[发明专利]推入式连接配合集成密封结构、装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体流通系统，尤其涉及推入式配合的密封结构，方便在配件内简单插入和移除管道系统部件的设备和方法。

背景技术

管道系统方便流体(如，液体、气体(如空气)或等离子体)的流通。如家庭、学校、医院、商业建筑和其他在用的建筑物一般需要完整的管道系统，以便水和/或其他流体流通用于各种用途。液体和/或气体，如冷水及热水、供呼吸的空气、乙二醇、压缩空气、惰性气体、清洁剂、废水、工厂冷却水、油漆和涂料是一些液体和气体的例子，可通过管道系统进行调度。管子的类型可包括，如铜管、不锈钢管、CPVC(氯化聚氯乙烯)管和PEX(交联聚乙烯)管。为本发明公开的目的，术语“管子”或“管元件”理解为包括一个或多个管子和/或管元件。

管连接以接合不同部分的管子是必需的，且必须是通用的，以适合特定管道系统实施中要求的管子方向的变化。如，配件和阀可用在开口管子的末端，使两部分管子以特定布局安装到一起。在配件类型中，举例来说，有弯头、T型接头、适用于各种目的，如管子尺寸变化的连接器、堵头、球阀、截止阀和局部弯式接头。

以往管元件一般通过使用焊炬熔接和/或焊接在一起。焊接配件是费时的、不安全的且是劳动密集的。焊接也需要使用各种材料，如铜管及配件、金刚砂布或管道清洁刷、助焊剂、银焊料、焊炬及点火器、管材切割机和护目镜。焊管工艺可通过首先准备待焊管子开始，同时为形成良好接合，铜表面必须进行清洁。管子末端可用金刚砂布或特制钢丝刷在外部清洁。配件内部也必须清洁。接下来，可涂助焊剂(一种糊状物)以去除氧化物，取软焊料至其表面将连接的接合处。刷子可用于将助焊剂涂于配件内部和管子外部。再接着，两根管子被稳固地推压到一起而就位，以便它们“触底”，即在配件内部齐平。为避免过焊，焊料的顶部可弯到管子的尺寸。随着管子和配件就位，则用点火器或自动点火机构点燃焊炬以开始焊接。加热几分钟后，如果铜表面足够热，以致焊料末端接触铜表面时焊料融化，则焊料可用于接合缝，以便焊料敷于接合处周围并将管子和配件连为一体。

近年来，推入式工艺已用于管道系统，以降低焊接连接方式的风险和时间。推入式方法相比于焊接方式要求最少的配件知识及需要少得多的材料。如，为了采用推入式工艺连接管子，可仅需要管子、快速连接配件、倒角/去毛刺工具和管材切割机。

采用推入式工艺连接管道系统涉及的步骤可概述如下。首先，管子切割成合适的长度并用去毛刺工具清洁管子末端。然后管子和配件被推合连接在一起。配件具有紧固环(也称筒夹、卡环或扣环)，紧固环带齿，当管子被插入时，紧固环的齿卡住管子。紧固环装置用于提供反作用力，当创建正压密封时防止该装置断开。相应地，不需要扳手、箝位、粘合和焊接。如用于管道系统的推入式和/或快速连接工艺可通过美国罗德岛州东普罗维登斯市的迅捷装配(Quick Fitting)公司系列推入式配件及相关产品供应商获得。另外，此工艺在，如专利号为7,862,089、8,205915、8,210,576、8,398,122和8,480,134的美国专利中描述，它们的公开此处被整体引入用作参考。

在以往的管连接工艺中，紧固环沿着塑料卡环支座插入配件主体，在大量的拉伸测试中往往失效。进一步地，连接必须是轧制式的、粘合的或接收螺帽元件以使紧固环保持在配件主体内。除了用于连接工艺的制造和组装的附加步骤，管道接头的强度由保持螺帽元件决定。附加步骤和部件显著增加劳动和制造成本至最终产品的成本，并由于独特的组装需要延长的时间而降低了总产能。

除了上面所述的，当采用螺纹保持帽方法时，在配件主题和保持帽内刻制螺纹的工序提高了制造配件部件的成本。进一步地，螺纹端帽方法不但需要机械组装，而且需要附加成本和对螺纹应用螺纹密封剂。在以往使用铸造的保持帽方法中，铸造配件本体作为保持帽的工艺显著增加了配件的最终组装成本。此外，铸造工艺一直将紧固环包裹在配件内，由此，在不完全破坏环和配件情况下，紧固环不能被去除。

除了附加组装步骤和增加的制造成本，由于各种原因，以往的配件和连接方法不允许维修。在某些情况下，如，这是由于它们是在工厂密封的。在其他情况下，因为配件与管子的分离可损坏或磨损部件。如，一些推入式连接配件具有永久性固定的用于去除配件的拆卸环。拆卸环可被轴向按压以将紧固环的齿抬离插入的管表面，以便管子可被抽回。然而，这种结构使配件损坏并寿命更短。此外，当紧固环装置作为反作用的保持元件有效工作时，它们的功能使它们几乎不可能拆卸、去除或拆开用于循环使用。这样，紧固环被永久性地附着，除非它们被切割和去除，这将破坏紧固环。