具有用于增加周向闭合的改进密封槽的管道搭接接头的利记博彩app

专利名称：具有用于增加周向闭合的改进密封槽的管道搭接接头的利记博彩app
技术领域：
本发明通常涉及一种管道接头，更具体地说，涉及一种尤其适合于用汽车排气装置的套合管道接合的接头。
背景技术：
在汽车排气系统中，人们期望有一种具有很高的拉脱力(pull-apartstrength)和在管道之间形成很好的流体密封的管道接头。对于提供具有良好流体密封的排气管接头而言，达到更高的可靠性和一致性变得越来越重要。
在1986年12月16日授权的Cassel的专利US 4,629,226中，公开了一种管道搭接接头。其中，外部管道具有可坍陷的(collapsible)密封区。这是通过在外管道形成一对交叉的对接槽实现的，对接槽给管道端部重叠区域内的密封区域的周向收缩卸荷。卡箍夹具套于外管外部并盖住内侧槽。当卡箍夹具围绕外管夹紧时，外管的密封区域收缩至与内管封闭地配合。交叉的外侧槽和内侧槽周向偏移，使相邻的侧壁基本相互对准，且外侧槽的内壁与内侧槽的基本相互对准。由于这种对准，并且槽的周壁和端壁是直线的，外侧槽的内角和内侧槽的外角是点对点的相交。在这种结构中，只需要外管有少量收缩就能在外侧槽的内壁和内侧槽的外壁之间形成密封接合。
1996年12月31日授权的Cassel′et aITJ.S.Tat.的专利US5,588,680，公开了一种车辆排气系统的管道搭接接头，其具有一对不相交的对接槽，以为管子端部的重叠区域内的密封区的周向收缩卸荷。由于这种结构，需要对槽的相邻角进行精确定位，而且形成角的侧壁和端壁都是直线的。在这种管道接头中，即使密封区域没有由于槽的坍陷而基本收缩，在卡箍夹具夹紧外管的作用下也能获得流体密封，因为管壁在邻近槽的角之间延伸形成易断梁。因此，无论当易断梁仅仅轻微变形，还是由于外管重叠区域的收缩而完全破碎，该两槽都是相互隔离的。
2000年7月18日授权的Cassel et al.的第6,089,624号美国专利公开了这样一种管道搭接接头，其中，外部套管端部具有可坍陷的密封槽，该密封槽包括由一对向内凸出的齿限定的弯曲槽(serpentine slot)。套合端与直径小一些的第二管重叠，卡箍夹具放置于套合端，这样它至少与可坍陷的槽的一部重叠。因此卡箍夹具夹紧时，能将两凸齿拉紧在一起，从而封闭凹槽。第6,089,624号美国专利公开的内容在此引入作为参考。
对于具有适当尺寸公差的管道而言，可根据两根管道端部的直径设计可收缩的槽的宽度，这样在卡箍夹具夹紧过程中，该槽部分收缩、或全部收缩，但仅使它轻微变形。然而，发明人发现，从一套管子到另一套管子的端部直径尺寸变化太大，由于某些槽的结构(例如齿)与相对的壁的接合，某些槽的周向封闭量比期望的更受限制，这样会导致的情况是，可收缩的外管端部不足以夹住并密封内管端部。
因此，本发明的基本目的是提供一种具有改进的密封区域的管道搭接接头，尤其是一种非常适合于适应管道端部直径变化的管道搭接接头。

发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种管道搭接接头，包括具有管道端部的内管；具有管道端部的外管，所述管道端部具有沿所述内管的管道端部的至少一部分延伸的密封区域和卡箍夹具。所述密封区域包括可收缩的密封槽；所述密封槽具有第一侧壁、第二侧壁和端壁，第一侧壁上具有第一齿和第一凹槽，第二侧壁上具有第二齿和第二凹槽。其中夹紧卡箍夹具使所述密封槽收缩，从而使得所述第一齿容纳于所述第二凹槽内，所述第二齿容纳于所述第一凹槽内。
按照本发明的另一方面，提供一种将外管和内管套合地连接在一起的方法。该方法包括如下步骤(a)提供内管端部；(b)提供具有密封区域的外管端部，所述密封区域具有密封槽，所述密封槽与上述的密封槽类似；(c)提供具有夹紧箍和夹紧机构的卡箍夹具；(d)将所述夹紧箍套合于所述外管外部并覆盖所述密封区域；(e)将所述内管端部插入所述外管端部内，因而所述密封区域套住所述内管端部的至少一部分；以及(f)通过上紧夹紧机构，这样卡箍夹具向所述密封区域的至少一部分施加向内的径向力，使所述第一齿进入所述第二凹槽，第二齿进入第一凹槽。


下面结合附图对本发明的优选实施方案进行描述，其中相同的附图标号表示相同的元件，其中图1是管道搭接接头一种实施方案的分解立体图，示出了在组装前该接头各部分的结构；图2是图1所示管道搭接接头的侧视图，其中接头各部分处于被卡箍夹具夹紧后的装配状态；图3是图2所示管道搭接接头沿3-3处的剖视图；图4是图2所示管道搭接接头沿4-4处的剖视图；图5是图1所示管道搭接接头在未收缩时密封槽的放大视图；图6是图1所示管道搭接接头在部分收缩时密封槽的放大视图；图7是图1所示管道搭接接头在完全收缩时密封槽的放大视图；以及图8是另一实施方案的密封槽在未收缩时的放大视图。
具体实施例方式
参见附图，图中示出了尤其适合于应用在汽车排气系统的管接搭接接头的示例性实施方案。然而，根据说明书应该理解，在图中示出的管道搭接接头在其它应用中也是有用的，并不局限于汽车排气系统。术语“轴向地”、“成角度地”、“周向地”和“径向地”是指相对于所示管道和管道搭接接头的、大体为圆柱体的形状的方向而言的，因此轴向方向是指沿着该大体为圆柱形的形状的轴延伸的方向，成角度地是指环绕在该大体为圆柱形的形状的圆周上的点的位置，周向是指沿着该大体为圆柱形的形状的圆周方向延伸的方向，径向是指从轴线径向地向外延伸的方向。
如图中所示，管道搭接接头10通常包括伸缩地互相接合的内管12和外管14，卡箍夹具16将两管道的端头保持在一起，并使二者以流体密封的方式接合。优选地外管14具有直径扩大的管道端部，该管道端部在内管端部上延伸，从而形成管道重叠区域。作为一种选择，也可能提供足以容纳内管的直径一致的外管，从而避免在端部扩大直径的必要。为了在管道12与14之间形成流体密封，外管14位于重叠区域的端部形成有径向可收缩的密封区域22。
密封区域22位于管道14的端部，并适于在卡箍夹具16的作用下径向收缩或坍陷，这样密封区域和内管的外表面形成紧贴的接合。为了便于密封区域22的收缩或坍陷，设有弯曲的非线性的密封槽24。在此处示出的示例性实施方案中，只采用了一个密封槽，然而，在某些实施方案中，可能需要设置两个或多个周向地围绕外管14的密封区域、并相互间隔的密封槽。
密封槽24可在卡箍夹具16的径向限制性压力作用下收缩，图1中所示为其收缩之前的状态，图2中所示为其收缩之后的状态，图5-7示出了各种状态。密封槽24在外管14的一端是敞开的，且通常朝优选地是位于密封区域22中的密封槽的封闭端向内延伸。密封槽24包括一对侧壁32、34和一个大体为椭圆形或球茎的端壁36，并限定出从端壁36引向槽的开口端的弯曲通道。应该理解，侧壁32、34通常是相互平行的，且二者分别包括齿42、44和凹槽或凹口84、82。当密封槽24在卡箍夹具16的紧固作用下收缩时，每一凹槽82、84被成形为可容纳相对的、形状互补的齿44、42。例如，凹槽84被设置成从齿42通过的密封槽，并被设计成在密封槽24收缩时，能容纳相对的齿。类似地，凹槽82被定位成从齿44通过的密封槽，当卡箍夹具夹紧时，其形状和尺寸可容纳齿44。每一凹槽82、84的内角与相关联的齿42、44的内角具有相同的圆弧状。因此，当密封槽完全收缩时，没有流体滴会因为任何尖角而渗透到相对的侧壁。
如前所述，密封槽24的蜿蜒或弯曲的通道基本上由侧壁32、34和端壁36限定。由于侧壁32和34相互平行和互补，因此仅详细描述其中的一个。因此，下面对侧壁32的描述同样适用于侧壁34。侧壁32通常沿轴向方向从密封槽的开口端向端壁36延伸，并包括轴向部分62，62′，齿42和凹槽82。轴向部分62从管道14的端部向凹槽82延伸，并优选地和由齿42向端壁36延伸的轴向部分62′对准。换言之，如果轴向部分62穿过凹槽82和齿42，从管道端部连续延伸至端壁36，将优选地与轴向部分62′重叠。按照优选实施方案，轴向部分62具有1至5mm(包括端点)的长度，轴线部分62′具有4-12mm(包括端点)的长度。当然，也可能变换一个或多个轴向部分62，62′(参见虚的轴向部分)，以使得这两部分相互平行，但成角度地偏移，从而导致非重叠的直线排列。
齿42以大体补充的形式，从侧壁32向形成于相对的侧壁34上的凹槽84延伸，并包括朝向密封槽开口端的外侧边46、自由边48和大体朝向端壁36的倾斜内侧边50。如图中所示，外侧边46以基本垂直于管道搭接接头10的方向沿周向延伸，同时限定了齿42和凹槽82的边缘。在密封槽的收缩过程中，每个齿的周边缘46与另一齿的对应边缘接合，从而在密封槽的侧壁之间形成密封。按照本发明的其它实施方案，外侧边可类似于倾斜的内侧边50沿一定角度或倾斜方向延伸，只要将其设计成当密封槽24收缩时能容纳侧壁34的对应部分，从而在很大的周向封闭范围内形成密封并保持该密封即可。自由边48基本平行对准于轴向部分62，62′沿轴向延伸，并通过圆角与外侧边46和倾斜的内侧边50连接。优选地，内侧边50以钝角倾斜地从与自由边48的结合处延伸至与轴向部分62′的接合处，但也可以以大体垂直于管道搭接接头的方向延伸(与外侧边46非常相同)。按照优选实施方案，外侧边46具有4-8mm(包括端点)的长度，自由边48具有2-4mm(包括端点)的长度，内侧边50具有5-7mm(包括端点)的长度，并以大体为25°-45°的角度θ延伸。优选地，上述外侧边46的尺寸是从自由边48至凹槽82的内部边缘58测量的。
凹槽82从侧壁32向管道14本体的内部收缩，并具有基本与相对的齿44互补的形状，因此当密封槽收缩时，齿可与凹槽紧密配合或容纳于凹槽内。和齿42一样，凹槽82还包括外侧边46(和齿42共有)、内部边缘58和倾斜的内侧边60。同理，由于凹槽82的这些部分与齿42具有同样名称的对应部分类似并互补，因此省略对这些部分的重复说明。按照优选实施方案，凹槽82的形状和尺寸大体与齿44互补，因此包括长度为2-4mm的内部边缘58和长度为2-5mm、按25°-45°的角ψ延伸的内侧边60。然而，应当认识到，提供侧壁32仅仅是为了说明的目的，它每一部分具体的长度、角度、配置等，可不同于此处示出的具体实施方案。
应该理解，密封槽24的设计使得它在大部分轴向长度具有一致宽度X的缺口。这使得密封槽比现有技术的第6,089,624号美国专利所示出的槽能承受更大的周向封闭。更具体地说，虽然现有技术中密封槽的齿能与槽的相对的侧壁接合，并进一步限制了管道14端部直径进一步减少，但本发明的密封槽24由于扩大了两边齿的宽度，而使得当该槽随着夹具的夹紧朝如图7所示位置进一步关闭时，管道端部的直径还能大大减小。这进一步增强了管道搭接接头的强度，因为管道直径能适应更大的变形。按照本发明的优选实施方案，宽度X为4-10mm(包括端点)。
密封槽24被成形为以这样一种配置结构提供齿42、44和凹槽82、84，所述配置结构不具有相交于一点的直线形成的角；相反，侧壁32和34每次的方向改变都是曲线或圆弧的，以形成齿和凹槽。这些角在本文中称为“圆角”。优选地，每个圆角由半径为1.5mm或更大一些的半径来限定，但还可以由多个半径来限定。位于轴向部分62′和齿42之间、齿42和凹槽82之间、凹槽82与轴线部分62之间的圆角，而不是尖角，能有效减少凸模和凹模(die tooling)的损耗，从而大大增加了其循环使用的次数。
密封槽24的椭圆形端壁36促进了密封区域18在卡箍夹具16作用下的收缩，优选地，端壁36垂直于密封槽24和管道搭接接头的方向。端壁36形成的缺口允许该槽沿着其长度方向均匀地闭合，因此提高了密封性。
由于管道12和14尺寸存在制造公差，因此，当两个随意选择的管道中一个的一端插入另一个的一端时，二者之间形成的间隙可能在一个理论上的最小值与最大值之间变化。因此，在夹具16的夹紧作用下，外管14的收缩量将由于接头的不同而不同。密封槽24的尺寸是这样的当管道12和14在制造公差范围内具有可允许的最紧配合时，在夹具16的夹紧作用下，外管14的收缩量足以使齿42、44和凹槽84、82分别啮合，从而封闭密封槽。人们已经发现，在正常生产条件下，如果管道能手动插接在一起，外管就有足够的收缩量使齿42和44相互配合，因此没有大量的泄露。这是因为，在实践中，一对在制造公差内具有可允许最紧配合的管道，由于管道表面或形状不圆或不规则的因素，不能插接在一起。因此，如果两根管道能手动套接在一起，密封槽24就能在该两管子之间提供很好的流体密封。在管道12和14具有制造公差范围内允许的最松配合的情况下，密封槽的尺寸允许在管道14收缩过程中，齿42、44分别与凹槽84、82滑动配合，直至被夹具16完全夹紧，这样外管14与内管12紧密配合。因此密封槽24能在两个可允许的最松配合的管道之间提供良好的流体密封。
参见图8，图中示了密封槽的另一种实施方案，其中齿120、122的角由与管道端一体成形的易断梁124结合。将梁124设计成在密封槽收缩过程中可断开或分离。如果卡箍夹具16夹紧使得密封槽的收缩量比典型预期的要少，则金属横梁124将保持完整并提供一定量的密封强度，从而避免或至少减轻可能的流体泄露。第5,588,680号美国专利提供了易断梁24的其它详细内容，该专利通过引用并入本文。
下面结合图1至4描述一种优选的卡箍夹具16，然而也可使用其它卡箍夹具或联接设备。卡箍夹具16包括在外部密封区域22套于外管14的夹紧箍72。为了密封的目的，夹紧箍72应当覆盖密封槽24的内端，以及覆盖齿42、44分别与凹槽84、82的结合部分。卡箍72具有夹紧工具74。夹紧箍72的截面大部分是圆环状或为圆形，其具有圆形部分76和沟槽部分78，圆形部分76适于与外管14的密封区域22配合，沟槽部分78包括从圆形部分径向外延伸的一对侧壁80、90。夹紧箍72由单片金属板制成，该金属板各自由端向其自身折回，形成双层结构。因此，侧壁80和90具有双层厚度，并在二者的外端形成环或弯曲部86、88。当夹紧工具74夹紧时，弯曲部86、88作为将侧壁保持在适当位置的保持元件，这将在下面进行描述。
在夹紧工具74的作用下，夹紧箍72绕外管14夹紧。夹紧工具包括设于沟槽部分78内的反作用元件或花键92，反作用元件或花键92适于设在外管14的密封区域22的外表面上。为了实现这个目的，花键具有与外管14相符的弓形结构。花键92具有一对相对的凹面94和96。夹紧工具包括螺栓98和螺母102，还包括位于侧壁82外侧的垫圈104，垫圈104包括与花键92的内凹面94相对的外凸面。螺栓98具有头部100，头部100具有位于侧壁84外侧、与花键92上的凹面96相对的凸面。螺栓穿过侧壁94、96、花键92和垫圈104上的通孔。
当管道接头10已安装且螺母102与螺栓98上紧后，这些部分的关系就如图2、4、7所示。可以理解，在螺母和螺栓上紧之前，沟槽部分78的侧壁82、84并没有抵靠花键92。当螺母102上紧后，螺栓头部101和垫圈104相互靠拢，并将侧壁82、84压紧使其与花键92相接合。夹紧动作的结果是，圆形部分76绕与其紧紧接合的、外管14的密封区域22而被伸长。夹具16的夹紧动作能对密封区域22施加足够的力量，使密封区域坍陷，从而使齿42、44分别和凹槽84、82相接合，使密封槽24密封。
可以理解，前述描述并非本发明本身，而是本发明的一个或多个优选的示例性实施方案。本发明并不局限于此处公开的具体实施方案，而由下述的权利要求单独限定。此外，包括在前述描述中的声明涉及具体的实施方案，不能解释为限定本发明的范围或限定权利要求所使用的术语，除非该术语或措词在上面进行了的特别限定。对本领域技术人员而言，各种其它的实施方案和对上述公开的实施方案的各种变形和变化都是显而易见的。各种其它的实施方案、各种变形和变化都应确定为附后权利要求的范围之内。
在本说明书和权利要求中的术语“例如”、“作为例子”和“比如说”，以及动词“包括”、“具有”、“包含”和它们的其它动词形式，都应解释为开放式，意味着并不排除未列出的其它附加的元件或部件。其它术语应合理地按照它们最宽的意义去解释，除非它们用在需要不同解释的语境中。
权利要求
1.一种管道搭接接头，包括具有管道端部的内管；具有管道端部的外管，所述管道端部具有沿所述内管的管道端部的至少一部分延伸的密封区域，所述密封区域包括可收缩的密封槽；所述密封槽具有第一侧壁、第二侧壁和端壁，所述第一侧壁具有第一齿和第一凹槽，所述第二侧壁具有第二齿和第二凹槽，其中所述第一侧壁和第二侧壁大体相互平行，并被设置成使得所述第一齿以大体为补充的形式相对于所述第二凹槽，以及使得所述第二齿以大体为补充的方式相对于所述第一凹槽；在所述密封区域的至少一部分上延伸的卡箍夹具，其中，夹紧所述卡箍夹具使所述密封槽收缩，从而使得所述第一齿容纳于所述第二凹槽内，以及使所述第二齿容纳于所述第一凹槽内。
2.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述第一和第二侧壁中的至少一个还包括沿大体平行于所述管道搭接接头的方向延伸的第一和第二轴向部分。
3.根据权利要求2所述的管道搭接接头，其中，所述至少一侧壁包括位于所述第一轴向部分和所述齿之间、所述齿和所述凹槽之间以及所述凹槽和所述第二轴向部分之间的圆角。
4.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述第一齿和第二齿中的至少一个包括大体朝向所述密封槽的开口端的外侧边，和大体朝向所述端壁的内侧边。
5.根据权利要求4所述的管道搭接接头，其中，所述外侧边沿大体垂直于所述管道搭接接头的轴线的方向延伸，所述自由边沿大体平行于所述轴的方向延伸，所述内侧边沿大体与所述轴线倾斜的方向延伸。
6.根据权利要求5所述的管道搭接接头，其中，所述外侧边具有4-8mm的长度，所述自由边具有2-4mm的长度，所述内部边缘具有2-5mm的长度、并大体沿25°-45°的角θ延伸。
7.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述第一和第二凹槽中的至少一个包括大体朝向所述密封槽的开口端的外侧边、大体朝向所述相对侧壁的内边缘和大体朝向所述端壁的内侧边。
8.根据权利要求7所述的管道搭接接头，其中，所述外侧边沿大体垂直于所述管道搭接接头的轴线方向延伸，所述内边缘大体沿平行于所述轴线的方向延伸，所述内侧边大体沿与所述轴线倾斜的方向延伸。
9.根据权利要求8所述的管道搭接接头，其中，所述外侧边具有4-8mm的长度，所述内边缘具有2-4mm的长度，所述内侧边具有2-5mm的长度、并大体沿25°-45°的角度ψ延伸。
10.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述端壁大体为椭圆形，并沿大体垂直于所述管道搭接接头轴线的方向延伸。
11.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述第一和第二侧壁隔有缺口，所述缺口在其大部分轴线长度具有大体一致的宽度X。
12.根据权利要求11所述的管道搭接接头，其中，所述宽度X的长度为4-10mm。
13.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述第一齿和第二齿由易断梁结合，当所述密封槽收缩时，所述易断梁折断。
14.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述外管的端部包括沿所述密封区域周向相互间隔的多个密封槽。
15.根据权利要求1所述的管道搭接接头，其中，所述卡箍夹具包括环绕所述密封区域至少一部分的夹紧箍，和拉紧所述夹紧箍的夹紧机构，所述夹紧机构包括位于所述夹紧箍的侧壁之间的花键，以及包括螺母和螺栓，所述螺栓穿过所述侧壁和所述花键。
16.一种管道，其用于和第二管道及管道夹具形成管道搭接接头，包括一段管道，其具有直径扩大的端部和可收缩的密封槽，所述密封槽由所述管道段的端面沿轴向延伸至所述管道端部；所述密封槽具有第一和第二侧壁，所述第一、第二侧壁在圆周方向隔有缺口，每一所述侧壁限定了齿和凹槽，所述第一侧壁的齿在轴线方向与所述第二侧壁的凹槽对准，所述第一侧壁的凹槽与所述第二侧壁的齿在轴线方向对准，因而当所述密封槽由于所述管道端部向内的径向力而收缩时，每一侧壁的齿与另一侧壁的凹槽配合；以及其中每一所述齿具有周向延伸的边缘，在所述密封槽收缩过程中，所述边缘与另一齿的边缘接合，从而使得所述边缘在所述周壁之间形成密封，所述齿和凹槽使得所述密封槽承受大的周向闭合度。
17.根据权利要求16所述的管道，其中，所述密封槽由所述管道段的端面延伸至端壁，其中所述缺口在圆周方向沿所述密封槽长度的宽度X是一致的。
18.根据权利要求16所述的管道，其中，所述齿由易断梁连接。
19.一种将外管和内管伸缩地连接在一起的方法，包括如下步骤(a)提供内管端部；(b)提供具有密封区域的外管端部，所述密封区域具有密封槽，所述密封槽包括具有第一齿和第一凹槽的第一侧壁、具有第二齿和第二凹槽的第二侧壁、以及端壁，其中所述第一、第二侧壁大体相互平行，并被设置成使得所述第一齿以大体为补充的形式相对于所述第二凹槽，以及使得所述第二齿以大体为补充的形式相对于所述第一凹槽；(c)提供具有夹紧箍和夹紧机构的卡箍夹具；(d)将所述夹紧箍套合于所述外管端部并覆盖所述密封区域；(e)将所述内管端部插入所述外管端部中，从而使得所述密封区域在所述内管端部的至少一部分上延伸；以及(f)通过上紧所述夹紧机构，以使得所述卡箍夹具向所述密封区域的至少一部分施加向内的径向力，从而使所述第一齿进入所述第二凹槽，所述第二齿进入所述第一凹槽。
全文摘要
一种用于车辆排放装置的管道搭接接头，包括可伸缩地插入具有管道端部的外管内部的内管端部，二者由卡箍夹具固定在一起。外管端部包括具有可收缩的密封槽的密封区域，密封槽使外管端部能在卡箍夹具的作用在内管外表面拉紧，从而在管道之间形成流体密封。密封槽自外管端部的开口端延伸，其包括一对相对的侧壁，每一侧壁具有齿和凹槽。当卡箍夹具夹紧时，密封槽收缩，因而侧壁的齿向相对的、具有补充形状的凹槽中移动，而齿的相邻周边缘相互接合，从而形成流体密封。
文档编号F16L25/00GK101048612SQ200580032647
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月4日 优先权日2004年10月4日
发明者布赖恩·T·伊格纳茨卡, 艾伦·波拉斯基 申请人:布雷兹-托卡产品有限责任公司