CN106684774B - 一种波纹管用适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种波纹管用适配器，包括本体，本体包括同中心轴线设置的O型密封圈、连接螺钉、密封橡胶、箍紧圈和箍紧螺母；连接螺钉的第一端外壁上设有凹槽，其第二端外壁上设有外螺纹；密封橡胶设置在连接螺钉内，密封橡胶的外壁上设有凸起，密封橡胶的内壁上设有凸台；箍紧圈位于箍紧螺母的内部，且与密封橡胶并列设置。应用本发明的技术方案，效果是：波纹管用适配器采用波纹管装套密封橡胶件、箍紧圈、箍紧螺母与连接螺钉互锁结构，弃用现有技术中的外卡扣扣装波纹管结构，既能达到静态和动态系统下满足IP68，又具有工况环境耐受性及抗拉拔力好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种波纹管用适配器。
背景技术
波纹管防护结构的电缆连接器已广泛应用在轨道机车、轮船、机床、工控系统走线和传感器上。在这种连接器中应用了一种“波纹管适配器”，目前的波纹管适配器在组合应用中存在以下缺陷：(1)IP防护等级低、环境耐受性差，即产品抗受风、雨、雪、盐雾、粉尘等环境的侵袭不强；(2)适配器的总长度相对较长，与波纹管驳接后，致使电缆连接器端头的最小弯曲臂距增长，从而降低了动态系统活节偏转距离，及静态系统的布线弯曲距离；(3)该适配器应用的金属嵌件注塑工艺，制造过程与工艺复杂、材料及加工成本昂贵；且机械强度及与波纹管组合结构的抗拉强度不高。
现有技术中适配器，如比瑞士·比玛品牌(PMA品牌)，该适配器为外卡式结构，波纹管在适配器内是没有一个预紧的配合，致使在动态系统或恶劣的工况环境中受到了局限性；且外卡式须有一个卡扣装置，则会增长了适配器的总长度。其中货号为NVNV-M202-6的产品为目前最为流行的一款，针对此款产品，存在以下缺陷：(1)只是在波纹管驳接处加了个密封圈，则在动态系统中是达不到IP68，即便是静态系统中使用也只有在特定试验条件下才能达到IP68的效果，不实用；(2)M202-6型“总长度”为39.0mm，减去螺纹长度6.0mm，余33.0mm(以下定义为有效长度)，适用软管外径尺寸16mm，得有效长度比波纹管外径近2.1倍，意味着波纹管弯曲臂长(起点)就会大于33.0mm，即应用中制约了系统的弯曲偏转距离(或角度)；(3)材料和制造：为聚酰胺与黄铜镀镍螺纹应用金属嵌件注塑工艺；涉及机加工出螺纹、电镀、嵌件注塑及聚酰胺的配方等工序较多，且工艺过程复杂、生产和材料成本昂贵，对环境和设备有较高要求。波纹管适配器长度越长，则传感器、电器插头的弯曲臂距就会越大，即波纹管相对支点的弯曲距离就越大，电器插头、传感器的管接头受到的弯曲应力就越大。
现有技术中，还有一种不锈钢波纹软管接头硬密封结构(见申请号为201410442999.5的专利)，详见图1，其包括外丝接头a、O型圈b、螺母c、卡环d、金属环e、密封圈f、波纹软管g和包覆层h等。此结构的缺陷是：(1)有效管径相对较小：见图1，波纹软管g和外丝接头a分别从螺母c两端头穿入并通过螺母c相连接；也就是说“波纹软管g是‘套装’在外丝接头a的端头”，必然外丝接头a的有效管径定小于波纹软管7的管径，致使成为管道瓶颈；(2)IP防护等级、环境耐受性差：纹软管g第一波处于卡环d环腔中的管口波环，通过打波成型为卡制在卡环d环腔锥面的锥形环，并与金属环e配合，在螺母c的紧固作用下硬配合(硬密封)；这种硬配合结构在动态系统和高低温环境下，波纹软管g第一波处极易破裂(及断裂)影响密封；(3)O型圈b夹在螺母c与外丝接头a之间，没有有效的挤压接触面(或凹槽)，又没设有限位挤压；因此，O型圈b会存在被挤出隐患，便达不到密封效果。
综上所述，急需一种结构精简、制作方便、IP防护等级高、户外工况环境耐受性好等特征的适配器以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构精简、制作方便、IP防护等级高、户外工况环境耐受性好的波纹管用适配器，具体技术方案如下：
一种波纹管用适配器，包括本体，所述本体包括同中心轴线设置的O型密封圈、连接螺钉、密封橡胶、箍紧圈和箍紧螺母；
所述连接螺钉为中空结构，其第一端外壁上设有用于设置所述O型密封圈的凹槽，其第二端外壁上设有与所述箍紧螺母的第一端内壁上的内螺纹相匹配的外螺纹；
所述密封橡胶设置在所述连接螺钉的第二端的腔体内，所述密封橡胶的外壁上设有至少一组与所述连接螺钉的第二端内壁相接触的凸起，所述密封橡胶的内壁上设有至少一组与波纹管外壁凸起部位相接触的凸台；
所述箍紧圈位于所述箍紧螺母的内部，且与所述密封橡胶并列设置。
以上技术方案中优选的，所述凹槽包括依次连接的第一接触面、第二接触面、第三接触面和第四接触面，所述第二接触面和所述第三接触面的连接处为直角，所述第一接触面和所述第四接触面均为朝向所述连接螺钉的第一端的斜面。
以上技术方案中优选的，所述密封橡胶包括角度为90°～95°的外锥面，所述连接螺钉的第二端包括与所述密封橡胶的外锥面相匹配且角度为85°～88°的内锥面。
以上技术方案中优选的，所述箍紧圈包括角度为18°～25°的开口，其第二端端部外壁设有角度为28°～32°且与所述箍紧螺母的第二端内壁相接触的锥面。
以上技术方案中优选的，所述连接螺钉和箍紧螺母的材质均为6061铝合金；所述密封橡胶的材质为丁腈橡胶；所述箍紧圈的材质为尼龙。
以上技术方案中优选的，所述本体的长度为波纹管的直径的1.25倍。
以上技术方案中优选的，所述本体的长度为20mm。
以上技术方案中优选的，所述密封橡胶的外壁上设有两道弧形的凸起，两道所述凸起之间的间距为3.5mm；所述密封橡胶的内壁上设有三道弧形的凸台，第一道所述凸台到所述密封橡胶第一端端部的距离为3.4mm，第二道所述凸台和第一道所述凸台之间的距离为3mm，第三道所述凸台和第二道所述凸台之间的距离为2mm。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的波纹管用适配器采用波纹管装套密封橡胶件、箍紧圈、箍紧螺母与连接螺钉互锁结构，弃用现有技术中的外卡扣扣装波纹管结构，既能达到动态系统下满足IP68，又具有工况环境耐受性及抗拉拔力好的特点；密封橡胶上设有凸起和凸台，确保密封面与组件配合应用锥度加凸环配合密封，形位挤压构造；应用密封橡胶在箍紧圈及箍紧螺母的锁紧挤压下，使波纹管和密封橡胶达到一定的形位变形与配合，来实现密封和夹持波纹管的一种结构，主要用于波纹管的转接，防护等级能满足IP68。
(2)本发明中O型密封圈可选用国标件，置前螺纹密封防水；型号通用易得；连接螺钉中用于装配O型密封圈的凹槽的结构设计，确保形位挤压密封(即限位限挤压量)，密封效果好。
(3)本发明中密封橡胶包括角度为90°～95°的外锥面，所述连接螺钉的第二端包括与所述密封橡胶的外锥面相匹配且角度为85°～88°的内锥面。在锁紧箍紧螺母同时能产生一个向心的缩紧力，并作用在波纹管上使密封效果更可靠；而且装配或拆散时比较轻松。
(4)本发明中箍紧圈包括18°～25°的开口，其第二端端部外壁设有角度为28°～32°且与所述箍紧螺母的第二端内壁相接触的锥面。锥面的设计能将箍紧螺母锁紧的轴向力转换成向心收紧和向下压紧两个方向的力，开口的设计能使收缩变形后基本与波纹管外径一致，保证波纹管固定可靠的同时，减小了波纹管的压缩量，以保证其在高低温变化的环境下不会产生塑性变形；便于组装。
(5)本发明中所述连接螺钉和箍紧螺母的材质均为6061铝合金；所述密封橡胶的材质为丁腈橡胶；所述箍紧圈的材质为尼龙。连接螺钉和箍紧螺母：采用6061铝合金棒料，车加工—表面阳极氧化(采用全金属棒料车加工制做；弃用机加工件与聚酰胺加金属嵌件注塑工艺过程)，加工工艺常规，一般的加工方法和过程容易实现，即不存在特殊配方的聚酰胺材料、镀镍、金属嵌件注塑等复杂的工艺过程，从而显著的降低了加工材料成本和对加工条件的需求。密封橡胶采用丁腈橡胶材料，用橡胶模注压成形。箍紧圈采用尼龙材料，用塑胶模注塑成形，材料韧性好、结构可靠、工艺简单，起轴向固定(卡箍)波纹管作用。
(6)本发明中O型密封圈、连接螺钉、密封橡胶、箍紧圈和箍紧螺母的规格根据所匹配的波纹管的尺寸决定，一般取适配器本体的长度(有效长度)为波纹管的直径的1.25倍；密封橡胶上设有的凸起和凸台的数量也均可根据实际情况确定。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中不锈钢波纹软管接头硬密封结构的结构示意图；
图2是实施例1中波纹管用适配器的装配图(局部剖视)；
图3是图2的爆炸示意图；
图4是图2中连接螺钉的剖视图；
图5是图2中密封橡胶的剖视图；
图6是图2中箍紧圈的俯视图；
图7是图6的剖视图；
其中，a、外丝接头，b、O型圈，c、螺母，d、卡环，e、金属环，f、密封圈，g、波纹软管，h、包覆层；
1、O型密封圈，2、连接螺钉，2.1、凹槽，2.11、第一接触面，2.12、第二接触面，2.13、第三接触面，2.14、第四接触面，2.2、内锥面，3、密封橡胶，3.1、凸起，3.2、凸台，4、箍紧圈，4.1、开口，4.2、锥面，5、箍紧螺母。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图2-7，一种波纹管用适配器，其具体结构是：包括本体，所述本体包括同中心轴线设置的O型密封圈1、连接螺钉2、密封橡胶3、箍紧圈4和箍紧螺母5，详见图2和图3。所述本体的长度为波纹管的直径的1.25倍，此处本体的长度为20mm(此处的长度为除去螺纹的有效长度)。
所述连接螺钉2的结构详见图2-图4，具体为中空结构，其第一端外壁上设有用于设置所述O型密封圈1的凹槽2.1，其第二端外壁上设有与所述箍紧螺母5的第一端内壁上的内螺纹相匹配的外螺纹，箍紧螺母5和连接螺钉2两者通过螺纹连接，便于安装和拆卸的同时，密封性好且尺寸合理。所述凹槽2.1包括依次连接的第一接触面2.11、第二接触面2.12、第三接触面2.13和第四接触面2.14，所述第二接触面2.12和所述第三接触面2.13的连接处为直角，所述第一接触面2.11和所述第四接触面2.14均为朝向所述连接螺钉2的第一端的斜面。所述连接螺钉2的第二端的内腔采用角度为85°～88°的内锥面2.2。
所述密封橡胶3的结构详见图2、图3和图5，具体是：所述密封橡胶3设置在所述连接螺钉2的第二端的腔体内，所述密封橡胶3的外壁上设有两组弧形的凸起3.1，至少一组凸起3.1与所述连接螺钉2的第二端内壁相接触；所述密封橡胶3的内壁上设有三组弧形的凸台3.2，至少一组与波纹管外壁凸起部位相接触的凸台3.2，且两道所述凸起(3.1)之间的间距为3.5mm。所述密封橡胶3的内壁上设有三道弧形的凸台3.2，确保至少一组凸台3.2与波纹管外壁凸起部位相接触，第一道所述凸台3.2到所述密封橡胶3第一端端部的距离d1为3.4mm，第二道所述凸台3.2和第一道所述凸台3.2之间的距离d2为3mm，第三道所述凸台3.2和第二道所述凸台3.2之间的距离d3为2mm。所述密封橡胶3包括与所述连接螺钉2的第二端的内锥面2.2相匹配且角度A为90°～95°的外锥面。
所述箍紧圈4的结构详见图6和图7，所述箍紧圈4位于所述箍紧螺母5的内部，且与所述密封橡胶3并列设置。所述箍紧圈4包括夹角B为18°～22°的开口4.1，其第二端端部外壁设有角度C为28°～32°且与所述箍紧螺母5的第二端内壁相接触的锥面4.2。
本实施例中：所述连接螺钉2和箍紧螺母5的材质均为采用6061铝合金；所述密封橡胶3的材质采用丁腈橡胶；所述箍紧圈4的材质采用尼龙。
采用本实施例所得波纹管用适配器与现有技术中货号为NVNV-M202-6的产品进行试验，每个实验分别取50个本实施例所得波纹管用适配器和50个现有技术中货号为NVNV-M202-6的产品进行测试，详情如下：
实验设备：恒温干燥箱，低温试验箱，高低温老化试验箱，防水实验台，浸水桶，扭力扳手，钳工台。
试验方法：
1、高温试验，试验方法具体是：将连接好的适配器放入恒温干燥箱内，待温度稳定至70℃，保持温度4小时，待产品冷却后，观察波纹管及波纹管适配器内的橡胶件和尼龙件的变形情况。试验结果是：采用本实施例所得波纹管用适配器时，波纹管均无变形；采用货号为NVNV-M202-6的产品时，部分波纹管轴向有少许缩小。经过拉扯，两组适配器固定波纹管轴向拉力均无变化，比较牢固。可知，本发明所得适配器在高温环境下对波纹管无负面影响，内部橡胶件和塑料件在低温环境下仍能正常工作，此波纹管适配器能适应高温70℃工作环境，短时间温度89℃亦不影响工作性能。
2、低温试验，试验方法具体是：将连接好的波纹管适配器放入低温箱内，待温度稳定至-40℃，保持温度4小时，待产品恢复常温后，观察波纹管及波纹管适配器内的橡胶件和尼龙件的变形情况。试验结果是：采用本实施例所得波纹管用适配器时，波纹管均无变形；采用货号为NVNV-M202-6的产品时，部分波纹管轴向有少许缩小；经过拉扯，波纹管固定位置和适配器内部尼龙件均未损坏或变形，固定依然牢固。可知，本发明所得适配器在低温环境下，对波纹管无负面影响，内部橡胶件和塑料件在低温环境下仍能正常工作，此波纹管适配器能适应低温-40℃工作环境。
3、高低温老化，试验方法具体是：将连接好的波纹管适配器放入高低温老化箱内，进行高低温循环10个周期，待产品恢复常温后，观察波纹管及波纹管适配器内的橡胶件和尼龙件的变形情况。试验结果是：采用本实施例所得波纹管用适配器时，波纹管均无变形；采用货号为NVNV-M202-6的产品时，部分波纹管轴向有少许缩小；经过拉扯，波纹管固定位置和适配器内部尼龙件均未损坏或变形，固定依然牢固。可知，本发明所得适配器在高低温交变的情况下，对波纹管性能无负面影响，适配器内部橡胶件和塑胶件性能稳定，未发生明显可见的形变，在温度交变情况下能正常工作，此波纹管适配器能满足高低温交变环境的使用要求。
4、浸水试验，试验方法具体是：将连接好的波纹管适配器放入浸水桶内，浸水深度1米，浸泡4小时后，拆解波纹管适配器，观察内部黄色纸张是否变色，手感是否湿润。试验结果是：本实施例所得适配器和现有技术中的适配器均未发现进水痕迹，内部纸张干燥，未变色。可知，本发明所得适配器整体防水性能符合使用要求。
5、冲水试验，试验方法具体是：将连接好的波纹管适配器放入防水实验台内，使用设备最大压力，距离0.5-1米，冲水时间30分钟，并在冲水时，改变冲水位置，主要针对螺纹连接位置和波纹管连接位置，拆解波纹管适配器，观察内部黄色纸张是否变色，手感是否湿润。本实施例所得适配器和现有技术中的适配器均未发现进水痕迹，内部纸张干燥，未变色。可知，本发明所得适配器整体防水性能符合使用要求。
6、螺纹扭矩验证，试验方法具体是：将连接螺钉使用钳工台上的台虎钳固定，装配箍紧螺母，使用扭力扳手，将扭力值调整至20Nm，逐步提升扭力(每次增加5Nm)，直至连接螺钉或箍紧螺母发生破坏(螺纹位置，连接面，扳手位置等)，仔细观察破坏位置并记录破坏扭力值；然后将管接头固定在钳台上，使用上述同样的方法验证连接螺钉螺纹及连接部位强度，详见表1。
表1本实施例所得适配器和现有技术中的适配器的最大扭力统计
经过上述扭力试验(表1)，箍紧螺母变形比较明显，连接螺钉基本无变化，变形力均超过30Nm，而现有技术中的适配器的最大扭力为10Nm，因此，可得：本实施例所得适配器的螺纹扭力值远远大于现有技术中的产品，此定制波纹管适配器强度符合使用要求。
针对本实施例的波纹管用适配器在动态环境下也做了上述6项试验，效果与静态系统下相同。本实施例的波纹管用适配器既适用于静态系统，也适用于动态系统(如NTQG15和NGTQG15系列的光电转速传感器产品及配套的电缆连接器线束等产品)。
应用本实施例所得波纹管用适配器，效果是：(1)整个波纹管用适配器结构精简，组装方便；(2)各组件的材料、加工成本低(初步评估低于原PMA品牌的7倍以上价格)，生产工艺实现过程简单常规；(3)本发明波纹管用适配器防护效果更好，能达到静态和动态系统下均满足IP68，且工况环境耐受性及抗拉拔力好；(4)本发明波纹管适配器的总长度较短，可减短系统弯曲臂距，为动态系统增大了活节的摆动距离(或角度)，为静态系统的布线降低弯曲角距。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种波纹管用适配器，其特征在于，包括本体，所述本体包括同中心轴线设置的O型密封圈(1)、连接螺钉(2)、密封橡胶(3)、箍紧圈(4)和箍紧螺母(5)；
所述连接螺钉(2)为中空结构，其第一端外壁上设有用于设置所述O型密封圈(1)的凹槽(2.1)，其第二端外壁上设有与所述箍紧螺母(5)的第一端内壁上的内螺纹相匹配的外螺纹；
所述密封橡胶(3)设置在所述连接螺钉(2)的第二端的腔体内，所述密封橡胶(3)的外壁上设有至少一组与所述连接螺钉(2)的第二端内壁相接触的凸起(3.1)，所述密封橡胶(3)的内壁上设有至少一组与波纹管外壁凸起部位相接触的凸台(3.2)；
所述箍紧圈(4)位于所述箍紧螺母(5)的内部，且与所述密封橡胶(3)并列设置。
2.根据权利要求1所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述凹槽(2.1)包括依次连接的第一接触面(2.11)、第二接触面(2.12)、第三接触面(2.13)和第四接触面(2.14)，所述第二接触面(2.12)和所述第三接触面(2.13)的连接处为直角，所述第一接触面(2.11)和所述第四接触面(2.14)均为朝向所述连接螺钉(2)的第一端的斜面。
3.根据权利要求1所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述密封橡胶(3)包括角度(A)为90°～95°的外锥面，所述连接螺钉(2)的第二端包括与所述密封橡胶(3)的外锥面相匹配且角度为85°～88°的内锥面(2.2)。
4.根据权利要求1所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述箍紧圈(4)包括角度(B)为18°～25°的开口(4.1)，其第二端端部外壁设有角度(C)为28°～32°且与所述箍紧螺母(5)的第二端内壁相接触的锥面(4.2)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述连接螺钉(2)和箍紧螺母(5)的材质均为6061铝合金；所述密封橡胶(3)的材质为丁腈橡胶；所述箍紧圈(4)的材质为尼龙。
6.根据权利要求5所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述本体的长度为波纹管的直径的1.25倍。
7.根据权利要求6所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述本体的长度为20mm。
8.根据权利要求7所述的波纹管用适配器，其特征在于，所述密封橡胶(3)的外壁上设有两道弧形的凸起(3.1)，两道所述凸起(3.1)之间的间距为3.5mm；所述密封橡胶(3)的内壁上设有三道弧形的凸台(3.2)，第一道所述凸台(3.2)到所述密封橡胶(3)第一端端部的距离为3.4mm，第二道所述凸台(3.2)和第一道所述凸台(3.2)之间的距离为3mm，第三道所述凸台(3.2)和第二道所述凸台(3.2)之间的距离为2mm。
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