CN101688630A - 无螺栓接头构造以及无螺栓接头构造的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种无螺栓接头构造以及无螺栓接头构造的形成方法。其特征在于，具备密封所述接受口部(1a)与插口部(2a)间的密封环(3)、在接受口部(1a)的内周设置并且与聚乙烯管(2)的外周面(25)卡合，以防止聚乙烯管2从所述接受口部(1a)脱离的卡合部件(11)、与聚乙烯管(2)的插口部(2a)的内周(26)嵌合的管状的金属内芯(4)，内芯(4)被塑性变形，并且具有朝着径向的外方膨胀的纵剖面形状弯曲的第1膨胀部(40)，沿着内芯(4)的第1膨胀部(40)，形成有聚乙烯管(2)的插口部(2a)朝着所述径向的外方膨胀变形的第2膨胀部，卡合部件(11)与第2膨胀部(20)的外周面(25)卡合，由此防止聚乙烯管(2)的脱离。
Description
技术领域
本发明涉及无螺栓接头构造以及无螺栓接头构造的形成方法。
背景技术
在接合金属制造的流体管与聚乙烯管的情况下，如果用螺栓紧固分别设在所述流体管与聚乙烯管上的凸缘，那么，由于该部分的可挠性小，因此，管路就会产生弱点。因此，采用一种不使用螺栓而将两个管相互连接的无螺栓接头构造。
在POLITEC(配水用聚乙烯管协会)中，也推荐不使用凸缘的无螺栓接头构造。
无螺栓接头构造可以列举以下文献。
专利文献1：日本特开2001-124278(摘要)
专利文献2：日本特开2005-61549(摘要)
专利文献3：日本特开平11-270763号(摘要)
发明内容
图4表示上述无螺栓接头构造的一个例子。
在图4中，在与阀的阀体100连通的金属制造(FCD)的第1流体管101中接合聚乙烯管102。
在传统的无螺栓接头构造中，在第1流体管101的内周形成阴螺纹部103，在聚乙烯管102的外周形成阳螺纹部104，使阳螺纹部104与阴螺纹部103螺合，这样，将第1流体管101与聚乙烯管102接合。105是内芯。
但是，在传统的无螺栓接头构造中，通过使用螺纹构造将两个管101、102接合，因此，必须成型具有所述螺纹构造的专用聚乙烯管。
因此，本发明的主要目的在于，提供一种无需成型专用聚乙烯管的无螺栓接头构造。
本发明的其它目的在于提供一种所述无螺栓接头构造的形成方法。
为了达到上述目的，本发明的无螺栓接头构造是一种在第1流体管的接受口部中插入聚乙烯管的插口部，不使用螺栓而将所述两个管相互连接的流体管的无螺栓接头构造，其特征在于，具备：被插入所述接受口部与所述插口部之间以密封所述接受口部与插口部间的密封环、在所述接受口部的内周设置并且与所述聚乙烯管的外周面卡合，以防止所述聚乙烯管从所述接受口部脱离的卡合部件、与所述聚乙烯管的插口部的内周嵌合的管状的金属制内芯，所述内芯被塑性变形并且具有朝着径向的外方被扩径的第1膨胀部，沿着所述内芯的第1膨胀部形成有所述聚乙烯管的插口部朝着所述径向的外方被扩径的第2膨胀部，所述卡合部件与所述第2膨胀部的外周面卡合，这样，防止所述聚乙烯管的脱离。
根据本发明，与传统的螺栓接合不同，第1流体管的所述卡合部件与聚乙烯管的所述第2膨胀部的外周面卡合，由此，两个管被接合，能够防止聚乙烯管的脱离。
而且，由于利用金属制内芯被塑性变形后的第1膨胀部保持聚乙烯管的第2膨胀部的形状，所述第2膨胀部日后的变形的可能性小。因此，第1流体管与聚乙烯管意外脱离的可能性小。
另外，聚乙烯管只要为将切取后的直管，并且插入接受口部中即可，因此，无需成型具有螺纹构造的专用聚乙烯管。而且，由于不需要螺栓，因此，零件数量也变少。
通过使用治具使内芯塑性变形，由此连接两个管，因此，制造时的连接也变得容易。
由于不需要使用压环或者接头，因此，能够大幅降低成本。
另外，如果第1膨胀部的纵剖面形状按照朝着径向的外方膨胀的方式弯曲，那么，所述第2膨胀部的外周面就能沿着第1流体管的内侧弯曲，因此，可挠性提高。即，由于所述第2膨胀部的外周面能够沿着第1流体管的内周面可以如球面滑动轴承地弯曲，因此，可挠性提高。
在本发明中，内芯的“纵剖面”是指包括筒状的内芯的轴线的剖面。
在本发明中，所述内芯的所述第1膨胀部最好具有随着深入所述接受口部的进深方向直径逐渐增大的第1锥形部，所述第2膨胀部的与该第1锥形部对应的部分卡合有所述卡合部件。
根据上述方式，聚乙烯管的第2膨胀部的与第1锥形部对应的部分形成为随着深入接受口部的进深方向直径逐渐增大的锥形，卡合部件与该锥形的部分卡合，由此确保防止聚乙烯管的脱落。
所述内芯的所述第1膨胀部中，随着深入所述接受口部的进深方向直径逐渐缩小的第2锥形部最好被设置在第1锥形部的进深侧。
在此情况下，与内芯的第1膨胀部对应的聚乙烯管2的第2膨胀部沿着内芯的第1膨胀部而形成大致酒桶状，因此，在第1流体管内，聚乙烯管以关节状卡合，由此可挠性提高。
在本发明中，所述密封环的位置最好与所述卡合部件的位置相比在所述接受口部的进深侧。
根据上述方式，能够小型化第1流体管与聚乙烯管的接合部分。
在本发明中，所述卡合部件最好与所述第1流体管一体形成。根据上述方式，能够进一步降低成本。
在本发明中，所述接受口部也可以是与阀的阀体一体相连的接受口部。
为了达到上述目的，本发明的无螺栓接头构造的形成方法具备：在所述变形前的聚乙烯管的插口部的内周插入所述塑性变形前的内芯的第1插入工序、将所述变形前的聚乙烯管插入所述接受口部中的第2插入工序、在所述第2插入工序后，将从所述内芯的内侧朝着径向的外方的力施加在所述内芯上，而使该内芯的扩径，这样实施所述内芯的塑性变形的扩径工序。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的无螺栓接头构造的纵剖面概图。
图2A以及图2B是表示该无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图3A以及图3B是表示实施例2的无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图4是表示传统的无螺栓接头构造的部分剖断的侧面概图。
图5A以及图5B是表示变形例的无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图6A以及图6B是表示实施例3的无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图7是表示加压状态下该无螺栓接头构造的纵剖面概图。
图8是表示实施例4的无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图9是表示该无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
图10A是表示治具的变形例的横剖面概图，图10B是其侧面概图，图10C是表示直径扩大时该治具的横剖面概图，图10D是该治具的侧面概图。
图11A以及图11B是表示实施例5的无螺栓接头构造的形成方法的纵剖面概图。
符号说明
1，第1流体管
1a，接受口管
2，聚乙烯管
2a，插口部
3，密封环
4，内芯
11，卡合部件
20，第2膨胀部
40，第1膨胀部
41，第1锥形部
42，第2锥形部
X1，进深方向
X2，脱离方向
具体实施方式
通过参照附图的以下最佳实施例的说明，可以更清楚地理解本发明。但是，实施例以及附图仅用于说明，本发明的范围由权利要求范围所决定。在附图中，多个附图中的相同部分通过相同编号表示。
实施例1：
下面，参照图1以及图2，说明本发明的实施例1。
无螺栓接头构造：
如图1所示，在球墨铸铁这样的金属制造的第1流体管1的接受口部1a中插入有构成第2流体管的聚乙烯管2的插口部2a。
所述第1流体管1的接受口部1a例如是图4的阀的第1流体管101的接受口部。聚乙烯管2的全长例如是数十厘米，可以通过切取市场上销售的聚乙烯管的直管而获得。
在所述接受口部1a与插口部2a之间插入例如由橡胶等制成的密封环3，接受口部1a与插口部2a之间被该密封环3所密封。
在所述聚乙烯管2的插口部2a的内周26中嵌合管状的金属内芯4。所述内芯4例如通过图中未示的治具被塑性变形。这样，以朝着第1流体管1的径向的外方膨胀的方式，在所述内芯4中形成纵剖面形状弯曲的第1膨胀部40。
按照聚乙烯管2的插口部2a朝着第1流体管1的径向的外方膨胀的方式而发生变形的第2膨胀部20，沿着所述内芯4的第1膨胀部40而形成。即，第2膨胀部20的外周面25形成球面形状。
另一方面，在第1流体管1的接受口部1a的内周16形成卡合部件11，该卡合部件11与所述聚乙烯管2的外周面25卡合，用来防止聚乙烯管2从第1流体管1的接受口部1a中脱离。卡合部件11与第1流体管1一体形成，例如，由圆环状的突条或者刺状的多个突起构成。
所述多个突条11随着深入接受口部1a的进深方向X1其直径逐渐增大，各个突条11与第2膨胀部20的部分(被卡合部21)卡合，该第2膨胀部20的部分(被卡合部21)与随着深入接受口部1a的进深方向X1其直径逐渐增大的第1锥形部41对应。各个突条11的内径比聚乙烯管2的第2膨胀部20的最大径部分(顶部22)的外径小。此外，在采用多个刺状突起作为卡合部件11的情况下，也能防止聚乙烯管在圆周方向旋转。
第1膨胀部40：
所述内芯4的第1膨胀部40具有所述第1锥形部41。在所述被卡合部21的部分卡合有第1流体管1的所述卡合部件11。
通过在所述被卡合部21卡合所述卡合部件11，以防止聚乙烯管2的脱离。
此处，如果在施工后，流体的压力作用在聚乙烯管2内，那么，因所述流体的压力，聚乙烯管2沿着脱离方向X2移动一些，卡合部件11嵌入被卡合部21，防止聚乙烯管2从第1流体管中脱离。因此，在制造时，第1膨胀部40被扩径，以使卡合部件11接触被卡合部21或者嵌入其中一些。
另外，内芯4的第1膨胀部40具有随着深入第1流体管1的接受口部1a的进深方向X1其直径逐渐缩小的第2锥形部42。
即，第1以及第2膨胀部40、20通过随着深入第1流体管1的接受口部1a的进深方向X1其直径逐渐增大的被卡合部21和直径逐渐缩小的部分形成酒桶状。
密封环3：
所述密封环3配置在与第1流体管的卡合部件11的位置相比的所述接受口部1a的进深方向X1的更深处。在本实施例中，密封环3在顶部22与聚乙烯管2的外周面接触。
治具5：
为了使所述内芯4塑性变形而形成第1膨胀部40，例如使用图2A以及图2B所示的治具5。
如图2A所示，所述治具5具备挤压部50、筒部51以及滑块52。所述筒部51形成为沿着第1流体管1以及聚乙烯管2的管轴方向X而延长的筒状，在该筒部51的所述进深方向X1的端部形成第1凸缘部53。
所述滑块52按照沿着管轴方向X在筒部51中自如滑动的方式形成，在该滑块52的进深方向X1的端部形成第2凸缘部54。
在所述筒部51的第1凸缘部53与滑块52的第2凸缘部54之间设置例如由聚氨酯橡胶等制成的环状的所述挤压部50。挤压部50的轴方向的长度最好在使内芯4塑性变形的整个区域的全长上设置。
无螺栓接头构造的形成方法：
第1流体管1与聚乙烯管2例如既可以在工厂中被相互连接后出厂，也可以在工地现场等屋外连接。
第1插入工序：
首先，在图2A所示的变形前的聚乙烯管2的插口部2a的内周26侧插入外径相同的变形前的内芯4。
第2插入工序：
然后，插入所述内芯4后的变形前的聚乙烯管2被插入第1流体管1的接受口部1a中。所述接受口部1a例如也可以与图4所示的阀的阀体100内连通。
扩径工序：
在所述第2插入工序后，如图2A所示，治具5被插入内芯4内。如果在将筒部51设置在聚乙烯管2的规定位置的状态下，沿着所述脱离方向X2拉动滑块52，那么，在图2B中双点划线所示的第2凸缘部54如实线所示地沿着脱离方向X2移动。由于该移动，挤压部50在第2凸缘部54与第1凸缘部53之间被挤压，然后朝着内芯4被挤出。挤压部50与内芯4的内侧46接触并且挤出，这样，从内芯4的内侧46朝着径向R的外方的力就被施加在内芯4上。结果，聚乙烯管2的内侧45(图1)被内芯4推向所述径向R的外方，内芯4的被扩径，并且内芯4被塑性变形，将会呈现无法恢复原状的加工硬化的现象。同时，因内芯4的扩径，聚乙烯管2被扩径，在聚乙烯管2中形成第2膨胀部20。所述第2膨胀部20被扩径直至被卡合部21与接受口部1a的多个突条11抵接。通过形成该第2膨胀部20，被卡合部21与突条11能够卡合，并且能够发挥防止聚乙烯管2脱离的功能，同时，密封环3被压缩变形后紧贴聚乙烯管2的外周面25。
治具5的拔出工序：
所述扩径后，滑块52沿着进深方向X1返回，解除挤压部50的变形后，治具5从内芯4以及聚乙烯管2中被拔出。塑性变形后的内芯4拔出挤压部50后，根据所述塑性变形的加工硬化，保持所述变形后的形状。这样，聚乙烯管2的形状也得以保持。
实施例2：
图3表示实施例2。
如图3A所示，卡合部件11B与第1流体管分体设置。与第1流体管1的卡合部件11B接触的接触面11A形成为随着深入卡合部件11B的进深方向X1其直径逐渐增大的锥形。
因此，在施工后，如果图3B所示的聚乙烯管2因水压等原因而扩径，那么，卡合部件11B根据接触面11A的倾斜沿着脱离方向X2移动。这样，卡合部件11B被确实嵌入被卡合部21。
其它的构造与实施例1同样，在相同的部分或者相当部分标注相同的符号，并且省略其说明。
另外，第1流体管1并非一定在图4所示的阀体100形成。治具5只要能够在内芯4中形成第1膨胀部40即可。
在所述各个实施例中，第1以及第2膨胀部40、20形成酒桶状，但是，如图5A、图5B所示，只是扩大内芯4或者聚乙烯管2的口径，口径被扩大的部分也可以是平的。即，在图5B中，口径被扩大的内芯4的外径以及口径被扩大的聚乙烯管2的内径比扩大前的聚乙烯管2的内径大即可。
也可以将内芯或者聚乙烯管扩径形成锥形，以使随着深入接受口部的进深方向其直径逐渐增大。
内芯并非一定是完全的圆环，也可以是具有沿着轴线方向延伸的缝隙的环状、即C字形状。
实施例3：
图6A、图6B以及图7表示实施例3。
如图6A所示，第1流体管的卡合部件11通过与该流体管1圆环状一体形成的角部(边缘)11形成。所述角部11相当于实施例1的突条11，它具有比被扩径的第2膨胀部20的顶部22的外径小的内径。
在第1流体管形成有凸缘1F。
如图6B所示，如果聚乙烯管2的口径被治具5(图中未示)扩大，那么，作为卡合部件的角部11与被卡合部21抵接。而且，如果水压产生的脱离力作用在聚乙烯管2上，即，在加压状态下，那么，就如图7所示，被卡合部21嵌入角部11。
第2膨胀部20由被卡合部21与直径逐渐缩小的部分一体形成酒桶状，与直径逐渐增大的部分相比，即在与第2膨胀部20的顶部22相比的近身侧(第1流体管1的接受口部1a的脱离方向X2)，卡合部件的角部11嵌入被卡合部21，因此，防止聚乙烯管2的脱离。
角部11按照在与第2膨胀部的顶部22相比的前面侧嵌入第2膨胀部20的方式形成即可。
在本例中，相当于突条11的卡合部件的角部11为一条，因此，对于聚乙烯管2的突条11的嵌入力或者变形增大，可能产生变形现象。因此，最好设置多条突条11。
其它的构造与实施例1同样，在相同的部分或者相当部分标注相同的符号，并且省略其说明。
实施例4：
图8以及图9表示实施例4。
如图8所示，第1流体管1的卡合部件11与第1流体管1一体形成，并且，形成朝着密封环3侧开口一些的大致圆锥面状。
如图9所示，如果聚乙烯管2例如被治具5(图中未示)扩径，那么，作为卡合部件的卡合面11与被卡合部21基本无间隙地表面接触。
第2膨胀部20由被卡合部21与直径逐渐缩小的部分一体形成酒桶状，与直径逐渐增大的部分相比，即在与第2膨胀部20的顶部22相比的近身侧(第1流体管1的接受口部1a的脱离方向X2)，卡合面11与被卡合部21基本无间隙地表面接触，因此，防止聚乙烯管2的脱离。
也可以在卡合面11上形成多个针状或者楔状的突起。
其它的构造与实施例1同样，在相同的部分或者相当部分标注相同的符号，并且省略其说明。
另外，作为扩大聚乙烯管2口径的治具，例如也可以使用图10A～图10D所示的治具5。
如图10B所示，治具5具备楔形滑块58与挤压部59。所述楔形滑块58与挤压部59上下地形成，如图10A所示，挤压部59由多个区域形成。
如图10B所示，所述楔形滑块58按照沿着轴线方向X自如滑动的方式设置。挤压部59按照沿着径向R自如滑动的方式设置。
如图10D所示，如果楔形滑块58沿着前方向X2滑动，那么，如图10C以及图10D的双点划线所示，由于该楔形滑块58，挤压部59朝着径向R的外方移动。这样，图中未示的内芯4被塑性变形而被扩径。
在图11A以及图11B所示的例子中，具有两个挤压部50A、50B。本例可以在小口径的情况下应用。
第1挤压部50A在卡合部件11的内侧使内芯4塑性变形，使内芯4以及聚乙烯管2膨胀。通过该变形，被卡合部21与卡合部件11卡合，以防止脱离。
第2挤压部50B在密封环3的内侧使内芯4塑性变形，使内芯4以及聚乙烯管2膨胀。通过该变形，顶部22压接于密封环3而实现密封。
为了形成所述第1膨胀部40，如在所述各个实施例中所说明的那样，可以使用利用内压使内芯4的一部分膨胀的膨凸加工。所述膨凸加工可以采用使用橡胶、金属、液压的大家熟知的各种方法。
本发明能够应用在相互连接两个管的无螺栓接头构造以及所述无螺栓接头构造的形成方法中。
Claims (8)
1、一种无螺栓接头构造，其为在第1流体管的接受口部插入聚乙烯管的插口部，不使用螺栓地将所述两个管相互连接的流体管的无螺栓接头构造，其特征在于：
具备：被插入所述接受口部与所述插口部之间，对所述接受口部与插口部之间进行密封的密封环；
设置在所述接受口部的内周，与所述聚乙烯管的外周面卡合，防止所述聚乙烯管从所述接受口部脱离的卡合部件；
与所述聚乙烯管的插口部的内周嵌合的管状的金属制内芯，
所述内芯被塑性变形，具有朝着径向的外方被扩径的第1膨胀部，
沿着所述内芯的第1膨胀部，形成有所述聚乙烯管的插口部朝着所述径向的外方被扩径的第2膨胀部，
所述卡合部件与所述第2膨胀部的外周面卡合，由此防止所述聚乙烯管的脱离。
2、一种无螺栓接头构造，其为在第1流体管的接受口部插入聚乙烯管的插口部，不使用螺栓地将所述两个管相互连接的流体管的无螺栓接头构造，其特征在于：
具备：被插入所述接受口部与所述插口部之间，对所述接受口部与插口部之间进行密封的密封环；
设置在所述接受口部的内周，与所述聚乙烯管的外周面卡合，防止所述聚乙烯管从所述接受口部脱离的卡合部件；
与所述聚乙烯管的插口部的内周嵌合的管状的金属制内芯，
所述内芯被塑性变形，具有朝着径向的外方膨胀的纵剖面形状弯曲的第1膨胀部，
沿着所述内芯的第1膨胀部，形成有所述聚乙烯管的插口部朝着所述径向的外方膨胀而变形的第2膨胀部，
所述卡合部件与所述第2膨胀部的外周面卡合，由此防止所述聚乙烯管的脱离。
3、如权利要求2所述的无螺栓接头构造，其特征在于，所述内芯的所述第1膨胀部具有随着深入所述接受口部的进深方向直径逐渐增大的第1锥形部，在所述第2膨胀部的与该第1锥形部对应的部分卡合有所述卡合部件。
4、如权利要求3所述的无螺栓接头构造，其特征在于，所述内芯的所述第1膨胀部中，随着深入所述接受口部的进深方向直径逐渐缩小的第2锥形部设置在所述第1锥形部的进深侧。
5、如权利要求2所述的无螺栓接头构造，其特征在于，所述密封环的位置与所述卡合部件的位置相比在所述接受口部的进深侧。
6、如权利要求2所述的无螺栓接头构造，其特征在于，所述卡合部件与所述第1流体管一体形成。
7、如权利要求2所述的无螺栓接头构造，其特征在于，所述接受口部是与阀的阀体一体相连的接受口部。
8、一种无螺栓接头构造的形成方法，其为权利要求2的无螺栓接头构造的形成方法，其特征在于，具有如下工序：
在所述变形前的聚乙烯管的插口部的内周插入所述塑性变形前的内芯的第1插入工序；
将所述变形前的聚乙烯管插入所述接受口部中的第2插入工序；
在所述第2插入工序后，将从所述内芯的内侧朝着径向的外方的力施加于所述内芯，而使该内芯扩径，由此实施所述内芯的塑性变形的扩径工序。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant |