專利名稱：螺紋管接頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連接管道的螺紋管接頭，所述管道具有額定(nominell)外截面、額定內(nèi)截面、額定管壁厚度以及帶有通過形變構(gòu)造而成的管壁區(qū)域的插接端，所述螺紋管接頭包括插接件(Anschlussteil)和用于密封地保持管道并能與該插接件擰接在一起的帶有帽封口的螺紋連接件，其中所述插接件具有容納開口，該容納開口帶有朝向管道方向向外擴(kuò)展的內(nèi)錐面，其中所述管道的插接端的形變的管壁區(qū)域能夠被形狀適配和/或力適配地夾在插接件和螺紋連接件之間，并且其中在插接端并且在從朝向連接件的端面出發(fā)沿軸向延伸的第一長度段的端部，由插接端的外罩面構(gòu)成的管道的外截面大于額定外截面，而在第二長度段中，則減小為額定外截面的值。本發(fā)明還涉及一種用于制造螺紋管接頭，特別是前述類型的螺紋管接頭的制造方法，其中管道的插接端的管壁區(qū)域要進(jìn)行變形，并且通過沿著管道的軸向方向引入力的方式，將插接端的外輪廓構(gòu)造成模具的形狀。
背景技術(shù)：
從國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8434-1中可知用于將管道與管道連接件或螺釘旋擰件密封地連接起來的螺旋連接件。在這個標(biāo)準(zhǔn)中，描述了所謂的24°錐形銷連接端的不同實施方式。 這些連接包括插接件和用于密封地保持管道且能夠與該插接件擰接在一起的帶有帽封口螺紋連接件，其中插接件具有容納開口，該容納開口帶有沿著管道方向向外擴(kuò)展的內(nèi)錐面， 并且其中管道的插接端能夠被形狀適配和/或力適配地夾緊在插接件和螺紋連接件之間。 角度值24°表示插接件的那一沿著管道方向向外擴(kuò)展，特別是被實施為圓錐狀鉆孔的內(nèi)圓錐面的開口角度。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 8434-1的一類實施方案涉及一種總是采用切削環(huán)制成的螺旋連接件。眾所周知，這種切削環(huán)是安在管道外周的環(huán)狀件，它將管道的插接端部以形狀適配和/ 或力適配的方式夾緊在插接管套和螺紋連接件之間。切削環(huán)在其朝向插接件的那一面上具有至少帶有一個切刀的切削段，該切刀在螺紋連接件擰緊時會在插接件的圓錐狀鉆孔的作用下沿著軸向移向插接件并同時徑向地切割入待連接的管子的內(nèi)壁中。在這種情況下，管道的插接端在直到由于切割而形變的一小段區(qū)域之前的范圍內(nèi)，其橫截面，特別是其內(nèi)徑和外徑被制造成剛好與其余的管體相等，也就是說是等直徑的。帶有構(gòu)造成不同形式的切削環(huán)的螺紋連接件在DE-AS 1 167 608, DE-ASl 175 639，GB 1 117 987，US 2 406 488 A和EPl 776 539 Bl同樣也有公開，在流體技術(shù)中，它長期以來就是標(biāo)準(zhǔn)。這些連接件的優(yōu)點在于用于螺紋連接部分和機(jī)器的系統(tǒng)成本低，在于制造連接件時，連接件到達(dá)彎管的最小長度只需很短，從而能夠?qū)崿F(xiàn)緊密的結(jié)構(gòu)，而且還在于能夠?qū)⑦B接件直接裝配到螺紋接頭中而無需使用安裝機(jī)器。而其缺點則在于預(yù)裝配和最終裝配過程中恰當(dāng)?shù)夭僮髑邢鳝h(huán)系統(tǒng)需要專業(yè)技能和工作經(jīng)驗，在于對獲得的預(yù)裝配結(jié)果的質(zhì)量唯有在一定條件下才能進(jìn)行較好的檢測，在于用很堅硬的鋼材制成的切削環(huán)很難被切入，而且在切削環(huán)預(yù)裝完畢后，在切削環(huán)與管子之間經(jīng)常會由于環(huán)的彈性擴(kuò)展而出現(xiàn)縫隙，而這種縫隙必須在最終安裝時封上。此外，除了前述的螺紋連接件之外，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8434-2中也公開了這樣的螺紋連接件插接件不具有沿著管道方向向外擴(kuò)展的內(nèi)錐面，而是具有向內(nèi)逐漸變細(xì)的外圓錐面。在ISO 8434-2中的這種螺紋連接件尤其是被卷邊的37° -圓錐-連接端，在采用這種連接件時，借助于環(huán)形軸環(huán)件，管道的向外卷邊的插接端能夠被形狀適配地夾緊在插接件以及螺紋連接件之間。此時，被卷邊的管端區(qū)域的內(nèi)側(cè)面會緊貼在插接件的外圓錐的那一制作成互補(bǔ)形式的外側(cè)面上。此處，角度值是插接件的那一朝著管道方向向內(nèi)逐漸變細(xì)的外圓錐的開口角度。這種系統(tǒng)也被稱作JIC系統(tǒng)。在ISO 8434-1所述的24°系統(tǒng)中， 軸向引入的裝配力被增大成通常作用于圓錐面的夾緊力和密封力的大約4. 8倍，而在ISO 8434-2所述的37°系統(tǒng)中，軸向引入的裝配力則被增大到通常作用于圓錐面的夾緊力和密封力的大約1.7倍。因此，與24° -圓錐-連接端相比，37° -圓錐-連接端在密封性和裝配性能方面有著本質(zhì)上的缺點。用于插接在插接端上總是具有一通過頂鍛_形變工序構(gòu)造而成的環(huán)狀凸起部的管道的螺紋管接頭在許多實施方案中都有公開，并且用于制造這些螺紋管接頭的裝置通常被稱作管形變系統(tǒng)(Rohrumformsystem)。在這種管道中，在其第一長度段中，管道的那一通過對插接端的管壁區(qū)域進(jìn)行形變而構(gòu)成的外截面從所述插接端的朝向插接件的端面開始沿著軸向方向增大并因此要比額定外截面更大，而在其第二長度段中，該外界面則又沿著軸向方向減小，直到其在插接端后面達(dá)到額定外截面的值。在這里，截面的變化可以是連續(xù)的，也可以是跳躍式的，在后一(即截面呈跳躍式變化的)情況下，第二長度段接近為零。 此種螺旋連接件的形式及制造方式可參考DE 195 20 099 C2，DE 195 26 316 C2和EP 1 054 203 Al中示例。按這種方式制造的螺紋管接頭通常具有較大的結(jié)構(gòu)高度，因為在插接端為適配管子進(jìn)行形變時，螺紋管接頭需要有直至彎管這么長的直的夾緊長度。在這些范圍內(nèi)，由于夾緊的原因(如果存在)，會不利地造成對管道防腐蝕涂層的損害。此外，變形機(jī)床常常比較昂貴，因為其必須被設(shè)計成能夠產(chǎn)生極大的力(例如在管直徑為42mm的情況下需要 IOOOkN)。在這樣的螺紋管接頭中，主要問題還在于，在安裝期間，由于螺旋連接件(帽封口螺母)需要旋擰，因此管容易一同旋轉(zhuǎn)。這個缺點被EP 1 260 750B1所描述的螺紋管接頭克服了。在該種螺紋連接件中設(shè)置了一支撐環(huán)，其中管道的環(huán)狀凸起部能夠被形狀適配地夾緊在插接件(在上述文檔中被稱作插接支承件)和支撐環(huán)之間，所述支撐環(huán)位于管道上的環(huán)狀凸起部和螺紋連接件之間。支撐環(huán)與環(huán)狀凸起部一起構(gòu)造成一構(gòu)造特別的接觸面， 在這個接觸面的范圍內(nèi)，在緊固螺旋接合時實際上不會出現(xiàn)徑向力分量。前述螺紋管接頭已在實際中得到驗證。在這些螺紋管接頭中，除了在管端部可應(yīng)用軟密封的優(yōu)點之外，還具有這樣的優(yōu)點，即，對于在預(yù)裝配結(jié)果中產(chǎn)生的凸起部輪廓也能方便地實施檢測，并且能夠確保工藝地實施最終裝配，這樣的最終裝配具有下列的有利技術(shù)特征-在手動擰緊螺紋連接件時即已使管子圓錐面與支撐件圓錐面緊貼在一起；-裝配可以利用較低的擰緊力矩進(jìn)行，并在到達(dá)一止動擋塊時停止；-系統(tǒng)在過裝配及不完全裝配的情況下均無危險。
為了制造具有此種或與此相似之輪廓的管端部，特別是在逐漸變細(xì)的長度范圍內(nèi)具有相應(yīng)凸起輪廓的管端部，可以采用一種如在EP 1 494 827 Bl中所描述的用于工件塑性形變的裝置。這樣的裝置具有一個由流體壓力控制的變形裝置、一個安置在同一長軸上并由流體壓力，特別是液壓控制的預(yù)緊裝置以及能夠借助于該預(yù)緊裝置拉緊的夾緊件。此夕卜，為實施變形需要一模具組件，該組件除了夾緊件還包括一頂鍛頭(Stauchkopf)，借助于所述頂鍛頭并通過一軸向頂鍛過程，可在管端部形成輪廓。因此這里涉及一開頭述及類型的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本目的在于創(chuàng)制一種開頭述及類型的螺紋管接頭及其制造方法，這種螺紋管接頭確保能夠具有較高的靜態(tài)和動態(tài)承受力，同時還具有下列突出之處減小了結(jié)構(gòu)高度，優(yōu)化了抗腐蝕性能、降低了機(jī)械制造成本并且避免了前述現(xiàn)有技術(shù)的缺點。依據(jù)本發(fā)明，上述螺紋管接頭的這些特點將這樣實現(xiàn)從朝向插接件的端面出發(fā)， 在插接端的第三長度段上管道的內(nèi)部凈截面大于額定內(nèi)截面并且沿著軸向方向減小，直到其在插接端之后達(dá)到額定內(nèi)截面的值，此時，在端面上，管道的管壁厚度小于額定管壁厚度，并且管壁厚度沿著軸向方向變化，直到其在插接端后面達(dá)到額定管壁厚度的值，而且在這里內(nèi)部材料差異(innere Materialdifferenz)(其表示在第三長度段內(nèi)截面與額定內(nèi)截面之間的偏差)外部材料差異(^lfiere Materialdifferenz)(其表示在第一長度段和第二長度段內(nèi)外截面與額定外截面之間的偏差)彼此之間的偏差最大為30%。對于螺紋管接頭的制造方法，依據(jù)本發(fā)明將這樣實現(xiàn)通過將管道額定內(nèi)截面徑向擴(kuò)展的方式，插接端的管壁區(qū)域被一斜向于軸向方向作用的力壓制成模具的形狀。這樣，可有利地構(gòu)造用于依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的管道的插接端，其中模具的形狀是要在插接端管壁的外周邊上形成的輪廓，特別是凸?fàn)钶喞姆摧喞?(Negativkontur)。與前文提及的應(yīng)用了切削環(huán)的公知螺紋管接頭相比，依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的突出之處在于顯著改進(jìn)了的裝配特性。依據(jù)本發(fā)明的方式形成的管道插接端的圓錐輪廓的質(zhì)量可簡單地用光學(xué)方式進(jìn)行檢測，在裝配中，出現(xiàn)力量過度增長的情況則意味著碰到了止動擋塊點，并且連接件對于過裝配及裝配不足是不靈敏的。此外，依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭可毫無問題地被用于很堅硬的管子，如不銹鋼管， 而且，反映用于制造螺紋套管接頭(Verschraubimg)的技術(shù)費(fèi)用的成本基本上與制造帶切削環(huán)的螺紋套管接頭所需的成本處于同一水平。與前述的因ISO 8434-2而公知的卷邊的37°圓錐連接端相比，依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭具有更高的夾緊力及密封力，而且在裝配時需要使用的擰緊力矩更小。因此，管子在裝配中隨同轉(zhuǎn)動的風(fēng)險降低了。依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭展示了與前面提到的那些可借助于公知的管形變系統(tǒng)來制造(特別是由EP 1 260 750 Bl中所公開)的螺紋管接頭類似的好的裝配特性，不過， 對于根據(jù)本發(fā)明的主要是通過徑向頂鍛法實現(xiàn)的形變方法而言，相對于主要是通過軸向頂鍛實現(xiàn)的公知頂鍛法，其所需使用的力最多可減少70%。這一點尤其是通過如下方式實現(xiàn)的，即，在對插接端管壁進(jìn)行變形時，在實施徑向擴(kuò)展、頂鍛以及輪廓造形的模壓過程中，在
7管子內(nèi)部區(qū)域內(nèi)插入一基于力放大原理的錐體模具，這樣，利用小軸向力就可產(chǎn)生很大的徑向力。在這種方法的條件下，幾乎能夠完全避免管道由于形變而縮短的情況。此外，在模具頂角不大的情況下，在模具錐面和待形變的管端部之間的接觸位置上尤其能夠傳遞大的垂直于接觸面的正交力。因此可實現(xiàn)顯著降低機(jī)器成本的目的。此外，在形變時，管道的夾持長度可被有利地保持得很小，從而在具有依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的管道系統(tǒng)中能夠?qū)⑻幱诼菁y連接件與最近的彎管之間制造出明顯更短的直的管端部，這將使得結(jié)構(gòu)高度顯著減小。例如對于一公知變形機(jī)床來說，若管直徑為42mm，則必需的夾持長度約為60mm，而如果采用依據(jù)本發(fā)明的方法，則夾持長度可小于 20mm,因此，其可被選擇成如此之小，以致于在螺紋連接件的外部(特別是在那一擰緊之后由帶帽封口的螺紋連接件所覆蓋之區(qū)域的外部)不存在模具夾緊鉗壓痕，并因而也使得管道中將來不會發(fā)生腐蝕問題。本發(fā)明的其他有利設(shè)計方案及其所實現(xiàn)的優(yōu)點包含在各從屬權(quán)利要求和隨后的說明中。


下面，利用多個在附圖中示出的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡釋。在附圖中圖1為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，圖2為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第一實施例，圖2a是放大的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖3是圖2中示出的模具組件的三維分解圖，圖4為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的的第一實施方式經(jīng)過改型并處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，圖5至10分別以軸剖圖的形式示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的不同工序階段，這些階段是借助于根據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端以及模具組件的第一實施例來展示的，圖11為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第二實施例，圖12為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了模具組件的第三實施例，圖13為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了模具組件的第四實施例，圖14為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了模具組件的第五實施例，圖15為依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第一實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了模具組件的第六實施例，圖16是與圖1 一樣但縮小化的視圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第二實施方式處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，
圖17是與圖2—樣但縮小化的視圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第二實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第七實施例，圖17a是第二實施方式的管道的插接端的放大軸剖圖，圖18是與圖16 —樣的視圖，示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第三實施方式處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，圖19是與圖17 —樣的視圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第三實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第八實施例，圖20是與圖16 —樣的視圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第四實施方式處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，圖21是與圖17 —樣的視圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第四實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第九實施例，圖22至28分別為以軸剖圖的方式示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的不同工序階段，這些階段是借助于根據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第四實施方式的管道的插接端以及模具組件的第九實施例示出的，圖29是與圖20 —樣的視圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第五實施方式處于已擰緊之裝配狀態(tài)下的軸剖圖，圖30是與圖17 —樣的視圖，其示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭的第五實施方式的管道的插接端的軸剖圖，圖中還一同示出了用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的模具組件的第十實施例，圖31是圖30所示之模具組件的支承板的三維視圖。在不同的附圖中，相同的以及彼此相應(yīng)的部件均配有同樣的附圖標(biāo)記，因而通常也只各描述一次。
具體實施例方式首先，如圖1所示，依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1包括以插接支承件形式的插接件2 和帶有帽封口的螺紋連接件4，該螺紋連接件通常被構(gòu)造成帽封螺母，其借助于內(nèi)螺紋6能夠擰接在插接件2的外螺紋8上。特別是由金屬材料制成的待連接的管道10具有插接端 12，其能夠伸入插接件2的容納開口 14內(nèi)。容納開口 14具有朝向管道10的方向向外擴(kuò)展的內(nèi)圓錐面16。為了密封地保持管道10，管道10的插接端12的管壁區(qū)域能夠被形狀適配和/或力適配地夾在插接件2和螺紋連接件4之間。管道10具有額定內(nèi)直徑NDI以及額定外直徑NDA。管道的這些固定尺寸決定其額定內(nèi)截面NQI、額定外截面NQA以及額定管壁厚度NWS，為清楚起見，這些尺寸并沒有在所有附圖中均標(biāo)示出來。首先，在第一個長度段Li，從管道10的插接端12的朝向插接件2的端面18出發(fā)， 管道10的由插接端12的外罩面構(gòu)成的外截面QA沿著軸向方向X-X增大，并且因此大于額定外截面NQA。而在第二長度段L2上，所述外截面QA則又沿著軸向方向X-X減小，直到其
9在插接端12的后面達(dá)到額定外截面NQA的值。在插接端12的第三長度段L3上，管道10的內(nèi)部凈截面QI大于額定內(nèi)截面NQI， 并且該內(nèi)部凈截面從朝向插接件2的端面18出發(fā)，沿著軸向方向X-X減小，直到其在插接端12的后面達(dá)到額定內(nèi)截面NQI的值。在端面18，管道10的管壁厚度WS小于額定管壁厚度NWS，并且此管壁厚度沿著軸向方向X-X變化，直到其在插接端12的后面達(dá)到額定管壁厚度NWS的值。這些技術(shù)特征以不同形式展現(xiàn)了在圖l、2a、4、16、17a、18、20和29中所示之本發(fā)明實施方式中的各插接端12的輪廓。截面的擴(kuò)展以及逐漸變細(xì)可以連續(xù)，也可以不連續(xù)地進(jìn)行。就此而言，如果截面，特別是外截面QA(除了圖18和19所示的實施方式之外)是不連續(xù)地變化的，那么第二長度段L2的長度值為零。對于第一長度段Li，管道10的由插接端12的管壁區(qū)域構(gòu)成的外截面QA優(yōu)選以與插接件2的那一在朝向管道10方向上向外擴(kuò)大的內(nèi)圓錐面16互補(bǔ)的方式擴(kuò)展，也就是說，兩者的擴(kuò)展角度相同。同樣優(yōu)選的是，從管道10的插接端12的朝向插接件2的端面18開始，內(nèi)部凈截面QI呈錐狀地逐漸變細(xì)。這種逐漸變細(xì)在附圖中以附圖標(biāo)記20標(biāo)識。若管道10的內(nèi)部凈截面QI從管道10的端面18開始減小，那么該內(nèi)截面QI的值， 尤其是其極小值是由管道10的額定內(nèi)直徑NDI決定的。若管道10的外截面QA在第二長度段L2上減小，那么該外截面QA的值，尤其是其極小值是由管道10的額定外直徑NDA決定的。第三長度段L3優(yōu)選至少與第一長度段Ll或者與第一長度段Ll和第二長度段L2 的總和一樣大。在依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1的第一實施例中，插接端12的輪廓，就像從圖1以及其他相關(guān)附圖，特別從圖2a的放大視圖中可以清楚地看出的那樣，其基本形狀從軸剖圖中看基本上為等腰梯形，其中該等腰梯形相互平行的兩條邊中的較短的一邊形成管道10 的插接端12的端面18。梯形相互平行的兩條邊中的較長的一邊有一部分位于管壁中，而另一部分則形成了一個基本上垂直于縱軸X-X定向且圍繞管道10的環(huán)形面21。正因為這個環(huán)形面21，在第二長度段L2中，管道10的那一由插接端12的管壁區(qū)域構(gòu)成的外截面QA 再次特別以非連續(xù)的方式減小，而梯形的從端面18匯入環(huán)形面21且徑向外置的腰23則代表外截面QA在第一長度段Ll上形成的(特別是連續(xù)的)增量。依據(jù)本發(fā)明的方法，就像圖2首先示出的那樣，插接端12的管壁區(qū)域是通過將管道10的額定內(nèi)截面NQI徑向擴(kuò)展的方式，在一模壓過程中被一斜向于軸向方向X-X作用的力壓制成形狀F，特別是第一模具件Wl的形狀F。而且，插接端12優(yōu)選通過冷加工工藝制造而成，因而插接端12優(yōu)選由冷加工金屬，特別是由冷加工的鋼或不銹鋼制成。徑向擴(kuò)展部20是借助于一個從插接端12的端面18出發(fā)沿軸向方向移入管道10 的插接端12的第二模具件W2，亦即加工成沖模形式的模具件W2形成的，該第二模具件同時還將需要變形的管壁區(qū)域的材料從其原始狀態(tài)擠壓出形狀，在模具組件的第一實施例中所述形狀尤其是第一模具件Wl的形狀。利用優(yōu)選呈錐狀構(gòu)造的沖模形式的模具件W2，尤其可制造出一內(nèi)圓錐面以作為徑向擴(kuò)展部20，在這種情況下，通過由斜向于縱軸X-X延伸的工作面決定的模具形狀就可以實現(xiàn)力的加強(qiáng)。因此，利用小軸向力即可產(chǎn)生很大的徑向作用或斜向于縱軸X-X作用的力。此時，在模具件的圓錐體和待形變的管端部12之間的接觸位
10置傳遞大的垂直于模具件W2和管端部12之間的接觸面的正交力。此外，圖2a再次(確切地說，僅在管端部12)闡明了由依據(jù)本發(fā)明的方法所形成的基本技術(shù)特征組合。從插接端12的端面18出發(fā)，管道10在第一長度段Ll的端部處的外截面QA大于額定外截面NQA。在沿軸向方向X-X從端面18看去位于第一長度段之后的第二長度段L2上，外截面QA重新減小，并在插接端12的后面達(dá)到額定外截面NQA的值。 在插接端12第三長度段L3的端面18處的管道10的內(nèi)部凈截面QI大于額定內(nèi)截面NQI， 并且沿著軸向方向X-X減小。它在插接端12的后面達(dá)到額定內(nèi)截面NQI的值。在端面18 處，管道10的管壁厚度WS小于額定管壁厚度NWS，并且該管壁厚度沿著軸向方向變化，直到在插接端12之后達(dá)到額定管壁厚度NWS的值。此外，這里的其他特征在于，依據(jù)本發(fā)明的形變工藝，由在第三長度段中內(nèi)截面QI 與額定內(nèi)截面NQI之間的偏差而產(chǎn)生的內(nèi)部材料差異MI與外部材料差異MA “相當(dāng)”，所述外部材料差異是由第一長度段Ll和在第二長度段L2中的外截面QA與額定外截面NQA之間的偏差造成的。術(shù)語“相當(dāng)”是指，內(nèi)部材料差異MI與外部材料差異MA優(yōu)選相等(一樣大)，最多彼此相差15%;但30%的最大偏差同樣也是允許的。材料差異MI、MA分別是由在圖2a中標(biāo)示為黑色的內(nèi)表面和外表面的旋轉(zhuǎn)體積乘以管端部12的材料的密度而得出的。使用純徑向頂鍛時會出現(xiàn)內(nèi)部材料差異MI和外部材料差異MA —樣大的情況。若不僅采用徑向頂鍛，而且也能使用軸向頂鍛，那么外部材料差異MA的形成是部分地以管道 10的長度縮短為代價的。在圖2中示出的模具件Wl和W2(不包括管道10)同樣也在圖3中示出。此處從視圖中例如清楚地示出，可以采用至少一個夾緊件作為第一模具件W1，以用于形成管道10 的夾緊區(qū)域，所述夾緊件優(yōu)選由多個(在視圖中為兩個)部分S1、S2構(gòu)成，這些部分在實施變形時以不留空隙的方式圍住管道10的外表面。在第一模具件Wl中，成型區(qū)域和具有所述夾緊件的區(qū)域構(gòu)成一結(jié)構(gòu)單元。與示出的本發(fā)明所述之螺紋管接頭1的其他大多數(shù)實施例一樣，在第一實施例中是這樣設(shè)計的在第二長度段L2中配置一包圍管道10的環(huán)狀件，借助于這個環(huán)狀件，管道 10的插接端12能夠被形狀適配和/或力適配地夾在插接件2和螺紋連接件4之間。在第一實施例中，這種環(huán)狀件為支撐環(huán)或間隔環(huán)22，其位于螺紋連接件4和插接端12的輪廓之間并處在與軸平行的管段上，且與插接端的輪廓一起構(gòu)成一接觸面，確切地說，該接觸面在環(huán)形面21毗連。在圖1所示之裝配狀態(tài)中，環(huán)形面21以與插接件2的端側(cè)平面24齊平的方式伸展，其中間隔環(huán)22同樣也緊貼所述插接件2的端側(cè)平面24。在間隔環(huán)22的相對帽封螺母的另一面上則形成呈錐狀延伸的接觸面26。插接件2在其容納開口 14處具有徑向的階梯面28，根據(jù)管道10的插接端12伸入到容納開口 14中的部分的長度不同，該階梯面既可以緊貼端面18從而用來軸向支撐管道10，或者也可以與該端面18保持間隔，就如圖1所示的那樣。因此在插接件2的容納開口 14的內(nèi)部的內(nèi)圓錐面16與階梯面28之間，沿軸向方向形成了圓柱形的內(nèi)過渡面30，該過渡面的內(nèi)直徑大約等于插接端12的最小外直徑。在階梯面28上，在由圓柱形的內(nèi)過渡面30橋接的空間中(如圖4所示)可有利地放置密封件32。而且就像圖示的那樣，密封件32可構(gòu)造成由彈性密封環(huán)34和設(shè)計用于此密封環(huán)的保持環(huán)36組成的兩件式密封件，其中保持環(huán)36用熱塑性或熱固性塑料或者金屬制成。如上文已經(jīng)提及的，圖5至圖10示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的工藝流程。圖5首先示出了在涉及圖3的說明中已經(jīng)提及的第一模具件Wl的部分Sl和S2， 該第一模具件同時也用作管道10的夾緊件和用于在插接端12構(gòu)造輪廓的成型件。管道10 位于部分Sl和部分S2之間。第二模具件W2被構(gòu)造成相對于縱軸X-X旋轉(zhuǎn)對稱，并具有用來裝入到產(chǎn)生壓力的設(shè)備之中的平板狀部分PA以及用于使管道10變形的錐狀沖模段SA。錐狀沖模段SA的最小的直徑小于管道10的額定內(nèi)直徑NDI，因此管道10可毫無問題地從沖模段SA的自由端上拉開，而且沖模段SA也能被插入管道10中(見圖5)。從這種狀態(tài)開始，第一模具件Wl的部分Sl和S2按照圖5中示出的箭頭方向相向行進(jìn)，從而部分S1，S2將管道10的外表面無縫地包圍住。圖6示出了以這種形式閉合的第一模具件W1。此時，在位于待變形的長度區(qū)域之后(從插接端12的端面18出發(fā)看去)的夾緊區(qū)域中，管道10以形狀適配和/或力適配的方式相對于第一模具件Wl固定住，這樣尤其能夠避免管道10在后續(xù)的形變過程中發(fā)生軸向位移。夾緊區(qū)域在圖6至圖9中皆以附圖標(biāo)記BS標(biāo)識。如前述提及的，與通過對管端部進(jìn)行單純的軸向頂鍛的形變相比，夾緊區(qū)域BS可理想地選擇成小或短的，小到其在依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1中能夠被螺紋連接件4完全覆蓋。在管子的夾緊狀態(tài)形成之后，插接端12通過使第二模具件W2的沖模段SA繼續(xù)沿軸向移入管道10的插接端12中，從而開始插接端12的徑向擴(kuò)展。這由圖6中的箭頭指明。 同時，待變形的管壁區(qū)域的材料也被第二模具件W2從原始狀態(tài)擠壓成第一模具件Wl的形狀。這一形狀在圖5至圖7以及圖10中以附圖標(biāo)記F標(biāo)識。此外，第二模具件W2的外圓錐形狀在插接端12內(nèi)形成一內(nèi)圓錐形以作為徑向擴(kuò)展部20。當(dāng)?shù)诙＞呒2的頂角μ落在5°至60°的范圍之間，優(yōu)選落在20°至40°的范圍之間時，那么在第二模具件W2的外圓錐面和待形變的管端部所形成的內(nèi)圓錐面之間的接觸面上傳遞著尤其是比沿著縱軸X-X 方向引入的軸向力更大且以斜向于軸X-X而垂直于接觸面作用的正交力。圖7示出了形變的第一狀態(tài)，而圖8則示出了形變的最終狀態(tài)，在該最終狀態(tài)中， 期望的插接端12的輪廓已完全構(gòu)造完畢。逐漸變細(xì)的內(nèi)部輪廓的圓錐面的角度與第二模具件W2的頂角μ互補(bǔ)。在圖5中示出了到現(xiàn)在仍未述及的事實，即，在收納管道10之后，插接端12的端面18與部分Si，S2的朝向第二模具件W2的平面A齊平。根據(jù)端面18與部分Si，S2的平面A的相對位置的不同，將能夠在圖7和8示出的工藝步驟中確定形變過程的特征。當(dāng)這兩個面18，Α齊平或者端面18在軸向上相對于部分S1，S2的平面A凹入時，第二模具件W2 將引起根據(jù)本發(fā)明的形變，所述形變不僅包括徑向擴(kuò)展20，而且包括頂鍛以及成型為F形狀。而且，這種頂鍛具有純徑向頂鍛的特征。然而當(dāng)端面18在夾緊之后相對于部分Si，S2 的平面A軸向突出時，第二模具件W2同樣將導(dǎo)致表現(xiàn)為徑向擴(kuò)展20、頂鍛、成型為F形狀等形式的形變作用。然而這種情況下的頂鍛除了徑向頂鍛分量外，還包括軸向分量，該軸向分量的大小根據(jù)需要可以通過管道10的端面超出部分Si，S2的平面A的程度來確定。通過這種方式，可以令上文所述的內(nèi)部材料差異MI和外部材料差異MA之間的比例以及端面18 處在形變之后的管壁厚度WS發(fā)生改變。
第二模具件W2可沿圖8中的箭頭方向重新回退，從而到達(dá)在圖9中示出的位置。 然后，第一模具件Wl的部分S1，S2沿著在圖9中示出的箭頭方向打開，從而形成如圖10所示的狀態(tài)作為最終狀態(tài)，在該狀態(tài)下，從部分Si，S2中脫模的管道10可從模具中取出。圖11至圖15示出了由第一模具件Wl和第二模具件W2組成的模具組件的不同變型，用以實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法。但在這些圖中，管道10的插接端12始終以第一實施方式示出。在依據(jù)圖11的模具組件的實施例中，第二模具件W2同樣是按前述方式構(gòu)造的。但是此處的第一模具件Wl則由兩個沿軸向相鄰布置的部件Tl和T2組成。部件Tl、T2起到 (至少部分起到)將成型功能和夾緊功能分離開的作用。而且，朝向第二模具件W2并用于成型的第一部件Tl被構(gòu)造成完全閉合的環(huán)，而起夾緊作用的第二部件T2則還是由部分Sl 和部分S2組成。形狀F—方面由第一部件Tl中構(gòu)造成圓錐形的圓周面形成。由此在第一長度段Ll中將形成梯形的外置的腰23，也就是說外截面QA是連續(xù)增大的。另一方面，形狀F還由第二部件T2軸向貼靠在后面開放的第一部件Tl上而形成。因此，在第二長度段 L2中將形成使截面以不連續(xù)方式減小的環(huán)形面21。這種模具組件設(shè)計方案具有如下優(yōu)點， 艮口，由于第一部件Tl呈閉合的環(huán)形，因此在管道10的插接端12變形時，在對密封功能起重要作用的子部段23中不會產(chǎn)生可導(dǎo)致分離點的毛刺。由于部分Sl和部分S2能夠彼此徑向分開，因而始終可以毫無困難地將形變的插接端12從第一模具件Wl的環(huán)形件中脫出。為移動模具件Wl、W2，在適當(dāng)?shù)哪＞咦冃椭锌梢圆捎靡环N如在EPl 494827 Bl中述及的裝置。在圖12所示的模具組件實施例中，第二模具件W2是這樣構(gòu)造的，S卩，一方面可以用其以前述方式實現(xiàn)管道10的徑向擴(kuò)展，另一方面，成型也直接在該第二模具件W2中進(jìn)行。也就是說，形狀F在這里主要是在第二模具件W2中形成的。但是，插接端12的輪廓的環(huán)形面21還是通過第一模具件Wl的貼靠形成的，就像前文針對第一模具件Wl的第二部件 T2所闡述的那樣。模具組件的這種設(shè)計方案具有減少模具構(gòu)造成本的優(yōu)點，不過就變形工藝而言，此時必須考慮到如下事實，即在第二模具件W2中，也就是在沖模段SA的外部和在平板段PA的內(nèi)部會出現(xiàn)摩擦力增大的情況。這樣，在實施變形時就需要更大的力，相應(yīng)地， 需要更大的夾持長度。圖13所示的模具組件實施例與圖2、圖3以及圖5至圖10中示出的那些相應(yīng)。其特別之處在于，第二模具件W2的沖模段SA具有一個不是純圓錐狀，而是制造成波紋狀的外輪廓。因此在實施變形時具有如下優(yōu)點，即在徑向擴(kuò)展部20轉(zhuǎn)變成管道10的額定內(nèi)截面 NQI的位置上能夠保留更大的管壁厚度。因此第二模具件W2的頂角μ可以通過改變沖模段的軸向長度而改變。在這種輪廓呈非線性延伸的情況下，前文所述的優(yōu)選值范圍為5°至 60°以及最佳值范圍為20°至40°的頂角μ可轉(zhuǎn)化成在曲線各個點上的切線的傾斜角。圖14所示模具組件的實施例也與圖2、圖3以及圖5至圖10中示出的那些相應(yīng)。 這個實施例的特別之處在于，第一模具件Wl的起夾緊作用的部分Si，S2在與管道10的接觸區(qū)域，亦即夾緊區(qū)域BS中具有輪廓件，齒部Z或粗糙表面，這些設(shè)計在形變過程中增大了對管道10的箍緊力。在圖15所示的模具組件的另一實施例中，第二模具件W2具有兩個呈圓錐形或徑向擴(kuò)展并分別具有各自頂角111，112的段1(1，1(2。第一段Kl首先從內(nèi)部將管道10壓入夾緊鉗的保持區(qū)域(夾緊區(qū)域BS)中，在此之后，第二段K2使管道10徑向擴(kuò)展。利用這個實施例，能夠在實施形變時有利地提升保持力。兩個頂角μ ，μ 2可重新有利地處于5°至 60°，優(yōu)選20°至40°的范圍之間。通過依據(jù)本發(fā)明的方法，管道10的插接段12可以構(gòu)造成各種不同形狀以適配依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭。例如，圖16、18、20和29示出了插接端12的其他有利輪廓設(shè)計， 而分別隸屬的圖17、19、21以及30則示出了相應(yīng)的模具件W1、W2及其相應(yīng)的反輪廓。圖16、17和17a涉及具有其他輪廓的實施例。圖17a所示，內(nèi)部材料差異MI和外部材料差異MA相當(dāng)，就像在圖2a中所示的那樣。在圖16中，0型環(huán)密封件以附圖標(biāo)記38 表示，而在圖17和17a中，設(shè)計用于密封件的槽則以附圖標(biāo)記40標(biāo)示。槽40的存在意味著，在第一長度段Ll中，外截面QA不是一定要連續(xù)增大的，而只需要在第一長度段Ll端部處使該外截面QA大于額定外截面NQA，以便能夠形狀適配和/或力適配地夾緊。由于在槽 40存在下陷，用于成型的第一模具件Wl還是需要被分成至少兩部分Si，S2，以保證完成形變的管端部能夠脫出。由于其內(nèi)直徑的緣故，管道10的插接端12與管體其余部分的截面不是相等的，而是管道10的內(nèi)部凈截面QI是從朝向插接件2的端面18開始沿著軸向方向減小的。圖18和19示出了一種依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1，在該種接頭中不需要諸如間隔環(huán)22這樣的用來將管道10的插接端12的管壁以形狀適配和/或力適配的方式預(yù)緊在插接件2和螺紋連接件4之間的環(huán)狀件。管道10以其第二長度段L2直接貼靠在螺紋連接件4上，而在此處的第二長度段L2中，管道10的那一由插接端12的管壁區(qū)域構(gòu)成的外截面QA還是沿著軸向方向減小的。在圖20和21中示出了依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1的一種實施方式及其包含的模具組件，其中，在第一步驟中，環(huán)狀件，特別是切削環(huán)42切入管道10的管壁從而將管子軸向固定住，然后在第二步驟中通過內(nèi)部擴(kuò)展的方式使得背離端面18在第一長度段Ll中擴(kuò)大但在第二長度段上逐漸變細(xì)的外截面QA以及逐漸變細(xì)的內(nèi)截面QI形成。應(yīng)當(dāng)指出，與現(xiàn)有技術(shù)中公知的切削環(huán)連接技術(shù)相比，本實施方式具有的優(yōu)點在于，在管道10的第一長度段Ll形成的輪廓是直接貼靠在插接件2的內(nèi)圓錐面16的，因此實現(xiàn)前文提到的明顯優(yōu)化的裝配特性。與展示第一實施例的圖5至圖10 —樣，在展示具有切削環(huán)42的實施方式的圖22 至28中，也示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的工藝過程。首先，圖22示出了第一模具件Wl的第二部件T2的基本位置，在該基本位置下，第二部件的部分Si，S2處于打開狀態(tài)。管道10位于兩個部分S1，S2部分之間。插接端12的端面18貼靠在第一模具件Wl的那一朝向第二模具件W2的第一部件Tl的內(nèi)環(huán)帶B上。由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈圓錐型，因此該第一部件同樣具有用來形成插接端12的輪廓的形狀F。管道10被推到第二模具件W2的沖模段SA的自由端上，或者說，沖模段SA被插入到管道10 中。而切削環(huán)42則已經(jīng)位于管道10上?，F(xiàn)在，第一模具件Wl的第二部件T2的部分Si，S2朝著圖22所示之箭頭方向相向行進(jìn)。這一實施方式的特殊之處在于，部分Si，S2并不執(zhí)行真正的夾緊功能。其僅僅是用來軸向支撐的保持板。實際的預(yù)緊是由切削環(huán)42實現(xiàn)的，因此有利的是，切削環(huán)一方面用作構(gòu)造依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1的構(gòu)件，另一方面又用作制造螺紋管接頭時夾緊工具。
14因此第一模具件Wl由兩個部件Tl，T2以及切削環(huán)42構(gòu)成。圖23示出了閉合的第一模具件W1。接下來，第一模具件Wl的第一部件Tl按照圖23所示的箭頭方向，軸向地朝著第一模具件Wl的第二部件T2的方向移行，因此兩個部件T1，T2互相貼靠到一起。此時，切削環(huán)42在管道10上形成(見圖24)。在這些發(fā)生之后，通過令第二模具件W2的沖模段SA繼續(xù)沿軸向“移入”管道10的插接端12中，開始實施插接端12的徑向擴(kuò)展。圖24中的箭頭指明了這一“移入”動作。同時，待變形的管壁區(qū)域的材料也被第二模具件W2從原始狀態(tài)擠壓成第一模具件Wl的第一部件Tl的F形狀。由此就實現(xiàn)了圖25中所示的形變最終狀態(tài)，在最終狀態(tài)下，期望的插接端12的輪廓已徹底構(gòu)造完成。外截面QA在第一長度段Ll中的增長是由端面上的構(gòu)造成F形的凸出部44形成的(見圖21)。切削環(huán)42的呈圓錐形延伸的外側(cè)面軸向連接在該凸出部上。在由插接端 12的那一位于后面且朝向切削環(huán)42的環(huán)形面21所形成的區(qū)域中，管道10的外截面QA在第二長度段L2中沿著軸向方向再次減小。現(xiàn)在，第二模具件W2可沿著圖25中的箭頭方向再次軸向回退，并到達(dá)圖26中所示的位置上。接著，按照圖26中的箭頭所示，第一模具件Wl的第一部件Tl從第一模具件 Wl的部件Τ2中軸向抽出，從而使管道10脫模(見圖27)。因此只需要部分Si，S2依照圖 27示出的箭頭被打開，同樣可以脫模，如圖28所示。在圖29至31中示出了一種依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1的實施方式及其包含的模具組件，在這一實施方式中，螺紋連接方式與前述的方式僅有細(xì)微差別。不同之處在于所使用的模具組件。此處不用由部分Si，S2組成的多個保持板，而僅采用單個支架板以作為第一模具件Wl的第二部件Τ2，該支架板尤其配置有U型凹槽。該支架板與帶有帽封口的螺螺紋連接件4相組合以實現(xiàn)軸向固定切削環(huán)42的功能。第一模具件Wl的第一部件Tl的直徑以這樣的方式減小，即使其能夠嵌入帶有帽封口的螺紋連接件4的內(nèi)部。從切削環(huán)裝配中獲得的公知技術(shù)對于本發(fā)明而言具有下述額外優(yōu)點在這一實施方式中，通過將帽封螺母安置在模具件Wl和W2的區(qū)域之中而不是之后，能夠使連接處后面的直管長度更短。從而使彎管例如可直接從帶有帽封口的螺紋連接件4的后面開始。在切削環(huán)裝配完畢后借助于兩個模具件W1，W2對管道10的插接端12進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)展之后，，該內(nèi)部擴(kuò)展可直接用來密封插接件2，例如標(biāo)準(zhǔn)化的24°圓錐連接支撐件或其他支撐件。本發(fā)明并不僅限于示出的和描述的實施例，其也包括所有在發(fā)明意義上具有同樣效果的實施方式，特別是那些在權(quán)利要求1的范圍與前述方式不同的用于對管道10的插接端12的成型方式。同樣，管道本身的結(jié)構(gòu)也具有創(chuàng)新意義。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可利用適當(dāng)技術(shù)手段對本發(fā)明進(jìn)行補(bǔ)充，這樣的補(bǔ)充并不脫離本發(fā)明的范圍。例如，依據(jù)本發(fā)明的螺紋管接頭1的第一實施例中的間隔環(huán)22的技術(shù)特征和結(jié)構(gòu)是與前面提及的歐洲專利文件EP 1 260750 Bl中的間隔環(huán)技術(shù)特征及結(jié)構(gòu)相一致的，其它的技術(shù)細(xì)節(jié)可完全參照該歐洲專利申請文件。對于變形工藝，應(yīng)該特別采用材料硬度比管道10的材料硬度更高的模具件來作為模具件Wl和W2，此種模具件尤其應(yīng)由硬化工具鋼制成。為使所要施加的作用力減小，對
15模具件Wl和W2的表面(除了夾緊區(qū)域(BS)之外)優(yōu)選通過如拋光等機(jī)械處理或者通過設(shè)置涂層的方式進(jìn)行處理，從而在變形過程中能夠使與管道10組成的摩擦對中的摩擦力減小。此外，本發(fā)明迄今同樣不僅限于在權(quán)利要求1，15和17中定義的特征組合。而是也可同樣通過所有公開的單個特征的特定特征的任意其他組合來定義。這意味著，本質(zhì)上并在實際中每個獨立權(quán)利要求的單個特征可被刪除或可被通過至少一個在申請其他地方公開中的單個特征所替換。就這方面而言，權(quán)利要求僅僅可被理解為作為用于本發(fā)明的一種最初的表述嘗試。附圖標(biāo)記說明1 螺紋管接頭2 1的連接件4 1的帶有帽封口的螺紋連接件6 4的內(nèi)螺紋8 2的外螺紋10 1內(nèi)的管道12 10的插接端14 用于12的2的容納開口16 14中的內(nèi)圓錐面18 10 的端面20 在10內(nèi)的逐漸變細(xì)部(12的內(nèi)輪廓)21 環(huán)狀面(12的外輪廓)22 1 的間隔環(huán)(圖 1，4，16)23 梯形的腰(12的外輪廓)24 2的端側(cè)的平面26 用于4的22的接觸面28 14中的階梯面30 28和16之間的過渡面32 密封件(圖4)34 32的彈性密封環(huán)36 32的保持環(huán)38 40內(nèi)的0型密封環(huán)(圖16)40 用于38的槽(12的外輪廓，圖17)42 切削環(huán)44 18 上的凸起部(圖 20，21，29，30)A S1，S2 上的面BS 10的夾緊區(qū)域DA 10，12 的外直徑DI 10，12 的內(nèi)直徑F 在 W1，W1/W2 的形狀
KlW2的第一個圓錐段(圖15)K2W2的第二個圓錐段(圖15)Ll12的第一長度段L212的第二長度段L312的第三長度段MA外部材料差異MI內(nèi)部材料差異NDA10的額定外直徑NDI10的額定內(nèi)直徑NQA10，12的額定外截面NQI10，12的額定內(nèi)截面NWS10，12的額定管壁厚度PAW2的平板段QA10，12 的外截面QI10，12 的內(nèi)截面SAW2的沖模段SlWl和T2的第一部分S2Wl和T2的第二部分TlWl的第一部件T2Wl的第二部件Wl第一模具件W2第二模具件WS10，12的管壁厚度X-X1，W1，W2 的縱軸ZBS內(nèi)的齒部μ，μ1，μ 2 W2的頂角，圓錐角
權(quán)利要求
1.用于連接管道(10)的螺紋管接頭(1)，所述管道(10)具有額定外截面(NQA)、額定內(nèi)截面(NQI)、額定管壁厚度(NWS)以及具有通過形變構(gòu)造而成的管壁區(qū)域的插接端(12)， 所述螺紋管接頭包括插接件(2)以及用于密封地保持所述管道(10)且能夠與所述插接件(2)螺旋擰接在一起的帶有帽封口的螺紋連接件(4)，其中，所述插接件(2)具有容納開口(14)，該容納開口具有朝向管道(10)的方向向外擴(kuò)展的內(nèi)圓錐面(16)，其中，所述管道 (10)的插接端(12)經(jīng)變形而成的管壁區(qū)域能夠被形狀適配和/或力適配地夾在所述插接件(2)和螺紋連接件(4)之間，而且，在所述插接端(12)的從朝向所述插接件(2)的端面 (18)出發(fā)沿軸向方向(X-X)延伸的第一長度段(Li)的端部，所述管道(10)的由所述插接端(12)的外罩面所構(gòu)成的外截面(QA)大于所述額定外截面(NQA)，而在第二長度段(L2) 則減小為所述額定外截面(NQA)的值，其特征在于，從朝向所述插接件⑵的端面(18)開始，所述管道(10)在插接端(12)的第三長度段(L3)上的內(nèi)部凈截面(QI)大于所述額定內(nèi)截面(NQI)并沿著軸向方向減小， 直到其在所述插接端(12)的后面達(dá)到額定內(nèi)截面(NQI)的值，其中在所述端面(18)，所述管道(10)的管壁厚度(WS)小于所述額定管壁厚度(NWS)并沿著軸向方向(X-X)變化，直到在插接端(12)的后面達(dá)到所述額定管壁厚度(NWS)的值，而且，由于在第三長度段中內(nèi)部凈截面(QI)與額定內(nèi)截面(NQI)之間存在偏差，因而會產(chǎn)生內(nèi)部材料差異(MI)，而由于在第一長度段(Li)和第二長度段(L2)中的外截面(QA)與額定外截面(NQA)之間存在偏差則會形成外部材料差異(MA)，所述內(nèi)部材料差異(MI)與外部材料差異(MA)之間的偏差最大為30%。
2.如權(quán)利要求1所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述材料差異(MI，MA)的相互偏差最大為15%，其中所述內(nèi)部材料差異(MI)優(yōu)選與所述外部材料差異(MA) —樣大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，在所述第二長度段(L2) 中，或者在從所述端面(18)看去位于所述第二長度段(L2)之后的位置上安置包圍所述管道(10)的環(huán)狀件(22，42)，特別是切削環(huán)(42)，借助于該環(huán)狀件，所述管道(10)的插接端 (12)能夠被形狀適配和/或力適配地夾在所述插接件(2)和螺紋連接件(4)之間。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述內(nèi)部凈截面(QI) 從所述管道(10)的插接端(12)的端面(18)開始錐形變細(xì)。
5.如權(quán)利要求4所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，錐形變細(xì)部分的頂角(μ)落在 5°至60°，優(yōu)選20°至40°的范圍之間，或者該頂角在第三長度段(L3)中是在這個范圍內(nèi)變化的。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述插接端(12)由冷加工的金屬，特別是由冷加工的鋼或不銹鋼制成的。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，在第一長度段(Li)，所述管道(10)的由所述插接端(12)的管壁區(qū)域構(gòu)造而成的外截面(QA)以與所述插接件(2) 的在朝向管道(10)的方向向外擴(kuò)大的內(nèi)圓錐面(16)互補(bǔ)的方式擴(kuò)展。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述插接件(2)在其容納開口 (14)中具有徑向的階梯面(28)。
9.如權(quán)利要求8所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，在所述內(nèi)圓錐面(16)和徑向的階梯面(28)之間沿軸向構(gòu)造有圓柱形的內(nèi)過渡面(30)，該過渡面的內(nèi)直徑尤其約等于所述管道(10)的插接端(12)的最小外直徑。
10.如權(quán)利要求9所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，在所述內(nèi)圓錐面(16)和徑向的階梯面(28)之間的空間中設(shè)置有密封件(32)。
11.如權(quán)利要求10所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述密封件(32)被構(gòu)造成兩件式，在這種情況下，它包括彈性的密封環(huán)(34)以及由熱塑性或熱固性的塑料或者由金屬制成的保持環(huán)(36)。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述插接端(12)的輪廓的基本形式從軸剖圖中看基本上是等腰梯形，其中，該梯形的相互平行的兩條邊中的較短的一邊形成所述管道(10)的插接端(12)的端面(18)，而所述梯形的相互平行的兩條邊中的較長的一邊的一部分則形成基本上垂直于縱軸(X-X)定向并圍繞所述管道(10)的環(huán)形面(21)，其中，所述梯形的從所述端面(18)匯入所述環(huán)形面(21)且徑向外置的腰(23) 構(gòu)成所述外截面(QA)在第一長度段(Li)形成的增長，而另一腰則構(gòu)成內(nèi)截面(QI)的減小。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，與所述端面(18)軸向鄰近的插接端(12)的輪廓具有周向延伸的槽(40)以用于容納0型環(huán)狀密封件(38)。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的螺紋管接頭(1)，其特征在于，所述第三長度段(L3) 至少與所述第一長度段(Li)或者與所述第一長度段(Li)和第二長度段(L2)的總和一樣大。
15.管道(10)，特別是用于權(quán)利要求1至14之一的螺紋管接頭(1)管道(10)，具有額定外截面(NQA)，額定內(nèi)截面(NQI)，額定管壁的厚度(NWS)以及具有通過形變構(gòu)造的管壁區(qū)域的插接端(12)，其中在插接端(12)的第一長度段(Li)端部，其由端面(18)沿著軸向 (X-X)延伸，通過插接端(12)的外罩面構(gòu)造的管道(10)的外截面(QA)大于額定外截面 (NQA)并且在第二個長度段(L2)減小到額定外截面(NQA)的值，其特征在于，從所述端面(18)出發(fā)，在插接端(12)的第三長度段(L3)，所述管道(10) 的內(nèi)部凈截面(QI)大于所述額定內(nèi)截面(NQI)并且沿著軸向(X-X)減小，直到其在所述插接端(12)的后面達(dá)到所述額定內(nèi)截面(NQI)的值，其中，在所述端面(18)處，所述管道 (10)的管壁厚度(WS)小于所述額定管壁厚度(NWS)并且沿著軸向方向(X-X)改變，直到在所述插接端(12)的后面達(dá)到所述額定管壁厚度(NWS)的值，而且，由于在第三長度段(L3) 內(nèi)截面(QI)與所述額定內(nèi)截面(NQI)之間存在偏差會形成內(nèi)部材料差異(MI)，而由于在所述第一長度段(Li)和所述第二長度段(L2)中的外截面(QA)與所述額定外截面(NQA)之間存在偏差則會形成外部材料差異(MA)，所述內(nèi)部材料差異(MI)與外部材料差異(MA)之間的偏差最大為30%。
16.如權(quán)利要求15所述的管道(10)，其特征在于，具有如權(quán)利要求2、4至6，或12至 14之一的特征部分所述的特征。
17.一種用于制造螺紋管接頭(1)，特別是如權(quán)利要求1至14之一所述的螺紋管接頭 (1)以及用于制造如權(quán)利要求15或16所述的管道(10)的方法，其中，對所述管道(10)的插接端(12)的管壁區(qū)域?qū)嵤┳冃?，并且通過沿著所述管道(10)的軸向方向(X-X)引入力的方式，將所述插接端(12)的外輪廓構(gòu)造成模具(W1，W2)的形狀(F)，其特征在于，通過使所述管道(10)的額定內(nèi)截面(NQI)徑向擴(kuò)展的方式，所述插接端(12)的管壁區(qū)域被斜向于軸向方向(X-X)作用的力壓成所述模具(W1，W2)的形狀(F)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述形狀(F)至少部分是構(gòu)造在所述第一模具件(Wl)中的。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述形狀(F)是通過所述第一模具件(Wl)和第二模具件(W2)的共同作用形成的。
20.如權(quán)利要求17至19之一所述的方法，其特征在于，所述插接端(12)是通過冷加工制成的。
21.如權(quán)利要求17至20之一所述的方法，其特征在于，所述管道(10)在形變過程中是相對于所述第一模具件(Wl)被固定在夾緊區(qū)域(BS)中的，因而防止了它在形變過程中的軸向移動，所述夾緊區(qū)域(BS)從所述插接端(12)的端面(18)看去處在待變形的長度區(qū)域之后。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述管道(10)在形變過程中是借助停留在所述螺紋管接頭(1)中的切削環(huán)(42)固定在所述夾緊區(qū)域(BS)中的。
23.如權(quán)利要求17至22之一所述的方法，其特征在于，徑向擴(kuò)展(20)是借助于從所述插接端(12)的端面(18)出發(fā)沿軸向移動到所述管道(10)的插接端(12)中并呈沖模狀的第二模具件(W2)形成的，所述第二模具件同時將待變形管壁區(qū)域的材料從原始狀態(tài)擠壓成所述形狀(F)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述第二模具件(W2)以錐狀變細(xì)的形式構(gòu)造，其中，錐狀變細(xì)部分的頂角(μ)特別是落在5°至60°的范圍中，優(yōu)選落在20°至 40°的范圍中。
25.如權(quán)利要求17至24之一所述的方法，其特征在于，為了構(gòu)造用于夾緊管道(10)的夾緊區(qū)域(BS)，采用模具件(Wl)的部分(S1，S2)作為夾緊件，該夾緊件無縫地圍住所述管道(10)的外表面。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述部分(Si，S2)在其與所述管道(10) 相接觸的區(qū)域中具有輪廓件、齒部(Z)或粗糙表面，其在形變過程中增大了對所述管道 (10)的箍緊力。
27.如權(quán)利要求17至26之一所述的方法，其特征在于，第一模具件(Wl)包括多個部件 (T1，T2)，通過使這些部件相互松開能夠?qū)崿F(xiàn)使變形的插接端(12)從所述第一模具件(Wl) 脫模的目的。
28.如權(quán)利要求17至27之一所述的方法，其特征在于，采用在圓周方向上閉合的環(huán)作為第一模具件(Wl)或者至少作為第一模具件(Wl)中的一個部件(Tl)。
29.如權(quán)利要求17至28之一所述的方法，其特征在于，在形變過程中，采用與所述夾緊件構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元的部件作為第一模具件(Wl)。
30.如權(quán)利要求17至29之一所述的方法，其特征在于，在形變過程中，作為模具件 (W1，W2)采用的是這樣的部件，即，除了夾緊區(qū)域(BS)之外，其表面通過諸如拋光等機(jī)械處理，或者通過設(shè)置涂層的方式而在形變過程中起到減小與所述管道(10)組成的摩擦對之間的摩擦力的作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于連接管道(10)的螺紋管接頭(1)，所述管道具有帶有通過形變形成的管壁區(qū)域的插接端(12)。該種螺紋管接頭包括插接件(2)和帶有帽封口的螺紋連接件(4)。管道(10)的外截面從朝向插接件(2)的端面(18)起開始增大并且大于額定外截面，然后再次減小。從端面(18)起始，插接端(12)的內(nèi)部凈截面大于額定內(nèi)截面并且減小至額定內(nèi)截面，其中，在端面(18)上的管壁厚度小于額定管壁厚度，而且，由內(nèi)截面與額定內(nèi)截面之間的偏差所形成的內(nèi)部材料差異(MI)與由外截面與額定外截面之間的偏差所形成的外部材料差異(MA)彼此最多相差30％。
文檔編號F16L19/028GK102483186SQ201080040483
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者G·貝格豪斯, 哈拉德·頗特 申請人:福士流體有限公司