專利名稱：可撓性伸長(zhǎng)的管接頭及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可撓性伸長(zhǎng)的管接頭及其裝配方法，具體地說，涉及一種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，它能很容易地被裝卸，用于連接水管，而且由于它的伸長(zhǎng)撓性，即使被加以過度的外力時(shí)，也可將該外力吸收，避免管子被毀壞，本發(fā)明還與這種管接頭的裝配方法有關(guān)。
對(duì)于現(xiàn)有的管子，如設(shè)在地上或地下的長(zhǎng)水管來說，由于地面沉降或地震，要受到各種外力，如沿各種軸向的壓力、拉力，或者沿與管子軸向垂直方向的剪切力和彎矩。如果外力較大，就會(huì)有應(yīng)力集中在連接現(xiàn)有管子的管接頭上，會(huì)使管接頭部分毀壞。因此，必須吸收加給水管部分的外力，避免管接頭受到損傷。
通常，具有其自身可伸長(zhǎng)和收縮結(jié)構(gòu)的管接頭得到開發(fā)，以便吸收外力，防止破壞，但由于這種管接頭只有伸縮移動(dòng)，移動(dòng)的范圍是二維的，而且這種結(jié)構(gòu)并不足以克服因地面沉降或地震所致的外力。
為解決這一問題，通過采用以球形表面互相接觸，便于滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，開發(fā)出一種具有三維撓性的管接頭。這種情況如

圖10所示，這種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭A包括第一圓柱體1、第二圓柱體2和第三圓柱體3，并通過螺栓10及螺母11在相對(duì)的法蘭6處與主體管B相連。第一圓柱體1包括一對(duì)球面環(huán)件1，1，由鑄鐵制成，并形成特定的球形外圓表面4。第二圓柱體2包括鑄鐵制成的套管2，它被插入第一圓柱體1中，用于相對(duì)該圓柱體的軸向相對(duì)移動(dòng)。第三圓柱體3包括一對(duì)鑄鐵制成的外殼套管3，3。第三圓柱體3具有內(nèi)圓表面5，用以安裝在第一圓柱體1的外圓表面4上，并在其相對(duì)的端部形成法蘭，作為連接部分。由于按這種方式形成的可撓性伸長(zhǎng)的管接頭A，所述套管2、球面環(huán)件1，1和兩個(gè)外殼套管3，3互相連接，使得它們能夠伸縮，彼此相對(duì)移動(dòng)。每個(gè)外殼套管3，3的端部3a被蓋有保護(hù)橡膠罩7，以防止泥、沙以及灰塵等進(jìn)入滑動(dòng)部分。
另外，在球面環(huán)件1，1的內(nèi)周圓面處形成圓環(huán)周槽1a。此圓環(huán)周槽1a的內(nèi)側(cè)支撐一個(gè)呈C-形的、其截面成角度的不銹鋼鎖緊環(huán)17，它被固定安裝到在靠近套管2端部的外圓面上形成的凹槽中。借助這一支撐，使球面環(huán)件1與套管2沿軸向的相對(duì)移動(dòng)范圍受到限制。圖10中的參考標(biāo)號(hào)8和9表示橡膠密封圈。
在這種管接頭情況下，當(dāng)球面環(huán)件1的外圓表面4擺動(dòng)而在外殼套管3的內(nèi)周圓面上滑動(dòng)時(shí)，套管2的外圓面接觸外殼套管3的端部3a，使擺動(dòng)范圍受到限制，不過這個(gè)范圍被設(shè)定成一個(gè)恒定的小角度范圍。也就是說，外殼套管3端部的內(nèi)圓面被倒角，其角恒定地設(shè)定為15°，于是所述管接頭的擺動(dòng)范圍被限定為一恒定值。
不過，為了適應(yīng)劇烈的地震或地面隨時(shí)間的沉降變化，急需發(fā)展具有良好伸縮撓性并且即使加給較大的外力也能展示其功能的小型可撓性伸長(zhǎng)管接頭。
于是，本發(fā)明人經(jīng)多年研制盡力開發(fā)可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，他們最終改進(jìn)了普通可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，并完成一種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，這種接頭具有較大的伸縮撓性，并可使其尺寸減小，能很強(qiáng)地抵抗外力。
本發(fā)明的一種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭包括具有一對(duì)球面環(huán)件的第一圓柱形主體，每個(gè)球面環(huán)件形成特定的球形外表面；還包括第二圓柱形主體，它具有插入第一圓柱形主體的槽，用以沿其軸向相對(duì)移動(dòng)，該槽設(shè)在其端部，有一止動(dòng)件，用以限制其相對(duì)于第一圓柱形主體的伸縮移動(dòng)；還包括安裝在兩個(gè)外圓面上的第三圓柱形主體，它有一對(duì)外殼套管，每個(gè)套管都有可滑動(dòng)的球形內(nèi)圓面和在其兩端的連接部分，其中每個(gè)第三圓柱形主體在第二圓柱形主體插入其中的側(cè)面的端部?jī)?nèi)圓面都被倒角，倒角為16°或更大些，止動(dòng)件被裝于第二圓柱形主體的外圓面上，并形成閉環(huán)形狀。
采用這種結(jié)構(gòu)，與普通管接頭相比第二圓柱形主體的彎角加大，因此可使整個(gè)管接頭的長(zhǎng)度縮短，尺寸及制作成本都減少，同時(shí)還使重量減輕，使裝配操作方便。另外，即使受到較大外力，由于止動(dòng)件被加強(qiáng)，就使得該止動(dòng)件具有較大的阻力，此止動(dòng)件也不容易從第二圓柱形主體脫出。因此，即使突然受到諸如地震等較大外力，也能強(qiáng)有力地保持管接頭的伸縮撓性。
于是，按照本發(fā)明，能夠提供一種小型管接頭，它能強(qiáng)有力地抵抗外力，并有較大的伸縮撓性。
最好使所述倒角為16-20°，并將此倒角設(shè)定成隨第二圓柱形主體的內(nèi)徑越大它越小。
通常將一密封件插入第一和第三圓柱形主體的滑動(dòng)面之間，以增強(qiáng)防水性，不過，按上述結(jié)構(gòu)，如果使第二圓柱形主體的彎角加大，就能減小插入在第一和第三圓柱形主體的滑動(dòng)面之間的密封件因第二圓柱形主體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而脫出的可能性。如果所述倒角超過20°，就有可能使密封件隨第二圓柱形主體的轉(zhuǎn)動(dòng)而脫出，這是不希望的。
最好通過固定裝置使一連接夾具與C-形環(huán)相連，使所述止動(dòng)件制成閉合的環(huán)形。
采用這種結(jié)構(gòu)，即使有諸如劇烈地震等較大外力加到管接頭上，也可以使得止動(dòng)件不易從第二圓柱形主體脫出，從而使整個(gè)管接頭強(qiáng)固，這是方便的。
最好通過焊接一個(gè)C形環(huán)使所述止動(dòng)件形成閉環(huán)形狀。
采用這種結(jié)構(gòu)，還能使所述止動(dòng)件不易從第二圓柱形主體脫出，從而可使整個(gè)管接頭強(qiáng)固，這是方便的。另外，由于焊接操作的效率高，具有現(xiàn)場(chǎng)操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
另外，按照本發(fā)明可撓性伸長(zhǎng)的管接頭的裝配方法，其中的管接頭包括，以彼此沿其軸向滑動(dòng)方式安裝的第一和第二圓柱形主體，并由環(huán)形周槽的槽形周圓表面限制第一和第二圓柱形主體沿軸向的滑動(dòng)移動(dòng)范圍，所述環(huán)形周槽形成于第一圓柱形主體的內(nèi)圓面上，還包括被固定安裝在第二圓柱形主體的外圓面上的止動(dòng)件，所述裝配方法包括以下步驟在所述第一圓柱形主體的內(nèi)圓面中形成切口部分，用于得到環(huán)形周槽，還形成第一圓柱形主體的外圓面；將C形環(huán)狀止動(dòng)件插入所述環(huán)形周槽內(nèi)，該止動(dòng)件是在沿其圓周方向的一部分處被切口并能沿其徑向變形的，而所述環(huán)形周槽被作成沿其直徑方向比所述止動(dòng)件的厚度深；將所述第二圓柱形主體插入所述第一圓柱形主體內(nèi)，而第一圓柱形主體要插入所述止動(dòng)件；在所述第二圓柱形主體的外圓面上沿軸向相對(duì)移動(dòng)所述止動(dòng)件，所述第二圓柱形主體被插入所述第一圓柱形主體內(nèi)，同時(shí)以彈性方式沿其直徑在所述環(huán)形槽內(nèi)增大的方向改變所述止動(dòng)件的形狀，從而將所述止動(dòng)件安裝在所述第二圓柱形主體的外圓面內(nèi)所形成的凹槽內(nèi)；并連接沿所述止動(dòng)件圓周方向形成的切口部分。
采用本方法，為了對(duì)抗劇烈地震或隨地面沉降時(shí)間的變化，急需提供小型可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，它具有伸縮撓性，而且即使加給較大的外力，也能強(qiáng)烈地顯示其作用。
最好通過螺旋連接一塊平板部件實(shí)現(xiàn)所述止動(dòng)件切口部分的連接步驟。
采用本方法，因連接操作容易，所以便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施這種作業(yè)。
最好通過焊接實(shí)現(xiàn)所述止動(dòng)件切口部分的連接步驟。
采用本方法，因便于作業(yè)保護(hù)，所以可以提高作業(yè)效率，這是方便的。
圖1是本發(fā)明可撓性伸長(zhǎng)管接頭的局部剖面正視圖；圖2是所示止動(dòng)件的側(cè)視圖，其中圖2(a)表示整體結(jié)構(gòu)，圖2(b)以放大方式表示圖2(a)中的A部分；圖3-6是用于說明本發(fā)明可撓性伸長(zhǎng)管接頭裝配方法的示意圖；圖7是表示另一種實(shí)施例的止動(dòng)件的側(cè)視圖；圖8是用于說明圖7所示止動(dòng)件安裝方法的示意圖，其中圖8(a)是平面圖，圖8(b)是安裝止動(dòng)件所用平板部件的側(cè)視圖；圖9是表示一種改型止動(dòng)件的平面視圖；圖10是普通撓性伸長(zhǎng)管接頭的剖面正視圖。
以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明可撓性伸長(zhǎng)管接頭的幾種實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明可撓性伸長(zhǎng)管接頭的局部剖面正視圖。圖1中用相同的參考標(biāo)號(hào)表示具有與圖10相同功能的各部件。由于本實(shí)施例的可撓性伸長(zhǎng)管接頭側(cè)向?qū)ΨQ，所以圖1中只表示一個(gè)側(cè)面。
這種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭A包括第一圓柱形主體1、第二圓柱形主體2和第三圓柱形主體3，而且本接頭通過螺栓(未示出)和螺母(未示出)被連接于設(shè)在一個(gè)主體管(未示出)相對(duì)端部上的法蘭6處。第一圓柱形主體1包括球面環(huán)件1，它由鑄鐵制成，并形成特定的球形外圓表面4。第二圓柱體2包括鑄鐵制成的套管2，它被插入第一圓柱體1中，用以相對(duì)該圓柱體的軸向相對(duì)移動(dòng)。第三圓柱體3包括一對(duì)鑄鐵制成的外殼套管3。第三圓柱體3具有內(nèi)圓表面5，用以安裝在第一圓柱體1的每個(gè)外圓表面4上，并在其相對(duì)的端部形成法蘭6，作為連接部分。法蘭6并非必須形成于外殼套管3的相對(duì)端部，在某些情況下，可將外殼套管3制成一個(gè)管子。由于按這種方式形成的可撓性伸長(zhǎng)的管接頭A，所述套管2、球面環(huán)件1，1和兩個(gè)外殼套管3，3互相連接，使得它們能夠伸縮，彼此相對(duì)移動(dòng)。外殼套管3的端部3a被蓋有保護(hù)橡膠罩(未示出)。
另外，在球面環(huán)件1的內(nèi)圓面處形成圓環(huán)周槽1a。此圓環(huán)周槽1a的內(nèi)側(cè)支撐一個(gè)具有成角度之截面的不銹鋼鎖緊環(huán)27，作為止動(dòng)部件，它被固定安裝到在靠近套管2端部的外圓面上形成的凹槽中。借助這一支撐，使球面環(huán)件1與套管2沿軸向的相對(duì)移動(dòng)范圍受到限制。橡膠密封圈8和9被安放在球面環(huán)件1、套管2和外殼套管3之間。這里的鎖緊環(huán)27與圖10中所示部分具有切口的C形鎖緊環(huán)不同，它被制成閉合的O形。
外殼套管3端部3a的內(nèi)圓面被倒角，倒角θ相對(duì)水平面為18°。通過形成這樣的倒角，就能增大套管2的轉(zhuǎn)角，因此在相同的偏移量(沉降量)的情況下，可使管接頭的整個(gè)長(zhǎng)度縮短。例如，在套管公稱尺寸為Φ75mm的情況下，對(duì)于普通管接頭需要有1530mm的整體長(zhǎng)度，而本實(shí)施例中的整體長(zhǎng)度為1150mm。因此，可使整個(gè)管接頭的尺寸減小，可使材料的成本降低，還可減少重量。
最好將套管公稱尺寸與倒角之間的關(guān)系設(shè)定成，使該倒角隨著公稱尺寸的增大而減小。這是因?yàn)槿绻坠?的轉(zhuǎn)角隨著套管的轉(zhuǎn)動(dòng)而增大，則球面環(huán)件1面向下，以便出來，因此，最好此倒角在不使球面環(huán)件1出來的范圍內(nèi)增大。
以下說明閉環(huán)27。如圖2(a)所示，鎖緊環(huán)27在鄰近其切口部分K的左右兩端被制成螺孔27b，并且左右外側(cè)的孔27a可插入后面將會(huì)述及的裝配卡具的末端。在它們中間，螺孔27b被形成于凹入部分27c上，這個(gè)凹入部分的厚度比鎖緊環(huán)27小。圖2(b)以放大的方式表示圖2(a)中的A部分(切口部分)。如圖2(b)所示，把帶有兩個(gè)螺孔12a的平板部件12固定到鎖緊環(huán)27的凹入部分27c，將螺栓13插入并安裝到螺孔27b和12a中，從而將鎖緊環(huán)27的切口連接起來。于是，本實(shí)施例的鎖緊環(huán)27表現(xiàn)為閉合的O形環(huán)狀。所述平板至少被制成一個(gè)長(zhǎng)孔12a，用以安裝螺栓13，使其易于被栓入。
如果按這種方式把鎖緊環(huán)27制成閉合的O形環(huán)狀，與C形環(huán)狀鎖緊環(huán)相比，它的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，即使把諸如強(qiáng)烈地震等外力加在這種管接頭上，這種鎖緊環(huán)也不會(huì)從套管2中出來，而且當(dāng)把本管接頭用于水管時(shí)，還能保持所需的防水性能。
以下將說明可撓性伸長(zhǎng)管接頭的裝配方法。
如圖3所示，把可彈性變形的C形鎖緊環(huán)27插入到切口部分1b中，使鎖緊環(huán)27的直徑方向落在球面環(huán)件1的軸向方向。在把鎖緊環(huán)27插入到圓環(huán)周槽1a中之后，令鎖緊環(huán)27在圓環(huán)周槽1a內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使鎖緊環(huán)27取與球面環(huán)件1共軸的位置。
繼而如圖4所示，把密封圈9安裝在外殼套管3上，給其中插有鎖緊環(huán)27的球面環(huán)件1的周緣表面和密封圈9加以適量的潤(rùn)滑油，把球面環(huán)件1插入切口部分3b，使鎖緊環(huán)27的直徑方向落在外殼套管3的軸向方向。轉(zhuǎn)動(dòng)球面環(huán)件1，同時(shí)使其與球形內(nèi)圓面3c滑移，使球面環(huán)件1的姿態(tài)變成與外殼套管3共軸。
球面環(huán)件1的嚙合槽1c位于沿球面環(huán)件1插入方向的上部，將密封圈8插入到此嚙合槽1c中。
進(jìn)而參照?qǐng)D5，將適量的潤(rùn)滑油加給密封圈8和套管2的周緣面上。繼而，利用杠桿件、推壓螺栓等將套管2插入球面環(huán)件1的內(nèi)圓面。
再如圖6所示，從開口的封閉部件處將一夾具14插入外殼套管3的擴(kuò)張部分6，使夾具14的頂端卡住鎖緊環(huán)27相對(duì)的兩端處形成的孔27a。然后，用夾具14夾住鎖緊環(huán)27，同時(shí)使其沿增大其直徑的方向彈性變形，并使其沿套管2的外圓面移動(dòng)，將其固定安裝于凹槽2a中。
這之后通過螺栓13將平板部件12連接于鎖緊環(huán)27相對(duì)的兩端之間。
最后，把橡膠罩7安裝在外殼套管3上，完成裝配。[本發(fā)明另外的實(shí)施例](a)圖7表示另一實(shí)施例的鎖緊環(huán)37。與上面所述的鎖緊環(huán)27類似，鎖緊環(huán)37在其切口K附近的左右兩端制成有孔37a，可將裝配夾具的端部插入孔37a中。另外圖8(a)以放大的方式表示圖7中的B部分。如圖8(a)所示，制成凹槽37b，它小于鎖緊環(huán)37的厚度。如圖8(b)所示，將被制成有兩個(gè)焊接孔32a的焊接板件32裝入凹槽37b中，在插入焊絲的情況下焊接焊孔32a，由此焊接板件32將鎖緊環(huán)37的切口部分K連在一起。不僅焊孔32a，還有將焊接板件32裝于其上的周緣部分都可被焊接。可如可撓性伸長(zhǎng)管接頭裝配方法中所敘述的那樣，在把鎖緊環(huán)37安裝于套管2的外圓面上之后實(shí)現(xiàn)這種焊接作業(yè)。
(b)另外，圖9表示通過焊接連接鎖緊環(huán)37切口部分K的改型。在這種改型中，將寬度略小于鎖緊環(huán)37切口部分K的間隔部件33插入切口部分K的間隙中。也即，焊接間隔部件33的插入周緣部分，使鎖緊環(huán)37的切口部分K與間隔部件33連在一起。間隔部件33的兩個(gè)拐彎處被倒角，這些部分形成頂部開口結(jié)構(gòu)。也就是說，有如圖9所示，把間隔部件33安裝到切口部分K，并沿關(guān)于紙面垂直方向焊接二拐角處。采用這種改型，可使鎖緊環(huán)像上述其它實(shí)施例那樣被強(qiáng)固。
權(quán)利要求
1．一種可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，包括具有一對(duì)球面環(huán)件的第一圓柱形主體，每個(gè)球面環(huán)件形成特定的球形外表面；第二圓柱形主體，它具有插入所述第一圓柱形主體的槽，用以沿其軸向相對(duì)移動(dòng)，所述槽設(shè)在其端部，有一止動(dòng)件，用以限制其相對(duì)于第一圓柱形主體的伸縮移動(dòng)；安裝于兩個(gè)外圓面上的第三圓柱形主體，它有一對(duì)外殼套管，每個(gè)套管都有可滑動(dòng)的球形內(nèi)圓面和在其兩端的連接部分，其特征在于所述每個(gè)第三圓柱形主體在所述第二圓柱形主體插入其中的側(cè)面的端部?jī)?nèi)圓面都被倒角，倒角為16°或更大些；所述止動(dòng)件被裝于所述第二圓柱形主體的外圓面上，并形成閉環(huán)形狀。
2．一種如權(quán)利要求1所述的可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，其特征在于所述倒角為16°-20°，并將所述倒角設(shè)定成隨著所述第二圓柱形主體的內(nèi)徑越大它越小。
3．一種如權(quán)利要求1或2所述的可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，其特征在于通過以固定部件將一連接夾具與一C形環(huán)相連，使所述止動(dòng)件被制成閉環(huán)形狀。
4．一種如權(quán)利要求1或2所述的可撓性伸長(zhǎng)的管接頭，其特征在于通過焊接C-形環(huán)使所述止動(dòng)件被制成閉環(huán)形狀。
5．一種裝配可撓性伸長(zhǎng)管接頭的方法，所述管接頭包括，以彼此沿其軸向滑動(dòng)的方式安裝的第一和第二圓柱形主體，并由環(huán)形周槽的槽形周圓表面限制第一和第二圓柱形主體沿軸向的滑動(dòng)移動(dòng)范圍，所述環(huán)形周槽形成于所述第一圓柱形主體的內(nèi)圓面上，還包括被固定安裝在所述第二圓柱形主體的外圓面上的止動(dòng)件，所述裝配方法包括以下步驟在所述第一圓柱形主體的內(nèi)圓面中形成切口部分，用于得到環(huán)形周槽，還形成第一圓柱形主體的外圓面；將C形環(huán)狀止動(dòng)件插入所述環(huán)形周槽內(nèi)，該止動(dòng)件是在沿其圓周方向的一部分處被切口并能沿其徑向變形的，而所述環(huán)形周槽被作成沿其直徑方向比所述止動(dòng)件的厚度深；將所述第二圓柱形主體插入所述第一圓柱形主體內(nèi)，而第一圓柱形主體要插入所述止動(dòng)件；在所述第二圓柱形主體的外圓面上沿軸向相對(duì)移動(dòng)所述止動(dòng)件，所述第二圓柱形主體被插入所述第一圓柱形主體內(nèi)，同時(shí)以彈性方式沿其直徑在所述環(huán)形槽內(nèi)增大的方向改變所述止動(dòng)件的形狀，從而將所述止動(dòng)件安裝在所述第二圓柱形主體的外圓面內(nèi)所形成的凹槽內(nèi)；連接沿所述止動(dòng)件圓周方向形成的切口部分。
6．一種如權(quán)利要求5所述的可撓性伸長(zhǎng)管接頭裝配方法，其特征在于通過螺旋連接一塊平板部件實(shí)現(xiàn)所述止動(dòng)件切口部分的連接步驟。
7．一種如權(quán)利要求5所述的可撓性伸長(zhǎng)管接頭裝配方法，其特征在于通過焊接實(shí)現(xiàn)所述止動(dòng)件切口部分的連接步驟。
全文摘要
可撓性伸長(zhǎng)的管接頭包括第一圓柱形主體,每個(gè)球面環(huán)件形成特定球形外表面;第二圓柱形主體,具有插入第一圓柱形主體的槽,該槽設(shè)在其端部,有一止動(dòng)件;安裝于兩個(gè)外圓面上的第三圓柱形主體,有一對(duì)外殼套管,每個(gè)套管都有可滑動(dòng)的球形內(nèi)圓面和在其兩端的連接部分,其中第三圓柱形主體在第二圓柱形主體插入其中的側(cè)面端部?jī)?nèi)圓面都被倒角,倒角為16°或更大;止動(dòng)件被裝于第二圓柱形主體的外圓面上,形成閉環(huán)形狀。
文檔編號(hào)F16L27/02GK1291692SQ00102959
公開日2001年4月18日 申請(qǐng)日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月26日
發(fā)明者酒井浩輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社水道技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)