CN101288892B - 连接管子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于连接管子的方法。提供外管和内管。内管的一端被插入到外管的一端中，形成管壁的重叠区域，并形成管子之间的压力密闭连接。管子的重叠区域被加热。管子被放置在一对冲模中，在邻近所述外管处该冲模具有模腔。压力被引入管子中以使管子的重叠区域向外膨胀到模腔中，从而形成外管和内管的重叠区域之间的互锁连接。

Description

连接管子的方法

技术领域

本发明涉及一种用于连接管子的方法。

背景技术

已知在机动车辆制造中是通过将管子连接在一起而提供车体或其它结构的。管子可以通过焊接对接在一起或彼此连接。管子也可通过将较小的管子插入到较大的末端，然后焊接或用螺栓连接或用胶粘结重叠区域来重叠在一起。

期望提供一种新的、改进的技术以将多个管子连接在一起来形成车辆结构。

发明内容

本发明提供一种用于连接管子的方法。提供外管和内管。内管的一端被插入到外管的一端中以形成管壁的重叠区域，并形成管子之间的压力密闭连接。加热管子的重叠区域。将管子放置在冲模中，并封闭管子的末端，冲模在邻近外管处具有模腔。将加压的热气或蒸汽引入到管子中，以使管子的重叠区域向外膨胀到模腔中，从而形成外管和内管的重叠区域之间的互锁连接。

从本文下面提供的详细描述中，本发明的应用领域会变得明显。应该理解尽管详细描述和具体例子是在说明本发明的示例性实施例，但只是出于说明目的的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图可以更彻底地理解本发明，其中：

图1是显示具有成形端的两个长度的管子的剖视图；

图2是显示图1的管子已经重叠在一起的剖视图；

图3是显示用来加热管子的重叠区域的感应线圈的剖视图；

图4是显示放置到冲模中的管子和密封管子的末端的密封件的剖视图，冲模在邻近管子的重叠区域处具有一模腔；

图5是显示加压气体或蒸汽使管子向外膨胀到模腔中的剖视图；

图6是显示连接在一起的管子的剖视图；

图7是具有成形端的两个长度的管子的另一个实施例的剖视图；

图8是显示图7的管子重叠在一起的剖视图；

图9是显示用来将两个管子密封在一起的滚筒机构的剖视图；

图10是显示密封在一起的两个管子准备好被感应加热并被放置在冲模中以由加压蒸汽或热气膨胀时的剖视图；

图11是显示本发明另一个实施例的剖视图，其中附加感应线圈加热其中一个管子的附加区域；

图12是显示放置在一对冲模中的图11的管子及密封管子末端的密封件的剖视图，其中冲模除在邻近管子的重叠区域处具有一个模腔之外还具有一个附加模腔；

图13是显示加压气体或蒸汽使管子向外膨胀到模腔中的剖视图；和

图14是显示永久连接在一起的管子的剖视图。

具体实施方式

下面对特定示例性实施例的描述在本质上是示例性的，并不旨在限制本发明、本发明的应用及其用途。

参考图1，它显示了金属管10和金属管12。管子10和12的尺寸适合使管子12的端部配合到管子10的端部中，并且管子的末端是以内配合结构提供的。特别是，管子10的一端被成形为提供内斜面14，管子12的一端被成形为提供限定脊状物20和脊状物22的锯齿形区域18。在管子12的这端提供斜面24。

图2显示管子12的成形端被插入到管子10的成形端中以形成管子10和管子12之间的重叠区域28。外管10的斜面14与内管12的斜面24的啮合有助于该插入。从图2可见，管子12的插入在脊状物20和脊状物22处在外管10的内部和内管12的外部之间产生紧配合，从而形成管子10和管子12之间的压力密闭连接。重叠和内配合结构的紧密配合共同使管子暂时连接在一起。

图3中，感应线圈36位于重叠区域28附近。感应线圈36通常通过电缆40连接到电流源38。感应线圈36被通电，并快速加热外管10和内管12的重叠区域28。

加热重叠区域28以软化金属之后，管子10和12被夹在冲模46和48之间，如图4所示。冲模46和48被加热，以使被加热的管子10和12保持在升高的温度下。冲模46和48具有模腔52，模腔52包括围绕管子10和12的重叠区域28的环形空腔部分54，56和58。密封单元60被啮合在内管12的一端中，并具有入口64。另一个密封单元62被啮合到外管10的一端中。密封单元60和62可以被焊接或以其它方式保持在适当位置，并且可以在其中具有弹性密封垫。密封单元60和62将外管10和内管12的末端密封以对抗压力损失。

参考图5，加压的热气或蒸汽通过密封单元60提供的入口64被引入，并使管子10和12的被加热的重叠区域28沿径向向外膨胀到模腔52的空腔部分54，56和58中，从而形成环形波纹66，67和68，使得管子10和12通过将它们的壁的波纹状啮合互锁因此永久性地连接在一起。使加热的重叠区域28膨胀所需的热气或蒸汽压力取决于许多过程变量，如管子10和12的直径、壁厚和可成形性，空腔部分54，56和58的深度以及管子10和12的温度。外管10和内管12之间的紧配合与冲模46和48在外管10上提供的夹紧力相结合，在管子之间提供压力密闭连接，使得加压的热气或蒸汽不会通过管子10和12之间的接口泄漏。

因此，打开冲模46和48，取出永久连接在一起的管子10和12并将其冷却到环境温度。

图6显示永久连接在一起的管子。根据产品应用，如图6所示连接在一起的管子可以通过弯曲、液压成形或通过其它已知的处理技术来进一步被处理。

图7-10显示了本发明的另一个实施例。图7显示管子70和管子72，它们的尺寸适合使内管72的端部配合到外管70的端部之中。外管70的一端被成形为提供内斜面74。管子72的一端被成形为提供围绕内管72的直立脊状物76。

图8显示内管72被插入到外管70的一端中，形成管子70和72之间的重叠区域78。外管70的斜面74与内管72的脊状物76的啮合有助于该插入。从图8可见，管子72的插入在脊状物76处在外管70的内部和内管72的外部之间产生压力紧配合，并暂时使管子附连在一起。

在图9中，使用一对滚筒80和82以在内管72的脊状物76上成形外管70，目的是使外管70和内管72之间的压力密封接合完善。因此，由图10可见，管子70和72被连接在一起，并准备好由感应线圈36加热，如本文前面关于图3所示，之后在模腔52中压力成型，如本文前面关于图5的显示和讨论。

参考图11-14，它们显示了本发明的另一个实施例。在图11中，类似于图2的管子10和12，暂时连接在一起的外管110和内管112在感应加热装置中被加热，感应加热装置包括对管子的重叠区域128加热的感应线圈136以及对管子112的附加区域129加热的附加感应线圈137。

在重叠区域128和附加区域129被加热以软化金属之后，管子110和112被夹在冲模146和148之间，如图12所示。冲模146和148具有模腔152，模腔152包括围绕管子110和112的重叠区域128的环形空腔部分154，156和158。此外，冲模146和148具有与内管112的附加区域129对齐的附加模腔165。密封单元160啮合到内管112的一端中。另一个密封单元162啮合到外管110的一端中。

参考图13，加压的气体或蒸汽通过密封单元160中提供的入口164被引入，并使管子110和112的重叠区域128沿径向向外膨胀到模腔152的空腔部分154，156和158中，使得管子110和112通过由形成环形波纹166，167和168而互锁地啮合壁因此永久性地被连接在一起。同时，加压的气体或蒸汽使管子112向外膨胀到模腔165中形成内管112的凸出的壁部分170。因此，可看出管子同时被附连在一起，并且内管112也被成形为期望的形状和相同冲模组的交叉部分。之后，冲模被打开，永久性连接在一起的管子被取出并被冷却到环境温度，如图14所示。

前面对本发明的描述在本质上只是示例性的，因此，本发明的各种变体包含在本发明的范围之内。例如，尽管图11-14的实施例在冲模中提供了附加空腔160以形成内管112中的凸出壁170，但应该理解可提供这种附加的空腔以同时在内管和外管的一个或两个上同时形成壁，通过形成互锁结构管子被永久性地连接在一起。而且，内管和外管永久地连接在一起并不局限于形成环形互锁波纹。通过在冲模46和48中提供相应形状的空腔可形成膨胀的互锁结构的任何构形，如螺旋或花键或凹痕。此外，对管子的加热不局限于使用感应加热线圈，管子也可以在炉子或其它加热设备中被加热。冲模46和48可用任何已知加热冲模的技术，如在冲模中提供电加热器，或在冲模中提供通道以传送热的液体或气体。

Claims (16)

1.一种用于连接管子的方法，包括：

提供一外管；

将内管的一端配合到所述外管的一端中，以形成管壁的重叠区域，并形成管子之间的压力密闭连接；

加热所述管子的所述重叠区域；

将所述管子的所述重叠区域放置在一对冲模中，该冲模在邻近所述外管处具有一模腔，该模腔具有围绕所述外管的多个环形冲模部分；以及

将压力引入所述管子以使所述管子的所述重叠区域向外膨胀到所述模腔中，使得在所述内管和所述外管之间形成环形波纹，从而形成所述外管和所述内管之间的互锁连接。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过在所述外管和所述内管的末端安装密封件，并将蒸汽引入通过至少一个所述密封件来引入压力。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过在所述外管和所述内管的末端安装密封件，并将热气引入通过至少一个所述密封件来引入压力。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括加热所述冲模，再将被加热的管子放置到所述冲模中。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述内管和所述外管的末端形成内配合结构，再将所述内管配合到所述外管，使得在所述管子之间产生压力密闭连接。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述内管的表面上形成脊状物，将所述内管配合到所述外管，以及在所述内管的所述脊状物周围对所述外管进行滚轧成形，以在所述管子之间产生压力密闭连接。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括加热除了所述重叠区域之外的至少一个管子的附加区域，使所述的一对冲模具有附加模腔，并且引入的压力使所述至少一个管子的所述附加区域向外膨胀到所述附加模腔中，从而形成所述至少一个管子的膨胀区域。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过将所述管子放置在感应加热线圈内并传导电流通过所述感应加热线圈，来加热所述管子的所述重叠区域。

9.一种用于连接管子的方法，包括：

提供外管；

将内管的一端紧配合到所述外管的一端中，以形成重叠区域及管子之间的压力密闭连接，从而暂时将所述管子连接在一起；

感应加热所述管子的所述重叠区域；

将所述管子的所述重叠区域放置在一对被加热的冲模中，该冲模在邻近所述外管处具有一模腔，该模腔具有围绕所述外管的多个环形冲模部分；

密封所述外管和所述内管的末端；以及

将压力引入所述管子中，以使所述管子的所述重叠区域向外膨胀到所述模腔中，使得在所述内管和所述外管之间形成环形波纹，以永久地将所述管子连接在一起。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括通过在所述外管和所述内管的末端安装密封单元，并将蒸汽引入通过至少一个所述密封单元来引入压力。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括通过在所述外管和所述内管的末端安装密封单元、并将热气引入通过至少一个所述密封单元来引入压力。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括加热除了所述重叠区域之外的至少一个管子的附加区域，使所述被加热的冲模具有与所述附加区域对齐的附加模腔，并引入加压的热气或蒸汽到所述管子中以同时使所述重叠区域和所述附加区域向外膨胀到所述附加模腔中，从而同时永久地将所述管子附连在一起，也在所述至少一个管子内形成膨胀区域。

13.一种用于连接管子的方法，包括：

提供外管；

将内管的一端紧配合到所述外管的一端中，以形成重叠区域和所述管子之间的压力密闭连接；

将感应加热线圈放置在所述管子的所述重叠区域周围，并对所述线圈通电以加热并软化所述管子的所述重叠区域；

将所述管子的所述重叠区域放置在一对被加热的冲模中，该冲模具有一模腔，该模腔具有围绕所述外管的多个环形冲模部分；

密封所述内管和所述外管的末端；

以及引入加压的热气或蒸汽到所述管子中以使所述管子的所述重叠区域向外膨胀到所述模腔中，使得在所述内管和所述外管之间形成环形波纹以永久地将所述管子附连在一起。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述内管和所述外管的末端形成内配合结构，再将所述内管配合到所述外管以在所述管子之间形成压力密闭连接。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述内管的表面上形成轮缘，将所述内管配合到所述外管，以及在所述内管的所述轮缘周围对所述外管进行滚轧成形以在所述管子之间形成所述压力密闭连接。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括加热除了所述重叠区域之外的至少一个管子的附加区域，使所述冲模具有一个附加模腔，并将压力引入所述管子中以使所述至少一个管子的所述附加区域向外膨胀到所述附加模腔中，从而形成所述至少一个管子的膨胀区域。

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