压装装置、部件和方法与流程

技术领域

本发明涉及流体流动系统，特别涉及带有在流体流动系统中使用的可视指示器(visual indicators)的压装配件(press fittings)。

背景技术：

管路系统用来方便流体(例如，液体、蒸汽、气体(诸如空气)或等离子体)的流动。例如，家庭、学校、医疗设施、商业大楼和其它居住人的建筑物通常都需要综合的管路系统，以便水和/或其它流体可循环，以作多种用途。液体和/或气体，诸如冷水和热水、可呼吸空气、乙二醇、压缩空气、惰性气体、清洁剂、废水、设备冷却水、油漆及涂料等，这些仅是通过管路系统输送的流体和气体的一些示例。管道/管路种类可以包括，例如，紫铜、不锈钢、CPVC(氯化聚氯乙烯)和PEX(交联聚乙烯)。在本发明中，术语“管子”或“管路”可理解为包括一个或多个管子、管道、管路元件和/或管道元件。

管路连接件(piping connections)是管子各个部分的连接所必要的，而且必须是多用途的，为的是适合在特定管路系统实施时所要求的管路方向的改变。例如，在管子敞开部分的端部处，可以使用配件和阀门，以便使管子两部分能在特定布置中装配在一起。例如，在各种配件中，有弯头、“三通接头”、管接头，以适应各种用途，诸如管子尺寸变化、端部、球阀、截止阀，以及部分角度接头(partial angle connector)。

过去，传统上管子元件都是使用焊枪来将其焊接和/或钎焊连接在一起。管子配件的焊接颇费时间，不安全，而且劳动强度大。另外，焊接还要求使用许多材料，诸如铜管和配件、砂布或管子清洁刷、焊剂、银焊料、焊枪和点火枪(striker)、管子切割器和安全护目镜。管路焊接的工艺是首先准备需要焊接的管子，因为铜表面必须清洁，以形成良好连接。管子端部外表面可用砂布或专用钢丝刷清洁。配件的内部也必须清洁。接着，焊剂(一种糊剂)用来去除氧化物并将融化的焊料融入到表面连接的接缝处。用刷子将焊剂涂覆到配件内部和管子的外部。然后，两根管子可以牢固地推进到位，以便使其“触底(bottom out)”-即，在配件内两根管子对齐。焊料的顶部则弯曲成管子的形状，避免过焊。管子和配件装配到位后，然后用点火枪或自动点火机构点燃焊枪，开始焊接。在加热一会儿后，如果铜表面足够热时，即焊条端部接触时会融化，然后，在接缝处施加焊料，以便使其围绕接缝流动从而使得管子和配件结合到一起。

除了焊接方法外，管子元件通过压力紧固到一起。压装(press fitting)，又称之为摩擦配合或过盈配合，是在部件被推到或压缩到一起后通过摩擦来紧固的一种方法，与之相反的是通过螺纹、胶粘、钎焊或其它方法的连接。流体流动部件(诸如管道零件)的压装都是通过力来实现，例如，通过使用手动工具。手动工具，常常称之为压紧工具(press tool)，可以是一对可移动啮合的颚的形式，类似于一对钳子，例如，颚的头部具有一定尺寸，用来装在需要连接的部件的周围。例如，将管子插入到采用某种可压缩材料制成的配件中，通过压紧工具向配件外部施加一定压力，从而将配件压装在管子周围。关键是，压紧工具应该恰当地应用在配件整个周缘周围，以确保紧密连接。一旦连接完成，部件可以用于各种目的。在流体流动领域，连接好的部件可以用来引导流体流动，诸如气体、水和其它的所述液体。

传统的压装配件通常会出现密封不良或只有局部密封。如果安装人员不能将配件正确地压紧以形成永久密封，流体会出现泄漏，造成很大损坏和成本。被插入的管路内出现的瑕疵或斑疤还会使连接部位在随后压缩时出现渗漏。在许多安装环境中，针对诸多压装管件中，哪些已经正确压紧，哪些尚未完全压紧或根本未压紧的问题，安装人员会中断工作或者会变得很烦恼。当这种情况出现时，尚无简单而快捷的方式(除非出现灾难性故障或泄漏)来确定哪些管子配件已经得到正确压紧，结果导致确定哪些配件需要压紧的时间损失，或者对应用环境带来损坏。

技术实现要素：

本发明在某种程度上有助于提供一种或多种可视指示器来协助人员确定管路构件(诸如配件)是否已经压紧，以及是否已经施加适当力来实现可靠的和/或永久的密封。在本发明中，应该理解，配件可包括阀件和其它管子构件，包括，但不限于，管接头、弯接头、三通接头、封端、球阀件、带有圆筒形开口的管道和其它物体。在本发明的实施方式中，所提供的配件带有主体部件(main body component)，内指示器(interior indicator)牢固地抵靠主体部件的一部分内壁，而外指示器(exterior indicator)则牢固地抵靠主体部件的一部分外壁。内指示器(例如，又称之为膜密封件、指示密封件和/或指示器膜)在被适当压缩时会呈膨胀状态，从而使得配件外部延伸到被插入管子周围。外指示器是可压缩的，以便在施加了适当压力后会改变颜色。这样，安装人员、检查员或其他人可很快目视确定压装配件是否已经压紧，以及密封是否适当和完全。在各种实施方式中，内指示器带有内唇部，该内唇部在压缩时会提供二次弹性密封，从而填充被插入管路以及配件壁上的孔隙、斑疤或瑕疵。

附图简要说明

图1为根据本发明一个实施方式的配件和部件的分解透视图。

图2示出了图1所示配件和部件的分解剖面图。

图3为本发明一个实施方式的正面剖面图，所示已安装有密封构件，但无外指示器。

图4示出了本发明装置一个实施方式的透视图，所示装置内已插有管子元件。

图5示出了本发明装置一个实施方式的剖面图，所示为沿图4的线5-5剖开。

图6示出了根据本发明的指示器密封环的一个实施方式的正面图。

图7为指示器密封环的一个实施方式的剖面图，所示为沿图6的线7-7剖开。

图8为根据本发明另一个实施方式的配件和部件的分解透视图。

图9为图7所示配件和部件的分解剖面图。

图10为本发明的一个实施方式的正面剖面图，所示为已经安装了密封构件和外指示器。

图11为图10所示圆圈部分B的详图。

图12为根据本发明的指示器密封环的一个实施方式的正面图。

图13为指示器密封环实施方式的剖面图，所示为沿图12的线13-13剖开。

图14为根据本发明一个实施方式的安装有指示器部件的配件的透视图。

图15为图14所示配件和部件的剖面图。

图16为压紧工具的透视图，所示为其应用在本发明一个实施方式的周围，其内已插有管子或管道构件。

实施方式的详细说明

如图1到图5所示，本发明提供了配件10，其具有主体部件12，主体部件12带有内壁14和外壁16。例如，在一个实施方式中，配件10可以采用黄铜、铝、钢、可锻铸铁或紫铜制成(例如，锻造、铸造、挤压、压制)，采用全通孔(full porting)和全流量装配(full flow fitting)。内壁14限定有腔18，该腔轴向延伸穿过主体部件12，其中，主体部件12包括第一段20和第二段22。如图3所示，第一段20包括轴向内部30、轴向中间部分40和轴向外部50。第一段的轴向内部30包括内壁31、外壁32和半径R1。第一段的轴向中间部分40包括内壁41、外壁42和半径R2。第一段的轴向外部50包括内壁51、外壁52和半径R3。

在图3所示的本发明的实施方式中，第二段22也包括轴向内部60、轴向中间部分70和轴向外部80。第二段的轴向内部60包括内壁61、外壁62和半径R4。第二段的轴向中间部分70包括内壁71、外壁72和半径R5。第二段的轴向外部80包括内壁81、外壁82和半径R6。应该理解，本发明的实施方式可提供一种仅带有如此布置形式的第一段的配件。

如图2和图3所示，第一段20和第二段22的轴向内部30,60的各自内壁31,61均被径向延伸进入腔18内的管子封堵构件(tube stop element)25所隔开，至少第一段20的轴向中间部分40半径R2大于轴向内部30半径R1和轴向外部50半径R3，从而形成保留区(retaining compartment)26。同样，在第二段22情况下，轴向中间部分70的半径R5大于轴向内部60的半径R4和轴向外部80的半径R6，从而形成第二段22的保留区27。应该了解的是，本发明的实施方式可提供一种仅带有如此布置形式的第一段的配件。

例如，如图1所示，在本发明的实施方式中，主体部件12的第一段20的轴向中间部分40的外壁42带有凹下的中央段44，形成了沿轴向中间部分40外壁42周围周向延伸的槽45。在图1所示的本发明的实施方式中，类似的凹下的中央段74形成了围绕第二段22轴向中间部分70外壁72周向延伸的槽75。然而，应该了解的是，本发明的实施方式可提供一种仅带有如此布置形式的第一段的配件。

在图1和图2所示的本发明的实施方式中，第一段20的轴向外部50终止于轴向外边缘28。此外，第一段20的轴向外部50可以采用凹槽形式，这样，在轴向外部50从第一段20轴向中间部分40向外轴向延伸时，其半径R3会随之增加。同样，第二段22的轴向外部80终止于轴向外边缘29，并可以采用凹槽形式，这样，在轴向外部80从第二段22的轴向中间部分70向外轴向延伸时，其半径R6会随之增加。由于轴向外部50,80采用凹槽形式，从而本发明可使流体管子或管道更容易进出配件10的主体部件12，同时，也可提供膨胀面区域，在一个或多个管子或管道(图4和图5中的11所示)被插入时，可供指示器密封环膨胀进入，下面将更详细地介绍。应该理解，本发明的实施方式可提供仅带有如此布置形式的第一段的配件。

在如图1至图7所示的本发明的实施方式中，提供有内指示器90和/或外指示器100，用来向安装人员、检查人员或其他人员提供可视指示(visual indication)，说明本发明已经被压装和已经施加适当压力以实现可靠连接，即永久性密封。在根据本发明实施方式的配件的第一段20上，或者在根据本发明其它实施方式的配件的多个段上，可出现一个或两个这样的指示器。

如图1,2,4和5所示，外指示器带(indicator band)100牢固地保留在第一段20的槽45内部，而另一个外指示器带110则牢固地保留在第二段22的槽75内部。每个指示器带100,110都具有各自的径向外表面102,112和各自的径向内表面104,114，其中，径向外表面102,112为可压缩的，并会在受到足够外部压力时改变颜色。在本发明的实施方式中，来自人员的手动压力并不能够足以压缩外表面102,112的任一个来使颜色改变，为此，需要使用外部压紧工具。每个指示器带100,110都可形成为薄膜状材料的环形带，例如，可通过铸造工艺或三维打印技术。薄膜状材料可以叠成薄的标签，可使用粘结剂而贴在配件本体表面上。当向指示器带上施加适当的力时，两个独立的薄膜会压缩在一起而形成染色或墨迹，以产生所期望的颜色。径向内表面104,114在应用期间可以带有粘结剂或在应用前使用可剥离的背衬来覆盖粘结表面，直到指示器带牢固地保留在一个或多个槽(例如，45,75)内部为止。

如图1至图7所示，内指示器为指示器密封环90形式，其可以采用橡胶基材料或类似的刚性但可变形材料形成，设计成可在被施加压力时会稍许压缩。在本发明的各种实施方式中，指示器密封环90在受到被插入的管子或管道压缩时可适于外边缘28向外轴向延伸。图中还示出了无指示器的密封环92，该无指示器的密封环92可采用与上述密封环90相同的材料制成。两种环90，92都带有刚性芯体(solid cores)，带有呈大体环形的中心，其内形成各自的开口91,93。如图3所示，无指示器的密封环92至少部分地可定位在保留区26内部，而指示器密封环90则可定位在无指示器密封环92的邻近且至少部分地位于保留区26内部。同样，另一个指示器密封环90和无指示器密封环92都可相对于彼此而定位并可位于第二段22保留区27内部，如图3所示。指示器密封环90的主体部件95具有外表面96，该指示器密封环还包括从外表面96处延伸的指示器凸缘97。

在图2、6和7所示的本发明的实施方式中，无指示器密封环92呈大体圆形截面，而指示器密封环90由于凸缘构件97的缘故则并不是大体圆形截面。此外，指示器密封环90可连接第一段20的轴向中间部分40的至少一部分内壁41和轴向外部50的至少一部分内壁51。同样，密封环90可连接第二段22的轴向中间部分70的至少一部分内壁71和轴向外部80的至少一部分内壁81。

如图16所示，在使用时，在管子或管道305已经被插入腔18内时，可在配件10周围(具体是在外指示器100的周围)使用压紧工具300。在本发明的设有两个外指示器100,110的实施方式中，可在两个指示器周围轮流依次使用压紧工具。当压紧工具正确使用时，外指示器100(和/或110)被压缩，于是，径向外表面102(在指示器110被压缩时为112)会改变颜色，指示配件沿该指示器已经被压紧的位置。除了压缩外指示器，当压紧工具正常使用时，密封环90的凸缘97会被压缩和挤压从而沿轴向外部50的内壁延伸，最终延伸到外边缘28的外部，以便能够被看见。关于第二段22，密封环90的凸缘97被压缩和挤压而沿轴向外部80的内壁81延伸并延伸过外边缘29的外部，以便能够被看见。图4和图5示出了延伸到外边缘28,29外部的各自指示器密封环90的凸缘件97。在本发明的各种实施方式中，第一段20轴向外部50的半径R3大于第一段20轴向内部30的半径R1，而第二段22轴向外部80的半径R6大于第二段22轴向内部60的半径R4。这样，在被插入的管子和轴向外部50,80各自内壁51,81之间就提供了稍许额外空间，便于密封环90凸缘部分97膨胀到配件外边缘28,29的外部。

如图7所示，指示器密封环凸缘97具有宽度W，而指示器密封环主体部件95具有直径D，当指示器密封环90处于静止位置时，凸缘宽度W大体上等于或大于主体部件直径D。此外，这种布置有助于指示器密封环凸缘带有足够的可膨胀材料，以便在管子被插入时可适当挤到配件外部，与此同时，也可填充被插入管路和配件壁上的孔隙、斑疤或瑕疵。

为此，应该理解，在配件12第一段20的轴向中间部分50的周缘只使用压紧工具的作用是，凸缘97同时压缩外指示器100和内指示器密封环90。如果外指示器100在整个周缘周围显示颜色，那么，人员就可知道配件已经被压紧。此外，在配件周缘周围，如果内指示器密封环90的凸缘97完全挤到第一段20外边缘28的外部，然后，人员就可知道配件已经被正确密封。

在本发明的另一个实施方式中，如图8至图15所示，配件210包括外表面212和内表面214，通道延伸过内表面。配件进一步包括第一段120和第二段122，至少第一段120包括轴向内部130、轴向中间部分140和轴向外部150。第一段轴向内部130包括内壁131、外壁132和半径R11。第一段轴向外部150包括内壁151、外壁152和半径R12。第一段轴向中间部分140包括内壁141、外壁142和半径R13和R14。外壁142带有交错形状，包括主圆形表面143和副圆形表面144。内壁141采用类似形式交错，较深凹部出现在主内表面145(对应半径R13)，较浅的凹部出现在副内表面146处(对应半径R14)。主表面145和副表面146形成保留区129，并通过唇部147隔开，该唇部有助于固定如下所述的密封构件。主表面145构成了第一保留区部分126，副表面146形成了第二保留区部分127。

尽管图8至图15所示本发明实施方式示出的第二段122基本上与第一段120完全一样，且由管子封堵件125隔开，但应该理解，本发明的实施方式可提供一种仅带有如此布置形式的第一段的配件，而第二段122可以以不同方式形成，为的是适于本发明不同的使用环境。

如图10和图11所示，至少第一段120的轴向中间部分140的半径R13大于半径R11，R12和R14。此外，第一段120的轴向中间部分140的半径R14大于半径R11和R12。此外，半径R12大于半径R11。这种布置在本发明的该项实施方式中提供了几种方便，因为较大的半径R13和R14形成了本文别处所述的密封件190,192的保留区部分126,127，半径R11方便了配件210实心的、非挠性的内壁部分131，牢固固定所插入的管件，以及半径R12提供了足够的空间以便容纳带有凸缘件197的密封件190。在本发明的一个实施方式中，所安装的密封件190的半径R15大于半径R11，这为密封件190提供了稍许空间，以便在管子构件被插入配件时可径向向内膨胀。此外，唇部147可形成为位于副内表面146的尖端构件148的径向外部。这样，在管子构件被插入配件中时，副密封环190会被影响而轴向弯曲，包括向外轴向弯曲外边缘128，以及轴向向内弯曲越过主密封环192，从而方便管子构件顺利插入并过渡到配件210的轴向内部130中。

在图8至图11,14和15所示的本发明的实施方式中，第一段120的轴向外部150的端部在轴向外边缘128处。此外，第一段120的轴向外部150可以呈凹槽形式，这样，在轴向外部150从第一段120的轴向中间部分140处向外轴向延伸时，其半径R12会随之增加，如上结合图1至图7所示本发明实施方式所述。

在图8至图15所示本发明的实施方式中，内指示器膜190和/或外指示器250的设置可向安装人员、检查人员或其他人员提供可视指示，以说明本发明已经被压紧以及已经施加了适当压力，以形成可靠连接，即永久性密封。在根据本发明实施方式的配件210的第一段120上，或者在图14和图15所示的根据本发明实施方式的配件210的多个段120,122上，可出现一个或两个这样的指示器190,250。

正如图8至图15所示，内指示膜为指示器密封环190形式，其可采用橡胶基材料或类似的刚性但可变形材料形成，设计用来在施加力时可稍许压缩。在本发明的各种实施方式中，指示器密封环190适于在被插入管子压缩时会向外轴向延伸轴向外边缘128，以及围绕并越过无指示器密封环192而轴向向内延伸，该密封环采用与上述密封环190相同材料形成。两种环190,192都带有刚性芯体，带有呈大体环形的中心，其内形成各自开口。如图10和图11所示，无指示器密封环192至少部分地可定位在保留区129的主保留区部分126内部和至少部分地定位在保留区129的副保留区部分127内部。同样，如图8至图10所示，另一个指示器密封环190和无指示器密封环192可以相对于彼此而定位并可定位在第二段122的保留区129内部。如图8至图13所示，指示器密封环190的主部分195带有外表面196，该密封环还包括从外表面196处延伸的指示器凸缘197。在安装时，且在将任何管子插入到配件内之前，指示器凸缘197向外轴向延伸到配件的外边缘128处。除了凸缘197外，指示器密封环190还包括密封延伸部分205，其沿与凸缘197延伸方向大体相反的方向从外表面196处延伸，所述凸缘197的延伸方向是从指示器190的主要或本体部分195处延伸。在本发明的一个实施方式中，如图11至图13所示，密封延伸部分205包括径向内唇部207和径向外唇部209，唇部207和209包括外弧形壁211的外边缘。外弧形壁211适于在使用期间啮合密封环192。在图11所示的本发明的一个实施方式中，外弧形壁211在静止位置时并不啮合密封环192，且在两个环190,192之间会存在一个间隙244，如图11所示，但是，弧形壁211适于啮合密封环192在管子构件安装到配件内时向内弯曲。此外，在管子构件插入期间指示器密封环190被膨胀时，唇部207适于被轴向推入配件内部并越过密封环192的径向最里面部分193，这样，被插入的管子在插入后实际上不会接触密封环192。这样，本发明方便了管子顺利插入并移动到配件内部，同时将摩擦、斑疤或其它表面问题降低到最小，否则，这些问题在管子构件越过多个内表面时会出现。

如图11至图13进一步所示，指示器密封环190上带有内弧形壁215，用来啮合唇部147和一部分第一保留区部分126。内弧形壁215有助于在使用期间固定指示器190。在本发明的一个实施方式中，唇部207轴向位于唇部209的内部，以便适于密封环192的定位和便于管子构件插入期间轴向延伸移动指示器190。

如图8至图13所示，在本发明的实施方式中，无指示器密封环192呈大体圆形截面，而指示器密封环190则不呈圆形截面，这是因为凸缘构件197、密封延伸部分205和弧形壁211和215的缘故。此外，指示器密封环190可以连接第一段120的至少一部分第一保留区部分126和轴向外部150的至少一部分内壁151。此外，密封环190的硬度，或称坚硬程度，与密封环192的硬度不同。在本发明的具体实施方式中，密封环190的硬度小于密封环192的硬度，这样，密封环190就稍微更具有挠性、可压缩性和可变形性，以便在管路构件插入配件112期间可在两个方向上轴向延伸。这样，密封环190比密封环192更容易弯曲，便于正确密封和正常可视指示，正如本文别处所述。

正如图8至图11、14和15所示，外指示器带250牢固地固定在配件210第一段120轴向中间部分140外壁142的主圆形表面143的周围。在这个实施方式中，外环带250并未保持在配件外壁的槽的内部以保持恒定轮廓，而是置于表面143上。尽管如此，应该清楚的是，配件210的外壁142上可提供沟槽，为的是容纳指示器带250，同时保持恒定轮廓，类似于图4和图5所示本发明实施方式中所示的那样。指示器带250带有径向外表面222和径向内表面224，其中，径向外表面222是可压缩的，并会在受到足够外力时改变颜色。在本发明的实施方式中，人员的手动力并不能够足以压缩外表面222来使颜色改变，为此，需要使用一种外部压紧工具。径向内表面224可以在应用期间使用粘结剂或在应用前使用一种可剥离的背衬来覆盖粘结表面，直到指示器带牢固地保持在外壁142上为止。在本发明的实施方式中，其中，配件210第二部分122与上述基本上完全一样，提供了相应的指示器带250。每个指示器带250可以形成为采用薄膜材料制成的环形带，例如，通过铸造工艺或三维打印技术。薄膜状材料可以叠成薄的标签，用粘结剂贴在配件本体表面上。当向指示器带上施加适当的力时，两个独立的薄膜会压缩在一起而形成一种染色或墨迹，以产生所期望的颜色。

在操作中，在管子或管道已经被插入腔内时，在配件210周围使用压紧工具，而且特别是在外指示器带250的周围。例如，压紧工具的使用可以类似于上面结合图1至图7和图16所示的实施方式的原理。在设有两个外指示器的本发明的实施方式中，可在两个指示器周围轮流依次使用压紧工具。当压紧工具正确使用时，外指示器250被压缩，这样，径向外表面224会改变颜色，说明配件沿该指示器已经被压紧的位置。除了压缩外指示器外，当压紧工具被正常使用时，密封环190的凸缘197被压缩和挤压而沿轴向外部150的内壁151延伸，最终延伸到外边缘128的外部，以便能够被看见。关于第二段122，可采用类似使用原理。

应该理解，指示器密封环190可以具有足够的硬度并采用足够膨胀的材料制成，为的是在插入管子时可适当挤压配件的外部，与此同时，也可填充被插入管路和配件壁上的孔隙、斑疤或瑕疵。指示器密封环190还可具有足够硬度，为的是在管子或管道未正确插入时可滚动或挤压，诸如当管子或管道被插入配件时角度太斜。

另外，还应理解，在配件210第一段120轴向中间外壁部分143周缘仅使用一次合适的压紧工具，凸缘197便会同时压缩外指示器250和内指示器密封环190和延伸部分205。如果外指示器250在整个周缘周围显示颜色，那么，可以目视确认配件已经正常压紧。此外，如果内指示器密封环190的凸缘197在配件周缘的周围已经完全挤压了第一段120外边缘128外部，那么，人员便可知道该配件已经实现正确密封。

很显然，提供根据本发明的配件的方法包括提供上述带有各壁、各段和各部分的主体部件，将无指示器密封环至少部分地定位在主体部件保留区内部，以及将指示器密封环定位在无指示器密封环邻近并至少部分地定位在保留区内部，其中，该指示器密封环具有带外表面的主部分，并包括从外表面处延伸的指示器凸缘。方法进一步包括形成主体部件第一段轴向中间部分的外壁，以便具有凹下中央段，形成围绕轴向中间部分外壁沿周向延伸的槽，以及进一步将指示器带固定在该槽内部。

本发明可能会在未脱离本发明的精神或基本特征的情况下，以其它特定形式实施。为此，本发明实施方式在各个方面都应视为是说明性的，而不是限定性的，本发明的范围由该申请的权利要求而不是由上述说明书来表明，为此，在权利要求的等同项的含义和范围内的所有改动都应视为已包含在内。