专利名称：插入式管接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的插入式管接头。
DE 199 35 246 A1或DE 102 21 971 A1公开了一类插入式管接头，其包括一个基体、一个环形密封件、一个固定件以及一个与该基体连接的套筒。借助这个环形的也可叫做卡紧环的固定件将一个插入该基体和套筒之间的一个环形间隙内的管端固定在插入式管接头中，这时布置在该基体上的环形密封件便密封地贴合在已插入的管端的内表面上。固定件大致在插入式管接头的纵轴线方向内通过一个间隙分段并包含至少一个卡爪，该卡爪径向卡住管端的外表面而将它固定在插入式管接头中。特别是由于套筒和纵向分段的固定件以及管子的制造公差可能对插入式管接头中的管端的功能可靠的固定出现若干问题。此外，由于固定件的卡爪卡入管子的外表面太深而可出现这样的问题在管子为一种带有一层特别是用铝制成的金属中间层的塑料-金属复合管的情况下，可能造成金属中间层损伤的缺陷。
本发明的目的在于改进上述的插入式管接头，以很小的制造和安装费用实现插入式管接头中管端连接和固定的高度功能可靠性。在装配时，插入式管接头应当达到符合功能的操作要求，并避免装配误差的危险。插入式管接头应当适用于用不同材料如塑料或金属或复合管形式的复合材料制成的管子，也应当适用于用相对软的材料或塑料特别是例如用聚乙烯制成的管子。插入式管接头应制造简便并应保证多年持续使用过程中管子与插入式管接头的可靠连接。此外，卫生区的插入式管接头尤其应当适用于热水和冷水设备。特别是这种插入式管接头应当能够可靠承受由于流动介质的温度变化所引起的管子材质变化、尤指其尺寸和刚度的变化，同时应保证在长达几十年的使用寿命过程中功能可靠的密封和连接。
上述目的是通过权利要求1所述的特征来实现的。
本发明的插入式管接头以功能可靠的结构以及很少的制造和装配费用而著称。部分啮合管端内部的基体保证了该管端的可靠的径向支撑，所以即使在运行条件不断变化的情况下也可借助固定件保证可靠的夹紧以及箍紧夹紧力的传递以及保证可靠的密封。该固定件设计成一个整个圆周闭合的环。此外，含有径向向外的整个圆周闭合的环形部分。该固定件的这部分含有径向的、特别是与纵轴线倾斜一定角度布置的卡爪。该闭合的环形部分固定在套筒中和/或集成在该套筒中。这个与基体连接的套筒优选含有两个相互固定连接的套筒部分，其中该固定件的闭合的环形部分在两个套筒部分的连接区是完全固定的。在管端未插入的无载状态内，固定件的舌状的卡爪与插入式管接头的纵轴线保持一定的角度，这个角度朝套筒前自由端的方向张开，或者上述其边缘倾斜于纵轴线的固定卡爪指向第二后套筒部分方向的内部。
固定件的这些卡爪下面叫做固定卡爪，它们按优选的方式对应一个位于其上的面向纵轴线的内侧的支撑体，该支撑体特别是套筒前部的一个至少接近锥形的环箍。作为替代方案，该支撑体可由扇形体或凸轮之类构成。在进行这两个套筒部分的连接时，借助该支撑体可确保固定件的精确定中心。优选借助该支撑体限制固定卡爪卡入管端的深度，这尤其对复合管子具有特殊的意义。套筒的几何尺寸是这样预先确定的固定件或其固定卡爪的内直径在管端插入的过程中可扩大一个预定的值例如0.6毫米的数量级，这样，固定卡爪就可用预应力紧贴在管子的外表面或管子外圆周上。在拉力作用即与插入方向相反的情况下，固定卡爪只卡入已插入的管子外面一定的最大值。由于本发明的支撑件和/或锥形环箍，卡入深度被限制在一个预定的、优选为0.4毫米数量级的最大值上。
应当指出，在管子的尺寸为16毫米和管壁总厚为2毫米的复合管的情况下，外塑料层尤其是聚乙烯层为0.5毫米厚。在例如管子尺寸为20、25、32和40毫米的更大管壁厚度的情况下，则管壁厚度相应更大，例如为0.6毫米，这是众所周知的。根据本发明，该支撑件是这样设计和/或这样调节管壁厚度与特别是复合管外层的关系的最大卡入深度比管子的外层小一个预定的值，这样就能可靠防止固定卡爪卡入金属层中。
这两个特别是作为塑料注塑件构成的套筒部分优选用超声波焊接相互固定并永久连接。在进行焊接之前，将固定件布置在这两个套筒部分之间，并借助前套筒部分的上述的、特别作为锥形环箍构成的支撑件对固定件进行精确地定中心。后套筒部分具有这样的一个预定的焊接几何结构在焊接过程中，它的材料被熔化并作为焊接添加剂使用。在连接尤其是焊接完成后，套筒成为一个整体的紧凑的结构件，固定件优选以不可拆卸的方式集成在该结构件中。通过焊接这种优选的方式实现了两个套筒部分的材料连接，而且制成的套筒是一个统一的、整体的结构件。这样就避免了固定件从套筒中松开或固定件在套筒中的错误定位和由此引起的功能性故障，尤其是箍紧力或拔出力的下降。作为替代方案，套筒可整件作为一个塑料注塑件制造和/或设计，并在制作时把固定件直接集成在套筒中。
如上所述，该固定件包括一个固定在两个套筒部分之间的和/或在焊接后集成在套筒中的环形部分，所以与敞口的或带有一个轴向间隙的固定件比较，不形成套筒的对应定位直径的不利的公差链。此外，达到了固定件的明显改善的形状稳定性。由于固定卡爪和/或支撑体或环箍优选按圆锥状构成的外支承面相对于纵轴线按一个预定的角度布置，该角度可优选介于20～45°之间，尤其是介于25～40°之间，最好介于28～35°之间，所以插入力和/或箍紧力达到了最佳化。由于同时在套筒中的固定件的相对小的定位直径和/或套筒的很小的外直径，固定卡爪虽然实现了相对的延长，但固定卡爪仍然很灵活。所以用极小的力即可实现管端的插入。此外，卡爪具有特殊的形状，即卡入管子外表面的固定卡爪的边缘是倒圆和/或倒棱的。这样，一方面可实现插入力的进一步的减小，因为在插入时，管端首先碰到固定卡爪的外缘上。另一方面，在受从插入式管接头出来的拉力作用的情况中，卡爪边缘进一步插入管子中而可引起箍紧力的增加。根据本发明，固定卡爪具有拱起的爪形和/或叶片形，从而保证了良好的形状稳定性。
本发明的特殊结构和改进方案可从各项从属权利要求以及下面的说明中得知。
下面结合附图所示的一些特殊的实施例来详细说明本发明，就这点而言，本发明不受其限制。附图表示
图1插入式管接头的轴向剖面图；图2、3两个套筒部分和由它们组成的焊接完的套筒连同固定件的轴向剖面图；图4带有插入的管端的局部放大的插入式管接头；
图5固定件的透视图；图6套筒的替代方案的实施例的轴向剖面图；图7基体的轴向剖面图；图8呈一个T形件形状的插入式管接头的实施例；图9作为壁板构成的插入式管接头的另一实施例。
图1表示插入式管接头的一个轴向剖面图。该插入式管接头包括一个基体2、一个与该基体连接的套筒4、一个环形固定件6以及一个环形密封件8。该套筒在形成一个环形间隙10的情况下包围基体2的一部分，一根管子的一端可插入该环形间隙中。带有固定卡爪12的固定件6在预应力作用下卡紧在管端的外表面上，而布置在基体2外面的密封件8则密封地贴合在管端的内表面上。套筒4用其前自由端14这样伸出自由端18一定的距离16，即在管端插入环形间隙10时，管端相对于插入式管接头可进行可靠导向和定中心，并可避免密封件8的损坏、压碎甚至从基体2挤压出来。套筒4宜通过相互对应的和/或相互啮合的锁定机构20、22与基体2牢固连接。如图所示，基体2的锁定机构20是一个径向的凸片，该凸片啮合在作为套筒4的环形槽构成的另一个锁定机构22中。作为替代方案，基体2可为套筒4的一个径向向里的凸片设置一个环形槽。虽然具有锁定机构的永久性的和/或不可拆卸的连接业已证明是特别适用的，但在本发明的范围内，基体2和套筒4之间的连接也可以是可拆卸的，这里要特别指出的是螺纹连接或卡口连接。此外，还要指出的是，插入式管接头可以是一个配件的组成部分或设计成一个配件，并同样可这样集成在一个配件中或一个别的装置中，使基体例如与配件的外壳构成一个整体。
密封件8在纵轴线24的方向内离设置固定件6的区域有一定的轴向距离。固定件6和密封件8由于这个轴向距离而可相互独立确定尺寸，这样就不用担心不同功能的相互影响。所以套筒4的前部的径向向外设置的、优选呈圆柱形的内表面26就可在密封件8的范围内实现明确的和/或可靠的管子支撑。在密封件的范围内避免了由于压力和/或机械荷载引起管端的不容许的扩大，并保持贴合在管端内表面上的密封件的必要的挤压。后套筒部分32同样具有一个面向插入的管端的内表面28。这个内表面28的内直径按优选的方式至少接近等于待插入的管端的、特别是通过公差预先确定的最大外直径。这样管端就可达到最佳的导向和稳定。而前套筒部分30的内表面26则具有一个比后套筒部分32在其内表面28范围的内直径大一定预定值，特别是大到几十分之一毫米数量级的内直径。这样，一方面插入力被减少到最低限度，另一方面保证了优选作为复合管构成的管子的插入端的最佳导向和稳定。
图2表示在进行连接或焊接之前的第一前套筒部分30和第二后套筒部分32。图3表示进行连接后尤指焊接后的带有集成固定件6的制成的套筒4。第一套筒部分30包括一个用于固定件6或其固定卡爪12的支撑体34，在这里只示意出的卡爪的自由边38位于一个比第一前套筒部分30的内表面26的半径更小的半径上。在插入管端时，卡爪边缘38被径向向外挤压，并为了将管端固定在插入式管接头中，卡爪在夹紧力或预应力作用下而卡住管端的外表面。支撑体34优选特别是第一前套筒部分30的一个锥形环箍和/或第一套筒部分30的整体组成部分并因而在这两个套筒部分30、32装配后成为完整套筒4的整体组成部分。借助支撑体34，特别是借助具有锥形外表面的环箍可在进行两套筒部分30、32的连接时以特别有利的方式确保固定件6相对于纵轴线24的定中心。如图所示，第一套筒部分30和第二套筒部分32包含相互匹配的和/或相互待啮合的连接部位40、42，这些连接部位同样可进行准确的相互对准，来实现这两个套筒部分30、32的简单且功能完好的、特别是永久的连接，尤指焊接。
为了把固定件6固定在这两个套筒部分30、32之间，固定件6径向向外具有一个整个圆周闭合的环形部分44，这个环形部分优选大体上布置在一个与纵轴线24正交的径向平面内。特别从图2可清楚看出，这个没有在轴向内延伸的缝隙的闭合的环形部分44相对于该径向平面部分地呈球面像一个超环面那样弯曲。这样，在装配套筒时就能以有利的方式进行公差补偿，其中该固定件特别是通过固定卡爪12借助支撑体34进行定中心。按图3，在完成连接尤指材料连接的焊接后，套筒4成为一个整体和/或紧凑的结构件，该固定件集成在这个套筒中和/或明确地被锁定。固定件6与闭合的环形部分44既在轴向又在径向被固定在套筒4中，其中在插入管端时，弹性固定卡爪12在箭头46的方向内向外挤压并随即在插入的管端的卡紧预应力作用下以预定的卡紧应力作用到管端的外表面上，这个闭合的环形部分44保证了固定件6的轴向和径向的不可移动的固定。
从图3还可看出，套筒4和/或第二套筒部分32在固定卡爪12的范围内具有一个优选呈锥形朝套筒自由端14的方向扩大的内表面部分48，使弹性的固定卡爪12可在箭头46的方向内进行径向扩大。这里要特别强调的是，固定件6用一种弹性的材料、特别是用弹簧钢或类似材料制成。支撑体或锥形环箍34具有用于固定件或其固定卡爪12的一个外支承面50。支承面50优选大致是锥形的并与纵轴线24成一个角度52。在无载状态下，固定卡爪12基本上与纵轴线24保持相同角度。角度52规定为20°至45°之间、宜为25°至40°之间、最好28°至35°之间、特别是30°至33°的范围。内表面部分48按一个角度54布置，使得在插入一个管端时，固定卡爪12可不受阻碍地张开进入由内表面部分48径向向外限定的自由空间56中。角度54最好比角度52小一个预定的系数，这个系数为0.3至0.7之间、最好为0.4至0.6之间的范围、特别是接近0.5。此外，应当指出，套筒4和/或后套筒部分32应包含至少一个、最好多个径向通孔或观察窗58，通过它们可进行管端是否按规定完全插入插入式管接头的检查。
图4表示带有一根管子的插入式管接头的局部放大图，其管端60已插入基体2和套筒4之间的环形间隙中。密封件8用其两个径向向外布置的密封凸缘贴合在管端60的内表面上，而固定件6的固定卡爪12则卡在管端60的外表面上。管端60是一种带有一层金属中间层62的复合管。由于本发明的支撑体34，其优选是锥形的环箍，和结合固定卡爪的长的结构，保证了特别是在拉力按箭头64的方向作用到管端60的情况中固定卡爪12的可靠支撑，并且不能卡到金属中间层62，从而避免其受损。
图5表示与纵轴线倾斜一个视角的固定件的视图。这个固定件6包含整个圆周闭合的环形部分44以及八个叶片状的和/或拱起的固定卡爪12。环形部分44基本上布置在一个与纵轴线24正交的平面中的套筒中，该套筒在这里倾斜于绘图平面。如前所述，叶片形的固定卡爪12分别按一个预定的角度倾斜于纵轴线24布置，并在环形部分44和相应的固定卡爪12之间有一段拐弯66。如按图位于下方的固定卡爪所示，固定卡爪12按一个预定的半径拱起，该半径与管端的外表面的半径匹配。在固定卡爪12之间，固定件6包含凹槽68，其边角最好倒棱，且该凹槽在卡爪边缘38的方向内进入敞口的通孔72中。所以固定卡爪12包含朝卡爪自由边缘70方向沿圆周方向向两侧延伸的扩展部72。作为簧舌构成的固定卡爪12邻接闭合的环形部分44并在圆周方向相隔一定距离布置的凹槽之间具有一个中间部分74，上述的扩展部72连接在这个中间部分上。
由于这样构成的叶片形的固定卡爪12相对于纵轴线24的预定的拱度或曲率，扩展部72的外边缘76相对于纵轴线24具有一个半径78，这个半径比卡爪边缘38中部区域的半径80小一定的值。通过本发明的这种特殊的卡爪形状和/或由于啮合在管端内的卡爪边缘38的倒圆，管端在插入插入式管接头时首先碰到固定卡爪12的外缘76。通过固定卡爪的上述特殊造型，即优选结合具有弹性的和倾斜于纵轴线布置的固定件12的力臂的相对长的结构，以有利的方式减小了管端的插入力。此外，由于固定件的上述结构，在拉力从插入式管接头出来的方向作用到管端上时，引起卡爪边缘38进一步压入管子中和箍紧力的提高。还应强调指出的是，由于固定卡爪12的拱起结构，这些卡爪具有高度的形状稳定性。由于固定件6借助闭合的环形部分44固定在套筒中是不产生轴向和径向移动的，所以可靠地避免了在作用力的情况下固定件6相对于套筒和/或管端的不希望的相对运动和由此引起的固定卡爪12的局部超载和/或压入管端太深。
图6表示套筒4的另一种替代方案，其套筒部分30、32借助弹簧卡脚或卡槽进行连接。套筒部分30和32具有相互对应的和相互啮合的锁定元件82、84。如上所述，固定件6是固定在两个套筒部分30、32之间的。其它方面与上述结构相当。
图7用轴向剖面图示出了带有设置在一个环形槽86中的密封件8的基体2的一种特殊结构。环形槽86具有一个径向向外指的环形体88，该环形体啮合在一个密封件8的对应的和径向向内的凹槽90中。在密封件8的前段92和环形槽86之间最好有一个粘接件94。而密封件8连接在插入式管接头或基体2的内部方向的后段96则是自由和/或松动布置在环形槽86中。由于只在密封件8的前段92的范围内存在着粘接件94，所以在管端插入的过程中，密封件8牢靠地保持在其位置上。另一方面，由于密封件8的后段96在轴向内是灵活的和/或可动的，所以不会增加插入力。密封件8至少径向向外涂有润滑剂，亦即例如在装配的过程中事后涂一些油脂之类的润滑剂或在制造时直接涂敷适当的润滑剂。要记住通过润滑剂可使管端插入过程中所需的力保持很小，而且可避免密封件8的损伤或甚至破坏。
图8表示连接三个管端用的本发明T形插入式管接头的一种特殊结构的部分侧视图和部分剖面图。三个接头部分在结构上是一致的，其中两个同轴的接头部分具有套筒4，而左边的接头部分则为了基体2的结构的清晰起见而未示出套筒。T形基体2和套筒4最好用塑料制成。每个整体构成的套筒4按前述结构都由两个特别是通过焊接连接的套筒部分组成并带有集成的固定件6。图中可清楚看出优选四个作为通孔构成的观察窗58。其他方面与上述结构相当。
图9表示带有一个含套筒4的插入式管接头的一种作为所谓壁板构成的配件的另一实施例。基体2是装配体98的组成部分，该装配体用来通过一个这里未示出的并设置在装配体98内部的连接机构优选为螺纹连接件连接另一根管子，特别是金属管。装配体98和与它构成一体的插入式管接头的基体2优选用金属，尤其是用黄铜制成，而带有优选用塑料制成的套筒4的本发明插入式管接头则基本上与上述实施例一致。装配体98具有法兰状的连接体100，以便与壁或安装系统或类似结构连接。
附图标记2 基体4 套筒6 固定件8 密封件10 环形槽12 固定卡爪14 套筒前自由端16 距离18 2的自由端20 2的锁定机构/凸片22 4的锁定机构/环形槽24 纵轴线26 30的内表面28 32的内表面30 第一前套筒部分32 第二后套筒部分34 支撑体/锥形环箍38 卡爪边缘40 30的连接部分42 32的连接部分44 6的闭合的环形部分46 箭头48 32的内表面部分50 34的外支承面52 50的角度54 48的角度56 自由空间58 通孔/观察窗60 管端62 金属中间层64 箭头
66 拐段68 凹槽70 6内的通孔72 12的扩展部74 12的中间部分76 12的外边缘78 76的半径80 38的中段半径82 30的锁定件84 32的锁定件86 2内的环形槽88 86内的环形体90 8内的凹槽92 8的前段94 粘接件96 8的后段98 装配基体100 连接体
权利要求
1.管子的插入式管接头，包括基体(2)，一个管端(60)可相对于该基体进行固定，且该基体可部分插入管端(14)中，此外，包括密封件(8)、与基体(2)连接的套筒(4)和布置在套筒(4)内部的用于固定管端(60)的固定件(6)和固定卡爪(12)，其中为了容纳管端(60)，在基体(2)和套筒(4)之间有一个环形间隙(10)，其特征为固定件(6)具有一个闭合的环形部分(44)并与之一起集成和固定在套筒(4)中，套筒(4)在固定件(6)以内径向具有一个带有外支承面(50)的支撑体(34)，弹性的固定件(12)支撑在该支承面上，支承面(50)以一个预定的、朝套筒前自由端(14)张开的角度(52)布置。
2.按权利要求1的插入式管接头，其特征为，所述支撑体(34)是一个环箍，其外支承面(50)基本上呈锥形，和/或支撑体(34)是套筒(4)尤其是前套筒部分(30)的整体组成部分。
3.按权利要求1或2的插入式管接头，其特征为，所述固定件(6)的固定卡爪(12)呈叶片形和/或相对于纵轴线(24)拱起和/或在圆周方向内的相邻固定卡爪(12)之间分别设置一个凹槽(68)，一个径向向内的通孔(70)通入该凹槽中，该通孔在圆周方向内比对应的凹槽(68)小得多。
4.按权利要求1至3任一项的插入式管接头，其特征为，所述固定件(6)的闭合环形部分(44)基本上布置在一个正交于纵轴线(24)的平面内，而固定卡爪(12)则在固定件(6)的拐弯段(66)的范围内朝插入式管接头的内部方向拐弯布置。
5.按权利要求1至4任一项的插入式管接头，其特征为，所述套筒(4)具有两个套筒部分(30、32)，其间布置固定件(6)的闭合环形部分(44)，和/或这两个套筒部分(30、32)尤其借助于焊接相互材料连接，和/或套筒(4)是一个整体的构件，固定件(6)的闭合环形部分(44)固定在这个构件中既不能轴向又不能径向移动。
6，按权利要求1至5任一项的插入式管接头，其特征为，所述固定卡爪(12)具有径向连接在环形部分(44)上的中间部分(74)，并径向继续向内朝卡爪边缘(38)的方向、最好朝两侧设置扩展部(72)，和/或在相邻中间部分(74)之间设置凹槽(68)，并在圆周方向内的相邻固定件(6)的扩展部(72)之间设置通孔(70)，且通孔(70)在圆周方向内比对应的凹槽(68)小得多。
7.特别是按权利要求1至6任一项的插入式管接头，其中密封件(8)优选布置在基体(2)的一个环形槽(86)中，其特征为，最靠近基体(2)的自由端(18)的密封件(8)的前段(92)用粘接件(94)与基体(2)连接，而密封件(8)的后段(96)则相对于基体(2)和尤指其环形槽(86)基本上在纵轴线(24)的方向内可活动地布置。
8.按权利要求1至7任一项的插入式管接头，其特征为，朝套筒前自由端(14)张开的支承面(50)的角度(52)相对于纵轴线(24)规定为20°至45°之间、尤其是25°至40°之间、适宜为28°至35°之间、特别为30°至33°之间的范围。
9.按权利要求1至8任一项的插入式管接头，其特征为，在支撑体(34)的外支承面(50)和套筒(4)的一个径向向外与该支承体相隔布置的内表面部分(48)和/或其后套筒部分(32)之间设置一个自由空间(56)，在插入管端(60)时，固定卡爪(12)可在该自由空间内移动和/或张开。
全文摘要
管子的插入式管接头，包括一个基体(2)，一个管端(60)可相对于该基体进行固定，且该基体可部分插入管端(60)中，此外，包括一个密封件(8)、一个与基体(2)连接的套筒(4)和一个布置在套筒(4)内部的带有用于固定管端(60)的固定卡爪(12)的固定件(6)，其中为了容纳管端(60)，在基体(2)和套筒(4)之间有一个环形间隙(10)。这种改进的插入式管接头在具有很少制造费用和装配费用的情况下，保证了持续和功能可靠的连接、避免了管端的损伤和固定卡爪(12)卡入管端(60)太深。为此提出固定件(6)具有一个闭合的环形部分(44)并将其一起集成和固定在套筒(4)中，套筒(4)径向在固定件(6)以内设置一个带一外支承面(50)的支撑体(34)，弹性的固定件(12)支撑在该支承面上，且支承面(50)以一个预定的、朝套筒前自由端(14)张开的角度(52)布置。
文档编号F16L33/22GK1816712SQ200480019058
公开日2006年8月9日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月4日
发明者H·-J·巴文, P·米尔纳茨克, B·西希勒, G·曼韦勒, M·克罗普, L·施德赫林 申请人:弗利亚特克公司