CN1284947C - 无梯阶内箍紧表面软管箍及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用箍紧带材制作的管箍，其所需毛坯的长度根据所谓的“Oetiker”耳环搭接部分(16)的长度进行优化，借此这一搭接部分长度用来确定搭接的整个带宽内箍紧带部分(11b)的长度以及梯阶部分(67)的始点位置和整个带宽内箍紧带部分(11b)端部舌形伸出部分(61)的长度。

Description

无梯阶内箍紧表面软管箍及其制作方法

发明领域

本发明涉及内箍紧表面无任何梯阶、断续或间隙的管箍，以及此类管箍毛坯最佳长度之确定方法。

发明背景

随着更坚固，更薄塑料软管新材料的使用，已经十分需要镀锌或不锈带钢制作的所谓开式管箍，提供尤其在内部相互搭接箍紧带部分端部无任何梯阶、间隙或断续的内箍紧表面。同等重要的是要在耳环塑变过程中防止下面内带部分偏斜或跑进耳环，并可靠地搭接所谓“Oetiker”耳环的塑变耳环下的任何剩余间隙。一种解决方法已经证明在商业上非常有效，并在以亿计的管箍上得到使用，如同本申请的图1所示，该解决方法由美国专利第4299012号进行了描述，该专利中相对应的图为图19。根据该方法，在整个宽度内带部分(11b)的端部设一窄舌形伸出部分(61)，用以经孔口(62)咬住，该孔口于梯阶形部分(67)始点上外带部分(11a)开始。典型的“Oetiker”耳环通常用编号(13)表示，它由二平行外伸支脚部分14与15组成，并被搭接部分(16)互连，设有加强槽(17)。除此而外，图1还示出了随后改进型的机械连接头，它的构成部分为一所谓导向或悬挂钩(31)。以及二冷变形深拉支撑环(32)，用来卡在外带部分(11a)中的口(35)内，前述之美国专利第4299012号对此有更为充分的说明。根据此专利，形成一个槽，其途径是切割长孔口，然后压出中心部分(63)，该部分从外延伸并盖住舌形伸出部分(61)。不过，盖(63)也可去掉，为此只需切掉构成孔口的材料，使舌形伸出部分(61)自由地外露，详见美国专利第4315348号，以及与上述专利图12相对应之本申请中的图2。编号(20)一般还在图2中表示另一种连接头，它使用从内带部分(11b)外弯的接头式构件(20)，该构件伸过外带部分(11a)上的相应的口。

利用这类配件的管箍年产量要超过几个亿，从生产合理化角度来分析它们以期减少此类管箍带所涉及的材料成本，这显然是有价值的。换言之，即使管箍带毛坯长度这一微小数量，对于给定尺寸管箍而言也是十分可观的。例如，毛坯平均总长度即使节省区区0.25英寸，那么管箍年产量以1亿个计，其节约也是十分可观的，此时节约总量将达2500万英寸，或者28.3333万英尺，或者9.4444万码。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个基本目标是提供这样一种管箍，其内箍紧表面无任何间隙、断续或梯阶，并且优化制作给定尺寸管箍所需的毛坯长度。

根据本发明，达此要求的途径是优化为满足管箍可靠使用所需的箍带毛坯的最低长度。这当中包括在清晰而易于确定的距离上确定管箍之一定的关键点。这中间要给整个宽度内箍紧带部分端部定位，它相距外箍紧带部分自由端之外的可塑变耳环二支脚部分的支脚部分之一一个较小的距离，并且根据非变形条件下耳环下间隙长度，协调梯阶状部分的位置与舌形伸出部分的长度。

附图简述

通过下列说明并配合附图，本发明的这些和进一步的目标以及特点和优越性便更加显而易见。附图仅供说明之目的，表示基于本发明的一种实施例，其中：

图1为美国专利第4299012号公开的一种类型的现有技术管箍的透视图；

图2为美国专利第4315348号公开的一种现有技术管箍的透视图；

图3为“Oetiker”耳环已塑变的管箍的轴向透视简图，用粗线表示处于拉应力下的管箍零部件；

图4为“Oetiker”耳环已塑变的管箍的轴向透视简图，与图3相似，用粗线表示对软管产生抓紧力的内箍表面；

图5为一种管箍的轴向透视简图，它在机械连接头的内箍紧带部分具有钩状构件，该其接合箍紧带外部分的开口且具有现有技术未固紧状态下的耳环，该图还指示出该现有技术管箍根据本发明的改进。

图6为局部平面简图，为便于理解已将区域展平，它包括现有技术的管箍之机械连接头，可塑变耳环，整个宽度的内带部分端部与舌形伸出部分端部，该现有技术的管箍在机械连接头的内箍紧带部分具有钩状构件，卡在外箍紧带部分的开口内，另外耳环处于未固紧状态；

图7为图6的侧面局部立面简图；

图8为局部平面简图，与图6相似，说明本发明；

图9为图8的侧立面图。

附图详细说明

现在参阅附图，其中各图所使用的相同符号用来表示相同的零部件，图3示意性表示通常用编号13′标识的已塑变耳环紧固完毕的管箍。为清楚起见，软管和管接头已略去。在图3中，处于固紧状态下受拉应力的零部件用粗线表示。由于一定公称尺寸管箍应当包含软管和管接头一定范围公差，那么就在图3与4中假定软管与管接头(未示出)在公差范围内外径大于最小尺寸，但小于最大尺寸，故在塑变耳环13′下留有微小间隙。略去已塑变耳环13′中所存在的任何应力，在固紧状态下受拉应力的管箍零部件可追踪如下：从已塑变耳环13′的右内端部起，在图3中可观察到，拉应力的轨迹可以沿顺时针方向追踪，经过外带部分11a，梯阶状部分67，侧向剩余带部分11′，箍紧带11，到达通常用编号30表示的机械连接头，该连接头例如包括所谓导向钩31和一个或多个深拉支撑钩32，并且从那里经外带部分11a，到达已塑变的耳环左支脚部分的内端。由于耳环的塑变关系，管箍直径减小引起的此拉力又产生径向箍紧力。

现在来看图4，图中用粗线表示产生径向箍紧力的管箍零部件，产生这类径向箍紧力的箍紧表面，可以从与外箍紧带端部自由端吻合的内箍紧带部分11b相互搭接始点开始追踪，到舌形伸出部分61，侧向剩余部分11′和主箍紧带11，返回至内箍紧带部分11b相互搭接始点。这一分析表明，从图3与4观察，内箍紧带部分11b到机械连接头30、31、32右侧，以及舌形伸出部分61基本上无任何拉应力，因此产生所需箍紧力要靠相互搭接外带部分11a中拉应力。这也说明，已塑变耳环下的任何间隙，即使再小也罢，必须由内箍紧带部分整个带宽覆盖，以便尽量减少内箍紧带部分产生扭曲或跑进此类间隙内的现象，因为间隙会造成泄漏。

接着再看图5，下面的要点将用来讨论本发明。符号A表示内外带部分11b与11a之间相互搭接始点，它始于外带部分11a自由端。符号B与C分别表示支脚部分14与15在其与外带部分11a连接处之内端。符号D表示整个宽度内带部分11b的端部和舌形伸出部分61的始点，而符号E表示舌形伸出部分61的端部，符号F则表示梯阶状部分67的始点。耳环13的最大缩小产生管箍直径尺寸的最大减少，它也与耳环的最大型变相对应。当支脚部分14与15的内端B与C互相接触时，即出现此现象。给定尺寸的管箍直径之最大缩小量因而实际上等于未变形耳环支脚部分之间的间距，去掉箍紧带厚度的2倍。为了确保，即使对于给定管箍尺寸，于给定的公差范围之内，当软管与管接头直径具有最小直径尺寸时，管子仍被可靠固紧，就必需使之在已塑变支脚部分的内端相互接触时或之前发生。

在组装线上，气动钳类工具总是以固定的力使耳环变形，产生固定的箍紧力，而与管子和管接头的实际外部尺寸无关。虽然给定管箍尺寸是要覆盖一定的公差范围，而在耳环下留有微小的间隙也未尝是不可能的。如上面所述，因此至关重要的是耳环下的间隙应由内箍紧带的整个带宽架起。因为一窄舌形伸出部分非常容易作为热胀或内应力增大的结果而屈服和跑入间隙中去。对于相对坚固的薄塑料管，这可能会产生泄漏，这就是为什么德国Gebrauchsmuster GM 75 41 277不能满足这些重要要求的原因，因为它规定任何间隙都可以仅靠窄舌形伸出部分搭桥处理。

上述种种还表明，整个宽度内带部分必须有足够长度，这样当机械连接头30、31、32已经咬住但在耳环塑变之前方能搭接已塑变耳环下的任何间隙。在图5现有技术的管箍上，要靠整个宽度内箍紧带部分11b的长度来达到这一点，它伸过支脚部分15之外以一个大致距离C-D。这本身还要求，舌形伸出部分61具有从D点至E点的长度，以便伸过梯阶部分67上的开口，该梯阶部分67本身位于从D点起的不需要的大距离D-F上。但是，现有技术的管箍中距离C-D、D-E以及D-F没有被局限于优化尺寸。因为弧的长度还可以用这里所对的角表示，未变形耳环13下的内箍紧带部分11b的弧便对着一个角a，以便长度等于

式中r是管箍的给定半径，进而从C点至D点，内箍紧带部分11b的弧将等于

而舌形伸出部分61的弧长将等于

内箍紧带部分自A点起的总长度将等于

如果假定自B-C点的弧长等于长度L，略去梯阶部分的额外箍紧带长度，则半径为r给定管箍尺寸所需毛坯长度等于

式中H为耳环的高度。

图6与7说明一现有技术的管箍，该管箍需要上面公式求出的毛坯长度，但它使用过多的箍紧带材料。

因为整个宽度内箍紧带部分仅仅需要延伸至刚好在图5中由D′表示的C点之外的点，从而可节省出从D′点至D点的箍紧带材料。同样地，梯阶部分67的始点F仅仅需要位于离开D′点一个距离，该距离足以使整个带宽内箍紧带部分在耳环塑变至最大可能限度时终结于梯阶式部分67始点前。这意味着，距离D-F可以缩短，以与距离B-C对应，或略大于B-C的距离，作为安全预防措施。换句话说，由于舌形伸出部分仅需要伸展到F′点之外一很小距离，角α′与β按照本发明可以分别缩小至α″和β′，从而使其毛坯长度等于 $2\mathrm{\πr}+\frac{2\mathrm{\πr}(\mathrm{\δ}+{\mathrm{\α}}^{\′\′}+\mathrm{\α}+{\mathrm{\β}}^{\′})}{360}+2H.$

根据本发明，在毛坯需要的长度上可以取得相当可观的节约，其途径是将D点位置靠近C点，因为为了管箍的正常使用，在外箍紧带部分11a与C点外内箍紧带部分11b之间不需要有多大的相互搭接。再有，因耳环13的最大塑变由支脚部分14与15内端的接触限定，阶梯状部分67的始点F仅只需要位于F′点上，该点的位置距D点一个距离B-C，或者出自预防考虑，离开一略大于B-C的距离。接着，舌形伸出部分61可以减少至距离D′-E′，这中间一方面是比较图6与7，它说明典型的现有技术的管箍，另一方面则是图8与9，它说明本发明，通过比较利用本发明可以取得等于S的毛坯材料节省(图6)。

如上所述，角α″只需大到能够保证满足下列要求即可，即内带部分11b整个带宽延伸到图5上D′所示的点。角α″可接近零值，根据本发明作为预防措施可定在0.02～0.15左右，该值取决于管箍尺寸，因为弧长是管箍半径的直接函数。对应于梯阶形部分67始点的F′点仅需要放在距D′点一距离，使等于或出自预防措施考虑略微大于该角α，以期保证整个宽度内带部分11b的端部能够在耳环最大塑变时处于或略微超出于梯阶部分67。那么舌形伸出部分61的长度，即β′角就仅只需要这样一个尺寸，使之从D′点起测量，能够恰好延伸过梯阶式部分的孔口，这意味着β′角应大于该角α，例如大于量为角α的约0.1至约0.25。

A点至B点的角δ可分为角δ′与角δ″，从而角δ′对着A点至G点的弧，亦即外带部分11a的自由端至外带部分自由端之外的最后口35的边缘的弧。从而该弧的长度决定于所使用的机械连接头，即钩的类型和口的数量以及管箍使用的材料，也就是材料厚度和类型以及箍紧带内预期圆周方向上的最大应力。换言之，各相邻口35之间的腹板部分之间的距离d(图8)必须足以避免材料撕裂。对于自第一个口外带部分自由端最近边缘与外带部分端部的距离而言，也是这样。至于管箍G点与B点之间的长度f，从材料强度角度没有这类特定要求。但是，长度f即角δ″应能足够满足钳子的钳口活动而又不影响机械连接头。在任何情况下，角δ″可明显小于角δ′，而对于管箍给定尺寸和给定材料以及所要求的预定箍紧力，可凭经验确定或算出最佳值。

对于一所谓给定尺寸的无梯级管箍，根据本发明其最佳长度的计算方法决定于：支脚部分14与15的内端B和C所对的弧，或者搭接部分的长度L，可将其假定为相当或几乎相等于安全距离B-D′，以便在机械连接头卡住时使整个宽度内箍紧带部分伸展过未变形耳环下间隙之外。这一假定的依据是，耳环13的最大塑变由二倍的箍紧带厚度所限定。视需要，作为预防措施可取一仅仅大于此距离L的距离，而随之舌形伸出部分有一长度D′-E′，它延伸在梯阶状部分上开口之外仅仅一微小距离，该部分的始点F′相距整个宽度内带部分D′端一距离，该距离约等于或略大于距离L。

参考在此种应用中搭接部分的长度L，可以假定支脚部分14与15为直线性的，平行的。但是如同2000年2月16日提出的第09/504850号申请所公开的那样，该申请的全部内容以参考的方式包含在本发明中。在这种支脚部分不平行和/或非直线性时，在与箍紧带相连接处支脚部分内端相互间的间隔被认为是代替搭接部分长度L的有效尺寸，本说明中或权利要求书中的任何引让均应如此解释。

由于给定管箍尺寸所需圆周由等式2πr决定，本发明提出毛坯需要长度的优化方法，其途径是承认，只有对内外带部分之间的相互搭接区域使用某种限制性标准才能做到这一点，而且可以作为可塑变耳环支脚部分内端的间距的函数来做到这一点。

虽然只展示和介绍按照本发明的一种实施例，可以理解的是，本发明不限于此，而是大量的改变和改进可为技术上精通此领域的人所通晓。例如，本发明可用在具有“Oetiker”耳环和上述结构构件的任何管箍上，以期避免在内箍紧表面上出现任何梯阶、间隙或断续。此外，舌形伸出部分可在横截面上凸起成形，这就可在梯阶状部分上产生略微狭窄的孔口，并且略微相应增加孔口每侧箍紧带部分的宽度，由其吸收固紧时箍紧带中产生的最大拉应力。因此，我不想局限于这里已证明和说明的细节。而意在涵盖所附权利要求书范围包含的一切诸如此类的改变与改进。

Claims (12)

1、一种管箍，包括具有相互搭接的内外箍紧带部分的箍紧带部分，一个用于连接相互搭接带部分的连接头，一个用于减小管箍直径尺寸以将管箍紧固在所要紧固的物体上的紧固件，所述紧固件包括一可塑变耳环，该环具有一对通常向外延伸的支脚部分，所述支脚通过沿箍紧带装置纵向延伸的桥接部分互相连接起来，所述支脚部分的内端互相间隔一个第一预定距离，所述接头比所述紧固件更靠近外箍紧带部分的自由端；以及另外的装置，用于提供一种内箍紧表面，基本上使箍紧表面不存在梯阶、间隙或断续，所述箍紧表面包括位于所述内箍紧带端部的舌形伸出部分和位于外箍紧带部分的梯阶状部分，外箍紧带部分具有与箍紧带厚度大致相当的径向高度，并具有一个开孔，开孔的尺寸使得所述舌形伸出部分可延伸穿过，

其特征在于：内箍紧带部分的整个宽度延伸超过更远离外箍紧带部分自由端的一对支脚部分之一的内端一个第二个距离，此距离在连接头被卡住和紧固件仍处于非紧固状态时，足以在所述支脚部分内端与外箍紧带部分的连接处之外最多延伸仅一个短距离；且所述梯阶部分的位置相距整个宽度内带部分的端部的距离约等于所述第一距离；并且所述舌形伸出部分具有一个大于所述第一距离的长度，以便所述舌形伸出部分仅以一微小的距离延伸穿过所述孔口。

2、按照权利要求1所述的管箍，其特征在于：所述第二距离显著小于所述第一距离。

3、按照权利要求2所述的管箍，其特征在于：所述第二距离为所述第一距离的0.05至0.15倍。

4、按照权利要求1至3中任一项所述的管箍，其特征在于：所述之舌形伸出部分长度大于等于所述第一距离。

5、按照权利要求4所述的管箍，其特征在于：所述之舌形伸出部分的长度比第一距离长出的量为所述第一距离的0.15至0.2倍。

6、按照权利要求1或2所述的管箍，其特征在于：具有半径r的管箍毛坯的长度符合下列公式：

$2\mathrm{\πr}+\frac{2\mathrm{\πr}(\mathrm{\δ}+\mathrm{\α}+{\mathrm{\α}}^{\′\′}+{\mathrm{\β}}^{\′})}{360}+2H$

式中δ是由外箍紧带部分自由端至所述一对支脚部分的另一个的内端的箍紧带长度对着的角；α是由所述之第一距离对着的角；α″是由所述之第二距离对着的角；β′是从整个宽度内带部分的端部至舌形伸出部分端部的箍紧带部分长度对着的角；且H是桥接部分高度，并假定第一距离基本上对应于桥接部分长度L，且由于梯阶部分高度的关系略去箍紧带的较小长度。

7.按照权利要求1或2所述的箍紧带，其特征在于：所述舌形伸出部分在横截面上成形凸起。

8.按照权利要求1或2所述的管箍，其特征在于：所述孔口基本上位于箍紧带的中央且在箍紧带横向上的宽度为箍紧带宽度的约30％至约50％。

9.按照权利要求1或2所述的管箍，其特征在于：在箍紧带横向上的所述孔口的宽度约等于所述梯阶部分中箍紧带的每一剩余侧向部分的宽度。

10.按照权利要求1或2所述的管箍，其特征在于：所述连接头在所述内带部分上包括至少一个向外延伸的钩以用于咬住上述外带部分上至少一个口，并且从外带部分自由端往外的上述口的最后一个的横边与所述一对支脚部分中另一支脚部分相距至多等于所述第一距离的距离。

11.一种优化由带材制作的管箍所需毛坯的长度的方法，管箍包括连接相互搭接带部分的连接头；一耳环状紧固件，该紧固件有一对通常外伸的支脚部分，该支脚部分在管箍处于非固紧状态下由一预定长度的桥接部分相互连在一起，相互搭接整个宽度内带部分将耳环状紧固件下的任何间隙搭接起来，以及避免管箍的内箍紧表面中出现任何梯阶、间隙或断续的装置。

包括作为所述桥接部分长度函数确定下列值的步骤：

a)相互搭接的整个带宽内带部分的端部。

12.按照权利要求11所述的优化由带材制作的管箍所需毛坯长度的方法，还包括作为所述桥接部分长度函数的确定下列值的步骤：

a)梯阶状部分相对整个带宽内箍紧带部分端部的位置；

b)舌形伸出部分长度。

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