CN104246340A - 接头、套管以及套管制造方法 - Google Patents

接头、套管以及套管制造方法 Download PDF

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Abstract

一种与管(95)连接的接头(10)，具有：第一部件(11)；与第一部件螺栓结合的第二部件(12)；以及套管(13)，该套管被配置在由第一部件的内周面、第二部件的内周面以及管的外周面所形成的收纳空间(15)中。在套管中具有：包含第一端部(13a)的上升部(13c)；比上升部更靠近第二端部(13b)侧的被推压部(13d)；以及将上升部与被推压部连接起来的中间部(13e)，该中间部包括与第一端部和第二端部相比内径大的部分。在第一部件中具有与套管的第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面(11a)。在第二部件中具有推压套管的被推压部的至少一部分的推压部(12a)。在收纳空间中具有第一容许空间(15a)，该第一容许空间能够收纳套管并使上升部上升以使得该上升部与管的外周面所形成的夹角增大。

Description

接头、套管以及套管制造方法
技术领域
本发明涉及一种在流过流体的流体管等管的连接中所使用的接头。
背景技术
在流体管的连接中，存在作为通过小的紧固扭矩能够得到高密封性的接头的双套管型接头(参考专利文献1、2)。
图1A至图1C是用于说明普通的双套管型接头的图。参照图1A，双套管型接头90由接头主体91、螺母92、前套管93及后套管94构成。
接头主体91和螺母92螺栓结合。在紧固螺栓结合时，如图1A所示，螺母92推动后套管94(图中的a点)。如图1B所示，推入到螺母92中的后套管94一边进入到前套管93的下面，一边推动前套管93(图中的b点)。对于前套管93来说，通过后套管94进入到其下面，一边旋转上升以提升后端，一边沿着接头主体91的锥面使前端嵌入到管95中(图中的c点)。
此时，如图1C所示，前套管93以b点作为力点，以d点作为支点被抬起，由此在作为作用点的c点产生强大的嵌入力，从而实现密封性良好的机构。
如果根据这样的双套管型接头90，则能够通过良好的密封性可靠地防止流体的泄漏。
另一方面，为了实现降低部件数目而带来的成本降低或安装作业简化，还提出了各种各样的单套管型接头(参照专利文献3至5)。在单套管型接头中，套管是单个接头，由接头主体、螺母以及套管构成。通过由螺栓结合的紧固被螺母推动的套管沿着接头主体的锥面使前端嵌入到管中而实现密封结构。通过将配置在接头主体和螺母之间的套管设置为一个，降低部件数目，简化安装作业。
这些单套管型接头从螺母在轴向上推压套管的力而得到使套管的前端在径向上朝内嵌入到管中的力。通过研究单一套管的形状，以使力的方向从轴向变换到沿径向朝内的方向。
但是，在双套管型接头中，通过后套管94进入到前套管93的下面而使前套管93以b点作为力点以d点作为支点上升，与此不同，在单套管型接头中，由于通过单一套管的形状来改变力的方向，所以一般在管的前端无法有效地产生沿径向朝内的力。
另外，在专利文献6中记载了对单套管型接头的特征的各种研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国专利申请公表公报“特表2003-529032号”
专利文献2：日本国专利申请公表公报“特表2009-523967号”
专利文献3：日本国专利申请公表公报“特表2010-509548号”(图1A至图1D，图4A、图4B、图6A至图6C、图7、图8、图9等)
专利文献4：日本国专利申请公表公报“特表2007-502940号”(图7、图7A、图8、图13、图13A、图14等)
专利文献5：日本国专利申请公表公报“特表2009-522525号公报”(图13、图14)
专利文献6：日本国专利申请公开公报“特开2005-246967号公报”(第0011段至第0021段等)
发明内容
发明所解决的问题
如上所述，双套管型接头可以高效地得到使套管的前端嵌入到管中的力，但是另一方面部件数目多，与此相反，单套管型接头虽然部件数目少，但是另一方面不能高效地得到使套管的前端嵌入到管中的力。这样，双套管型接头和单套管型接头各有各自的优缺点。
本发明的目的在于提供一种能够以很少的部件数目高效地产生使套管的前端向管嵌入的驱动力的技术。
解决问题所采用的手段
根据本发明一个实施方式的接头，与管连接，包括：第一部件，具有接收所述管的贯通孔；第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而与所述第一部件螺栓结合；以及套管，具有从第一端部贯通到第二端部并接收所述管的贯通孔，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件和所述第二部件的中心轴对准，并被配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的收纳空间中，其中，在所述套管中，具有包含所述第一端部的上升部、比所述上升部更靠近所述第二端部侧的被推压部以及将所述上升部与所述被推压部连接的中间部，所述中间部包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，在所述第一部件中，具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，在所述第二部件中，具有推压所述套管的被推压部的至少一部分的推压部，在所述收纳空间中，具有第一容许空间，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，以所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入。
根据本发明一个实施方式的套管，用于与管连接的接头，所述接头包括：第一部件，具有接收所述管的贯通孔；以及第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而与所述第一部件螺栓结合，所述套管具有：贯通孔，从第一端部贯通到第二端部并接收所述管，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分；包含所述第一端部的上升部；被推压部，比所述上升部更靠近所述第二端部侧；以及中间部，将所述上升部与所述被推压部连接，包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件和所述第二部件的中心轴对准，所述套管被配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的具有第一容许空间的收纳空间中，其中，所述第一部件具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，所述第二部件具有推压所述套管的被推压部的至少一部分的推压部，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，以所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入。
根据本发明一个实施方式的套管制造方法，用于制造在接头中使用的套管，其中，所述接头具有：第一部件，具有接收所述管的贯通孔；第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而与所述第一部件螺栓结合；以及所述套管，具有从所述第一端部贯通到所述第二端部并接收所述管的贯通孔，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件以及所述第二部件的中心轴保持对准，并被配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的收纳空间中，在所述套管中，具有包含所述第一端部的上升部、比所述上升部更靠近所述第二端部侧的被推压部以及将所述上升部与被推压部连接的中间部，所述中间部包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，在所述第一部件中，具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，在所述第二部件中，具有推压所述套管的被推压部的至少一部分的推压部，在所述收纳空间中，具有第一容许空间，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入，所述方法包括：通过裁切长管部件来制作具有预定长度的短管部件，所述短管部件在第一端部和第二端部这两个端部之间具有均匀的外径和内径；以及通过加工所述短管部件，在都具有可收纳管的内径的所述第一端部和所述第二端部之间形成上升部、中间部和被推压部。
附图说明
图1A是用于说明普通的双套管型接头的图。
图1B是用于与图1A一起说明普通的双套管型接头的图。
图1C是用于与图1A、1B一起说明普通的双套管型接头的图。
图2是根据本实施方式的接头的剖面图。
图3是用于说明在将接头安装在管上时各个部分的动作和作用的图。
图4是用于说明驱动套管向管嵌入的原理的图。
图5是用于说明驱动套管向管嵌入的原理的图。
图6是在驱动套管的前方端部向管的外周嵌入时测量套管的前方端部相对于管的相对位置的变化的曲线图。
图7是用于说明制造套管的各种加工方法的图。
图8是用于说明制造套管的其它加工方法的图。
图9是用于说明根据本实施方式的接头的变形例的图。
图10是用于说明根据其他变形例的接头的图。
图11是用于说明根据另一其它变形例的接头的图。
图12是用于说明根据另一其它变形例的接头的图。
图13是用于说明根据另一其它变形例的接头的图。
图14A是用于说明根据另一其它变形例的接头的图。
图14B是用于与图14A一起说明根据变形例的接头的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式的一个例子。
图2是根据本实施方式的接头的剖面图。参照图2，接头10具有接头主体11、螺母12以及套管13。接头为了将流体流过的管与管连接而与管连接使用。
接头主体11与螺母12螺栓结合，可以紧固或松弛。在接头主体11、螺母12以及套管13中具有收纳管95的贯通孔。以穿过螺母12、套管13、接头主体11的顺序插入管95，以使得在由接头主体11的内周面、螺母12的内周面、管95的外周面所形成的收纳空间中收纳套管13，在接头主体11与螺母12螺栓结合时，接头10与管95连接。
套管13的自其前方端部(第一端部)13a到后方端部(第二端部)13b之间具有上升部13c、中间部13e及被推压部13d。这里，设接头主体11侧为前方，设螺母12侧为后方。
在套管的前方端部13a和后方端部13b之间存在内径比前方端部13a和后方端部13b大的区域。上升部13c为包括前方端部13a并且内径和外径朝向后方逐渐增大的区域。被推压部13d为包括后方端部13b并且内径和外径朝向后方逐渐缩小的区域。中间部13e是上升部13c和被推压部13d之间的区域，包括内径最大的部分。
在接头主体11中具有与套管13的前方端部13a抵接的锥形形状的内周面，即锥形内周面11a。锥形内周面11a和套管13的上升部13c的外周面在通过中心轴的平面上形成预定的角度β。
在螺母12中具有推压套管13的被推压部13d的至少一部分的推压部12a。
在推压部12a中存在与套管13的后方端部13b抵接的锥形形状的内周面，即锥形内周面。锥形内周面与套管13的被推压部13d在通过中心轴的平面上形成预定的角度α。另外，α和β按照套管13的厚度、中间部13e的长度、被推压部13d的形状以及螺母12的推压部12a的形状等各种参数设定值设定为适当的值即可。
接头主体11和螺母12在手动紧固的状态下，在收纳空间中收纳套管13并具有容许空间15，在该容许空间15中可以使中间部13e的外径增大，使上升部13c上升以使上升部13c与管95的外周面所形成的夹角增大(以缩小角度β)。在手动紧固的状态下，接头主体11与套管13、套管13与螺母12分别抵接，但是接头主体11与套管13的螺栓结合被紧固为套管13没有发生变形的程度。
另外，在本实施方式中，作为一个例子，例示出容许空间15具有第一容许空间15a和第二容许空间15b这两个空间，其中第一容许空间15a可以使上升部13c按照上升部13c与管95的外周面所形成的夹角增大的方式上升，第二容许空间15b用于为了使上升部13c上升而增大中间部13e的外径。第一容许空间15a是位于上升部13c的外侧(图2中的上方)的空间，第二容许空间15b是位于中间部13e的外侧(图2中的上方)的空间。但是，本发明不限定于此例子。作为其它例子，也可以存在第一容许空间15a但不存在第二容许空间15b，而且，由于存在第一容许空间15a因此也可以是上升部13c能够上升的接头。
使螺母12、套管13及接头主体11的中心轴对准，以螺母12、套管13、接头主体11的顺序收纳管95，从手动紧固的状态开始，以预定的紧固转矩使接头主体11和螺母12的螺栓结合紧固预定的紧固量时，套管13的前方端部13a嵌入到管95中形成密封，接头10与管95连接。
根据本实施方式，由于内周的大部分存在于套管13的中间部13e中，因此被螺母12推压的套管13在保持与接头主体11对接的状态下使中间部13e向外侧膨胀，上升部13c上升。在套管13的上升部13c上升时，其前方端部13a的外周与接头主体11的锥形内周面11a抵接而限制其前进，因此高效地产生驱动力以驱动与管95抵接的前方端部13a的内周部嵌入管95中，接头10获得密封性的状态下与管95连接。
下文，进一步说明将接头10安装到管95中时各个部分的动作和作用。图3是说明将接头安装到管上时的各部分的动作和作用的图。
参照图3，在紧固接头主体11和螺母12的螺栓结合时，螺母12的推压部12a通过轴向产生的力F1将套管13的被推压部13d向前方推压。对被推压部13d进行推压的套管13伴随该推压而向前方推压前方的接头主体11。而且，作为其反作用，接头主体11向后方推压套管13。
前方端部13a被向后方推压并且后方端部13b被向前方推压的套管13通过由力F1衍生出的力F2而使中间部13e的内径和外径增大，并变形以使得前方端部13a和后方端部13b接近。此时，上升部13c上升使其与管95的外周之间所形成的夹角增大，直至该外周面的角度与接头主体11的锥形内周面11a的角度一致为止。
通过上升部13c的上升，在前方端部13a中，与接头主体11的锥形内周面11a抵接的外周部被锥形内周面11a所限制，驱动与管95抵接的内周部嵌入到管95中。即，在套管13的前方端部13a处，以外周部为支点，以内周部为作用点，根据杠杆原理以很强的力驱动套管13向管95嵌入。
另外，由于在变形后的套管13中残留一定程度欲返回到原形状的弹力，因此套管13与接头主体11彼此推压，又成为套管13与螺母12彼此推压的状态。其结果，能够抑制由于震动等导致的接头10与管95松弛。另外，在套管13的弹性变形中，当返回到手动紧固的状态时由于弹性力消失，因此卸下接头10时螺母12和套管13不会由于弹性力而飞出。
接着，说明在本实施方式中驱动套管13向管95嵌入的原理。图4、5是用于说明驱动套管向管嵌入的原理的图。
当从通过中心轴的剖面观察时，如图4所示，可以认为本实施方式的套管13是在连接点13e’连接模拟上升部13c的部件13c’和模拟被推压部13d的部件13d’长度方向的一端之间，而且由弹性体13f’在中间点连接部件13c’和部件13d’的结构体。该结构体在没有施加外力的状态下，部件13c’和部件13d’通过弹性体13f’的弹性力保持预定的角度。
通过接头主体11限制部件13c’的前端13a’向左侧前进，在对部件13d’沿图中的左方向施加力F1时，缩小弹性体13f’，分解出将连接点13e’向上推动的力F2。其结果，在部件13c’的前端13a’处发生旋转运动。
参照图5显示的前端13a’附近的放大图，在部件13c’整体被按压在管95和接头主体11上的状态下，在部件13c’的前端13a’发生旋转运动，作用点13h’以支点13g’为中心旋转，驱动作用点13h’嵌入到管95中。
图6是测量当驱动套管的前方端部朝向管的外周嵌入时，套管的前方端部相对于管的相对位置变化的曲线。在图6中，用实线表示的多条曲线是当驱动套管13使其前方端部13a朝向管95的外周嵌入时改变参数多次测量前方端部13a的位置变化的曲线。在图6中虚线所示的是图1A至图1C示出的在双套管型接头90中的前套管93的前方端部的位置变化的比较例。
在图6中，横轴表示轴向的相对位置，纵轴表示深度方向的相对位移。在横轴和纵轴中以手动紧固的状态下的相对位置为原点。在轴向上，越向前方前进负值越大。在纵轴中嵌入越深负值越大。
观察图6可知，在从手动紧固的状态开始以预定的转矩紧固螺栓结合时，在最初的阶段，套管13的前方端部13a相对于管95主要在轴向前进。但是，在到达某处时，套管13的前方端部13a的内周嵌入到管95的外周，根据上升部13c上升所引起的杠杆原理，转换为前方端部13a主要在嵌入方向前进的阶段。该转换点为图中的拐点。在前方端部13a主要向嵌入方向前进的阶段，从轴向观察时，前方端部13a反而后退。在上升部13c的上升结束时，前方端部13a再次转换为主要向前方前进的阶段。如此，在上升部13c上升时，以前方端部13a的外周作为支点，以前方端部13a的内周作为作用点，杠杆原理发挥作用，在螺栓结合紧固期间的至少一部分阶段中，产生这样的现象，即前方端部13a的内周一边沿着与螺母12在轴向推动套管13的力轴向相反的方向返回，一边朝向管95的外周嵌入。
这样，通过驱动套管13的前方端部13a，使得套管13以很强的力嵌入到管95中，发挥密封性。另外，套管13的前方端部13a暂时一边在反方向返回一边被驱动从而嵌入到管95中，可以使套管13和管95之间获得良好的密封，发挥高密封性。根据图6可知，实线表示的单套管型接头(本实施方式)与虚线表示的双套管型接头相比，以相同程度的深度使套管13的前方端部13a嵌入到管95中。
另外，在本实施方式中，如图2所示，在接头主体11和螺母12之间的螺栓结合为手动紧固的状态下，套管13的上升部13c的外周面在通过中心轴的剖面中与接头主体11的锥形内周面11a形成预定的角度β。由此，在本实施方式中，通过使上升部13c上升适当的角度β，可以得到适当的嵌入量的驱动，在套管13的前方端部13a和管95之间可以获得良好的密封。
另外，在本实施方式中，如图2所示，在螺母的推压部12a存在与套管13的后方端部13b抵接的锥形形状的内周面，即锥形内周面。而且，套管13的被推压部13d的外周面在通过中心轴的剖面中与螺母12的锥形内周面形成预定的角度β。在本实施方式中，在被推压部13d被推压部12a推压时，随着中间部13e向外侧扩展，被推压部13d沿着推压部12的锥形内周面上升。此时，套管13的后方端部13b被驱动以使得紧固管95。而且，在本实施方式中，通过使被推压部13d上升适当的角度β，可以得到适当的紧固量的驱动，在套管13的后方端部13b能够良好地保持管95。
另外，在本实施方式中，由接头主体11的内周面、螺母12的内周面和管95的外周面所构成的收纳空间的顶面在套管13的上升部13c上升角度β后的状态下，也可以与外径增大后的中间部13e抵接。这可以是通过在手动紧固的状态下位于套管13的中间部13e的顶部和收纳空间的顶面之间的间隔为预定距离的方式预先设计而实现的。由此，上升部13c上升适当的角度β，在套管13与管95获得良好的密封的状态下，套管13的顶部与收纳空间的顶面抵接，套管13被补强，因此能够维持良好的密封性。另外，收纳空间的顶面也可以由接头主体11和螺母12中的任一个构成。另外，在本发明中，套管13的顶部并非必须与收纳空间的顶面接触，套管13的顶部也可以与收纳空间的顶面不抵接。
另外，在本实施方式的套管13中，前方端部13a、后方端部13b、上升部13c、被推压部13d以及中间部13e的厚度并没有特别的限定。另外，上升部13c、中间部13e、被推压部13d的长度没有特别的限定。
其中，优选地，套管13的前方端部13a的厚度比上升部13c的长度小。如果套管13中的上升部13c的长度比前方端部13a的厚度大，则通过上升部13c的上升，在该前方端部13a处，通过外周与锥形内周面11a抵接而限制前进，在被驱动以使得与管95抵接的内周部嵌入到管95中时，以前方端部13a的外周为支点，以内周为作用点，根据杠杆原理，以很大的力驱动内周向管95嵌入其中。
另外，与此相反，套管13的前方端部13a的厚度也可以比上升部13c的长度大。此时，通过使中间部13e的外径稍微增大，就可以在套管13的前方端部13a产生更大的嵌入量的嵌入驱动。
另外，在本实施方式中，如图2、3所示，也可以将套管13的前方端部13a的外周实施R倒角。由于前方端部13a的外周被制成R倒角，因此在上升部13c上升时，被接头主体11所推压的前方端部13a的外周在接头主体11的锥形内周面11a上滑动，前方端部13a的内周在管95上难以滑动，可以进行良好的嵌入驱动。
下文，说明根据本实施方式的接头10的套管13的制造方法的例子。
图7是用于说明制造套管的各种加工方法的图。在图7中示例出包含切削加工的加工法1至4。
加工法1为仅通过切削加工制作套管13的方法。从预定材料的工件通过切削加工制作成期望形状尺寸的套管13。由于通过切削加工形成包含图中右侧的前方端部13a的上升部13c的斜面、和包含图中左侧的后方端部13b的被推压部13d的斜面二者，因此中间部13e的内周面的切削难度稍高。
加工法2是通过切削加工和冲压加工制作套管13的方法。
首先，先进行切削加工，制作中间部件22。通过切削加工形成前方(图中的右侧)的上升部13c的斜面。不通过切削加工形成后方端部13b中的被推压部13d的斜面，而是将从中间部13e开始到后方端部13b的内径和外径设置为恒定。
接着，进行冲压加工。通过使用了预定形状的模具的冲压加工挤压后方端部13的附近，由此，形成被推压部13d的斜面。
在该加工法2中，在切削加工阶段制作的中间部件22由于后方端部13b与中间部件13e内径相同，因此与加工法1相比切削加工的难度低。
加工法3也是通过切削加工和冲压加工制造套管13的方法。
首先，先进行切削加工，制作中间部件23。通过切削加工形成后方的被推压部13d的斜面。不通过切削加工形成前方端部13a中的上升部13c的斜面，而将从中间部13e开始到前方端部13a的内径设置为恒定。另外，从中间部13e到前方端部13a的外径大致恒定，但是在前方端部13a的外周实施R倒角。
接着，进行冲压加工。通过使用了预定形状的模具的冲压加工挤压前方端部13a的附近，形成上升部13c的斜面。
该加工法3中，由于通过切削加工阶段制造的中间部件23的前方端部13a与中间部13e的内径相同，因此与加工法1相比，切削加工的难度低。
加工法4是通过切削加工和冲压加工来制造套管13的方法。
首先，先进行切削加工，制作中间部件24。在切削加工中不形成被推压部13d的斜面和上升部13c的斜面。将从前方端部13a开始经中间部13e到后方端部13b的内径设置为恒定。另外，从前方端部13a开始到后方端部13b的外径为大致恒定，但是在前方端部13a的外周实施R倒角。
接着，进行冲压加工。通过使用了预定形状的模具的冲压加工挤压前方端部13a的附近，并挤压后方端部13b的附近，形成上升部13c的斜面和被推压部13d的斜面。
在该加工法4中，在切削加工阶段制作的中间部件24从前方端部13a到后方端部13b的内径相同，因此与加工法1相比切削加工的难度低。另外，在该例子中，由于中间部件24的前方端部13a到后方端部13b的内径和外径均匀，因此通过裁切市售的管材(长管部件)供给切削加工可以缩短切削加工的工序。
图8是用于说明制造套管的其它加工法的图。图8例示出通过冲压加工的加工法。
在图8A中，表示供给冲压加工的工件31。该工件31例如为将市售的管材裁切为预定长度的工件。
在图8B中，示出了将工件31放置在由模具32至34构成的模具系统中的状态。在模具33中，从插入工件31的插入口朝向内部方向(图中右方向)具有内周面挤压成锥形形状的部分。另外，在模具32中，从插入工件31的插入口朝向内部方向(图中左方向)也具有内周面挤压成锥形形状的部分。插入到工件31的贯通孔中的模具34具有在相同外径的圆柱部分的前方(图中右侧)外径逐渐减小的前端细的部分。
如图8C所示，将模具34插入工件31的内周，并用模具33和模具32从前后夹持，来进行冲压加工，制作中间部件35。由模具33的内周面的锥形形状的部分和模具34的前端细的部分形成套管13的上升部13c。另外，由模具32的内周面的锥形形状的部分和模具34的同一外径的圆柱部分形成套管13的被推压部13d的原型部分。其中，在该阶段中，后方端部13b的原型部分的直径比最终的后方端部13b的内径大。
接着，如图8D所示，通过将图8C所示的模具32、34替换为模具36和37的模具系统进行冲压加工。插入到中间部件35的贯通孔中的模具37为其插入的部分与最终的后方端部13b的内径一致的外径的圆柱。另外，在模具36中的插入中间部件35的插入口与最终的套管13的中间部13e的外径一致，朝向其内部方向具有内周面挤压为锥形形状的部分。
将模具37的圆柱部分从套管13的后方端部13b的开口部插入，且通过模具36的内周面挤压为锥形形状的部分来限制套管13的外周面的形状，从而形成套管13的被推压部13d。
根据图8A至8D的加工法，通过最初的工序裁切管(pipe)材料，制作预定长度的工件(短管部件)31，在之后的工序中，通过加工工件31制作套管13。因此，仅通过使用市售的管材的冲压加工就可以以低成本制造出套管13。
另外，在该加工法中，在图8C的工序中，形成构成套管13的密封机构的前方端部13a并通过两个模具33、34限制其形状，在图8D的工序中，通过两个模具36、37限制构成保持机构的后方端部13b的外周面和内周面的形状并挤压开口部，因此与保持机构相比可以以更高精度形成密封机构。
另外，还可以使用挤胀成型来制作本实施方式的套管13。
例如，也可以使用橡胶挤胀成型代替图7D的冲压成型。通过对橡胶加压使其变形，并插入短管部件31的内部，由此可以形成内径比套管13的两端部大的部分。
在本实施方式中，接头10和管95的材质没有特别的限定。作为一个例子，构成接头10的接头主体11、螺母12以及套管13和管95可以使用SUS316不锈钢。另外，也可以将套管13制成比管95的强度稍高的部件。例如，可以使用市售的SUS316作为管95，使用对SUS316不锈钢进行强制拉拔加工而提高强度后的材料作为套管13。由此，可以使套管13良好地嵌入到管95中。
上述本发明的实施方式是用于说明本发明的例示，本发明的权利要求的范围并不限定于该实施方式。本领域技术人员在不脱离本发明的主旨的情况下可以以其它各种方式实施本发明。
图9是用于说明根据本实施方式的接头的变形例的图。
参照图9，变形例的接头40具有接头主体41、螺母42以及套管13。
接头主体41、螺母42是与图2中的接头主体11、螺母12分别对应的部件，除了以下说明的部分之外基本上与接头主体11、螺母12相同。
从手动紧固的状态将接头主体41和螺母42彼此的螺栓结合紧固预定的紧固量时，分别具有彼此抵接并限制前进的抵接部41a和抵接部42a。这里所说的预定的紧固量是套管13良好地嵌入管95中，实现良好的密封机构和保持机构的紧固量。
根据本变形例，螺栓结合被紧固了预定的紧固量时，由于接头主体41和螺母42抵接而不能继续紧固，因此即使不一边使用刻度确认紧固量一边进行紧固，也能够抑制紧固超过需要。
另外，接头40在暂时进行紧固时，管95存在变形等，再次利用接头40时，需要比初次使用时更多的紧固量。在本变形例中，再次利用接头40时，在收纳空间中，通过在套管13的被推压部13d和螺母42的推压部42b之间夹持预定厚度的垫片43，可以增大期望的紧固量。垫片43的厚度为可达到期望的增加紧固量的厚度。由此，在再次使用接头40时通过使用垫片43，能够易于增加预定量的紧固。
另外，这里，例示出使用预定厚度的一个垫片43的例子，但是本发明不限于此。也可以通过多个垫片43或者使用不同厚度的垫片43。例如，在第二次再使用(第三次使用)之后，也可以将两个以上的垫片43夹持在套管13的被推压部13d和螺母42的推压部42b之间而使得能够实现进一步的增加紧固。或者，在第二次再使用(第三次使用)之后，将厚度比第一次再使用(第二次使用)时所使用的垫片43更大的垫片43夹持在套管13的被推压部13d和螺母42的推压部42b之间，能够进而增加紧固。
另外，本变形例是在再使用时使用追加的垫片43的例子，但是本发明并不限定于此。作为其它的例子，也可以在初次使用时使用垫片，也可以在再使用时不使用垫片。例如，图9中的接头主体41的抵接部41a和螺母42的抵接部42a之间配置预定厚度的垫片即可。由此，通过在再使用接头40时除去垫片，能够易于增加紧固量。
图10是用于说明根据其它的变形例的接头的图。
参照图10，本变形例的接头50具有接头主体11、螺母51以及套管13。
螺母51是与图2中的螺母12对应的部件，除了下文说明的部分以外基本上与螺母12相同。
在螺母12中，推压套管13的推压部52具有凹部53和凸部54。凸部54位于从中心轴向凹部53的外侧，凸部54比凹部53更位于轴向的前方。
如图10A所示，在手动紧固的状态下，凹部53与套管13的后方端部13b抵接。当从该状态使接头主体11和螺母51的螺栓结合紧固时，凹部53推压套管13的后方端部13b，套管13的中间部13e的整体内径和外径开始增大。但是，中间部13e的后方侧与位于上方的凸部54抵接，之后，由位于外侧的凸部54限制中间部13e的后方侧的外径增大。
因此，无法增大中间部13e的整体外径，自推压部52从受到的力F1分解出的增大直径的力F2集中到比中间部13e的凸部54更靠前方处。其结果，如图10B所示，由于前方部分的直径比中间部13e的凸部54增大更多，因此在套管13的前方端部13a有效地进行旋转运动，驱动前方端部13a的内周向管95嵌入。
图11是用于说明根据再另一变形例的接头的图。
参照图11，接头60具有接头主体11、螺母61以及套管62。图2、图3等的实施方式的套管13中，被推压部13d包括后方端部13b，但是本发明不限于此。
在本变形例中，如图11所示，套管62的被推压部62a不包括后方端部62b，位于比后方端部62b更靠前的位置。在被推压部62a和后方端部62b之间为外径和内径与后方端部62b相同的管状部62c。
另外，在本变形例的螺母61中，推压部61a的最小内径比管95的外径大套管62的管状部62c通过的部分。
在本变形例中，在紧固接头主体11和螺母61的螺栓结合时，螺母61的推压部61a推压套管62的被推压部62a，其中，在套管62中，后方端部62b向螺母61的后方突出。被推压部62a被推压后的套管62的中间部62d的内径和外径增大，在前方端部62e发生旋转运动，驱动前方端部62e的内周朝向管95中嵌入。
图12是用于说明根据再另一变形例的接头的图。
参照图12，本变形例的接头70具有接头主体11、螺母12以及套管71。套管71为与图2中的套管13对应的部件，除了下文说明的部分以外，基本上与套管13相同。
对于本变形例的套管71，在中间部71a中轴向的特定位置存在径向为非均匀形状的部分(非均匀形状部71b)。在图12的例子中，包含在中间部71a中的非均匀形状部71b比中间部71a的其它部分厚度小。
非均匀形状部71b通过在套管的轴向的特定位置在内周面形成挖出连续一周的槽而形成。由于本变形例的套管存在非均匀形状部71b，因此与图2、3示出的套管相比，易于按照使中间部a的内径和外径增大的方式变形。因此，能够将用于在前方端部71c发生旋转运动的紧固转矩抑制得小。
图13是用于说明根据再另一其它变形例的接头的图。
参照图13，本变形例的接头80具有接头主体11、螺母12及套管81。套管81为与图2中的套管13对应的部分，除了以下说明的部分以外，基本上与套管13相同。
本变形例的套管81也在中间部81a中轴向的特定位置存在非均匀形状部81b。在图13的例子中，作为非均匀形状部81b，存在内周面的内径与其它部分不同的部分和外周面的外径与其它部分不同的部分。具体地说，在通过中心轴的剖面观察时，内周面存在凹陷的部分，外周面存在突出的部分。这些是通过从套管81的内周面对于轴向的特定位置进行冲孔加工而形成的非均匀形状部81b。
由于本变形例的套管81具有非均匀形状部81b，因此与图2、3示出的套管13相比，易于按照中间部81a的内径和外径增大的方式变形。因此，能够将用于在前方端部81c发生旋转运动的紧固转矩抑制得小。
另外，在本变形例中，例示出从套管81的内周面冲孔的例子，但是本发明不限于此，也可以从外周面冲孔形成非均匀形状部。
另外，这里例示出通过冲孔加工形成非均匀形状部81b的例子，但是本发明不限于此。作为其它的例子，也可以通过切削加工形成非均匀形状部81b。
另外，也不必通过一次冲孔加工形成本变形例的围绕套管81一周的非均匀形状部81b，也可以分为多次进行冲孔加工。
图14A、14B是用于说明根据再另一变形例的接头的图。
参照图14A，接头100由接头主体101、螺母102以及套管103构成。在套管103中具有上升部103a、中间部103b以及被推压部103c。另外，在图中，由虚线表示中间部103b和被推压部103c的边界，但是该虚线并非表示严格地分开中间部103b和被推压部103c的位置。该虚线是为了在说明书的说明中便于分别说明中间部103b和被推压部103c各自的功能而适当地描绘的线。
在本变形例中，在上升部103a的左方存在第一容许空间，但是中间部103b的外侧不存在第二容许空间。另外，在上升部103a中的中间部103b的附近存在内周面比凹陷中间部103b的其它部分更薄的部分(非均匀形状部分)。
从手动紧固状态开始，在紧固接头主体101和螺母102的螺栓结合时，如图14B所示，螺母102的推压部102a在轴向推压套管103的被推压部103c。套管103的上升部103a在轴向被按压，大部分厚度薄的部分变形并上升。此时，中间部103b的外径几乎不增大。通过上升部103a上升，在套管103的前方端部103d发生旋转运动，以前方端部103d的外周为支点并且以内周为作用点，内周根据杠杆原理向管95的外周面嵌入。
这样，在手动紧固的状态下，即使在套管103的中间部103b的外侧没有第二容许空间，只要在上升部103a的外侧存在上升部103a上升的第一容许空间105a，就可以在前方端部103d发生旋转运动，根据杠杆原理能够内周朝向管95的外周面嵌入。
另外，在本变形例中，例示出套管103的被推压部103c与螺母102的推压部102a中的彼此抵接的面均相对于中心轴为垂直平坦的面的例子，但是本发明不限于此例子。作为其它的例子，这些面也可以相对于中心轴也可以不垂直。另外，这些面也可以不是平面。例如，在套管103的被推压部103c存在凹部，在与该凹部对应的螺母102的推压部102a的位置也可以存在凸部。另外，套管的被推压部103c为平坦面，在螺母102的推压部102a也可以存在凸部。
另外，在本变形例中，例示出通过设置套管103的上升部103a的厚度薄的部分，使得在前方端部103d中易于发生旋转运动的例子。但是本发明不限于此该例子。由于存在第一容许空间，即使套管103的厚度均匀，如果由螺母102在轴向推压，则上升部103a上升，也能在前方端部103d发生旋转运动。
另外，在本变形例中，通过将套管103的中间部103b的厚度设置为比上升部103a厚，使得防止由螺母102在轴向推压时中间部103b的外径增大。但是，本发明不限于此例子。作为其它的例子，在由螺母102的内周构成的顶面也可以防止套管103的中间部103b的外径增大的情况。此时，顶面可以构成圆筒内周面，另外，在螺母102的内周中的套管103的中间部103b所对应的位置配置一条或多条环状的凸部，由此也可以防止中间部103b的外径增大。
另外，在图2、3的实施方式中，例示出推压部12a在通过中心轴的剖面中与管95的外周面形成锐角的例子，但是本发明不限于此。作为其它的例子，推压部12a也可以相对于管95的外周面垂直。如果螺母12的推压部12a垂直，则可以在轴向高效地对套管13的被推压部13d施力，另外，也易于产生由此分解出的使套管13的中间部13e的内径和外径增大的力。其结果，在套管13的前方端部13a易于发生旋转运动。
另外，在图2、3的实施方式中，例举出螺母12在轴向推压套管13的被推压部13d，接头主体11与套管13的前方端部13a抵接，套管13的上升部13c朝向接头主体11的锥形内周面11a上升的例子。但是，本发明不限于该例子。作为其它例子，也可以将套管13的上升部13c和被推压部13d反向配置。此时，螺母12中存在与套管13的前方端部13a抵接的、与图2中位于接头主体11的锥形内周面11a相同的锥形内周面。当螺母12通过该锥形内周面在轴向推压上升部13c时，与套管13的被推压部13d抵接的接头主体11相对地推回被推压部13d。由此，套管13变形，在与螺母12抵接的前方端部发生旋转运动，以前方端部的外周为支点，以内周为作用点，根据杠杆原理驱动内周向管95的外周嵌入。
以上，参照实施方式和变形例对本发明进行了说明，但是本发明不限于实施方式和变形例。在权利要求所定义的本发明的结构和详细内容中可以在本发明的范畴内进行本领域技术人员所能理解的各种变更。
本申请基于2012年7月31日申请的日本申请“特愿2012-169271”并主张其优先权，其全部公开通过引用并入本文。

Claims (15)

1.一种接头，与管连接，包括：
第一部件，具有接收所述管的贯通孔；
第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而使所述第二部件与所述第一部件螺栓结合；以及
套管，具有从第一端部贯通到第二端部并接收所述管的贯通孔，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件和所述第二部件的中心轴对准，并将所述套管配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的收纳空间中，
其中，
在所述套管中，具有包含所述第一端部的上升部、比所述上升部更靠近所述第二端部侧的被推压部以及将所述上升部与所述被推压部连接的中间部，所述中间部包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，
在所述第一部件中，具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，
在所述第二部件中，具有推压所述套管的所述被推压部的至少一部分的推压部，
在所述收纳空间中，具有第一容许空间，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，
当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，以所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入。
2.如权利要求1所述的接头，其中，在所述收纳空间中存在第二容许空间，所述第二容许空间仅能够收纳所述套管且允许所述中间部的外径增大，并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大。
3.如权利要求1或2所述的接头，其中，在手动紧固状态之后，当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，在第一力和由所述第一力分解出的第二力的作用下，所述套管的所述被推压部和所述第一端部彼此接近，所述上升部上升，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入，其中，所述第一力由所述第二部件在轴向方向上提供，所述第二力作用以使得所述中间部向外侧扩展。
4.如权利要求3所述的接头，其中，在所述螺栓结合紧固期间的至少一部分阶段中，所述第一端部的内周相对于所述第一力的方向沿轴向的逆向返回的同时向所述管的外周嵌入。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的接头，其中，在所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合处于手动紧固状态下，所述套管的所述上升部的外周面在通过所述中心轴的剖面上与所述第一锥形内周面形成预定的第一角度，在所述套管的所述上升部仅上升了所述第一角度的状态下，由所述第一部件或所述第二部件所形成的所述收纳空间的顶面与外径增大的所述中间部抵接。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的接头，其中，所述套管的所述第一端部的厚度比所述上升部的长度小。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的接头，其中，所述套管的所述第一端部的外周被制成R倒角。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的接头，其中，在所述第二部件的所述推压部，具有与所述套管的第二端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第二锥形内周面，
在所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合处于手动紧固状态下，所述套管的所述被推压部的外周面在通过所述中心轴的剖面上与所述第二锥形内周面形成预定的第二角度。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的接头，其中，所述第一部件和所述第二部件分别具有第一抵接部和第二抵接部，当所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合从手动紧固状态拧紧预定量时，所述第一抵接部和第二抵接部彼此抵接以限制前进。
10.如权利要求9所述的接头，其中，还具有配置在所述第一抵接部和所述第二抵接部之间的预定厚度的第一垫片。
11.如权利要求1至9中的任一项所述的接头，其中，在所述收纳空间中，还具有配置在所述套管的所述被推压部和所述第二部件的所述推压部之间的预定厚度的第二垫片。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的接头，其中，所述套管通过具有第一步骤和第二步骤的一系列工序来制造，其中，在所述第一步骤中，通过裁切长管部件来制作具有预定长度的短管部件，所述短管部件在所述第一端部和所述第二端部这两个端部之间具有均匀的外径和内径，在所述第二步骤中，通过加工所述短管部件，在都具有可收纳所述管的内径的所述第一端部和所述第二端部之间形成所述上升部、所述中间部以及所述被推压部。
13.一种套管，用于与管连接的接头，所述接头包括：第一部件，具有接收所述管的贯通孔；以及第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而使所述第二部件与所述第一部件螺栓结合，
所述套管具有：
贯通孔，从第一端部贯通到第二端部并接收所述管，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分；
包含所述第一端部的上升部；
被推压部，比所述上升部更靠近所述第二端部侧；以及
中间部，将所述上升部与所述被推压部连接，包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，
使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件和所述第二部件的中心轴对准，所述套管被配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的具有第一容许空间的收纳空间中，其中，所述第一部件具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，所述第二部件具有推压所述套管的所述被推压部的至少一部分的推压部，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，
当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，以所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入。
14.一种套管制造方法，用于制造在接头中使用的套管，其中，
所述接头具有：第一部件，具有接收所述管的贯通孔；第二部件，具有接收所述管的贯通孔，使所述第二部件的贯通孔的中心轴与所述第一部件的贯通孔的中心轴对准而使所述第二部件与所述第一部件螺栓结合；以及所述套管，具有从所述第一端部贯通到所述第二端部并接收所述管的贯通孔，在所述第一端部和所述第二端部之间存在与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，使所述套管的贯通孔的中心轴与所述第一部件以及所述第二部件的中心轴保持对准，所述套管配置在由所述第一部件的内周面、所述第二部件的内周面以及所述管的外周面所形成的收纳空间中，在所述套管中，具有包含所述第一端部的上升部、比所述上升部更靠近所述第二端部侧的被推压部以及将所述上升部与所述被推压部连接的中间部，所述中间部包括与所述第一端部和所述第二端部相比内径大的部分，在所述第一部件中，具有与所述套管的所述第一端部抵接的锥形形状的内周面，也就是第一锥形内周面，在所述第二部件中，具有推压所述套管的所述被推压部的至少一部分的推压部，在所述收纳空间中，具有第一容许空间，所述第一容许空间能够收纳所述套管并使所述上升部上升以使得所述上升部与所述管的外周面所形成的夹角增大，当紧固所述第一部件和所述第二部件的螺栓结合时，所述套管的所述上升部上升，以所述第一端部的外周为支点，所述第一端部的内周为作用点旋转，从而驱动所述第一端部的内周向所述管的外周嵌入，
所述方法包括：
通过裁切长管部件来制作具有预定长度的短管部件，所述短管部件在第一端部和第二端部这两个端部之间具有均匀的外径和内径；以及
通过加工所述短管部件，在都具有可收纳管的内径的所述第一端部和所述第二端部之间形成上升部、中间部和被推压部。
15.如权利要求14所述的套管制造方法，其中，
当在所述第一端部和所述第二端部之间形成所述上升部、所述中间部以及所述被推压部时，
通过模具形成第一端部以对其外周面及内周面的形状予以限制，其中，所述第一端部构成在所述套管中对所述套管与所述管之间实施密封的密封机构，
通过模具形成第二端部以对其外周面的形状予以限制并使其开口部收拢，其中，所述第二端部构成在所述套管中保持所述管的保持机构。
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