CN1551962A - 具有挤压套筒的管子挤压接合装置以及挤压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管子挤压接合装置，其中在挤压的状态下一个管子的至少一个端部(10)借助于一个外部轴向推到该管子上的、施加径向挤压力的挤压套(22)与一个装入管端中的支承套(12)相连接，其中为了产生挤压而使设有压缩套(18)的管端(10)在支承套(12)上移动，并使挤压套(22)沿轴向推到在支承套部位处的管端上。按照本发明，挤压套(22)在内侧处、在当推移该挤压套时首先滑动到支承套部位上的部位中具有至少一个径向环绕的挤压凸起或者具有至少一个横断面(24、26)逐渐缩小的部位，这个部位的设计应保证通过该部位所产生的挤压力要比由挤压套(22)的至少一个沿轴向在推移方向上位于该挤压凸起或者横断面逐渐缩小的部位后面的轴向内部段(32)所产生的挤压力要大。因而在挤压时所出现的摩擦力和因而所必须施加的挤压力就减小了。

Description

具有挤压套筒的管子挤压接合装置以及挤压方法

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的管子挤压接合装置、一种按权利要求8所述的挤压套以及按权利要求9的前序部分所述的挤压方法。

这种类型的管子挤压接合装置例如由EP0159997已知。这种接合装置用于在由塑料以及由相对比较软的金属以及由多层复合材料制成的管子中建立可靠的和长期稳定的连接。该已知的管子挤压接合装置可以将用作用于连接例如液压管路、水管和天然气管路的焊接方法的另一种可选择的方案。

挤压的原理在于：将待挤压的管端推到一个通常设计成异型的支撑套上，这个套是配件的一部分。支撑套或者异型断面的直径应保证在重视管子直径的可能的公差的情况下，使管子不用花费很大的力就能够插装到支撑套上去。在已知的挤压中在管端上推上一个压缩套。在该压缩套上最后要轴向推上一个锁紧挤压套(以后简称为挤压套)。该挤压套具有这样一个内异型断面：使压缩套和位于其下面的管子产生这样变形，使管子材料压入到支撑套的异型断面中，以得到一种长期稳定和长期密封的挤压。为了推动挤压套，尤其对于较大的管子或者对于金属管子必须要有大的轴向力，这种力通常借助于一种专门的液压挤压工具来施加。在已知的管子挤压接合装置中，挤压套的特征是一种基本上为圆柱形的内异型断面。

已知的管子挤压接合装置的缺点是：为了挤压而将要施加的力相对较大，因而即使在应用液压挤压工具时已知的挤压的应用范围也受到了取决于管子直径、管子壁厚和管子材料的硬度的限制。这种大的挤压力与将管子材料挤到了支撑套的异型断面中有关。尤其在厚壁管时为此需要较大的力。为了补偿管子壁厚(尤其是管子内径)的公差，并且一方面尽管有公差仍应保证使管端以合理的力能够推到支撑套上、另一方面保证使管子材料充分地压入到支撑套的异型断面中并因此保证可靠的密封，管子材料的变形必须具有某种大小程度。由于这些原因已知的挤压系统尽管其可靠性较好但在较大的管路中至今仍无法应用，这是因为所需要的挤压力达到了材料可承载能力的极限而且所需要的挤压工具很复杂。

本发明的任务是减少在已知的管子挤压接合装置中所要施加的轴向挤压力。这样即使具有较大直径的管子或者由较硬的、也就是难以变形材料制成的管子也应该可以实现挤压。此外由于需要施加的挤压力的减小而使挤压工具可以设计得更紧凑和更价廉，并且更容易操作。

上面所述的任务用一种按权利要求1所述的管子挤压接合装置或者一个按权利要求8所述的挤压套或者用一种按权利要求9所述的挤压方法来解决。

本发明的合适的方案由从属权利要求得出。

在按本发明的理论的范围内，原则上可以使用一种没有异型断面部分的压缩套，然而最好使用一种有异型断面部分的压缩套，以下的说明都是以此为出发点的。

按照本发明的管子挤压接合装置或者挤压套根据权利要求1其特征在于，挤压套至少具有一个径向环绕的挤压凸起或者具有一个横断面逐渐缩小的部位。通过所述至少一个挤压凸起或者至少一个横断面逐渐缩小的部位，就保证了在推动挤压套时压缩套的或者说管端的真正的变形功只是通过该挤压凸起的边棱或者通过该横断面逐渐缩小的部位所产生。挤压套的其余的内部部位与挤压凸起或者逐渐缩小的部位相比略有缩进。因而在压缩套和挤压套上下相互轴向滑动时的摩擦力就明显降低，这种摩擦如在本发明的范围中已经了解的那样，占到用于挤压所必需的力的大部分。挤压的质量因而得以改善，这是由于压缩环的材料或者管子的材料基本上进行非弹性的变形、并因而在凸起或者缩小部分通过了对应的轴向挤压部位之后保持其形状。在所述已知的管子挤压接合装置中，它们具有一个挤压套，该挤压套有一个基本上为圆柱形的内异型断面，压缩套的整个圆周表面就用局部很大的恢复力压在压缩套的整个位于支撑套部位中的内表面上，这无论在大管径还是小管径时都造成很大的摩擦力。在已知的管子挤压接合装置中的摩擦力在数量级上随着管子直径或者管子壁厚而过度提高，这在本发明的范围中很大程度地避免了。用按本发明的挤压套可以使所需的最大挤压力在数量级上例如减少30％至50％，而在这种情况下并不降低挤压的质量。

在本发明的一种优选实施形式中，至少一个挤压凸起具有一个基本为圆形的横断面形状，也就是成形在挤压套内侧面上的挤压凸起在横断面中具有一段圆形结构。挤压套特别优选地具有一种基本上为中空圆柱形的或者向后略呈锥形扩展的基本形状，其中紧挨着在滑动到支撑套部位上的端侧上设置一个第一倒圆的、具有一个第一最小直径的挤压凸起；并沿轴向在推移方向上、位于该第一挤压凸起的后面设置了一个第二倒圆的、具有一个第二最小直径的挤压凸起，该第二最小直径小于第一最小直径。通过这两个具有不同最小直径的不同的挤压凸起可以分两个阶段进行挤压，这样用于变形所需的轴向力比单一阶段时的挤压来说就减小了。

通过挤压凸起的倒圆的形状使挤压套在压缩套上形成了一个小的传力配合的支承面，因而又减小了摩擦。由于该倒圆的形状还改善了滑移性能，而且避免了损伤压缩套。

然而一种替换方案是，该凸起或者横断面的缩小在本发明范围内例如也可以基本上设计成三角形或矩形的或者多个肋板的形状或者各种任意的不同的形状，只要保证使挤压力基本上施加在挤压套的沿挤压方向的“前面”部位中以便减少摩擦即可。

特别优选的是，挤压套在其位于挤压凸起对置的端侧部位上具有一个带有一个(最好基本上为锥形的)横断面逐渐缩小的部位。这个锥形部位造成使管端和支撑套之间的环形间隙在挤压行程的最后段上附加地受到压缩。因而阻止了在管子里输送的介质经过环形间隙而渗入支撑套和管子之间的部位中，并且阻止了在那里有可能产生的腐蚀效应。

压缩套可以最好在外侧有一个异型断面部分，它与支撑套的异型断面部分相对应，也就是该压缩套在该部位中具有较大的直径，其中支撑套异型断面分别具有一个凹槽。因而强制使管子材料尤其是进入到支承套的凹槽中。异型断面部分最好也设计成倒圆的，以便改进滑动性能。

挤压套的表面最好设计得比压缩套的材料更硬些。

以下根据附图举例来详细说明本发明。附图示出：

图1一种按本发明的处于非挤压状态的管子挤压接合装置的横断面局部视图；

图2按图1所示的管子挤压接合装置的另一种可替换的实施方式；

图3按本发明的挤压套的横断面的放大视图；

图4挤压状态下的按图1所示的按本发明的挤压套。

在图1中表示了按照本发明的一种管子挤压接合装置(不成比例)的横断面，其中接合装置整体做成旋转对称的(下部的镜像形成的部分未示出)。用于各个元件的材料可以是塑料(尤其是变性塑料)或金属(如钢、铜、黄铜、铸造材料)。管子挤压接合装置具有一个管端10，它在一个具有异型断面的支撑套12上推动。支撑套12是一个未完全示出的管路附件(例如一个连接器、一个三通等等)的零部件。管端10靠在一个与该管路附件集成地构成的挡块16上。在管端10插到支承套12上之前就使一个压缩套18在该管端上推向挡块16，该压缩套18具有一个基本上为圆柱形的内直径和一个带有两个圆的异型断面部分20a、20b的外直径。

关于压缩套18，通常借助于一种专门的液压工具可以将一个挤压套22轴向推动到压缩套18上。挤压套22的轴向内轮廓的结构设计应保证使压缩套18、并因而使位于其下的管端10产生变形，从而使管端10的材料嵌入支撑套的异型断面部分中(参见图4的挤入状态)，并达到一种特别牢固的轴向固定和长期稳定的密封。

在本发明范围内该挤压套(见图3所示放大图)具有两个径向环绕的挤压凸起24和26。第一个挤压凸起24直接设置在挤压套的朝向管路附件的端面上。在挤压方向上、在第一个挤压凸起24的后面(也就是图中左面)有第二挤压凸起26，由于此凸起使挤压套比由于第一个挤压凸起24而变得窄小的多。第一个挤压凸起可以在该轴向部位上、在第二个挤压凸起之前略微缩回，如由图1可见的那样；或者也可以在过渡部位中过渡到一个近似圆柱形的面。重要的是，该挤压套在该第二个挤压凸起26之后略微缩回，从而使挤压力、并因而使摩擦力在这个部位32中由于相应的“卸压”而减小。

当推进挤压套22时使压缩套18以及位于其下面的管端10受到压缩。凸起较高的异型断面部分20a、20b在该实施例中先后就通过两个凸起24、26分两个阶段进行压缩，而其余的部位则主要由阶段26进行压缩。异型断面部分的以及凸起的倒圆形状导致良好的滑动特性。此外这里真正的接触面30是相对较小的，因而同样也减少了摩擦。总之以这种方式使管子产生如此变形：使管子在支承套12的异型断面部位处固定住。由于该变形一部分是非弹性的，因而作用在挤压套的中间部位32上的回复力就比在挤压凸起部位中的小得多。因而要所要克服的摩擦力在挤压行程上相对保持不变，这与现有技术相反，在该现有技术中这些力则通过在挤压行程上越来越大的相互对着的面而明显增大。

另外凸起24、26附带完成一个挤压套的固定锁紧功能，这是因为该挤压套在终止位置上(图4)以一种形式补加有凹坑，因而阻止了挤压套的退回运动，因而该挤压套是自锁的。

在对着管端(图中左边)的端面部位中附加设有一个锥形逐渐缩小的部位28(在图1中该锥形部位的尺寸为了加以说明与图3不同作了强化表示)。因而就可以使管端10在过渡部位中对于支承套12进行特别强烈的形状配合连接的压紧，从而可靠地阻止在管子10中输送的介质渗入到管端和支承套之间的环形间隙中，并阻止因而引起的间隙腐蚀。向着正面端在一个短段上又使压缩套设计成圆柱形的。

在图2中表示了按本发明的管子挤压接合装置的另一种可选择的实施形式，其中同样的部分采用了同样的附图标记。与图1的区别在于，主要是支承套12和压缩套的异型断面部分不同，该压缩套具有三个异型断面部分20a、20b和20c。

由图可见，压缩套18在挤压状态下略微超出挤压套22。因而对管端10产生了附加的支承。

按照本发明的挤压除了塑料管之外也适合于金属管，例如有钢、合金钢和铜制成的管。

Claims (10)

1.管子挤压接合装置，其中在挤压状态下一个管子的至少一个端部(10)借助于一个外部的、轴向推到管子上的、施加径向挤压力的挤压套(22)以及一个压缩套(18)与一个已插入到管端中的支承套(12)相连接，其中为了产生挤压而将管端(10)推到支承套(12)上，该压缩套布置在管端上，并将挤压套(22)沿轴向推到在支承套部位上的压缩套上，其特征在于，挤压套(22)在内侧处、在当推移该挤压套时首先滑动到支承套部位上的部位中具有至少一个径向环绕的挤压凸起或者具有至少一个横断面(24、26)逐渐缩小的部位，该部位应保证通过该部位所产生的挤压力要比由挤压套(22)的至少一个沿轴向在推移方向上位于该挤压凸起或者横断面逐渐缩小的部位后面的轴向内部段(32)所产生的挤压力要大。

2.按权利要求2所述的管子挤压接合装置，其特征在于，压缩套(18)具有异型断面。

3.按权利要求1或2所述的管子挤压接合装置，其特征在于，所述至少一个挤压凸起或者横断面(24；26)缩小的部位具有一个基本上为圆形的横断面结构。

4.按权利要求1至3中任何一项所述的管子挤压接合装置，其特征在于，挤压套(22)具有一个基本上为中空圆柱形的或者略微呈锥形的基本形状，其中紧挨着在推移到支承套部位上的端侧面上设有一个第一倒圆的、具有一个第一最小直径的挤压凸起(24)以及沿轴向在推移方向上在该挤压凸起后面设有一个第二倒圆的、具有一个第二最小直径的挤压凸起(26)，该第二个最小直径小于第一个最小直径。

5.按权利要求1至4中任意一项所述的管子挤压接合装置，其特征在于，挤压套(22)在其对着管端(10)的端面部位处有一个部位(28)，该部位(28)具有一个基本上呈锥形的横断面逐渐缩小的部位。

6.按权利要求5所述的管子挤压接合装置，其特征在于，压缩套(18)具有一个外侧的异型断面部分(20a、20b)，它们与支承套(12)的一个相应的异型断面部分相对应。

7.按权利要求6所述的管子挤压接合装置，其特征在于，压缩套的外侧的异型断面部分(20a、20b)是倒圆的。

8.挤压套，其特征在于，这种挤压套用在一个按权利要求1至7中任意一项所述的管子挤压接合装置中。

9.对带有一个具有一个支承套(12)的管路附件(14)的一个管端(10)产生挤压的方法，其中将管端(10)插到支承套(12)上，将一个压缩套(18)推到在支承套部位中的管端上，以及将一个施加径向挤压力的挤压套(22)轴向推到支承套部位中的管端上，其特征在于，径向挤压力通过挤压套(22)增强地由挤压套的一个内部部位(24，26)所产生，该内部部位靠近挤压套(22)的朝向管路附件(14)的端侧。

10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，挤压力附加地由挤压套(22)的一个内部部位(28)所产生，这个部位靠近挤压套(22)的朝向管子的端侧处。

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