推入式连接配合集成密封结构、装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流体流通系统，尤其涉及推入式配合的密封结构，方便在配件内简单 插入和移除管道系统部件的设备和方法。
【背景技术】
[0002] 管道系统方便流体（如，液体、气体（如空气）或等离子体）的流通。如家庭、学 校、医院、商业建筑和其他在用的建筑物一般需要完整的管道系统，以便水和/或其他流体 流通用于各种用途。液体和/或气体，如冷水及热水、供呼吸的空气、乙二醇、压缩空气、惰 性气体、清洁剂、废水、工厂冷却水、油漆和涂料是一些液体和气体的例子，可通过管道系统 进行调度。管子的类型可包括，如铜管、不锈钢管、CPVC(氯化聚氯乙烯）管和PEX(交联聚 乙烯）管。为本发明公开的目的，术语"管子"或"管元件"理解为包括一个或多个管子和/ 或管元件。
[0003] 管连接以接合不同部分的管子是必需的，且必须是通用的，以适合特定管道系统 实施中要求的管子方向的变化。如，配件和阀可用在开口管子的末端，使两部分管子以特定 布局安装到一起。在配件类型中，举例来说，有弯头、T型接头、适用于各种目的，如管子尺 寸变化的连接器、堵头、球阀、截止阀和局部弯式接头。
[0004] 以往管元件一般通过使用焊炬熔接和/或焊接在一起。焊接配件是费时的、不安 全的且是劳动密集的。焊接也需要使用各种材料，如铜管及配件、金刚砂布或管道清洁刷、 助焊剂、银焊料、焊炬及点火器、管材切割机和护目镜。焊管工艺可通过首先准备待焊管子 开始，同时为形成良好接合，铜表面必须进行清洁。管子末端可用金刚砂布或特制钢丝刷在 外部清洁。配件内部也必须清洁。接下来，可涂助焊剂（一种糊状物）以去除氧化物，取软 焊料至其表面将连接的接合处。刷子可用于将助焊剂涂于配件内部和管子外部。再接着， 两根管子被稳固地推压到一起而就位，以便它们"触底"，即在配件内部齐平。为避免过焊， 焊料的顶部可弯到管子的尺寸。随着管子和配件就位，则用点火器或自动点火机构点燃焊 炬以开始焊接。加热几分钟后，如果铜表面足够热，以致焊料末端接触铜表面时焊料融化， 则焊料可用于接合缝，以便焊料敷于接合处周围并将管子和配件连为一体。
[0005] 近年来，推入式工艺已用于管道系统，以降低焊接连接方式的风险和时间。推入式 方法相比于焊接方式要求最少的配件知识及需要少得多的材料。如，为了采用推入式工艺 连接管子，可仅需要管子、快速连接配件、倒角/去毛刺工具和管材切割机。
[0006] 采用推入式工艺连接管道系统涉及的步骤可概述如下。首先，管子切割成合适的 长度并用去毛刺工具清洁管子末端。然后管子和配件被推合连接在一起。配件具有紧固环 (也称筒夹、卡环或扣环），紧固环带齿，当管子被插入时，紧固环的齿卡住管子。紧固环装 置用于提供反作用力，当创建正压密封时防止该装置断开。相应地，不需要扳手、箝位、粘合 和焊接。如用于管道系统的推入式和/或快速连接工艺可通过美国罗德岛州东普罗维登斯 市的迅捷装配（QuickFitting)公司GQPrcf系列推入式配件及相关产品供应商获得。另 外，此工艺在，如专利号为 7, 862, 089、8, 205915、8, 210, 576、8, 398, 122 和 8, 480, 134 的美 国专利中描述，它们的公开此处被整体引入用作参考。
[0007] 在以往的管连接工艺中，紧固环沿着塑料卡环支座插入配件主体，在大量的拉伸 测试中往往失效。进一步地，连接必须是乳制式的、粘合的或接收螺帽元件以使紧固环保持 在配件主体内。除了用于连接工艺的制造和组装的附加步骤，管道接头的强度由保持螺帽 元件决定。附加步骤和部件显著增加劳动和制造成本至最终产品的成本，并由于独特的组 装需要延长的时间而降低了总产能。
[0008] 除了上面所述的，当采用螺纹保持帽方法时，在配件主题和保持帽内刻制螺纹的 工序提高了制造配件部件的成本。进一步地，螺纹端帽方法不但需要机械组装，而且需要附 加成本和对螺纹应用螺纹密封剂。在以往使用铸造的保持帽方法中，铸造配件本体作为保 持帽的工艺显著增加了配件的最终组装成本。此外，铸造工艺一直将紧固环包裹在配件内， 由此，在不完全破坏环和配件情况下，紧固环不能被去除。
[0009] 除了附加组装步骤和增加的制造成本，由于各种原因，以往的配件和连接方法不 允许维修。在某些情况下，如，这是由于它们是在工厂密封的。在其他情况下，因为配件与管 子的分离可损坏或磨损部件。如，一些推入式连接配件具有永久性固定的用于去除配件的 拆卸环。拆卸环可被轴向按压以将紧固环的齿抬离插入的管表面，以便管子可被抽回。然 而，这种结构使配件损坏并寿命更短。此外，当紧固环装置作为反作用的保持元件有效工作 时，它们的功能使它们几乎不可能拆卸、去除或拆开用于循环使用。这样，紧固环被永久性 地附着，除非它们被切割和去除，这将破坏紧固环。
[0010] 不管通过传统的焊接方法连接，还是采用推入式方法连接，实际应用总是需要更 换配件和阀，并且在仅内部的小部件需要维修或更换的情况下，不允许配件或阀的重复利 用。
【发明内容】
[0011] 本发明部分地提供一种推入式配件组件包，在不损坏配件元件或管子的情况下， 促进推入式配件的重复利用。当在被连接的接合区域创建无泄漏密封时，本发明不使用工 具、钳子、焊料和粘接剂连接管道。进一步地，不同于以往的方法，本发明提供一种一体化的 释放推动器和锁定构件，允许在配件内快速锁定和解锁管元件。在本发明的实施例中，密封 结构在不用铸造、刻螺纹或粘合的情况下可安装在配件装置内。
[0012] 作为本发明的部分实施例所提供的，所述快速连接管接合组件包利用可锁定的释 放推动器，当在非锁定位置时，允许所述推动器在配件的轴向向内移动，抬起紧固环的齿， 从而方便圆柱形物体，如保持在配件内的管元件的插入和释放。所述释放推动器可适于永 久性地固定到配件，而在某种程度上，所述推动器能轴向和旋转地移动。所述释放推动器可 具有外部和内部的圆柱形部分，所述内部部分具有轴向扩展槽。也可提供一种锁定构件，包 括大体上为环形的主体，环形主体具有径向外表面和径向内表面，至少有一个接套构件从 所述径向内表面径向延伸进开口。在本发明的一个实施例中，所述推动器有多个槽，所述推 动器锁定构件有多个接套构件，所述释放推动器的轴向扩展槽具有不同的长度，稍长的槽 适于装上所述接套构件，稍短的槽适于与所述接套构件锁定啮合，以保持所述释放推动器 对所述锁定构件是临时固定的。当所述稍长的轴向槽与所述接套构件对齐时，轴向施加于 所述释放推动器的压力可在接套构件上移动释放推动器稍长的槽。这有助于允许管子插入 配件，同时，轴向施加于所述释放推动器的压力使推动器的所述内部圆柱形部分收缩紧固 环的齿，以为管子创建开口。一旦管子被完全插入，可减小轴向施加于所述释放推动器的压 力，从而释放所述紧固环上的压力，并允许紧固环的齿牢固地与管子啮合，使管子保持在合 适位置。进一步地，所述释放推动器可被旋转，以将所述接套构件与对应的稍短的槽对齐， 以便所述推动器被锁定到和/或固定到所述锁定构件。当锁定时，轴向施加于所述释放推 动器的压力将不允许推动器与紧固环的齿啮合。然而，为了将所述稍长的槽与所述接套构 件对齐，所述推动器可被旋转，从而允许释放推动器啮合于和收缩所述紧固环的齿。
[0013] 当需要去除管元件时，在释放推动器的稍长槽与推动器锁定构件的接套构件对齐 时可再向所述释放推动器轴向施加压力，将紧固环的齿从插入管抬离，以允许管子被移除。 在本发明的一个实施例中，所述释放推动器被永久地固定到配件并成为密封结构的一部 分。
[0014] 为了本发明公开的目的，配件（也称为主体构件）可包括阀构件和其他管元件，包 括，但不限于：连接接头、弯管接头、T型接头、堵头、球阀构件、管子和其他具有圆柱形开口 的物体。在本发明的一个实施例中，一个或多个密封构件密封垫插入物（如，〇型环构件） 安装进配件的内部所限定的密封腔。也可提供一种密封环稳定器构件，支撑一个或多个密 封环。此外，在各配件的管子接收末端，在配件内壁上加工锁定腔，以接收卡环构件和锁定 的推动器构件，并有助于保持所述紧固环的边缘。当反作用力施加于已经插入配件的管元 件时，内腔和外壳构件为密封构件和紧固环提供整体支撑。在本发明的一个实施例中，所述 卡环构件是在配件内紧固环的轴向向内设置的柔性金属构件。
[0015] -方面，本发明提供一种新颖的推入式配件接头封装结构，包括释放推动器和锁 定构件。如，所述密封结构还可提供一种卡环，用于使紧固环的基部牢固地保持在配件的锁 定腔内。在一个实施例中，所述卡环结合所述锁定构件牢固地保持所述紧固环基部。所述密 封结构还可包括一个或多个密封构件和一个密封构件稳定器环。一种根据本发明的方法可 包括：将所述锁定构件插入配件的锁定腔，及将所述释放推动器的一部分插入所述锁定腔， 并固定而可移动地将释放推动器与所述锁定构件啮合。另一种根据本发明的方法可包括： 提供配件和集成的密封结构，用于在所述配件的锁定腔内将所述释放推动器固定到所述锁 定构件。一种根据本发明的装置可包括：具有锁定腔的配件，保持在所述锁定腔内的锁定构 件和适于固定而可移动地与所述锁定构件啮合的释放推动器。在本发明的实施例中，所述 释放推动器的一部分保持在所述配件内，一部分保持在配件外。
[0016] 在本发明的其他接头组件的实施例中，配件具有内壁、外壁、端壁、密封垫构件、一 个或多个密封构件和保持环构件，推动器锁定构件和紧固环被插入所述配件内部。也提供 一种可与所述推动器锁定构件啮合的释放推动器，由此，所述释放推动器部分地可延伸进 所述配件内部。所述紧固环、密封构件、密封垫构件、保持环、推动器锁定构件和释放推动器 一起，及在部分组合中，为本发明提供密封结构165的实施例。进一步地，为了方便插入所 述配件内部和从配件内部移除，所述紧固环、密封垫构件、保持环和推动器锁定构件中的一 个或多个可被分开。在此实施例中，所述释放推动器可释放地固定到所述推动