CN105627005A - 快速连接器组件 - Google Patents

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Abstract

一种连接器组件，包括具有通孔的外壳，该通孔沿轴线从第一开口端延伸至第二开口端。所述外壳还包括多个彼此周向隔开并且在径向方向上能偏移的指状部。所述指状部中的至少一个具有彼此轴向隔开并延伸到所述外壳的通孔中的、用于咬入第一管子以阻止从所述通孔中拉出所述第一管子的多个齿。每个所述齿还向一个接合表面的前缘延伸一个高度，接合表面还包括相对于所述轴线以一个角度延伸的成角度部。所述轴向隔开的齿具有不同角度的所述成角度部和不同的高度中的至少一个。

Description

快速连接器组件
相关申请的交叉引用
本中国普通发明专利申请要求于2014年11月20日提交的美国发明专利申请序列号14/548741的权益和优先权，该申请的全部公开内容被视为本申请的公开内容的一部分，并且特此通过参引包含于此。
技术领域
本发明涉及用于流体连接由彼此相似或不同的材料构成的管(pipe)或管子(tube)的连接器组件。
背景技术
在美国的许多建筑物中的管道装置(plumbing)系统包括铜、氯化聚氯乙烯(CPVC)和/或交联聚乙烯(PEX)管或管子中的一个或多个。由于包括例如柔韧性、节省成本、耐腐蚀性和防冻裂的多种原因，许多管道工(plumber)相比其它材料更喜欢使用由PEX构成的管。一些管制造商制造铜或CPVC到PEX的适配器(adapter)，以便流体地连接PEX管路(tubing)与铜或CPVC管道(piping)。然而，很多这些适配器的设计昂贵、安装费力(例如，一些设计需要粘合剂或焊接)，或者要不然就不可靠。例如，一些已知的适配器在暴露于在很高压力下流过被连接的管子的流体时，会发生毁坏。
仍然有显著和持续的需求来改进连接器组件，以便克服与其它已知的适配器相关联的任何或全部缺陷。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种连接器组件，用于在第一管子和第二管子之间建立流体连通，所述第二管子可以是与第一管子相同或不同的材料。所述连接器组件包括具有通孔的外壳，所述通孔沿轴线从第一开口端延伸至第二开口端。所述外壳还包括多个彼此周向隔开并在径向上能偏移的指状部。所述指状部中的至少一个具有彼此轴向隔开的多个齿，所述多个齿延伸进入所述外壳中的通孔中，用于接合或咬入所述第一管子中，以阻止从所述通孔中拉出第一管子。每个齿还向上表面的前缘延伸一个高度，所述上表面还包括相对于所述轴线以一个角度延伸的成角度部。所述轴向隔开的齿具有不同角度的所述倾斜部和不同的高度中的至少一个。
所述改进的连接器组件已经被证明能够提供增强的抗拉出效果，并且能够承受在所述第一和第二管子之间传送的多达800psi的压力，其显著地高于其它已知的连接器组件。
根据本发明的另一方面，所述外壳的第二开口端被配置成接收所述第二管子，并且所述外壳具有被配置成密封靠近所述第一开口端的第一管子的外表面。
根据本发明的还另一方面，所述至少一个指状部具有至少三个轴向隔开的齿，包括靠近所述外壳的第二开口端的第一齿、第二齿和距离所述第二开口端最远的第三齿。
根据本发明的又另一方面，所述至少三个齿的角度随着远离所述第二开口端而减小，所述第一齿的角度为大约38度，所述第二齿的角度为大约33度，而所述第三齿的角度为大约28度。
根据本发明的进一方面，所述至少三个齿的高度和角度均随着远离所述第二开口端而减小。
根据本发明的还另一方面，所述至少三个轴向隔开的齿是总共六个齿，所述六个齿以两个三排被彼此整体地连接，并且与所述至少一个指状部为二次成型接合。
根据本发明的又另一方面，每个齿的所述上表面额外地包括平坦部，其与所述轴线以平行的关系延伸并被设置为靠近所述前缘。
附图说明
本发明的这些和其它特征和优点将会易于理解，因为其通过参考结合附图考虑的以下详细描述变得更好理解，其中：
图1是一个附接于铜或CPVC管及PEX管子的示例性快速连接器组件的正视透视图；
图2是图1中的快速连接器组件的分解图；
图3是图1中的快速连接器组件与铜或CPVC管及PEX管子接合的截面图；
图4是图1中的快速连接器组件的外壳的截面图；
图5是包括图1中的快速连接器组件的多个齿的示例性构件的等距视图；
图6是图5中的示例性构件的正视图；
图7是图5中的示例性构件的侧视图；
图8是图7中示出的构件的一个齿的部分放大图；以及
图9是图1中的示例性快速连接器组件的等距视图。
具体实施方式
参考附图，其中在几个视图中相似的数字指示相应的部件，图1和图3示出了快速连接器组件20的示例性实施方案，所述快速连接器组件20在第一种材料构成的第一管子24及第二种材料构成的第二管子22之间接合并建立流体连通。在示例性实施方案中，所述示例性实施方案的第一管子24是交联聚乙烯(PEX)材料，并且在下文中被称为“PEX管子24”。第二管子22的第二材料是铜或氯化聚氯乙烯(CPVC)材料，并且在下文中被称为“铜或CPVC管22”。这样，示例性快速连接器组件20可以通过作为建筑物中已有的铜或CPVC管道与新的PEX管路之间的桥梁而用于许多住宅、工业或商业建筑物的管道装置系统中。然而，应该理解的是，第一和第二材料可以是相似的(例如，两个管子均可以为PEX)，并且所述快速连接器组件20也能用于除建筑物的所述管道装置系统外的一些其他用途。
现在参考图4，示例性快速连接器组件包括具有通孔(openbore)的外壳26，通孔沿轴线A从用于接收所述PEX管子24的第一开口端28延伸到用于接收铜或CPVC管22的第二开口端。外壳26呈现一个内表面32，其限定了所述通孔和外表面34。在所述第一和第二端28、30之间，外壳26依次延伸通过第一端部36、第一中间部38、第二中间部40和第二端部42。所述第一端部36的外表面34根据ASTMF-1960标准形成，以通过与PEX膨胀环44的标准膨胀连接(示于图1和图3)建立与PEX管子24的流体连接(示于图1和图3中)。然而，应该理解的是，第一端部36可被配置为通过任何合适类型的连接与PEX管子24附接，所述合适类型的连接包括例如鲨鱼咬连接(sharkbiteconnection)、压缩连接(compressionconnection)、卷曲连接(crimpingconnection)、夹紧连接或加压连接(pressingconnection)。外壳26优选由作为整体件的聚合材料制成，并且优选地通过注射成型工艺形成。然而，应该理解的是，外壳26可以由任何合适的材料通过任何合适的成型工艺而制成。
外壳26的内表面32包括第一肩部46，其面向所述第二开口端30并将所述第一端部36与所述第一中间部38分隔。如图3所示，所述第一肩部46限定了向所述外壳26的通孔中插入所述铜或CPVC管22的停止点。
外壳26的内表面32还包括第二肩部48，其也面向所述第二开口端30并分隔所述外壳26的第一和第二中间部38、40。如图3所示，在使用时，第二肩部48接收并支撑一个O形环50(或任何合适类型的密封件)，其被定位在通孔的第二中间部40中，以如上所讨论的在所述铜或CPVC管22与外壳26之间建立一个流体紧密密封。还在所述通孔的第二中间部40中、在O型环50的另一轴向侧设置环形垫片52，用于保持O形环50与第二肩部48接触。
如图2和图3所示，大致圆柱形的插入件54也设置在外壳26的第二中间部40中，并包括一对突出部(tab)56，所述突出部56径向向外延伸穿过外壳26中的窗，用于将垫片52和O形环50保持在预定的位置，如图3所示。突出部56允许外壳26、O形环50、垫片52和插入件54被预组装并包装成一个单一组件，其然后可以从包装中取出，并在不需要任何附加的组装步骤时即可使用。
返回参照图4，示例性外壳26的第二端部42包括多个周向隔开的狭缝58，所述狭缝58在轴向方向上从外壳26的第二开口端30延伸至所述第二中间部40。在相邻的狭缝58之间，外壳26具有指状部(finger)60，所述指状部60从第二端28轴向延伸至将指状部60与外壳26的第二中间部40互连的活动铰链61。活动铰链61允许指状部60径向向内和向外偏移。
示例性快速连接器组件20的指状部60包括多个齿62a、62b、62c，其从所述指状部60的内表面32径向向内延伸以接合或咬入所述铜或CPVC管22，从而限制从外壳26的通孔中拉出所述铜或CPVC管22。换言之，齿62a、62b、62c将铜或CPVC管22锁定于图3的位置上。示例性实施方案的齿62a、62b、62c部分地嵌入到指状部60中。例如，齿62a、62b、62c可以通过二次成型工艺部分地嵌入到指状部60中。
所述指状部60朝着外壳的第二开口端30径向向外倾斜或远离轴线A，使得在向外壳26的通孔中插入铜或CPVC管22期间，齿62a、62b、62c要么不接触铜或CPVC管22，要么轻触铜或CPVC管22，以防止或限制刮伤所述铜或CPVC管22。根据指状部60的坡度，如果在插入过程中所述齿62a、62b、62c确实接触所述铜或CPVC管22，则所述指状部60向外弯曲以防止刮伤所述铜或CPVC管22。
在另一实施方案中，与在上述优选实施方案中的倾斜指状部60相反，指状部60被凹形地(concavely)弯曲远离轴线A。类似于在优选实施方案中与倾斜指状部60相关联的功能，凹形地弯曲远离轴线A的指状部60也使齿62a、62b、62c要么不接触铜或CPVC管22，要么轻触铜或CPVC管22，以防止或限制在插入时刮伤铜或CPVC管22。
在该示例性实施方案中，指状部60是凹形地弯曲的，以增大开口，用于接收所述铜或CPVC管22。可替换地，指状部60可以相对于轴线A向外成角度。例如，指状部60可以相对于轴线A成约3度的角度。
现在参考图3和图5-9，齿62a、62b、62c设置在夹片(clip)64上，夹片64中每一个包括在两个三排中设置的六个齿62a、62b、62c。具体地，每个夹片64包括靠近外壳26的第二端30设置的第一排齿62a、第二排齿62b和距离所述第二端30最远设置的第三排齿62c。所述齿62a、62b、62c优选地由耐腐蚀金属如不锈钢形成，但可以由任何合适的金属或任何其它合适类型的材料形成。
现在参考图3、7和8，每个齿62a、62b、62c具有从前(或咬)缘66延伸到后缘68的接合表面。齿62a、62b、62c的前缘66朝向外壳26的第一端28，用于咬入铜或CPVC管22以阻止从外壳26的通孔中拔出铜或CPVC管22。在一个实施方案中，每个齿的接合表面包括一个大体上平坦部70和一个成角度部72，所述成角度部72相对于轴线和夹片64的基部以角θa、θb、θc延伸。应当理解，这样的平坦部70也可以形成为锐角或圆角部。在示例性实施方案中，每个指状部60包括具有齿62a、62b、62c的夹片64中的一个，用于咬入铜或CPVC管22。通过允许当铜或CPVC管22遇到所述齿62a、62b、62c的成角度部72时指状部60在所述活动铰链61处径向向外偏移，活动铰链61和齿62a、62b、62c的接合表面72的成角度部72使得铜或CPVC管22易于用很小的力插过所述齿62a、62b、62c。
在每一排中，齿62a、62b、62c彼此类似地成形，但各排之间的接合表面的角度θa、θb、θc和到前缘66的高度Ha、Hb、Hc不同。具体而言，接合表面的角度θa、θb、θc从第一排齿62a到第三排齿62c减小，高度Ha、Hb、Hc从第一排齿62a到第三排齿62c减小。在示例性实施方案中，第一角度θa为约38°，第二角度θb为约33°，第三角度θc为约28°。这种特定的结构已被发现允许所述流体连接器组件20能够在铜或CPVC管22及PEX管24子之间、在多达800psi的压力时保持有效密封。
在该示例性实施方案中，PEX膨胀环44使指状部60径向向内偏移，以提高齿62a、62b、62c对铜或CPVC管22的接合或咬合力。PEX膨胀环44被插入到所述指状部60的外表面34周围并绕指状部自收缩，以将齿62a、62b、62c的前缘66偏置到铜或CPVC管22中。可替换地，一个卷曲环或夹紧环可以用来将齿偏置到铜或CPVC管22中。
下面描述了使用所述示例性快速连接件组件20来流体连接一个铜或CPVC管22与PEX管子24的过程。首先，用户将铜或CPVC管22通过所述第二开口端30插入到外壳26中，直到它接触第一肩部46。这确保了通过O形环50来实现与铜或CPVC管22的流体紧密密封。在此过程中，当铜或CPVC管22的端部经过所述齿62a、62b、62c时，指状部60将弹性地向外偏移。接着，用户展开一个PEX膨胀环44并在外壳26上滑动，直到PEX膨胀环44与指状部60对准。所述PEX膨胀环44然后被允许绕所述指状部60收缩以使铜或CPVC管22偏置抵靠齿62a、62b、62c。PEX管子24然后可以与外壳26的第一端部36通过任何合适的工艺流体地连接。该全部过程是非常快的，并且除PEX扩张器外不需要粘合剂、焊接或其它特殊工具，而PEX扩张器是使用PEX管路的很多管道工已经有的。铜或CPVC管22和PEX管子24之间的最终连接比使用其它已知的适配器或连接器组件建立的连接更加牢固和流体紧密密封。甚至进一步地，连接器组件20不需要任何黄铜、铅或其它可能污染在铜或PVC管22和PEX管子24之间流动的液体的金属。
很明显，根据上面的教导，本发明的许多修改和变型是可能的，并且可以以不同于所述具体描述同时在所附权利要求的范围之内的方式实施。

Claims (15)

1.一种连接器组件，用于在第一管子和第二管子之间连接和建立流体连通，包括：
具有通孔的外壳，该通孔沿着轴线从第一开口端延伸至第二开口端；
所述外壳包括多个彼此周向隔开并在径向上能偏移的指状部；
至少一个指状部具有多个齿，所述多个齿彼此轴向隔开并延伸进入所述外壳的所述通孔中，用于接合所述第一管子以阻止从所述通孔中拉出所述第一管子；
每个所述齿向接合表面的前缘延伸一个高度，接合表面还包括相对于所述轴线以一个角度延伸的成角度部；以及
其中，所述轴向隔开的齿具有不同角度的所述成角度部和不同的高度中的至少一个。
2.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述至少一个指状部具有至少三个齿，所述至少三个齿轴向隔开，包括靠近所述外壳的所述第二开口端的第一齿、第二齿以及距离所述第二开口端最远的第三齿。
3.如权利要求2所述的连接器组件，其中所述至少三个齿的角度随着远离所述第二开口端而减小。
4.如权利要求3所述的连接器组件，其中所述第一齿的角度为大约38度，所述第二齿的角度为大约33度，且所述第三齿的角度为大约28度。
5.如权利要求2所述的连接器组件，其中所述至少三个齿的高度随着远离所述第二开口端而减小。
6.如权利要求2所述的连接器组件，其中所述至少三个齿的角度与高度均随着远离所述第二开口端而减小。
7.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述至少三个轴向隔开的齿进一步被限定为六个齿，所述六个齿在夹片中被整体地连接在一起并被布置成两个三排。
8.如权利要求7所述的连接器组件，其中所述整体地连接的齿被部分地嵌入到所述至少一个指状部中。
9.如权利要求1所述的连接器组件，其中每个齿的所述接合表面还包括一个平坦拐角部，所述平坦拐角部形成为以与所述轴线平行的关系延伸的平坦部。
10.如权利要求9所述的连接器组件，其中每个齿的所述平坦拐角部设置在所述前缘附近，并形成为平坦边、圆角边或锐角边中的一个。
11.如权利要求1所述的连接器组件，其中每个所述指状部包括多个所述轴向隔开的齿。
12.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述外壳的所述指状部彼此由槽隔开。
13.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述指状部径向向外远离所述轴线地倾斜，用于放大所述外壳的所述第二开口端，以在所述第一管子插入到所述外壳的通孔期间防止或限制刮伤所述第一管子。
14.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述指状部凹形地弯曲远离所述轴线，用于放大所述外壳的所述第二开口端，以在所述第一管子插入到所述外壳的所述通孔期间防止或限制刮伤所述第一管子。
15.如权利要求1所述的连接器组件，进一步包括第一材料制成的第一管子和不同的第二材料制成的第二管子。
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