CN102317671B - 具有改进的夹持组件的推入配合式管连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于推入配合式管连接器(1)的夹持组件(5)以及配备有该夹持组件的连接器。这种夹持组件一旦插入就防止管(4)从连接器撤回。该组件包括夹持装置和支撑结构(10)。夹持装置包括径向向内延伸的倾斜的齿(11)和径向向外延伸的倾斜的腿(12)。支撑结构包括用来容纳夹持装置的腿的环形凹槽(15)。该凹槽形成在面向腿的外侧的外壁(18)和面向腿的内侧的内壁(16)之间。在径向横截面中看到的凹槽的宽度(x)在凹槽的入口(E)附近是窄的并且向着凹槽的基部(B)变宽。

Description

具有改进的夹持组件的推入配合式管连接器

技术领域

本发明涉及用于推入配合式的管连接器的夹持组件，其中，当装载所述管时夹持组件被布置用来保持插入到连接器中的管。本发明还涉及配备有这种夹持组件的连接器。

背景技术

例如从JP2005180654已知夹持组件。图6示出恰好已经插入管的已知组件，图7示出正装载插入的管(在撤回方向上)的相同的夹持组件。夹持组件包括具有V或鞍形横截面的环形夹持装置，该环形夹持装置具有径向向内延伸的倾斜的齿和径向向外延伸的倾斜的腿。该组件还包括支撑结构，该支撑结构包括用来容纳夹持装置的腿的圆锥形凹槽。该凹槽被限定在倾斜的外壁和倾斜的内壁之间，该倾斜的外壁和倾斜的内壁都具有相同的倾斜角度。这个角度被指定为大于夹持装置的腿的角度。在本说明书中，术语“倾斜”要被理解为相对于连接器的中心轴线。

在管的插入之前，这个已知的夹持装置将以其腿的末端靠在凹槽的内部倾斜壁上，其齿的末端突出到管的通道路径中。在插入期间，管将在这些齿上施加扭矩，因此引起它们向外偏斜，即离开管的通道路径。同时，夹持装置将沿轴向被拖动，由于这个内壁的倾斜角度大于腿的倾斜角度，引起腿的末端沿内壁延伸并且被内壁向外推动。

这个已知夹持组件的缺点是，齿和腿的变形需要相对大的插入力。而且，在夹持装置中形成的变形能量将引起齿被相当强地偏压在管的外表面上。这可能引起外表面变得被刮伤，使得难以实现所述表面周围即夹持装置下游(如沿插入方向看)的防泄漏密封。结果，密封件必须被实现成在夹持装置的上游靠着管的内侧或靠着管的外侧。第一选择(前述现有技术JP 2005180654中示出)要求连接器配备有另外插口以将密封件支撑在管内。这种内部密封连接器不适合于任何类型的管，例如不适合于铜管。第二选择(密封件在夹持装置上游)可导致安装错误。管可能被插入不够远，因为密封环的阻力可引起安装者不正确地认为连接已经形成。由于管将不被夹持装置适当地保持，管可能随后在使用期间被吹出。

发明内容

本发明的目标是提供一种前述类型的夹持组件，其中已知夹持组件的缺点被克服或至少被减少。为了那个目的，根据本发明的夹持组件的特征在于，用来容纳夹持装置的腿的凹槽具有一宽度，在径向截面中看，该宽度从凹槽的入口侧向着凹槽的基部侧增加。

由于这种构造，容纳在凹槽中的腿可旋转过一定角度，因此允许整个夹持装置绕其取向(即绕切向轴线)旋转。因此，当在管的插入时受到扭矩时，齿将(至少最初)旋转离开该路径，而不是变形或偏斜。由于使夹持装置旋转需要的力比使该齿变形需要的力更小，因此可降低插入力。而且，管被齿损坏的风险将减小，这是由于将齿偏压在管的外表面上的弹性变形力将低得多或根本没有。结果，密封件可以布置在夹持装置的下游，即已经穿过夹持装置的管的一部分的周围。这可防止出现与上游密封件或内部密封件相关联的前述缺点。

凹槽的变宽可以以任何种类的方式发生，例如线性的、渐进的、递减的等等。

根据本发明的另一方面，内壁可以在凹槽的入口设置有凸起地弯曲的或圆形的边缘。这种边缘可充当沿插入方向的夹持装置的止挡件并且还可充当支点。结果，夹持装置的停止和/或旋转可发生在固定的预定位置处。按照这样，在管的连接期间的夹持装置的行为至少在某种程度上可以被控制，这允许支撑结构的其余方面(特别是凹槽的几何形状)被设计尺寸以支撑且沿优选方向进一步引导夹持装置。

根据本发明的另一方面，延伸超过凹槽的外壁可以设置有凹入地弯曲的或圆形的肩部。当装载插入的管时，这个肩部将充当夹持装置的止挡件，从而限制管和夹持装置沿撤回方向的行进。肩部还可充当夹持装置的支点，允许该装置向齿较深地被咬入管的位置旋转。

由于肩部的特定形状，即凹入地弯曲的形状，夹持装置将停止在固定的预定位置处而与其在那个位置的精确取向(即其绕切向轴线的旋转角度)无关并且与其在那个位置的变形(即其顶部的尺寸，该尺寸由在先前插入和撤回过程期间其齿和/或腿已经向内或向外偏斜的程度确定)无关。这与例如V形肩部相反，该V形肩部如较早提及的现有技术JP2005180654中示出的V形肩部，其中夹持装置的确切止动位置和随后的旋转可能性将在很大程度上取决于在夹持装置达到肩部时夹持装置的瞬间取向和变形。夹持装置的这个瞬间取向和变形可以根据情况变化，例如由于所用的管的外径上的公差带。例如，与较小管的情况相比，在管具有相对较大外径的情况下，当夹持装置达到肩部时，齿可能已经偏斜更远。结果，夹持装置的顶部将较小并且在管的撤回时将被进一步推到V形肩部中。这将不仅引起管的撤回停止在后面的位置，也将引起夹持装置变得楔入在肩部中，由此使它没有机会旋转以允许齿增加它们在管上的夹持。如果前进到肩部中太远，则夹持装置的腿可能甚至变得脱离凹槽，这对于夹持装置的良好机能可能是有害的。

因此，根据本发明的夹持组件的几何形状相互作用以允许夹持装置根据预定计划适当地执行，并且大体上独立于外部变量，诸如管的外径上的制造公差和/或管的装载状况中的变化。结果，夹持组件可以设计成具有以下特征：良好的插入性质(例如，低的插入力、管表面的小的刮伤，等等)和良好的保持性质(例如，引起管的最小损害和弱化的有效夹持力、齿的有限穿透深度，等等)。

齿的穿透深度的限制在本发明中可通过控制夹持装置的最大旋转角度被实现。这又可以通过使肩部和凹槽的设计彼此适应被实现，其中肩部可以精确的确定夹持装置的结束位置，如上所述，并且其中凹槽可以随后确定在所述结束位置中的该装置的最大容许旋转角度。因此，可以精确地控制齿的最大旋转角度，并且通过最大旋转角度精确地控制它们到管中的穿透深度。对于诸如带阻隔层的管或金属塑料管的多层管，这可能特别地关键。它可能有助于防止齿穿透某一层，这否则将例如危及管的完整性或导致电腐蚀(在金属塑料管的情况下)。

根据本发明的另一方面，夹持组件的齿的数量可以是奇数。这种奇数个齿当插入管时可以促进轴向对准。

根据本发明的另一方面，齿的宽度可以基本上等于相邻的齿之间的间隔的宽度，至少当在对应于在使用中可插在夹持组件中的管(即，夹持组件所能应用的管)的外圆周的节距圆测量时。(应当想到，管通常以标准直径出现。因此，管连接器和夹持组件也根据所述标准管尺寸以标准尺寸出现)。借助这种设计，保证未夹持的管部分的宽度将基本上等于管的夹持部分的宽度，导致大约50％的接触比率，下面将进一步讨论其优点。

在本说明书中，接触比率被定义为夹持组件(特别是夹持组件的齿)接触插入的管的圆周长度，被表示成所述管的总圆周长度的百分比。

根据本发明的另一方面，夹持组件可用于连接不同外径的管。在这种情况下，相应夹持组件的接触比率优选地在整个直径范围上保持基本上恒定。通过这么做，可以减少称为“咬掉”的现象的出现，特别是对于具有相对较大外径的管，例如大于20mm外径的管。

已经观察到，现有技术夹持组件倾向于增加夹持组件与管直径的接触比率。例如，对于相对小的管，接触比率可以为大约40％，而对于较大的管，接触比率可以高达60％或更大。本申请人已经认识到，夹持的管的最后强度主要由“未夹持的”部分(即在夹持组件的相邻的齿之间延伸的管的部分)确定。如果这些未夹持的部分变得太小，则局部应力会达到所述部分开始屈服的程度，不可避免地导致管被“咬掉”。因此，通过选择适当的接触比率并且通过保持这个比率在整个直径范围上恒定，可以跨越整个直径范围实现始终如一的完整性。当然，咬掉现象的敏感性可以受其它参数影响，诸如相应的管的壁厚、管和/或夹持组件的材料、夹持齿的“咬入”深度、管所经受的总载荷状况等等。因此，最佳接触比率可能根据范围和预期的应用而不同。

通常，优选接触比率将高于30％到40％，以保证齿将具有足够的强度并且获得足够的总夹持力，并且低于60％到70％以保证未夹持的部分具有足够的强度来防止咬掉故障。大约50％的接触比率可提供最佳结果，在一方面提供足够的夹持，而在另一方面保护管的完整性。

注意，术语“恒定的”不能过分限制地被解释。已经添加术语“大体上”以允许相对于恒定的标称值考虑例如+/-5％的一定余量，这是因为实际上由于连接器和夹持组件它们自身上的和连接器所预期的管的外径上的不可避免的制造公差，实际接触比率会显示出与标称值有一些偏差。

在该外径的情况下通过增加齿的数量，同时保持它们的尺寸基本上恒定，可以实现恒定的接触比率。替代地，齿的尺寸可以增加，同时跨越整个直径范围保持齿的数量相同。当然，组合是可能的，由此齿的尺寸和数量是变化的。

注意，恒定接触比率及其构成的特征也可有利地适用于不包括主权利要求的限制特征的一系列夹持组件。实际上，恒定接触比率可以例如应用于基于楔作用而不是旋转或基于一些其它夹持构思的夹持组件。

根据本发明的夹持组件的另外有利实施例和配备有该实施例的连接器在从属权利要求中被阐述。

附图说明

为说明本发明，下面将参考附图描述本发明的示例性实施例，其中：

图1示出穿过具有根据本发明的夹持组件的连接器的一个实施例的截面，其中夹持组件处于准备接纳管的状态；

图2示出图1的夹持组件的近视图；

图3以俯视平面图示出用于根据本发明的夹持组件的夹持装置的实施例；

图4以立体图示出图3的夹持装置；

图5示出在操作中的根据本发明的夹持组件，左手侧示出恰好在管的插入之后的夹持组件，右手侧示出正被装载的管在撤回方向上的夹持组件；

图6示出在可以与图5的左手侧相比的情况下，即恰好在管的插入之后的现有技术夹持组件；并且

图7示出在可以与图5的右手侧相比的情况下，即在插入的管正受到撤回载荷的情况下的图6的现有技术夹持组件。

在本说明书中，相同的或对应的部件具有相同的或对应的附图标记(除了图6和7中示出的现有技术实施例外)。

具体实施方式

图1示出根据本发明的推入配合连接器1，该推入配合连接器包括承插口2，该承插口具有用来接纳管4(在图5中被描绘)的孔3。孔3设置有夹持组件5并且还可设置有密封件6和/或释放环7。

连接器1可以形成在管的端部或者可以是例如用来将两段管连接在一起的联接器或肘部的配件的一部分，或者是如T形接头、歧管或阀的更复杂的配件的一部分。这些配件的一些将包括其它承插口并且这些可能不需要具有与示出的结构类似的结构。连接器1和更具体地承插口2可以由各种材料形成，这些材料包括各种塑料(诸如聚丁烯)和金属(诸如黄铜)及其组合。

密封件6适于当管4已经完全被接纳在孔3内时实现孔3的径向内表面和管4的径向外表面之间的密封。在示出的实施例中，沿管4的插入方向I看，密封件6位于夹持组件5的下游。密封件6的具体形状和构造对本发明来说并不重要，并且多种替代密封件可取代它。

如可能在图2中最佳地看到的，夹持组件5包括夹持装置8和支撑结构10，夹持装置8和支撑结构10都同轴地被容纳在承插口2的孔3内。

图3和4示出根据本发明的夹持装置8的实施例。夹持装置8具有基本上呈V形的横截面，具有径向向内延伸的倾斜的齿11和径向向外延伸的倾斜的腿12。齿11和腿12通过弯曲的桥部分13互连，这些弯曲的桥部分一起形成夹持装置8的顶部14。在这个实施例中，当沿节距圆S测量时，齿11的宽度w对应于相邻的齿11之间的间隔的宽度w′，该节距圆对应于管端部4的外径，夹持装置8的尺寸被设计成用于该管端部。结果，当插入管4时，未夹持的管部分的宽度w′将基本上等于被夹持的部分的宽度w，导致大约50％的有利接触比率。另外的优点是，这些设计规则可以容易地转移到用于其它直径的管的其它尺寸的夹持装置8，允许跨越一直径范围的一定程度的标准化。夹持装置8可以由各种材料形成，优选地由柔性材料形成，诸如金属或各种塑料或其组合。

支撑结构10包括环形凹槽15，该环形凹槽适于接纳夹持装置8的腿12。凹槽15被限定在内壁16和外壁18之间。壁16、18都具有沿着与管4的插入方向I相反的方向递减的半径。外壁18的半径最后比内壁16的半径进一步递减。因此，凹槽15在其基部B处具有其最大宽度X并且在其入口E附近具有其最小宽度。虽然在图2中，壁16和18被示出为具有倾斜的圆锥形形状，但在替代实施例中，半径的递减可具有非线性特性。

内壁16在凹槽15的入口E处以凸起的圆形边缘20结束。外壁18在超出凹槽15的入口E处以凹入的圆形肩部22结束。

在示出的实施例中，内壁16由具有基本上呈三角形的横截面的环形支座17的外侧面形成。外壁18由形成承插口2的一部分的封闭盖19的内表面形成。这种模块化构造可为制造提供便利。在替代实施例中，连接器1和/或支撑结构10可以形成为单个整体件或由以不同的方式组合在一起的部件制成。

现在，将参考图1、2和5描述夹持组件5的操作。如在图2中最佳地看到的，设计内壁16和夹持装置18的尺寸使得在卸下夹持装置8时，该夹持装置以其腿12的末端靠在位于凹槽15的入口E附近的内壁16的一部分上。

当管4正在被插入到孔3中时，这将引起夹持装置8沿轴向向内运动并且沿箭头R₁指示的方向绕切向轴线旋转。这些运动可同时地或接连地发生(不以特定的顺序)。该旋转由管4在齿11上施加扭矩而引起，并且由于凹槽15的变宽形状而成为可能，允许腿12径向向外(这在图2中对应于向上方向)旋转。在夹持装置8的轴向运动期间，其腿可以沿内壁16的倾斜表面延伸，这可进一步促进这些腿12向上旋转。

该旋转引起通过夹持装置8的通道扩张，由此允许管4以小的阻力且以小的被刮伤的风险穿过。齿11实质上旋转而不是弯曲离开管4的通道路径。由于这个旋转需要的力将比使齿11弯曲(变形)的力小，因此可以以小的力插入管4。

当管4已经被完全插入时，夹持装置8可以以其顶部靠在内壁16的圆形边缘20上。齿11将已经完全旋转离开管4的路径，其中这个旋转的最后部分可以实际上通过弹性变形而实现。这个弹性变形将引起齿11被偏压在管4的外表面上，但通过减小的力。腿12将已经向上旋转直到它们的末端抵接组件5的外壁18。

在使用中，该连接将被加压，引起管4沿轴向被装载，如图5的右手侧中所示。这将沿箭头L指示的方向推动管4，拖动夹持装置8直到它抵接肩部22。在管4的进一步撤回时，夹持装置8可以将肩部22用作支点沿R2的方向旋转，因此允许齿11更深地咬入管4以增加它们的夹持并且有效地阻止管4的进一步撤回。当然，夹持装置8的旋转可以在达到肩部22之前已经开始。

为释放管4，释放环7可以被轴向向内推动到孔3中，以便其前边缘作用在齿11上。另外的向内压力将引起齿11从管的外表面脱离，从而允许管4从孔3被撤回。然后，可以再使用连接器1。

连接器1可以以不同尺寸出现，以连接例如从10mm或更小变动到32mm或更大的不同直径的管。这些值决不被解释为限制保护范围。连接器1可以都配备有如上所述的夹持组件5，该夹持组件优选地具有在整个直径范围上大体上恒定的接触比率。这种恒定的接触比率当然也可以通过其它类型的夹持组件5实现，该其它类型的夹持组件具有不同于图1-5中示出的另一夹持装置8和/或另一支撑结构10。

为了讨论夹持组件5的操作和结构特征的另外优点，参考本描述的介绍部分。

本发明不以任何方式被限制到说明书和附图中给出的示例性实施例。被示出且描述的实施例的(部分的)所有组合被明确地理解为被包括在本说明书内内并且被明确地理解为落在本发明的范围内。此外，如所附权利要求概括描述的，在本发明的范围内，许多变型是可能的。

Claims (17)

1.一种用于推入配合式管连接器（1）的夹持组件（5），所述夹持组件用于阻止已插入的管（4）从所述连接器（1）撤回，所述夹持组件（5）包括夹持装置（8）和支撑结构（10），所述夹持装置（8）具有径向向内延伸的倾斜的齿（11）以及径向向外延伸的倾斜的腿（12），并且所述支撑结构（10）包括用来容纳所述夹持装置（8）的腿（12）的环形凹槽（15），其中所述凹槽（15）形成在面向所述腿（12）的外侧的外壁（18）和面向所述腿（12）的内侧的内壁（16）之间，并且其中在径向截面中看到的所述凹槽（15）的宽度（X）在所述凹槽（15）的入口（E）附近是窄的并且向着所述凹槽（15）的基部（B）变宽。

2.根据权利要求1所述的夹持组件（5），其中所述内壁（16）在所述凹槽的入口（E）处以凸起的圆形边缘（20）结束。

3.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），其中所述外壁（18）延伸超过所述凹槽（15）并且以凹入的圆形肩部（22）继续，以用作夹持装置（8）的止挡件和/或支点。

4.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），其中所述支撑结构（10）包括具有大体上三角形截面的支座（17），其中这个支座（17）的径向外侧面形成所述凹槽（15）的内壁（16）。

5.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），还包括密封件（6），所述密封件沿插入方向（I）看位于所述夹持装置（8）的下游，用来实现围绕所述已插入的管（4）和周围的连接器（1）的密封。

6.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），其中所述夹持装置（8）和所述内壁（16）的尺寸使得所述夹持装置（8）在未装载的情况下以其腿（12）的末端靠在所述内壁（16）的一部分上，所述内壁的一部分位于所述凹槽（15）的入口（E）附近，至少与所述基部（B）相比更靠近所述凹槽（15）的入口（E）。

7.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），其中所述夹持装置（8）具有奇数个齿（11）。

8.根据权利要求1或2所述的夹持组件（5），其中，至少当在节距圆（S）处测量时，所述夹持装置（8）的齿（11）的宽度（w）基本上等于相邻的齿（11）之间的间隔的宽度（w′），所述节距圆对应于在使用中能被插在所述夹持组件（5）中的管（4）的外圆周。

9.一种用于不同尺寸的推入配合式连接器（1）以容纳一定范围直径的管的一系列根据权利要求1－8中任一项所述的夹持组件（5），其中每一个夹持组件（5）的接触比率在直径范围上基本上恒定，所述接触比率被定义为所述夹持装置（8）接触已插入的管（4）的圆周长度，被表示为所述管的总圆周长度的百分比。

10.根据权利要求9所述的夹持组件（5），其中所述接触比率的值高于30%。

11.根据权利要求10所述的夹持组件（5），其中所述接触比率的值高于40％且低于70%。

12.根据权利要求11所述的夹持组件（5），其中所述接触比率的值低于60％。

13.根据权利要求12所述的夹持组件（5），其中所述接触比率的值低于50％。

14.根据权利要求9－13中的任何一项权利要求所述的夹持组件（5），其中所述接触比率的值在直径范围上的偏差小于标称值的+/-5%。

15.根据权利要求9-13中的任何一项权利要求所述的夹持组件（5），其中，在直径范围上，每一个夹持装置（8）具有相同数量的齿（11）。

16.根据权利要求9-13中的任何一项权利要求所述的夹持组件（5），其中每个夹持装置（8）的齿的数量随着相应夹持组件（5）所能应用的管的直径的增大而增加。

17.一种推入配合式管连接器（1），所述推入配合式管连接器包括用来接纳管（4）的承插口（2）以及根据前述权利要求中的任何一项权利要求所述的夹持组件（5）。

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