高壓連接系統的製作方法
2023-09-10 18:13:05
專利名稱：高壓連接系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓螺紋管接頭的連接系統，它具有一個帶有24°的連接面的標準化的固位體(Retention body)、一個同樣也是標準化的，用於形成高壓連接的連接環、一個用於連接其它系統組件的管子或連接件、和一個密封環，它藉助於彈性材料高壓密封件相對於該固位體和該管是封閉的。該環的前表面與該固位體的前表面直接相鄰。
背景技術：
從DE 40 38 539 C1中已得知本技術領域中的這種連接系統。
為了製造合適的高壓連接件，尤其是適用於高壓管道中的流體的連接件，純金屬的雙緣插入環類的密封件主要用於符合DIN 2353的現代的螺紋管接頭，從技術的觀點看，這些接頭是大致相同的。從而，該雙緣的插入環實現了對相應的連接系統的密封和固定的雙重功能。但用戶目前日前增長的要求產生了對輔助的彈性體密封件的需要。使用插入環的簡單的密封裝置，如DE 41 03 266 A1或DE 80 17 944.8 U1及DE 42 29 502 A1中所述的裝置，由於維修和所需的管子製造過於困難或在目前對於該系統來說過於昂貴，所以直到此時尚未在商業上取得成功。
在插入環系統方面最接近的現有技術具有這樣的連接系統它具有通過比如，上述的DE 40 38 539 C1中所述的一個DIN連接環與一個DIN固位體相組合的兩部分的環。這種常規的系統很好地將固定功能和密封功能分開。正如從本技術領域中的較早的出版物(如見DE 2712614 A1)已知的，特別是在實際應用中所證明的那樣，一個兩部件的環，由於其獨立的夾持和回彈功能，與上述兩種功能的一體的環相比是優越的。原則上，符合DE 27 12 614 A1的系統與符合上述DE 40 38539 C1的連接系統僅在下述方面有所不同第一個系統未採用DIN連接件，因而在商業上是不成功的。
從DT 15 25 666 C3中得知該技術的更早的管連接系統，該系統是特別適於氣體的，而且由於其中述及的純金屬密封件即使在相關的連接管的氦氣洩漏試驗中也能保證最好的密封程度，所以無法用附加的彈性密封件來進一步改善密封程度。
DE 40 38 539 C1的連接系統主要是沿用本技術領域中從先前的出版物已知的部分的解決方案(對於密封元件而言，如DE 90 03 299.3U1；對於插入環和該密封件插入環有邊部分，如DE 27 12 614 A1或DT 15 25 666 C3)，而且該系統已將此方案轉變成可與DIN兼容的形式。但該常規的系統仍有一些嚴重的缺點所有的常規的組裝的插入環，由於它的前側支撐面以平面的，可自由活動的方式置於該固位體的前表面上，從而由於剛性的摩擦連接，所以喪失了靈活性，從而在此連接環側面產生過早的管破裂，而且甚至在該固位體的螺紋線上出現洩漏。DE 40 38 539 C1所述的常規系統也按這種方式組裝。
在組裝過程中，一個共用的難題是雖然在鬆開該連接環時可以看見組裝的結果，但當該插入環已開始插入該管時人們就不能看見了，而且不知道有效的插入路徑是否能產生足夠的固著力。該常規連接系統不適於進一步的插入，而這種插入在，比如，開始插入時管子未完全貼合或若該管的壁向內彎曲的情況下可能是必要的。
在上述兩種情況下，後續的裝配會使螺紋上的固著力下降，從而連接環會變得鬆動而不再保留此彈性體密封件，而且該密封件會通過所形成的間隙被向外壓出。由於同樣的原因，密封件的進一步擰緊將無法保證密封功能。因此組裝者唯一選擇是再擰緊此連接環，但這樣做極易導致管子在該連接環的90°的錐面上過度收縮，從而管子幾乎不可避免地因受到剪切力而過早破裂。
更換成軟密封件是沒有意義的，因為這不會根本性地改變上述基本問題。密封組件的鬆動又會在該固位體和密封環間形成間隙，此間隙由於DIN的密封環和管之間存在允差，因此在任何情況下，至少在某種程度一開始就存在的。用於此常規連接系統中的這種彈性體高壓密封件的單個密封部件則將再次被擠入此間隙中，從而不再能(或僅部分能)在另一側實現其密封功能。
具有所謂的錐形密封螺絲的管連接件代表了另一種全然不同的現有技術。比如，從Company Eifeler Maschinenbau，H.Heinen GmbH Co公司產品目錄EMB的D-53901，Bad Münstereifel，pageVII/1，2(1995)得知的是「焊接管螺紋管接頭」(Weld nipple screw pipeioint)，通過此接頭，可將具有大致為錐形的頭的焊接短管焊在準備容納高壓流體的管子的端部上。然後用一連接環將帶有相應的內錐度的連接件通過螺紋擰入此焊接短管的另一側。這種類型的常規焊接短管螺紋接頭是準備在，比如，在有極大震動和交變負荷的條件下，及安裝過程中的高壓衝擊，和極高的溫度和溫度變化的條件下使用的，尤其是，在困難的操作條件下使用的。具體地說，這種類型的高壓螺紋管接頭被用於整套設備中，而使用該設備的停工時間會導致成本非常高。但這種連接方法的主要缺點是該焊接短管是相當昂貴的車削件，焊接設備的安裝也很費時，因而也很貴，而且該焊接短管導致了額外的大量設備的花費。
如雜誌「fluid-technik″中的題目為「Comptition with oldtechnology」(Verlag Moderne Industrie AG，P 86895 Landsberg，第12，14和15頁，1995年7月)中所述的全新類型的螺紋管接頭提供了基本上更為經濟的解決方案。無須焊合焊接短管，而是在這類液壓螺紋管接頭中，使該管相應的一端不經切削，而是藉助適宜的成形機械重新成形，從而象在常規錐形螺紋接頭中那樣在該管端部形成一個錐形密封件。但這種系統的缺點是未設置輔助的軟密封件。該液壓的高壓密封效果是打算完全通過該管端部上的該形成錐形的密封件的錐形外表面和該固位體中的錐形內表面間的面密封來達到。這在停工時間將導致極高費用的設備中是不能容忍的。此外，逆向更換被損壞的密封件基本上是不可能的，因為，當用連接環將此固位體緊固在該管的端部時，在該管端部形成的錐形密封件極易變形，從而在鬆開和重新擰緊管接頭後，在第一次組裝此管接頭後已經產生的所需高壓密封效果將很難重新形成。
發明內容
與此相對照，本發明的目的在於發明一種具有上述特性的連接系統，只需儘可能少的技術上的變更，就能將帶有一個兩部分的環的系統的優點與一個剛性較少且改善了密封性能的系統的優點結合起來，其中，可方便地逆向更換被損壞的密封件，而且原則上，它不僅可以與具有插入環的管連接件一起使用，而且還可以與具有錐形密封件的管連接件一起使用。
本發明達到了此目的，其中該彈性體高壓密封件包括一個置於固位體的前表面和密封環之間的第一彈性體密封件，以及一個置於面朝此管的密封環或連接件的一個表面和該管或連接件的外壁之間的第二密封件。
不採用夾在此固位體的錐形表面、外管壁和也位於此錐形區中的徑向環表面間的單個彈性體密封件(如DE 40 38 539 C1中所推薦的)本發明形成兩個在空間上分離的密封區，即藉助於密封環和固位體的第一彈性體密封件和位於密封環和管之間的第二彈性體密封環構成上述兩個密封區。以這種方式通過使用彈性密封元件保留了特定密封環的優點，該環不必具有固定功能，而僅需保證其密封功能。此外，兩個密封位置的空間分離實質上改善了密封性能，其優點本身通過DE 4229 502 A1在本領域中是為人所知的。
還有另一個優點是沿流體的方向看去，彈性體密封件將向外密封，該密封件設置在該插入環的插入式金屬密封件的前方，從而該插入式密封件在位於密封環和管之間的彈性體密封件失效的情況下可實現一定的附加的安全功能。與符合DE 42 29 502 A1的常規連接系統相對照，第二彈性體密封件直接位於此插入環之後的這種結構使管外側上的插入環產生的材料位移實際上改善了第二彈性密封件的密封性能。
在該彈性體高壓密封件逐漸損壞的情況下，本發明的此連接系統可通過擰松連接環而被鬆開。插入環大致保持不動，並仍嵌在管中。帶有彈性體密封件的密封環則可容易地用另一密封環更換。也就是說，無需擔心上述的將彈性材料擠入間隙的負面效果即可更換彈性體密封件本身。還可以簡單地逆向修理本發明的該連接系統中產生洩漏的彈性體密封件，這是通過將常規的O形環加在固位體的錐形區中，至少形成一個密封組件而實現的，這在本技術領域中可從上述的DE 40 38539 C1得知。
本發明的該連接系統中具有彈性體密封件的密封環還可方便地用來更換現有技術中已組裝好、但發生洩漏的系統中的已損壞的常規密封環。要在本發明的該連接系統中需要使用標準化的固位體的DIN連接環的理由，其一是要保證該兩部分環的幾何形狀的兼容性，從而只需考慮本發明的該連接系統的密封環在其朝向插入環或夾持環的側面處與其相配合。
本發明的很重要的優點是，所述的連接系統不僅可與插入環連接使用，而且還可與錐形密封管連接使用。在此情況下，不象通常那樣，通常連接環將此固位體直接抵在此錐形密封件上，而且將帶有彈性密封件的本發明的密封環置於該固位體和該錐形密封件之間。以這種方式，用此彈性體密封件確保形成一種確定而可靠的軟密封效果。還在本發明的密封環的密封表面和錐形密封件的外表面間形成附加的面密封，這種面密封取代了固位體的錐形接受腔和錐形密封件的外表面之間的常規面密封。在本發明的該密封環附近的密封組件損壞的情況下，可容易地更換此密封環。
在本發明連接系統的極佳實施方案中，至少將第一彈性體密封件，最好也將第二彈性體密封件裝在該密封環中的凹槽中。以這種方式，保證了基本上完全地夾持住該彈性體密封材料。
在各實施方案中，該第一和/或第二彈性體密封件可以是一個O形環，平的密封件等形式的單獨的部件。
也就是說，還可將該彈性體密封件牢固地粘附在此密封環上，尤其是高溫固化或膠粘於其上。上述第一實施方案的優點在於，被損壞的密封件可單獨更換而無需更換整個密封環。第二選擇方案的優點是，由於僅有單一的組件需要插接和就位，所以處理牢固附著在該密封環上的該彈性體密封件更為簡單。
在本發明的特別優選的實施方案中，該密封環的前表面限定了在軸向上朝向此固位體最大程度突起的該密封環上述部分的前側，使得密封環的任何部分都不可能伸入該固位體的24°錐度的凹槽中。具體地說，這些實施方案可與特別的非錐形的連接件聯合使用，它可取代常規的標準化的DIN固位體而且它還可以縮短該管的插入深度。這類特製的連接件與該標準化的固位體相比機械穩定性大為增加，而且特別適用於被連接的高壓流體系統的負荷交變應力極強或壓力遠超過DIN限度的情況。這樣，本發明的此連接系統可用於多種全新的用途。
在採用DIN固位體時，上述各實施方案也有許多優點。由於此連續的前表面在製造時特別易於加工，因而可以低價出售。此外，由於無需象現有技術中那樣填滿一個大的空腔，所以只需較少的密封材料、只需在該固位體和密封環的相對應的密封表面之間充有密封材料即可。
在本實施方案的特別優選的改進方案中，該第一和第二彈性體密封件形成一體，從而比生產兩件分開的密封件大為簡化，更為經濟。特別是，將彈性體密封材料高溫固化在密封環上只需一個工藝步驟。
還可通過將大致呈L或U形的該彈性體高壓密封件的彈性體密封材料沿朝向該管或連接件的密封環的徑向內緣排布的方法進一步改進上述的實施方案。
在其它的實施方案中，該密封環於其朝向該固位體的端側具有一個徑向向內凹的槽，該槽大致成錐形地延伸並向固位體開放，而與此錐形槽相鄰的密封件的截面大致為三角形，其一個外表面位於該管或該連接件上，而它另一個外表面至少部分位於該固位體的前表面上。與上述各實施方案相比，此實施方案的優點是，製造密封環上的錐形凹槽較為簡單。另一個可供選擇的實施方案，因其幾何形狀的緣故，可更好地固定密封環上的密封件。
將朝向此固位體的L、U或三角形的密封件的徑向向內的外緣傾斜或弄圓，對這兩個實施方案都是有益的。以這種方式，無助於密封的多餘密封材料則可省去。
可替代上述實施方案的另一種情況是，本發明的連接系統可具有一個在密封環上徑向向內設置的圓周肩臺，該肩臺在該連接系統處於組裝狀態時伸入該固位體的錐形開口中。以這種方式，可以保證很好地夾持住該第一密封件，由於該固位體的24°錐角還可同時部分地起到腔壁的作用。此外，在該密封件和固位體之間形成了一個增大了的密封表面。
在此實施方案的有益改進方案中，用沿該密封環的圓周肩臺粘合的彈性材料層，以整體結合、而且最好是高溫固化在密封環上的方式形成第一和第二彈性體密封件。這種整體彈性材料層對於生產來說是特別簡單和經濟的。
為了節省重量和材料，一種改進方案建議採用優選為約1/2mm或更小的小厚度的彈性材料層。這種厚度一般是足夠的了。
本發明的連接系統的結構最好如下所述該圓周肩臺為大致圓柱形而且有某一軸向長度，使得在該連接系統處於組裝狀態時，它不會抵在固位體的24°錐面上。以這種方式，本發明的此連接系統機構上更為靈活，這是因為取消了附加的剛性摩擦連接。該固位體的螺紋卸掉了負荷，而且在不犧牲安全的前提下可以降低對管的尺寸精度的要求，如對用於流體的彎曲導管系統的精度要求就可降低。
在另一供選擇的實施方案中，該圓周肩臺大致成錐形地向固位體逐漸變小，最好成約24°角。該密封件的此錐形部分同時起機械引導作用。此外，由此而在第一彈性體密封件上也只需很少的密封材料。
本發明的此連接系統的實施方案最好如下所述用彈性材料製成的、並與連接環的內螺紋相配合的外螺紋部分最好是對稱地高溫固化或膠粘在密封環的外周。以這種方式，預組裝的部件在運輸時可固定在連接環中，而且無需工具，只藉助簡單的旋轉就可容易地彼此分開。
在本發明的連接系統的優選級的實施方案中，與密封環同軸地設置插入環或夾持環，該環在此連接系統組裝後，牢固地插入該管或連接件的外壁中。如上所述，這類切斷和密封系統已很好地在液壓領域使用多年。本發明的此連接系統的技術上的優勢因而產生了特別有效的經濟利益。
在本發明的連接系統的實施方案中這類特別優選的改進方案中，該插入環或夾持環具有一突出的圓周肩臺，在該連接系統處於組裝狀態時，該肩臺伸入朝向此插入環或夾持環的密封環的徑向向內的錐形凹槽中，而且它與大致為圓柱形的延長件不同，有一個錐形的傾斜面，該傾斜面朝著密封環高度減小，其斜角大於密封環的相應的錐形凹槽的傾斜角。在此實施方案中，相對於密封環和管，插入環的中間區域中產生的收縮和夾持都屬於過緊的範圍。以這種方式，插入環對該管的破壞性剪切作用，由於插入環的自由端相對於此管的傾斜而得以防止或至少被減小，從而此連接系統達到了更高程度的壓力安全性。
在本發明的連接系統的另一類實施方案中，該管或連接件具有一個徑向向外的圓周突起，該突起作為連接環的支撐面同時還是密封件的制動件。如上已述，這種創造性的原理還被很好地用於這種插入密封系統的所謂的錐形密封管連接系統。尤其是由於在本發明的密封環中設置了一個彈性體密封件，產生了附加的密封效果，從而大大增強了高壓液壓連接件的安全性。若一個密封件損壞了，在此系統中更換一個新的密封環是絕對簡單的。
在本發明的該連接系統的這類實施方案的有益改進方案中，這種圓周突起在密封環一側徑向向外增高，在第一部分中具有低的斜度，最好是約24°。而在增至最大的徑向程度的第2部分中斜度加大，最好為約45°。而在該突起側，該密封環具有相應的錐形截面，最好是有約24°和約45°的錐角。以這種方式，該突圈直徑的徑向突起是有益的，這是由於錐形密封件增加了密封環和該圓周突起部之間的面密封的效果。若需要，無需密封環常規的24°錐角表面，只要一個45°的錐形腔即可。但，這通常有這樣的缺點密封環的這種結構僅能用於相應的錐形密封管連接件，不能用於標準的插入環管連接件。
在該錐形密封件的實施方案的一種有益改進方案中，該圓周突起是通過使該管或連接件的一端成形而不是切削，即，通過將管子在管端壓製機上壓制或液壓成形而產生的。為此目的，用適當校正成形工具，或對於直徑很大的管子，用高液壓流體將此管壁壓成與相應的成形工具相對的形狀。
按照供選擇的改進方案，這圓周突起部是車削件的一個部分，最好是焊在該管上的焊接短管，如已上市多年的短管。
用於上述類型的連接系統的密封環也在本發明的範圍中，其特點是沿著其徑向內側的至少一部分上有一錐形凹槽，而且有一個從軸向端延伸的並垂直於該密封環的對稱軸(a)的平的端表面。因此第一彈性密封件被置於具有端表面的該密封環的軸向端上，而第二彈性密封件則被置於密封環的徑向內側的徑向最內區域上。
本發明的該密封環的特別簡單的實施方案中，該第一和第二密封件相互連成一體。
本發明的該密封環中的錐形凹槽最好具有20°-45°間的錐角，而通常是標準化的24°的錐角。按照本發明的該密封環的另一良好實施方案，優選為約45°的較陡錐角的錐形凹槽的徑向外部在軸向上鄰近優選為約24°的較平的錐角的錐形凹槽的徑向內部。這種類型的密封環特別適用於具有錐形密封件的兩個臺狀傾斜的錐形密封系統。
本發明的該密封環的實施方案還在於，它在該前表面中的軸向端上徑向地設置了一圓周部分。在與本發明的連接系統的上述實施方案連接時，該圓周部分在軸向上突出，超過此端表面。
在特別優選的實施方案中，本發明的該密封環的外部尺寸使該環可在帶有插入式密封件的連接系統及帶有錐形密封件的連接系統中使用。與常規的密封組件相比，這種可廣泛應用的密封組件對完全不同的系統組件而言，可極高地節約成本。
本發明另外的優點可從該說明書和附圖中得出。上述的特徵及後文將進一步述及的內容可根據本發明單獨地或任意組合使用。不能認為圖示的和所述的這些實施方案已全部包含了所有內容，它們僅僅是為了說明本發明的一些示例。
附圖簡介
圖1展示了本發明的，具有插入密封件的，高壓螺紋管接頭的連接系統的半個縱剖面圖；圖2a的左半部展示了本發明的連接系統的實施方案中的，具有插入環的一個兩部分環的側視圖，而右半部展示了該環的示意性縱剖面圖；圖2b展示了圖2a中的該兩部分環的前視圖；圖3展示了對本發明的該連接系統的實施方案中的具有插入環的兩部分環和固位體所作的示意性縱剖面圖，該系統具有不帶肩臺的密封環；圖4a展示了如圖3那樣的縱剖面圖，但該系統帶有成一體的彈性材料的L形密封件；圖4b展示了如圖4a中的系統的縱剖面圖，但該系統帶有按規定的最終位置完全組裝好且不處於過緊狀態下的插入環、密封環和固位體；圖5展示了圖3中的系統的縱剖面圖，但此系統帶有三角形的一件密封件；圖6展示了圖3中的系統的縱剖面圖，其中該密封環具有伸入固位體的24°錐面中的圓周肩臺；圖7展示了本發明的用於高壓螺紋管接頭的，具有錐形密封件的連接系統的半個縱剖圖，其中本發明的密封環具有兩個分開的彈性體密封件；圖8展示了圖7中的系統的縱剖面圖，但該系統在密封環上有成一體的密封件；圖9展示了圖8中的系統的縱剖面圖，但該系統帶有24°和45°的錐形表面，該表面具有相應的傾斜的錐形密封件。
實施例在圖1所示的本發明的高壓螺紋管接頭的連接系統的實施例中，可在半個縱剖面中看到在擰緊狀態下的該螺紋連接組件的上半部(相對對稱軸a而言)。管子7，它也可以是連接件，以高壓密封的方式，藉助一個標準化的連接環2、一個用於固定管子的，可有一個或兩個緣的插入環3或夾持管子的夾持環，或楔形環和一個密封環4與具有24°內錐面19的標準化固位體1相連。在圖示的實施方案中，插入環3在連接環2與固位體1擰緊的過程中產生變形，使得插入環3插入管7的外表面中，從而形成組件的可靠密件。該密封環4有一個第一彈性體密封件5和一個第2彈性體密封件6，其中密封件5靠在固位體1的前表面8上；第2彈性體密封件6壓在管7的外表面上，管7的前表面壓向固位體1的管支撐面18。
本發明的連接系統可以不用有24°錐面19的標準化的固位體1，在極高的壓力條件下可使用具有減小的管子透入深度且沒有保持錐面的特製的連接器(該圖未示)。此第一彈性密封件5仍對該連接器的相應前表面進行密封。
此外還可用其它的軟密封作為維修之用，如用彈性材料製成的O形環或平的密封環，這些環承擔有可能損壞的第一、二密封件的密封功能。和在現有技術中一樣，這種類型的附加的軟密封件然後可再被該固位體的24°錐面所夾緊。
圖2a的左側展示了圖1中所示的插入環3和密封環4的側視圖。圖2a的右側展示了通過兩部分環3、4剖開的示意性的縱剖面圖，而圖2b展示了圖2a的密封環4的頂視圖。用彈性材料製成的、並與圖1中的連接環2的內螺紋配合的外螺紋段20對稱地分布於密封環4的外周邊的周圍，而且可將其高溫固化在密封環4上或膠粘於其上。以這種方式，可在密封環4和連接環2之間形成卡口式的互鎖螺紋連接，這種連接對於連接環2、插入環3和密封環4起著預組裝的作用，而且為了最終組裝可將這些環容易地分開。
圖3展示了圖1中的連接系統的各部件放大的剖面圖，即處於預組裝而未擰緊狀態下的固位體1，密封環4和插入環3。該密封環4的前端表面9靠在固位體1的端表面8上，因此，卡在密封環4的前表面9中的槽25內的第一彈性密封件5抵住固位體1的密封端面8。第2彈性密封件6位於管(圖3未示)的外表面上。
圖4a中展示了密封件4′的一種實施方案，按照此實施方案，可將兩個彈性密封件彼此連接而形成一件整體的密封件21，在該示出的實施方案中，密封件21以大致為L形的形狀被放置在密封環4′的徑向內緣22的周圍。
圖4b展示了緊固狀態下的密封組件。連接環(該圖未示)壓緊插入環3的錐形表面10，以便將插入環3的前部11置於密封環4′的內錐形表面12之下。前部11因而向內折向管7，且其下緣插入管7的外表面中。前部11同時還起著容納彈性密封件的耐壓容器的腔壁的作用。與現有技術相比，在極過分擰緊的狀態下與端表面13最靠近的插入環3的端表面14就不再起到阻擋密封環4′的在插入環側的前表面13的作用。而是背側端面13的內緣18抵住插入環3上的錐形表面15。
由於上述這類高壓連接系統可能出現的組裝誤差，在可將插入環3近一步擰緊時，這是有益的。因而在本發明的該系統中形成輔助的軸向切斷通道。從而不僅又增大了插入環3的錐形表面10周圍的管子夾持力，而且還同時壓縮減小了插入環3的中部16的軸向長度，這樣可更牢固地夾緊管7的圓周部分。這種插入環3的幾何形狀保證了在組裝過程中出現過緊現象時，進行組裝的人感到一個清晰的信號，此信號是這樣產生的一旦密封環4′的內緣18抵靠在插入環3的錐形表面15上，就會產生一個大得不成比例的力。即使需要過度地擰緊，目前插入環3的幾何形狀也能防止管子收縮而產生破壞性的剪切，而使力在插入環3的中部16和其環的伸出部17之間的拉伸表面上均勻分布，這就起到了對管子的輔助固定作用。
在圖5中展示了本發明的該連接系統的另一實施方案，其中密封環4″支撐著一個一體的、大致為三角形的彈性體密封件23，其徑向朝內的外緣上帶有斜角24。
圖6展示了另一實施方案，按照此方案，密封環4帶有一個徑向向內的圓周肩臺27，此肩臺在該連接系統處於組裝狀態下伸入固位體1的錐形開口19。肩臺27的軸向長度可以滿足即使此連接系統處於緊固狀態下，肩臺27也不與固位體1的錐形表面19貼合。此圓周的肩臺27形成了第一彈性體密封件5′的幾乎完全封閉的腔26。
換言之，在該圖未示出的實施方案中，此圓周肩臺可大致為錐形，而且最好有約24°的角度，該角向著固位體1逐漸減小。以這種方式，緊固此連接系統則導致與固位體1的錐形表面19的接觸，其中該密封環的錐形肩臺則沿此錐形表面19被引導。
圖7展示了本發明的具有錐形密封管連接的連接系統的實施方案。不用切削地製作管7a的端部而形成一個徑向向外凸的圓周凸起部分3a，其左側錐形面靠著連接環2的45°內錐面(在該圖中)，而本發明的密封環4a的用於配合的錐形腔則貼在凸起部分3a的另一側上的緩慢加大的24°的錐形表面上。密封環4a具有被置於面對固位體1的端部表面上的第一彈性體密封件5，及封在密封環4a的徑向內側和管子之間的第二彈性體密封件6。與常規的凸起條紋狀的錐形密封件相比，在此情況下，該圓周邊緣與管子的端部進一步分離，而且該24°的錐形表面不位於固位體1中，而位於密封環4a的相應的錐形表面上。與其24°錐形表面連接相鄰的該管一端的圓柱形部分起封閉作用，具體地說是彈性體密封件5、6起這種密封作用。以這種方式，取得了相當於常規插入環螺紋管接頭的密封效果，從而使該被壓製成的周邊凸起部3a主要僅起固定作用。
圖8中所示的實施方案與圖7所示的實施方案主要不同處在於密封環4a′具有一體的U形密封件21a，該密封件21a沿圓周肩臺22a設置，而且插入固位體1的錐形開口19中。
最後，與圖8中的實施方案相比，在圖9所示的實施方案中，設置了密封環4a，該環的面對該凸起部分的錐形部分具有兩個不同的傾角，其中一個錐角約24°，另一個約45°。與其相對應的是，圓周凸起部3a′，在第一部分31處的錐度傾斜稍小，最好是約24°，而在離密封環4a″較遠且達到圓周凸起部3a′的最大凸起的部分30的第2部分32具有較大的傾斜，最好徑向向外傾斜45°。當按照本發明組裝密封環4a″時，該圓周凸起部3a′的45°傾斜形成了堅固的支撐面。因而可增大該圓周凸起部3a′的最大徑向凸起部分30。
一般來說，本發明的此密封系統改善了對承受振動、彎曲負荷、和交變負荷的管子的固定作用，特別是由於該固位體上的前側彈性體密封件，該系統可對超過目前可能出現的管子軸向的不精確之處進行補償。現有技術中，精確地引導在管的外徑和固位體的24°錐形表面之間的密封環，對於密封此常規系統而言是絕對必要的先決條件。利用本發明的此連接系統，即使用薄壁管有限量的過緊也是可以允許的，因為此系統通過輔助的插入量彌補了管的外徑和該兩部分環的內徑之間的間隙。
權利要求
1.一種高壓螺紋管接頭的連接系統，它具有帶標準化的24°接合面的固位體(1)、同樣也是標準化的，用於產生耐壓連接的連接環(2)、與其它系統部件連接的管(7)或連接件、以及密封環(4)，密封環(4)藉助於彈性體高壓密封件相對於固位體(1)和相對於管(7)是封閉的，而且它具有與固位體(1)的前表面(8)緊鄰的前表面(9)，其特徵在於，該彈性體高壓密封件包括被置於固位體(1)的前表面(8)和密封環(4，4′，4″，4、4a，4a′，4a″)之間的第一彈性體密封件(5，5′)和被置於該密封環的朝向管(7，7a，7a′)或連接件的表面和該管或連接件的外壁之間的第二密封件(6)。
2.如權利要求1所述的連接系統，其特徵在於，至少該第一彈性體密封件(5，5′)，最好還有第2彈性體密封件(6)被容納在密封環(4，4，4a)的凹槽(25，26)中。
3.如權利要求1或2所述的連接系統，其特徵為，第一和/或第2彈性體密封件(5，6，5′)是彼此分開O形環，平密封件等形式的部件。
4.如前述權利要求中之一項所述的連接系統，其特徵為，第一和/或第二彈性體密封件(5，6，5′)與該密封環牢固地連接，特別是高溫固化或膠粘於其上。
5.如前述權利要求中之一項所述的連接系統，其特徵為，密封環(4，4′，4″，4a，4a′，4a″) 端面(9)限制了密封環(4，4′，4″，4a，4a′，4a″)的該部分的前側，它是沿朝著固位體(1)的方向軸向伸出最遠的部分。
6.如權利要求5所述的連接系統，其特徵為，該第一和第二彈性體密封件相互連成一體。
7.如權利要求6所述的連接系統，其特徵為，該彈性體高壓密封件的密封材料(21，21a)以大致呈L形或大致呈U形的形狀被置於密封環(4′，4a′，4a″)的朝向管(7，7a，7a′)或連接件的徑向內緣(22，22a)的周圍。
8.如權利要求6所述的連接系統，其特徵為，該密封環(4″)，在其朝向固位體(1)的端部上有一徑向向內的大致為錐形的凹槽，該凹槽向固位體(1)的方向開放，而且密封件(23)被置於鄰近該錐形凹槽處，密封件(23)有大致為三角形的橫截面，其一個外表面位於管(1)或該連接件上，而它的另一個外表面，至少是部分地位於固位體(1)的前表面(8)上。
9.如權利要求7或8所述的連接系統，其特徵為，朝向固位體(1)的並且呈L，U或三角形的密封件(分別為21，21a，23)的徑向向內設置的外緣呈傾斜的或修圓的。
10.如權利要求1-4中的任一項所述的連接系統，其特徵為，在密封環(4)上徑向向內地設置圓周肩臺(27)，該肩臺(27)，在該系統處於組裝狀態時伸入固位體(1)的錐形開口。
11.如權利要求10所述的連接系統，其特徵為，該第一和第二彈性體密封件由覆蓋在該密封環的圓周肩臺上的彈性材料層一體地形成，而且最好是將其高溫固化在該密封環上。
12.如權利要求11所述的連接系統，其特徵為，該彈性材料層具有最好為約1/2mm或更少的厚度。
13.如權利要求10-12中的任一項所述的連接系統，其特徵在於，圓周肩臺(27)大致為圓柱形且其軸向長度應滿足在該連接系統處於組裝狀態時，該肩臺不靠在固位體(1)的24°錐面上。
14.如權利要求10-12中的任一項所述的連接系統，其特徵為，該圓周肩臺大致錐形地向固位體(1)逐漸變尖，最好成約24°角。
15.如上述權利要求中的任一項所述的連接系統，其特徵為，彈性材料製成的並與連接環(2)的內螺紋相互配合的外螺紋部分(20)最好對稱地高溫固化或膠粘在密封環(4，4′，4″，4，4a，4a′，4a″)的外圓周上。
16.如上述權利要求中的任一項所述的連接系統，其特徵為，與密封環(4，4′，4″，4)，同軸設置的插入環或夾持環(3)，在該連接系統組裝後插入管(7)或連接件的外壁中。
17.如權利要求16所述的連接系統，其特徵為，插入環或夾持環(3)具有突出的圓周肩臺(11)，它在該連接系統處於組裝狀態時，伸入密封環(4′)的朝向插入環或夾持環(3)的徑向向內設置的錐形凹槽(12)中，而且該肩臺(11)與大致為圓柱形的延伸件不同，而是具有一個斜面(15)，該斜面(15)朝向該密封環錐形地逐漸變小，該肩臺(11)的坡度傾斜角大於該密封環的相應的錐形凹槽(12)的傾斜角。
18.如權利要求1-15中的任一項所述的連接系統，其特徵為，管(7a，7a′)或者連接件有一徑向朝外的圓周凸起部(3a，3a′)，該凸起部作為連接環(2)及密封件(4a，4a′，4a″)的支撐面。
19.如權利要求18所述的連接系統，其特徵為，圓周凸起部(3a′)在該密封環側徑向向外凸起，於第一部分(31)中形成較小斜度，最好是約24°的斜度，在第二部分(32)到達最大徑向高度(30)，成較大的斜度，最好約為45°的斜度，該密封環(4a″)在該凸起部一側形成相應的錐形部分，該部分最好成約24°和約45°的錐角。
20.如權利要求18或19所述的連接系統，其特徵為，該圓周凸起部(3a，3a′)是通過使管(7a，7a′)或連接件的一端成形而不是切削形成的，如通過管端壓製機壓制或通過液壓成形製成該凸起部(3a，3a′)。
21.如權利要求18或19所述的連接系統，其特徵為，該圓周凸起部(3a，3a′)是車削而成的部件的一部分，最好是焊在該管上的焊接短管。
22.如上述權利要求中的任一項所述的連接系統的密封環，其特徵為，密封環(4，4′，4″，4，4a，4a′，4a″)的軸向端上有一垂直於該密封環的對稱軸(a)的平的前表面(9)，而且在其徑向內側上的至少一部分具有錐形的凹槽，其中，在帶有前表面(9)的該密封環的軸向端上裝有第一彈性體密封件(5，5′)，而在其徑向內側的徑向最靠內的區域上裝有第二彈性體密封件(6)。
23.如權利要求22所述的密封環，其特徵為，第一和第二密封件(21，21a，22，23)彼此連成一個整體。
24.如權利要求22或23所述的密封環，其特徵為，該錐形凹槽的錐角在20°-45°之間，最好是約24°。
25.如權利要求22-24中的任一項所述的密封環，其特徵在於，具有較陡錐角的，最好為約45°角的錐形凹槽的徑向外部在軸向上與較平緩的約24°錐角的錐形凹槽的徑向內部相鄰。
26.如權利要求22-25中的任一項所述的密封環，其特徵在於，在軸向上伸出前表面(9)的圓周肩臺(27)被設置在密封環(4)的軸向末端，而在徑向上位於端表面(9)中。
27.如權利要求22-26中的任一項所述的密封環，其特徵為，由彈性材料製成的，並與連接環(2)的內螺紋相互配合的外螺紋部分(20)最好對稱地高溫固化或膠粘在密封環(4，4′，4″，4，4a，4a′，4a″)的外圓周上。
28.如權利要求22-27中的任一項所述的密封環，其特徵為，選擇密封環外部尺寸以便用於如權利要求16所述的連接系統以及如權利要求18所述的連接系統。
全文摘要
一種最大耐壓螺紋管接頭的連接系統,它包括標準的固位體(1),標準的連接環(2)、管(7)和密封環(4),其特徵為,以置於固位體(1)表面(8)和密封環(4)之間的第一彈性密封件(5)和置於朝向管(7)密封環表面和該管或連接體的外壁之間的第二彈性體密封件(6)形式構成有彈性體高壓密封件。只作很少技術上的改變,該要求保護的系統改進了剛性較少的系統的密封功能而將兩部分環系統的優點結合起來,從而使得被損壞的密封件隨後得以更換。它可用於帶有插入緣密封件的管連接件及錐形密封件連接件。
文檔編號F16L19/02GK1196784SQ96197004
公開日1998年10月21日 申請日期1996年7月31日 優先權日1995年8月16日
發明者曼弗雷德·弗勒利希 申請人:曼弗雷德·弗勒利希