一种不锈钢管管接头制造技术

一种只有两个部件即配合体（５４）和配合帽（５２）的管接头（５０）。配合帽和配合体可通过相对转动螺纹连接到一起。配合帽包括整体形成的管子夹紧环（８０），此环在接头安装时与配合体上的凸面（８８）相配合。凸面（８８）最好具有陡的凸面角。夹紧环（８０）径向挤压管外壁从而形成密封和夹紧管子。夹紧环（８０）还与凸面（８８）形成线接触型密封。夹紧环设计成在拉紧期间夹紧环有铰接式转动和塑性变形并压入管子，形成极好的管子夹紧，夹紧环还具有轴向相邻的挤压或夹持区，这个区将压入动作产生的任何应力上升与振动作用隔离开。这两个接头部件，尤其是夹紧环，可以进行硬化处理，接头可以具有自控特征，指示已有足够的拉紧度，防止过度拉紧。提出了一种单金属环管接头，具有陡的凸面（８８），硬度至少是不锈钢管端硬度的大约３．３倍。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及不锈钢管的管接头，具体地，本专利技术涉及一种无扩口管接头，具有陡角度的凸面。
技术介绍
管接头用于将管子的一端接合或连接到另一个构件上，该构件可能是另一管端，如三通管接头和弯管接头，或是需要与管端液体相通的器件，如阀门。本文所用的术语“管子(tube)”和“管路(tubing)”包括但并不限于“输送管(pipe)”。任何管接头必须具有在压力、温度和振动标准范围内的两种主要功能，这些标准是管接头设计必须满足的。首先，管接头必须夹紧管端，能防止密封失效或管子爆裂。其次，管接头必须保持主密封不漏。几十年来，对管接头实现这两项功能的要求已经成为管接头设计的主导因素。有许多因素影响着管接头设计达到夹紧和密封性能的标准，但是影响任何管接头设计的基本因素是1)接头与之配合的管子的特性，包括材料、外径和壁厚；2)管接头用途要求的管子夹紧和密封性能水平。设计目标是提出一种管接头，在具有市场竞争性的设计导致的对产品成本的制约范围内，能够可靠地达到需要的管子夹紧和密封性能。无扩口管接头通常是指管端基本是管口状的接头型式，与扩口管接头不同，扩口管接头的端口是嗽叭口并套在配合件上。扩口管端通常用于塑料管和塑料管接头。本专利技术不涉及塑料管或塑料管接头，因为这种接头具有根本不同的要求和材料性能，这些性能影响到接头件夹紧管子以及足够密封的能力。而且塑料管中，工作压力和温度通常都是较低的。换句话，对于管子夹紧和密封，塑料管接头的设计工作对非塑料管接头有很少或是没有指导意义。用于不锈钢管的管接头，具有达到要求的管子夹紧和密封性能，是对设计工作的特殊挑战。问题来自不锈钢的特性，对于通常从商业途径可买到的管子材料，这是一种非常硬的材料，通常高达200维氏硬度。不锈钢管还用于高压用途，这时管壁很厚(称作厚壁管)。厚壁管难以夹紧，因为其不仅硬，而且尤其是塑性不高。低塑性使得要让管子塑性变形达到想要的管子夹紧就更加困难。不锈钢管的管接头通常包括组件，其中1)管子夹紧机构，往往是一个或多个金属环，或是夹紧环状结构，2)拉紧机构，用于使管子夹紧机构安装到管端上并夹紧管端和形成防漏密封。术语“拉紧(pull-up)”是指管接头组件的旋紧操作，以完成组件安装到管端，形成想要的管子夹紧和密封。通常首先将不锈钢管接头组装成“手指拧紧”状态，然后使用扳手或其它合适的工具将接头拧紧即“拉紧”使接头处于最终和完全安装状态。有时，尤其是对较大的管子尺寸，使用挤压工具将金属环预先安装到管子上。最常用的拉紧机构是螺纹连接，当带有阴螺纹的配合帽和带有阳螺纹的配合体拧紧在一起时，管子夹紧机构工作。配合体包括管端接纳孔，孔的外部有带角度的凸面。最常用的凸面是截锥形，因此，术语“凸面角度”是指凸面对管端纵轴或外表面的锥角。管端轴向插入配合体孔并延伸超过截锥形凸面。夹紧机构在管端上滑动，配合帽一部分拧到配合体上，到达手指拧紧位置，使管子夹紧机构轴向卡在凸面与配合帽之间。配合帽通常包括内肩部，当配合帽与配合体通过螺纹拧紧在一起时，肩部驱动管子夹紧机构与配合体上带有角度的凸面相接合。带角度的凸面向管子夹紧机构施加径向挤压，迫使管子夹紧机构进入与管端的夹紧接合。管子夹紧机构通常与管子外表面以及带角度的凸面形成密封。在现时的不锈钢管接头(最常用的是金属环型管接头)中，最普通的管子夹紧机构是通过使管子夹紧机构的前部即尖端部分压入管端的外表面而实现管子夹紧。如本文中所使用的，术语“压入”指的是管子夹紧机构在管端外表面中的塑性变形，通过压入动作使管子塑性变形和产生压痕，从而在管子夹紧机构前端形成大体上为径向的肩或壁。因此，这种“压入”还具有增强结构的特点，可防止管子在高压下爆裂，尤其是对1/2”和更大的大直径管。多年来，已经有许多不依靠“压入”型接合的管接头设计，而只是使管子夹紧机构径向挤压管子外表面，有些在管子上有压入作用，但没有产生压入。这些设计不适用于高压不锈钢管接头。从商业途径可以买到的最普通的不锈钢管接头，特别是用作高压用途的，曾经有两种根本不同的管子夹紧机构设计，单金属环管接头和双金属环管接头。单金属环管接头，顾名思义是使用单个金属环来完成管子夹紧和密封两项功能。但是，当设计欲达到要求的管子夹紧和密封性能标准的管接头时，可清楚地认识到这两种功能互相矛盾。这是因为要求保证管接头达到足够管子夹紧的设计标准往往会损及单金属环还要具有的有效密封能力。因此，虽然现有技术的单金属环接头在某些情况下能达到足够的管子夹紧，但是这种管子夹紧性能是以降低有效密封为代价而得来的。这种情况的一个后果是，有些单金属环设计成要有额外元件和技术来达到足够密封。单金属环接头在用于气体密封时，尤其是高压气体，其不具有最佳密封性能暴露的特别明显。因此，单金属环接头通常更适用于低压液体，如水力方面的用途，但是，即使在这种较低压力的用途上，单金属环的密封性能仍然不很理想。对单金属环管接头来说，压入动作通常与单金属环的设计有关，金属环设计成在前后端之间的单个金属环中心区或中间部分从管壁径向朝外弯成弧形。由于配合帽在金属环后端的驱动，金属环的前端朝带角度的配合体凸面移动。这种弯曲动作有助于使单金属环前端压入管端内。这种弯曲动作还用来使金属环的后端也同样接合并夹紧管端。这个动作通常是通过在配合帽肩部设置带角度的驱动面来实现，该驱动面与单金属环的后端接合，径向挤压金属环后端使之进入管端夹紧动作。在某些单金属环设计中，明显有意使金属环的后端压入管端。有时单金属环使用这种后端管夹紧是为了改善振动条件下的管接头性能，因为后端夹紧可以将传给管子的振动与影响前端管子压入隔开。采用后端管夹紧实际上会损及单金属环前端夹紧管端的作用力。理想的是，单金属环应该是在配合帽与配合体凸面之间受到完全的三维挤压。提供后端夹紧实际上对单金属环形成反作用张力，会损及形成管子夹紧力的前端挤压动作。朝外的弯曲动作会损害单金属环前端夹紧管子的作用力，这是因为为了实现朝外弯曲形动作，单金属环需要减少管子夹紧“压入”点附近区域的质量。朝外弯曲动作将金属环的质量中心从管端沿径向移开。由此，朝外弯曲的单金属环接头可能更容易使金属环损坏，使密封失效以及在较高压力下出现管子爆裂。为了不锈钢管能实现满意的管子夹紧，单金属环不锈钢管接头历史上曾用过较小的在10°与20°之间的凸面角度。这个角度范围在本文中称为“小”，只是因为这个角度不算大，出于方便而采用了这个用语。这种小凸面角度已经在单金属环接头中使用，具有机械上的优点，因小角度而形成了轴向较长的凸面表面，单金属环的前端在这个面上滑动并径向挤压和压入管端外表面。硬不锈钢管材料需要这样较长的凸面滑动动作，为了使单金属环能够产生足够的压入将管子夹紧。多年来，单金属环采用淬硬或表面硬化处理，使硬度比不锈钢管的硬度高很多，但今天这种单金属环接头仍在采用小凸面角利用金属环沿着凸面表面滑动产生“压入”来保证足够的管子夹紧，这具有机械上优越性。从商业途径得到的单金属环接头的实例，其采用表面硬化的金属环和大约20°的小凸面角，是可从Parker-Hannifin公司买到的CPI接头系列。另一例子是Ermeto GmbH公司的EO接头系列，该系列采用淬硬的单金属环和12°凸面角。在某些单金属环设计中，曾尝试非锥形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢管管接头，包括：ａ）螺纹连接的配合体和配合帽；所述配合体设有内孔，可以沿所述接头的纵向中心线容纳不锈钢管管端；所述孔在其一端设有凸面；ｂ）所述配合帽具有形成驱动面的内肩部；以及ｃ）具有前端和后端的金属环；当 所述接头拉紧时所述后端与所述配合帽的驱动面接合；在所述接头开始拉紧时，所述金属环前端与所述凸面接合形成主密封；所述金属环前端塑性变形和压入所述管端外表面；当所述配合帽在所述配合体上转动时，驱动所述金属环压到所述凸面上；其中所述凸面相 对所述纵轴线形成至少３５°至约６０°的坡口角度，所述金属环尖端的硬度至少是不锈钢管端硬度的大约３．３倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PC威廉斯，
申请(专利权)人：斯瓦戈洛克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]