CN102472421A - 用于有槽管搭接头的具有带凸起衬垫的带夹 - Google Patents

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Abstract

用于形成管搭接头的带夹。带夹包括带、收紧机构和衬垫。带从第一端周向地延伸至第二端，并且其尺寸被设置为安装在外管端之上。收紧机构在第一端与第二端处与带连接。收紧机构包括至少一个紧固件以使第一端和第二端向彼此靠近从而收紧位于外管端之上的带。衬垫被构造为安装在内管端之上并安装在外管端之内，使得衬垫至少部分地夹在内管端与外管端之间。衬垫具有凸起，该凸起从衬垫的外表面径向向外延伸并至少部分地接纳于外管端的槽中。

Description

用于有槽管搭接头的具有带凸起衬垫的带夹
技术领域
本发明涉及用于互连管和其它管状主体的管夹，更具体地，涉及带衬垫的带夹以及使用带夹形成的管搭接头。
背景技术
通常，管夹用于连接排气系统中的各种结构管和其它管状主体。在许多应用中，期望管之间的连接提供流体密封并具有良好的抗轴向分离阻力。一种类型的管夹为与伸缩重叠管一起使用的带夹，另一种类型为与端到端邻接管一起使用的管联接器。这两种类型通常都包括在管上放置并收紧的带，并且这两种类型可包括位带下方的待收紧的密封套和/或衬垫。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供了包括内管、外管和带夹的管搭接头。内管具有伸缩地安装在外管的(第二)管端内的第一管端。外管具有位于第二管端中的槽。带夹包括位于所述第二管端上的带，带从第一端周向地延伸至第二端，收紧机构用于将端拉在一起以收紧带。带夹还包括衬垫，位于第一管端之上并位于第二管端之内，使得衬垫至少部分地夹在第一管端与第二管端之间。衬垫具有凸起，凸起从衬垫的外表面径向向外延伸并至少部分地接收在外管的槽中。在使用中，槽使外管能够在夹的收紧过程中略微径向收缩，并且该凸起在槽的位置处有助于提供流体密封。
根据本发明的另一实施方式，提供了包括带、收紧机构和衬垫的带夹。带从第一端周向地延伸至第二端，并且其尺寸被设置为安装在待夹紧的外管端上。收紧机构在第一端和第二端处与带连接。收紧机构包括至少一个紧固件以使第一端和第二端向彼此靠拢从而收紧位于外管端之上的带。衬垫安装在内管端之上并安装在外管端之内，使得衬垫至少部分地夹在内管端与外管端之间。衬垫具有凸起，凸起从衬垫的外表面径向向外延伸并被构造为至少部分接纳收在外管端的槽内。
附图说明
下文将结合附图描述本发明的一个或多个优选示例性实施方式，其中类似的标记表示类似的元件，在附图中：
图1是管搭接头的示例性实施方式的分解图；
图2是图1所示管搭接头的槽的放大图；
图3是图1所示管搭接头在组装状态下的放大截面图；
图4是图1所示管搭接头的凸起的放大剖视图；以及
图5是图1所示管搭接头在组装状态下从管搭接接头的槽和凸起处截取的放大截面图。
具体实施方式
参照附图，图1至图5示出管搭接头10的示例性实施方式，管搭接头10用于在排气系统中提供具有良好的抗轴向分离阻力的流体密封。如本文中所使用的，用语“管”指的是管状结构，例如排气管、催化转化器、柴油微粒过滤器以及其它排气系统部件，其可被用于汽车应用例如重型卡车和客车，或可被用于非汽车应用例如发电机和农业设备，本文仅列举几个示例。管搭接头10包括具有凸起的衬垫，凸起与位于管中的槽相互作用以在管搭接头处提供低泄漏的密封，同时在重叠的管之间允许足够的轴向游隙，从而在一些应用中适应制造公差和/或组装公差的需要。管搭接头10还依靠(除了其它方面之外)所形成的衬垫密封的轴向长度而适于高温(例如550℃)应用，例如，在汽车应用中，在相关排气歧管的下游位置和相关催化转化器的上游位置(均未示出)处。一般而言，管搭接头10包括一对管，其中每个管均具有圆柱形管端，圆柱形管端限定沿着或大体平行于其中心纵向轴线延伸的轴向方向、从轴线沿着管端的任何半径向外延伸的径向方向以及沿着管端的圆周延伸的圆周方向。
参照图1，在示出的实施方式中，管搭接头10包括第一管或内管12、第二管或外管14以及带夹16。内管12具有相对于外管14在直径上减小的尺寸，并用作当管伸缩地重叠时插入外管的阳部件。内管12具有第一管端18、第一终端或边缘20以及第一外表面22。在一个示例中，内管12由金属例如400系列的不锈钢制成；当然其它金属或材料也是可以的。
外管14具有相对于内管12在直径上扩大的部分，并用作当管伸缩地重叠时接收内管的阴部件。在未示出的其它实施方式中，外管14可在其整个轴向范围上具有一致的在直径上扩大的尺寸。在直径上扩大的部分提供轴向空隙或游隙量(例如30mm)，以允许内管12插入外管14的不同伸缩插入深度；此外，用于给定应用的准确插入深度可依赖于管和/或与管相关的部件的可接受的尺寸公差和制造精度。外管14具有第二管端24、第二终端或边缘26、第二外表面28、内表面30以及槽32。在一个示例中，外管14由金属例如400系列的不锈钢制成；当然其它金属或材料也是可以的。
槽32提供用于当带夹16收紧时外管14周向地封闭和收缩的间隔的凸部，由此外管收紧于内管12上，并向内管12施加周向和径向的力。参照图1和图2，在非收缩状态下，槽32大体呈椭圆形，其具有位于第二终端26处的开放端34，具有轴向布置在第二终端内部的封闭端36，并具有轴向长度L和在整个轴向长度上基本一致的周向宽度W。槽32还具有第一侧壁38、面对第一侧壁的第二侧壁40以及端壁42。在非收缩状态下，第一侧壁38和第二侧壁40在轴向上大体为线性的并且相对于彼此大体平行(又称为直槽)。第一侧壁38和第二侧壁40与第二终端26成第一尖角44和第二尖角46，并与端壁42成圆角。在其它实施方式中，槽可具有不同构造和配置。例如，周向宽度无需在整个轴向长度上一致，第一侧壁和第二侧壁可以是非线性的并无需相对于彼此平行，多个槽可间隔在第二管端上的其它周向位置。
在示出的实施方式中，带夹16包括带48、收紧机构50以及衬垫52。参照图1，在使用中，带48与外管14的第二外表面28金属对金属地接触，并在其周围形成周向的金属对金属的密封。带48可由例如409级不锈钢或其它合适的材料的钢板制造，即成为开放环路的金属。带48从第一端54周向地延伸至第二端56，从第一侧58沿轴向延伸至第二侧60。带48的径向向内侧具有内表面62，径向向外侧具有外表面64。带48还具有从相应的第一端54和第二端56延伸的第一凸缘66和第二凸缘68，第一凸缘66和第二凸缘68由带的远离彼此折叠并折回自身以产生一对径向突出的环的部分形成，每个环具有内支脚和外支脚。带48可具有横跨槽32周向宽度W的轴向长度。
现在参照图1和图3，收紧机构50与带48连接并且能够收紧和放松，以使第一端54和第二端56彼此靠近和远离。在示出的实施方式中，收紧机构50包括单独的螺栓螺母紧固件组合、反作用块66和背板68。紧固件组合包括T型螺栓70和螺母72，T型螺栓70具有用于在凸缘的轴向宽度上均匀地分布收紧力的半圆柱形头部，并具有接收螺母72的部分带螺纹的柄部。反作用66具有双凸面形状，具有用于接收T型螺栓70的通道，并具有径向向内的表面。背板68具有半圆柱形状并且还具有用于接收T型螺栓70的通道。当组装时，T型螺栓70也插入位于第一凸缘66和第二凸缘68中的通道。当缩紧时，螺母72旋拧在T型螺栓70上，T型螺栓70的半圆柱形头部、反作用块66和背板68共同作用以将第一端54和第二端56朝向彼此拉动，产生围绕带48的周向地分布的径向向内的力。可设置反作用块66的尺寸以使其径向向内的表面与管14的外表面28接合，以在带48中的凸缘所处的间隙处将径向向内的力施加至管上。在其它实施方式中，收紧机构可具有不同构造和配置。例如，收紧机构可具有双螺栓螺母紧固件组合，无需设置反作用块和/或背板，并可设置未示出的其它组件。
参照图1和图3至图5，在使用中，衬垫52以重叠布置的方式夹在内管12与外管14之间，并在衬垫两侧形成围绕内管12与外管14的周向的衬垫对金属的密封。衬垫52可由在带48收紧时被压缩的相对较软的材料制成；合适的材料包括石墨基材料、云母基材料、陶瓷纤维或玻璃纤维，本文仅列举一些示例。在示出的实施方式中，衬垫52为具有封闭环路结构的连续环。衬垫52从第一侧78轴向延伸至第二侧80。衬垫52在径向向内侧上具有内表面82，在径向向外侧上具有外表面84。在组装时，衬垫52可预组装至内管12或外管14；例如，内表面82可具有布置在其上的压力敏感粘合剂以粘合至第一外表面22，和/或外表面84可具有布置在其上的压力敏感粘合剂以粘合至内表面30。衬垫52可具有在第一侧78与第二侧80之间测量的轴向长度，该轴向长度大于带48的轴向长度，跨越槽32的周向宽度W，并且衬垫52可具有约1.3mm的径向高度。当然，其它轴向长度和径向高度也是可能的；例如，小于带48的轴向宽度的轴向宽度。在其它实施方式中，衬垫可具有不同构造。例如，衬垫无需为封闭环路，而可以是具有开放环路结构的劈开的衬垫。
在示例性实施方式中，衬垫52还具有凸起86和凸缘88。凸起86被接纳在槽32中并当槽处于非收缩状态和收缩状态时均至少部分填充槽(图5中示出)。一般而言，凸起86被构造、设置尺寸、并设置形状以具有与槽32的结构互补的结构，并可具有与槽的过盈配合或在插入时在槽中自由配合。例如，在示出的实施方式中，凸起86具有与槽32的宽度和长度基本相同的宽度和长度。凸起86可与衬垫52形成整体，在示出的实施方式中，凸起86为径向突起且在轴向和周向延伸的椭圆形结构。凸起86可具有等于或大于外管壁在第二管端24处的径向厚度的突起或径向高度；在一个示例中，凸起的径向高度为约2.5mm；在另一示例中，凸起86的径向高度比的外管14在槽32处的径向高度大0.5mm至1.5mm。当然其它径向高度也是可以的。凸起86具有第一侧壁90、第二侧壁92、后部94、前部96以及外表面98。在未收缩状态下，第一侧壁90和第二侧壁92在轴向上大体为线性的并相对于彼此且相对于槽32的侧壁38、40大体平行。在使用中，凸起86通常在径向和周向上被压缩；在这种意义下，凸起86在被压缩时变得更加紧凑。凸起86的周向压缩通过在管端24径向收缩时迫使槽32的相对的壁38、40朝彼此靠拢产生，凸起的径向压缩通过管端24的相同径向收缩产生。在其它实施方式中，凸起86可具有不同构造和配置。例如，第一侧壁和第二侧壁可以是非线性的并无需彼此平行，多个凸起可根据所设置槽的数量被间隔在衬垫上的其它周向位置。
参照图3，凸缘88被用于定位、保持和设置衬垫52以抵靠外管14的第二终端26，和/或被用于在衬垫上定位、保持和设置外管。在示出的实施方式中，凸缘88为位于与第二终端26安装在一起的衬垫52的第一侧78处的在周向上连续且径向突起的边或缘。
参照图1、图3和图5，在组装时，带48(径向向外)布置在外管14上，衬垫52布置在内管12上或(径向向内)布置在外管内。内管12和外管14伸缩地套在一起以在第一管端18与第二管端24之间形成重叠区域，使得衬垫52定位在第一管端18与第二管端24之间。该组装被完成，从而凸起86被接纳在槽32内。
有时，在收紧机构50缩紧时，所施加的径向和周向的力在面对或接触的内管12的第一外表面22与外管14的内表面30之间可引起褶皱或径向分离，褶皱或径向分离在第一外表面22与内表面30之间形成间隙，例如图5中所示的100，并且该间隙的尺寸可随时间而增加。在某些没有衬垫的情况下，这样可能是有问题的。例如，流体F从内管12向下游流至外管14，并且当从第一管端18穿过至第二管端24时，流体F可围绕第一管端20反转方向(又称为涡流)并可进入在面对的第一外表面22与内表面30之间所形成的空间或间隙100。流体可从该处泄漏到大气中。这尤其可发生在外管14的槽处。
然而，示例性衬垫52可填充间隙100从而基本阻止泄露。当缩紧时，衬垫52在径向和周向上受到压缩，并可直接在第二终端26外部形成相应的突出部或其它结构，并且根据伸缩插入的深度，直接在第一终端20的外部形成相应的突出部或其它结构。该一个或多个突出部可增强该处的衬垫对金属的密封。此外，凸起86填充接近槽32的间隙100并基本阻止任何泄露。在槽32缩紧和收缩时，凸起86受到挤压，并且其前部96朝向并围绕封闭端36移动，因此增加衬垫材料的量并增强该处的衬垫对金属的密封。槽32的第一侧壁38和第二侧壁40在具有构成侧壁的最近物理点的尖角44、46的开放端34处朝向彼此汇合并倾斜，同时端壁42基本保持其周向宽度。尖角44、46彼此不接触，但在一些实施方式中可以接触。第一侧壁38和第二侧壁40分别与凸起86的第一侧壁90和第二侧壁92接合，并在沿其各自轴向长度的一个或多个点处接触，并形成衬垫对金属的密封。所产生的在凸起86上的周向的挤压迫使凸起的一部分(包括凸起的前部96)与封闭端36相邻地挤在一起。
可以理解，以上描述是对本发明的一个或多个优选示例性实施方式的描述。本发明不限于本文所公开的具体实施方式，而仅由下面的权利要求限定。此外，包含在以上描述中的说明与具体的实施方式有关并且不被解释为对本发明的范围的限制，或者不被解释为对权利要求书中所使用的用语的定义的限制，除非以上对用语或短语进行了明确的定义。各种其它实施方式和对所公开的实施方式的各种改变和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。例如，可使用一个槽或多个槽，在一些实施方式中，槽无需向终端开放，但可由管端的材料完全限定。此外，在其它实施方式中，衬垫凸起可位于衬垫的径向向内表面，并与内管端中所形成的槽匹配。然后，独立的密封槽可根据需要被用在外管上，以允许外管向着衬垫在周向上收缩。所有这些其它实施方式、改变和修改落在所附的权利要求的范围内。
在说明书和所附的权利要求书中所使用的用语“例如”、“比方”、“比如”和“类似”，以及动词“包括”、“具有”、“包含”和它们的其它动词形式在与列示的一个或多个部件或其它项目一同使用时，均被解释为是非限制性的，这意味着不认为所列示的项目排除其它的、附加的部件或项目。对其它用语采用其最广泛的合理含义进行解释，除非这些用语用于需要不同解释的语义环境中。

Claims (11)

1.一种管搭接头，包括：
内管，具有第一管端；
外管，伸缩地接纳所述第一管端并具有第二管端和槽，所述槽位于所述第二管端中；
衬垫，位于所述第一管端之上并位于所述第二管端之内并至少部分地夹在所述第一管端与所述第二管端之间，所述衬垫具有凸起，所述凸起从所述衬垫的外表面径向向外延伸并至少部分地接纳在所述外管的所述槽中；
带，位于所述第二管端之上并从第一端周向地延伸至第二端；以及
收紧机构，在所述第一端与所述第二端处与所述带连接，所述收紧机构包括至少一个紧固件以使所述第一端和所述第二端向彼此靠拢从而收紧所述带。
2.如权利要求1所述的管搭接头，其中，当所述带收紧时，所述槽至少部分地周向收缩并压缩所述凸起。
3.如权利要求2所述的管搭接头，其中，所述槽具有位于所述第二管端的终端处的开放端，并具有位于所述终端的轴向内部的封闭端，其中，所述槽的至少部分周向收缩使所述凸起的一部分朝向所述槽的封闭端移动。
4.如权利要求1所述的管搭接头，其中，所述凸起具有与所述槽基本相同的宽度和长度尺寸。
5.如权利要求1所述的管搭接头，其中，所述衬垫具有向外延伸的凸缘，当所述衬垫插入所述第二管端时，所述凸缘与所述第二管端的终端接合，从而限制所述衬垫进一步插入所述第二管端。
6.如权利要求5所述的管搭接头，其中，所述衬垫从第一边缘轴向延伸至第二边缘，并且所述凸缘位于所述边缘之一处。
7.如权利要求1所述的管搭接头，其中，所述凸起的径向高度比所述外管的径向高度大约0.5mm至1.5mm。
8.一种带夹，包括：
带，从第一端周向地延伸至第二端，并且所述带的尺寸被设置为安装在待夹持的外管端之上；
收紧机构，在所述第一端与所述第二端处与所述带连接，所述收紧机构包括至少一个紧固件以使所述第一端和所述第二端向彼此靠拢从而收紧位于所述外管端之上的所述带；以及
衬垫，安装在内管端之上并安装在所述外管端之内，使得所述衬垫至少部分地夹在所述内管端与所述外管端之间，所述衬垫具有凸起，所述凸起从所述衬垫的外表面径向向外延伸并至少部分地接纳于所述外管端的槽中。
9.如权利要求8所述的带夹，其中，所述凸起具有长度以及沿其长度基本一致的宽度。
10.如权利要求8所述的带夹，其中，所述衬垫从第一边缘轴向延伸至第二边缘，其中，所述衬垫之一仅在所述边缘之一处具有向外延伸的凸缘。
11.如权利要求8所述的带夹，其中，所述凸起的径向高度比所述外管端的径向高度大约0.5mm至1.5mm。
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