CN113983247B - 一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，包括接头组件和用于套在管上的弹性卡套,接头组件具有容纳管插入的插口，接头组件内部设有沿该插口周壁布置的环形卡口，卡套卡入该卡口使得在接头组件内形成用于注入凝固膨胀材料的腔室，卡套具有位于外端的固定段、位于内端的滑动段和两者之间的受凝固膨胀材料挤压可向内形变的形变段，所述形变段的内壁设置有在形变段向内形变后卡入管表面切口或破坏管表面以防止管脱落的刃口。本发明安装利用凝固膨胀材料的物理特性作为驱动应力，该应力满足卡套刃口切入力的需求；安装过程和拆卸的过程都无需拧紧工装，无需设置扳手空间；利用卡套的刃口切入金属管来进行密封和防脱，可靠性高。

Description

一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头
技术领域
本发明涉及管路连接的密封技术，特别涉及一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头。
背景技术
现有的管接件一般为螺纹式、压紧式、卡套式等，这些形式的管接件在安装过程中，不可避免的需要使用扳手或其他工装拧紧，故而在进行管路设计时，必须预留扳手空间，在一些空间狭小、紧凑精密装配结构中，现有管接件的这一特性有着较大的影响。设计一种无须拧紧过程、连接牢固可靠的管接头，对于上述紧凑结构的装配十分有利。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头。
为了解决以上技术问题，本发明提供的基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，包括接头组件和用于套在管上的弹性卡套,所述接头组件具有容纳管插入的插口，所述接头组件内部设有沿该插口周壁布置的环形卡口，所述卡套卡入该卡口使得在接头组件内形成用于注入凝固膨胀材料的腔室，所述卡套具有位于外端的固定段、位于内端的滑动段和两者之间的受凝固膨胀材料挤压可向内形变的形变段，所述形变段的内壁设置有在形变段向内形变后卡入管表面切口或破坏管表面以防止管脱落的刃口。
本发明的优点在于：
（1）安装利用凝固膨胀材料的物理特性作为驱动应力，该应力满足卡套刃口切入力的需求；
（2）安装过程和拆卸的过程都无需拧紧工装，无需设置扳手空间；
（3）利用卡套的刃口切入金属管来进行密封和防脱，可靠性高；
（4）卡套与金属管采用三段式密封、与管接头和螺母采用两段式密封，提高了密封可靠性；
（5）接头体浇铸通道可同时给两个内腔浇铸，一次成形。
附图说明
图1是本发明免拧紧管接头爆炸图。
图2a是弹性卡套立体图。
图2b是弹性卡套剖视图。
图3a是接头组件的接头体立体图。
图3b是接头组件的接头体剖视图。
图4是免拧紧管接头（装配后）剖视图。
图5是免拧紧管接头使用状态剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做解释说明。
如图1至图5所示，本实施例基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，包括接头组件和用于套在管6上的弹性卡套1。本例中接头组件由接头体2和与该接头体2螺纹配合的螺母3构成，除此之外，接头组件也可以采用一体式的铸造件，密封性更佳，但加工难度相应也更大。本实施例考虑到加工和装配的难易程度，接头组件选择了分体式结构。接头组件（接头体2和螺母3的组合）具有两个容纳管6插入的插口（从两个方向插入），如果需要三通则可设计三个插口，如果只需要一个插口也是可以的，同样在本发明的保护范围内。接头组件内部设有沿该插口周壁布置的环形卡口，从图中可见，该环形卡口由接头体2和螺母3对合而形成由螺母的内表面提供环形卡口的外侧面，由接头体2内表面提供环形卡口的内侧面，卡套1适合卡入该卡口内。当卡套1卡入该卡口，使得在接头组件内形成用于注入凝固膨胀材料4的腔室m和n，就本实施例而言，螺母3、接头体2和卡套1合围形成所述的用于注入凝固膨胀材料的腔室。
卡套1具有位于外端的固定段d、位于内端的滑动段e和两者之间的受凝固膨胀材料挤压可向内形变的形变段a，形变段a的内壁设置有在形变段a向内形变后卡入管6表面切口或破坏管6表面以防止管6脱落的刃口f。刃口f靠近内侧固定段d进行设置，在形变段a向内形变后，刃口f的角度向内倾斜。本例中，刃口f为双刃结构，提高了夹持力和密封性。使用时，卡套1内端的滑动段e被接头体2与管6夹持固定，卡套1外端的固定段d被螺母3与管6夹持固定。此外，卡套1还具有与卡口内边缘相抵的内止挡环b，和与卡口外边缘相抵的外止挡环c，所述内止挡环b位于形变段a背部的内侧，外止挡环c位于形变段a背部的外侧。
接头组件的卡口外边缘（螺母3的内侧）具有用于抵住卡套1外止挡环c对其固定的限位止挡g，接头组件的卡口内边缘（接头体2的内侧）具有用于与卡套1内止挡环b相抵的弧面止挡j，接头组件的接头体2内部还设置有用于抵住管6端部的平面止挡k，弧面止挡j位于平面止挡k外侧并且与平面止挡k相接。内止挡环b为外凸的弧面止挡环，在形变段a向内形变过程中，内止挡环b沿弧面止挡j的接触面向内滑动，与此同时，卡套1内端的滑动段e向内继续插入接头体2与管6外壁之间的间隙中。在形变段a向内形变后，刃口f的角度向内倾斜。
如图所示，接头组件的接头体2设置有用于注入凝固膨胀材料4的浇铸通道h，浇铸通道h与腔室m和n连通，一颗密封螺钉5（密封件）用于封闭浇铸通道h。
关于凝固膨胀材料的选用
凝固膨胀材料，有着较低的熔点，具有凝固后体积大于熔融状态的特性。如镓、铋基、镓基的低熔点合金。本例中选用的凝固膨胀材料为镓，熔点29.76℃，凝固膨胀率约为3.2%。
本例中，接头组件对应管径尺寸为30mm，腔室宽度（环形卡口）为13.5mm，单个腔室的容积约为9ml，注入的镓材料凝固后，膨胀后的体积大约为9.3ml，使得形变段a最高处的向内形变距离约为0.38mm，刃口f向内移动的距离大约为0.34mm，而现有卡套式管接头拧紧安装后，刃口切入管壁深度大致为0.3-0.5mm，可见本发明基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头能够满足管路连接的要求。对于不同粗细的管路，接头组件的尺寸参数需要结合凝固膨胀材料的物理特性进行调节，对腔室断面进行高度上放大也可以增加径向形变量，使其满足设计要求。
本实施例免拧紧管接头的安装过程分为三步：
步骤1、预组装
将管接头两端螺母3拆下，装入卡套1，再拧紧螺母3，给卡套1施加一个向管接头内侧的预压力，卡套轻微变形，形变段a（弓形段）弧度略增大，内止挡环b紧贴接头体2的弧面止挡j，外止挡环（c）抵住螺母的限位止挡g，卡套1、接头体2以及螺母3在装配体内部形成对内密闭的腔室m和n；
步骤2、安装
将管接头两端的金属管6插入，直至抵住接头体2内的平面止挡k，此时卡套1平直的滑动段e内侧与金属管6外壁贴合压紧，外侧与接头体2贴合压紧，平直的固定段d内侧与金属管6外壁贴合压紧，外侧与螺母3贴合压紧，卡套的刃口f未与管壁接触。
步骤3、浇铸
将管接头整体加热到凝固膨胀材料的熔点以上，通过接头体2的浇铸孔h注入熔化呈液态的凝固膨胀材料4，保证注满整个腔室m和n及浇铸通道h，完成后将密封螺钉5拧入浇铸孔h，完成密封。
步骤4、冷却
将管接头逐渐冷却到凝固膨胀材料4的凝固点以下，凝固膨胀材料4在密闭的空间内凝固膨胀，将卡套1的弓形的形变段a向内挤压，使卡套1的刃口f切入金属管外壁与开设的环形卡槽或者破坏管6外表面，形成防脱和密封；同时，卡套的固定段d和滑动段e也被向内挤压紧贴金属管外壁，形成与金属管的另外两段的密封；固定段段d与螺母3挤压，滑动段e与接头体2挤压，形成了接头内部的两段密封。此时，管路连接已完成。
本实施例免拧紧管接头拆卸过程分为三步
步骤1、拆除注入口密封螺钉5。
步骤2、将管接头整体加热到凝固膨胀材料4的熔点以上，待凝固膨胀材料4熔化后抽出并回收，卡套1恢复至预组装时的状态。
步骤3、将金属管拔出，管接头拆分。此时，拆卸完成。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，包括接头组件和用于套在管（6）上的弹性卡套（1）,所述接头组件具有容纳管（6）插入的插口，所述接头组件内部设有沿该插口周壁布置的环形卡口，所述卡套（1）卡入该卡口使得在接头组件内形成用于注入凝固膨胀材料（4）的腔室（m、n），所述卡套（1）具有位于外端的固定段（d）、位于内端的滑动段（e）和两者之间的受凝固膨胀材料挤压可向内形变的形变段（a），所述形变段（a）的内壁设置有在形变段（a）向内形变后卡入管（6）表面切口或破坏管（6）表面以防止管（6）脱落的刃口（f）。
2.根据权利要求1所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述卡套（1）具有与所述卡口内边缘相抵的内止挡环（b），和与所述卡口外边缘相抵的外止挡环（c），所述内止挡环（b）位于形变段（a）背部的内侧，外止挡环（c）位于形变段（a）背部的外侧。
3.根据权利要求2所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述接头组件的卡口外边缘具有用于抵住外止挡环（c）对其固定的限位止挡（g），接头组件的卡口内边缘具有用于与卡套（1）内止挡环（b）相抵的弧面止挡（j），所述内止挡环（b）为外凸的弧面止挡环，在形变段（a）向内形变过程中，内止挡环（b）沿弧面止挡（j）的接触面向内滑动。
4.根据权利要求3所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述接头组件内部还设置有用于抵住管（6）端部的平面止挡（k），所述弧面止挡（j）位于平面止挡（k）外侧并且与平面止挡（k）相接。
5.根据权利要求1所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述接头组件设置有用于注入凝固膨胀材料（4）的浇铸通道（h）和用于封闭浇铸通道（h）的密封件（5），所述浇铸通道（h）与腔室（m、n）连通。
6.根据权利要求1所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述接头组件包括接头体（2）和与接头体（2）螺纹配合的螺母（3），所述螺母（3）具有容管（6）穿过的中部通孔，所述螺母（3）、接头体（2）和卡套（1）合围形成所述的腔室（m、n）。
7.根据权利要求6所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：卡套（1）内端的滑动段（e）被接头体（2）与管（6）夹持固定，卡套（1）外端的固定段（d）被螺母（3）与管（6）夹持固定。
8.根据权利要求1所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：在形变段（a）向内形变后，所述刃口（f）的角度向内倾斜。
9.根据权利要求8所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述刃口（f）具有双刃结构。
10.根据权利要求8所述基于凝固膨胀材料的免拧紧管接头，其特征在于：所述刃口（f）靠近内侧固定段（d）进行设置。
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