专利名称：管接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连接水管或热水管的管接头。
为了连接诸如水管和热水管之类的管子，已经有了一种包括圆柱形连接体和槽环的管接头。在这种常规的管接头中是将槽环设在连接体端部外圆周表面上。为了连接一根管子，将连接体端部插入管子的端部中。然后将一个诸如螺母之类的阴螺纹件拧在一个设在槽环上的阳螺纹部分上，从而用连接体和槽环牢固地支撑住管子的端部。
日本专利公开No.4-262189公开了一种管接头，这种接头整体地包括一个连接体和一个槽环。连接体包括构成连接体内圆周表面的内层和构成其外圆周表面的外层在连接体端部外圆周表面上设有一个阳螺纹部分。内层由热变形温度为95℃或更高的热塑性树脂构成，例如聚醚酮醚、交联聚乙烯和聚亚苯基硫化物。外层由螺旋扭矩强度为300kg/cm2或更高的热塑性树脂制成，如聚醚酰亚胺、聚亚苯基硫化物和聚醚砜。槽环则由尼龙和聚乙烯之类的热塑性树脂构成，这种材料具有足够的在其受到阴螺纹件的螺旋扭转时仍可减小直径的可延展性。
但是，日本专利公开No.4-262189所公开的这种常规管接头有一个问题，即不管是设有外层端的阳螺纹部分还是设在槽环导向端部上的阳螺纹部分都没有足以单独使用的剪切强度。因此在实际使用中，经常要用附加的玻璃纤维对上述热塑性树脂进行加强。
将玻璃纤维加入热塑性树脂中可以有利地提高所制成的管子的剪切弹性模数，即阳螺纹部分的剪切强度。但其负作用却是降低了所制成的管子的冲击强度。结果是，如果在工作的时候管子受到一个冲击，如在管子掉落或一件工具或类似物落在管子上时管子会裂开或完全破碎。即使是已将管子装好，根据其工作位置的不同也有可能受到冲击。
本发明的目的在于提供一种管接头，它包括一个连接体和一个槽环从而使其易于处理，这种管接头具有优秀的耐热性、耐化学性和压缩强度，其中在连接体或槽环的外圆周表面上制成的杆状螺纹部分具有高剪切强度和冲击强度。
为实现上述目的，本发明提供一种管接头，包括连接体和槽环;槽环整体地设在连接体端部外表面上，在其外圆周表面上设有一个阳螺纹部分;连接体为三层结构，其内层构成连接体的内圆周表面，中间层构成内层的外圆周表面，外层构成连接体的外圆周表面;其中内层由包含作为主要成份的聚醚酮醚的热塑性树脂制成，中间层由包含加强纤维的热塑性树脂制成，外层由拉伸延伸率为10至1000%，悬臂冲击值为50至1000J·m-1的热塑性树脂制成。
本发明由外层覆盖住中间层的外圆周表面使其不暴露在外面。
在本发明的一种实施例中，在连接体外层的外圆周表面上设有与扳手相啮合的扳手啮合部分;相对扳手啮合部分在中间层上设有一个扳手啮合基部;在扳手啮合基部的表面上设有一个防转动部分用于与外层内表面相啮合并防止外层转动。
在本发明的另一个实施例中在扳手啮合基部的表面上设一个防滑部分，用于与外层的内表面相啮合并防止外层在轴线方向上的滑动。
在本发明的又一个实施例中，在扳手啮合基部的表面上设置一个防转动部分用以与外层内表面相啮合并防止外层转动;在扳手啮合部分表面上设有一个防滑部分用于与外层内表面相啮合并防止外层沿轴线方向滑动。
可以用以聚醚酮醚为主要成分的热塑性树脂作为内层的材料。这种热塑性树脂的熔点最好为300℃或更高，熔融粘度为1000至10000泊(在380℃温度和1000秒-1的剪切速度下)。若熔融粘度低于1000泊，所制成的内层的耐热性和机械强度就差。
另一方面，如果熔融粘度高于10000泊，则制成的内层液性差且不易于模铸。
根据本发明，用作中间层的热塑性树脂对于用作内外层的树脂要有优秀的粘接性能。此外，用作中间层的热塑性树脂在刚性和耐热性能方面也应是优秀的。这种树脂可是酰胺、聚乙烯、聚丙烯、对苯二酸聚丁烯脂、聚氯乙烯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚砜、聚亚苯基氧化物、聚亚苯基硫化物、聚砜和聚酯酰亚胺。其中聚酯酰亚胺、聚砜、聚醚砜和聚亚苯基硫化物最好用于中间层。
加到作为中间层的热塑性树脂中的加强纤维包括无机纤维，如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、铅纤维、镁硅酸盐纤维、钛型纤维和碳型纤维;还包括有机纤维，如芳族聚酰胺纤维。
最好从重量百分比的5至50%的量加入加强纤维。若加入的量小于5%，则不能充分改善所制成的的中间层的剪切弹性模数。另一方面，如加入量高于50%，则热塑树脂的液性恶化，从而难于模铸中间层。
另一方面，用作外层的热塑性树脂的拉伸延伸率为10至1000%，悬臂冲击值(Izot impact value)为50至1000J·m-1。这种热塑性树脂包括酰胺树脂的尼龙、聚烯烃树脂如聚乙烯和聚丙烯，还有聚缩醛树脂。其中，最好采用酰胺树脂。
其中，以一种根据“ASTM D638”的方法取得拉伸延伸率，而以一种根据“ASTM D256”的方法取得悬臂冲击值(带凹陷)。
根据本发明，以下述方法整体地制成内层、中间层和外层首先将用作内层的热塑性树脂插入第一喷射注模腔中，由此铸成内层。接着将如此铸成的内层放在第二喷射注模腔中，然后将用作中间层的热塑性树脂插入第二喷射注模腔中从而将内层盖住，由此铸出中间层。最后，将整体模铸的内层和中间层放入第三喷射注模腔中以便铸出外层和槽环，然后将用于外层的热塑性树脂放入第三喷射注模中从而将内层和中间层覆盖，由此铸出带槽环的外层。最后整体地模铸三层。其中，内层、中间层和外层是按上述顺序模铸的。但本发明并不局限于该顺序且该顺序也是可以任意改变的。例如，可以首先模铸中间层，然后再顺序模铸内层和外层。作为一种变化，也可以按外层、中间层和内层的顺序来模铸。
也可以采用带有许多夹持杆的旋转型夹持装置。此时，分别将第一、第二和第三喷射注模腔布置在三个夹持杆上。然后按顺序将一个模芯传送到三个夹持杆上，由此顺序喷射模铸内层、中间层和外层。
本发明上述及进一步的目的、特征和优点将随着以下结合附图的描述而变得更明显。但可以很明确地理解到，这些附图仅用于图解说明而不对本发明构成任何限制。其中
图1是根据本发明一个实例的三通接头结构的局部剖视图;
图2是根据本发明另一个实例的杆状连接件结构的局部剖视图;
图3是表示图2杆状态连接件中间层的立体图;
图4是根据本发明另一个实例的弯接头结构的局部剖视图;
图5是根据本发明又一个实例的直通接头结构的半剖视图;
图6是根据本发明比较实例三通接头结构的局部剖视图;
图7是根据本发明如何完成一个弯曲方法的示意图;
图8表示根据本发明实例1和比较实例1的加载位移曲线;
图9表示根据本发明实例2和比较实例2的加载位移曲。
下面将参照图1至5所示优选实例对本发明进行描述。
图1是局部剖视图，表示根据本发明的一个例子的一种三通1的结构。
如图1所示，三通1具有三个端部，每个端部均与穿入其中的管子相连。三通1整体地包括一个连接体2和一个槽环5，连接体2包括三个管形段。
连接体2的每个管形段均制成近乎圆的。连接体2具有一种三层层状结构;即与从中流过的流体相接触的内层21;覆盖内层21的中间层22;覆盖中间层22的外层23。被连接的管子P插在连接体2的连接部分3的导向端部中，该部分中没有中间层22，因而露出带有一道环形槽4的内层21。
与外层23制成一体的槽环5围绕着环形部分3。因而在槽环5的内表面和连接部分3之间形成容纳管子P的插入部分6。另外，沿轴线方向在槽环5的导向端部上设有许多槽51。槽环5的外表面上设有阳螺纹52。在外层23上还设有六角扳手啮合部分231用于在连接管子时卡上一个扳手。在中间层22上相对扳手啮合部分231设有一个扳手啮合基部221。在该基部221上还设有防滑部分222。防滑部分222将与外层23的内表面相啮合并防止外层23在轴线方向上滑动。在该图中防滑部分222为凹入的形状，但它也可以是凸出的形状。
内层21由热塑性树脂制成，这种树脂含有聚醚酮醚，且当其为主要组份时将表面出高热阻。中间层22是由加了加强纤维的热塑性树脂构成，这种树脂具有高热阻、高机械强度、高刚性并且对用作内、外层21和23的各种热塑性树脂具有优秀的粘接性。外层23由这样一种热塑性树脂制成，即其具有10至1000%的拉伸延伸率和50至1000J·m-1的悬臂冲击值且在剪切和冲击强度方向都是优秀的。如此材质的内层21、中间层22和外层23均由射塑模铸制成。依此例，在图1中X点处内层21为2mm厚，中间层22为4mm厚，外层23为4mm厚。
为了连接三通1和管子P，在圆形槽4中装入一个弹性衬垫7，然后将管子P的一端插入插入部分6中。再将一个螺帽8(阴螺纹件)拧到槽环5的阳螺纹上，从而缩小槽环5的直径。结果是管子P的端部变形使弹性衬垫7压在管子P的内表面上，这样便夹住管子P并封住液体。
另外，为了改善内层21和中间层22之间的粘接最好对内层21的外表面进行拉伸成形处理。
图2是一个局部剖视图，其中表示根据本发明另一个实施例的杆状连接件9的结构。图3是表示图2的杆状连接件9的中间层22a的主体图。
如图2所示，杆状连接件9也是三层或层状结构，即内层21a，中间层22a和外层23a。这三层21a，22a和23a由与上述图1层结构相同的方法构成。在杆状连接件9的端部(图2的左端)上设有一个与上述三通1相同的连接管子用的连接部分。在其另一端(图2的右端)上，在外层23a上制出一个用于连接阀(未示出)的阳螺纹10。几乎沿轴向在外层23a的中心部分，设有一个将与在接管子时所用的扳手相啮合的六角扳手啮合部分231a。此外在中间层22a处相对扳手啮合部分231a设有一个扳手啮合基部221a。扳手啮合基部221a的表面是凹陷的从而形成防滑部分222a。该部分222a将与外层23a的内表面相啮合以防止外层23a在轴向上的滑动。最好如图3所示，将防滑部分222a设有一对相对角度的六角扳手啮合基部221a上。此外，还可以在扳手啮合基部221a的表面上设置一个凹陷形的防转动部分223a，从而使上述防滑部分222a不会重叠。在本例中防转部分223a为凹陷形状，但它也可以是凸起的形状。
另外，为改善内层21a和中间层22a之间的粘接，最好对内层21a的外表面进行拉伸成形处理。
图4是一个局部剖视图，其中表示了根据本发明另一个实施例的弯接头91。该弯接头91也是三层结构，即内层21b，中间层22b和外层23b。这些层也是用与上述图1和图2相同的方法制成。弯接头91也具有一个将管子连在其一端的连接部分3b，它还包括一道环形槽4b，一个槽环51b，一些槽51b，一个阳螺纹52b，一个插入部分6b，一个扳手啮合基部221b，一个防滑部分222b和一个扳手啮合部分231b。
为改善内层216和中间层226之间的粘接，最好对内层21b的外表面进行拉伸成形处理。
图5为半剖视图，表示根据本发明的另一个实施例的直通接头的结构。该直通接头92也是三层式结构，即内层21c，中间层22c和外层23c。这些层由与上述图1，2和4中所述相同的方法制成。这种直通接头92的一端上设有用于连接管子的连接部分3c，它还包括一道圆形槽4c，一个槽环5c，一些槽51c，一个阳螺纹52c，一个插入部分6c，一个扳手啮合基部221c，一个防滑部分222c和一个扳手啮合部分231c。
此外，为改善内层21c和中间层22c之间的粘接，最好对内层21c的外表面进行拉伸成形处理。
下面将以图示实施例1和2以及参考图1和6至9的比较例1和2来对本发明进行详细描述。
(实施例1)如下制成图1所示三通接头1以ICI公司制造的“VICTREX450G”，聚醚酮醚(polyether etherketone)作为内层21的材料，其熔融粘度为4500泊(380℃温度，剪切速度1000秒-1)。中间层22采用GE Plasfics公司出品的“ULTEM2310”，聚酰醚亚胺，(polyetherimide)，其中含按重量百分比为30%的玻璃纤维(纤维平均直径13μm，平均长度300μm)。外层23的材料采用Dupont公司出品的“ZYTEL408HS”，酰胺66(拉伸延伸率200%，悬臂冲击值100J·m-1)。首先，用中间层注模将用作中间层22的材料熔化。然后将如此获得的模型放入内层注模中再将内层21的材料喷入。将由中间层22和内层21构成的如上所述获得的注模置入外层注模中，再将外层23的材料喷入。如此用喷注整体地制成内层21，中间层22和外层23。各层的模铸条件如表1所示。
表1内层*1 中间层*2 外层*3铸模温度℃ 150 130 60树脂温度℃ 370 360 270注射压力kg/cm21500 1600 1500＊1由聚醚酮醚制成＊2由含玻璃纤维的聚醚酰亚胺(pdyetherimide)制成，＊3由酰胺66制成。
接下来，如图7所示以50mm间隔在两端处自由支撑六角扳手啮合部分。在这样的条件下，以1mm/分钟，25℃温度的加载速度在管接头的中心部位加载进行弯曲试验，并由此获得如图8虚线所示的加载位移曲线。加载位移曲线表明在1000kg左右的载荷下无异常出现。
将管接头如图7所示地支撑住，在20℃，坠落高度增加50cm的条件下使一个铁球(重1公斤)落在管接头的中心以此对其进行坠落冲击试验。结果如表2所示，其中表示出在坠落高度为200cm的情况下管接头不会发生破裂。
(实施例2)除去中间层22的材料及模注条件外，采用与例1相同的方法获得图1的三通接头1。中间层22的材料是由Polyplastics公司制造的“fortron 6465”聚亚苯基硫化物(polyphenylene Sulfide)制成，其中按重量百分比含有30%的玻璃纤维(平均纤维直径13μm，平均长度300μm)。在铸模温度120℃，树脂温度320℃，喷射压力1300kg/cm2的条件下模铸中间层22。
采用与实施例1相同的方法对所获得的三通接头1进行弯曲试验，由此获得如图9虚线所示的加载位移曲线。该曲线表明在1200公斤左右的载荷下无异常情况出现。
接着对三通接头1进行坠落冲击试验。结果如表1所示，其中表明在200cm的坠落高度下本实例中的三通接头不会破裂。
(比较例1)如图6所示，制成中间层的三通接头16。该接头为双层结构，即内层220和外层230。内层220厚度与例1的内层厚度相同(2mm)。内外层220和230的总厚度等于实施例1中三层的总厚度(10mm)。其模铸条件和方法亦与图1的相同。
采用与例1相同的方法对由此获得的三通接头16进行弯曲试验，取得图8实线所示载荷位移曲线。该曲线表明在1000公斤左右的载荷下三通接头16破裂。
然后再对三通接头16进行与实施例1相同的坠落试验。结果如图6所示，该结果表示在150cm的坠落高度下三通接头16破裂。
(比较例2)制成无中间层的图6所示的三通接头16。该接头16为内层220和外层230构成的双层结构。内层220具有与实例2的内层相同的厚度(2mm)。内、外层220和230的总厚度与例2的三层的总厚度相同(10mm)。模铸条件及方法与实例2相同。
用与实施例1相同的方法对如此获得的三通接头1b进行弯曲试验，取得如图9实线所示的加载位移曲线。该曲线表明三通接头1b在1200公斤左右的载荷下破裂。
对三通接头1b进行与例1相同的坠落冲击试验。结果如表1所示，其中表明在100cm的坠落高度下三通接头1b破裂。
实施例1和2，比较例1和2的坠落冲击试验结果如下表2所示。
表2坠落高度 实施例1 实施例2 比较例1 比较例2
50cmm 正常 正常 正常 正常100cmm 正常 正常 正常 破裂150cm 正常 正常 破裂 破裂200cm 正常 正常 破裂 破裂从上述结果可以明显地看出，设置中间层改善了所制成的管接头的机械强度和刚性。
如上所述，本发明的管接头整体上包括连接体和槽环。连接体为内、外层和中间层所构成的三层式结构。与流体相接触的内层由包含聚醚酮醚的热塑性树脂构成，当以聚醚酮醚为主成份时便具有高的耐热性。覆盖内层的中间层由包含具有很高机械强度和刚性的加强纤维的热塑性树脂构成。覆盖中间层的外层由具有优秀的拉伸延伸率和高冲击强度的热塑性树脂构成。
设在外层端部外圆周表面上的槽环也由与外层相同的热塑性树脂制成。因此，所获得的管子接头具有很强的耐化学性及很高的抗压强度。这样，即使是有高温和高压液体流过时也很难出现气泡或热变形。另外，本发明的管接头很难破碎、损坏，破裂，即使是受到冲击或扭矩时也不会变形。
本发明管接头在耐热和耐化学性能方面是优秀的且具有很强的抗压强度。管接头上的每一个阳螺纹均具有优秀的剪切强度和冲击强度。管接头上的每一个阳螺纹均具有优秀的剪切强度和冲击强度。由于具有这些优点，所以这种管接头在受到压缩、弯曲、坠落和/或冲击时也不会破裂。即使拧上阴螺纹或类似件亦不会使管接头的各阳螺纹部分损坏。
根据本发明，整体地制成连接件和槽环，这样就不要将槽环装在连接体上的附加步骤，因而简化了布设管子的工作。此外，管接头也易于贮存和处理。
另外，由于在一个扳手啮合基部处设置了防滑部分和/或防转动部分，因而消除了在布设管子而在扳手啮合部分上施加外力时外层相对中间层滑动或移动的可能性。
在不脱离本发明的精神和范围的条件可以由本领域普通技术人员做出各种其它的改进。因此本发明的范围仅由所附的权利要求所限定。
权利要求
1.一种管接头，包括连接体和槽环；槽环整体地设在连接体端部外表面上，在其外圆周表面上设有一个阳螺纹部分；连接体为三层结构，其内层构成连接体的内圆周表面，中间层构成内层的外圆周表面，外层构成连接体的外圆周表面；其中内层由包含作为主要成份的聚醚酮醚的热塑性树脂制成，中间层由包含加强纤维的热塑性树脂制成，外层由拉伸延伸率为10至1000%，悬臂冲击值为50至1000J·m-1的热塑性树脂脂制成。
2.根据权利要求1的管接头，其特征在于，由外层覆盖住中间层的外圆周表面使其不暴露在外面。
3.根据权利要求1或2的管接头，其特征在于，在连接体外层的外圆周表面上设有与扳手相啮合的扳手啮合部分;相对扳手啮合部分在中间层上设有一个扳手啮合基部;在扳手啮合基部的表面上设有一个防转动部分用于与外层内表面相啮合并防止外层转动。
4.根据权利要求1或2所述的管接头，其特征在于，在连接体外层的外圆周表面上设置一个扳手啮合部分用于与扳手相啮合，与扳手啮合部分相对应在中间层上设有一个扳手啮合基部;在扳手啮合基部的表面上设一个防滑部分用于与外层的内表面相啮合并防止外层在轴线方向上的滑动。
5.根据权利要求1或2所述的管接头，其特征在于，在连接体外层的外圆周表面上设置一扳手啮合部分用于与一个扳手相啮合;相对扳手啮合部分在中间层上设有一个扳手啮合基部;在扳手啮合基部的表面上设置一个防转动部分用以与外层内表面相啮合并防止外层转动;在扳手啮合部分表面上设有一个防滑部分用于与外层内表面相啮合并防止外层沿轴线方向滑动。
全文摘要
本发明涉及一种管接头，包括连接体和槽环；槽环整体地设在连接体端部外表面上，在其外圆周表面上设有一个阳螺纹部分；连接体为三层结构，其内层构成连接体的内圆周表面，中间层构成内层的外圆周表面，外层构成连接体的外圆周表面；其中内层由包含作为主要成分的聚醚酮醚的热塑性树脂制成，中间层由包含加强纤维的热塑性树脂制成，外层由拉伸延伸率为10至1000％，悬臂冲击值为50至1000J·m
文档编号F16L47/26GK1103706SQ94114989
公开日1995年6月14日 申请日期1994年7月28日 优先权日1993年7月30日
发明者奥村雅彦, 森谷纪之, 中道一喜 申请人:积水化学工业株式会社