利于该管接头在高温高压流体管路环境中的长期使用；同时，第二圆锥面的宽度w2为第一圆锥面的宽度w1的1.05
‑
1.6倍，又能够保证二者间相互接触、抵靠的区域具有足够的宽度，上述两方面参数的配合，第二圆锥面和第一圆锥面之间接触、抵靠的区域的面积足够大、按压作用力也足够大，应力分布合理，以便在高温高压的管路环境中、二者间始终能够形成强度可靠的密封，并减小流体通过第一流体通道和第二流体通道的过渡、连接区域内的阻力损失和防止该区域内发生的流体的湍流问题。
13.进一步的，所述第二圆锥面与管接头的轴向间的夹角与第一圆锥面与管接头的轴向间的夹角间的差值在5
°‑
15
°
之间。
14.在安装完管子和管接头后，内环的配合部插入插槽内，第二圆锥面接触、抵靠第一圆锥面，第二圆锥面与管接头的轴向间的夹角与第一圆锥面与管接头的轴向间的夹角间的差值在5
°‑
15
°
之间，即第二圆锥面和第一圆锥面间的夹角的大小5
°‑
15
°
之间时，配合部朝着接头主体内部的方向挤压第一密封部的强度足够大，能够保证第一圆锥面和第二圆锥面之间形成可靠的密封；同时，也保证在二者接触、挤压的区域内，形成合理的应力分布，避免第一圆锥面的前端和后端的应力差别过大，而发生局部的密封失效的问题；另外，配合部也不至于过度挤压第一密封部，造成流体通道内部形状的变化，进而给流体流动带来不利影响。
15.进一步的，所述第二圆锥面与管接头的轴向间的夹角为40
°‑
45
°
，所述第一圆锥面与管接头的轴向间的夹角为30
°‑
40
°
。
16.在将第二圆锥面与管接头的轴向间的夹角与第一圆锥面与管接头的轴向间的夹角间的差值限定在5
°‑
15
°
之间的前提下，进一步将第二圆锥面与管接头的轴向间的夹角设为40
°‑
45
°
，第一圆锥面与管接头的轴向间的夹角设为30
°‑
40
°
，可在二者间形成最佳的密封效果，同时，第一圆锥面和第二圆锥面各自所在的第一密封部和配合部的加工也比较方
便。
17.进一步的，所述第一槽壁和第二槽壁的起始端通过圆弧面过渡连接、形成插槽的槽底，所述圆弧面的半径小于配合部的末端的宽度。
18.插槽的槽底为圆弧面，第一槽壁和第二槽壁的起始端分别与圆弧面的两端过渡连接，过渡连接更光滑，同时使得插槽的槽深变大，与配合部形成过盈配合的余量更大，密封强度更高；而圆弧面的半径小于配合部的末端的宽度，也确保插入插槽内的配合部能够对第一密封部产生足够强度的挤压作用，进一步改善第一圆锥面和第二圆锥面之间的密封效果。
19.进一步的，所述配合部的末端与槽底间留有空隙。
20.该用于连接管子的管接头，在与管子及其他设备连接后，流过其中的流体温度通常比较高，通常在100℃以上，管接头的组件会发生热膨胀，而配合部的末端与槽底间留有空隙时，组件发生热膨胀后，也不会挤坏插槽的结构，配合部依然能够与插槽间形成可靠的密封。
21.进一步的，所述第一槽壁和第二槽壁呈v字状延伸，所述第二槽壁与接头主体的轴向间的夹角为1
°‑3°
。
22.第一槽壁和第二槽壁呈v字状延伸，第二槽壁与接头主体的轴向间的夹角为1
°‑3°
，在保证能够与配合部形成可靠的密封连接的前提下，方便配合部的插入和拔出操作。
23.进一步的，所述第二流体通道的外径为第一流体通道的外径的70％
‑
95％。
24.第二流体通道的外径为第一流体通道的外径的70％
‑
95％，二者的尺寸差别不至于过大，避免流体在第一流体通道和第二流体通道的过渡、连接区域内，发生流体的湍流现象，减小阻力损失。
25.进一步的，所述扩径的外表面和缩径的外表面为锥面。
26.扩径的外表面和缩径的外表面为锥面时，位于突出部的外表面的管子不易滑出，确保管子的内壁始终与锥面状的扩径外表面和缩径外表面间形成可靠的密封。
27.进一步的，所述扩径的外表面和缩径的外表面之间还设有过渡段，所述过渡段的轴向长度为突出部的轴向长度的15％～30％。
28.扩径的锥面和缩径的锥面之间加设过渡段，该过渡段的轴向长度为突出部的轴向长度的15％～30％，该内环的连结部和突出部插入管子一端的内部后，突出部的最厚处通过该过渡段的外表面与管子的内壁形成面接触，作用面积增大，二者间的挤压作用力被分散，且该过渡段的外表面还减小了管子的弯折曲率，两种作用叠加，大大减小了对管子的损伤。
29.进一步的，所述过渡段的外表面为球面或者为与接头主体的轴向平行圆柱面。
30.过渡段的外表面为球面或者为与接头主体的轴向平行的圆柱面，即扩径的外表面和缩径的外表面间通过球面或者圆柱面过渡相连，突出部的最厚处通过该球面或者圆柱面与管子的内壁形成面接触，作用面积增大，二者间的挤压作用力被分散，且该球面或者圆柱面还可减小管子的弯折曲率，两种作用叠加，大大减小对管子损伤；此外，管子由扩径状态变为缩径状态前经球面或者圆柱面过渡，过渡更平缓，可确保管子的内壁与突出部的外表面紧密接触、不留空隙，进一步提高管子与内环间的密封效果。
31.本实用新型提供的用于连接管子的管接头中，由于内环的配合部的第二圆锥面与
接头主体的轴向间的夹角大于接头主体的插槽的第一圆锥面与接头主体的轴向间的夹角，管接头和管子安装完成后，第二圆锥面接触、并朝着接头主体的内部按压第一圆锥面，确保二者间形成一定的按压作用力；同时第二圆锥面的宽度w2为第一圆锥面的宽度w1的1.05
‑
1.6倍，以保证二者间相互接触、抵靠的区域具有足够的宽度，两方面参数的配合，第二圆锥面和第一圆锥面之间接触、抵靠的区域的面积足够大、按压作用力也足够大，以便在二者间形成强度可靠的密封，并减小流体通过第一流体通道和第二流体通道的过渡、连接区域内的阻力损失和防止该区域内发生的流体的湍流问题。
附图说明
32.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
33.图1为本实用新型提供的用于连接管子的管接头的接头主体的剖视图；
34.图2为本实用新型提供的用于连接管子的管接头的内环的剖视图；
35.图3为本实用新型提供的用于连接管子的管接头的螺帽的剖视图；
36.图4为本实用新型提供的用于连接管子的管接头与管子安装完成后的剖视图；
37.图5为图4中p处的局部放大示意图。
38.其中，1
‑
接头主体，10
‑
主体筒部，11
‑
管接收部，110
‑
外螺纹，12
‑
第一密封部，13
‑
插槽，131
‑
第一槽壁，131a
‑
第一圆锥面，132
‑
第二槽壁，14
‑
第一流体通道，2
‑
内环，20
‑
配合部，201
‑
圆柱面，202
‑
第二圆锥面，21
‑
连结部，22
‑
突出部，22a
‑
扩径的外表面，22b
‑
缩径的外表面，22c
‑
过渡段，23
‑
第二流体通道，3
‑
螺帽，30
‑
螺合部，300
‑
内螺纹，31
‑
按压部，4
‑
管子；
39.w1：第一圆锥面131a构成的第一槽壁131的宽度，即第一锥面131a的母线的长度；
40.w2：配合部20内侧的第二圆锥面202的宽度，即第二圆锥面202的母线的长度。
具体实施方式
41.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
43.如图1
‑
图4所示，本实用新型提供的用于连接管子的管接头包括接头主体1、内环2和螺帽3；下面详细介绍接头主体1、内环2和螺帽3的具体结构。
44.如图1所示的接头主体1，包括主体筒部10、一体形成于主体筒部10一端的管接收部11和内部的第一密封部12，第一密封部12位于管接收部11的径向内侧、二者间形成插槽13，主体筒部10内部形成第一流体通道14，管接收部11的外周具有外螺纹110。
45.插槽13具有朝向第一密封部12侧的第一槽壁131和朝向管接收部11侧的第二槽壁132，其中，第一槽壁131为第一圆锥面131a。
46.如图2所示的内环2，其具有依次同轴连续设置的筒状的配合部20、筒状的连结部21和突出部22及位于中心的第二流体通道23；配合部20以可拆卸的方式压入插槽13，连结
部21和突出部22从配合部20的一侧突出设置，突出部22的外表面包括扩径的外表面22a和缩径的外表面22b，该扩径的外表面22a位于突出部22的最末端，缩径的外表面22b位于连结部21和扩径的外表面22a之间，该突出部22和连结部21压入管子4一端的内部，并将管子4夹在其与管接收部11之间，该内环2能够在与管子4连结的状态下与接头主体1连接或脱离。
47.其中，配合部20的外周形成圆柱面201、内侧形成与第一圆锥面131a配合密封的第二圆锥面202，以便在配合部20与插槽13之间形成密封。
48.在一些较优的实施例中，将第二流体通道23的外径设为第一流体通道14的外径的70％
‑
95％，二者间的尺寸差别不至过大，可避免流体在第一流体通道14和第二流体通道23的过渡、连接区域内，发生流体的湍流现象，减小阻力损失，加快流体输送。
49.在其他较佳的实施例中，扩径的外表面22a和缩径的外表面22b为锥面。在与管子4装配完成后，突出部22的锥面状的扩径和缩径的外表面使得管子4不易滑出，确保管子4的内壁始终与锥面状的扩径的外表面22a和缩径的外表面22b间形成可靠的密封。
50.更好地，还在扩径的外表面22a和缩径的外表面22b之间设置过渡段22c，该过渡段22c的轴向长度为突出部22的轴向长度的15％～30％。该内环2的连结部21和突出部22插入管子4一端的内部后，突出部22的最厚处通过该过渡段22c的外表面与管子4的内壁形成面接触作用面积增大，二者间的挤压作用力被分散，且该过渡段22c的外表面还减小了管子4的弯折曲率，两种作用叠加，大大减小了对管子4的损伤。
51.如图2和图4所示，该过渡段22c的外表面为与接头主体1的轴向平行的圆柱面。或者，该过渡段22c的外表面为球面也可以。
52.过渡段22c的外表面为球面或者为与接头主体1的轴向平行的圆柱面，即扩径的外表面22a和缩径的外表面22b间通过球面或者圆柱面过渡相连，突出部22的最厚处通过该球面或者圆柱面与管子4的内壁形成面接触，作用面积增大，二者间的挤压作用力被分散，且该球面或者圆柱面还可减小管子4的弯折曲率，两种作用叠加，大大减小对管子损伤；此外，管子4由扩径状态变为缩径状态前经球面或者圆柱面过渡，过渡更平缓，可确保管子4的内壁与突出部22的外表面紧密接触、不留空隙，进一步提高管子4与内环2间的密封效果。
53.如图3和图4所示，螺帽3通过螺合部30的内螺纹300紧固于管接收部11的外螺纹110的外周，并通过按压部31与内环2一起将管子4紧固至接头主体1。
54.研究发现，将第二圆锥面202的宽度w2设为第一圆锥面131a的宽度w1的1.05
‑
1.6倍，并且，第二圆锥面202与接头主体1的轴向间的夹角大于第一圆锥面131a与接头主体1的轴向间的夹角时，第二圆锥面202和第一圆锥面131a之间接触、抵靠的区域的面积足够大、按压作用力也足够大，二者间能够形成强度可靠的密封，并减小流体通过第一流体通道14和第二流体通道23的过渡、连接区域内的阻力损失大的问题。
55.通入120℃、0.2mpa的流体60h，具体的密封性及流速测试数据如表1所示。
56.表1 w2、w1不同数值下的测试结果汇总
[0057][0058]
当w2/w1小于1.05时，第一流体通道14和第二流体通道23的的尺寸相差不大，二者的过渡、连接区域不会给流体的流动额外带来较大的阻力损失，但是，在测试过程中，出现泄漏的现象。而当w2/w1大于1.6时，管接头始终能与管子4形成可靠的密封，测试过程中不出现泄漏的情况，但是由于两流体通道的尺寸相差过大，流体通过第一流体通道14和第二流体通道23的过渡、连接区域的阻力损失较大，流速下降20％以上。
[0059]
因此，w2/w1在1.05
‑
1.6之间取值是比较好的，既能确保管接头与管子4之间可靠的密封性，又不会给流体流动造成过大的阻力，避免第一流体通道14和第二流体通道23的过渡、连接区域内出现流体的湍流的发生。另外，为保证第二圆锥面202能够对第一圆锥面131a形成足够强度的挤压作用，将第二圆锥面202与接头主体1的轴向间的夹角设为大于第一圆锥面131a与接头主体1的轴向间的夹角。因为当前者等于或小于后者时，会出现第二圆锥面202对第一圆锥面131a产生的挤压作用力不足的问题，不能提供最佳的密封，存在泄漏的风险。
[0060]
本技术提供的用于连接管子的管接头中，由于内环2的配合部20的第二圆锥面202与接头主体1的轴向间的夹角大于接头主体1的插槽13的第一圆锥面131a与接头主体1的轴向间的夹角，管接头和管子4安装完成后，第二圆锥面202接触、并朝着接头主体1的内部按压第一圆锥面131a，确保二者间形成一定的按压作用力；同时第二圆锥面202的宽度w2为第一圆锥面131a的宽度w1的1.05
‑
1.6倍，以保证二者间相互接触、抵靠的区域具有足够的宽度，两方面参数的配合，第二圆锥面202和第一圆锥面131a之间接触、抵靠的区域的面积足够大、按压作用力也足够大，以便在二者间形成强度可靠的密封，并减小流体通过第一流体通道14和第二流体通道23的过渡、连接区域内的阻力损失和防止该区域内发生的流体的湍流问题。
[0061]
尤其是当内环2的配合部20的第二圆锥面202与接头主体1的轴向间的夹角与接头主体1的插槽13的第一圆锥面131a与接头主体1的轴向间的夹角差值小于90
°
，即第二圆锥
面202和第一圆锥面131a间的夹角为锐角时，由于第一密封部12的前端较薄，容易变形，使得在安装过程中，第一密封部12的前端先接触配合部20并产生形变，随着内环2进一步推入，形变量进一步变大，第一密封部12的前端与配合部20间的挤压力进一步提高，第一圆锥面131a形成与第二圆锥面202可靠的抱紧密封。如图5所示，安装完成后，第一密封部12的形变量达到最大，从第一圆锥面131a和第二圆锥面202的接触面来看，形成了从第一圆锥面131a的前端向后端逐渐变大的应力分布，有利于该管接头在高温高压流体管路环境中的长期使用。
[0062]
进一步优化第一圆锥面131a和第二圆锥面202的结构，将第二圆锥面202与管接头的轴向间的夹角与第一圆锥面131a与管接头的轴向间的夹角间的差值在5
°‑
15
°
之间时，管接头能够与管子4形成可靠的密封连接，又不会造成流体流速大幅下降的问题。因为二者差值在5
°‑
15
°
之间时，即第二圆锥面202和第一圆锥面131a间的夹角的大小5
°‑
15
°
之间时，配合部20朝着接头主体1内部的方向挤压第一密封部12的强度足够大，能够保证第一圆锥面131a和第二圆锥面202之间形成可靠的密封；同时，也保证在二者接触、挤压的区域内，形成合理的应力分布，避免第一圆锥面131a的前端和后端的应力差别过大，而发生局部的密封失效的问题；另外，配合部20也不至于过度挤压第一密封部12，造成流体通道内部形状的变化，进而给流体流动带来不利影响。
[0063]
其中，第二圆锥面202与管接头的轴向间的夹角以j2表示，第一圆锥面131a与管接头的轴向间的夹角j1表示。
[0064]
通入120℃、0.2mpa的流体60h，具体的密封性及流速测试数据如表2所示。
[0065]
表2 j2、j1不同数值下的测试结果汇总
[0066][0067][0068]
当(j2
‑
j1)的值小于5
°
时，配合部20对第一密封部12的挤压作用强度不足，第一圆
锥面131a与第二圆锥面202之间不能形成可靠的密封，测试过程中，出现泄漏的现象；而(j2
‑
j1)的值在15
°
以上时，配合部20对第一密封部12的挤压作用过度，造成流体通道内部形变较大，进而对流体流动造成不利的影响，流体通过时，阻力损失较大，流速下降的幅度都在20％以上。
[0069]
(j2
‑
j1)在5
°‑
15
°
范围内取值时，管接头和管子4间始终形成可靠的密封，整个测试过程中，不出现泄漏的现象，并且，流体流入和流出的速度下降的幅度都在15％以下。
[0070]
为方便接头主体1和内环2的加工、制造，将第二圆锥面202与管接头的轴向间的夹角设为40
°‑
45
°
，即第二圆锥面202与内环2的轴向间的夹角在40
°‑
45
°
之间，第一圆锥面131a与管接头的轴向间的夹角设为30
°‑
40
°
，即第一圆锥面131a与接头主体1的轴向间的夹角设为30
°‑
40
°
。
[0071]
如图1和图4所示，在其他实施例中，第一槽壁131和第二槽壁132的起始端通过圆弧面过渡连接、形成插槽13的槽底，圆弧面的半径r小于配合部20的末端的宽度。
[0072]
管接头和管子4装配完成后，配合部20的末端与槽底间留有空隙，即配合部20未插至插槽13的槽底。
[0073]
插槽13的槽底为圆弧面，第一槽壁131和第二槽壁132的起始端分别与圆弧面的两端过渡连接，过渡连接更光滑，同时使得插槽13的槽深变大，与配合部20形成过盈配合的余量更大，密封强度更高；而圆弧面的半径r小于配合部20的末端的宽度，也确保插入插槽13内的配合部20能够对第一密封部12产生足够强度的挤压作用，进一步改善第一圆锥面131a和第二圆锥面202之间的密封效果。比较好地，配合部20的末端的环形平面的宽度为槽底的圆弧面半径r的1.4
‑
2.1倍时，配合部20能够对第一密封部12产生挤压作用强度合适，能够确保密封，又不会过度挤压第一密封部12。
[0074]
该用于连接管子4的管接头在与管子4及其他设备连接后，流过其中的流体温度通常比较高，通常在100℃以上，管接头的组件会发生热膨胀，而配合部20的末端与槽底间留有空隙时，组件发生热膨胀后，配合部20也不会挤坏插槽13的结构，而是始终与插槽13间形成可靠的密封。
[0075]
其中，第一槽壁131和第二槽壁132的起始端指的是二者靠近主体筒部10的一端，配合部20的末端指的是其远离连结部21的一端。
[0076]
在另一些较优实施例中，第一槽壁131和第二槽壁132呈v字状延伸，第二槽壁132与接头主体1的轴向间的夹角为1
°‑3°
，其能够在保证能够与配合部20外周的圆柱面形成可靠的密封连接的前提下，方便配合部20的插入和拔出操作。
[0077]
以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。