CN1671987A - 波纹管软套管导管和连接方法 - Google Patents

波纹管软套管导管和连接方法 Download PDF

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Abstract

为了连接未设有附件的用于在高压应用场合输送最好是气态介质的波纹管软套管，设有一管座(3)，所述管座接纳波纹管软套管(2)的波纹管(6)的露出的端部，并与所述波纹管软套管相压合以形成一金属的密封。通过管座的一个部分(16)的内壁(18)和所述波纹管(6)的肋部(8)之间的一密封套筒(25)来实现所述密封部。管座(3)的另一个部分(17)沿轴向以及在翻转运动上牢固地抓持波纹管软套管(2)的套壳(11)的一个区段(28)，从而波纹管软套管(2)的摆动不会造成波纹管(6)和管座(3)特别是部分(16)之间的相对运动。所述密封区域即使在波纹管软套管导管(1)受到拉伸或弯曲的机械载荷时也保持不受影响。

Description

波纹管软套管导管和连接方法
技术领域
本发明涉及一种波纹管软套管导管和一种用于连接一波纹管软套管以形成所述波纹管软套管导管的方法。
背景技术
采用所谓的波纹管软套管作为流体导管，特别是用于输送流体的设备的可移动连接。所述波纹管软套管具有一个确定一流体通道的内波纹管。所述主要由金属制成的波纹管由一个主要由塑料、弹性体材料以及其它组分制成的套壳包围。套壳通常具有多层的结构。所述套壳例如包括一直接连接在所述波纹管软套管上的软管芯。所述软管芯通常携带一由一种具有高抗拉强度的材料卷绕成的压力支承件，以保证波纹管软套管的抗压性。在所述压力支承件上通常还安装有一个形成一个外部保护套的软管罩。在制造所述波纹管软套管时，以前后顺序进行的工作过程将所述套壳的各层挤出在已经制备好的在两端设有内接头(Anschlussnippel)的波纹管上。但由此导管的长度也确定在由根据生产(条件)固定规定的尺寸上。
因此不具有内接头的波纹管软套管的连接是一个特别大的问题。另一方面使用者特别希望，可在现场—即与规定的制造方法无关地—由一长的或者无端的波纹管软套管半成品材料制成希望的连接导管，而不必依赖波纹管软套管制造者的专门供货。
一波纹管软套管与一后续的导管或一流体输送装置的连接在机械上必须是稳固的。所述连接必须持久地保持密封并应该可用简单的方式形成。如在相应的装置或设备的运行中对所述连接所希望的那样，压力载荷和机械载荷都不应该或不允许造成所述连接的不密封性或其它的损坏。
如果所述波纹管软套管承受高的压力，所述压力持续作用，并且所述波纹管软套管承受温度变化、振动或其它长时间持续的载荷，与一内接头的连接则可能是特别关键的。
发明内容
由此出发，本发明的目的是，提供一种通过使用非预制的波纹管软套管制造承载能力特别强的波纹管软套管导管的可能性。
利用根据权利要求1的波纹管软套管导管以及利用相应的连接方法来实现所述目的：
根据本发明的波纹管软套管导管具有一个波纹管软套管和至少一个设置在端侧的与所述波纹管软套管牢固地相连的管座(Fassung)。所述管座形成一个与一后续导管—例如一管或也可是一所连接的设备的一流体通道—连接的安装件。为了将所述管座与所述波纹管软套管相连，在端侧使波纹管软套管的内部波纹管的一个区段露出，并将该区段插入管座的一第一管形部分中。所述管座发生这样的变形，以使一个由管座接纳的密封套筒的内壁密封地贴合在波纹管的至少一个肋部上。所述优选首先为圆柱形的内壁在变形后以预紧力贴合在所述肋部上，从而所述肋部牢固地压靠在所述内壁上。此外所述密封套筒的材料可塑性或弹性地挤入一肋部的中间空间中。这种压配合形成一种特别可抵抗高压下的流体—如CO2-的可靠的密封。这样的流体越来越多地在冷却机械中用作冷却剂，特别是在汽车工业领域。此外，所述波纹管在所述管座的所述第一部分中牢固但有机械缓冲的配合使得形成了对波纹管软套管的抗振动的机械固定。
在所述肋部中间空间中，保持封闭的环形空间形成一个缓冲空间，所述缓冲空间根据流体的扩散能力不同或早或晚地由极少量的流体填充，但此时在各单个密封位置的压力差降低。分别在肋部/密封套筒的接触位置形成所述密封位置。
密封套筒克设计成完全均匀的。也可以给所述密封套筒设置嵌入件，以例如形成扩散阻塞部。
此外，所述管座与波纹管软套管的所述套壳相连，例如通过一个杯形部分，所述套壳延伸进入所述杯形部分。
通过除去套壳的一部分并通过将所述波纹管固定在管座中，这种连接可事后在波纹管软套管的端部上形成。
为了形成波纹管在所述管座的第一部分中流体密封的压配合(Presssitz)，可使所述管形的第一部分沿径向方向进行变形。在一个在波纹管的一个或多个肋部上张紧的环形区域上进行所述变形。例如可通过一压紧装置进行所述变形，所述压紧装置具有多个径向向内移动的压紧爪，并且在其作用下所述管形部分变窄，从而将所述波纹管夹紧。波纹管在多个肋部上的支承和夹紧形成一特别可靠的机械连接和良好的密封。除此以外还可使用磁力压缩(Magnetkompression)或收缩接合。
可通过波纹管和管座件之间的金属密封来补充所述密封套筒的密封。为此管座的具有较小内径的一区段直接压套在所述波纹管上。特别是在压力高的情况下这还会提高扩散密封性。此外还可通过焊接连接增强并进一步改善所述密封性。为此例如首先将管座部分与波纹管压合，然后对所述压合连接进行加热。例如可利用一感应加热过程来实现所述加热。通过作用在波纹管的肋部和内壁之间的接触面上的压力和短时间作用的高温(低于相关金属的熔点)的共同作用可形成一焊接连接。
通过将一相应的导管件插装入所述第一部分并与该部分钎焊连接，所述管座的第一部分在另一流体通道上的连接例如可通过钎焊或焊接连接的方式完成。所述导管结构还可与所述波纹管钎焊或焊接。优选的是与所述波纹管端侧的端部钎焊连接。
所述管座的第二部分可与波纹管软套管的套壳形锁合地接合作用。为此可径向向内挤压所述第二部分，例如通过在一窄的或宽的环形区域内进行挤压。如果在一个窄的环形区域内进行所述挤压，所述区域最好位于波纹管的两个肋部之间，以减小或防止波纹管变形。
可根据要求对所述管座的第二部分进行内侧成型处理。为此可在其内壁设置肋部或一螺纹。由此在挤压时，可在所述管座和所述套壳之间实现一特别牢固的连接。
本发明的实施形式的有利的详细情况可由下面对附图的说明、附图或从属权利要求中得出。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。图中表示：
图1一波纹管软套管导管的纵向局部剖视图，
图2一波纹管软套管的纵向局部剖视图，
图3根据图2的带有一在端部区域被除去的套壳的波纹管软套管的纵向局部剖视图，
图4一用于根据图2的连接在另一导管件上的波纹管软套管导管的管座的纵向局部剖视图，和
图5一个波纹管软套管导管的改变的实施例的压合状态和纵向局部剖视图。
具体实施方式
在图1中局部地示出一个波纹管软套管导管1。所述波纹管软套管导管1包括一个形成一柔性的流体导管的波纹管软套管2。所述波纹管软套管2通过一个管座3连接在一个管件4或其它导管结构上。也可设置一个连接件代替管件4，所述连接件形成一后续的导管或者是一个所连接的设备的一个组成部分。图1所示形式的波纹管软套管导管适于形成制冷机械的单个设备或部件之间可移动的和抗振动的流体连接。波纹管软套管导管1特别适于连接处于高达几百bar的内压下的流体腔。
波纹管软套管2包括一个波纹管6。所述波纹管具有一圆形的横截面，其中所述波纹管的直径沿其轴线7波纹状地增减。所述波纹管6是一薄壁的金属管。由于波纹状的直径变化，所述波纹管具有环形的相互隔开的肋部8，所述肋部之间分别存在中间空间9。所述肋部8形成单个的环或一个螺纹。
图2中专门示出了波纹管软套管2。所述波纹管6携带一个套壳11，所述套壳包括一个软管芯12、一个相对于波纹管6对中地设置在所述软管芯12上的压力支承件14和一个外部覆盖件15。所述软管芯12例如是一弹性体，它与波纹管6材料锁合(stoffschlüssig)地连接，并坐靠在肋部8上，还填充肋部8之间的中间空间9。其圆柱形的外壳由压力支承件14包围，所述压力支承件例如由一织物软管形成，该织物软管包括交叉的织物纱或线或一类似的抗拉伸结构。所述外覆盖件15也是一用于形成波纹管软套管2的外部保护的弹性材料或塑料。
在图4中专门示出的管座3用于连接波纹管软套管2。所述管座3具有一第一管形部分16和一第二杯形部分17。所述第一部分16以其内壁18确定一个通过口19。所述通过口大致为圆柱形的—至少它具有一个圆柱形的区段21，所述圆柱形的区段的直径略大于所述波纹管6的外径。
所述第一部分16延伸进入所述第二部分17的一底部侧的开口并在这里与设计成杯形的第二部分17的底部连接，例如焊接或钎焊或一体地形成。一个后续的开口22从所述通入杯形部分的通过口19出发穿过部分17延伸。从而管座2在两个端侧都是开口的。所述第二部分确定开口的壁部23设计成例如光滑的圆柱形的。
在图4中在管座3与波纹管软套管2的连接部和挤压部之前示出的一密封套筒25属于所述管座3。密封套筒25设计成中空的圆柱形，并具有一圆柱形的内壁25a。所述密封套筒在其外侧上具有一圆柱形的外壳面。所述密封套筒25的外径大致与部分16的内径相同或略小。与此不同，内壁25a的直径略大于肋部8(图3)的外径。密封套筒25由一种可变形的材料制成，例如塑料或弹性体。所述材料最好是可弹性或塑性或弹-塑性变形的。所述材料可是不会被所述待密封的流体腐蚀的一种硅橡胶、一种其它的橡胶或其它合适的塑料。密封套筒25的长度基本上与部分16的长度相同。所述密封套筒可插入所述部分，此时，密封套筒以其端面在从部分16到管件4的过渡部处贴合在一个环形凸肩上。
按以下所述制造图1中示出的波纹管软套管导管1：
首先从一合适的原材料中以希望的长度分离出一段波纹管软套管2。然后在波纹管6的一个端部区域24内将套壳11从图3中局部地示出的波纹管软套管2上除去。此时在端部区域24内波纹管5露出。此时利用环绕的钢丝刷对端部区域24的至少几个肋部8进行清洁，直至所述肋部在肋部8的外周向具有一金属洁净(露出金属)的表面。可不必从中间空间9清除存在的软管芯的弹性体残余物—所述残余物可保留在中间空间中。但也对中间空间9进行清洁以形成缓冲空间，这可能是有利的。但如果肋部8形成一螺纹，在任何情况下中间空间都保持由弹性体填充，以封闭肋部之间的螺纹导程。
波纹管露出的端部区域24和未破坏的套壳11之间的过渡部由一环形凸肩27形成，所述环形凸肩的形状与杯形部分17的底部(图1)的形状相配合。在该实施例中所述环形凸肩27通过一个基本上为平面的所述套壳11的环形端面形成。
如图3所示，为了进一步安装管座3，将波纹管软套管2的准备好的端部推入根据图4的管座中，直至波纹管6的端侧的端部贴合到管件4上，而环形凸肩27贴合到部分17的底部上。图7中示出这种状态。此时端部区域24位于密封套筒25中。此后端部区域24与部分16中的密封套筒25坐靠。
根据要求可在波纹管6和管件4的端侧端部之间填入一由焊料组成的环。波纹管6的肋部8以较小的空隙坐靠在密封套筒25中。所述密封套筒25和波纹管软套管2的套壳11同样以较小的空隙坐靠在管座3的部分17中。
如果存在焊料，则现在首先进行一钎焊过程，在所述钎焊过程中所述波纹管6以其端部在一个钎焊位置34处钎焊在管件4或部分16上。如果事先装入一焊料环，只通过加热管座3的相关区域即可实现所述钎焊。此时中间空间9不被焊料填充—即所述中间空间保持空闲。在这个方法步骤中，还可根据要求在部分16和17之间形成钎焊连接，如果此前并未已经形成所述连接。与此相反，如果不希望在波纹管6的端部和管座3或管件4之间形成钎焊连接，则可省去钎焊步骤。
为了形成对流体通道—即最终对波纹管6-相对于管件4的密封，现在管座3转化成图1中所示的形状。为此分别在一环形区域内径向向内挤压(例如通过多个径向向内移动的作用在部分16的外周向上的挤压爪)两个管座部分(部分16、部分17)。部分16、17发生塑性变形。由此通过口19的自由内径在区段21中变小。所述密封套筒25由此被挤压在端部区域24上，并在径向指向内的预紧力的作用下以其内壁25a贴合在肋部和存留在中间空间中的弹性体残余物上。这(种压合)以及密封套筒25在部分16内的内壁18上的压配合使得形成一可靠的密封。
在区段28中形成环形的径向向内变形的挤压区域29、31，所述区域在轴向上与肋部8之间的中间空间9相对应，并形锁合和力锁合地夹紧套壳11。由此波纹管软套管2的套壳11轴向牢固地保持在管座3中。与此不同，通过内壁18和肋部8的外周向面之间在区段21内的金属压配合实现密封。
如图1所示，可在波纹管6中装入一个软管或柔性的管32，所述管无间隙地伸入管件4中并相对于流体通道覆盖肋部8。特别是因为所述管座3连接所述波纹管软套管而在任何位置都未使其内径减小，所以能够实现所述(无间隙的插入)状态。所述管32可用于降低由流体流发出的噪声以及用于降低流动阻力。但也可根据要求省去所述管。
图5示出管座3的一个改变了的实施形式。所述实施形式基本上与前面所述的管座3一致。区别在于如下所述：
除密封套筒25外，根据图5的管座还附加地具有一个金属的密封部作为密封结构。为此将第一部分16分出一个区段21a，所述区段的内径大致与肋部8的外径相同或略大于所述外径。此外所述第一部分16还具有一第二区段21b，该区段的内径与密封套筒25的外径相同。在挤压时，径向向内挤压所述两个区段21a、21b，由此在区段21a中实现了分别与每个肋部8的外顶部的一金属密封。对区段21b的挤压导致套筒25的挤入并从而形成一弹性的密封。在该实施形式中最好清空中间空间9，以形成缓冲空间9a。但也可以放弃对中间空间9的清空。
图6示出另一个与按图1的实施形式基本上相同的改变的实施形式。但除密封套筒25之外还设有另一个与密封套筒25隔开小的轴向距离地设置的密封套筒26。密封套筒25、26也可在端侧相互贴合。该实施形式提供了由不同的材料制成密封套筒25、26的可能性。例如可存在不同的强度、弹性或化学耐抗性。该实施形式提供了使密封布置结构最佳地与困难的条件相适应。
最后在图7中示出管座3和利用该管座实现的密封结构的另一个改变的实施形式。与根据图1的实施形式的区别在于，密封套筒25不是设计成均匀的，而是包括嵌入件25b、25c。如所示那样，所述嵌入件例如以扁平的金属环的形式同轴地装入密封套筒中，以形成扩散阻塞部和限制密封套筒25的径向可压缩性。环形的嵌入件25b、25c最好设置在中间空间9的区域内。如所示那样，所述嵌入件可具有矩形的、正方形的或也可是圆形的横截面。在该实施形式中，最好对中间空间进行清洁。但也可以特别是在嵌入件的区域内不进行清洁，以在这里实现存留的弹性体残余物和密封套筒25之间的特别高的压力。
对于其它情况，对根据图1的实施形式的说明也适用于根据图6和图7的实施形式。
在对前述实施形式的改变中，密封套筒25从一开始还可相对于部分16具有一定的尺寸余量(bermaβ)并可压入该部分。所述密封套筒还可由一种粘接性的可通过变形激活的物质、一种可热熔的物质或类似物质组成。
对于根据前面所述的实施形式的管座，部分17在其壁部23上设有一个成型部。所述成型部可通过单个的相对于轴线7对中地设置的环形肋部形成。在初始状态下，即当部分17还未变形时，肋部33的内径的尺寸大于覆盖件15的外径的尺寸。由此套壳的区段28可轻易地插入管座3中。然后在挤压时(径向挤压部分17)，肋部33挤入波纹管软套管2的覆盖件15并形锁合地固定该覆盖件。当用于使部分17变形的径向向内的周向力应作为在部分17的一较宽的环形区域内的施力而施加，以使几乎整个壁部23径向向内变形，则该实施形式具有特别的重要意义。代替肋部33也可设置一自攻螺纹部(Schneidgewinde)，如果管座3与波纹管软套管2螺纹连接，则在覆盖件15中切削出所述自攻螺纹部。
为了连接未设有附件的用于在高压应用场合输送最好是气态介质的波纹管软套管，设有一管座3，所述管座接纳波纹管软套管2的波纹管6的露出的端部，并与所述波纹管软套管相挤压以形成一金属的密封部。通过管座的一个部分16的内壁18和所述波纹管6的肋部8之间的一密封套筒25来实现所述密封部。管座3的另一个部分17沿轴向以及在翻转运动上牢固地抓持波纹管软套管2的套壳11的一个区段28，从而波纹管软套管2的摆动不会造成波纹管6和管座3特别是部分16之间的相对运动。所述密封区域即使在波纹管软套管导管1受到拉伸或弯曲的机械载荷时也保持不受影响。

Claims (19)

1.特别是用于压力输送装置，特别是机动车辆的制冷机械的波纹管软套管导管，包括：
一个具有一波纹管(6)的波纹管软套管(2)，所述波纹管具有轴向相互隔开的螺旋形或环形的肋部(8)并由一套壳(11)包围，除至少一端部区域(24)以外，所述套壳包围所述波纹管(6)；
一个管座(3)，所述管座具有一带有用于接纳所述端部区域(24)的通过口(19)的第一管形部分(16)和一个具有一用于接纳所述套壳(11)的一个区段(28)的开口(22)的第二管形部分(17)，其中由所述第一部分(16)的一内壁(18)确定所述通过口(19)，而由所述第二部分(17)的一壁部(23)确定所述开口(22)；
一个与管座(3)流体密封地连接的导管结构(4)，
其中，在所述第一管形部分(16)中设有至少一个密封套筒(25)。
2.按权利要求1的波纹管软套管导管，其特征在于，所述管形部分(16)是一金属管，所述金属管沿其径向方向这样地变形，以使所述密封套筒(25)密封地贴合在第一部分的内壁(18)和波纹管(6)的至少一个肋部(8)之间，其中在所述第一部分(16)和所述波纹管(6)之间形成一流体密封的压配合。
3.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第一管形部分(16)在其径向方向上这样地变形，以使该部分将所述密封套筒(25)以该密封套筒的内壁(25a)密封地压靠在所述波纹管(6)的多个肋部(8)上，并且在所述第一部分(16)和所述波纹管(6)之间在接入密封套筒(25)的情况下形成一流体密封的压配合。
4.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第一部分(16)发生塑性变形。
5.按权利要求4所述的波纹管软套管导管，其特征在于，在所述第一部分(16)的一个环形区域(21)内的塑性变形径向地指向内部。
6.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述密封套筒(25)在安装状态发生塑性变形。
7.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述密封套筒在安装状态发生弹性变形。
8.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述变形的密封套筒(25)在所述波纹管(6)和所述变形的第一部分(16)之间形成一形锁合连接。
9.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述密封套筒(25)由唯一一种材料制成。
10.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，所述密封套筒(25)具有至少一个由一种其它的材料制成的嵌入件(25b)。
11.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述密封套筒(25)配设有另一个轴向与所述密封套筒(25)相贴靠或与所述密封套筒(25)隔开一定距离设置的密封套筒(26)。
12.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述波纹管(6)与所述导管结构(4)相连接。
13.按权利要求10和11所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述导管结构(4)与所述第一部分(16)和所述波纹管(6)钎焊连接。
14.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第一部分(16)和所述第二部分(17)相互焊接或钎焊，或者一体地相连接。
15.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第二部分(17)和所述套壳(11)形锁合地接合。
16.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第二部分(17)与所述套壳(11)挤压接合。
17.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，所述第二部分(17)具有一内部成型部(33)。
18.按权利要求1所述的波纹管软套管导管，其特征在于，在所述波纹管(6)内设置一软管(32)。
19.用于将一波纹管软套管导管(2)连接到其它的导管结构(4)上的方法，包括以下步骤：
a.在一个端部区域(24)内除去波纹管软套管(2)的套壳(11)，
所述端部区域的长度小于一管座(3)的一第一部分(16)的长度，
b.对波纹管(6)露出的端部区域(24)进行清洁，
c.将一个密封套筒(25)套装在所述波纹管软套管的端部区域(24、
28)上或将所述密封套筒(25)插装在所述管座(3)中，
d.将所述管座(3)套装在所述波纹管软套管(2)的端部区域(24、28)上，
e.将所述导管结构(4)插装入所述管座(3)的第一部分(16)中，
f.将所述导管结构(4)与所述第一部分(16)相连接，
g.使所述管座(3)变形，以相对于所述波纹管(6)和所述套壳使所述管座固定和密封。
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