CN106461135A - 管接头连接系统 - Google Patents

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Abstract

管接头连接器(10)包括柔性细长部分(12)，其中所述柔性细长部分设置有多个可旋转构件(14)。

Description

管接头连接系统
技术领域
本发明涉及一种改良的管接头连接器，特别地用于与高压软管和管道一起使用。
背景技术
现有管接头技术的问题在于，为了确保可靠的接头，通常要求进行扭转和焊接。在管线坏掉的情况下，大多数情况下是由管接头中的故障引起的，并且这通常归因于接头的焊接和扭转。这可能是由不同的扭矩水平和低劣的焊接质量造成的。另外，在对接头进行焊接的情况下，需要进行非破坏性的测试，以确保接头的完整性，这既昂贵又费时。
另一建议的系统使用柔性的卷绕金属线，以使用管道上的内凹槽从外部连接管道。然而，这样的系统使用力和/或润滑剂将连接器插入，这会在插入和移除连接器的过程中造成损坏，导致无法预测的故障。另外，该系统是麻烦和昂贵的，并且连接器可能难以移除。
利用类似技术的另外的系统包括旋转接头或回转接头。尽管这些系统在高压下有效，但是要对其拆卸以便清洁或维修仍是困难并且费时的。上述系统内的预装配轴承通过螺纹连接至软管和管件，这要求按照规定扭转。
发明内容
因此，本发明涉及一种包括柔性细长部分的管接头连接器，其中该柔性细长部分设置有多个可旋转构件。
在一种布置中，本发明涉及一种包括柔性细长部分或者构件的管接头连接器，其中该柔性细长部分设置有多个可旋转构件。可旋转构件的使用允许连接器有效地“滚”入管接头开孔中，由此减小应力和对润滑剂的需求。此外，根据本发明的连接器和系统的使用降低了组件成本、人工成本以及与测试、清洁和维修相关的另外的成本。
有利地，可旋转构件包括滚珠轴承或者滚轴(roller，辊)。滚珠轴承已经被用于各种各样的管接头应用中，并且已经显示出提供了抵抗高压管道系统所经受压力的有效强度和良好的抗高压管道系统所经受的压力的抗力。通过将它们封装在连接器内并且允许它们在连接器内旋转，使得滚珠轴承的抗力和质量能够用作快速连接/释放机构。另外，滚珠轴承具有多轴旋转，由此允许它们容易地通过开孔和通道，以容易地连接管道和/或软管。被布置成具有与滚轴被供送至其中的通道垂直的旋转轴线的滚轴可以具有圆柱形构造，并且因此不仅旋转以允许快速插入和撤回，而且还具有平坦的表面以与管道接合，并且在认为有必要的情况下在更大的面积上分散所经受的压力。
优选地，可旋转构件中的至少一些包含的材料选自包括以下材料的组：不锈钢、碳铬钢、碳化钨镍(tungsten carbide nickel)以及陶瓷材料。也可以使用其它硬化或高强度材料。可旋转构件可以提供点接触，而非与凹槽表面进行完全接触。因此，优选地使用特别硬的材料，以抵抗管接头内的压力。
有利的是，细长部分被模制，然后将可旋转构件插入其中。通过模制细长部分并且然后插入可旋转构件，可旋转构件被容纳在细长部分自身之内，并且通过使用另一部件或者通过塑料材料的弹性而能够将可旋转构件牢靠地紧固在此。细长部分中的开孔的尺寸被设置成保持单独的可旋转构件，由此降低错误容差的风险。
在一种构造中，连接器在一个端部处设置有锁定头部区段。通过在连接器的端部处设置锁定头部区段，允许连接器被连接至接合机构并保持在适当位置中，由此降低疏忽地断开的风险。可以用柔性材料一体形成锁定头部连接器，这降低了生产成本并且允许更快速的制造时间。
在一种优选的实施方案中，锁定头部连接器包括螺纹，并且在一种更优选的实施方案中，锁定头部连接器能够相对于柔性的细长部分旋转。相对于装置的其余部分可独立旋转的螺纹可以是外置的，使得其可以被螺接到其被供送至的接头中。替代地，螺纹也可以内置于头部的一部分，使得该头部可以被螺接至接头的外部螺纹部件上。
有利的是，柔性的细长部分和/或头部连接器包含塑料材料。使用塑料材料以保持可旋转构件，允许可旋转构件被有效地保持在细长部分内，并且允许容易地快速生产。另外，塑料材料的使用提供了良好的柔性，并且同时足够坚固以承受插入和移除连接器所需要的力。此外，锁定头部连接器和柔性部分可以被制成整体的一件式部件，该部件可以被制成多种不同的颜色，以便易化在机械制造的钢连接器中的识别。
特别有用的是，细长部分的至少部分具有包括圆形的横剖面，该圆形被矩形二等分。包括具有侧向延伸部的较大中间部分(例如由矩形二等分的圆形)的横剖面的使用允许该中间部分防止接头进入断开接合状态，同时，侧向延伸部防止连接器在被插入管道连接器通道中时旋转。尽管其它形状也是可行的，但是圆形的特性允许可旋转构件接触通道并且在连接器插入和缩回时旋转。
在另一布置中，本发明涉及一种包括柔性细长部分的管接头连接器，其中多个可旋转构件被部分地保持在柔性细长部分内且从柔性细长部分中突伸，并且其中第一组可旋转构件被布置成允许围绕第一轴线旋转，并且第二组可旋转构件被布置成允许围绕第二轴线旋转。
通过将可旋转构件布置成多个组，而且每组都具有不同的旋转轴线，连接器可适于允许更平滑地流经管接头。这是因为第一组可旋转构件可以接触管接头开孔内的第一表面，而第二组可以接触另一表面。因此，连接器平滑地穿过开孔的两个表面，由此形成了更容易地进出连接接头的连接器。
优选的是，第一轴线和第二轴线中的至少一个不平行于柔性细长部分的纵向轴线。不平行轴线的使用允许可旋转构件接触管接头的表面并且在其上滚过，这减小了连接器和管接头之间的摩擦。与连接器的纵向轴线平行的旋转轴线仅仅允许可旋转构件相对于细长构件侧向旋转，而这相反于移动进入管接头的方向。因此，不平行的旋转轴线是优选的。
有利地，多个可旋转构件被布置成使得滚轴的轴线在第一组和第二组之间交替，并且其中特别有利的是，使得第一组的轴线被布置成正交于第二组的轴线。在这样的布置中，交替的可旋转构件沿着不同的轴线旋转，并且可以在彼此之间形成角度。在使用滚轴的情况下，这允许相邻滚轴在它们的顶部边缘之间具有90°的角，相应地这可以用于方形或者矩形的管接头凹槽中。在需要的情况下，可以调整该角度，使得其不是正交的。虽然在很多应用中，钝角或者锐角可能是不太有利的，但是在一些布置中，它还是可以提供优势的。
在将两个旋转轴线用于可旋转构件时，第一轴线和第二轴线可以基本上垂直于细长构件的纵向轴线。这允许可旋转构件相对于细长构件纵向地旋转，并且因此允许连接器“滚”入和“滚”出管接头。
可旋转构件可以包括圆柱形滚轴。在使用滚轴的情况下，加压管路中的力被分散在较大的接触面积上，由此降低布氏压痕(Brinelling)的风险。
本发明涉及一种包括柔性的细长部分的管接头连接器，其中细长部分的至少一部分具有包括圆形的横剖面，所述圆形由矩形二等分。在这样的连接器中，优选的是，连接器包括锁定头部区段，并且特别有利的是，锁定头部区段能够相对于细长部分旋转。连接器可以包含塑料材料。
本发明进一步涉及一种包括内凹槽和开孔的管路，所述开孔允许管路的外表面与凹槽之间连通，使得连接器可以从套管(collar，卡圈)的外部贯穿地螺接至凹槽中。
在一种构造中，管路包括第二内凹槽和相关开孔，使得管路可以接收并且连接至两个其它管路。这形成了套管或者凹-凹附件，可以使用在此描述的连接器将两个凸管路固定在所述凹-凹附件中。
有利的是，该开孔或者每个开孔的轮廓都包括由矩形二等分的圆形或者包括矩形/方形，特别地是在一个或多个角处有T形凸起的矩形/方形。这提供了一种牢靠的锁定机构，其具有故障的预言模式，以用于维修。
附图说明
现在参考附图，将仅以示例方式描述本发明的实施例，附图中：
图1是示出根据本发明的第一管道连接器的示图；
图2是示出根据本发明的第二管道连接器和工具的截面图；
图3是示出处于第二位置中的图2的管道连接器的示图；
图4是示出根据本发明的管道的截面图；
图5是示出与连接器组合的图4的管道的截面图；
图6是示出根据本发明的管道布置的示图；
图7是根据本发明的连接器系统的立体视图；
图8是图7的系统的第二视图；
图9是图7的系统的第三视图；
图10是根据本发明的连接器的第二实施例的视图；
图11是与图10的连接器一起使用的管道的图示；
图12是图11的管接头的轮廓的放大图；以及
图13是用于容纳图10的连接器的开孔的视图。
具体实施方式
图1示出了包括柔性细长部分12的连接器10，金属滚珠轴承形式的可旋转构件14被容纳在柔性细长部分中。柔性细长部分12的端部设置有头部区段16。头部区段16包括连接器18以及外部螺纹紧固部件20。紧固部件20相对于细长部分12可旋转并且设置有六角键槽22，该六角键槽用于接受六角键以允许紧固件20旋转。
柔性细长部分12包含塑料材料，可旋转构件布置于该柔性细长部分中，同时允许可旋转构件自由旋转。
图2和图3示出了连接器10的第二实施例。再一次地，连接器10包括柔性细长部分12，滚珠轴承形式的可旋转构件14容纳于该柔性细长部分中。该实施例的相对于柔性细长部分12可独立旋转的锁定头部区段16包括成形部分24(shaped portion，异型部分)和具有互补的接收区段的工具26。成形部分24可以与工具26接合，并且可以使用工具26拉出或推入成形部分，由此使连接器10移动。
图3示出了柔性部分12如何可以变形为基本上圆形的形状。
图4示出了包括第一管路40的管接头的截面视图，该第一管路可以是管道、管件或软管，包括由壁44包围的中心开孔42。壁44的内表面设置有凹槽46，该凹槽具有与图2的连接器的上表面匹配的轮廓。凹槽46基本上横切于或者侧向于管路40的轴线。第一管路40还设置有连接开孔48，以允许内凹槽46与外表面50之间的连通。
第二管路60被同轴地插入第一管路40中以使得其开孔42a与第一管路40的开孔42对准，其中第二管路的壁61的外表面具有比第一管路的开孔42更小的直径。第二管路60设置有外凹槽62，该外凹槽成形为与图2的连接器的下表面的轮廓匹配。
如图5中所示，当第二管路60已经被放置在第一管路40内时，连接器10被插入连接开孔48中。连接器10进入相应的凹槽46和62，并且当凹槽为圆形时，柔性部分12相应地调整。另外，当可旋转构件14接触凹槽46和62的表面时，可旋转构件旋转，以允许连接器10被容易地插入至连接开孔48中。
一旦连接器10已经被完全插入至连接开孔48中，凹槽46和62就容纳每个可旋转构件14的至少四分之一。随着每个可旋转构件14被部分地容纳在每个凹槽46和62内，两个管路40和60被锁定在一起并且不能断开。锁定头部16被推入连接开孔48中，使得其不再延伸到第一管路40的外表面50的外部。螺纹形式的保持器件可以被放置在连接开孔内，以与锁定头部16接合并且降低疏忽移除的风险。工具26可以用于与头部区段16接合，以插入和/或移除连接器10。
图6示出了管组件70的截面图，该管组件包括套管72、第一管道74和第二管道76。
套管72包括壁78和两个内凹槽80。第一管道74包括具有外凹槽84的连接端部82以及邻近连接端部82的凸缘段86。第二管道76包括位于一个端部处的外凹槽88。另外，第一管道74和第二管道76在凹槽84和88的任一侧设置有用于容纳O形环的O形环凹槽90，以便改进连接并且降低泄漏的风险。凹槽80、84和88都成形为具有连接两个矩形区段每侧的弓形的顶部和底部区段，因此表现为由矩形二等分的圆形。
第一管道74被插入套管72内，直至凸缘段86接触套管72的端部。一旦凸缘86与套管72接触，第一管道74就已经插入至正确的长度并且第二管道76被插入套管72内，直至其前端接触第一管道74。当两个管道74和76均已插入套管72中时，管道74和76的外凹槽84和88与套管72的内凹槽80对准。该对准允许连接器被插入穿过套管72并且进入对准的凹槽80、84和88中，以将管道74和76锁定在套管72中。套管72为两个“凸”管道74和76提供了凹-凹连接。
图7至图9示出系统100的立体视图，该系统包括第一管道102、第二管道104、套管106和第三管道108。第一管道102在其端部设置有凹连接部110，该凹连接部设置有两个连接开孔112以及相关的内凹槽。第二管道104在其每个端部处设置有两个凸连接部114，所述凸连接部包括外凹槽。连接器106是凹-凹连接器(类似于图6中示出的连接器)，其在每个端部处设置有两个连接开孔116。第三管道108包括具有两个外凹槽的凸连接凹槽段118以及凸缘120(类似于图6中的管道74)。系统100进一步包括连接器122，其中每个连接开孔112和116都对应一个连接器，每个连接器122都包括位于细长柔性构件内的可旋转构件并且具有与凹槽的轮廓匹配的轮廓。
管道102、104和108以及套管106放置在一起，并且凸段部上的外凹槽114和118与凹段部上的内凹槽对准。
随后，连接器122被供送至连接开孔112和116中，以将系统100固定在一起。为了断开系统100，连接器122简单地从开孔112和116撤回，并且可旋转构件滚过凹槽，因此实现了快速且容易的移除。部件102、104、106和108随即可以断开接合。
图10示出了连接器200，该连接器包括由注射模制的塑料材料形成的细长部分202以及多个圆柱形滚轴204，所述圆柱形滚轴保持在细长部分202内部并且从细长部分中突伸出。滚轴204及其轴线在细长部分202上横切地延伸。滚轴204被布置成使得第一组滚轴206具有第一轴线，侧向地在细长部分202上延伸并且沿第一方向从细长部分202的表面以向上的45°角延伸。第二组滚轴208以同样的向上角度但在相反的侧向方向上延伸，由此在细长部分202的上方且在中心处汇合。
第一组206和第二组208中的滚轴的顶部边缘对准，以形成沿着连接器位于中心的顶点，滚轴的轴线彼此正交。滚轴204被布置成沿着细长部分202的长度在组之间交替，以使得第一组206中的滚轴与第二组208的滚轴相邻，而第二组的滚轴被第一组206的另一滚轴跟随，以此类推。在从一个端部观察时，可以认为连接器200形成位于细长部分202上方的棱柱体。
图11至图13示出具有凸接头段部212的管道210，该凸接头段部用于将该管道连接至相应的凹管道(未示出)。凸接头段部212以及凹接头段部的轮廓在连接器凹槽216的每侧包括用于接收O形环密封件的O形环凹槽214。如从图12中的放大视图中所见，连接器凹槽216包括90°角，由此形成了三角形凹槽，该三角形凹槽的尺寸被设置成容纳连接器200并且通过使用圆柱体204将部件保持在一起，以锁定已连接的管道并且防止它们断开连接。
为了降低连接器200在从其被插入到被移除时扭曲的风险，连接器设置有T形的凸缘218，该凸缘从细长部分202的侧部侧向地延伸。凸缘218有助于将连接器200引导至管接头开孔220内，该开孔更清晰地显示在图13中。开孔220由适当布置的互补部件形成，其中一半开孔由第一管道222形成而另一半开孔由第二管道224形成。开孔220包括中心矩形区域226(在该实施例中是方形的)以及从该矩形区域侧向延伸的T形凸缘228。当连接器200被插入时，两个部件226和228不能脱离，因为滚轴204延伸到每个管道226和228中并且防止相对于彼此的轴向运动。
可旋转构件可以包括碳铬钢、不锈钢或者其它类型的金属，包括碳化钨镍。也可以使用其它硬化的材料，包括硬化塑料材料或者陶瓷材料。
虽然描述了特定类型的连接，但应理解的是，可以使用不同类型的连接。举例而言，对于螺纹装配，卡口装配可能是更优选的；并且可以用卡口装配或其它类型的插孔和工具系统来替换六角键装配。
虽然已经示出单个或者双重的凹槽连接，但根据情形和管路/接头上的相关压力，使用不同数目的连接也可能是优选的。
本发明可以包括多个滚轴，所述多个滚轴具有基本上垂直于柔性细长部分的长度的轴线。滚轴由此能够协助连接器滚动进入管道中的管路。另外，滚轴的平坦侧部分散负荷，由此管道或者软管处于压力下并且与由滚珠轴承提供的点接触而言提供更大的接触表面积。这降低了布氏压痕的风险。
本发明的一个实施例的特征可以并入其它实施例中的一个中。

Claims (19)

1.一种管接头连接器，包括柔性细长部分，其中，所述柔性细长部分设置有多个可旋转构件。
2.根据权利要求1所述的管接头连接器，其中，所述多个可旋转构件部分地保持在所述柔性细长部分内并且从所述柔性细长部分突伸出。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的管接头连接器，其中，所述可旋转构件被布置成允许围绕与所述柔性细长部分的纵向轴线不平行的轴线旋转。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的管接头连接器，其中，所述可旋转构件的第一组被布置成允许围绕第一轴线旋转，并且所述可旋转构件的第二组被布置成允许围绕第二轴线旋转。
5.根据权利要求4所述的管接头连接器，其中，所述第一轴线和所述第二轴线中的至少一个不平行于所述柔性细长部分的纵向轴线。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的管接头连接器，其中，所述多个可旋转构件被布置成使得所述可旋转构件的轴线在所述第一组和所述第二组之间交替。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的管接头连接器，其中，所述第一组的轴线正交于所述第二组的轴线。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的管接头连接器，其中，所述第一轴线和所述第二轴线基本垂直于所述细长构件的纵向轴线。
9.根据任一前述权利要求所述的管接头连接器，其中，所述可旋转构件包括滚珠轴承或者滚轴。
10.根据任一前述权利要求所述的管接头连接器，其中，所述可旋转构件中的至少一些包含的材料选自包括以下材料的组：不锈钢；碳铬钢；碳化钨镍；以及陶瓷材料。
11.根据任一前述权利要求所述的管接头连接器，其中，所述细长部分被模制，并且所述可旋转构件随后被插入所述细长部分中的凹部中。
12.根据任一前述权利要求所述的管接头连接器，其中，所述连接器在一个端部处设置有锁定头部区段。
13.根据权利要求12所述的管接头连接器，其中，所述锁定头部连接器包括螺纹。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的管接头连接器，其中，所述锁定头部连接器能够相对于所述柔性细长部分旋转。
15.一种管接头连接器，其中，柔性细长部分和/或头部连接器包含塑料材料。
16.根据任一前述权利要求所述的管接头连接器，其中，所述细长部分的至少部分具有包括圆形的横剖面，所述圆形由矩形二等分。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的管接头连接器，其中，所述细长部分的至少部分具有包括方形的横剖面，所述方形在每个角处都具有T形轮廓。
18.一种管接头连接系统，包括：
第一管路，具有内凹槽和开孔，所述开孔允许所述管路的外表面与所述凹槽之间连通，使得连接器能够从套管的外部贯穿地螺接到所述凹槽中；
第二管路，具有外凹槽，所述第二管路的外直径小于所述第一管路的外直径，以使得所述第二管路能够被插入至所述第一管路中，以将所述第二管路的外凹槽与所述第一管路的内凹槽对准；以及
根据权利要求16所述的连接器，
其中，所述第一管路的开孔的轮廓以及所述第一管路的凹槽和所述第二管路的凹槽在对准时所形成的通道的轮廓包括由矩形二等分的圆形。
19.一种管接头连接系统，包括：
第一管路，具有内凹槽和开孔，所述开孔允许所述管路的外表面与所述凹槽之间连通，以使得连接器能够从套管的外部贯穿地螺接到所述凹槽中；
第二管路，具有外凹槽，所述第二管路的外直径小于所述第一管路的外直径，以使得所述第二管路能够被插入至所述第一管路中，以将所述第二管路的外凹槽与所述第一管路的内凹槽对准；以及
根据权利要求17所述的连接器，
其中所述第一管路的凹槽和所述第二管路的凹槽在对准时所形成的通道的轮廓包括方形，所述方形在每个角处都具有T形轮廓。
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