專利名稱：用于塑料管接合裝置的互鎖限動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及用于載送液體、飲用水、污水、電力線路、電話和通信線路的那種類型的塑料管系，而更為具體地說，涉及組裝在一起以構成在操作條件下不會分離的端部連接的管系。
由聚烯烴類和其他塑料制成的塑料管系目前廣泛地用于多種應用場合。隨著諸如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯這樣的各種塑料管料的問世，就出現(xiàn)了把多節(jié)管子連接在一起以構成一條管柱的需要。這種管柱的直徑范圍一般從半英寸左右到超過5英尺，并且長度可以延伸幾百英尺。
為塑料管柱構成管接合早先一直是存在問題的，尤其是在難于使用設備和人力的地方。比如，聚乙烯管子通常用以更換和修理城市下水道和排污管線，此時多節(jié)管子用對接式焊接方法互連起來。有待接合的管節(jié)各端予以熔化并在其軟化狀態(tài)下彼此連接起來。通常，各管段是20英尺長并使用昂貴的、難以操作的對接式焊接設備，這種設備要求在工地上有熟練人員，予以互連，使得這種方法費力而不費錢。
過去一直使用的其他各類端接頭均采用外部卡箍、套筒或其他輔助附件。這些裝置不太有利，因為它們需要額外的零部件，并且因為這些裝置的突出的卡箍部分總是會形成一種危險，即被偶然碰撞和損壞，或者導致接頭被卡住在環(huán)繞的導管之內(nèi)。比如，在諸如下水管道這樣的地下管道的滑動接管中，外部卡箍裝置會阻止管子通過一較大的導管拉出或推出以從事修理。
先前技術系統(tǒng)中的其他一些問題包括連接起來的各管段會在使用時拉斷，因而損害管線和環(huán)境；以及難以尋找斷處以便修理。塑料管系不具有互鎖端部會在彎尖角時以及處在諸如地震中有拉伸力作用在管子上的狀況下出現(xiàn)問題。
除了使用外部管托和卡箍裝置之外，某些先前技術系統(tǒng)要求連接的承口和插頭部分具有最小的長度，以便在接合之內(nèi)形成某種游動而不失去密封。這種解決辦法有時導致浪費幾段額外管材并不太能令人滿意地確保接合密封不會受到破壞。
本發(fā)明的一項目的是提供一種用于塑料管接合裝置的互鎖阻動器，特征體現(xiàn)在一對母和公整體式端接頭，能夠鉤扣配合在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的牢固的鎖定式端部連接而構成一個管子接頭。本發(fā)明的鉤扣接頭是一種接合兩個不同部件的非常簡單、經(jīng)濟和快速的途徑。這只需要一個部件的一突起部分在接合作業(yè)期間約略地變形以便扣合在一匹配部件的一凹槽里面。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于塑料管接合裝置的互鎖阻動器，會減小所需的承口長度，從而使所需的管材量最少。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于塑料管接合裝置的互鎖阻動器，將避免在接頭組裝期間過度插進。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種牢固的端部連接，借助于所用塑料管的可變性特性，通過把公接頭沿軸向以鉤扣配合方式插進母接頭而予以構成。
本發(fā)明的另一目的是，在接合作業(yè)之后，接頭應當返回到無應力狀態(tài)。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種用于一塑料管接頭的牢固的互鎖式端部連接，不依賴于使用外部卡箍、套筒、管托或其他輔助附件。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種用于一塑料管系的牢固的端部連接，能可靠地防止連接起來的各端部在使用中拉斷，從而防止對管線和環(huán)境的損害。
本發(fā)明的塑料管互鎖裝置包括一對用于相鄰兩節(jié)管子的母和公整體式端接頭。這種端接頭適配得可以鈞扣配合在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的互鎖式端部連接而構成一個管子接頭。母端接頭具有至少一個在其孔口之內(nèi)的凹槽。公端接頭具有至少一個制成在其外部表面上的突起，此突起適配得以鉤扣配合方式匹配地嵌合母件孔口之中的凹槽。此接頭，由于所用塑料管的可變形性，通過把公接頭沿軸向以鉤扣配合方式插進母接頭而得以構成。
可取的是，在密封式應用情況下，母端接頭還具有一接近其孔口的環(huán)形槽溝，用于容納一個一般具有一個密封面的密封墊圈。密封墊圈的密封面提供了管接頭的主要密封表面。在鉤扣配合位于墊圈的最接近承口即母端接頭的孔口一側的情況下，突起將被設置在插頭即公端接頭的外部表面上，而凹槽將設置在承口即母端接頭的孔口之內(nèi)。如果鉤扣配合位于墊圈的遠離承口即母端接頭的孔口一側，突起將設置在承口即母端接頭的孔口之內(nèi)，而凹槽將設置在插頭即公端接頭的外部表面上，以避免干涉。此外，如果需要，許多匹配凹槽或突起可以配置在母端接頭孔口之內(nèi)，它們接合配置在公端接頭外部表面上的各匹配突起和凹槽。
每一配置在母端接頭孔口之內(nèi)的凹槽或突起可以制成為一沿周向延伸的、一般具有一致直徑的徑向槽溝或肋板。制成在公端接頭外部表面上的突起或凹槽可以是一沿周向延伸的徑向肋板或槽溝。公和母端接頭的肋板和槽溝可以鉤扣配合在一起以擴張母端接頭和壓縮公端接頭，直到獲得肋板和槽溝的匹配關系為止。沿周向延伸的徑向槽溝或肋板可以圍繞母端接頭的內(nèi)部周邊延伸360°，或者可以斷開成為一或幾個分段，各自圍繞母端接頭內(nèi)部周邊的一部分延伸。配置在公端接頭上的沿周向延伸的肋板或槽溝可以同樣地圍繞管子外部表面的周邊延伸360°，或者可以斷開成為一個或幾個肋板分段。
在公件沿軸向插進期間，母件的可變形性可取地由于公和母端接頭的沿徑向延伸的各凹槽和各突起上的相互配合的接觸表面的存在而得以促進，它們有助于所述表面之一在插進期間跨座在另一個上面?？扇〉氖?，配置在公接頭外表面上面的沿周向延伸的徑向肋板作成楔形而帶有一前方傾斜部分和后部臺肩部分。公肋板的后部臺肩部分與母端接頭中沿周向延伸的徑向槽溝之間的接觸形成一種互鎖鉤扣配合以阻抗軸向力和阻止接頭兩端的分離。
其他的一些目的、特點和優(yōu)點將在以下書面說明中顯而易見。


圖1是本發(fā)明塑料管互鎖裝置的一軸向截面視圖，表明接合之前的公和母整體端部接頭；圖2是類似于圖1的軸向截面視圖，表明管子的已接合的兩端；圖2a是管子已接合兩端的一部分的放大視圖，表明兩端的鉤扣配合；圖3是圖1管子互鎖裝置母連接端的端視圖，表明此端之中的一360。周向凹槽；圖4是本發(fā)明管接頭公連接端的端視圖，表明圍繞此連接端外部周邊間隔開來180°的兩塊沿徑向延伸的肋板；圖5是本發(fā)明公連接端另一實施例，表明圍繞此公連接端周向外部間隔開來120°的三塊沿徑向延伸的肋板；圖6是本發(fā)明管接頭母連接端的局部放大側向截面視圖，表明靠近此端孔口設置的單獨一條周向凹槽；以及圖7是本發(fā)明母連接端孔口另一實施例的視圖，類似于圖6，表明在孔口上設置的一對周向凹槽。
圖1表明本發(fā)明的一種塑料管互鎖裝置，整體標示為11。管子裝置11包括一整體母端接頭或者承口13，以及一公端接頭或插頭15，用于相鄰的兩節(jié)管子，兩接頭適配得鉤扣在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的一種互鎖端部連接而構成一管子接頭。
塑料管最好是聚乙烯的，但是也可以采用其他聚烯烴和塑料管材料，諸如聚丙烯和聚丁烯，具有同樣的半剛硬特性、沿著基本長度略微彎曲的能力并具有略微擴張收縮能力。這些管子，直徑范圍可以從半英寸到5英尺或以上，并可以配以相當大的壁厚以抵擋內(nèi)外壓力和抗扼磨蝕。
整體式母和公端接頭最好是在制造管子本身時，比如在模制過程中，或者通過機加工，制成在內(nèi)和外表面上。每一端接頭具有一或多個肋板和槽溝，在母和公端接頭鉤扣在一起時彼此互鎖，這一點將在以下的書面說明中更為完整地予以說明。
如圖1所示，母端接頭13具有一環(huán)形槽溝17，靠近其孔口19，用于容納一通常的密封墊圈21。環(huán)形槽溝17最好是在采用本技術領域中熟練人員所熟悉的技法制造管子期間形成在母端接頭13之內(nèi)。
密封墊圈21可以具有標準結構并可以采取能夠與公端接頭15形成滑動密封的任何形態(tài)。比如，此墊圈可以采取示于美國專利第4834398號之中的管子墊圈，此專利于1989年5月30日頒發(fā)給Guzowski，并轉讓給本發(fā)明的受讓人。
與標準的“承口”式端接頭不同，母端接頭13還在其孔口19之內(nèi)具有至少一條沿徑向延伸的凹槽23，在示于圖1的實施例中，凹槽23是一條位于墊圈槽溝最接近孔口19一側上的槽溝。槽溝23具有大體上一致的直徑并包含一沿徑向延伸的前部臺肩25和后部臺肩27(圖6)。如圖7所示，母端接頭13還可以具有諸如凹槽29這樣的附加凹槽。凹槽29包括一斜坡狀的底面和一前部臺肩32。
母端接頭13也可以配有一鉤扣配合連接裝置，其中至少一個沿徑向延伸的突起24設置在其孔口內(nèi)表面33a上面。在示于圖1和圖2的實施例中，突起24位于墊圈槽溝離開孔口19最遠的一側上。突起24以鉤扣配合方式嵌進設置在公端接頭15外表面33上面的槽溝30。槽溝30具有大體上一致的直徑并包括一沿徑向延伸的前部臺肩25a和后部臺肩27a(圖2a)。
如圖1所示，公端接頭15具有至少一個沿徑向延伸的突起31和/或制成在其外表面33上面的凹槽30，適配得分別以鉤扣配合方式匹配地接合母端接頭13孔口19之中沿徑向延伸的凹槽23或突起24。由于所用塑料管材料的可變形性，管接頭是由公接頭沿軸向鉤扣配合到母接頭里面而構成的。
可取的是，在公接頭15沿軸向插進期間，母接頭13的可變形性由于公和母端接頭沿徑向延伸的各凹槽和各突起上的配合接觸表面的存在而得到促進，它們有助于所述表面之一在插進期間跨座在另一表面上。因此，設置在接頭外表面33上面的沿周向延伸的徑向肋板31(圖1)作成楔形而帶有一前方傾斜部分35，這部分適配得可接合設置在母端接頭13之中的徑向槽溝的前部臺肩25，以形成互鎖配合而阻止分離。注意公接頭的突起3l與外端界限39之間的管子長度(L1)尺寸定得可以在插進期間滑過密封墊圈，使得公件的突起肋板31嵌合在母件的匹配槽溝23里面。公接頭的長度L1和母接頭的長度L2(圖1)可以做得一般地短于先前技術接頭所要求的長度，由于所構成的接頭的互連特性，并不擔心失去密封。圖2表明用于本發(fā)明塑料管接合裝置的組裝好的互鎖限動接頭。
如圖3所示，沿周向延伸的徑向槽溝23可以圍繞母端接頭13內(nèi)部41周邊延伸360°。顯而易見，沿周向延伸的徑向槽溝23還可以斷開而成為一或多個分段，每一分段圍繞母端接頭內(nèi)部周邊的一部分延伸。同樣，制成在公端接頭15外表面上面的沿徑向延伸的匹配肋板31可以圍繞公端接頭外部周邊沿周向延伸360°，如圖1所示，或者可以斷開而成為兩或多個分段。因此，如圖4和5所示，公接頭可以配置比如一對間隔開來的肋板43、45，按角度間隔開來180°，或者成為三條肋板47、49、51，它們相對于公接頭中心線53以120°的角度位置間隔開來。
設置在公和母端接頭上的突起肋板31或24可以以任何方便的方式制成，諸如加熱管子的某一區(qū)域并強使這段管子頂住一工具或模具而造成一個臺肩。肋板也可在管子外部上機加工而成，或者甚至是單獨一個部件而粘接或用其他方式固定于管子外部或承口內(nèi)部。
在使用中，本發(fā)明的帶有整體式端接頭的管子可以簡單容易地連接起來以構成一穩(wěn)定和可靠的互鎖接頭。這在人力和設備可能難于安排或可能不易接近的現(xiàn)場應用場合下是特別有利的。由于塑料管的變形性，通過公接頭或插頭沿軸向以鉤扣配合方式插進母接頭或承口形成接頭以形成一種不可松脫的工作接頭，在向接頭施加軸向拉伸力期間貼靠在一起的、由承口和插頭接頭所形成的各對置徑向表面作為用于抵擋拉伸作用力的唯一裝置。各管段可以接合成一條管柱而被拉拽或推送到任何所需的最終位置。接合之后，由各肋板和各匹配槽溝構成的互鎖配合阻止各接頭之間的任何分離趨勢。公肋板的楔形和各母槽溝的前部臺肩可進一步阻止鉤扣配合成的接頭的分離并抗扼管子兩端已經(jīng)連接之后在工作中所遇到的作用力。
雖然已經(jīng)關于成一體地制成在塑料管子上以便彼此一起使用的母和公端接頭二者說明了端接頭，但是將會理解，在某些情況下，可能具有一種對于某一剛硬鋼管或類似管子的連接，在一根管子的終端或始端部分配備匹配的各肋板和各槽溝。
本發(fā)明的塑料管互連裝置可提供不見于先前技術之中的幾項優(yōu)點。一種鉤扣配合式連接保證了牢靠地接合和互鎖相鄰的兩段管子。這樣可使比如塑料管在一下水道或其他地下應用場合中可以轉動而不會脫開。在有些情況下，外部應力，諸如地震，作用在各管段上，這種連接也很安全。這種肋板和槽溝式互鎖連接可使接頭容易組裝并減小為了保持密封墊圈的整體性所需的承口長度。不存在一種外部管托和卡箍可確保管接頭以最小的力和不會卡住地裝設在環(huán)繞的導管之內(nèi)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)僅僅以其各形式中之一予以說明，但它并不因此受限，而是容易作出多種變更和修改而不背離其原則。
權利要求
1.一種互鎖阻動塑料管接合裝置，包括一對用于相鄰兩節(jié)管子的母和公整體式端接頭，適配得可以鉤扣配裝在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的互鎖式端部連接而構成一個管子接頭，所述母端接頭具有至少一個在其孔口之內(nèi)沿徑向延伸的凹槽或突起，所述公端接頭具有至少一個制成在其外部表面上的沿徑向延伸的突起或凹槽，此突起或凹槽適于以鉤扣配合方式適配地嵌合母件孔口之中沿徑向延伸的凹槽或突起，由于塑料管的可變形性，所述接頭通過把公接頭沿軸向以鉤扣配合方式插進母接頭而得以構成。
2.一種用于密封應用場合的互鎖阻動塑料管接合裝置，包括一對用于相鄰兩節(jié)管子的母和公整體式端接頭，適配得可以鉤扣配裝在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的互鎖式端部連接而構成一個管子接頭，所述母端接頭具有一靠近其孔口的環(huán)形槽溝，用于容納一密封墊圈，并具有至少一個在其孔口之內(nèi)沿徑向延伸的突起或凹槽，所述公端接頭具有至少一個制成在其外部表面上的沿徑向延伸的突起或凹槽，此突起或凹槽適配得以鉤扣配合方式匹配地嵌合母端接頭孔口之內(nèi)沿徑向延伸的凹槽或突起，由于塑料管的可變形性，所述接頭通過把公端接頭沿軸向以鉤扣配合方式插進母端接頭而得以構成；以及一密封墊圈，位于設置在母端接頭孔口之內(nèi)的環(huán)形槽溝里面，所述密封墊圈具有一端面表面，為所述管子接頭提供了一主要密封表面。
3.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中塑料是選自由聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯組成的族中的一種材料。
4.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中在公端接頭沿軸向插進期間母端接頭的可變形性由于公端接頭和母端接頭的沿徑向延伸的各凹槽和各突起上的配合接觸表面的存在而得到促進，它們有助于一個端接頭的一選定表面在插裝期間跨座在另一端接頭的一選定表面上。
5.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中至少一個制成在母端接頭孔口之內(nèi)的沿徑向延伸的凹槽位于墊圈槽溝的最接近其孔口的一側。
6.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中母端接頭制成為一承口和公端接頭制成為一插頭，而且其中至少一個鉤扣配合位于墊圈的最遠離承口即母端接頭的孔口一側，以及其中一突起位于承口即母端接頭的孔口之內(nèi)和一凹槽位于插頭即公端接頭的外部表面上以從而避免在插進期間與墊圈干涉。
7.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中許多沿徑向延伸的匹配凹槽和突起配置在母端接頭的孔口之內(nèi)，它們適配得可嵌合設置在管段公接頭外部表面上的沿徑向延伸的各匹配突起和凹槽。
8.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中許多沿徑向延伸的匹配凹槽設置在母端接頭的孔口之內(nèi)，它們適配得可嵌合設置在管段公接頭外部表面上的沿徑向延伸的各匹配突起，而且其中沿徑向延伸的各突起是做成楔形的。
9.按照權利要求2所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中設置在母端接頭孔口之中的沿徑向延伸的凹槽或突起是一具有大體上一致的直徑的、沿周向延伸的徑向槽溝或肋板，而且其中設置在公接頭外部表面上的沿徑向延伸的突起或凹槽是一沿周向延伸的徑向肋板或槽溝，所述母和公端接頭適配得在應力作用下沿軸向鉤扣配合在一起以擴張所述母端接頭和壓縮所述公端接頭，直至獲得所述各接頭的各肋板和各槽溝的一種匹配關系為止，在此之后，接頭被允許返回無應力狀態(tài)。
10.按照權利要求9所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中沿周向延伸的徑向槽溝或肋板圍繞母端接頭的內(nèi)部周邊延伸360度。
11.按照權利要求9所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中沿周向延伸的徑向槽溝或肋板斷開成為一或多個分段，各自圍繞母端接頭內(nèi)部周邊的一部分延伸。
12.按照權利要求9所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中所述設置在所述公端接頭外部表面上或所述母端接頭內(nèi)部表面上的沿周向延伸的徑向肋板或槽溝是做成楔形的，帶有一前方傾斜部分和一后部臺肩部分，而且其中肋板的后部臺肩部分與沿周邊延伸的徑向槽溝之間的接觸形成一互鎖配合以阻止分離。
13.一種互鎖阻動塑料管裝置，包括一對用于相鄰兩節(jié)管子的承口和插頭整體式端接頭，適配得可以鉤扣配合在一起以形成相鄰兩節(jié)管子的互鎖式端部連接而構成一個管子接頭，所述承口端接頭具有一靠近其孔口的環(huán)形槽溝，用于容納一密封墊圈，并具有至少一個在其孔口之內(nèi)沿周向延伸的徑向槽溝或肋板，所述插頭端接頭具有至少一個制成在其外部表面上的沿周向延伸的徑向肋板或槽溝，此肋板或槽溝適配得以鉤扣配合方式匹配地嵌合承口端接頭孔口之內(nèi)沿周向延伸的徑向槽溝和肋板，由于塑料管的可變形性，所述接頭通過把插頭端接頭沿軸向以鉤扣配合方式插進承口端接頭而予以構成，以形成取決于槽溝形狀的可以是可分離的或不可分離的接頭，在向接頭施加軸向拉伸力期間貼靠在一起的由所述承口和插頭端接頭形成的各對置徑向表面作為用于抵擋拉伸力的唯一裝置，分離各端接頭所需的作用力取決于由承口和插頭端接頭形成的各對置徑向表面的幾何形狀。
14.按照權利要求13所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，其中插頭端接頭具有大體上一致的外部直徑，而沿周向延伸的徑向肋板和槽溝例外，以及其中在徑向肋板或槽溝與此端部最外界限之間的插頭端接頭的端部選定得可在插頭端接頭被插進管子接頭的承口端接頭時越過承口端接頭的密封墊圈。
15.按照權利要求13所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，適配得可以把一塑料管接合于一金屬零件，包括閥門、管件、三通、彎頭和其他附件，以便以鉤扣配合方式匹配地嵌合承口端接頭孔口之中沿周向延伸的徑向槽溝。
16.按照權利要求13所述的互鎖阻動塑料管接合裝置，適配得可以把各塑料零件，包括閥門、管件、三通、彎頭和其他附件，接合于金屬管，并以鉤扣配合方式匹配地嵌合制成或裝接在插頭端接頭外部表面上的沿周向延伸的徑向肋板。
全文摘要
說明一種互鎖阻動塑料管接合裝置(11),以相鄰兩節(jié)管子的母(13)和公(15)端接頭為特征。母端接頭(13)具有至少一個在其孔口之內(nèi)的沿徑向延伸的凹槽(23)或突起(24)。公端接頭(15)具有至少一個制成在其外部表面上的沿徑向延伸的突起(31)或凹槽(30)。凹槽(23,30)和突起(31,24)分別在通過沿軸向迫使公接頭(15)進入母接頭(13)時以鉤扣配合方式匹配地嵌合在一起。
文檔編號F16L21/08GK1207801SQ96199646
公開日1999年2月10日 申請日期1996年12月24日 優(yōu)先權日1996年1月5日
發(fā)明者塞繆爾·古佐斯基 申請人:S&B技術產(chǎn)品公司