專利名稱：管聯(lián)接器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于耐壓、耐撕斷且正高壓螺紋管接頭的管聯(lián)接器，它具有一根變形管、一個管接頭件或聯(lián)接件、一個管接頭螺母、一個密封環(huán)和一固定環(huán)，其中，所述管接頭件或聯(lián)接件其后接有帶有一個徑向端面的軸向平行腔的錐體，所述變形管具有直徑與管相同的末端件，所述末端件在軸向上大致平行對應(yīng)于管座底部的深度。
本發(fā)明還涉及一種用于通過改進的鐓鍛工藝以及用于實施該工藝的工具來加工復(fù)雜的管變形的工藝。
通過管變形來實現(xiàn)管聯(lián)接在許多實施例中是公知的，這些變形的實現(xiàn)主要通過鐓鍛操作而實現(xiàn)，并且成形操作主要受到變形技術(shù)工藝以及材料的限制。特別的是，復(fù)雜的管變形不能用公知的鐓鍛工藝來實現(xiàn)。
從歐洲專利申請EPO 380 970 A2中可以得知一種通過插入金屬環(huán)作為鄰接件來使要成形的管凸起的管聯(lián)接器。在管的外表面設(shè)有其壓力區(qū)域與鄰接件的鄰接區(qū)域共同作用的夾緊裝置。這種管聯(lián)接器尤其適用于塑料管和撓性軟管。但是它不能控制較高和最大的壓力。
從DD 240 059中可以得知一種用于扁錐體壓力管線的管接頭，其連接端由所述管材料構(gòu)成。在壓力管線的管的管接頭區(qū)域設(shè)有根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)切斷環(huán)的輪廓面和向前伸出的圓錐形部分而被壓迫的連接臺肩。其錐角小于標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件的圓錐形開口的錐角。在該管接頭的大部分區(qū)域具有不同的內(nèi)部管直徑，其也對流動介質(zhì)產(chǎn)生了不同的內(nèi)部管阻力。這種公知的系統(tǒng)沒有提供用于密封的容納空間。
DE 19511063 A1披露了一種具有帶有錐體和管接頭螺母的管接頭部件的管聯(lián)接器，并且其管變形部分自身基本上但不精確地與錐體以及管接頭螺母的形狀相配。在一種方案中，在管接頭螺母的傾斜表面和管接頭部件的前表面之間形成的自由空間充滿了一種密封劑。在另一種方案中，在管接頭部件的圓錐面和變形管之間還設(shè)有密封件。當(dāng)采用一種標(biāo)準(zhǔn)的管接頭螺母時，該圓錐面的大部分區(qū)域未被使用。同樣，聯(lián)接件的徑向表面也沒有被使用或者在特定情況下僅不充分地使用，因此裝配力至管上的傳遞基本上是通過傾斜表面進行的，從而造成所施加力的分量的排他性使用。另外，不能清楚地通知組裝者裝配操作的完成，以致可能出現(xiàn)過緊的現(xiàn)象。
DE 19520099披露了一種密封和正連接的管聯(lián)接器，其具有一根變形管、一管接頭件以及一管接頭螺母，其中，所述管接頭件具有一個錐體，該錐體后接帶有一徑向端面的軸向平行的孔，所述變形管的末端直徑與管相同，該末端在軸向上平行對應(yīng)于管座底部的深度。在裝配好的狀態(tài)中，變形管的在徑向延伸的定位環(huán)表面壓靠在管聯(lián)接件的前表面上。
從DE 19742917 C1中可以得知另一種具有支撐環(huán)的管接頭，該文獻涉及易變形的薄壁管。由管接頭螺母的錐體所覆蓋的變形管的區(qū)域非常小，同時其大部分由支撐環(huán)覆蓋。事實上其允許能夠分段組裝，但是它無疑為考慮到在高壓應(yīng)用中管的撕斷阻力。
DE 195 41 622 A1披露了一種高壓聯(lián)接系統(tǒng)，其具有切斷環(huán)連接件和帶有變形管的連接件。部分的管變形與管接頭的元件形成45°的最大角度或更小角度，因此此處只有所施加的裝配力的相應(yīng)分量能夠被傳遞到管上。分段組裝是不可能的，因此不能清楚地通知組裝者組裝操作的完成且會非常容易發(fā)生過緊現(xiàn)象。另外，在裝配期間施加的徑向力分量會引起所變形的管區(qū)域及其附近的收縮。收縮降低了上游密封的預(yù)應(yīng)力以及聯(lián)接系統(tǒng)的密封性能。另外，收縮使得在管變形部分和管接頭螺母之間的重疊面減少，并且因此降低了撕斷阻力。
本發(fā)明的目的在于披露一種高壓管接頭、其實現(xiàn)方法以及其實現(xiàn)所需要的被設(shè)計為一種具有高度安全性的正系統(tǒng)的工具，本發(fā)明還具體說明了一種適用于較高和最大壓力的金屬管以及也適用于具有較大壁厚的管的管聯(lián)接器，該管聯(lián)接器由盡可能少的部件構(gòu)成，且在不出現(xiàn)過緊或密封功能降低的危險的情況下，能夠安全進行它們的裝配，其目的在于防止管接頭在操作中固定。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)的解決方案在于，變形有獨特的環(huán)面的管與管接頭螺母的圓錐形表面形成定位面，對于固定環(huán)的前表面，該定位面轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虺蚬茌S線的止動面。
結(jié)果，所作用的裝配力豎直重疊，從而提高了密封力。
在本發(fā)明的一種改進中，面對管外殼并且從管環(huán)面的止動面開始的固定環(huán)的內(nèi)部輪廓面直接形成到管上，并且由此與管外殼正向連接，從而有可能得到較大的定位面。
在本發(fā)明的一個實施方案中，管接頭螺母是標(biāo)準(zhǔn)的，且相對于管的軸線、與變形管的環(huán)面形成傾斜45°的定位面。
管接頭螺母的圓錐形腔一直延伸至其螺紋孔，并且固定環(huán)在其裝配好的狀態(tài)中與其環(huán)表面形成相對于管接頭螺母的錐體的環(huán)狀間隙，同時其環(huán)表面與管接頭螺母的錐體平行。
在管接頭螺母和固定環(huán)之間的環(huán)狀間隙最好一直延續(xù)超過其圓柱形外表面的局部區(qū)域。
在一種理想的改進中，固定環(huán)在其部分圓柱形外表面上設(shè)有塑料或彈性材料涂層，該涂層被形成作為螺紋接頭的基底，該螺紋接頭在裝配好的狀態(tài)下位于管接頭螺母的內(nèi)螺紋的區(qū)域中。螺紋接頭與管接頭螺母的端部區(qū)域嚙合，從而確保固定環(huán)在這些部件被輸送到裝配位置期間在管的端部上不可拆卸地將管接頭螺母夾在一起，直到能夠通過插入聯(lián)接件來開始最終組裝。
根據(jù)本發(fā)明，在管聯(lián)接器裝配好的狀態(tài)下、在聯(lián)接件或管接頭部件的錐體、管軸向平行的末端以及固定環(huán)的環(huán)表面之間形成一個密封腔室，其中設(shè)有一個形成作為具有壓力支撐密封效果的彈性材料密封的密封環(huán)。
在一種最佳實施例中，彈性材料密封環(huán)牢固地與固定環(huán)相連，并且最好被預(yù)先硫化或粘接。
在本發(fā)明的另一個實施例中，變形管中軸向平行的末端的前表面在連接組裝狀態(tài)下與聯(lián)接件的管座底部形成接觸面。
根據(jù)一個特定實施例，管末端的前面優(yōu)選被噴丸拋光，從而形成理想的金屬密封表面。
在另一個實施方案中，該任務(wù)是通過其他措施完成的。在這種情況下，變形管中軸向平行的末端的前表面的特點在于密閉的環(huán)面，該環(huán)面占據(jù)了一小部分的前表面，并且在聯(lián)接裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件的管密封底部形成金屬密封。
考慮到管聯(lián)接器的優(yōu)良效果，重要的是支撐環(huán)的強度高于管部分，且高于聯(lián)接件和管接頭螺母，并且最好通過熱處理來形成。
在一種最佳實施例中，固定環(huán)具有一個徑向延伸的環(huán)表面，該環(huán)表面在裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件或管接頭部件的錐體的前表面接觸，從而有利于進行分段組裝，從而防止了過緊。
本發(fā)明的管聯(lián)接器允許采用標(biāo)準(zhǔn)的部件，如管接頭螺母，與變形管的環(huán)面形成相對于管軸線傾斜45°的定位面。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在裝配狀態(tài)下通過管接頭螺母與管緊固在一起的支撐套直接與管變形部分連在一起來防止通過管系統(tǒng)以及通過管聯(lián)接器進行的機械振動。
本發(fā)明還涉及用于制作上述類型的管聯(lián)接器的工藝以及用于此目的工具，該工具通過一管成形裝置在管端部形成規(guī)定的變形部分，在所述管變形裝置中，管被緊固在夾爪中，并且其中大部分被加工的管端部保持放松，并且通過該管成形裝置的液壓和或機電可操作性部件軸向形成該管端部。根據(jù)本發(fā)明，除了將軸向鐓鍛力施加到所加工的管端部之外，同時將變形力周期性地施加到內(nèi)部和/或外部管的周邊上，并且傳遞力的工具沿虛擬圓錐形表面運動，該圓錐形表面是所要實現(xiàn)的變形的函數(shù)。
在管的變形區(qū)域中的夾爪具有內(nèi)部負(fù)變形曲面，管通過作用在管端上的軸向力和/或變形力的徑向分力被壓入該變形曲面內(nèi)。在管固定區(qū)域中設(shè)有用于提高管外殼摩擦阻力的裝置，以便在夾緊裝置中提高管的夾緊阻力。
在根據(jù)本發(fā)明中工具的改進的實施例中，夾爪被設(shè)計用于可容納可釋放的成形夾爪，這些夾爪在管成形區(qū)域中具有內(nèi)部負(fù)變形曲面，部分管壁通過作用在管端上的軸向力和/或變形力的徑向分力被壓進該變形曲面內(nèi)。在該實施例中，在管固定區(qū)域中也設(shè)有用于提高管外殼的摩擦阻力的裝置，以便在夾緊裝置中提高管的夾緊阻力。該實施例的優(yōu)點在于，在對被加工的管進行改進的情況下，例如如果它們的直徑必須被改變或如果它們變形部分的類型僅僅要求改變變形夾爪，則這些夾爪能夠被通用，從而顯著地降低了工具成本。
根據(jù)本發(fā)明，管成形工具的工具頭部被設(shè)計成杯形，其內(nèi)部直徑大于被加工管的直徑，并且其內(nèi)部杯表面的區(qū)域設(shè)有成形環(huán)面，該環(huán)面繞內(nèi)周邊延伸以便管端部的變形。
在本發(fā)明的改進中，杯底部設(shè)有成形部分，管端的前表面周期性地撞擊該成形部分以便進行加工。
管成形工具可拆卸地與力傳遞軸相連，該軸在其運動期間以一個相對于管軸線的銳角沿假想轉(zhuǎn)動圓錐面運動以便進行管端部的變形，因此到被加工的管端部的力的傳遞可以周期性地進行。
在本發(fā)明的改進中，杯的內(nèi)側(cè)被設(shè)計能容納一成形工具，該成形工具設(shè)有在其前端處具有成形環(huán)面的旋轉(zhuǎn)安裝的成形芯棒。該成形芯棒可旋轉(zhuǎn)地安裝在可插入部件的圓錐形腔中，該可插入部件可拆卸地設(shè)置在杯的內(nèi)側(cè)，所述圓錐形腔在其壁中設(shè)有凹槽，用于容納由成形芯棒產(chǎn)生的來自管內(nèi)部的管變形。這樣，通過在成形工具的轉(zhuǎn)動運動作用下以非常仔細的方式循環(huán)進行成形工藝，從內(nèi)部和外部同時周期性地對管端的外殼進行加工，從而保護了管的端部。應(yīng)力和應(yīng)力釋放以及加熱和冷卻相繼進行，以便成形管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會受到任何臨界應(yīng)力，從而顯著地改善了其結(jié)構(gòu)。與先前的工藝相比，除了一條管線之外被成形管的材料上的力效應(yīng)區(qū)域被減少的這一事實使得力的特定短時期效應(yīng)顯著增大。這使得來自成形工具的力被減小，從而降低了工具的磨損并且可以以更緊湊的方式設(shè)計這些工具。
在成形芯棒的底部，到可插入部件的腔的外殼的距離對應(yīng)于一根被加工管的外殼厚度。從該底部，軸向力被周期性地直接傳遞至管端上，同時成形芯棒將徑向力周期性地傳遞到內(nèi)部管壁上。
在本發(fā)明的一種可選實施例中，設(shè)置在被夾緊的管的放松端上方的變形杯在其上側(cè)內(nèi)部邊緣的區(qū)域中具有凹槽，并且通過工作表面被設(shè)計成扁錐體的圓柱體使所述變形杯作用在其外部杯的底部上側(cè)，該錐體在杯底上繞其在徑向線性接觸的中心進行輾軋，同時扁錐體的軸線沿假想轉(zhuǎn)動圓錐形表面旋轉(zhuǎn)并且周期性地將徑向和軸向力分量傳遞至變形杯且僅而傳遞至被加工的管端上。
在附圖中給出了本發(fā)明的詳細說明，其中

圖1顯示出本發(fā)明中一個特定實施例的裝配好的管聯(lián)接器的縱向斷面；圖2顯示出本發(fā)明另一個實施例的裝配好的管聯(lián)接器的縱向斷面，所述管聯(lián)接器在管端前表面具有環(huán)面；圖3-6顯示出在不同操作階段時的成形工具的縱向斷面；圖7-10顯示出在不同操作階段時的成形工具的另一個實施例的縱向斷面；圖11顯示出本發(fā)明中成形工具的另一個實施例。
圖1中所示的聯(lián)接系統(tǒng)由具有錐體15的管接頭部件1、標(biāo)準(zhǔn)的管接頭螺母2、變形管3和密封環(huán)4構(gòu)成，其中所述錐體在該實施例中被設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)的24°錐體。密封環(huán)優(yōu)選由彈性材料，即具有彈性樹膠特性并具有與密封腔室5配合的外形的聚合物制成。密封腔室5由部分管3、支撐環(huán)6和連接件1的錐體15限定。管的環(huán)面設(shè)有特定的成形部分，其結(jié)構(gòu)將在下面進行說明。獨特的管環(huán)面7與管接頭螺母2的圓錐形表面8形成定位面9，所述定位面轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虺蚬茌S線10的、用于固定環(huán)6的前表面12的止動面11。
管環(huán)面7相對于管軸線10的止動面11最好形成直角，因為這樣一個角度特別有利于傳遞所施加的力。在制造精確度的范圍內(nèi)，在沒有背離本發(fā)明保護范圍的情況下，也可以略微偏離直角。
朝向管環(huán)面并從管環(huán)面7的止動面11和/或固定環(huán)6的前表面12開始的固定環(huán)6的內(nèi)部輪廓面13直接與前表面12連接在一起并被形成在管環(huán)面上。
根據(jù)本發(fā)明，固定環(huán)6還設(shè)有一個徑向延伸的環(huán)表面14，該環(huán)表面在裝配好的狀態(tài)下與連接件1和/或管接頭部件的錐體15的前表面16接觸，因此允許組合組裝。
管接頭螺母2可以符合德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)并且可以與變形管的環(huán)面形成相對于管3的軸線10傾斜45°的定位面9。
管接頭螺母2的圓錐表面8一直延伸到其螺紋孔，并且固定環(huán)6在其裝配好的狀態(tài)下與相對于管接頭螺母2的圓錐形表面8形成環(huán)形間隙18，且其環(huán)形表面平行于管接頭螺母的錐形面8。
在管接頭螺母2和固定環(huán)6之間的環(huán)形間隙18一直延伸到其圓柱形外表面的局部區(qū)域。
在最佳實施例中，固定環(huán)6在被設(shè)計作為螺紋接頭基底的部分圓柱形外表面上涂有塑料或彈性材料涂層19，所述螺紋接頭在裝配好的狀態(tài)下、位于螺母2的內(nèi)螺紋20的區(qū)域中。通過該螺紋接頭涂層，固定環(huán)6在裝配操作期間附著在螺母2上，從而這兩個部件相互固定并且不會脫離管環(huán)面7。
在一特定實施例中，彈性材料密封環(huán)4與固定環(huán)牢固連接，例如粘連，從而有助于裝配。
在另一個特定的實施例中，變形管3中軸向平行末端23的前表面22在連接裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件1的管座底部21形成接觸面。
根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例，管末端23的前表面22或其徑向部分被拋光，從而在特定情況下可以實現(xiàn)與管座底部21的金屬密封。
通過使支撐環(huán)6的強度高于包括管環(huán)面7的管末端23，并且高于聯(lián)接件1和螺母2而進一步改進了本發(fā)明的管聯(lián)接器。所述支撐環(huán)6的推薦較高強度最好通過對該環(huán)進行熱處理來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的另一個特定實施例中，設(shè)有在圖中沒有詳細示出的支撐套，該支撐套直接與管的變形部分結(jié)合，并且通過管接頭螺母2與管3緊固在一起。其能夠顯著地抑制進入管系統(tǒng)的任何振動，從而這些振動不能再在該管聯(lián)接中產(chǎn)生任何有害的影響。
圖2顯示出和圖1相同的管聯(lián)接器的示例，但是是在一種改進的實施方案中。變形管3中軸向平行的末端23的前表面22以密閉的環(huán)面24為特征，該環(huán)面占據(jù)了小部分的前表面22，并且在該管連接裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件1的管座底部21形成金屬密封。在裝配期間環(huán)面24受到擠壓，從而形成金屬密封。
圖3至11顯示出用于實現(xiàn)管聯(lián)接器、如上述實施例的管聯(lián)接器的管變形的各種工具。下面描述的工具適用于實現(xiàn)即使具有不同管尺寸的復(fù)雜的管變形。根據(jù)本發(fā)明，將實際已知軸向鐓鍛工藝與根據(jù)翻轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動原理的成形工藝相結(jié)合，在這種情況下，除了將軸向鐓鍛力施加到所要成形的管端部上，還應(yīng)將成形力的徑向力分量施加到外部和/或內(nèi)部管圓周面上。在轉(zhuǎn)動運動期間，傳遞力的工具描繪出虛擬圓錐形表面，其是所要實現(xiàn)的變形部分的函數(shù)。因此，力的效果聚焦或線性作用到所要成形的管部分上，并且力產(chǎn)生效果的這些位置繞管周邊、在外部和/或內(nèi)部管周邊上轉(zhuǎn)動。另人驚訝的是，這種操作和成形方法提供了許多在所要成形的材料和操作工具上均起作用的優(yōu)點。
緊密局部集中并施加到材料上的機械應(yīng)力之后緊接著是長時間的應(yīng)力釋放階段-根據(jù)加工工具的轉(zhuǎn)動速度-并且同樣由局部施加的機械應(yīng)力所引起的局部加熱之后緊接著是根據(jù)工具的轉(zhuǎn)動周期的長時間的冷卻階段。因此，避免了材料的臨界荷載，從而產(chǎn)生了平穩(wěn)的成形，這在材料的微觀結(jié)構(gòu)上也具有非常另人滿意的效果。
因為減小的力傳遞區(qū)，所以成形工具以相等的能量消耗在工具上施加了更高的單位負(fù)載。這樣通過工具的負(fù)載合成減低能夠減小能量消耗并延長工具的使用壽命。
在圖3至6中顯示出在其不同操作階段中的上述一種工具，而圖7至10顯示出在其不同操作階段的該說明書中的另一種工具。在圖11中顯示出處在一個操作階段中的另一種工具。
下文中所述的所有工具具有某些基本原理。例如，通過帶有夾爪30的管成形裝置在管3的端部實現(xiàn)了規(guī)定的變形，所述夾爪具有用于夾住被加工管3的夾爪部件30a和30b。為了這樣做，管3以如下方式被夾爪30a和30b緊固就位，即被加工的管端部3a的大部分保持松開，并且通過可液壓和/或機電操作的管成形裝置軸向鐓鍛管端部3a。
夾爪30a和30b在管成形部分中具有凹槽31，管3的未夾住部分3a伸入該凹槽中。如在圖5和6中所示，在管3的成形區(qū)域3a中，存在內(nèi)部負(fù)變形曲面32，部分管壁通過作用在管端上的軸向力和/或成形力的徑向分力被壓入該曲面中。
在夾爪30a和30b的管夾持區(qū)域中設(shè)有用于增大管外殼摩擦阻力和從而增大夾緊阻力的裝置。例如，這些裝置由被壓入夾爪的微粒或滾軋的凹槽構(gòu)成。
管成形工具34的工具頭部33被設(shè)計為杯形(杯35)，其內(nèi)部直徑大于所要加工的管的直徑，其內(nèi)部杯邊緣的區(qū)域設(shè)有繞內(nèi)部周邊或凹槽37延伸的成形環(huán)面36，以便管端部3a的變形。
杯底38設(shè)有成形部分38，管端部39的前表面22周期地撞擊該成形部分，以便其成形并便于軸向力的傳遞。
管成形工具34可拆卸地與力傳遞軸相連，該工具在其使管端3a變形的運動期間以相對于管軸線的銳角(力傳遞軸41的軸線和管軸線10之間的夾角)描繪了虛擬的轉(zhuǎn)動圓錐形表面。
在該實施方案的另一個改進中，夾爪30a和30b被設(shè)計用來可松開地容納成形夾爪30c，該夾爪可松開地插入在這些夾爪中并且被夾住不動(參見圖3中30c處的虛線)。在該過程中，內(nèi)部負(fù)變形曲面32位于成形夾爪的管成形區(qū)域中，而另一方面這些夾爪被不確定地進行設(shè)計。因此，這些可以被廣泛地使用，而且可以根據(jù)成形步驟的不同依據(jù)情況來設(shè)計出更多的成本適中的成形夾爪。正如在上述實施方案中一樣，成形夾爪的管夾持區(qū)域設(shè)有提高管外殼和成形夾爪之間的摩擦阻力以及夾緊阻力的裝置。
圖3顯示出預(yù)備階段，其中管成形工具34被送到在成形夾爪30a和30b之間被夾住不動的管子3上。
圖4顯示出管端3a以銳角插入進杯35中的步驟。
圖5顯示出操作的一個階段，在該階段中已經(jīng)將軸向力施加在管端3a上，從而管外殼強迫地將其自身放進所提供的變形環(huán)面中。管外殼的其他程度的變形自由度被工具頭部所阻止，從而它不得不被強制地進行特定的變形。由于管變形工具34采用了銳角并且在成形操作期間繞著該角度轉(zhuǎn)動，所以通過接觸和/或力傳遞表面繞著管外殼并繞著管的前面轉(zhuǎn)動，則力的傳遞被聚集在一點上或線性地傳遞到管端3a上。
圖6顯示出變形工藝的另一個延續(xù)步驟，其中與管相關(guān)的軸向力從杯底38被周期性地傳遞到管端3a上。同時與管端3a相關(guān)的杯35的變形環(huán)面36將徑向力施加到管外殼的外側(cè)直到達到如圖6所示的最終階段并且完成所要求的管的變形。
圖7至10顯示出根據(jù)本發(fā)明的工具的一個改進，其中對于管端3a的變形來說，第三個力分量同樣被周期性地傳遞到所述管端3a。該力被施加到要被成形的管的內(nèi)部外殼上。
為此，杯48的內(nèi)部被設(shè)計成用于容納成形工具，該成形工具設(shè)有在其前端處具有成形環(huán)面44的成形芯棒43。
成形芯棒43可繞軸線47旋轉(zhuǎn)地安裝在設(shè)置在杯內(nèi)側(cè)的可插入部件46的圓錐形孔45中，以便在成形芯棒43插入的任意深度處能夠?qū)⒘鬟f到管3的內(nèi)部管壁上，同時圓錐形孔45在其壁中設(shè)有用來容納來自管內(nèi)部、由成形芯棒43產(chǎn)生的管變形的凹槽。
在成形芯棒43的底部，相距可插入部件46中孔45的外殼的距離對應(yīng)于被加工的一根管3的外殼厚度，并且該底部將軸向力周期性地傳遞到被加工的管端3a上，并且成形芯棒43同時將徑向力周期性地傳遞到管端3a的外殼的內(nèi)側(cè)。
圖7顯示了最初的成形階段，在該階段中，具有杯48的力傳遞軸40以銳角被送到被加工的管3的未夾持端部上。該銳角是由管軸線10和力傳遞軸40的軸線41之間的夾角得出。
圖8顯示了在成形芯棒43已經(jīng)完全進入管的內(nèi)部之前，具有杯48的工具進一步輸送，如圖9所示。一旦通過管端到達圓錐形孔45的端部時，便能開始將軸向力傳遞到管上。由于軸41繞管軸線10的假想延長線轉(zhuǎn)動，從而描繪了一個假想的銳角，力傳遞線也在管端3a的前表面上周期移動，并且周期性地將軸向力施加到管上。同樣，成形芯棒43的成形環(huán)面44的切線在內(nèi)管外殼上的內(nèi)部環(huán)形通道上移動，從而以相同的周期將徑向力施加到內(nèi)部管外殼上。由于圓錐形孔45的內(nèi)部外殼具有管變形自身適于進入的凹槽49，所以作用在外管外殼上的徑向力發(fā)生在以180°變化的時間段中。這尤其可以從在圖9和10中所示的加工步驟中明顯看出。
這樣，通過仔細處理管材料能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的管變形，因此，對工具施加的載荷遠小于在已知成形過程中所施加的載荷，所以大大改善了微觀結(jié)構(gòu)并且延長了工具的使用壽命。
圖11顯示出用于實現(xiàn)管變形的另一種工具，該工具以和在圖3至6中所述的工具相同的原理工作。
通過工作表面被設(shè)計為扁錐體53的力傳遞圓柱體51使變形杯50作用于其杯底52的外側(cè)，所述錐體在徑向線性接觸中繞其中心(管軸線10的交點)在底52的外側(cè)進行輾軋，同時扁錐體53的軸線41繞假想的轉(zhuǎn)動錐面上旋轉(zhuǎn)，從而將使徑向和軸向力分量周期性地傳遞到變形杯50上，進而傳遞至被加工的管端3a上。
因此，由能量傳遞圓柱體51通過該扁錐體53傳遞到杯底52外側(cè)的力以杯底表面中心發(fā)出的徑向線而作用，該杯底表面繞中心旋轉(zhuǎn)。因此，作用在該管端部上的力作為軸向力周期性地移動至管的前表面上，而作為徑向力則周期性地移動至管的外部外殼上。
因此，本申請同樣能夠提供上述精細的材料變形和微觀結(jié)構(gòu)的改善以及工具使用壽命的延長的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種用于耐壓、耐撕斷且正高壓螺紋管接頭的管聯(lián)接器，它具有一根變形管、一個管接頭件或聯(lián)接件、一個管接頭螺母、一個密封環(huán)和一固定環(huán)，其中，所述管接頭件或聯(lián)接件其后接有帶有一個徑向端面的軸向平行腔的錐體，所述變形管具有直徑與管直徑相同的末端件，所述末端件在軸向上大致平行對應(yīng)于管座底部的深度，其特征在于，所述變形為帶有獨特環(huán)面(7)的管(3)與管接頭螺母(2)的圓錐形表面(8)形成定位面(9)，對于固定環(huán)(6)前表面(12)，所述定位面轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虺蚬茌S線(10)的止動面(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管聯(lián)接器，其特征在于，使朝向管外殼并從管環(huán)面(7)的止動面(11)開始的固定環(huán)(6)的內(nèi)部輪廓面(13)形成在管(3)上。
3.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，固定環(huán)(6)設(shè)有一個徑向延伸的環(huán)表面(14)，該環(huán)表面在裝配好的狀態(tài)下與聯(lián)接件(1)或管接頭件的錐體前表面(16)接觸，從而允許進行組合裝配。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，所述管接頭螺母(2)是標(biāo)準(zhǔn)的，且相對于管(3)的軸線(10)、與變形管的環(huán)面形成傾斜45°的定位面(9)。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，，其特征在于，管接頭螺母(2)的圓錐形表面(8)一直延伸至其螺紋孔(17)，并且所述固定環(huán)(6)在其裝配好的狀態(tài)下與其環(huán)表面形成相對于管接頭螺母的錐體的環(huán)狀間隙(18)，同時其環(huán)表面與管接頭螺母(2)的錐體(8)平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管聯(lián)接器，其特征在于，在管接頭螺母(2)和固定環(huán)(6)之間的環(huán)狀間隙(18)一直延續(xù)到其圓柱形外表面的局部區(qū)域上。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，固定環(huán)(6)在其部分圓柱形外表面上設(shè)有塑料或彈性材料涂層(19)，該涂層被形成作為螺紋接頭的基底，該螺紋接頭在裝配好的狀態(tài)下位于管接頭螺母的內(nèi)螺紋(20)的區(qū)域中。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，在管聯(lián)接器裝配好的狀態(tài)下、在聯(lián)接件(1)或管接頭部件的錐體(15)、管(3)軸向平行的末端以及固定環(huán)(6)的環(huán)表面之間形成一個密封腔室(5)，其中設(shè)有一個形成作為具有壓力支撐密封效果的彈性材料密封的密封環(huán)(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管聯(lián)接器，其特征在于，所述彈性材料密封環(huán)(4)牢固地與固定環(huán)(6)相連。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，變形管中軸向平行的末端的前表面(22)在連接裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件(1)的管座底部(21)形成接觸面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管聯(lián)接器，其特征在于，所述管末端的前表面(22)或其徑向部分被噴丸拋光。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，固定環(huán)或支撐環(huán)(6)的強度高于管部分，且高于聯(lián)接件(1)和管接頭螺母(2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的管聯(lián)接器，其特征在于，所述固定或支撐環(huán)(6)的較高強度是通過熱處理得到的。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，通過管接頭螺母與管緊固在一起的支撐套直接與管的變形部分(7)連在一起。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一條所述的管聯(lián)接器，其特征在于，變形管(3)中軸向平行的末端的前表面(22)的特點在于密閉的環(huán)面，該環(huán)面占據(jù)了一小部分的前表面，并且在聯(lián)接裝配狀態(tài)下與聯(lián)接件(1)的管密封底部(21)形成金屬密封。
16.一種制造用于權(quán)利要求1-15的管聯(lián)接器的變形管的工藝，該變形管通過一管成形裝置在管端部形成了規(guī)定的變形部分，在所述管變形裝置中，管(3)被緊固在夾爪(30)中，并且其中大部分要被加工的管端部保持未被夾持，并且通過該管成形裝置的液壓和/或機電可操作性部件沿軸向鐓鍛該管端部，其特征在于，該工藝與根據(jù)翻轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動原理的成形工藝相結(jié)合，除了將軸向鐓鍛力施加到被加工的管端部(3a)之外，還應(yīng)將成形力施加到外部和/或內(nèi)部管的周邊上，并且傳遞力的工具在其翻轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動運動期間沿假想圓錐形表面運動，假想圓錐形表面是所要實現(xiàn)的變形部分的函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工藝，其特征在于，在管(3)的變形區(qū)域(3a)中的夾爪(30；30a；30b)具有內(nèi)部負(fù)變形輪廓面(32)，部分管壁通過軸向力和/或變形力的徑向分力被壓入該負(fù)變形輪廓面內(nèi)，所述變形力作用在管端部(3a)上，所述夾爪設(shè)有用于提高管外殼摩擦阻力以及進而提高夾緊阻力的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工藝，其特征在于，夾爪(30a；30b)被設(shè)計成用于可松開地容納成形夾爪(30c)，這些夾爪在管成形區(qū)域中具有內(nèi)部負(fù)變形輪廓面(32)，部分管壁通過軸向力和/或變形力的徑向分力被壓入該變形輪廓面內(nèi)，所述變形力作用在管端部上，所述夾爪設(shè)有用于提高管外殼的摩擦阻力以及進而提高夾緊阻力的裝置。
19.一種用于實施根據(jù)權(quán)利要求16、17和18的工藝的裝置，其特征在于，管成形工具的工具頭部(33)被設(shè)計成杯形(杯35)，其內(nèi)部直徑大于要被加工管的直徑，并且其內(nèi)側(cè)杯邊緣區(qū)域設(shè)有繞內(nèi)周邊延伸的變形環(huán)面(36)或設(shè)有用于成形管端部的凹槽。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于進行所述工藝的裝置，其特征在于，杯底部(38)設(shè)有成形部分，管端部(3a)的前表面周期性地撞擊該成形部分以便進行其成形和軸向力的傳遞。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，管成形工具(34)通過其軸(40)可拆卸地與一力傳遞軸相連，為了進行管端部(3a)的變形，所述軸在其旋轉(zhuǎn)運動期間以一個相對于管軸線(10)的銳角作假想圓錐面運動。
22.根據(jù)權(quán)利要求19，20或21所述的裝置，其特征在于，杯的內(nèi)側(cè)(杯48，圖7-10)被設(shè)計能容納一成形工具，該成形工具設(shè)有一個在其前端處具有成形環(huán)面的旋轉(zhuǎn)安裝的成形芯棒(43)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述成形芯棒(43)繞旋轉(zhuǎn)軸線(47)可旋轉(zhuǎn)地安裝在可插入部件(46)的圓錐形腔(45)內(nèi)，該可插入部件被設(shè)置在杯的內(nèi)側(cè)，所述圓錐形腔(45)在其壁中設(shè)有凹槽，用于容納由成形芯棒(43)產(chǎn)生的來自管內(nèi)部和軸向鐓鍛的管變形。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的裝置，其特征在于，在成形芯棒(43)的底部，到可插入部件(46)的腔的外殼的距離對應(yīng)于一根將被加工管(3)的外殼厚度，通過該底部，將軸向力周期性地傳遞至被成形的管端上，且同時成形芯棒將徑向力周期性地傳遞到管端的內(nèi)殼側(cè)面。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，一設(shè)置在被夾緊的管的放松端上方的變形杯(50)(圖11)在其上側(cè)內(nèi)部邊緣的區(qū)域中具有凹槽。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，通過工作表面被設(shè)計成扁錐體(53)的圓柱體(51)使變形杯(50)作用在杯底部(52)外側(cè)，該錐體在杯底部(52)的外側(cè)繞其在徑向線性接觸的中心進行輾軋，同時扁錐體(53)的軸線沿假想轉(zhuǎn)動圓錐形表面旋轉(zhuǎn)，因此周期性地將徑向和軸向力分量傳遞至變形杯(50)且進而傳遞至被加工的管端(3a)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于耐壓正配合的高壓螺紋接頭的管聯(lián)接器,它包括一根成形管;一具有連接至平行于軸線的鉆孔的錐體的螺紋體或聯(lián)接器支管、所述錐體具有一徑向端面;一管接頭螺母;一密封環(huán)和固定環(huán),從而成形管具有與軸線平行的端件,該端件具有與管相同的直徑并且對應(yīng)于管座底部的深度。帶有明顯凸起(7)的成形管(3)與管接頭螺母(2)的錐面(8)形成配合面(9),對于固定環(huán)(6)的前表面(12),該配合面形成了基本與管軸線(10)對準(zhǔn)的鄰接面(11)。固定環(huán)(6)具有徑向環(huán)表面(14),該表面在裝配狀態(tài)下與聯(lián)接器支管(1)或螺紋體錐體的前表面(16)接觸,從而允許分段裝配。
文檔編號B21D17/00GK1345405SQ0080570
公開日2002年4月17日 申請日期2000年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者迪特爾·埃爾克 申請人:帕克漢尼芬有限公司