CN100547279C - 倒刺夹具 - Google Patents

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Abstract

一种提供一个软管在一个倒刺装配件中的防漏连接的塑料倒刺夹具。倒刺夹具包括一个能够接合在管形件和管子一端上的圆柱形套爪；一个圆柱形套筒，具有一个用于接纳所述套爪和在其中锁定所述套爪的中心通孔，其中，套爪具有多个通过割缝隔开的弹性装置和一个外表面，在外表面上有环形槽，该套爪还具有环形凸边，该环形凸边从用于限定套筒的阻挡一端延伸，并且所述套筒有一个带有一个环形突起的内表面，环形突起的成形和定位成使其置于套爪的环形槽中，当套爪锁定套筒中时，所述多个弹性装置在所述管子周围径向地收缩并且基本上消除割缝，以便提供在管子周围的360°压缩。

Description

倒刺夹具
技术领域
本发明涉及一种用于一个管形体的固定装置。
背景技术
通过软管输送流体被广泛用于各种环境。最终，软管与气体或液体流体源、流体输送地或其它软管连接。需要在软管的末端设置一个安全的和防泄漏的连接装置。尽管这些要求在所有使用软管的环境中都是必要的，但这些要求在医疗和制药方面是至关重要的。在医疗和制药方面，用软管及其相关的连接装置进行luer装配、快速连接或无菌装配，例如用于血泵、制氧机、睡眠窒息(sleep apnea)设备、医用输送容器、IV袋等。目前这些领域的软管使用绳索带。在自动的和其它工业环境中，软管通过软管夹与一个倒刺装配件(barb fitting)连接。这两种连接装置表现出很差的拉脱强度，并且具有固有的泄漏途径。
发明内容
本发明是一种用于连接一个软管和一个有倒刺的装配件的倒刺夹具。装配件用于许多应用中，特别是用于医疗和药品方面，如睡眠窒息设备、医用输送容器、IV袋等。本发明的倒刺夹具替代了表现出很差的拉脱强度和固有泄漏途径的绳索带。
在本发明的一个方面中，倒刺夹具包括一个能够接合在管形件和管子一端上的圆柱形套爪；一个圆柱形套筒，具有一个用于接纳所述套爪和在其中锁定所述套爪的中心通孔，其中，套爪具有多个通过割缝隔开的弹性装置和一个外表面，在外表面上有环形槽，该套爪还具有环形凸边，该环形凸边从用于限定套筒的阻挡一端延伸，并且所述套筒有一个带有一个环形突起的内表面，环形突起的成形和定位成使其置于套爪的环形槽中，当套爪锁定套筒中时，所述多个弹性装置在所述管子周围径向地收缩并且基本上消除割缝，以便提供在管子周围的360°压缩。
在本发明的另一个方面中，套爪的外表面包括一个模制在套爪的一部分上的螺纹，便于旋拧到内表面具有相应螺纹的套筒中。
在本发明的另一方面中，套爪和套筒整体模制在一起，其中套爪在脆弱的薄塑料件处与套筒连接。
在本发明的另一方面，套爪整体模制在一个有一个波纹状外部的套管上，并且环形凸边位于套爪与罩子之间，其中环形凸边可以包括微裂缝。
在本发明的另一方面，套爪有一个径向的球形外部；套筒有一个缩小的内孔，它的位置用于紧密地接纳套爪的径向球形外部，以便为管子和倒刺装配件提供高的支撑强度。
附图说明
参照附图阅读下面对本发明最佳实施例的描述，本领域技术人员可以了解本发明的其它应用。
描述参照附图进行，其中，相同的数字标号表示相同的零件。
图1是倒刺夹具一个实施例的立体图，其中包括套爪和套筒的接合；
图2是接合在一个管子和倒刺装配件上的倒刺夹具剖面图；
图3是套爪的立面图；
图4是套爪的端面图；
图5是沿图4的5-5线的套爪的剖面图；
图6是套筒的立面图；
图7是套筒的端面图；
图8是沿图7的8-8线的套筒的剖面图；
图9是模制成一个单一部件的套爪和套筒的剖面图；
图10是未组装部分的套筒和套爪的另一个实施例的剖面图，具有倒刺装配件的保护特征；
图11是组装后的图10套筒和套爪的剖面图；
图12是用于一个波纹套的套筒和套爪的剖面图；
图13a是一个套管密封的侧视立面图，套管密封带有整体式套爪和形状适于套管的套筒；
图13b是带有图13a的整体式套爪和套筒的套管密封的剖面图的一部分；
图14是沿14-14线的图13b的剖面图；
图15是模制成一个单一部件的套筒和套爪的剖面图；
图16是图15所示的模制成一个单一部件的套筒和套爪相结合的立体图；
图17a-c是把模制成单一部件的套筒和套爪的结合安装到一个管子和一个倒刺连接件上的一系列安装步骤的侧视立面图；
图18是一个具有互锁机构和一个螺纹外表面的套爪侧视立面图；
图19是另一个带有整体式套爪的密封套管的侧视立面图；
图20是沿图19的A-A剖面的一个微裂缝的放大立面图；
图21是图19所示密封套和整体式套爪的端面图；
图22是一个具有防错特征的套爪实施例的侧视立面剖面图；
图23是一个具有防错特征的套筒实施例的侧视剖面图；
图24是接合到图22的套爪上的图23套筒的侧视剖面图；
图25是一个只具有保持特征的套爪实施例的侧视剖面图；
图26是一个只具有保持特征的套筒实施例的侧视剖面图；
图27是接合到图25套爪上的图26套筒的侧视剖面图；
图28是一个倒刺夹具的组装装置的一个组件的端面图；
图29是一个倒刺夹具的组装装置的一个第二组件的端面图；
图30是组装装置中的套爪和套筒的侧视立面图；
图31是一个组装前的导电连接器的侧视立面图；
图32是组装后的导电连接器的侧视立面图；
图33是导电连接器的套爪连接组件的局部剖切视图。
具体实施方式
图1、2示出用于连接一个倒刺装配件12和一个管子14的本发明的倒刺夹具10。倒刺装配件12由一种可以热焊到一个propolene或ethelene医疗或药品袋上的非金属材料制成。倒刺装配件12可以具有不同的形状，但是一般包括一个扩张的端部16，用于紧密连接在一个柔性的管子14中，柔性的管子14最好由FDA认可的硅、TPE、TPR等制成。倒刺装配件12也可以包括一个限定连接器10的阻挡的法兰部分17。
连接器10包括一个套爪18和一个套筒20。套爪18是一个基本为环形的零件，该零件有一个用于接纳一个管子14的端部的通孔19。套筒20也是一个具有通孔21的环形零件，通孔21用于接纳管子14的端部，套筒20还有一个用于接纳套爪18的直径。套爪18和套筒20可以由FDA认可的材料制成。材料应该是有弹性的，例如聚丙烯。套爪18最好由缩醛制成，套筒20由聚碳酸酯制成。
见图3-5，套爪18有一个设有弹性装置的外表面22，用于径向收缩在管子14的周围。套爪18的第一端23形成一个不连续的环形环。一个环形槽26沿着外表面22并邻近第一端23。朝向第二端24并在环形槽26之外，套爪形成八个弹性舌片28。舌片28径向扩张，或在套爪18的第二端24处稍微扩张。舌片28大约在每个舌片的中间截面27处开始扩张。舌片28由一些狭窄的贯穿割缝25形成，这些割缝25从第二端24开始延伸，在环形槽26处结束。一个小突起30突出到每个狭窄贯穿割缝25的结束点以上。小突起30为套爪提供了补充的强度，并且如下面将要讨论的，还为套筒20提供了一个阻挡装置。八个舌片28形成一个使舌片收缩在一个管形件周围的弹性密封。每个其它舌片28之间，一个贯穿割缝29从第一端23延伸到相关舌片28的中间截面27处。贯穿割缝29为套爪18的第一端23提供弹性，而又不牺牲寿命。除了一个等距位于每个舌片28的中间截面27上的卡缘32外，套爪18的内表面31基本是光滑的，其原因将在下面描述。
套筒20示于图6-8。套筒20有一个光滑的环形外表面34。套筒20有一个形成平底的第一端或底端36。内表面40有一个从套筒20的第二顶端38开始并且向底端36增加尺寸的稍微向外的锥形。内表面40除了一个从内表面延伸出的环形突起42外在整个长度上基本是光滑的。环形突起42尺寸和在套筒20上的位置使得在连接器10接合时，其位于套爪18的环形槽26中。因此环形突起42位于套筒20的第二端或顶端38附近。
倒刺夹具10与倒刺装配件12和管子14的连接如下面将要描述的并如图1、2所示。套筒20首先位于管子14的自由端上，使得当套筒在管子14上时，套筒的第二端或顶端38离管子的端部最远。然后使套爪18位于管子14上，使套爪18的第一端23最接近套筒20。然后把倒刺装配件12的扩张端放入管子14中。倒刺装配件12的扩张端16的尺寸用于被接纳在管子14的内表面中。然后套爪18滑过在管子14中的倒刺装配件12的管子膨胀端16。位于套爪18的内表面31上的卡缘32紧密地围绕管子14装配，并且在倒刺装配件12的膨胀端16的下面。套爪18上的卡缘32形成一个围绕倒刺装配件12的保持装置。然后套筒20滑过套爪18，使套筒20的第一端或底端36初始时遇到套爪18的第一端23。当套筒20移动到套爪上时，套爪上的舌片28向内推到管子14和倒刺装配件12中，使套爪18的环形卡缘32向内推到管子14和倒刺装配件12中，以便提供它们之间的紧密密封，并且把环形卡缘32锁定在倒刺16下。套筒20继续滑过套爪18，直到套筒20的内表面40上的环形突起42位于套爪18的环形槽26内。套爪18的内表面31上的小突起30提供一个阻挡和锁定装置，防止环形突起42从环形槽26移出。因此倒刺夹具10只能借助一个工具取下，因此防止脱离连接和泄漏。倒刺夹具提供一个在倒刺装配件12和管子14上360°全方位径向压缩的保持系统。
作为变型，套筒120和套爪118(图9、15和16)可以模制成一个带有多个薄塑料件或脆弱塑料零件152的单一部件，这些塑料件和脆弱塑料零件152把两个组件(套筒120和套爪118)结合在一起，直到最后组装(未示出)。在把套筒120和套爪118最后组装到倒刺装配件和管子(未示出)的过程中，多个薄片或脆弱塑料零件153破碎，使套筒120和套爪118可以锁定在一起。该特点便于自动安装倒刺夹持装置，并进一步防止套筒120和套爪118在最后组装过程中的不适当定位。一个环形凸边或阻挡270可以从套爪118的第二端224径向延伸。环形凸边或阻挡270形成一个限制套筒120在套爪118上运动的阻挡装置。
图16也示出套筒120和套爪118模制成一个带有多个脆弱塑料零件152的单一部件，脆弱塑料零件152把两个组件(套筒和套爪)结合在一起，直到最后组装。图16的实施例还示出保持环154和围绕套爪118底部的各个锁定销156。当套爪118组装到套筒120上时，锁定销156被压缩，使内保持环154基本上是连续的，没有间隙，以便在套筒120中固定或安装一个环形突起(图10中未示出)。图16的套筒120中的环形突起与图2和6中所示的环形突起相同。保持环156提供一个围绕管子的360°压缩。最终组装时，锁定斜面或突起130与套筒的环形突起42一起卡入到最终锁定位置。图17a-17c示出组装图15和16的套爪与套筒结合的一系列步骤。该特点有利于自动安装保持系统，并进一步防止套筒120和套爪118在最终组装过程中的不适当定位。
图10和11所示的套筒220和套爪218的另一个变型保护在某些特殊应用中的倒刺装配件12。套爪218有一个球形外表面260，用于紧靠套筒220的内表面266。套爪218还包括一个沿着下边缘224的环形凸边或阻挡270，以便在组装时作为套筒220的阻挡。套爪218还包括一个小的环形突起264，用于组装时锁定在一个由套筒220的一个缩小镗孔截面266形成的卡缘265上。套筒220还通过小的脆弱塑料零件152与套爪218连接。为了保护倒刺装配件(未示出)，套爪218不包括图2所示的内卡缘32。但是，套爪218上的球形表面260的特征和环形凸边270以及套筒220上的小镗孔266分别为管子和倒刺装配件提供很高的保持强度。取消套爪218的内卡缘对具有容易破碎的小倒刺(约为1/16英寸)的小半径倒刺装配件特别有利。
倒刺夹具的另一个实施例包括图12所示的波纹状的管子套。在某些环境特别是汽车的环境中，一个管子14可以有一个波纹套115，以便提供更大的柔韧性，并且保护管子14。管子14的一个端部15没有波纹套115。对于管子14需要一个保持器和需要波纹套115保护的应用，套筒290有一个在套筒290顶端238处的肋条状内表面部分291，以便接纳和夹持波纹套115的抓持突起115a。套筒290位于管子14的端部和波纹套115上，使套筒290有肋条的内表面部分291在波纹突起115a。位于套爪288内表面281上的卡缘282紧密围绕管子14装配，并且在倒刺装配件12的膨胀端16的下面。套爪288向内压向管子14和倒刺装配件12，以便提供它们之间的紧密密封，并且把环形卡缘282锁定在倒刺16下面。套筒290的内表面293上的环形突起292位于套爪288的环形槽286内。套筒290有肋条的内表面291还提供波纹套115的突起115a的抓持。其它应用将使用保持系统，以便只给套筒290加波纹。
一种使用本发明的套爪和套筒技术的密封套管240的方法示于图13a、b和14。本发明可以用标准方法制造，使用一个套筒250和套爪248，用一个保持环252提供360°的径向压缩。套管夹具也可以使用一个连续孔254，孔254位于带有整体式套爪248和一个用于加入压缩的套筒250的套管240的端部。套管锁定装置也可以用一种材料加工形成，在连续孔内产生保持环252，以便提供以后的密封。
图18示出一个如图10示出和描述的套爪118，但是该套爪还包括一个向外的圆周螺纹302，以便于安装在一个套筒中。尽管没有出示，套筒的外表面可以有一个对应的螺纹，便于把套爪和套筒旋拧安装在管子和倒刺装配件上。互相锁定装置304a、b在套爪118的底部，防止一旦安装在套筒中套爪118的一部分纵向移动或者套爪118扭动。互相锁定装置由一个沿一个舌片28的一个边缘的突起304a和一个相邻舌片28中的一个互补的凹槽304b形成。套爪118的底部还包括一个形成套筒20的阻挡的环形凸边270。肋条340以45°的间隔沿环形凸边270的外圆周边缘布置。肋条340主要为球形或圆形，以便提供用于抓持的凹陷边缘表面，便于旋拧操作。
图19示出另一个套管310，该套管有一个用于安装在套筒314中的整体式套爪312。套管和整体式套爪310、312分别由吹模方法制成。因此，图19中的间隙不是形成图10所示锁定销的间隙，而实际上是一些厚度为0.030毫米材料的薄片316。薄片316很薄，当套爪312压缩到套筒314中时，薄片316可以折叠。薄片状的间距316仅沿套管310的远端分布。一个具有多个微裂缝320的环形突起318邻近套管310。图20示出从图19的A处看的一个微裂缝的放大图。微裂缝320使套爪312的突起318折叠，以便控制套筒314施加在保持环或卡缘(未出示，但是位于套爪312的内表面中)上的压缩量。套爪312、套筒314和管子14之间的密封点位于保持环318的321处和/或322处。该倒刺夹具的实施例将在任何应用中锁定并密封柔性密封套管，而与形状和尺寸无关。这种应用包括空气导管套管、前轮驱动套管和动力转向套管。
图21示出带有整体式套爪312的套管310的端面图，还示出微裂缝320和薄片316。另外，图21还示出套爪或套筒不一定是圆形，可以是其它形状，如椭圆形、多边形等。套爪312可以包括多个在套爪312上的保持环318和322。微裂缝320控制套筒314施加在多个保持环上的压缩量。突起或斜面330设有一个贴靠套筒314内表面的卡缘时阻挡套筒314的装置。这种具有一个整体式套爪的套管形状提供了许多应用，其中包括空气导管套、动力转向套以及其它应用。
图22示出一个与图23所示的防错套筒一起使用的套爪。图24示出锁定在在套爪380上的套筒332。如图23中可以看到的，套筒332的内表面有一个位于中心的横截面减小的区域334。横截面减小的区域334距套筒332的每一端等距离。图22所示套爪380的形状和位置使卡缘336和斜面338将锁定在套筒332的缩小内表面334的边缘337上。这些设置使套筒332的任何一端都可以移动到套爪380上。套爪380可以包括球形突起340或沿边缘324的伸长模块340。突起340有助于组装过程中将套爪全部推进。如图18所示，突起340可以沿着径向阻挡270。
图25、26、27示出一个用于代替一个绳索带、软管夹和空气夹的单一保持器的锁定系统。图25示出一个单一保持系统的套爪350。图26示出一个单一保持系统的套筒360。图26示出组装的套爪350和套筒360。在该实施例中，一个单一保持系统保持软管和管子，但是不提供360°压缩的倒刺突起。单一保持系统有在锁定销或舌片354上的固定斜面352和在套爪350上部的柔性斜面356。组装期间柔性斜面356向内移动，并且在最终组装时弹出，以便锁定在套筒360的内表面环362上。
图28示出一个消费者使用的工具的组件的俯视图，图29示出该工具组件的仰视图，该工具用于把一个套爪和套筒组件锁定在一个管子和装配件上。一个普遍的应用是用于修理通用的花园软管。图30示出使用中的图28和29组件的侧视立面图。第一组件，下面称为顶部零件420，有一个用于接纳装配件一部分的中心槽422。第一组件420的内表面424有一对从第一零件的相对侧面延伸的榫钉426。内表面424还有至少一对销子428，它的形状用于抓住一个套爪的底部。销子428最好构形成用于锁定或可释放地与套爪的固定斜面430连接。
图29和30中可最好地看见第二组件。第二组件432有一个用于接纳管子一部分的内槽434。第二零件432的内表面436有一对用于接纳来自第一零件的榫钉440的孔438。孔438可以位于圆柱体440内，圆柱体440通过适当的装置固定在第二零件432的内表面上。如图30所示，套爪和套筒位于该工具内。工具使套筒正确对准套爪，并且榫钉426使套筒轴向对准套爪。由于第一和第二零件连在一起，当套爪位于套筒中时，榫钉426进入到孔438中。
图31-33示出一个导电连接器500。移动的空气、液体或粉末穿过管子、管道或管线将产生静电。导电连接器设计用于地上或地下的接地。导电连接器包括一个套爪连接器502和至少一个套筒504，套爪连接器502有一对固定在每一端的套爪零件502a。套筒504的构形与上面描述的相同，但是比上面讨论的标准套筒厚50％，以增加保持能力，并提供补充的保护，防止磨损。见图33，套爪连接器502由一个不导电的塑料外壳506构成，外壳506有一个固有导电的聚合物衬管508。聚合物导电衬管508与塑料套爪连接器502之间有一个空间510。空间510是为了牢固地接纳一个带有一个导电内衬512的管道。导电连接器500首先通过把一个套筒504放在一个带有导电衬管512的管子上进行组装。带有导电内衬512的管子的自由端滑入到套爪连接器的空间510中。套筒504滑到套爪上，把带有导电内衬512的管子锁定在空间510内。套筒504固定管子并密封导电内衬。导电连接器500可以在每一端具有一个套爪连接结构，用于把两个分开的导电管连接在一起。一旦套筒504就位并锁定在套爪连接器502的套爪部分上，则从导电连接器的一侧到导电连接器的另一侧提供导电性。
已经结合目前考虑的最实用的优选实施例对本发明进行了描述，需要理解的是，本发明不局限于所公开的实施例，相反，本发明包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同设置，该范围与最广泛的解释一致，即包括法律允许的所有修改和等效结构。另外，在一个实施例中示出的单个特征也可以包括在其它实施例中。例如，模制在图18所示套爪外表面上的螺纹也可以模制在其它套爪上，如在导电连接器500的套爪零件502a上。沿图18和22中的套爪边缘的突起340也可以加在套爪的其它实施例上。这些或其它特征便于倒刺夹具的组装，并且不影响倒刺夹具的动态保持和360°径向压缩的密封。

Claims (14)

1.一种倒刺夹具，用于把一个软管固定在一个具有倒刺装配件的管形件上，倒刺装配件的一端能够插入到软管中，所述倒刺夹具包括：
一个能够接合在管形件和软管一端上的圆柱形套爪；
一个圆柱形套筒，具有一个用于接纳所述套爪和在其中锁定所述套爪的中心通孔，其中，套爪具有多个通过割缝隔开的弹性装置和一个外表面，在外表面上有环形槽，该套爪还具有环形凸边，该环形凸边从用于限定套筒的阻挡一端延伸，并且所述套筒有一个带有一个环形突起的内表面，环形突起成形和定位成使其置于套爪的环形槽中，当套爪锁定在套筒中时，所述多个弹性装置在所述软管周围径向地收缩并且基本上消除割缝，以便提供在软管周围的360°压缩。
2.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，它还包括一个模制在套爪外表面一部分中的螺纹。
3.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪整体地模制在套筒上，套爪在脆弱的薄塑料件处与套筒连接。
4.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪整体地模制在一个有波纹形外部的套管上，并且环形凸边位于套爪和套管之间。
5.如权利要求4所述的倒刺夹具，其特征在于，环形凸边是一个具有在其中形成微裂缝的突脊。
6.如权利要求4所述的倒刺夹具，其特征在于，所述弹性装置包括多个端部向外扩张的舌片，其中，每个舌片通过一个可折叠的塑料件与另一个径向隔开的舌片连接。
7.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪在外表面的中间部分具有环形凸出部。
8.如权利要求7所述的倒刺夹具，其特征在于，套筒有一个缩小的内孔，用于紧密接纳套爪的环形凸出部，以便为软管和倒刺装配件提供高的保持强度。
9.如权利要求8所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪整体地模制在套筒上，并且套爪通过脆弱的塑料件与套筒连接。
10.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，软管有一个波纹形的部分，并且套筒的内表面有一个与软管的波纹部分对应的突起部分。
11.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪的外表面具有一个带有从外表面突出的突起的端面，便于在组装期间将套爪全部推进。
12.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪是一个套爪连接器，该套爪连接器由一个不导电的塑料外壳和一个固有导电聚合物衬管构成，带有固定在每一端的一对套爪零件，其中在固有导电聚合物衬管与塑料套爪外壳之间有一个空间，用于在一端接纳软管，而在另一端接纳管形件。
13.如权利要求1所述的倒刺夹具，其特征在于，套爪具有在弹性装置上的固定的锁定斜面，套筒具有一个在内表面上的环形突起，其中在装配时固定的锁定斜面与环形突起卡入到一个最终的锁定位置。
14.如权利要求13所述的倒刺夹具，其特征在于，它还包括位于套爪的一个外部底边缘上的突起。
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