推入式連接配合集成密封結(jié)構(gòu)、裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流體流通系統(tǒng)，尤其涉及推入式配合的密封結(jié)構(gòu)，方便在配件內(nèi)簡(jiǎn)單 插入和移除管道系統(tǒng)部件的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道系統(tǒng)方便流體（如，液體、氣體（如空氣）或等離子體）的流通。如家庭、學(xué) 校、醫(yī)院、商業(yè)建筑和其他在用的建筑物一般需要完整的管道系統(tǒng)，以便水和/或其他流體 流通用于各種用途。液體和/或氣體，如冷水及熱水、供呼吸的空氣、乙二醇、壓縮空氣、惰 性氣體、清潔劑、廢水、工廠冷卻水、油漆和涂料是一些液體和氣體的例子，可通過管道系統(tǒng) 進(jìn)行調(diào)度。管子的類型可包括，如銅管、不銹鋼管、CPVC(氯化聚氯乙烯）管和PEX(交聯(lián)聚 乙烯）管。為本發(fā)明公開的目的，術(shù)語"管子"或"管元件"理解為包括一個(gè)或多個(gè)管子和/ 或管元件。
[0003] 管連接以接合不同部分的管子是必需的，且必須是通用的，以適合特定管道系統(tǒng) 實(shí)施中要求的管子方向的變化。如，配件和閥可用在開口管子的末端，使兩部分管子以特定 布局安裝到一起。在配件類型中，舉例來說，有彎頭、T型接頭、適用于各種目的，如管子尺 寸變化的連接器、堵頭、球閥、截止閥和局部彎式接頭。
[0004] 以往管元件一般通過使用焊炬熔接和/或焊接在一起。焊接配件是費(fèi)時(shí)的、不安 全的且是勞動(dòng)密集的。焊接也需要使用各種材料，如銅管及配件、金剛砂布或管道清潔刷、 助焊劑、銀焊料、焊炬及點(diǎn)火器、管材切割機(jī)和護(hù)目鏡。焊管工藝可通過首先準(zhǔn)備待焊管子 開始，同時(shí)為形成良好接合，銅表面必須進(jìn)行清潔。管子末端可用金剛砂布或特制鋼絲刷在 外部清潔。配件內(nèi)部也必須清潔。接下來，可涂助焊劑（一種糊狀物）以去除氧化物，取軟 焊料至其表面將連接的接合處。刷子可用于將助焊劑涂于配件內(nèi)部和管子外部。再接著， 兩根管子被穩(wěn)固地推壓到一起而就位，以便它們"觸底"，即在配件內(nèi)部齊平。為避免過焊， 焊料的頂部可彎到管子的尺寸。隨著管子和配件就位，則用點(diǎn)火器或自動(dòng)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)燃焊 炬以開始焊接。加熱幾分鐘后，如果銅表面足夠熱，以致焊料末端接觸銅表面時(shí)焊料融化， 則焊料可用于接合縫，以便焊料敷于接合處周圍并將管子和配件連為一體。
[0005] 近年來，推入式工藝已用于管道系統(tǒng)，以降低焊接連接方式的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間。推入式 方法相比于焊接方式要求最少的配件知識(shí)及需要少得多的材料。如，為了采用推入式工藝 連接管子，可僅需要管子、快速連接配件、倒角/去毛刺工具和管材切割機(jī)。
[0006] 采用推入式工藝連接管道系統(tǒng)涉及的步驟可概述如下。首先，管子切割成合適的 長(zhǎng)度并用去毛刺工具清潔管子末端。然后管子和配件被推合連接在一起。配件具有緊固環(huán) (也稱筒夾、卡環(huán)或扣環(huán)），緊固環(huán)帶齒，當(dāng)管子被插入時(shí)，緊固環(huán)的齒卡住管子。緊固環(huán)裝 置用于提供反作用力，當(dāng)創(chuàng)建正壓密封時(shí)防止該裝置斷開。相應(yīng)地，不需要扳手、箝位、粘合 和焊接。如用于管道系統(tǒng)的推入式和/或快速連接工藝可通過美國羅德島州東普羅維登斯 市的迅捷裝配（QuickFitting)公司GQPrcf系列推入式配件及相關(guān)產(chǎn)品供應(yīng)商獲得。另 外，此工藝在，如專利號(hào)為 7, 862, 089、8, 205915、8, 210, 576、8, 398, 122 和 8, 480, 134 的美 國專利中描述，它們的公開此處被整體引入用作參考。
[0007] 在以往的管連接工藝中，緊固環(huán)沿著塑料卡環(huán)支座插入配件主體，在大量的拉伸 測(cè)試中往往失效。進(jìn)一步地，連接必須是乳制式的、粘合的或接收螺帽元件以使緊固環(huán)保持 在配件主體內(nèi)。除了用于連接工藝的制造和組裝的附加步驟，管道接頭的強(qiáng)度由保持螺帽 元件決定。附加步驟和部件顯著增加勞動(dòng)和制造成本至最終產(chǎn)品的成本，并由于獨(dú)特的組 裝需要延長(zhǎng)的時(shí)間而降低了總產(chǎn)能。
[0008] 除了上面所述的，當(dāng)采用螺紋保持帽方法時(shí)，在配件主題和保持帽內(nèi)刻制螺紋的 工序提高了制造配件部件的成本。進(jìn)一步地，螺紋端帽方法不但需要機(jī)械組裝，而且需要附 加成本和對(duì)螺紋應(yīng)用螺紋密封劑。在以往使用鑄造的保持帽方法中，鑄造配件本體作為保 持帽的工藝顯著增加了配件的最終組裝成本。此外，鑄造工藝一直將緊固環(huán)包裹在配件內(nèi)， 由此，在不完全破壞環(huán)和配件情況下，緊固環(huán)不能被去除。
[0009] 除了附加組裝步驟和增加的制造成本，由于各種原因，以往的配件和連接方法不 允許維修。在某些情況下，如，這是由于它們是在工廠密封的。在其他情況下，因?yàn)榕浼c管 子的分離可損壞或磨損部件。如，一些推入式連接配件具有永久性固定的用于去除配件的 拆卸環(huán)。拆卸環(huán)可被軸向按壓以將緊固環(huán)的齒抬離插入的管表面，以便管子可被抽回。然 而，這種結(jié)構(gòu)使配件損壞并壽命更短。此外，當(dāng)緊固環(huán)裝置作為反作用的保持元件有效工作 時(shí)，它們的功能使它們幾乎不可能拆卸、去除或拆開用于循環(huán)使用。這樣，緊固環(huán)被永久性 地附著，除非它們被切割和去除，這將破壞緊固環(huán)。
[0010] 不管通過傳統(tǒng)的焊接方法連接，還是采用推入式方法連接，實(shí)際應(yīng)用總是需要更 換配件和閥，并且在僅內(nèi)部的小部件需要維修或更換的情況下，不允許配件或閥的重復(fù)利 用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明部分地提供一種推入式配件組件包，在不損壞配件元件或管子的情況下， 促進(jìn)推入式配件的重復(fù)利用。當(dāng)在被連接的接合區(qū)域創(chuàng)建無泄漏密封時(shí)，本發(fā)明不使用工 具、鉗子、焊料和粘接劑連接管道。進(jìn)一步地，不同于以往的方法，本發(fā)明提供一種一體化的 釋放推動(dòng)器和鎖定構(gòu)件，允許在配件內(nèi)快速鎖定和解鎖管元件。在本發(fā)明的實(shí)施例中，密封 結(jié)構(gòu)在不用鑄造、刻螺紋或粘合的情況下可安裝在配件裝置內(nèi)。
[0012] 作為本發(fā)明的部分實(shí)施例所提供的，所述快速連接管接合組件包利用可鎖定的釋 放推動(dòng)器，當(dāng)在非鎖定位置時(shí)，允許所述推動(dòng)器在配件的軸向向內(nèi)移動(dòng)，抬起緊固環(huán)的齒， 從而方便圓柱形物體，如保持在配件內(nèi)的管元件的插入和釋放。所述釋放推動(dòng)器可適于永 久性地固定到配件，而在某種程度上，所述推動(dòng)器能軸向和旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。所述釋放推動(dòng)器可 具有外部和內(nèi)部的圓柱形部分，所述內(nèi)部部分具有軸向擴(kuò)展槽。也可提供一種鎖定構(gòu)件，包 括大體上為環(huán)形的主體，環(huán)形主體具有徑向外表面和徑向內(nèi)表面，至少有一個(gè)接套構(gòu)件從 所述徑向內(nèi)表面徑向延伸進(jìn)開口。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述推動(dòng)器有多個(gè)槽，所述推 動(dòng)器鎖定構(gòu)件有多個(gè)接套構(gòu)件，所述釋放推動(dòng)器的軸向擴(kuò)展槽具有不同的長(zhǎng)度，稍長(zhǎng)的槽 適于裝上所述接套構(gòu)件，稍短的槽適于與所述接套構(gòu)件鎖定嚙合，以保持所述釋放推動(dòng)器 對(duì)所述鎖定構(gòu)件是臨時(shí)固定的。當(dāng)所述稍長(zhǎng)的軸向槽與所述接套構(gòu)件對(duì)齊時(shí)，軸向施加于 所述釋放推動(dòng)器的壓力可在接套構(gòu)件上移動(dòng)釋放推動(dòng)器稍長(zhǎng)的槽。這有助于允許管子插入 配件，同時(shí)，軸向施加于所述釋放推動(dòng)器的壓力使推動(dòng)器的所述內(nèi)部圓柱形部分收縮緊固 環(huán)的齒，以為管子創(chuàng)建開口。一旦管子被完全插入，可減小軸向施加于所述釋放推動(dòng)器的壓 力，從而釋放所述緊固環(huán)上的壓力，并允許緊固環(huán)的齒牢固地與管子嚙合，使管子保持在合 適位置。進(jìn)一步地，所述釋放推動(dòng)器可被旋轉(zhuǎn)，以將所述接套構(gòu)件與對(duì)應(yīng)的稍短的槽對(duì)齊， 以便所述推動(dòng)器被鎖定到和/或固定到所述鎖定構(gòu)件。當(dāng)鎖定時(shí)，軸向施加于所述釋放推 動(dòng)器的壓力將不允許推動(dòng)器與緊固環(huán)的齒嚙合。然而，為了將所述稍長(zhǎng)的槽與所述接套構(gòu) 件對(duì)齊，所述推動(dòng)器可被旋轉(zhuǎn)，從而允許釋放推動(dòng)器嚙合于和收縮所述緊固環(huán)的齒。
[0013] 當(dāng)需要去除管元件時(shí)，在釋放推動(dòng)器的稍長(zhǎng)槽與推動(dòng)器鎖定構(gòu)件的接套構(gòu)件對(duì)齊 時(shí)可再向所述釋放推動(dòng)器軸向施加壓力，將緊固環(huán)的齒從插入管抬離，以允許管子被移除。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述釋放推動(dòng)器被永久地固定到配件并成為密封結(jié)構(gòu)的一部 分。
[0014] 為了本發(fā)明公開的目的，配件（也稱為主體構(gòu)件）可包括閥構(gòu)件和其他管元件，包 括，但不限于：連接接頭、彎管接頭、T型接頭、堵頭、球閥構(gòu)件、管子和其他具有圓柱形開口 的物體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)密封構(gòu)件密封墊插入物（如，〇型環(huán)構(gòu)件） 安裝進(jìn)配件的內(nèi)部所限定的密封腔。也可提供一種密封環(huán)穩(wěn)定器構(gòu)件，支撐一個(gè)或多個(gè)密 封環(huán)。此外，在各配件的管子接收末端，在配件內(nèi)壁上加工鎖定腔，以接收卡環(huán)構(gòu)件和鎖定 的推動(dòng)器構(gòu)件，并有助于保持所述緊固環(huán)的邊緣。當(dāng)反作用力施加于已經(jīng)插入配件的管元 件時(shí)，內(nèi)腔和外殼構(gòu)件為密封構(gòu)件和緊固環(huán)提供整體支撐。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述 卡環(huán)構(gòu)件是在配件內(nèi)緊固環(huán)的軸向向內(nèi)設(shè)置的柔性金屬構(gòu)件。
[0015] -方面，本發(fā)明提供一種新穎的推入式配件接頭封裝結(jié)構(gòu)，包括釋放推動(dòng)器和鎖 定構(gòu)件。如，所述密封結(jié)構(gòu)還可提供一種卡環(huán)，用于使緊固環(huán)的基部牢固地保持在配件的鎖 定腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述卡環(huán)結(jié)合所述鎖定構(gòu)件牢固地保持所述緊固環(huán)基部。所述密 封結(jié)構(gòu)還可包括一個(gè)或多個(gè)密封構(gòu)件和一個(gè)密封構(gòu)件穩(wěn)定器環(huán)。一種根據(jù)本發(fā)明的方法可 包括：將所述鎖定構(gòu)件插入配件的鎖定腔，及將所述釋放推動(dòng)器的一部分插入所述鎖定腔， 并固定而可移動(dòng)地將釋放推動(dòng)器與所述鎖定構(gòu)件嚙合。另一種根據(jù)本發(fā)明的方法可包括： 提供配件和集成的密封結(jié)構(gòu)，用于在所述配件的鎖定腔內(nèi)將所述釋放推動(dòng)器固定到所述鎖 定構(gòu)件。一種根據(jù)本發(fā)明的裝置可包括：具有鎖定腔的配件，保持在所述鎖定腔內(nèi)的鎖定構(gòu) 件和適于固定而可移動(dòng)地與所述鎖定構(gòu)件嚙合的釋放推動(dòng)器。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述 釋放推動(dòng)器的一部分保持在所述配件內(nèi)，一部分保持在配件外。
[0016] 在本發(fā)明的其他接頭組件的實(shí)施例中，配件具有內(nèi)壁、外壁、端壁、密封墊構(gòu)件、一 個(gè)或多個(gè)密封構(gòu)件和保持環(huán)構(gòu)件，推動(dòng)器鎖定構(gòu)件和緊固環(huán)被插入所述配件內(nèi)部。也提供 一種可與所述推動(dòng)器鎖定構(gòu)件嚙合的釋放推動(dòng)器，由此，所述釋放推動(dòng)器部分地可延伸進(jìn) 所述配件內(nèi)部。所述緊固環(huán)、密封構(gòu)件、密封墊構(gòu)件、保持環(huán)、推動(dòng)器鎖定構(gòu)件和釋放推動(dòng)器 一起，及在部分組合中，為本發(fā)明提供密封結(jié)構(gòu)165的實(shí)施例。進(jìn)一步地，為了方便插入所 述配件內(nèi)部和從配件內(nèi)部移除，所述緊固環(huán)、密封墊構(gòu)件、保持環(huán)和推動(dòng)器鎖定構(gòu)件中的一 個(gè)或多個(gè)可被分開。在此實(shí)施例中，所述釋放推動(dòng)器可釋放地固定到所述推動(dòng)