專利名稱:具有高溫工作能力的流體管接頭的制作方法
擠壓連接的流體管接頭確實具有許多優(yōu)點，故已擴(kuò)大了它在某些裝置中的使用范圍，如美國專利Re28457對此結(jié)構(gòu)作了論述，可是，這些管接頭在管槽中要采用分開的密封材料，因而不適于在高溫情況下使用。以前的另一種擠壓管接頭曾在美國4328892號專利中作了介紹，這種管接頭在某些情況下無需使用分開的密封元件，而是采用金屬對金屬的密封，但其結(jié)構(gòu)仍不適于在極高溫情況下使用。
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的流體管接頭，它克服了上述技術(shù)問題，可適于在諸如噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)管道連接等極高溫場合使用，這種管接頭在低溫情況下使用也能保持很高的強(qiáng)度。
本管接頭是由內(nèi)、外套管套裝而成，在兩套管之間形成環(huán)形空間，供管子端頭裝入，通過滾壓外套管的局部區(qū)段，使其內(nèi)壁變形，整個環(huán)帶隆起，套合在內(nèi)套管的里端上，這是一項在工廠進(jìn)行的操作，內(nèi)套管的外表面上有一些環(huán)形槽，并有環(huán)形臺及小轉(zhuǎn)角端，當(dāng)外套管受到徑向擠壓力作用時，環(huán)形臺及小轉(zhuǎn)角端壓入管子內(nèi)壁，其結(jié)果形成牢固地接合，并實現(xiàn)金屬對金屬的密封。外套管的內(nèi)壁有幾個分隔開的縱向淺槽，當(dāng)擠壓操作發(fā)生時，管子外表面因變形而擠入這些淺槽內(nèi)，從而防止管子和管接頭之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。
通過選擇適當(dāng)熱膨脹系數(shù)的套管材料和管子材料，可以保證管接頭的高溫工作能力，為達(dá)到這一目的，內(nèi)套管材料應(yīng)比外套管及管子材料的熱膨脹系數(shù)大，因此，當(dāng)溫度升高時，內(nèi)套管的膨脹速率比管子和外套管的膨脹速率都大，因而對管子內(nèi)壁貼得愈來愈緊，同樣，由于內(nèi)套管的膨脹速率比外套管的大，故在兩套管連接處，內(nèi)套管對外套管內(nèi)壁也壓貼得更緊，因此，隨著溫度的提高，管接頭的連接和密封性能不但不會受損，反而得到提高。
下面對圖例加以闡述。
圖1是本發(fā)明管接頭部件分解的立體圖;
圖2是管接頭開始裝配時的縱截面剖視圖;
圖3是與圖2相似的視圖，但兩套管已連接在一起;
圖4是沿圖1的4-4剖切線方向得出的管接頭外套管橫截面剖視圖，圖中表示出管接頭與管子連接時的防轉(zhuǎn)縱向溝槽;
圖5是管子插入管接頭以后，在擠壓操作前管接頭的局部縱向剖視圖;
圖6是管接頭與管子擠壓后的縱向剖視圖;
圖7是管接頭作為直管連接時的平面圖;
圖8是管接頭作為T形管連接時的平面圖。
下面對本發(fā)明作詳細(xì)闡述本發(fā)明管接頭由兩個套管10和11組成，套管10的左端如圖所示是傳統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)，即具有端頭錐面12和如普通擴(kuò)口式管接頭一樣供連接用的臺肩13。
在套管10外面，在靠近端面16處，是帶有小錐角的錐面15，錐面15的里邊是相對較長的圓柱表面17，17之后是過渡的彎曲表面18，連接看一段直徑較小的短圓柱面19，再后是第二段過渡彎曲表面20，連接一段長度更短、直徑更小、與臺肩13鄰近的圓柱面21。
在套管10的內(nèi)部，有一段始終比相鄰錐面12的直徑為小的圓柱面22，接著是臺肩23，再過去是直徑較大的中間內(nèi)圓面24，面24的軸向尺寸比面22的短，套管10在結(jié)構(gòu)尺寸上是勻稱的，臺肩23設(shè)在套管外表面19的徑向以內(nèi)，而套管外面的過渡表面18設(shè)在內(nèi)表面24的外部。
帶圓角的臺肩26連接內(nèi)表面24到另一段直徑更大的內(nèi)圓柱面27，面27又連接直徑再稍大些的內(nèi)圓面28，面28是管接頭在端面16處的管子入口段。此外，在面27上開有三個在圓周方向均布的軸向拉槽29，貫通管子入口內(nèi)圓面28，拉槽離開臺肩26一段距離，當(dāng)管接頭擠壓到管子上時，這些槽起防轉(zhuǎn)的作用，下面將作討論。
本套管10帶有壁厚比臺肩26的另一邊為薄的表面27和28，套管10管壁最厚處在臺肩23左端。
套管11和套管10相比，其直徑較小，管壁較薄，材料的熱膨脹系數(shù)較大，材料的硬度和強(qiáng)度較高。套管11內(nèi)有鄰近端面32的第一段內(nèi)圓柱面31和緊接著的直徑比31稍大而更長的內(nèi)圓柱面33，表33一直通到套管11的另一端34處。
在套管11的外表面上，外圓面36通過倒圓邊與端面34相連，端面34以內(nèi)，外圓面36為環(huán)槽37所隔斷，從環(huán)槽37再隔一小段便是與37槽深相同但卻更寬的一段環(huán)槽38，環(huán)槽37和38之間是一段環(huán)形臺39。在套管11的另一端面32處是一段外環(huán)增大部分，帶有外端錐面40和內(nèi)端錐面41，41與寬環(huán)槽38內(nèi)邊的外圓面38的里段相連，增大的外環(huán)面上帶有拱形環(huán)槽42，環(huán)槽42與錐面40和41的交界處形成兩間相隔不遠(yuǎn)的環(huán)脊。
操作開始時，先把套管11置于套管10內(nèi)，如圖2所示，套管11的端面32放置到套管10的中部，緊靠內(nèi)臺肩23，套管11的另一端面34鄰近外套管10的端面16處，并沿軸向向里凹進(jìn)，然后，在套管10的外圓面19處施加壓力，對這一段進(jìn)行徑向向內(nèi)滾壓，使套管10和11連接在一起如圖3所示，外圓面19向內(nèi)變形直到與套管10的外圓面21齊平，使套管10內(nèi)壁表面24處的材料向內(nèi)嵌入到套管11厚端的環(huán)槽42及其環(huán)脊內(nèi)，這樣，套管10在相對于套管11的錐面40、端面32和錐面41處向內(nèi)變形，使兩套管之間形成緊密連接，實現(xiàn)對流體的密封。
再把管子43裝入管接頭內(nèi)，進(jìn)入套管10和11所形成的環(huán)形空間44內(nèi)如圖5所示，管子43的端面45向前通過套管11的環(huán)形臺39，通常定位在鄰近套筒10內(nèi)連接內(nèi)圓面24和27的臺肩26處，套管件最好是結(jié)構(gòu)尺寸比較勻稱，使管子43既能不受阻地進(jìn)入套管10和11所形成的空間而又間隙不太大，對管接頭部件材料的選擇要使內(nèi)套管11的熱膨脹系數(shù)比管子的熱膨脹系數(shù)大，套管10的熱膨脹系數(shù)比管子的熱膨脹系數(shù)小。
接著，擠壓管接頭，使之與管子43完合接合，這一操作是通過使用徑向擠壓工具對套管10的外圓面17施加外壓力完成的，這一擠壓操作直到外圓面17的直徑大體上與外圓面19處的直徑相同為止。
在操作過程中，套管10的內(nèi)壁壓向管子43，而管子43又向內(nèi)壓向套管11的外表面，套管11難也發(fā)生變形，但仍有不足夠抗衡受壓縮的能力，使管子43的內(nèi)圓面在環(huán)形臺39處向內(nèi)變形，靠貼套管11的環(huán)槽37和38，使環(huán)形臺39兩邊的轉(zhuǎn)角47和48壓入管子43的內(nèi)表面，同樣，套管11的環(huán)槽37的外邊轉(zhuǎn)角49也嵌入管子43的內(nèi)表面，在這些轉(zhuǎn)角位置處產(chǎn)生金屬對金屬的密封，有效地防止流體沿管子端頭部分的內(nèi)表面向外洩漏，同時，管子因變形而緊貼套管11。
管子43的外表面被擠入三個隔開的拉槽29內(nèi)，防止了管子43相對于套管10和11轉(zhuǎn)動。
內(nèi)套管11由相當(dāng)硬而強(qiáng)度高的材料制成，它能抵抗擠壓時的壓力，其變形情況前已敘述。套管11相對較薄的內(nèi)壁徑要盡量做成大一些，以便使管接頭不致過分限制流體的流動，外套管10的材料比內(nèi)套管11材料的延展性大，強(qiáng)度也低一些，因此在擠壓操作時，套管10能壓貼管子，并使管子向內(nèi)緊貼套管11，套管10的延展性有助于使管接頭經(jīng)受住管子施加于它的彎曲力。
本管接頭很適于高溫環(huán)境如在噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)中使用，當(dāng)管接頭各部件溫度升高時，套管11對管子43內(nèi)壁壓得更緊，這是由于兩者的熱膨脹系數(shù)不同所致，套管11比管子43的熱膨脹系數(shù)大，因此當(dāng)溫度升高時，它不斷向外增大對管子內(nèi)壁的壓力，同樣，由于套管11比套管10的熱膨脹系數(shù)大，故隨著溫度的提高，在兩套管接合處，套管11始終向外增大對套管10的壓力，由于外套管10比管子43的熱膨脹系數(shù)小，使管子43對外套筒10的壓緊力增加，因此，在高溫情況下，管接頭不會喪失其密封性能，始終在結(jié)構(gòu)上壓緊在一起，實現(xiàn)有效的金屬對金屬密封。
在套管10的入口內(nèi)圓面28處涂上一層干的潤滑膜能顯著地改善其抗彎曲性能，潤滑劑滲透內(nèi)圓面28，填滿低凹點，使圓面均勻而光滑，在涂有干潤滑劑處，可避免套管10與管子43之間金屬對金屬的接觸，因而，管接頭在受振動的情況下，其內(nèi)圓面28不會磨損管子，從而大大延長管子的使用壽命，假如沒有這層潤滑劑，只是經(jīng)過一般加工的內(nèi)圓面28的表面粗糙度可能會對管子43增加應(yīng)力，導(dǎo)致在振動情況下管子破損，這一潤滑膜只需很薄，其絕大部分能滲入表面28，有一種在極端環(huán)境下使用的干性潤滑劑固態(tài)膜層，如二硫化鉬基混合石墨的膜層，其總厚度為0.0005英寸，在溫度高達(dá)1100°F時仍然有效。
管接頭除受到撓曲載荷外，還受到劇烈的拉伸載荷、沖擊載荷以及其他有害的載荷。
雖然前面敘述的只是在一端擴(kuò)口的普通管接頭的情況，但根據(jù)本發(fā)明制造的管接頭還有其他許多結(jié)構(gòu)形式，如圖7所示管接頭51是直管連接型，管接頭的兩端均能接管，其連接情況如圖6管接頭右端所示，經(jīng)擠壓后管子連接在一起。
圖8表示本發(fā)明的另一實例，為T形管連接。
前面僅就圖例清楚明了詳細(xì)闡述了管接頭的情況，本發(fā)明的精神和范圍只受下述權(quán)項所限。
權(quán)利要求
1.一種流體管接頭由一個組件組成。該組件包括有第一個套管；套裝在第一個套管內(nèi)的第二個套管，在第一個套管和第二個套管之間留出一段環(huán)形空間，用以容納管子的端頭；供把第一個套管和第二個套管連接起來并在其向形成流體密封的裝置；供夾緊裝于套管環(huán)形空間內(nèi)的管子并使其形成流體密封的裝置，這是通過在第一個套管的外部施加一個向內(nèi)的徑向力，使第一個套管發(fā)生變形來實現(xiàn)的；第二個套管的熱膨脹系數(shù)大于第一個套管的熱膨脹系數(shù)。
2.一種流體管接頭由一個組件組成，該組件包括有第一個套管;短于第一個套管并裝在第一個套管中的第二個套管，第二個套管的第一端頭位于第一個套管的兩端中間，其第二個端頭鄰近第一個套管的一端，在第二個套管的外圓上，在鄰近其第一個端頭處有一隆起部分，第一個套管圍繞該隆起部分變形，使兩個套管接合在一起，并在其間形成流體密封，第二個套管的外壁從其第一個端頭附近到第二個端頭處，都與第一個套管的內(nèi)壁隔開，從而在第一個套管和第二個套管之間留出一段環(huán)形空間，用以容納管子的端頭;供夾緊裝在環(huán)形空間內(nèi)的管子并使其形成流體密封的裝置，這是通過在第一個套管的外部向內(nèi)施加一個徑向力，使第一個套管發(fā)生變形來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)項2所述裝置，其第二個套管的材料比第一個套管的材料硬。
4.如權(quán)項3所述裝置，其第二個套管從其隆起部分到第二個端頭之間的壁厚小于第一個套管的壁厚。
5.一種流體管接頭由一個組件組成，該組件包括有第一個套管;套裝在第一個套管中的第二個套管，在第一個套管和第二個套管之間留出一段環(huán)形空間，用以容納管子的端頭;供把第一個套管和第二個套管連接起來并在其間形成流體密封的裝置，這是通過在第一個套管的外部向內(nèi)施加一個徑向力，使第一個套管發(fā)生變形來實現(xiàn)的。第一個套管帶有與第二個套管的外壁相對的圓柱形內(nèi)壁，該內(nèi)壁上帶有縱向槽，由于第一個套管的變形，使管子外表面的一部分嵌入這些縱向槽內(nèi)，防止了管子相對于該組件轉(zhuǎn)動。
6.一種流體管接頭包括有第一個套管和第二個套管。第一個套管有第一個端頭、第二個端頭和位于兩個端頭之間的內(nèi)臺肩。第二個套管被裝在第一個套管中，它帶有貼緊在上述內(nèi)臺肩上的第一個端頭和對過的第二個端頭，該第二個端頭鄰近第一個套管的第二個端頭。從第二個套管的第二個端頭到鄰近于上述內(nèi)臺肩處之間，第一個套管和第二個套管限定了一段環(huán)形空間。第一個套管和第二個套管均有供兩套管互相接合的部分，使第一個套管固接到第二個套管上，在鄰近第一個套管的內(nèi)臺肩處形成套管間的流體密封。第二個套管的外表面上有槽形部分，用于與裝入環(huán)形空間內(nèi)的管子形成密封并使管子保持于其中，這是通過徑向擠壓第一個套管，使之在管子上產(chǎn)生壓力，引起管子向內(nèi)變形而實現(xiàn)的。
7.如權(quán)項6所述裝置，其上供第一個套管與第二個套管固接而形成流體密封的部分，其結(jié)構(gòu)是這樣的第二個套管在鄰近其第一個端頭處有一外部隆起部分，而第一個套管的內(nèi)表面在該隆起部分周圍發(fā)生變形。
8.如權(quán)項6所述裝置，其槽形部分是環(huán)形的，因此在槽形部分之間形成棱角和外表面，通過第一個套管的徑向擠壓，使該棱角和外表面嵌入管子的內(nèi)壁。
9.如權(quán)項8所述裝置，其槽形部分包括有鄰近第二個套管的第二個端頭的第一個較窄環(huán)槽和位于該第一環(huán)槽里邊、相隔一段距離的第二個較寬環(huán)槽，因此在兩環(huán)槽之間留有一段臺面，在臺面兩端構(gòu)成棱角。
10.如權(quán)項6所述裝置，其第一個套管的內(nèi)表面上有隔開的凹槽部分，用以容納管子外部變了形的部分，這是通過對第一個套管的擠壓來實現(xiàn)的，因此，防止了該管子相對于第一個套管轉(zhuǎn)動。
11.如權(quán)項10所述裝置，其隔開的凹槽部分包括有設(shè)置在第一個套管內(nèi)表面上的若干縱向槽。
12.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管的熱膨脹系數(shù)大于第一個套管的熱膨脹系數(shù)。
13.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管從其第二個端向里一直通到越過第二個套管臺面處的整段壁厚小于第一個套管從該處向里的壁厚。
14.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管從其第二個端頭向里一直通到越過該臺面處的整段壁厚小于第二個套管鄰近其第一個端頭處的壁厚。
15.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管的第二個端頭在軸向方向凹進(jìn)第一個套管的第二個端頭里面。
16.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管的隆起部分包含一個位于其第一端頭處的增大環(huán)徑部分，該增大環(huán)徑部分的外表面上有一個環(huán)槽。
17.如權(quán)項6所述裝置，其增大環(huán)徑部分的兩端均有一個錐面，與其上的環(huán)槽相接，由此構(gòu)成隔開的一對棱邊。
18.如權(quán)項6所述裝置，其第二個套管的材料與第一個套筒的材料相比，熱膨脹系數(shù)較大，屈服強(qiáng)度和硬度較高。
19.把管接頭連接到管子上的方法包括以下步驟制備第一個套管，其材料是有第一種熱膨脹系數(shù);制備第二個套管，其材料是有比第一個套管大的第二種熱膨脹系數(shù);把第二個套管插入第一個套管內(nèi)，在兩者之間形成一段環(huán)形空間;把第一個套管固接到環(huán)形空間內(nèi)的第二個套管上;把一根管子的端頭插入環(huán)形空間內(nèi)，管子材料的熱膨脹系數(shù)小于第二個套管材料的熱膨脹系數(shù);然后，擠壓第一個套管，從而夾緊處于第一個套管和第二個套管之間的管子端頭。
20.如權(quán)項19所述方法，為了把第一個套管按此法連接到第二個套管上，第二個套管上帶有一段環(huán)形隆起部分，該環(huán)形隆起部分先定位于第一個套管內(nèi)，然后，在鄰近該環(huán)形隆起部分處擠壓第一個套管，使第一個套管的內(nèi)壁在第二個套管的該環(huán)形隆起部分周圍發(fā)生變形。
專利摘要
本發(fā)明提供一種由套管套裝而成的流體管接頭，兩套管之間形成一段環(huán)形空間，適于放置管子的端頭，在內(nèi)套管的一端有一環(huán)形隆脊，外套管通過在隆脊周圍發(fā)生變形而連接到內(nèi)套管上，套管與管子之間的連接是通過擠壓外套管而夾緊位于兩套管之間的管子，內(nèi)套管的槽上帶有棱角，該棱角嵌入管子的內(nèi)表面而獲得密封和牢固連接，同時外套管的凹槽處也擠入了管子的變形材料，防止了轉(zhuǎn)動。
文檔編號F16L13/16GK85104774SQ85104774
公開日1986年12月17日 申請日期1985年6月20日
發(fā)明者弗朗西斯·C·K·利 申請人:多伊奇公司金屬部件科導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan