CN113606400A - 一种用于与管子连接的管接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于与管子连接的管接头，包括接头主体、内环和螺帽，接头主体具有主体筒部、外筒部和内筒部及三者围设形成的槽部，内环具有插入部、位于插入部径向内侧的抵靠部、嵌合部、连结部和突出部及位于中心的流体通道，突出部和连结部压入管子一端的内部，以将管子的一端夹在其与外筒部之间，插入部插入槽部内，螺帽和内环一起将管子紧固至接头主体；外筒部的内壁形成槽部的第一槽壁，插入部的外径不小于其内径，内筒部的外壁形成其第二槽壁，插入部的内径大于其外径；抵靠部的外壁形成锥形抵靠面，内筒部末端的内壁形成锥形配合面，锥形抵靠面与轴向间的夹角小于锥形配合面与轴向间的夹角，抵靠部对内筒部末端产生径向向外的挤压作用。

Description

一种用于与管子连接的管接头

技术领域

本发明涉及流体输送技术领域，特别是一种用于与管子连接的管接头。

背景技术

如图1和图1A所示，中国专利CN106461130B公开一种管接头100，包括接头主体1、内环2和紧固件3。接头主体1包括主体筒部10、外筒部11和内筒部12，并由主体筒部10、外筒部11和内筒部12包围而形成槽部13，该槽部13具有向着轴心方向一侧的开口；内环2，具有筒状的嵌合部、筒状的连结部和筒状的插入部20，安装时，管子4的一端部套在连结部的外周，插入部20插入槽部13，紧固件3，经由内环2将管子4紧固于接头主体1。

为了保证管接头安装完成后及流体输送过程中，插入部20能够牢牢地插在槽部13内，采用的做法是使得插入部13的径向厚度大于槽部20的径向宽度，从而插入部20插入槽部13后，插入部20的内壁和外壁分别与两槽壁间均形成径向挤压，进而实现密封。但是，这样的做法会存在以下问题：(1)插入部20不容易插入槽部13，因为，插入部20插入槽部13内的过程中，插入部20的内壁和外壁均与槽部13的两槽壁形成挤压及摩擦作用，并且，安装时，是先将内环2插在管子4的一端部，然后通过螺帽3将内环2和管子4一起拧紧定至接头主体1，也就是说螺帽3不直接对内环2形成推动作用，二者被管子4间隔开，因此，内环2实际受到的推动作用力大幅减小，因此，完成螺帽3的安装的拧紧操作非常费劲。(2)由于整个安装过程中，内环2朝着接头主体1的方向运动、插入部20插入槽部13的过程中，插入部20的内壁和外壁均与槽部13的两槽壁形成强烈的摩擦，还会形成颗粒脱落，尤其是插入部20的内壁与内侧的槽壁摩擦作用，两者间形成的颗粒会落入内筒部内侧的流体通道14内，进而污染输送的高纯流体，通过测试发现，在通过该管接头100之后，每0.1L流体中塑料颗粒数量至少增加1倍以上。(3)在未输送高温流体时，插入部20已对内筒部12产生一定的、径向向内的挤压作用，内筒部12形成朝向流体通道14侧的变形。如图1A所示，内筒部12的末端和内环2的抵靠部12均朝着流体通道14一侧倾斜。而在输送高温流体的过程中，由于内筒部12直接接触高温流体，受热膨胀，其朝向流体通道14径向向内变形幅度进一步加大，进而造流体通道对应内筒部12变形处的形状发生变化，流体流经内筒部12变形处，会受到一定的扰动作用，流体流速较大时，还可能形成湍流，导致气泡的形成。

因此，需要对插入部和槽部的配合关系作进一步改进，在确保密封性可靠的前提下，方便插入部插入槽部及螺帽的拧紧操作，并减少颗粒的脱落和气泡的形成。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种用于与管子连接的管接头，其通过改进插入部和槽部的配合关系，以方便插入部插入槽部及螺帽的拧紧操作，并减少颗粒的脱落和气泡的形成。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于与管子连接的管接头，包括：

接头主体，其具有同轴设置主体筒部、外筒部和内筒部，所述外筒部和内筒部由主体筒部向同一方向突出设置，所述内筒部设置于外筒部的内侧，所述外筒部的突出于主体筒部的长度大于内筒部的突出于主体筒部的长度，由所述主体筒部、外筒部和内筒部包围形成一槽部，所述槽部的开口方向与外筒部和内筒部的突出方向相同；

内环，其具有依次同轴设置的筒状的插入部、筒状的嵌合部、筒状的连结部和突出部及位于中心的流体通道，所述嵌合部可嵌合于外筒部的径向内侧，所述连结部和突出部从嵌合部的一侧突出设置，所述突出部的外表面包括扩径的锥面和缩径的锥面，所述扩径的锥面位于突出部的最末端，所述缩径的锥面位于连结部和扩径的锥面之间，所述突出部和连结部压入管子一端的内部，以将管子的一端夹在其与所述的外筒部之间，所述插入部从嵌合部的另一侧突出的设置，并可由所述槽部的开口插入该槽部内；

螺帽，其通过螺合部的内螺纹紧固于所述外筒部的外周，并与所述内环一起将管子紧固至所述接头主体；

所述槽部具有第一槽壁和第二槽壁，所述外筒部的内壁形成所述第一槽壁，所述内筒部的外壁形成所述第二槽壁，所述插入部的外径不小于第一槽壁的内径，所述插入部的内径大于第二槽壁的外径；

所述内环还具有位于插入部径向内侧的抵靠部，所述抵靠部的外壁为锥形抵靠面，所述锥形抵靠面与插入部的内壁间形成供内筒部末端插入的凹槽，所述内筒部末端的内壁具有与锥形抵靠面配合的锥形配合面，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角小于锥形配合面与轴向间的夹角，所述管接头和管子安装完成后，所述锥形抵靠面对锥形配合面产生径向向外的挤压作用。

本申请提供的用于与管子连接的管接头中，外筒部的内壁形成槽部的第一槽壁，内筒部的外壁形成槽部的第二槽壁，并且，插入部的外径不小于第一槽壁的内径，插入部的内径大于第二槽壁的外径，因此，在插入部插入槽部的过程中，仅第一槽壁与插入部的外壁间形成较强的挤压、摩擦作用，以便在第一槽壁与插入部的外壁间形成密封，即使在该区域内形成颗粒脱落，也不会落入流体通道内，不会污染其中输送的超纯流体，而第二槽壁不与插入部的内壁间形成挤压、摩擦作用，或者第二槽壁与插入部的内壁间仅形成轻微的挤压、摩擦作用，一方面，方便插入部插入槽部内，螺帽的拧紧更容易，另一方面，还能避免由于第二槽壁与插入部的内壁间产生强度过大的挤压、摩擦作用，从而第二槽壁与插入部的内壁间不会形成颗粒脱落，因此，也不会有颗粒进入流体通道内，可防止污染高纯流体。另外，内环和管子及螺帽安装完成后，内环的锥形抵靠面对内筒部的锥形配合面产生径向向外的挤压作用，即抵靠部对内筒部的末端形成径向向外的挤压作用，锥形抵靠面和锥形配合面之间接触、挤压形成面密封，同时在输送流体的初期，还可防止流体流入插入部的内壁和第二槽壁之间；而外筒部则对插入部形成径向向内的挤压作用，在第一槽壁与插入部的外壁间也形成密封接触；即该管接头形成两处面密封，已能够提供可靠的密封性能，即使插入部的内壁与第二槽壁之间形成一定的空隙，管接头和管子之间依然能够形成有效的密封连接；而且在输送高温流体的过程中，内筒部还会径向向外膨胀，该空隙的尺寸逐渐减小甚至消失，密封连接性能得到进一步改善。并且，由于内筒部能够朝着径向向外的方向膨胀，而不是只向着流体通道侧发生变形，所以，流体通道对应内筒部的区域不会发生形变，可避免对流体的流动形成额外的扰动，减少气泡的形成。

进一步的，当100-200℃的流体通过所述管接头及管子时，所述内筒部径向向外膨胀，所述第二槽壁的至少部分接触并抵靠插入部的内壁。

在输送100-200℃的流体的过程中，内筒部与高温流体直接接触，受热后，内筒部径向向外膨胀，第二槽壁朝着径向向外的方向挤压插入部的内壁，从而第二槽壁的至少部分和插入部的内壁间也形成可靠的密封接触，形成第三处面密封，管接头整体的密封性能进一步得到改善。

进一步的，所述插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y为内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X的3％-25％，其中，X和Y的单位为毫米。

上述尺寸设计可确保在管接头和管子安装完成，尤其是在输送高温流体的过程中，内筒部径向向外膨胀，第二槽壁与插入部的内壁间的空隙消失，第二槽壁与插入部的内壁间接触、挤压，并形成密封。

进一步的，所述内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X和插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y对应的点(X，Y)落在直线X＝1、X＝2、Y＝0.05、Y＝0.125X-0.15及Y＝0.25X包围的区域内。

通过进一步优化上述X和Y之间的数值关系，从而在输送高温流体的过程中，内筒部径向向外膨胀，第二槽壁与插入部的内壁间的空隙消失，第二槽壁与插入部的内壁间的密封性能更可靠，尤其是在多次重复使用后，也不会发生密封失效。

进一步的，所述插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y为内筒部的外径D1的0.4％-5％，其中，D1的单位为毫米。

上述Y与D1的相对关系可保证内筒部不会由于过度形变，发生断裂，以保护内筒部。

进一步的，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角比锥形配合面与轴向间的夹角小3°-5°。

锥形抵靠面与轴向间的夹角比锥形配合面与轴向间的夹角小3-5°，目的是使得锥形抵靠面对锥形配合面形成强度足够的挤压作用，该挤压作用径向向外，且确保二者间的接触、作用面积足够大，从而在二者间也额外形成密封面，改善管接头整体的密封性能。

进一步的，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角为35°-45°，所述锥形配合面与轴向间的夹角40°-50°。

锥形抵靠面与轴向间的夹角为35°-45°，锥形配合面与轴向间的夹角40°-50°，从而锥形抵靠面和锥形配合面倾斜延伸的角度比较适宜，不会由于过于陡峭，导致二者间的接触、挤压作用面过小，也不会由于过于平缓导致二者间的接触、挤压作用强度太小，从而二者间的接触、挤压作用面和接触、挤压作用强度相互配合，在二者间形成有效的密封。

进一步的，从起始端朝着末端的方向，所述抵靠部的厚度逐渐减小，从所述内筒部对应于锥形配合面的起始端处朝着末端的方向，所述内筒部的径向厚度逐渐减小，所述抵靠部末端的厚度H为内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X的35％-75％，其中，H的单位为毫米。

H为X的35％-75％可保证抵靠部对内筒部对应于锥形配合面的区域产生的径向向外的挤压作用强度足够大，从而改善锥形配合面和锥形抵靠面之间密封性能。

进一步的，所述锥形抵靠面与插入部的内壁间通过球面过渡相连，所述内筒部末端的环形平面的径向宽度W与所述球面的半径R之比为0.5-0.9，其中，W和R的单位为毫米。

内筒部末端的环形平面的径向宽度W与球面的半径R之比为0.5-0.9时，使得内筒部末端具有足够的长度插入抵靠部和插入部之间，进而锥形抵靠面和锥形配合面之间的接触、挤压作用面积足够大，二者间的密封性能更佳。

进一步的，所述锥形抵靠面对应的轴向长度L1与锥形配合面对应的轴向长度L2的比为0.6-0.8，其中，L1和L2的单位为毫米。

即锥形抵靠面和锥形配合面的轴向长度相当，也是为了在锥形抵靠面和锥形配合面之间形成足够大的接触、挤压作用面积。

进一步的，所述插入部的外径D2大于第一槽壁对应于内筒部末端的环形平面处的内径D3，二者的差值的一半为所述插入部的外径D2的0.3％-3％，其中，D2和D3的单位为毫米。

在确保插入部的外壁与第一槽壁间形成有效的密封的前提下，保证插入部能够顺利地插入槽部内。

进一步的，所述第一槽壁倾斜向外延伸，所述第二槽壁倾斜向内延伸，所述第一槽壁和第二槽壁与轴向的夹角均为1°-3°。

上述两槽壁的结构设计，也是为了在确保与插入部形成可靠的密封性能的前提下，方便插入部的插入。

本发明提供的用于与管子连接的管接头中，外筒部的内壁形成槽部的第一槽壁，内筒部的外壁形成槽部的第二槽壁，并且，插入部的外径不小于第一槽壁的内径，插入部的内径大于第二槽壁的外径，因此，在插入部插入槽部的过程中，仅第一槽壁与插入部的外壁间形成较强的挤压、摩擦作用，以便在第一槽壁与插入部的外壁间形成密封，即使在该区域内形成颗粒脱落，也不会落入流体通道内，不会污染其中输送的超纯流体，而第二槽壁不与插入部的内壁间形成挤压、摩擦作用，或者第二槽壁与插入部的内壁间仅形成轻微的挤压、摩擦作用，一方面，方便插入部插入槽部内，螺帽的拧紧更容易，另一方面，还能避免由于第二槽壁与插入部的内壁间产生强度过大的挤压、摩擦作用，从而第二槽壁与插入部的内壁间不会形成颗粒脱落，因此，也不会有颗粒进入流体通道内，可防止污染高纯流体；另外，内环和管子及螺帽安装完成后，内环的锥形抵靠面对内筒部的锥形配合面产生径向向外的挤压作用，即抵靠部对内筒部的末端形成径向向外的挤压作用，锥形抵靠面和锥形配合面之间接触、挤压形成面密封，同时在输送流体的初期，还可防止流体流入插入部的内壁和第二槽壁之间；而外筒部则对插入部形成径向向内的挤压作用，在第一槽壁与插入部的外壁间也形成密封接触；即该管接头形成两处面密封，已能够提供可靠的密封性能，即使插入部的内壁与第二槽壁之间形成一定的空隙，管接头和管子之间依然能够形成有效的密封连接；而且在输送高温流体的过程中，内筒部还会径向向外膨胀，该空隙的尺寸逐渐减小甚至消失，密封连接性能得到进一步改善。并且，由于内筒部能够朝着径向向外的方向膨胀，而不是只向着流体通道侧发生变形，所以，流体通道对应内筒部的区域不会发生形变，可避免对流体的流动形成额外的扰动，减少气泡的形成。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为现有管接头与管子的安装结构示意图；

图1A为图1中A处局部放大视图；

图2为本发明提供的管接头的接头主体的主视图；

图3为图2提供的接头主体的剖视图；

图3A为图3中C处的局部放大视图；

图4为本发明提供的管接头的内环的剖视图；

图5为本发明提供的管接头的螺帽的剖视图；

图6为本发明提供的管接头和管子的安装结构示意图；

图7为本发明提供的管接头中内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X和插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y的关系图。

100-管接头，1-接头主体，10-主体筒部，11-外筒部，12-内筒部，13-槽部，14-流体通道，2-内环，20-插入部，21-抵靠部，3-螺帽，4-管子；

200-管接头，5-接头主体，50-主体筒部，51-外筒部，52-内筒部，53-槽部，53A-第一槽壁，53B-第二槽壁，54-流体通道，55-锥形配合面，6-内环，60-插入部，61-抵靠部，62-嵌合部，63-连结部，64-突出部，65-锥形抵靠面，66-流体通道，67-凹槽，7-螺帽，70-螺合部，71-按压部，8-管子。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图2-6所示的用于与管子8连接的管接头200，包括：

接头主体5，其具有同轴设置主体筒部50、外筒部51和内筒部52，外筒部51和内筒部52由主体筒部50向同一方向突出设置，内筒部52设置于外筒部51的内侧，外筒部51的突出于主体筒部50的长度大于内筒部52的突出于主体筒部50的长度，并由主体筒部50、外筒部51和内筒部52包围形成一槽部53，该槽部53的开口方向与外筒部51和内筒部52的突出方向相同，内筒部52和主体筒部50的径向内侧形成供流体通过的流体通道54。其中，槽部53具有第一槽壁53A和第二槽壁53B，外筒部51的内壁形成该第一槽壁53A，内筒部52的外壁形成该第二槽壁53B。

内环6，其具有依次同轴设置的筒状的插入部60、筒状的嵌合部62、筒状的连结部63和突出部64及位于中心的流体通道66，嵌合部62可嵌合于外筒部51的径向内侧，连结部63和突出部64从嵌合部62的一侧突出设置，突出部64的外表面包括扩径的锥面和缩径的锥面，扩径的锥面位于突出部64的最末端，缩径的锥面位于连结部63和扩径的锥面之间，突出部64和连结部63压入管子8一端的内部，以将管子8的一端夹在其与外筒部51之间，插入部60从嵌合部62的另一侧突出的设置，并可由槽部53的开口插入该槽部53内。其中，插入部60的外径不小于第一槽壁53A的内径，其内径大于第二槽壁53B的外径。

螺帽7，其通过螺合部70的内螺纹紧固于外筒部51的外周，并与内环6一起将管子8紧固至接头主体5，安装完成后，接头主体5的流体通道54和内环6的流体通道66连成一体，形成完整的流体输送通道。

另外，内环6还具有位于插入部60径向内侧的抵靠部61，抵靠部61的外壁为锥形抵靠面65，该锥形抵靠面65与插入部60的内壁间形成供内筒部52末端插入的凹槽67。内筒部52末端的内壁具有与锥形抵靠面65配合的锥形配合面55，锥形抵靠面65与轴向间的夹角小于锥形配合面55与轴向间的夹角。管接头200和管子8安装完成后，锥形抵靠面65对锥形配合面55产生径向向外的挤压作用。

本申请提供的用于与管子8连接的管接头200中，外筒部51的内壁形成槽部53的第一槽壁53A，内筒部52的外壁形成槽部53的第二槽壁53B，并且，插入部60的外径不小于第一槽壁53A的内径，内径大于第二槽壁53B的外径，因此，在插入部60插入槽部53的过程中，仅第一槽壁53A与插入部60的外壁间形成较强的挤压、摩擦作用，以在第一槽壁53A与插入部60的外壁间形成密封，即使在该区域内形成颗粒脱落，也不会落入流体通道54和66内，不会污染其中输送的超纯流体，而第二槽壁53B不与插入部60的内壁间形成挤压、摩擦作用，或者第二槽壁53B与插入部60的内壁间仅形成轻微的挤压、摩擦作用，一方面，方便插入部60插入槽部53内，螺帽7的拧紧更容易，另一方面，还能避免由于第二槽壁53B与插入部60的内壁间产生强度过大的挤压、摩擦作用，从而第二槽壁53B与插入部60的内壁间不会形成颗粒脱落，因此，也不会有颗粒进入流体通道54和66内，可防止污染高纯流体。利用颗粒计数器统计流体通过本申请提供的管接头200前、后颗粒的数量，多次测试数据统计发现，每0.1L流体通过该管接头200前、后颗粒平均增加的数量不超过20％。具体的计数过程为，流体通过管接头200前、先通过颗粒计数器统计一定体积的流体中颗粒的初始数量；然后，流体先通过安装完成的该管接头200和管子8，再将输出端的流体通过颗粒计数器，再次统计相同体积的流体中颗粒的数量。

另外，内环6和管子8及螺帽7安装完成后，内环6的锥形抵靠面65对内筒部52的锥形配合面55产生径向向外的挤压作用，即抵靠部65对内筒部52的末端形成径向向外的挤压作用，锥形抵靠面65和锥形配合面55之间接触、挤压形成面密封，同时在输送流体的初期，还可防止流体流入插入部60的内壁和第二槽壁53B之间；而外筒部51则对插入部60形成径向向内的挤压作用，在第一槽壁53A与插入部60的外壁间也形成密封接触；即该管接头200形成两处面密封，已能够提供可靠的密封性能，即使插入部60的内壁与第二槽壁53B之间形成一定的空隙，管接头200和管子8之间依然能够形成有效的密封连接；而且在输送高温流体的过程中，内筒部52还会径向向外膨胀，该空隙的尺寸逐渐减小甚至消失，密封连接性能得到进一步改善。并且，由于内筒部52能够朝着径向向外的方向膨胀，而不是只向着流体通道54和66侧发生变形，所以，流体通道54和66对应内筒部52和内环6的抵靠部61接触、抵靠的区域不会朝着流体通道54和66侧发生形变、弯曲，如图6所示，内筒部52和抵靠部61的内壁的延伸方向几乎平行于轴向的方向延伸，因此，可避免对流体的流动形成额外的扰动，减少气泡的形成。

比较理想的，当100-200℃的流体通过管接头200及管子8时，内筒部52径向向外膨胀，第二槽壁53B的至少部分接触并抵靠插入部60的内壁。在输送100-200℃的流体的过程中，内筒部52与高温流体直接接触，受热后，内筒部52径向向外膨胀，第二槽壁53B朝着径向向外的方向挤压插入部60的内壁，从而第二槽壁53B的至少部分和插入部60的内壁间也形成可靠的密封接触，形成第三处面密封，管接头200整体的密封性能进一步得到改善。

较优地，插入部60的外径D2(图4)大于第一槽壁53A对应于内筒部52末端的环形平面处的内径D3(图3)，二者的差值的一半为插入部的外径D2的0.3％-3％，如D3为D2的0.3％，0.5％，1％，2％或3％等，其目的是在确保插入部60的外壁与第一槽壁53A间形成有效的密封的前提下，保证插入部60能够顺利地插入槽部53内。其中，D3指的是外筒部51对应于内筒部52末端的环形平面所在的截面处的内径值。其中，D2和D3的单位为毫米。

另外，第一槽壁53A倾斜向外延伸，第二槽壁53B倾斜向内延伸，第一槽壁53A和第二槽壁53B与轴向的夹角均为1°-3°。该两槽壁的结构如此设计，也是为了在确保槽部53与插入部60形成可靠的密封性能的前提下，方便插入部60的插入，因为倾斜设置的第一槽壁53A和第二槽壁53B尤其是第一槽壁53A可对插入部60的滑入起到导向作用。

本申请中，由于插入部60的内径大于第二槽壁53B的外径，因此，插入部60的内壁和第二槽壁53B间可能会存在一定的空隙，进而影响插入部60的内壁与第二槽壁53B之间的密封性。如果空隙的径向宽度过大，抵靠部61对内筒部52产生的径向向外的挤压作用及内筒部52在受热后的径向向外的膨胀量不足以完全抵消上述空隙，在流体输送过程中，可能会出现泄漏的情况。而如果空隙的径向宽度过小，抵靠部61对内筒部52产生的径向向外的挤压作用就已经使得空隙消失，而在后续输送高温流体的过程中，内筒部52无法朝着径向向外的方向膨胀，并且内筒部52还可能对抵靠部61形成径向向内的挤压作用，即内筒部52和抵靠部61均朝着流体通道54和66侧膨胀、弯曲，相应地，流体通道54和66对应于内筒部52和抵靠部61的弯曲处也发生形变，流体通该处时，其流动受到额外的扰动，导致大量气泡的形成。

本实施例中，通过多次调整插入部60的内径与第二槽壁53B的外径的差值的一半Y(图6)与内筒部52对应于锥形配合面55的起始端处的径向厚度X(图3A)间相对关系，并在相应尺寸的管接头200和管子8安装完成后，观察在流体输送过程中是否发生泄漏，并统计输出端流体中气泡数量，测试结果如表1所示。其中，X和Y的单位为毫米。

表1不同Y和X取值下的密封性测试和气泡数量统计结果汇总

当Y/X的值在3％-25％时，插入部60的内壁和第二槽壁53B间虽然形成空隙，但是，管接头200和管子8安装完成及输送高温流体的过程中，抵靠部61对内筒部52产生的径向向外的挤压作用、并且内筒部52在受热后的径向向外膨胀，该两方面作用结合，使得上述空隙完全消失，插入部60的内壁和第二槽壁53B间接触、挤压，形成密封，而且内筒部52和抵靠部61不会向着流体通道54和66侧弯曲，该情形下，流体输送过程中，无泄漏发生且每0.1L输出的流体中所含的气泡的数量较少，不多于25个。

而当Y/X的值在25％以上时，管接头200和管子8安装完成后，抵靠部61对内筒部52产生的径向向外的挤压作用及内筒部52在受热后的径向向外的膨胀量不足以完全抵消上述空隙，流体输送的过程中，出现了流体的泄漏。

而当Y/X的值小于3％时，管接头200和管子8安装完成后，抵靠部61对内筒部52产生的径向向外的挤压作用就已经使得空隙消失，而在后续输送高温流体的过程中，内筒部52无法朝着径向向外的方向膨胀，而只能朝着流体通道54和66侧膨胀，并且内筒部52还可能对抵靠部61形成径向向内的挤压作用，即内筒部52和抵靠部61均朝着流体通道54和66侧膨胀、弯曲，相应地，流体通道54和66对应于内筒部52和抵靠部61的弯曲处也发生形变，进而对流体的流动形成额外的扰动，导致气泡形成的数量较多，例如当Y/X的值为2.8％时，没0.1L输出的流体中含有的气泡的数量达46个。

因此，本实施例中将插入部60的内径与第二槽壁53B的外径的差值的一半Y(图6)设为内筒部52对应于锥形配合面55的起始端处的径向厚度X(图3A)的3％-25％，从而可确保高温流体输送过程中，无泄漏发生，且内筒部52和抵靠部61也不会朝着流体通道54和66侧膨胀、弯曲，进而避免对流体的流动形成额外的扰动，气泡的形成量大大减少。

该管接头200和管子8常常需要多次重复使用，还需要保证多次使用后，密封性依然有效。因此，在表1的测试数据的基础上进一步增加测试数据，补充的测试数据如表2所示。

表2密封性测试和气泡数量统计的补充数据

通过将表1和表2中的X和Y的数值描在二维坐标系下，剔除出现泄漏或者气泡含量在30个及以上的点，由此得到X和Y的关系图：(X，Y)对应的点落在直线X＝1、X＝2、Y＝0.05、Y＝0.125X-0.15及Y＝0.25X包围的区域内(如图7所示)，(X，Y)在上述区域内取值时，管接头200和管子8多次重复使用后，再次安装后，输送高温流体的过程中，不会发生泄漏，流体中包含的气泡的数量也能较好地控制。其中，X的最小值取1是因为内筒部52对应于锥形配合面55的起始端处的径向厚度不能小于1mm，因为当其小于1mm时，内筒部52的末端整体的厚度太小，强度不够，内筒部52容易损伤，泄漏的风险极高。而X的最大值为2是由管接头200整体的尺寸和所需的流量要求决定的。另外，测试发现，当X在1-1.6之间取值时，Y的取值不能小于0.05，因为当其小于0.05时输出端流体中气泡含量大大增加，每0.1L流体中气泡含量超过30个。

在其他实施例中，插入部60的内径与第二槽壁53B的外径的差值的一半Y(图6)为内筒部52的外径D1(图3)的0.4％-5％，Y的值代表插入部60的内壁与第二槽壁53B的外壁间空隙的径向宽度，相当于二者间空隙的径向宽度为内筒部52的外径D1的0.4％-5％，其中，D1的单位为毫米。例如Y/D1的值可为0.4％，1％，1.5％，2％，2.7％，3％，4％和5％等，从而可保证内筒部52在抵靠部61的径向向外的挤压作用下及受热后径向向外的形变和膨胀量始终在其可承受的范围内，因此，内筒部52不会由于过度形变，不会发生断裂，进而可保护内筒部52。

在本申请的其他的实施例中，抵靠部61的锥形抵靠面65与轴向间的夹角比内筒部52的锥形配合面55与轴向间的夹角小3°-5°，二者相对轴向的倾斜角度的相应设置，使得锥形抵靠面65能够对锥形配合面55形成强度足够的挤压作用，该挤压作用径向向外，且二者间的接触、作用面积足够大，从而在二者间也额外形成密封面，改善管接头200整体的密封性能。

更具体地，锥形抵靠面65与轴向间的夹角为35°-45°，锥形配合面55与轴向间的夹角40°-50°，从而锥形抵靠面65和锥形配合面55倾斜延伸的角度比较适宜，不会由于过于陡峭，导致二者间的接触、挤压作用面过小，也不会由于过于平缓导致二者间的接触、挤压作用强度太小，抵靠部65和内筒部52对应于锥形配合面55的区域的长度也比较适宜，从而二者间的接触、挤压作用面和接触、挤压作用强度相互配合，在二者间形成的密封性能更可靠。

在本申请的另一实施例中，从其起始端朝着末端的方向，抵靠部61的厚度逐渐减小，从内筒部52对应于锥形配合面55的起始端处朝着末端的方向，内筒部52的径向厚度逐渐减小。通过多次尺寸优化和相应管接头200的密封性能测试，发现：当抵靠部61末端的厚度H(图4)为内筒部52对应于锥形配合面55的起始端处的径向厚度X(图3A)的35％-75％时，管接头200和管子8安装完成并多次反复使用，在流体输送过程中，无泄漏的发生。其中，H的单位为毫米，具体的测试如表3所示。

表3 H与X的相对关系及密封性测试结果

当H/X的值在35％-75％时，在管接头200和管子8安装完成后、输送流体的过程中，抵靠部61对内筒部52对应于锥形配合面55的区域产生的径向向外的挤压作用强度足够大、挤压作用面积也充分，从而锥形抵靠面65和锥形配合面55之间密封性能良好，未出现泄漏的情形。而当H/X的值小于35％或大于75％时，均出现了泄漏。因为当H/X的值小于35％，即抵靠部61的厚度太小，其对内筒部52对应于锥形配合面55的区域产生的径向向外的挤压作用强度不够，即锥形抵靠面65和锥形配合面55之间的挤压作用强度不够，导致二者间密封性能不可靠，而出现泄漏；而当H/X的值大于75％时，抵靠部61的厚度过大，导致抵靠部61和插入部60之间的凹槽67的尺寸过小，内筒部52可插入凹槽67内的长度过短，锥形抵靠面65和锥形配合面55之间的挤压作用面积过小，也导致二者间密封性能不可靠，而出现泄漏。

因此，为了确保内筒部52插入凹槽67内的长度充分，进而保证锥形抵靠面65和锥形配合面55之间的挤压作用面积足够大，并在二者间形成可靠的密封性能，锥形抵靠面65与插入部60的内壁间通过球面过渡相连，并且，内筒部52末端的环形平面的径向宽度W(图3A)与球面的半径R(图4)之比为0.5-0.9，其中，W和R的单位为毫米。例如，W/R的值为0.5，0.6，0.7，0.8，0.9等数值。

比较好地，在更多的实施例中，锥形抵靠面65对应的轴向长度L1(图4)与锥形配合面55对应的轴向长度L2(图3A)的比为0.6-0.8，其中，L1和L2的单位为毫米。例如L1/L2的值为0.6，0.7或0.8，即锥形抵靠面65和锥形配合面55的轴向长度相当，其作用也是增大锥形抵靠面65和锥形配合面55之间的接触、挤压作用面积，改善二者间的密封性。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.一种用于与管子连接的管接头，包括：

接头主体，其具有同轴设置主体筒部、外筒部和内筒部，所述外筒部和内筒部由主体筒部向同一方向突出设置，所述内筒部设置于外筒部的内侧，所述外筒部的突出于主体筒部的长度大于内筒部的突出于主体筒部的长度，由所述主体筒部、外筒部和内筒部包围形成一槽部，所述槽部的开口方向与外筒部和内筒部的突出方向相同；

内环，其具有依次同轴设置的筒状的插入部、筒状的嵌合部、筒状的连结部和突出部及位于中心的流体通道，所述嵌合部可嵌合于外筒部的径向内侧，所述连结部和突出部从嵌合部的一侧突出设置，所述突出部的外表面包括扩径的锥面和缩径的锥面，所述扩径的锥面位于突出部的最末端，所述缩径的锥面位于连结部和扩径的锥面之间，所述突出部和连结部压入管子一端的内部，以将管子的一端夹在其与所述的外筒部之间，所述插入部从嵌合部的另一侧突出的设置，并可由所述槽部的开口插入该槽部内；

螺帽，其通过螺合部的内螺纹紧固于所述外筒部的外周，并与所述内环一起将管子紧固至所述接头主体；其特征在于：

所述槽部具有第一槽壁和第二槽壁，所述外筒部的内壁形成所述第一槽壁，所述内筒部的外壁形成所述第二槽壁，所述插入部的外径不小于第一槽壁的内径，所述插入部的内径大于第二槽壁的外径；

所述内环还具有位于插入部径向内侧的抵靠部，所述抵靠部的外壁为锥形抵靠面，所述锥形抵靠面与插入部的内壁间形成供内筒部末端插入的凹槽，所述内筒部末端的内壁具有与锥形抵靠面配合的锥形配合面，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角小于锥形配合面与轴向间的夹角，所述管接头和管子安装完成后，所述锥形抵靠面对锥形配合面产生径向向外的挤压作用。

2.根据权利要求1所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，当100-200 ℃的流体通过所述管接头及管子时，所述内筒部径向向外膨胀，所述第二槽壁的至少部分接触并抵靠插入部的内壁。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y为内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X的3%-25%，其中，X和Y的单位为毫米。

4.根据权利要求3所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X和插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y对应的点（X，Y）落在直线X=1、X=2、Y=0.05、Y=0.125X-0.15及Y=0.25X包围的区域内。

5.根据权利要求3所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述插入部的内径与第二槽壁的外径的差值的一半Y为内筒部的外径D1的0.4%-5%，其中，D1的单位为毫米。

6.根据权利要求1所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角比锥形配合面与轴向间的夹角小3°-5°。

7.根据权利要求6所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述锥形抵靠面与轴向间的夹角为35°-45°，所述锥形配合面与轴向间的夹角40°-50°。

8.根据权利要求1所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，从起始端朝着末端的方向，所述抵靠部的厚度逐渐减小，从所述内筒部对应于锥形配合面的起始端处朝着末端的方向，所述内筒部的径向厚度逐渐减小，所述抵靠部末端的厚度H为内筒部对应于锥形配合面的起始端处的径向厚度X的35%-75%，其中，H的单位为毫米。

9.根据权利要求8所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述锥形抵靠面与插入部的内壁间通过球面过渡相连，所述内筒部末端的环形平面的径向宽度W与所述球面的半径R之比为0.5-0.9，其中，W和R的单位为毫米。

10.根据权利要求8所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述锥形抵靠面对应的轴向长度L1与锥形配合面对应的轴向长度L2的比为0.6-0.8，其中，L1和L2的单位为毫米。

11.根据权利要求1所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述插入部的外径D2大于第一槽壁对应于内筒部末端的环形平面处的内径D3，二者的差值的一半为所述插入部的外径D2的0.3%-3%，其中，D2和D3的单位为毫米。

12.根据权利要求11所述的一种用于与管子连接的管接头，其特征在于，所述第一槽壁倾斜向外延伸，所述第二槽壁倾斜向内延伸，所述第一槽壁和第二槽壁与轴向的夹角均为1°-3°。

Images