带有适配器装置的集成管道和方法与流程

本发明涉及管道，更具体地涉及推入式连接装配的适配器装置、管道和有助于保护其内容物的方法。

背景技术：

已知管路(piping)系统有助于流体(例如，液体，气体(例如空气)或等离子体)、内容物的流动，并提供其它功能。例如，管路系统可以包括管道(conduit)，该管道保持电气线路，有效地捆扎线路并将线路保持在受限定和受保护的区域内，以使所述插入的线材可共同地被输送，被屏蔽和从一点到另一点连接起来。在许多情况中，用于管道的端点之一是电气盒。为了本发明的目的，术语"管子"、"管路"、"管"、"管道"，"管道元件"或"管路元件"应当理解为包括一个或多个管路、管子、管道、管路元件和/或管子元件，并且可以互换使用。

电气盒可被称为实用盒(utility box)，其可以有多种形状和尺寸，并且通常用于容纳室内电器(诸如灯开关、电插座、风扇开关和类似的电器)中的线路连接。电气盒可以设计成用于室内，室外，例如以在墙壁的外侧露出的方式和隐藏在墙壁内的方式。不变的是，电气盒包括开口，以便于线路连接和安装在所需的位置。可以使用各种管道，用于收集线材和便于连接线材从中穿过并与电气盒开口对接，从而例如使线材从电气盒的外部连接到电源和电气盒内部的接地线变得更加安全和方便。作为具体实例，用于灯开关的室内电气盒可以具有从中央家用电源进入电气盒的线路，并且可以分别具有从由该灯开关控制的照明器材进入电气盒的线路。该家用电源线路连接到光开关，照明器材线路也连接到光开关，之后所述照明器材可以由容纳所描述的连接的电气盒控制。如果线路保持不牢固，或电气盒不正确地定位或固定，会产生问题。

用于管理松散线材的管道或管路连接通常是管状元件，其带有空腔以允许线路通过。这类管道可用于恰当地保护包含在其中的电线和电缆。若未受到保护，松散的电线和/或电缆可能被损坏、被切割(例如碰到电气盒开口的金属边缘)并会潜在地导致短路、电击或火灾。尽管有规章制度帮助防止这些问题，各种安装可能不满足规章制度的要求。当传统的管道位于电气盒开口内时，它们可能没有被固定，或者可能仅通过基本形式的固定连接(如螺纹接合的方式)来固定。

近年来，推入式装配技术已经被用于管路系统，特别是水暖管道系统，以降低与焊接接头和其它连接方法相关的危险性并且节省时间。推入式装配的方法需要最少的管路装配的知识，与焊接相比涉及少得多的材料。例如，采用推入式技术连接管道仅需要管道、快速连接接头、倒角/去毛刺工具和管道切割器。采用推入式技术连接管路系统的相关步骤在下面列出。首先，将管道切割成合适的长度，并且采用去毛刺工具清理管道的端部。然后，推压管道和接头以连接在一起。所述接头设有紧固环(也称为夹头、夹圈或夹环)，其具有齿，当插入紧固环时，该齿卡住管道。该紧固环装置被用来提供相反的能量，以防止在可靠密封时装置脱离。因此，不会涉及扳手、夹紧、胶粘或焊接。推入式装配和/或快速连接管道系统的技术例如可通过推入式接头和相关产品的线路供应商，美国罗德岛州沃里克市的迅捷装配有限公司获得。而且，这种技术例如已在美国专利7,862,089,8,205,915,8,210,576,8,398,122和8,480,134中公开，这些专利的公开内容通过引用并入本文作为参考。

技术实现要素：

本发明部分地提供了一种带有适配器装置的推入式装配集成管道和方法，该方法便于在不损坏接头元件或管路的情况下重新利用推入式接头，而且其符合相关规定且节约处理多重电线、电缆和/或连接的难题的管理人员的时间，便于连接到诸如电气盒的盒子。本发明在不使用工具、夹具、焊接或粘胶的情况下连接到管路和实用盒，同时在连接的接合区域产生高效的密封。此外，本发明可以结合集成释放推动器和锁定机构，该锁定机构允许快速锁定和解锁配件内的管路元件。在本发明的实施例中，封装布置也是防篡改的，例如共同拥有的2015和6月30日授权的美国专利号9，068,680和2014年6月2日提交的待审的美国专利申请14/291 740所公开的装置、系统和方法(其公开内容全文在此通过引入作为参考)提供了此封装布置。

在各种实施例中，作为本发明的一部分提供的该快速连接管接头组件封装采用了一个可锁定的释放推动器，当其处于解锁位置，使推动器从配件沿轴向向内运动，抬起紧固环的齿，从而便于插入和释放例如保持在配件内的管路元件的圆柱形物体。当期望去除管路元件时，可再次在轴向施加压力到释放推动器，将紧固环的齿抬起离开插入的管以使该管被移除。在本发明的一个实施例中，所述释放推动器被永久地固定到配件并且成为封装布置的一部分。

为了本发明的目的，配件可包括阀构件和其它管路元件，其包括但不限于：耦合接头、弯管接头、三通接头、封端、球阀件、管子和其它的具有基本上圆柱形开口的物体。在本发明的一个实施例中，一个或多个密封构件的垫片插件(例如，O形环构件)安装在配件内部的密封隔室内。密封环稳定器元件也可以设置成支持一个或多个密封环。此外，在配件的每个管接收端处，在配件的内壁中机加工出锁定隔室以容纳其它构件，诸如，卡环构件和锁定推动器构件，并协助保持紧固环的边缘。当相反的力施加到被插入到该配件中的管路元件时，内部隔室和外壳元件为密封元件和紧固环提供集成支撑。

本发明还提供一种连接器或适配器装置，其能够定位在实用盒或电气盒中或者穿过实用盒或电气盒并且紧固到其上，同时在另一端处定位和固定到管道配件装置，该管道配件装置可容纳配合插入部件的各种实施例，以允许管路或管道元件可拆卸地固定在其中。此方面可以进一步包括如上所述的可释放的锁定部件，并且例如如上所述通过引用并入本文作为参考。根据本发明的各种实施例，该配件可以被认为是一种管道，配件和适配器装置结合在一起也可以被认为是一种管道。

本文中还介绍了本发明提供的其它方法、装置和布置。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的带有适配器的管道布置的分解的前视透视图。

图2是示出图1的布置的元件的横截面的透视图。

图3是位于实用盒前方的本发明布置的一个实施例的前视平面图。

图4是沿图3中的线4-4截取的布置的分解剖面图。

图5是根据本发明的实施例安装在实用盒中的带有适配器的管道布置的前视透视图。

图6和7是根据本发明的实施例安装在实用盒中的带有适配器的管道布置的后视透视图。

图8是根据本发明的实施例的适配器的前视平面图。

图9是图8的适配器的右视图。

图10是图8的适配器的后视平面图。

图11是沿图10的线11-11截取的图8的适配器的左侧剖视图。

图12是根据本发明的实施例的紧固环的前平面图。

图13是在图11的圆圈部分13-13截取的一部分紧固环的放大图。

图14是图12的紧固环的左视图。

图15是根据本发明的实施例的管路元件和配件的前平面图。

图16是沿图15的线16-16截取的图15的管路元件的右侧剖视图。

图17是从图16的圆圈部分17-17截取的一部分管路元件的放大图。

具体实施方式

如图1-17所示，在本发明的实施例的管道组件10中，示出的接头组件的元件包括：配件12(即，配件本体构件)，其具有内壁21、外壁27、端壁23、25、一个或多个密封构件14(其可选地被润滑)、紧固环19、推动锁定构件18和释放推动器20。紧固环19、密封构件14、推动锁定构件18、释放推动器20和各种其它内部组件，以子集的形式组合在一起，提供根据本发明的实施例能够采用的封装布置的实施方式，每个实施方式具有大致环形本体，形成沿轴线A延伸穿过所述本体的开口。该内壁21形成轴向开口或腔29，其允许与外部管道、管路或管子元件的外表面(未示出)平稳且紧密地接合。如上所述，以上引用的专利文件公开并描述了根据本发明的实施例用于管路和管道系统所采用的推入式连接技术。如图12-14所示，在本发明的各种实施例中，例如，所述紧固环19可以设有基部160和多个从其延伸的单独的齿162，其中所述齿设有侧边缘163和径向内部边缘164。在本发明的各种实施例中，所述紧固环19具有分叉设计，边缘164形成为弯曲的方式，从而有助于对插入的管路元件的抓握作用，插入的管路元件例如可以是镀锌钢管。

如图2中进一步示出的，释放推动器20可定位在配件12的第一端22处，以及适配器安装端25可以设置成邻近适配器30。此外，如图2和4中所示，配件12的外表面在适配器安装端24处可设有外螺纹26和楔形部分28，用于接合适配器30，在本文中将进一步描述。

如图16-18中所示，所述配件12还包括轴环部分60，其从配件外壁27径向向外延伸并且从配件内壁21径向向内延伸。所述轴环部分60包括轴向内表面62和轴向外表面64，其中所述轴向外表面64在配件腔29内具有管接合部65，并且其中所述轴环部分的轴向内表面62具有在腔29外的适配器接合面66。所述轴环部分60的外表面67可以被认为是配件12的外壁27的一部分。如图16-18所示，所述轴环部分60在配件12的大致中段31和配件12的楔形部分28之间，从壁27径向向外延伸。因此，所述轴环部分60提供抵靠适配器30可接合的表面66，本文在其它地方对此会做描述。图5示出了配件12与适配器30的连接，接头管道10插入并固定在盒50中。

在本发明的各种实施例中，如图17所示，例如，从配件轴线A到螺纹26的大致中点69的径向距离C范围可以从约0.26英寸至约2.78英寸(包括端值)，并且轴线A到螺纹26的末端71的径向距离D的范围可以从约0.51英寸到约3.03英寸(包括端值)。此外，在各种实施例中，螺纹26的高度E范围可以从约0.125英寸至约0.75英寸(包括端值)，径向延伸的壁72和/或螺纹26的螺纹高度之间的轴向距离F的范围可以从大约0.005英寸到大约0.250英寸(包括端值)。

在各个实施例中，配件12的内表面21可以阶梯状的方式延伸从而容纳连接并实现本文描述的配件的目的。例如，楔形部分28的内表面75从轴线A延伸的径向距离小于从轴线A到配件的中间部分31的内表面76的径向距离，从轴线A到内表面76的径向距离小于从轴线A到密封环隔室97的内表面77的径向距离。进而，从轴线A到内表面77的径向距离小于从轴线A到紧固环隔室98的内表面78的径向距离，从轴线A到内表面78的径向距离小于从轴线A到推进器锁定构件隔室99的内表面79的径向距离。而且，从轴线A到内表面78的径向距离大于从轴线A到端壁25的内表面96的径向距离。以这种方式，如图2和4所示，当在配件中使用合适的封装布置时，内表面96作为腔或隔室99的一部分，用于保持推动器锁定构件18。在操作中，如上述关于图2和4所示的封装布置位于隔室97、98和99内，管路元件插入到腔29中。释放推动器20将紧固环的齿162上抬起，从而可以插入管路元件，所述管路元件将停止在配件12的轴环部分60的壁65处。一旦就位，管路元件可保持在腔29内，并且由于紧固环的齿162限制从腔退出的轴向运动，一旦释放推进器20被释放，紧固环的齿162就与管路元件外壁接触。此外，线路可以被插入穿过开口29、任何被插入的管路元件，从而进入用于本文描述的目的的实用盒50。

如图2，4和8-11所示，适配器30在第一端32处具有头部部分35，主体部分40与该头部部分35一体地形成并且从该头部部分35延伸至第二端34。适配器30可基本为环形，从而适配器30具有内表面73，形成沿着轴线B轴向延伸穿过头部部分35的主体部分40。所述头部部分35从主体部分40径向向外延伸，如图9和图11所示。主体部分包括内壁38和外壁41。在各种实施例中，所述主体部分40包括颈部80、肩部82和突部84，所述颈部80具有外表面81，其从头部部分35基本上平行于轴线B轴向延伸。肩部82还具有外表面83，突部84还具有外表面85。外表面81，83和85形成适配器30的外壁41。在各种实施例中，从轴线B到颈部80的外表面81的径向距离小于从轴线B到肩部82的外表面83的径向距离。在不同的实施例中，肩部82的外表面83在邻近颈部80的边缘88处从离轴线B较长的径向距离延伸到邻近突部84的边缘89处的离轴线B较短的径向距离。这种相对尺寸可有助于，例如，在安装期间将适配器30插入到盒50中。在具体的实施方案中，肩部82的外表面83从边缘88至边缘89基本上线性地延伸。颈部80、肩部82和突部84的相对尺寸有助于提供稳固的基部，用于支撑耳状构件55。此外，从轴线B到颈部80的外表面81的径向距离匹配盒50中的开口52的半径R，以确保适配器30紧密接合在盒50内。

在本发明的各种实施方案中，适配器30的突部84的外表面85从邻近肩部82的边缘89径向向内延伸到边缘90，形成适配器30的轴向内端92。这样，外表面85的一部分具有离轴线B的一个径向距离，其超过了轴线B到颈部80的外表面81的径向距离，外表面85还具有一部分，该部分离轴线B的径向距离小于从轴线B到颈部的外表面81的径向距离。在具体的实施方案中，突部84外表面85从边缘89到边缘90以倒角的形式基本上线性地延伸。在其它实施例中，外表面85可以是圆角的。在图9和11中所示出的布置及如上所述中，适配器30维持颈部80处的中心强度，同时提供用于耳状构件55的稳定性，如下文所述。

如图2中进一步所示，适配器30的第一端32适于接合配件12的适配器安装端24。在本发明的实施例，在配件12的适配器安装端24上的螺纹26可螺纹接合适配器30的内部螺纹接收腔36。此外，配件12的楔形部分28可以接合适配器30的内壁38，从而，随着配件螺纹接合适配器，楔形部分28将适配器的内壁38向外推，帮助适配器30和实用盒50之间的安全连接，如本文别处所述。在本发明的各个实施例中，螺纹结构可包括锯齿螺纹、标准螺纹、矩形螺纹、方螺纹和/或双锯齿螺纹设计。螺纹设计可以包括例如，1/2英寸或3/4英寸的螺纹。如图15到17所示，例如，所述配件12可以设置成使得适配器安装端24的螺纹26的外径D、节径和螺距与本文其它地方所讨论的一致。这些测量的尺寸可以根据实施情况而变化，但通常可以产生非常紧密的配合，其有助于保持配件与盒的牢固连接。

如图4和11中所示，当内壁38移动并沿其轴向向外离开头部部分35，内壁38也径向向内延伸。在各个实施例中，该径向向内运动从第一径向内壁点39开始，其中所述内壁的半径大致与适配器30的螺纹接收腔36的半径相同。随着壁38轴向向外移动到第二端34，该壁半径变小。在本发明的实施例中，如图2和6-11所示，适配器30还包括耳状构件55，其在第二端34处或其附近从适配器30的外表面向外延伸。在各种实施例中，所述耳状构件55固定到肩部82的外表面83，且在其它实施例中，所述耳状构件55固定到肩部82的外表面83和突部84的外表面85。在各实施例中，耳状外边缘155设有顶部的方形边缘157、倒角侧边缘159，使得整个侧边缘159随着在操作期间的旋转可与盒50的底板51配合，如图7所示。这样，耳状构件55提供更大、更稳定的转动阻力，便于在操作过程中适配器与配件的稳固连接。

耳状构件55可具有不同的形状，厚度和尺寸，并可同时从主体部分40径向和轴向向外延伸，以便在安装时能够适当地接合实用盒50的内壁。可以理解，耳状构件55可至少部分地从主体部分40沿径向向外延伸，以及至少部分地主体部分40沿轴向向外延伸，耳状构件55的径向向外延伸并不一定是垂直于适配器轴线的延伸。在各种实施例中，所述耳状构件55主要从主体部分40径向向外延伸。应当理解，通过从外表面83(并且可选地从外表面85)向外延伸，所述耳状构件55具有基本平坦的表面，该表面从主体部分40沿径向向外和沿轴向向外倾斜，以便与实用盒50的内壁接合或分离时平稳地操作。

此外，适配器30的主体部分40可形成有一个或多个轴向延伸的凹槽42。该凹槽42允许本体构件40在操作期间挠曲，使得本体构件40在安装或拆卸时可延伸穿过实用盒50中的开口52。在本发明的实施例中，凹槽42以与开口的轴线同轴对准的方向延伸穿过适配器30。在其它实施例中，凹槽42能以非同轴的角度延伸。在各个实施例中，凹槽42从所述头部部分延伸到适配器的第二端。

在附图中示出的电气盒和/或实用盒50代表各种能够手工进行线路连接的实用盒。如图1至7所示，盒50包括底板51和一个或多个开口52。通常开口52在盒中形成，并且可具有粗糙的边缘，但一般可以被形成为具有基本上圆角的或圆形的形状。

安装时，适配器30的第二端部34可以被插入穿过盒50中的开口52，由此，所述耳状构件55最可能首先通过开口插入，接着是主体部分40。一旦适配器穿过开孔52，其可在头部部分35处用手动压力推动，直到头部部分35的基础面39邻接盒50的外表面59。此时，耳状构件55完全位于盒50内，如图5至7所示。还应理解，安装时，主体部分40的颈部82的外表面81与开口52的边缘53配合。然后，该配件可被插入至适配器30的第一端32，于是配件的楔形部分28接合或几乎接合适配器的内壁38，配件的外螺纹26接合适配器30的螺纹接收腔36。随着配件30的旋转(例如，顺时针方向)，配件12与适配器30的螺纹接合在适配器内进一步地移动楔形部分28，并开始将压力施加在内壁38上，以向外扩张。间隙42促进了内壁38的向外扩张，从而使主体部分40可更紧贴地接合盒50开口52的边缘53。此外，配件12和接合的适配器30的旋转使耳状构件55旋转，从而该外边缘159会接触盒的底板51，如图7所示。以这种方式，所述转接器和配件与盒贴合地接合，然后管道或管路元件可被插入至配件的第一端22，如本文其它地方所描述的那样。管道元件内的任何线材或电缆可被拉动穿过配件和适配器，以供在盒50内的操作。

在实施例中，配件12可由CW617N黄铜锻造成例如全端口和全流量配件。在其它实施例中，配件12可以是塑料材料。类似地，适配器30可以是塑料的，用于为插入通过开口52实用盒50或其它隔室提供略微的延展性。

应当理解的是，本发明提供了用于组装和操作管接头组件的各种方法，例如包括，提供如在本文别处描述的配件，其中所述配件具有外壁和内壁，所述内壁限定有锁定隔室和沿着配件纵向轴线延伸的管接收腔；将推动器锁定构件插入配件，从而配件被保持在锁定隔室内；并将释放推动器固定到推动器锁定构件，所述释放推动器具有基本上呈圆柱形的具有轴向外端的外壁，基本上呈圆柱形的具有轴向外端的内壁，和连接该外壁的轴向外端和该内壁的轴向外端的轴向外壁，其中，所述释放推动器固定到锁定构件，使得内壁能够沿轴向移动进入该腔，并可绕配件的纵向轴线旋转。本发明还可以包括防篡改特征，以阻止任何不道德的个人试图干预装置和/或内部的部件。

应当理解的是，本文所描述的任何和所有的尺寸是示例性的，并且被提供作为与本发明的合适工作操作相关联的实施例。此外，应当理解，在本发明的一个实施例中，推入式连接接头组件的构件可通过液压成形工艺来形成。

本发明可在不背离本发明的精神或本质特性的情况下以其它特定形式来实现。因此，本发明的实施例在所有方面被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围是由本申请的权利要求而不是前述说明书来表示，由此，在权利要求的等同内容的含义和范围内的所有变化旨在包含在其中。