CN110431342B - 用于与至少一个管连接的接头和用于制造连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于与至少一个管，尤其是塑料管或塑料金属复合管连接的接头，具有基体(4)，至少一个与基体(4)相连的用于插入管端部的支撑物(6)和至少一个与基体(4)相连的用于容纳管端部的压紧套(8)，其中，压紧套(8)具有圆柱形的压紧区段(10)。技术问题在于改进用于尤其借助小马达驱动或手动驱动的挤压工具挤压的接头，解决方式是通过使压紧套(8)由具有按照维氏硬度测得的小于65HV 1，尤其小于50HV 1，优选在40至50HV 1范围内的显微硬度的金属制成，并且压紧区段(10)的壁厚(s)与压紧区段(10)的外径(d)之比小于0.06，优选在0.03至0.06范围内。本发明也涉及用于制造连接的方法。

Description

用于与至少一个管连接的接头和用于制造连接的方法

技术领域

本发明涉及一种用于与至少一个管，尤其是塑料管或塑料金属复合管连接的接头，具有基体，至少一个与基体相连的、优选与其集成构造的用于插入管端部的支撑物和至少一个与基体相连的用于容纳管端部的压紧套，其中，压紧套具有圆柱形的压紧区段。此外，本发明也涉及用于制造接头和管之间的连接的方法。

背景技术

对于本发明重要的技术领域是工地侧的导管系统的安装，其中，安装一般用于输送和引导液体的由管区段和接头组成的导管系统。接头基本上理解为导管的连接件，并且通常用于连接两个或多个管区段。接头相应地具有两个或多个压紧区段。最常见的接头是直连接、弯管形式的换向管、异径管、如T形管或十字管的支管。接头也理解为配件的管接口或其他零件。例如温度表或压力表作为配件只具有一个针对管区段的接口。因此，该接头只具有一个用于将管区段连接到配件上的压紧区段。

为了将管区段与接头和其他零件连接而使用压紧连接，其中，接头的压紧区段在管区段插入的情况下借助挤压工具径向向内变形，从而制造持久并且密封的，必要时甚至不可松开的连接。接头在此可具有密封件，例如O形环，其确保连接的密封性，或也借助管区段和接头的材料的直接接触构造为例如金属密封的。

作为用于压紧区段的径向变形的挤压技术考虑纯径向作用的挤压系统或使用径向轴向挤压的挤压系统，其中，在挤压过程中接头的一部分轴向移动，从而由此产生径向变形。

上述一般所述的导管系统尤其用于饮用水或暖气水，运行暖气设施的气体或工业气体的运输。

对于用于塑料管和塑料金属多层复合管的径向挤压的挤压系统优选使用由不锈钢制成的压紧套。然而其由于使用的几何形状和材料厚度而要求高的变形力或挤压力以制造连接。因此需要昂贵、专用且电动的挤压机和挤压钳。针对单独的挤压，例如在维修时使用的手动挤压工具大并且不方便并且需要大的操纵力。

例如在EP 1 933 073 A1中描述了一种用于管的压紧接头,其借助挤压工具挤压并由此实现对待连接的管的连接。

此外，对于挤压连接所要达到的稳定性方面使用严重轮廓化的挤压造型。然而，这样的挤压造型容易使挤压钳在压紧套上卡住并形成挤压褶皱，其可能损害挤压钳并导致不密封性。因此，密封的连接基本上只通过在挤压区域中的至少一个橡胶密封保证。

已知的压紧套还无法提供或只能提供不充足的挤压工具的引导或只能在挤压时移动其本身。因此会导致不密封的连接。

此外，即使在压紧套的壁中设置了孔，也很难看到管的插入深度，因为孔作为观察窗太小。由此也会产生不密封的连接，因为无法充分地监控管端部的插入深度。此外，管在压紧套挤压时可能额外地变形并进一步收缩或甚至导致挤压褶皱的形成。

因此，用户尤其在维修或小规模安装时部分地避免所述的接头并使用其他连接技术，例如钎焊，塑料焊接，拧紧，粘连并必然带来其他缺点。

发明内容

因此基于该技术问题，本发明的目的在于，改进开头所述的用于挤压的接头以及用于尤其借助小马达驱动或手动驱动的挤压工具制造连接的方法。

上述的技术问题根据本发明解决方式是通过使压紧套由具有小于65HV 1，尤其小于50HV 1，优选在40至50HV 1范围内的显微硬度的金属制成，并且压紧区段的壁厚与压紧区段的外径之比小于0.06，优选在0.03至0.06范围内。所有上述的数值都是按照维氏硬度确定。

通过压紧套的前述根据本发明的材料选择和几何形状实现了挤压力或变形做功的降低。具有按照维氏硬度测得的前述显微硬度的“软的”套筒材料与小的壁厚结合产生压紧套良好的可变形性。由此借助小马达驱动或手动驱动的挤压工具也实现了压紧套径向向内的在管端部上并且朝径向位于内侧的支撑物方向的尽可能圆滑并同时大面积的挤压。

按照维氏硬度的硬度检验用于均质材料的检验并且尤其用于薄壁的或表面硬化的工件和边缘区域的硬度检验。在标准DIN EN ISO6507-1:2005至-4:2005中规定了按照维氏硬度的硬度检验。在检验时，同侧的具有136°的张角的金刚石锥压头以固定的检验力压入工件。由借助测量用显微镜确定的所留痕迹的对角线的长度计算痕迹表面积。单位为牛顿的检验力与痕迹表面积(d为毫米)之比通过与系数0.1891相乘得到维氏硬度(HV,英语VHN＝Vickers Hardness Number维氏硬度值)。

为了实现密封且机械可受载的连接，对于所述的接头可以在圆柱形的套筒部的整个长度上均匀、尽可能圆滑地径向挤压压紧套。由此尽管所需的变形做功小，但仍然实现了牢固且密封的连接，因为管端部挤压在比具有不锈钢套筒的现有技术已知的系统明显更大的支撑物的区域上。

由于管的大面积的挤压可以因此放弃额外的橡胶密封。插入的管因此不必去毛刺或校准。这种大面积均匀的挤压的实施方式还防止挤压褶皱的产生以及挤压钳卡在压紧套上，因为在挤压过程中在压紧套中不形成沟槽，如在已知的系统中的两至三个相对窄的环形挤压位置。

由此通过根据本发明的用于具有塑料管和塑料金属多层复合管的导管系统的接头，相对于已知的接头降低了变形做功、出错率和成本。由此可以使用更简单的挤压工具，尤其是通过市面上常见的机器，例如通过电动螺丝刀或也通过手借助开口扳手或螺帽扳手或把手驱动。所述的连接技术由此适合于尤其针对工地的整个安装领域，而不仅用于维修。

材料选择基于这样的认知，即具有按照维氏硬度测得的小于65HV 1，尤其小于50HV 1，优选在40至50HV 1范围内的显微硬度的尤其软的金属尤其容易改变形状并且在变形后形状稳定且仅出现少量的回位力。

在本发明的优选实施方式中，压紧套由铜、铜合金或铝合金制造。这种在用于塑料管或塑料金属复合管的接头中至今不常见的金属由此根据本发明适合于构成用于压紧套的材料。通过有针对性的热处理可以影响所使用的材料，从而实现有利于本发明的特性，尤其在硬度值方面。

对于所述的接头还能够以有利的方式，压紧区段的长度与压紧区段的外径之比大于0.4，并且可以优选在0.4至0.8之间的范围内。由此以所述的材料选择和几何形状确保了可靠的大的压紧区段。

基体和支撑物还可以由硬的热稳定的非注塑、注塑或加固的塑料，例如聚砜、卤化聚烯烃、芳香多硫化物、聚酰胺制成，或本身由金属，例如铜、铜合金或铁基合金制成。此外，支撑物通常具有外部轮廓，优选径向环绕的肋和/或轴向延伸的肋。在压紧套径向挤压到管端部上、并由此管端部径向挤压到支撑物上之后，支撑物的硬质材料压入管端部的材料中并产生密封以及拉出强度和/或扭转强度。

在所述接头的另一优选实施方式中，压紧套的远离于基体的端部，例如以凸缘的形式向外卷边并且优选以最大90°的角度且总共优选0.9至1.2mm向外突出于压紧套的外面。通过向上弯曲以及使用的弯曲半径而在压紧套的远侧的端部上产生指向内部的漏斗形的开口，其可以用于管端部的定心，以使管端部更容易插到接头上。

此外，压紧套的靠近基体的端部具有向外突出的隆起。该隆起或卷边由此同样由压紧套的材料成形，其中，压紧套的材料的有利的形变特性和几何形状又一次是有利的。由此，两个端侧的卷边或隆起形成两个环绕的针对挤压工具的止挡，从而既在放置挤压工具时，也在挤压期间都实现可靠的引导和可靠的定位。

替代地，可以设置与基体相连的用于将压紧套固定在近侧的端部上的保持环。压紧套由此不直接与基体相连，而是与保持环相连。在此情况下，保持环用作针对挤压工具的第二止挡。

压紧套由此要么直接与基体相连，要么借助保持环与基体相连。在两个实施方式中，压紧套与基体或保持环的连接可以借助沟槽弹簧连接实现。这种连接实现了压紧套的简单的安装，其通常是在工厂方面进行的。

压紧套的另一实施方式在于，压紧套的靠近基体的端部具有带保持区段和缺口的交错断开的边缘，并且缺口在周侧具有大于180°敞开的角度部分。尤其是缺口和保持区段在周侧均匀分布地布置，并且具有至少各自两个，优选各自三个保持区段和缺口。

压紧套的近侧的边缘的上述实施方式由于压紧套的良好的可变形的材料而可以容易地制造，并且近侧的端部的敞开的造型实现了在基体或在保持环上的卡合强度的方便的设置。

此外，在挤压之前和之后通过扩大的缺口可以可靠地检查管端部是否正确地插入并挤压。因为切口的敞开区域用作观察窗并且比在现有技术中已知的系统的大。

所述压紧套的朝套筒端部敞开的大缺口还造成在挤压时在压紧套的该区域中不产生应力并且避免产生毛刺。

以上列出的技术问题也通过用于在接头和管之间制造连接的方法，通过前述的接头解决，其中，接头具有支撑物和带圆柱形的压紧区段的压紧套，其中，管端部布置在支撑物和压紧套之间，其中，挤压工具以圆柱形的挤压轮廓放置在压紧区段上，并且其中，压紧套通过压紧轮廓在压紧区段的长度上径向圆柱形地挤压。

通过压紧套以圆柱形的压紧区段借助具有同样的圆柱形挤压轮廓的挤压工具的挤压，压紧套沿压紧区段圆柱形地，即均匀地且径向相等分布地变形。通过该方法由此实现了压紧套在压紧区段的预设的长度上的均匀的挤压。挤压优选尽可能地圆滑，即在径向方向看具有相同的压入深度。由此使挤压在管端部上的在压紧套和管端部之间的表面相比于压紧套以不同的压入深度压入管端部的材料中的传统的挤压外形更大且更均匀。由于管端部的大面积的挤压可以放弃额外的橡胶密封。插入的管因此不必去毛刺或校准。

这种大面积均匀的挤压的实施方式还防止挤压褶皱的产生以及挤压钳卡在压紧套上，因为在压紧套中不形成沟槽，如在已知的具有两至三个相对窄的环形挤压位置的系统中那样。

在此也有利的是，压紧套在轴向长度上圆柱形地挤压，该长度与压紧区段的外径之比大于0.4，优选在0.4和0.8之间的范围内。通过保持该长度与直径之比使连接尤其稳定且可靠。

在方法的另一优选实施方式中，挤压工具至少在压紧区段的一侧上通过由压紧套形成的止挡引导，优选通过两个由压紧套形成的止挡引导。由此进一步改进该方法，因为简化了位置准确的放置和挤压而无压紧套的滑动。

通过所述的接头和用于制造连接的方法由此通过事先进行的压紧套在基体上的固定，通过放弃弹性密封件和由此的低易脏性，通过管插入深度的良好可见性和/或通过挤压工具的双侧引导从而避免松动的零件而降低了整体的潜在故障。

附图说明

接下来根据实施例参考附图阐述本发明。其中，

图1和2示出了根据本发明的接头的第一实施例，

图3和4示出了根据本发明的接头的第二实施例，

图5至7示出了根据本发明的接头的第三实施例，

图8和9示出了第三实施例的细节，

图10示出了在实施例中使用的基体并且

图11至13示出了第三实施例的制造与管端部的连接的三个阶段。

具体实施方式

在不同的根据本发明的实施例的以下说明中，具有相同功能和相同工作原理的部件和元件具有同样的附图标记，即使这些部件和元件在不同的实施例中其尺寸和形状可能不同。

图1和2示出了用于与至少一个管，尤其是塑料管或塑料金属复合管连接的接头2的第一实施例。接头2具有基体4，其仅以一个端部示出并且在至少另一个，在图1和2中向右延伸的另外的端部上构造有相同的接头几何形状或其他的接口几何形状。

设置与基体4相连并且在此集成构造的支撑物6，从而插到(在此未示出的)管端部中。对于具有管端部的视图参见在下文中图11至13中的讨论。此外，设置有与基体4相连的用于容纳管端部的压紧套8，其中，压紧套8具有圆柱形的压紧区段10。

根据本发明，压紧套8由具有按照维氏硬度测得的小于65HV 1，尤其小于50HV 1，优选在40至50HV 1范围内的显微硬度的金属制成。压紧套8由此具有小的显微硬度，从而其一方面在制造时可以容易可靠地产生所需的形状并且另一方面在制造管连接时同样可以容易且可靠地变形。

此外，压紧区段10的壁厚s与压紧区段10的外径d之比小于0.06，并且优选在0.03至0.06范围内。在所示的实施例中，该值为0.05。作为外径的额定宽度可以例如为16.20或25mm，其中，该数值并不理解为局限于此的。

压紧套的几何形状的另一特征是压紧区段10的长度l与压紧区段10的外径d之比，其数值大于0.4，并且优选在0.4和0.8之间的范围内。通过这种长形几何形状以预设的壁厚和直径实现了良好的可变形性。

压紧套8的材料的上述硬度值位于这样的范围内，其允许使用铜、铜合金或铝合金。通过对材料、几何形状和制造方法的合适选择可以价廉物美地制造压紧套。

由图1和2还给出了，压紧套10的远离于基体4的端部12向外卷边以产生凸缘14，其以最大90°向外弯曲，并且以0.9至1.2mm向外突出。类似地，压紧套10的靠近基体4的端部16具有径向指向内部的凸缘18，其嵌入到构造在基体4上的沟槽20中。压紧套8以此方式与基体4相连。

凸缘14具有圆锥形汇合的内轮廓，其使管端部插入压紧套8变得容易。凸缘14的弯曲的外侧又提供了单侧的止挡以及与此相连的用于挤压工具的引导，其在下文中还将进一步阐释。

图3和4示出了根据本发明的接头2的第二实施例。接头2的构造基本上与根据图1和2的接头的构造相同，从而相同的附图标记表示接头2的相同的元件。构造的区别在于，布置在压紧套10的端部16上的凸缘18首先形成向外凸出的隆起22。与凸缘14共同形成两个环绕的用于挤压工具的止挡，其朝两侧轴向地限定压紧区段10。由此实现比第一实施例更好的挤压工具的引导。

图5和6示出了根据本发明的接头2的第三实施例，其中，接头2构造为带两个用于连接两个管的压紧套8的直线形的接头。接头2的构造仍然基本上与根据图1和2的接头的构造相同，从而相同的附图标记仍然表示接头2的相同的元件。

构造的区别在于，具有与基体4相连的用于将压紧套8固定在基体4上的保持环24。保持环24优选由塑料制成，从而通过材料特性，尤其硬度，和几何形状影响保持特性，例如非常高的夹紧力或简单的互换性。然而，保持环24也可以由金属制成。保持环24通过卡合和/或夹紧与基体4连接。

保持环24具有环绕的指向压紧套8的远侧的端部12的沟槽25，压紧套8的近侧的端部16嵌入其中并通过夹紧和/或卡合固定。由此以与第二实施例类似的方式形成两个环绕的用于通过凸缘14和固定环24引导挤压工具的止挡，其朝两侧轴向地限定压紧区段10。

接下来分别参照第三实施例讨论其他特征和方法步骤。不理解为局限于此，因为头两个实施例可以同样以相同的方式构造并加工。

图7示出了根据图5和6的接头2的第三实施例，其中，从两侧分别向压紧套8中插入一个管26。在此，管26构造为塑料管。同样可能的是，管26构造为塑料金属复合管。管或管端部26分别插到构造在保持环24的内侧上的止挡29处。对此，在保持环24上的周侧总共构造三个止挡29，从而在图6和7中仅能在管端部26的上方看到止挡29。

在图1至7所示的实施例以及在图8和9再次以细节示出的第三实施例中规定，压紧套8的靠近基体4的端部16具有带保持区段32和缺口34的交错断开的边缘30，并且缺口34在周侧总共具有一个大于180°敞开的角度部分。这表示，缺口的周侧长度比保持区段32的周侧长度大。由缺口敞开的角度部分可以例如为220°或240°。

如由附图给出的，保持区段32和缺口34在周侧均匀分布地布置。由此实现了稳定的结构。如分别由图1,3,5和8的透视图中所给出的，通过在组装状态下由缺口34产生的大的观察窗，其在以下区域中给出了一个视野，管端部26在正确安装时必然进入该区域。由此，在挤压压紧套8之前以及尤其之后进行对所制造的连接的明确的检查。

图10示出了与两个支撑物6相连的基体4。基体4具有基本上轴对称的形状，其具有带两个邻接环绕的凸起42和44的中间区段40，在凸起之间构造上面提到的沟槽20。轴向向外与其相连地布置轴向延伸的梁或肋46，其在压紧套挤压时压入管端部的材料中并形成扭转止动。在其上分别连接多个径向环绕的肋48，其在压紧套挤压时同样压入管端部的材料中并且形成防拉止动。轴向和径向的肋也可以以不同于此处所示的其他顺序布置。支撑物的两个远离的端部50在外边缘上倾斜地构造，从而使支撑物6插入管端部变得容易。前述的特征-只要能看到-也在图1至9中标出。

图11至13示出了根据第三实施例的接头的挤压过程的三个阶段。所示的方法过程用于制造接头2和管26之间的连接，其中，接头2具有支撑物4和带有圆柱形的压紧区段10的压紧套8。

图11首先示出了管26的插入，从而使管端部26布置在支撑物6和压紧套8之间。在此应确保管端部26插到止挡28处。

接着根据图12将挤压工具60或挤压工具的挤压钳60以圆柱形的挤压轮廓62放置在压紧区段10上。由此产生圆柱形的挤压轮廓62在圆柱形的压紧区段10上平面的贴靠。

如由图13可见，压紧套8通过挤压轮廓62在压紧区段10的长度l上径向圆柱形地挤压。由此产生压紧套8在管端部26上平面的贴靠，管端部由此压入支撑物6的轮廓化的表面(肋46和48)中。

如在根据本发明的接头2的第一实施例中讨论所述，压紧套8在轴向长度l上圆柱形地挤压，该长度与压紧区段10的外径d之比大于0.4，优选在0.4和0.8之间的范围内。

由图12和13同样清晰可见，挤压工具60在压紧区段10的两侧上通过由压紧套8和保持环24形成的止挡在放置和挤压期间引导。

Claims (15)

1.一种用于与至少一个管连接的接头，该接头具有

-基体(4)，

-至少一个与所述基体(4)相连的用于插入管端部中的支撑物(6)和

-至少一个与所述基体(4)相连的用于容纳管端部的压紧套(8)，

-其中，压紧套(8)具有圆柱形的压紧区段(10)，

其特征在于，

-所述压紧套(8)由具有按照维氏硬度测得的小于65HV 1的显微硬度的金属制成，并且，

-所述压紧区段(10)的壁厚(s)与所述压紧区段(10)的外径(d)之比小于0.06。

2.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述管是塑料管或塑料金属复合管。

3.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述压紧套(8)由具有按照维氏硬度测得的小于50HV 1的显微硬度的金属制成。

4.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述压紧套(8)由具有按照维氏硬度测得的在40至50HV 1范围内的显微硬度的金属制成。

5.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述压紧区段(10)的壁厚(s)与所述压紧区段(10)的外径(d)之比在0.03至0.06范围内。

6.根据权利要求1所述的接头，

其特征在于，

所述压紧区段(10)的长度(l)与所述压紧区段(10)的外径(d)之比大于0.4。

7.根据权利要求6所述的接头，

其特征在于，

所述压紧区段(10)的长度(l)与所述压紧区段(10)的外径(d)之比在0.4和0.8之间的范围内。

8.根据权利要求1所述的接头，

其特征在于，

所述压紧套(8)由铜或铝制成。

9.根据权利要求1所述的接头，

其特征在于，

-所述压紧套(8)的远离于所述基体(4)的端部(12)向外卷边，并且

-所述压紧套(8)的靠近所述基体(4)的端部(16)具有向外突出的隆起(22)。

10.根据权利要求1所述的接头，

其特征在于，

-所述压紧套(8)的远离于所述基体(4)的端部(12)向外卷边，并且

-具有与所述基体(4)相连的用于固定所述压紧套(8)的保持环(24)。

11.根据权利要求9所述的接头，

其特征在于，

-所述压紧套(8)的靠近所述基体(4)的所述端部(16)具有带保持区段(32)和缺口(34)的交错断开的边缘(30)，并且

-所述缺口(34)在周侧具有大于180°敞开的角度部分。

12.一种用于制造连接的方法，所述连接是根据权利要求1至11中任意一项所述的接头和管之间的连接，

-其中，接头具有支撑物和带圆柱形的压紧区段的压紧套，

-其中，管端部布置在支撑物和压紧套之间，

-其中，挤压工具以圆柱形的挤压轮廓放置在压紧区段上，并且

-其中，压紧套通过挤压轮廓在压紧区段的长度上径向圆柱形地挤压。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中，压紧套在轴向长度上圆柱形地挤压，该轴向长度与压紧区段的外径之比大于0.4。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于，该轴向长度与压紧区段的外径之比在0.4和0.8之间的范围内。

15.根据权利要求12所述的方法，

其中，挤压工具至少在压紧区段的一侧上通过由压紧套形成的止挡引导。

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