CN102308136B - 用于厚壁管的配件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于厚壁管的配件，该配件具有接触区(6)和挤压区(8)，其中所述挤压区(8)设置在所述接触区(6)的靠近管插入孔的一侧，并且在所述挤压区(8)内至少是局部的壁厚小于在所述接触区内的壁厚。

Description

用于厚壁管的配件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于厚壁管的配件，该配件具有接触区和挤压区，其中挤压区设置在接触区的靠近管插入孔的一侧。本发明还涉及一种由管和配件组成的系统以及涉及所述配件用于连接厚壁管的应用。此外，本发明涉及一种用于厚壁管的配件的制造方法，在该制造方法中，将厚壁管在一个设置在管端部的配件区内沿径向扩宽，使得配件区的内径基本上与管的外径相当，以及配件区内的壁厚基本上与管的其余部分的壁厚相当，并且在该制造方法中，将配件区的设置在管端部的一个部分区域沿径向拉伸，使得该部分区域的内径大于管的外径。
背景技术
为长距离运输流体介质例如水，在现有技术中为节省成本经常使用由价格便宜的合金制成的管或者说管系统。这些合金经常不是耐腐蚀的，以致这些管在其内侧通过在这些管内被输送的介质慢慢地发生表面腐蚀。对于这种表面腐蚀的通常的材料侵蚀量为每年100到150μm。
为了尽管有腐蚀但仍然能够确保这些管的足够的使用寿命，特别使用厚壁管，使得尽管每年有材料侵蚀但管仍能够在10到30年的通常的时期内保持密封。根据DIN EN 10255，标称内径为1/2”的中间系列管具有2.6mm的壁厚，标称内径为4”的管具有4.5mm的壁厚。在有表面腐蚀的情况下特别重要的是，与介质接触的管壁具有均匀的厚度，因为否则在局部薄壁的位置会导致过早蚀穿从而产生泄漏。也就是说这种管系统的使用寿命取决于壁最薄的、与介质接触的位置的壁厚。
一个特别的薄弱之处是用于连接各个管的配件。这些配件通常同样由不耐腐蚀的材料制成，因此如果要防止蚀穿则必须具有与管同样厚的壁厚。
为建立配件和管之间的密封连接，在具有15和108mm之间的标称管径的薄壁管的情况下通常将配件与薄壁管挤压连接。已经表明，以这种方式能够保证连接的持久的密封性。这种连接对于厚壁管是不利的，因为由于根据现有技术的用于连接厚壁管的配件的大的壁厚，这种挤压连接由于厚壁配件的高的刚度是非常困难的，而仅在非常高的力消耗下在使用特别复杂且价格不菲的挤压工具的条件下才能实现。因此在现有技术中这种配件与厚壁管通常不是通过挤压而是以其他的方式连接。特别是使用根据DIN EN 10242基于螺丝和夹子的螺纹连接器。这种连接的安装耗费时间，并且需要对待要连接的管端部进行花费大的预处理。此外这种连接具有如下缺点，即它达不到挤压连接的持久性和/或需要更加复杂的从而更加贵的配件。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种能够避免上述缺点的用于厚壁管的配件。
根据本发明该任务通过如下方式得以解决：挤压区中至少是局部的壁厚小于接触区中的壁厚。在此，接触区理解为配件的与被输送的介质接触的区域。
已经认识到，使用这种配件由于挤压区内较小的壁厚，挤压连接需要较小的力，因此例如可以省去使用特别复杂且价格不菲的挤压工具。同时通过接触区内较大的壁厚确保，配件在该区域内不会过早蚀穿。
因为厚壁配件特别地被用来延迟蚀穿，所以在一种优选的实施方式中壁基本上由钢、特别是由非不锈钢构成。
在另一种优选的实施方式中，在挤压区和接触区之间的过渡区域内设置密封元件，优选是环形密封元件。该密封元件在接触区和挤压区之间对配件进行密封。由此能够实现，在配件内被输送的介质不能到达配件的挤压区。通过这种方式，在该挤压区域内也不会发生被介质腐蚀，从而避免在挤压区内的较薄的壁被过早蚀穿。在此特别优选的是环形密封元件，因为这样能够在配件的整个周边上防止介质到达配件的挤压区。一种特别可靠的密封可以通过弹性密封元件，例如由橡胶或者塑料制成的弹性密封元件实现。
在配件的另一种实施方式中，一种特别稳定的连接通过如下方式实现：在挤压区内设置一个切割元件。该切割元件在将配件与管挤压连接时陷入管的外壁中，从而管即使在突然受到拉力或者压力负荷的情况下也能保持与配件固定连接，因而该连接保持密封。该实施方式在与上述实施方式的密封元件组合的情况下是特别有利的。因为切割元件经常具有比配件或者管的壁显著小的厚度，所以在表面被介质腐蚀的情况下会特别快地导致切割元件被蚀穿。通过密封元件防止这种情况发生，因为介质根本不能到达挤压区因而不能到达切割元件的区域。
在另一种实施方式中，切割元件具有一个环形基体和在基体上沿着其周边设置的多个切割构件，其中每一个切割构件具有至少一个指向内部的切割刃并且每一个切割构件相对于环形基体的一个径向平面是镜像对称的。在此，径向平面理解为垂直于环形基体的轴对称方向延伸的平面。对称的切割环具有作用在切割元件上的力均匀分布的优点。这样能够防止切割环局部受到过负荷。在生产用于配件的环形切割元件时，在制造指向内部的切割刃时由于对环形基体施加不对称的力经常导致切割环发生扭曲。通过该实施方式以如下方式防止这种情况发生：由于镜像对称，能够在对称施力的情况下制造切割构件。此外切割刃设置在挤压区靠中间的位置上，由此能够防止不希望的切割刃的翻倒或者说切割环的扭转。一种这样的切割环也能够更加简单地装配在配件内。
上述切割元件是一种与之前所描述的配件相独立的发明。
在另一种优选的实施方式中，在制造切割元件时特别对称的施力以及由此得到的一种特别是无畸变的切割元件通过如下方式实现：所有切割构件相对于环形基体的一个唯一的径向平面是镜像对称的。
在另一种实施方式中，每个切割构件分别具有两个沿轴向间隔的切割刃。在此，轴向理解为环形基体的轴对称方向。该实施方式的优点在于，通过这种方式能够特别简单地实现切割构件的镜像对称。此外，通过两个切割刃提供的在切割环和管之间的连接比通过单个的切割刃更强。
在另一种实施方式中，将管固定防止其相对于配件沿两个轴向相对运动通过如下方式实现：每个切割构件的两个切割刃倾斜地指向彼此或者倾斜地背向彼此。通过这种方式，该两个切割刃倾斜地切入管的外壁中，从而在沿轴向被施力的情况下这两个切割刃中总有一个进一步陷入外壁中，从而确保连接的稳定性。
在另一种优选的实施方式中，挤压区在远离接触区的一侧具有至少一个用于切割环的止挡。通过该止挡，切割环在配件未受挤压的状态下保持在它的位置并且不能够从配件上脱落。此外，切割元件通过该止挡在配件受挤压的状态下也被附加地固定在它的位置上，从而切割元件即使在沿轴向对管和配件的连接处施力的情况下也能可靠地保持在它的位置。
在另一种优选的实施方式中，配件的制造通过如下方式简化：用于切割环的至少一个止挡是分段的。为提高配件的表面的质量，可以在配件制造结束时在浸渗池中例如用锌对配件进行镀层。然后，多余的镀层材料在另一个步骤中从配件表面排出。在连续的止挡的情况下，一部分多余的镀层材料会在止挡区域内聚集，以致形成所谓的出口凸起(Ablaufnasen)。必要时必须在一个附加的步骤中再次除去这些出口凸起。通过分段的止挡能够防止这种情况发生，因为多余的镀层材料可以通过位于止挡的多个段之间的空隙流走。
此外，本发明的任务还通过由管和配件组成的系统得以解决，其中配件被构造为依据本发明的配件，并且接触区内的壁厚基本上与管的壁厚相当。
通过使配件的接触区内的壁厚不小于管的壁厚，防止配件过早被蚀穿并且因此导致整个系统的不密封性。通过使配件的接触区内的壁厚不大于管的壁厚，同时使配件的重量和材料成本最小化。
在一种优选的实施方式中，配件处于受到挤压的状态或者未受挤压的状态。
此外，本发明的任务还通过依据本发明的配件用来连接厚壁管的应用得以解决。
本发明的任务还通过一种用于厚壁管的配件的制造方法得以解决，在所述制造方法中，将厚壁管在设置于管端部的配件区内沿径向扩宽，使得配件区的内径基本上与管的外径相当，并且配件区的壁厚基本上与管的其余部分的壁厚相当，并且在所述制造方法中，将配件区的设置在管端部上的一个部分区域沿径向拉伸，使得该部分区域的内径大于管的外径，其中将该部分区域沿径向拉伸，使得管的在该部分区域内至少是局部的壁厚小于在配件区的不处于该部分区域内的那一部分内的壁厚。
通过该方法能够制造依据本发明的配件。在此，所述部分区域相应于挤压区，配件区的其余部分相应于接触区。该方法具有如下优点：挤压区中的壁厚已经通过拉伸而减小。
在所述方法的一种优选的实施方式中，在所述部分区域的靠近管端部的末端通过卷曲制成至少一个分段的止挡。通过这种方式简单地制造用于待设置在所述部分区域内的切割元件的止挡。
附图说明
本发明的其他的特征和优点在实施例的描述中详细解释，其中参考附图。附图中：
图1以剖视图示出了依据本发明的配件的一种实施例，
图2以剖视图示出了在未受到挤压状态下的依据本发明的由配件和厚壁管组成的系统的一种实施例，
图3以俯视图示出了图2的实施例，
图4以剖视图示出了在受到挤压状态下的依据本发明的由配件和厚壁管组成的系统的一种实施例，以及
图5示出了依据本发明的用于厚壁管的配件的制造方法的一种实施例。
具体实施方式
图1以剖视图示出了依据本发明的配件2的一种实施例。该配件2被构造为基本上相对于轴向的轴线4是旋转对称的。该配件具有接触区6以及挤压区8。在此，配件2在挤压区8内的壁厚比在接触区6内的壁厚小。由此挤压区8能够更简单地挤压。这样例如可以省去花费特别大的挤压工具。
配件的内径在接触区6内与待通过管插入孔10插入的管的外径匹配。在接触区6和挤压区8之间的过渡区12内，配件的内径扩宽，使得配件在挤压区8内的内径大于待插入的管的外径。在接触区6的远离挤压区8的一侧，配件的内径在配件过渡部13中逐渐缩小至比待插入的管的外径小的直径。配件过渡部13可以用作待插入的管的止挡。
配件2例如用非不锈钢制成。
在过渡区12内设置一个具有圆形横截面的环形密封元件14。密封元件14的横截面当然也可以具有其他的形状。
此外在挤压区8内还设置一个切割元件16以及一个辅助元件18。切割元件16由环形基体20组成，在该基体上在周边上分布地设置多个切割构件22。每个切割构件22分别具有两个切割刃24，这两个切割刃沿轴向指向彼此。切割构件22相对于垂直于轴向轴线4的径向平面26呈镜像对称。环形的辅助元件18用于在一侧固定切割元件16。
切割元件16的另一侧通过设置在管插入孔10的区域中的止挡28固定。止挡28不是连续的，而是分段的。因此在各止挡之间余留有间隙30。在借助于浸渗池，即通过所谓的热镀锌对配件镀锌之后，多余的锌能够以这种方式通过间隙30排出。止挡28在所示的实施例中通过对挤压区8的靠近管插入孔10的边缘进行简单的卷曲而制成。
图2示出了在未受到挤压的状态下的依据本发明的系统的一种实施例。系统40包括图2中示出的配件2以及厚壁管44。作为替代当然还可以使用依据本发明的配件的其它实施方式来代替配件2。该厚壁管44通过管插入孔10插入配件2内直至配件过渡部13。配件过渡部13以这种方式用作管44的止挡。在管的外壁46和挤压区6的内壁48之间形成缝隙50。该挤压区8尚未被挤压。密封元件14和切割元件16与管的外壁46相间隔。
图3以俯视图示出了图2的系统。轴向轴线4垂直于图面。管44在中间插入配件2中。切割元件16与管44的外壁相间隔。该切割元件通过在配件2的周边上均匀分段的止挡28固定在配件2的挤压区内。
图4以剖视图示出了在受到挤压的状态下的依据本发明的系统的一种实施例。所示系统60例如是在挤压区8内对配件2进行挤压之后的图2中所示的系统40。在此，该挤压通过如下方式变得容易：配件2在挤压区8中的壁厚减小，并且所述挤压例如可以是使用一种简单的挤压钳进行的。
系统60具有在挤压区62中被挤压的配件64和管66。在配件64的内侧上设置在挤压区62内的切割元件68与管66直接接触，其中设置在切割元件68上的切割构件的切割刃切入管66的外壁70中。管66由此牢固地固定在配件64内。
设置在挤压区62和接触区74间的过渡区72内的环形密封元件76通过对配件64的挤压而发生了变形，并且在过渡区72内不仅紧紧地贴靠在配件64的内侧而且紧紧地贴靠在管66的外壁70上。由此在过渡区内产生配件60和管66之间的密封连接。
在系统60中输送介质78。这里，该介质例如可以是水。管66在配件过渡部80的区域中在配件64的内壁上的贴靠不是密封连接，以致介质80可以渗入在管的外壁70和配件在接触区74中的内壁84之间的缝隙82中。因此接触区74的内壁84受到介质78的腐蚀。因为该区域中的壁厚大，优选为管66的壁厚的大小，所以能够保证配件不被过早蚀穿。通过密封元件76阻止介质到达挤压区62。因此配件64的在挤压区62内的内壁不会受到介质78的腐蚀。这样防止配件在挤压区62中的较薄的壁处过早被蚀穿。
图5示出了依据本发明的用于厚壁管的配件的制造方法的一种实施例。在第一方法步骤94中，将厚壁管90在管端部92的区域内沿径向扩宽，使得产生中间产品96。该中间产品96在扩宽的配件区98中具有基本上与未扩宽的区域100的外径相当的内径。
在第二方法步骤102中，沿径向拉伸配件区98的一个部分区域，使得产生配件104。配件104的被拉伸的部分区域106的内径比相应的配件区98的未拉伸的区域108的内径大。在所述部分区域106中的壁厚通过在第二方法步骤中的拉伸而小于在未拉伸的区域108中的壁厚。可选地，可以在另外的方法步骤110中对该配件104继续加工。例如可以对配件104在管插入孔112的区域内进行卷曲，使得产生分段的止挡。也可以对配件104进行涂层，即例如对其进行热镀锌。这样制成的配件的一个示例在图1中示出。

Claims (11)

1.用于厚壁管的配件，
-具有接触区(6)以及
-具有挤压区(8)，
-其中挤压区(8)设置在接触区(6)的靠近管插入孔的一侧，
-壁基本上由非不锈钢制成，
其特征在于，
-在所述挤压区(8)内至少是局部的壁厚小于在所述接触区(6)内的壁厚，以及
所述挤压区(8)在远离所述接触区(6)的一侧具有至少一个用于切割环(16)的止挡(28)，其中，所述至少一个用于切割环(16)的止挡(28)是分段的，在所述至少一个止挡(28)的各分段之间余留有间隙(30)。
2.根据权利要求1所述的配件，其特征在于，
在所述挤压区(8)和所述接触区(6)之间的过渡区(12)内设置密封元件(14)，优选是环形的密封元件(14)。
3.根据权利要求1或2所述的配件，其特征在于，
在所述挤压区(8)中设有切割元件(16)。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的配件，其特征在于，
所述切割元件(16)具有一个环形基体(20)和在该基体(20)上沿着其周边设置的多个切割构件(22)，其中，每一个切割构件(22)具有至少一个指向内部的切割刃(24)并且每一个切割构件(22)相对于环形基体(20)的一个径向平面(26)是镜像对称的。
5.根据权利要求4所述的配件，其特征在于，
所有切割构件(22)相对于所述环形基体(20)的一个唯一的径向平面(26)是镜像对称的。
6.根据权利要求4或5所述的配件，其特征在于，
所述切割构件(22)各自具有两个沿轴向间隔的切割刃(24)。
7.根据权利要求6所述的配件，其特征在于，
每个所述切割构件(22)的两个切割刃(24)倾斜地指向彼此或者倾斜地背向彼此。
8.由管和配件组成的系统，其中配件(2)根据权利要求1至7中的任意一项进行构造，其特征在于，
在所述接触区(6)内的壁厚基本上与管(44)的壁厚相当。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述配件(2、64)处于受到挤压的状态或者未受挤压的状态。
10.根据权利要求1至7中任意一项所述的配件用于连接厚壁管的应用。
11.用于厚壁管的配件的制造方法，
-在该制造方法中，将厚壁管(90)在设置在管端部(92)处的配件区(98)内沿径向扩宽，使得所述配件区(98)的内径基本上与所述管(90、100)的外径相当，并且所述配件区(98)内的壁厚基本上与所述管的其余部分(100)的壁厚相当，以及
-在该制造方法中，将所述配件区(98)的设置在管端部上的部分区域(106)沿径向拉伸，使得所述部分区域(106)的内径大于所述管(90、100)的外径，
其特征在于，
-将所述部分区域(106)沿径向拉伸，使得所述管的在所述部分区域(106)内至少是局部的壁厚小于在所述配件区的不处于该部分区域内的部分(108)内的壁厚，以及
-在所述部分区域(106)的靠近管端部(112)的末端上，通过卷曲制成至少一个分段的止挡，其中，在所述至少一个止挡(28)的各分段之间余留有间隙(30)。
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