CN102105733B - 用于流体管线的连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于流体管线与流体设备的连接器(1)，该连接器具有至少两个用于管道或软管的插接区(2，3)和位于所述插接区(2，3)之间的过渡区(4)，其中，每一插接区(2，3)和所述过渡区(4)分别贯通有内部通道(20，30，40)，并且至少一个插接区(3)被构造成芯轴(6)。为了创造这样一种连接器(1)：在保持确定的管线接口外径(D7)并确保在工作状态下流体通过所需的强度的情况下，能够以工艺与材料经济方面有利的方式来制造，而且同时又能确保具有流动优化的构造并减小压力损失，本发明提出，该连接器(1)具有至少两个由不同材料制成的部分(5，6)，也就是说，一个由第一材料制成并至少形成过渡区(4)的基体件(5)以及至少一个由具有更高机械强度的第二材料制成并具有内部流体通道(30)的芯轴件(6)，所述芯轴件能够以其基体件插接区(11)以周边密封的方式插入到形成在所述基体件(5)的内部通道(40)中的容纳区(41)中，并且该芯轴件具有用于连接管线的柄(7)，其中，在过渡区(4)中，所述基体件(5)的与其内部通道(40)的容纳区(41)连接的通道段(42)具有的内横截面不小于所述芯轴件(6)的流体通道(30)的内横截面。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于流体管线和流体设备的连接器，该连接器具有至少两个用于管道或软管或流体设备的连接区，并具有位于所述连接区之间的过渡区，其中，每一个连接区和所述过渡区均分别贯通有内部通道，且至少有一个连接区被构造成芯轴(Dorn)。
在上下文中，术语“流体”可被理解成任意的液体和/或气体状的流动介质或压力介质。因此，这种连接器既适用于液压应用，也适用于气动应用以及液压气动应用。但是，根据本发明的插拔式连接装置的优选应用领域是汽车中的燃料管路的连接。
背景技术
上述类型的连接器已在实际应用中得到了大力推广，而且此种连接器公知是以金属，例如黄铜，或者由诸如PA6.6或PA12等塑料一体式地制成的。它们(尤其是在汽车中)用于将至少两条介质管线互相连接到一起，或者用于将至少一根管线插接到任意的设备上。在多数情况下，这种连接器例如被制作成喷射成型件的折角连接器。因此，连接器的用于插接的端部可以这样定向，即，使它们的纵轴彼此形成大小位于0°与180°之间的连接器角。
WO 2007/046712A1描述了一种开头提及之类型的连接器。在该专利申请文件中特别描述了一种一体式的插塞式连接器，该连接器一方面具有构造成芯轴的插接区，另一方面又能够通过建立插拔连接而装配到设备中。其中，分别贯通两个插接区和过渡区的内部通道由单个纵向通孔构成。根据该申请文件中的阐述，插塞式连接器优选可由塑料连接材料制成，而纵向通孔可具有小于12mm的直径。构造成芯轴的插接区受到一特殊护板结构的保护。
在开头提及之类型的连接器的芯轴上可尤其套装软管状的管线，但也可压装管道。芯轴的外部轮廓，特别是芯轴的外径是以与需要插接的管线的预定几何尺寸，比如管线的内径(Nennweite)相一致的方式来确定的。
根据芯轴需要的强度，特别是为确保所需的抗弯性和耐冲击性，确定出芯轴的必要壁厚度，这样，就可获知芯轴的内横截面，尤其是芯轴的内部通道的直径。
若芯轴是由金属制成的，则由于其强度较大，其所需的壁厚度通常小于用塑料制成的芯轴的壁厚度，因此，在外横截面相同的情况下，由金属制成的芯轴具有比塑料芯轴更大的内横截面。从节约材料的观点出发，主要是考虑到与聚酰胺相比，黄铜的价格更高，因此存在这样的要求，即对于金属连接器也需采用壁厚度更小的设计方案。但是这里需要注意的是，流通过连接器的流体的流动特性会发生改变。因此，芯轴轮廓与材料的选择会对流动特性产生有限的影响。
鉴于流通过连接器的流体的流动特性，前面提及类型的连接器应当被设计成仅具有微小的流体阻力。所述流体阻力尤其是以无量纲形式给出的压力损失因子ξ来表达的。该压力损失因子越小，连接器中的流动特性越好。
对于塑料连接器而言，可以有利地利用工艺学上成本更低的方式，也就是说无切削方式来制造，其中，利用喷射注射方法就可构造出使流动得以优化的表面以及这样的内横截面形状，即，这种形状尤其在角连接器中也不具有尖棱状轮廓(这种尖棱状轮廓在以后可能会由于在流动介质中出现断流、涡流、二次流以及回流而导致压力损失，并提高压力损失因子ξ)。虽然，金属连接器也可以用诸如铝、黄铜、铜等以无切削的方式来制造，也就是说可被制造成压铸件，但是与塑料喷射注塑相比，这种方法具有如下缺点，即其需要更高的工作温度，因而需要更多的能量投入。
构造使流动优化的连接器内横截面的另一标准是实现使流动过程尽可能分层的目的。在管流中存在分层的流动过程的前提是：描述流动介质中惯性力与粘性力的比例关系的数值，也就是无量纲的所谓雷诺数Re＝ρ*v*d/η，小于所谓的临界雷诺数Rekrit。
在上述公式中：
ρ-流体的特有密度，单位是kg/m3，
v-在应用情况中特定的流动速度平均值，单位是m/s，
d-内部通道的直径，单位是m，以及
η-流体的特定动态粘度，其单位是kg/s/m。
临界雷诺数Rekrit是由连接器的内部通道的结构决定的，因此它与无量纲的压力损失因子一样是连接器的特性。
雷诺数Re是由流动着的流体的参数决定的，因此它不是设计变量，而是过程变量，在这里，在考虑前面的实施方式时需要补充的是：在流动着的介质中，与具有较小内横截面的塑料连接器相比，由于金属连接器具有较大的内横截面，因此在金属连接器中出现的雷诺数Re更小。这是由下述原因决定的：在流体流量一定时，较小的内横截面会导致流体的流动速度以与内部通道的直径不成比例的方式上升。
总而言之，由于芯轴所需的壁厚度较小，金属连接器在优化运行状态中的流体流动的形成方面具有优点，但是与这些优点相对应的不利之处在于：金属连接器在制造技术与材料经济方面需要更多的耗费，这就意味着其成本更高。塑料连接器的优点是由于其制造在工艺与材料经济方面更为有利，因而表现为价格更加低廉，但是与这些优点相对应的不利之处在于芯轴需要有更厚的壁厚度，这是由于在额定尺寸确定的情况下，从流体技术的观点出发，芯轴内部通道的横截面的结构需要加以优化。
众所周知，其他类型的、其连接区未被构造成芯轴的连接器也可用于流体管线和流体设备。通过如WO 2007/121794A1，DE 100 05 870A1和DE 102005 027 816A1公开的这些系统尤其是为直接插入设计的，也就是说，连接器优选通过拧入(但也可通过建立插拔连接)的方式装配到设备中，接着再将切成合适长短的管道以插入的方式直接固定到该连接器中。
例如，WO 2007/121794A1描述了一种用于尤其是以塑料制成的管线的插塞式连接器，该连接器包括具有插座的壳体件，该插座用于在管段形的插入部分以介质密封的方式插入时实现介质密封的介质密封件以及至少一个用于锁定所述插入部分的保持件，其中，所述壳体件包括两部分，其一是用于保持件和介质密封件的容纳部分，其二是用于将该壳体件插接(anschlussverbinden)到设备上的连接部分(Anschlussteil)；所述壳体件能够相对于设备密封。连接部分是螺纹件，其具有用于旋入到设备中的外螺纹。
与前面了解的多件式插塞式连接器相比，这种插塞式连接器将壳体件分成两部分，使得容纳部分能够直接对设备加以密封，从而达到了简化密封方式的目的。在这一插塞式连接器中可以这样设计，即，壳体件的能够与该壳体件的容纳部分相连接的连接部分由金属，优选由黄铜制成，而壳体件的容纳部分则由塑料制成。
DE 100 05 870A1公开了一种管道连接器，该管道连接器通过例如结合和连接由流体压力致动的诸如汽缸之类的装置，能够通过通道导入或导出比如带有压力的流体。这种公知的管道连接器具有连接体，该连接体具有用于固定和松开管道的管道连接机构以及构造在其内部的第一通道，该第一通道用于在管道与连接体之间建立连接。此外，这种公知的管道连接器具有结合件，该结合件与连接体连接在一起并且具有第二通道，该第二通道与第一通道连接在一起。
连接体与结合件分别由合成树脂材料等制成。在这里，与WO2007/121794A1所公开的插塞式连接器的壳体件的容纳部分和能够与该容纳部分相连接的连接部分不同的是，连接体和结合件没有设计为用不同的材料来制造。
为了避免同样存在的密封件在管道插入连接器时出现扩张的问题，并且为了管道能够简单地插入，在这里是这样设计的，即，管道连接机构一方面具有密封件，该密封件通过包围在需插入管道的外部圆周面的方式实现密封；另一方面具有用于防止所述密封件的滑动运动的止动件，所述密封件被固定在该止动件中。
结合件以其外部螺纹段拧入到由流体压力致动的装置的接口中。另一方面，为将该结合件插接到连接体上是这样设计的，即，在连接体与结合件之间使用圆柱形的套管，用于插入到结合件的第一固定槽中的第一环形突出部构造在所述套管的内圆周壁上，而用于插入到连接体的第二固定槽中的第二环形突出部则构造在所述套管的外圆周壁上。存在于结合件中的第二通道的横截面在与入口区(由流体压力致动的装置在该入口区中进行插接)相对的固定区中逐渐变细，因而它以与连接体中的第一通道接近相等的直径连接在连接体中的第一通道上。
另外，在DE 10 2005 027 816A1公开了一种类似的管道连接器。该管道连接器包括由塑料或合成树脂材料制成的、被成型为圆柱体状的连接器体该连接器体基本上被弯折成L形结构，流体管被插入该连接器体中。所述连接器体并未被限制为必须用塑料或合成树脂材料来制造；其也可以金属材料来制造。
此外，该管道连接器包括：夹具，其设置在连接器体中，并通过与流体管的外圆周面相啮合的方式将所述流体管保持在连接器体中；圆柱形引导件，其设置在连接器体与所述夹具的外圆周面之间；以及环形件，其由金属材料制成并设置在所述引导件的径向外侧，其中，所述连接器体被设置在环形件与引导体之间，此时，所述夹具贴靠在引导件上，以便在将流体管沿着离开所述连接器体的方向抽出时能够将所述引导件径向地向外压。
在连接器体的另一端上，即与用于接纳流体管的一端相对置的那一端上，构造有连接段，在该连接段上安置有圆柱体型的连接件，该连接件具有能够通流流体的通道。所述连接件是螺纹件(对于该连接件并未说明它是由何种材料制成的)，其具有外螺纹，以用于拧入到由流体压力致动的装置(比如圆柱体)中。在所述连接件的外圆周面上，更确切地说是在插入到连接器体中的那一端侧的外圆周面上构造有一啮合突出部，该突出部以这样的方式突出，以至于其具有锋利的截面。所述啮合突出部与连接器体的连接段的内圆周面咬合在一起。因此，连接件以集成的方式安置在连接器体上，达到了一种能够防止该连接件从连接器体上松开的状态。在连接段的外圆周面上安置有一箍圈或卡箍件(Band-oder Schellenelement)，该部件用于紧固所述连接段与连接件之间的连接。在连接件的外圆周面上的环形槽中安置有O形环。该O形环紧贴在连接段的内圆周面上，从而使得流通过连接器体的流体通道的压力流体不能往外渗漏。与连接器体的流体通道的横截面相比，可通流流体的圆柱形连接件的通道具有的横截面更大，在这里，从连接件到连接器体，横截面出现了骤变。
在由WO 2007/121794A1、DE 100 05 870A1和DE 10 2005 027 816A1所公开的插塞式连接器中不存在之前描述的插塞式连接器(即至少有一个插接区被构造成芯轴的插塞式连接器)的问题，尤其是不存在与插接标准化管线所引起的外径相关的问题。
发明内容
本发明的基本目的在于，创造一种开头提到的类型的连接器，该连接器在保持确定的管线接口外径并确保在工作状态下流动的流体所需的强度的情况下，能够以工艺与材料经济方面有利的方式来制造，而且同时又能确保具有流动优化的构造，并减小压力损失。
根据本发明，上述目的是通过以下方式实现的：连接器包括至少两个由不同材料制成的部分，即一个由第一材料制成并至少形成过渡区的基体件以及至少一个由具有更高机械强度的第二材料制成并具有内部流体通道的芯轴件(Dornteil)，该芯轴件能够以基体件插接区以周边密封的方式插入到形成在所述基体件的内部通道中的容纳区中，并且该芯轴件具有用于管线插接的柄(Schaft)，其中，在过渡区中，所述基体件的连接到其内部通道的容纳区上的通道段具有这样的内横截面，即，该内横截面不小于所述芯轴件的流体通道的内横截面。
因此，与完全由金属制成的连接器相比，本发明的优点在于创造了一种能够以更低的成本制造的混合部件。在保持芯轴件所需强度，特别是抗弯性和耐冲击性的情况下，根据本发明，通过使所述基体件的连接其内部通道的容纳区的通道段的横截面与所述芯轴件的流体通道的横截面彼此协调，能够实现流体流动特性的优化以及压力损失减小的目的。在这里，与芯轴件的内径或者说横截面相比，连接器的位于所述芯轴件“之后”的内部区域优选具有更大的内部直径或者更大的横截面。与过渡区中逐渐收缩或保持不变的横截面相比，这一更大的开口改善了过渡区的内部通道的结构在优化流动方面的可能性。
另外，尽管根据本发明的连接器具有更小的总尺寸，但却因此可以采用如下模具技术：模具不仅像在最简单的模型中常见的那样具有两个整体滑阀形的、在脱模时分别从内部通道的各端部段轴向抽出的单件式型芯，而且在这里用于形成过渡段的型芯在其互相相向的端部具有相应的构形。
通过将过渡区的内部通道设计成理想的大小，可以有利地使用由两个在轴向上能够沿着内部通道的端部段的纵轴方向像滑块一样移动的纵向型芯组成的型芯装置，在该型芯装置中，每一纵向型芯在纵向上均被分成两个滑块部分，也就是说分成外和内(相对于连接器角而言)滑块部分。内滑块部分被构造为以其彼此相向的端部来形成角连接器的比如凸状倒圆的内角区，由此可以有利地避免在内角区中构造出尖棱轮廓。因此从纵剖图上看，内部通道至少在过渡段中，不但在外角区而且在内角区均具有倒圆的内轮廓。
芯轴件的流体通道的内横截面朝着基体件的内部通道的横截面连续地扩展，尤其成锥状地扩展，因此有助于形成或者进一步稳定层流。
就像在下文还要详细阐述的那样，根据本发明的连接器尤其以在装配技术上有利的方式构造成用于基体件的“楔入芯(Einschlagdorn)”，其中，在柄的外周面上可构造齿圈，用以将芯轴件以力适配和形状适配的方式固定到基体件的容纳区中。
有利的是，根据本发明的连接器的芯轴件的柄的外径可以完全等于或大于芯轴件的基体件插接区中的外径。由此，芯轴件的内部流体通道的横截面在该内部流体通道的整个长度上均可以朝着与基体件的内部通道的容纳区连接的通道段的方向扩展，因此将进一步改善流体的流动特性。
临界雷诺数Rekrit是由根据本发明的芯轴件6和基体件5中的内部通道30、40的结构决定的，在这里有利的是，该值达到了1200以上，优选2500以上。
本发明的其他有利结构特征将在各从属权利要求以及随后的描述中提及。
附图说明
图1是用于流体管线和流体设备的根据本发明的连接器的第一实施例的轴向剖视图，
图1a是图1的放大截面图，但图中示出的是根据本发明的连接器的过渡区，尤其是内部通道的修改实施例，
图2以轴向半剖图的形式示出了根据本发明的连接器的第二实施例，
图2a是图2的放大截面图，但图中示出的是根据本发明的连接器的柄的修改实施例，
图3以轴向半剖图的形式，以强烈放大的方式示出了根据本发明的连接器的芯轴件的实施例，
图4以轴向半剖图的形式示出了根据本发明的连接器的第三实施例，
图4a是图4中的部分放大图，
图5以轴向半剖图的形式示出了根据本发明的连接器的第四实施例，
图6是根据本发明的连接器的基体件的实施例的轴向剖视图，
图7是根据本发明的连接器的基体件的另一实施例的轴向剖视图，
图8是根据本发明的连接器的第五实施例的轴向剖视图，
图8a示出了图8所示实施例的第一改型的细节，
图8b示出了图8所示实施例的第二改型的细节，
图9是根据本发明的连接器的第五实施例的在剖面IX-IX的区域中的径向剖视图，
图10是根据本发明的连接器的第六实施例的一个细节的轴向剖视图。
具体实施方式
在附图的不同图形中，对相同的部件均配以相同的附图标记，因而通常也只各描述一次。
就像首先在图1和2中可以看到的那样，用于流体管线与流体设备的根据本发明的连接器1具有至少两个(在示出的例子中正好是两个)用于管道或软管的插接区2、3和位于连接区2、3之间的过渡区4。每一插接区2、3和过渡区4均分别贯通有内部通道。所述内部通道在插接区2、3中是用附图标记20、30标识的，而在过渡区中是用附图标记40来标识的。这些内部通道一起构成了贯通连接器1的连续通道20-40-30。至少一个(在示出的例子中正好是一个)插接区3被构造成芯轴。
在图1和2中示出的根据本发明的连接器1具有至少两个(在示出的例子中正好是两个)由不同材料制成的部分5、6，也就是说，一个由第一材料制成并至少形成过渡区4的基体件5以及至少一个由具有更高机械强度的第二材料制成并具有内部流体通道30的芯轴件6，该芯轴件能够以其柄7以周边密封的方式插入到形成在所述基体件5的内部通道40中的容纳区41中。
因此，芯轴件6的内部流体通道30与贯通所述插接区3的内部通道30是相同的。由第一材料制成的基体件5在示出的实施例中不仅构成过渡区4，而且还构成未被构造成芯轴的插接区2。在这里仅将这样的插接区2作为范例示出，下文中还参考图6和7具体阐述其构造结构。
基体件5尤其以塑料，优选以聚酰胺制成。它可以是以材料经济的方式由相对坚硬且形状稳定的塑料制成的一体式的塑料压铸件，所述塑料可以是例如纤维强化的聚酰胺，如具有玻璃纤维成分GF30或GF50或者具有相应碳纤维成分(CF成分)的PA 6.6。
芯轴件7是用比基体件5所用材料更加坚硬的材料，优选用金属，特别是用黄铜制成的。在芯轴件7上可尤其套装软管状的管线，但也可压装管道。芯轴的外部轮廓，特别是芯轴件6的柄7的外径D7是以与需要连接的管线的几何尺寸，比如管线的内径相一致的方式来确定的。柄7的(最小)壁厚度s7是由选择的材料以及要求的强度决定的。有利的是，与采用塑料材料时相比，该壁厚度更小，因此在采用相同的管线的内径的情况下，与塑料芯轴相比，该芯轴件6具有更大的内横截面。
另外，与塑料芯轴相比，其另一优点在于：就像在压铸塑料件时，通过采用两个成型钢瓦的情况一样，在以切削尤其是车削的方式加工金属芯轴件6时，在其外周面上不会产生沿轴向延伸的切割毛刺(Trenngrat)(这种切割毛刺会对以后的密封特性产生不利的影响或者需要通过额外的工序加以去除)。如果在柄7上在槽8a中还需另设周边密封件9a，用以将柄7相对于需要连接的管线像在图2a中所示的那样密封起来，那么上述优点尤为重要。首先，在周边密封件的帘线粗度不大，即其对于根据本发明的连接器而言处于大约1mm的量级时，那么小高度的切割毛刺就可能对密封特性产生相当大的影响。
内部流体通道30以及芯轴件6的柄7均具有基本上呈圆形的横截面，这通过直径D30和D7这样的表述已得到阐明。芯轴件6的内部流体通道30在几乎整个长度上，其横截面或者说直径D30都是恒定的。只有在内端部分31中，内部流体通道30才沿着其长度朝着与基体件5的内部通道40的容纳区41连接的通道段42的方向呈锥状地扩展。
在过渡区中，基体件5的连接其内部通道40的容纳区41的通道段42具有的内横截面不小于芯轴件6的流体通道30的内横截面。如图1所示，基体件5的内部通道40在其容纳区41以及在其连接所述容纳区的通道段42中也具有圆形横截面，这通过直径D41和D42的表述已得到阐明。
容纳区41中的直径D41与连接该容纳区41的通道段42中的直径D42完全一样大，而且也与芯轴件6的柄7的外径D7一样大(至多是公差上的区别以便制备匹配)。因此，在过渡区中，基体件5的内部通道40的连接容纳区41的通道段42所具有的内横截面(直径D42)不小于，尤其是大于芯轴件6的外横截面(直径D7)。
在图1和2中示出的根据本发明的连接器1的实施例中，连接器分别被构造成角连接器，也就是说，两个插接区2、3互相间是这样安置的，即，由它们内部通道20、30各自的纵轴X2-X2、X3-X3构成的角μ不等于平角(180°)，而且其互相形成90°角。从其他实施例中还可看到，角μ优选为30°、60°、90°、120°和150°。尤其是角连接器中，考虑到过渡区4中的有利于流动的转向构造，本发明是特别有利的。
由于在图1和2所示的实施例中，根据本发明的连接器1被构造成角连接器，并且由于以下事实，即，内部通道20、30、40一起构成贯通所述连接器1的连续通道20-40-30，因而内部通道20、30、40之间的边界(在边界处未设置有几何变化，例如横截面的几何变化时)是流畅的。
如图1a所示(就像前面提到的那样)，通过将过渡区的内部通道40设计成理想的大小，在制造基体件5时可以有利地应用所谓的折叠式型芯装置(Faltkern-Anordnung)，亦即一种具有两个在轴向上能够沿着内部通道20-40-30的纵轴X2-X2、X3-X3的延伸方向像滑块一样移动的纵向型芯的型芯装置，在该型芯装置中，每一纵向型芯在纵向方向X2-X2、X3-X3上被分成两个滑块部分，也就是说被分成外和内(相对于连接器角μ而言)滑块部分。内滑块部分被构造为以其彼此相向的端部来形成角连接器的比如凸状倒圆的内角区IW，由此可以有利地避免在内角区IW中构造出如在图1中示出的那种尖棱轮廓。因此，从纵剖图上看，内部通道20-40-30至少在过渡段4中，不但在外角区AW，而且在内角区IW均具有倒圆的内轮廓。通过在内角区IW中的这种轮廓(作为比较，在图1a中再次以虚线示出了图1所示实施例的轮廓)，可以有利地防止流体出现流动分离并防止有层流折返入涡流中。
在图1和2中示出的根据本发明的连接器1的实施例的区别在于，与图1中示出的实施例相比，图2所示实施例中的芯轴件6能够沿着轴向方向X3-X3更深入地插到基体件5中。如图2所示，内端部分31的入口区以与基体件5的与芯轴件6形成夹角μ的壁5a对齐的方式延伸，而在图1所示的实施例中，内端部分31的入口区则与该壁5a保持间距。在下文中还将参考图4a对图2所示实施例的有利技术意义进行解释。
然而，适用于图2所示的连接器1的实施例的，同样也适用于第一实施例，也就是说，在过渡区40中，基体件5的连接其内部通道40的容纳区41的通道段42所具有的横截面不小于芯轴件6的流体通道30的内横截面。同样适用的是，在过渡区4中，基体件5的内部通道40的连接容纳区41的通道段42具有的内横截面大于芯轴件6的外横截面。这一点也适用于图4、5(右侧)和8所示的实施例。
在图3中以放大的形式示出了根据本发明的芯轴件6的一个实施例。与图1和2的视图相比，在这里可特别清楚地看出，在柄7的外周面区中延伸着槽8，该槽8用于容纳周边密封件9，该周边密封件用于在芯轴件6插入基体件5中时实施周边密封。这一周边密封件9尤其可以是由弹性体制成的O形环。
另外，在图3中还可看出，在柄的外周面上构造有齿圈10，用以将芯轴件6以力适配和形状适配的方式固定到基体件5的容纳区41中。齿圈10包括两个沿圆周延伸的齿顶边10a、10b，所述齿顶边被构造成倒钩状(widerhakenartig)，在芯轴件6插入基体件5之后，特别是在被加载工作压力之后，所述齿顶边能够钻入所述基体件5的强度较小的材料中，并将所述芯轴件6固定在其中。为固定的目的是不需要围绕在基体件5周围的外部圆周保持套环等的。
在图3中示出的根据本发明的连接器1的芯轴件6的实施方式的柄7的外径与芯轴件6的基体件插接区11中的外径D11完全一样大。图1、2和5(右侧)中所示的芯轴件6的实施例具有此种结构。
此外，就像已知的那样，芯轴件6还具有沿圆周延伸的管线保持棱12a、12b、12c，这些保持棱从柄突出，形成芯轴轮廓12。
在芯轴件6的柄7的外周面上构造有芯轴止挡件13，用以贴靠到基体件5上的相应挡部14上。芯轴止挡件13位于芯轴件6的流体通道30之外，在柄7的一个与芯轴件6的基体件插接区11毗邻的区域中，其由止挡凸缘或环形凸部构成。可选地，芯轴止挡件13也可由沿圆周分布的独立件构成。
在图1、2、4直至7中示出的实施例中，基体件5上的相应挡部14是构造在基体件5中的径向环形面且由圆周壁14a包围，但是其外轮廓就像图7所示的那样，不必一定是圆形的(在图7中是六边形构造)。因此，通过使芯轴止挡件13的外轮廓与圆周壁14a形状适配，就可以防止芯轴件6相对于基体件5发生旋转。在图中示出的止挡件结构中，挡部14位于一个直径较柄7更大的区域中，且被包围在所述圆周壁14a中，通过这种结构，芯轴件6在基体件5中就有利地获得了高度的抗倾斜性，从而稳固了芯轴件6与基体件5之间的连接。
如在图4中示出的根据本发明的连接器1的第三实施例所示，在存在两个(或多个)用于管道或软管的插接区时，所有的插接区30也可以这样构造，即就像前文对一个插接区30所作的描述一样，在这些插接区中，由具有更高机械强度的第二材料制成并具有内部流体通道30的芯轴件6能够通过柄7以周边密封的方式分别插入到在所述基体件5的内部通道40中形成的容纳区41中。在图4中具体地绘出了一种角连接器，在该角连接器中，内部通道30的纵轴X3-X3、X3-X3彼此间形成60°夹角μ。
图4中绘出的细节显示，在根据本发明的连接器1的这种实施例中，就像在图2中所示的那样，内端部分31的构造成锥状的入口区以与基体件5的与芯轴件6形成夹角μ的壁5a对齐的方式延伸。因此，基体件5的位于该角连接器的内角区域IW中的顶角在流体力学方面并无影响，并且就像在图1a所示的实施例中一样，在内角区域IW中实际上还有利地存在没有锋利棱边的对流通起到优化作用的轮廓，这种轮廓在图2中也被显示为“一定程度上的倒圆”。
图5所示的根据本发明的连接器1的第四实施例的视图展示了根据本发明的T形连接器1。在这里，在三个用于管道或软管的插接区中，其中两个插接区20、30也是这样构造的，即，在这些插接区中，由具有更高机械强度的第二材料制成并具有内部流体通道30的芯轴件6能够通过柄7以周边密封的方式分别插入到在所述基体件5的内部通道40中形成的容纳区41中。在这里，显示在视图右侧的芯轴件6具有与参考图1和2描述的芯轴件6几乎相同的构造结构。因此，它的纵轴(图中未显示)，即内部通道30的轴与由基体件5形成的插接区2的轴，即内部通道20的轴X2-X2是相同的。
图5下部绘出的芯轴件6，其构造结构也基本上与如图1和2所示的芯轴件相同。但是区别在于，芯轴件6的内部流体通道30的横截面在其几乎整个长度上并非恒定不变，而是从容纳区41的起始处就朝着连接基体件5的内部通道40的容纳区41的通道段42的方向相当显著地扩展。具体而言，在容纳区41中的内部通道30的直径D30A大约是柄7中的内部通道30的直径D30的1.5倍。在两者之间存在锥状扩展的直径调整区32。通过直径D30、D30A的这种构造，使流动平缓并使前面提及的流动的流体的雷诺数Re降低的效果有利地提前，也就是说在芯轴件6中出现，而不是在过渡区4中才出现。
芯轴件6的基体件插接区11的壁厚度与芯轴件的柄7中的壁厚度可以是不同的，因此对于预先给定的壁厚度s7，例如就像图示的那样，基体件插接区11的壁厚度比柄7的更大时，根据本发明的连接器1的基体件插接区11也具有(尤其是与图3所示的相反)比在芯轴件6的柄7的区域中的外径D7更大的外径D11。
图6和7示出了根据本发明的连接器1的基体件5的两个示例性实施例，这两个视图首先说明了这种基体件5的结构是简单的，因此能够在技术上以更低的成本来制造。
这两个基体件5是能够用来制造根据本发明的T型连接器的基体件。在两个实施例中，T型的横梁被设计用于接纳芯轴件6，其中在图7所示的实施例中，横梁上还额外设置有90°的角度偏差。通过例如以下描述，可使这种结构简单的构造更加清楚：基体件5的内部通道20、40完全没有侧凹(hinterschneidungsfrei)，尽管这样，但根据本发明也可以这样设计，即在过渡区4中，基体件5的连接其内部通道的容纳区41的通道段42所具有的内横截面大于所述插接区3的内部流体通道30的内横截面，具体而言即插入到所述容纳区41中的芯轴件6的流体通道30的内横截面。内部通道20(直径D20)，但是尤其是基体件5的内部通道40也是这样构造的，即，使在它们各自的容纳区41(直径D41)中和在它们中的连接容纳区41的通道段42(直径D42)中的横截面相同，尤其是直径相同。
在图6和7中，然而同时也在如图1、2、5和8所示的本发明的实施例中，用于管道或软管，或者尤其用于设备的插接区2中的至少一个是由基体件5形成的。这种插接段2被优选构造成流体插塞式连接装置的构件，更确切地说是尤其被构造成插柄207，所述插柄能够通过保持件，优选以能够可松开地锁定的方式插入到任意的插接部件或设备部件(未示出)中。为此，插柄207在其外周面上具有径向，尤其是构造成圆周环形槽形式的凹槽208，所述凹槽用于与一个安置在容纳套筒之内且具有径向弹性的保持件相啮合。与该凹槽208轴向相应地设置有另外的用于介质密封件(未示出)的环形槽209，并优选设置用于防污密封件(同样未示出)的额外的第三环形槽210。插接区2的相应的公知构造仅在图6和7中以附图标记标识出来。
在图8至10中以不同剖视图示出的根据本发明的连接器1的其他实施例中，根据本发明的连接器1的芯轴件6的基体件插接区11尤其不同于其余实施例。
首先，与在图5下方部分示出的芯轴件6的视图一样，在芯轴件6中，内部流体通道30的横截面在其几乎整个长度上并非恒定不变，而是大致从容纳区41的中部开始就朝着与基体件5的内部通道40的容纳区41连接的通道段42的方向相当显著地锥状扩展。因此，这一扩展区31a可与内端部分31的入口区相似，只是它更长一些。在这里，使流动平缓、使层流变得稳定并使流动的流体的雷诺数降低的效果同样也有利地在芯轴件6中就已实现。
同样，就像如图5下方部分所示的芯轴件6一样，在本发明的第五实施例是这样设计的，即，芯轴件6的基体件插接区11具有的外径D11比芯轴件6的柄7区域中的外径D7更大。由此提高了芯轴件6在基体件5中的抗倾斜性，就像通过外部挡部14所达到的效果一样。
如本发明的第五和第六实施例所示的芯轴件6的实施例的区别在于，两者与基体件5的连接方式在设计上不同(利用)。这里，在柄7的外周面上没有设置齿圈10，而且，芯轴件6也没有止挡件13。作为代替，在芯轴件6的基体件插接区11中有槽15，该槽在装配状态下是与构造在基体件5中的槽16相对。在由两条槽15、16形成的空间中引入保持件17，通过该保持件能够建立基本上以形状适配的方式起作用的连接。这样，芯轴件6即以可转动的方式保留在基体件5中，但是，在需要时也可以设置成抗旋转的方式。
对于槽15、16以及保持件17的实施方式，存在不同的方案。
比如，两条槽15可以仅沿圆周延伸，其中，保持件17在芯轴件6被安装到基体件15中之前可以像图8a所示的那样被集成到基体件5的槽16中，或者可以像图8b所示的那样被集成到芯轴件6的槽15中；所述集成优选以不会脱开(unverlierbar)的方式实施。这样，在装配时，保持件17被弹性地挤压在基体件5的槽16中，并被压入制造得更深的芯轴件6的槽15中(箭头M1)，或者，保持件17在芯轴件6的槽15中可被弹性地压开(auseinanderdruecken)，并且被压入制造得更深的基体件5的槽16中(箭头M2)并弹回至其闭合位置中。
在另一种方案中，就像图9所示的那样，槽15、16(至少是基体件5中的槽16)以与芯轴件6的直径D11相切的方式延伸，此时，基体件5的壁5a也被穿透，因而保持件17是图中示出的作为示例弯折成U形的金属线，其能够从外部通过穿孔(Durchdringung)18，以便将芯轴件6以形状适配的方式安装在基体件5的容纳区中。因此，芯轴件6和基体件5能够有利地从外侧装配，并且在需要时也可以从外侧拆卸。
将芯轴件6固定到基体件5中的另一可选方案是像在图10中示例性地绘出的那样，将此两个部件互相卡接。为此，在基体件5的内部通道40的容纳区41的入口处以及在芯轴件6的柄7上设置一对互补的卡合件19a、19b。为避免在工作状态中由于压力加载而导致的不均匀负荷，也可以在圆周上分布两对或多对，优选三对彼此错开120°的卡合件19a、19b。
就像从前面的实施例中已表明的那样，本发明不限于所描述的实施例，而是包括所有在本发明的意义上具有相同作用的实施例。比如，在图6和7中示出的基体件5的两个示例性实施例，连同在其余附图中示出的构造成根据本发明的连接器1的构件的基体件5以及连同以独立零件或在装配状态中示出的芯轴件6，清楚地展示了本发明设计的有利之处，即只需借助于少量的部件(基体件5和芯轴件6)即可在积木式系统的意义上制造出多种连接器1。利用5个基体件和7个不仅包括芯轴件6而且还包括其他同样能够插入基体件5中的部件(如检测接口等的附加件)，可以设计出大约70种根据本发明的连接器1的不同实施例，这显示出了极大的制造技术上的优点。
有关基体件5在过渡区4中的壁厚度的设计，请参考图1中的范例。在该附图中，以附图标记s4a和s4b标识出了两个不同的壁厚度区。较小的壁厚度s4a(尽管基体件5是由硬度较小的材料制成的)大约与芯轴件6的柄区域中的壁厚度s7一样大，与此相关联的是，内部通道40在过渡区4中的横截面大于芯轴件6的内部流体通道30的横截面，这在流体力学上是有利的。在这一位置上可以采用这种小的壁厚度s4a是因为根据本发明的连接器在这里承受的机械负荷较轻。但是由于过渡区4在其外部尺寸上不受待连接管线的管线的内径所限制，因此本领域技术人员可以任意改变这一区域中的壁厚度，就像通过同样在过渡区4中标识出的较大壁厚度s4b明确展示的那样。
内部通道20、30、40的横截面不必是圆形的；其也可以被制造为椭圆形、矩形或多边形而不偏离本发明的范围。
此外，本领域技术人员可以设计出额外的有利技术措施而不偏离本发明的框架，例如，如前所述，在需要时，在用于接纳芯轴件6的某些容纳区41中使用检测或螺纹接口，或者，如图1所示，将插接区2的内部通道20设计成锥状。
另外，本发明迄今为止也并不限于在权利要求中限定的特征组合，其也可以被定义为由全部已公开的单个特征中的一定特征组合而成的任意一种其他组合。这意味着，原则上并在实践中，权利要求1中所述的每一个单个特征都可以删去，或者说，权利要求1中所述的每一个单个特征都可以被在本申请中其他地方所公开的单个特征所取代。就此而言，各权利要求仅应被理解为对于一个发明的一种最初表述尝试。
附图标记
1 连接器
2 1的插接区
3 1的插接区(根据本发明的)
4 2和3或3和3之间的过渡区
5 1的基体件
5a 5的壁
6 1的芯轴件
7 6的柄
8 在11中用于9的槽
8a 7中的用于9a的槽
9 周边密封件
10 6(11)上的齿圈
10a，10b 10的齿顶边
11 6的基体件插接区
12 芯轴轮廓
12a，12b，12c 12的管线保持棱
13 6的芯轴止挡件
14 5的用于13的挡部
14a 围绕14的圆周壁
15 6(11)中的用于17的槽
16 5(41)中的用于17的槽
17 保持件
18 5a中的穿孔
19a，19b 5与6的互补的卡合件
20 2中的内部通道
30 3中的内部通道，6的内部流体通道
31 30的端部分
31a 30的扩展区(图8)
32 D30与D30A之间的直径调整区(图5)
40 4中的内部通道
41 40的容纳区，用于6
42 40的在41旁边的通道段
207 2的插柄
208 207中的凹槽(第一环形槽)
209 207中的第二环形槽
210 207中的第三环形槽
AW 40的外角区
D7 7的直径
D11 11的直径
D20 20的直径
D30 30的直径
D30A 41中30的直径(图7)
D41 41的直径
D42 42的直径
IW 40的内角区
M1 17的初始安装运动(图8a)
M2 17的初始安装运动(图18b)
s4a，s4b 4中的5的壁厚度
s7 7的壁厚度
X2-X2 2或20的纵轴
X3-X3 3或30的纵轴
μ X2-X2与X3-X3之间的夹角
Claims (20)
1.用于流体管线与流体设备的连接器(1)，该连接器具有至少两个用于管道或软管的插接区(2，3)和位于所述插接区(2，3)之间的过渡区(4)，其中，每一插接区(2，3)和所述过渡区(4)分别贯通有内部流体通道(20，30，40)，并且至少一个插接区(3)被构造成芯轴件(6)，以及具有至少两个由不同材料制成的部分(5，6)，即具有一个由塑料材料制成并至少形成过渡区(4)的基体件(5)以及具有至少一个由具有比塑料材料更高机械强度的金属材料制成并具有内部流体通道(30)的芯轴件(6)，所述芯轴件能够用其基体件插接区(11)以周边密封的方式插入到形成在所述基体件(5)的内部流体通道(40)中的容纳区(41)中，并且该芯轴件(6)具有用于连接管线的柄(7)，其中，在过渡区(4)中，所述基体件(5)的与基体件(5)的内部流体通道(40)的容纳区(41)连接的通道段(42)具有的内横截面不小于所述芯轴件(6)的内部流体通道(30)的内横截面，其特征在于，所述插接区(2，3)设置为包含夹角(μ)，所述夹角(μ)由所述插接区(2，3)的内部流体通道(20，30)的纵轴(X2-X2，X3-X3)构成，并且所述夹角(μ)不是平角，其中，从纵剖面上看，所述过渡区(4)的内部流体通道(40)不但在外角区而且在内角区均具有倒圆的内轮廓，芯轴件(6)的内部流体通道(30)的横截面在其整个长度上或在内端部分(31)中朝着与基体件(5)的内部流体通道(40)的容纳区(41)连接的通道段(42)的方向呈锥状地扩展，其中，所述内端部分(31)的入口区以与基体件(5)的与芯轴件(6)形成夹角(μ)的壁(5a)对齐的方式延伸。
2.根据权利要求1所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)由聚酰胺制成。
3.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述芯轴件(6)由黄铜制成。
4.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述芯轴件(6)的内部流体通道(30)和/或柄(7)具有圆形横截面。
5.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述芯轴件(6)的内部流体通道(30)的横截面在该内部流体通道的整个长度上是恒定的，或者沿着其长度—至少在局部—朝着与所述基体件(5)的内部流体通道(40)的容纳区(41)连接的通道段(42)的方向扩展。
6.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)的内部流体通道(40)在容纳区(41)和/或在与所述容纳区(41)连接的通道段(42)中具有大致呈圆形的横截面。
7.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)的内部流体通道(40)被构造成这样，即在容纳区(41)中的横截面与在与所述容纳区(41)连接的通道段(42)中的横截面相同。
8.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)的内部流体通道(40)被构造成这样，即在容纳区(41)中的横截面与在与所述容纳区(41)连接的通道段(42)中的横截面相同，并且这两者的直径相同。
9.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)的内部流体通道(40)在与所述容纳区(41)连接的通道段(42)中的横截面大于所述芯轴件(6)的内部流体通道( 30)的内横截面，并且，所述芯轴件(6)的内部流体通道(30)的内横截面朝着所述基体件的内部流体通道(40)的横截面连续地扩展。
10.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述基体件(5)的内部流体通道(40)在与所述容纳区(41)连接的通道段(42)中的横截面大于所述芯轴件(6)的内部流体通道( 30)的内横截面，并且，所述芯轴件(6)的内部流体通道(30)的内横截面朝着所述基体件的内部流体通道(40)的横截面连续地并且呈锥状地扩展。
11.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，所述芯轴件(6)的柄(7)具有外径(D7)，该外径完全等于或小于所述芯轴件(6)的基体件插接区(11)的外径(D11)。
12.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述柄(7)的外周面中延伸着槽(8)，该槽用于容纳在所述芯轴件(6)插入所述基体件(5)中时实施周边密封的周边密封件(9)。
13.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，具有两个或多个用于管道或软管的插接区( 3)，在这些插接区中，由具有更高机械强度的金属材料制成并具有内部流体通道的芯轴件(6)能够通过柄(7)以周边密封的方式分别插入到在所述基体件(5)的内部流体通道(40)中形成的容纳区(41)中。
14.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于具有两个插接区(2，3)，这两个插接区彼此这样安置：由它们的内部流体通道(20，30)的纵轴(X2-X2，X3-X3)构成的夹角(μ)为30°、60°、90°、120°或者150°。
15.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，至少一个用于管道或软管的插接区(2)是由所述基体件(5)构成的。
16.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述芯轴件(6)的柄(7)的外周面上构造有芯轴止挡件(13)，用以贴靠到所述基体件(5)上的相应挡部(14)上。
17.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述芯轴件(6)的外周面上，构造有齿圈(10)，用以将所述芯轴件(6)以力适配和形状适配的方式固定在所述基体件(5)的容纳区(41)中。
18.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述芯轴件(6)的外周面上，并且在基体件插接区(11)中，构造有齿圈(10)，用以将所述芯轴件(6)以力适配和形状适配的方式固定在所述基体件(5)的容纳区(41)中。
19.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述芯轴件(6)的外周面上，构造有槽(15)，该槽在装配状态下与构造在所述基体件(5)中的槽(16)相对，其中，在由这两个槽(15，16)形成的空间中引入保持件(17)，用以将所述芯轴件(6)以形状适配的方式固定在所述基体件(5)的容纳区中。
20.根据权利要求1或2所述的连接器(1)，其特征在于，在所述芯轴件(6)的外周面上，并且在基体件插接区(11)中，构造有槽(15)，该槽在装配状态下与构造在所述基体件(5)中的槽(16)相对，其中，在由这两个槽(15，16)形成的空间中引入保持件(17)，用以将所述芯轴件(6)以形状适配的方式固定在所述基体件(5)的容纳区中。
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