CN115968430B - 带压接套环焊接端的金属软管 - Google Patents

Abstract

一种软管组件包括：金属软管；端部连接件，所述端部连接件具有限定流体连接器的远侧端部和限定接纳在所述软管的远侧端部部分中的管接头的近侧端部；以及焊接套环，所述焊接套环围绕所述软管的所述远侧端部部分和所述端部连接件的所述管接头，其中所述焊接套环、所述软管远侧端部部分和所述管接头在靠近所述金属软管的远侧边缘的焊接区处焊接在一起。

Description

带压接套环焊接端的金属软管

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月26日提交的名称为“带压接套环焊接端的金属软管”的美国临时专利申请序列号63/070,395的优先权和所有权益，该申请的全部公开内容通过引用完全并入本文。

技术领域

本公开涉及柔性软管组件和制造柔性软管组件的方法。更具体地，本公开涉及在管(例如，环形或螺旋形波纹管)和端部连接件之间具有焊接连接的柔性金属软管，该柔性金属软管被配置为最小化或消除管端和焊接端部连接件之间的截留区域。

发明内容

根据本公开的示例性实施方案，一种软管组件包括：金属软管；端部连接件，所述端部连接件具有限定流体连接器的远侧端部和限定接纳在所述软管的远侧端部部分中的管接头的近侧端部；以及焊接套环，所述焊接套环围绕所述软管的所述远侧端部部分和所述端部连接件的所述管接头，其中所述焊接套环、所述软管远侧端部部分和所述管接头在靠近所述金属软管的远侧边缘的焊接区处焊接在一起。

根据本公开的另一示例性实施方案，设想了一种制造软管组件的方法。在示例性方法中，将金属软管的远侧端部部分插入焊接套环的近侧端部中。将端部连接件的近侧端部管接头插入所述金属软管的所述远侧端部部分中，使得所述金属软管的所述远侧端部部分径向设置在所述焊接套环和所述管接头之间。在靠近所述金属软管的远侧边缘的焊接区处将所述焊接套环、所述软管远侧端部部分和所述管接头焊接在一起。

根据本公开的另一示例性实施方案，设想了一种制造用于软管端部的焊接套环的方法。在示例性方法中，提供了管段。使用压接工具，压接所述管段以形成径向向内延伸的远侧端部部分，所述远侧端部部分限定内部阶梯部分、锥形近侧端部部分以及在所述近侧端部部分和所述远侧端部部分之间轴向和径向延伸的中间部分。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施方案的软管组件的端部部分的剖视图，其示出为处于松散组装、预压接和预焊接状况；

图1A是图1的软管组件的焊接套环的半剖视图，其示出为具有用于从管接头形成焊接套环的压接工具；

图2是根据本公开的示例性实施方案的软管组件的端部部分的半剖视图，其示出为处于压接、预焊接状况；

图3是根据本公开的示例性实施方案的软管组件的端部部分的半剖视图，其示出为处于压接和焊接状况。

具体实施方式

虽然本发明的各个创造性方面、概念和特征可在本文中被描述和示出为在示例性实施方案中组合体现，但这些不同的方面、概念和特征可单独地或以各种组合及其子组合用于许多替代实施方案中。除非在本文中明确排除，否则所有此类组合和子组合均意图落入本发明的范围内。更进一步地，虽然关于本发明的各个方面、概念和特征的各种替代实施方案——诸如替代材料、结构、配置、方法、电路、装置和部件、软件、硬件、控制逻辑，关于形成、装配和功能的替代方案等——可在本文中进行描述，但此类描述并不意图是可用的替代实施方案(无论是当前已知的还是以后开发的)的完整或穷举列举。本领域技术人员可容易地将创造性方面、概念或特征中的一者或多者用于本发明范围内的另外的实施方案和用途中，即使本文未明确公开此类实施方案。另外，即使本文可将本发明的一些特征、概念或方面描述为优选的布置或方法，但除非明确说明，否则这样的描述并不意图暗示这种特征是必需的或必要的。更进一步地，可包括示例性或代表性的值和范围以帮助理解本公开，然而，此类值和范围不应以限制性的意义来解释，并且意图仅在明确说明的情况下才是临界值或范围。除非另有明确说明，否则标识为“大约”或“约”指定值的参数意图包括指定值和在指定值的10％以内的值两者。另外，应理解，本公开随附的附图可能但不必按比例绘制，并且因此可被理解为教导附图中显而易见的各种比率和比例。此外，虽然各个方面、特征和概念在本文中可被明确地标识为具有创造性或形成本发明的一部分，但这种标识并不意图是排他性的，而是可能存在在本文中全面描述、而未明确如此标识或标识为特定发明的一部分的创造性方面、概念和特征，所述发明替代地在随附权利要求中进行了阐述。对示例性方法或过程的描述不限于包括所有情况下所需的所有步骤，除非明确说明，否则呈现步骤的顺序也不应被解释为是必需的或必要的。

许多应用都要求柔性软管在流体系统中的两点之间提供流体连接，软管的柔性允许各种流体管线布设要求、热膨胀、错位以及间歇或连续弯曲(例如，由于系统振动)。柔性金属软管(其被配置为提供例如期望的系统温度额定值、系统压力额定值、化学相容性和气体不渗透性)通常包括：内金属管，其为波纹状以促进柔性；以及外护套、覆盖层或其他此类加强层(例如，金属编织护套)，其在允许弯曲移动的同时为金属管提供保护。

为了便于安装到流体系统中，软管组件通常设置有多种端部连接器中的任一种，包括例如管配件、管端(例如，用于焊接或安装在管配件中)或快速断开接头，因此需要在内部和外部柔性软管组件和端部连接件之间进行密封连接。对于金属软管组件，此类端部连接器通常焊接到软管端部。在一些此类应用中，在金属软管的金属管波纹和护套编织上执行的焊接可能产生污染物(例如，松散的毛刺)和/或截留区域，这在某些流体系统中可能是不期望的。

根据本公开的示例性方面，金属软管和焊接端部连接件可被配置为通过将软管的远侧管端捕获在压接的外焊接套环和端部连接件的近侧管端之间，并将焊接套环、软管管端和端部连接件管端焊接在一起，来提供不含截留区域的焊接区。这种布置可允许软管端部的自动(例如，轨道)焊接，由此减少焊接时间和焊接技能要求，并提供改进的防漏组件的产量。

在示例性实施方案中，如图1至图3的剖视图所示，金属软管组件100包括金属端部连接件110、软管105和金属焊接套环140。软管组件部件可以任何合适的材料提供，包括例如不锈钢、和其他可自动焊接的合金。此外，虽然附图仅示出软管组件100的一个端部，但应当理解，软管组件的相对端部可以但不必包括类似的端部连接件和对应的附接布置。

示例性端部连接件110包括用于与流体系统(例如，管配件、管接头、快速断开联接件)连接的远侧端部连接器(以111示意性示出)，以及可插入软管105中并可与焊接套环140和软管焊接的近侧端部管接头112，如下文更详细描述。

示例性软管105包括波纹金属管120和周围护套130(例如，编织金属护套)。波纹管120包括多个波纹121，其中波峰部分接合并支撑护套130，并且根部部分限定软管105的内径。在其他实施方案中，可使用其他软管构造，包括例如具有不同加强护套的波纹金属管、无加强护套的波纹金属管、具有圆柱形端部封套的管(例如，整体形成、焊接等)，或在金属软管的外径和/或内径上具有盘绕金属丝(“弹簧防护罩”)或扁平线圈(“装甲防护罩”)套筒的软管。

示例性焊接套环140包括变窄的远侧端部部分141和扩大的近侧端部部分142。初始安装时(图1)，软管105的远侧边缘106被接纳在焊接套环140的近侧端部部分142中，并与焊接套环的阶梯部分143邻接，由此防止波纹管120挤压通过焊接套环的远侧端部部分141。如图所示，焊接套环140可以(但不需要)设置有向外渐缩的近侧端部部分142(例如，内径渐缩约20°)，例如以促进软管端部105(通常包括切割/磨损的编织物)汇集到焊接套环140中。焊接套环的中间部分145可包括内径，其尺寸适合与插入的软管端部105的护套130滑动配合接合。

焊接套环可使用多种制造工艺形成，包括例如机加工、增材制造、板材深拉或管材压接。在一个示例性实施方案中，如图1A所示，焊接套环140可通过使用压接工具200压接薄壁管段(以140'以虚线显示)来形成。示例性套环形成压接工具200包括：远侧内壁201，其为薄壁管端提供止动件；肩部部分203，其用于形成焊接套环140的阶梯部分143；中间部分205，其用于形成焊接套环的中间部分145；以及锥形近侧端部部分202，其用于形成焊接套环的向外锥形近侧端部部分142。虽然可使用许多不同尺寸的管段，但在示例性实施方案中，使用标称直径为3/4”、壁厚为0.049”、长约1.0”的不锈钢管段来形成用于1/4”直径软管端部的焊接套环。

如图1所示，端部连接管接头112可插入软管105中，插入的深度被选择为使管接头的近侧端部或鼻状部分113与焊接套环140的中间部分145上的指定焊接区146对准(该焊接区靠近焊接套环的阶梯部分143)，以确保在软管105的远侧边缘106附近的完整、均匀的焊接。如下文更详细地讨论，焊接区146中的焊接套环140、软管105和管接头鼻状部分113之间的紧密配合提供了消耗管接头112的该最末端鼻状部分的全熔透焊缝，使得管接头没有任何部分会延伸到焊缝附近，从而防止在软管端部内形成截留区域。如图所示，管接头112的近侧端部113可包括内径倒角114，例如以帮助焊接吹扫气体的流动，和/或促进在管接头端部处产生全熔透焊缝。

可使用许多布置来将端部连接管接头112适当地对准焊接套环140内。在图示的实施方案中，如图2所示，对准工具300包括：远侧基壁301，其限定第一基准平面x1，用于接合端部连接件110的远侧端面117；以及轴向延伸的近侧壁302，其限定第二基准平面x2，用于接合焊接套环140的远侧端面147，以将焊接套环的焊接区146与管接头近侧端部113正确对准。

在该对准布置中，软管连接压接工具400(其可由对准工具300的近侧壁302定位)可用于在焊接之前形成焊接套环140、软管105和端部连接件110的压接或压缩附件。在一个示例性实施方案中，如图2所示，软管连接压接工具400包括远侧端部401，所述远侧端部将焊接套环140的远侧端部141压缩成与端部连接管接头112形成过盈配合，以在焊接之前保持焊接套环和端部连接件的轴向位置。示例性软管连接压接工具400的中间部分405包括凸起的肋或突起408，所述凸起的肋或突起被定位和配置为在焊接套环140的焊接区146中形成环形凹陷或凹槽148，以在焊接区中提供焊接接头中心线定位特征，并形成倒锥形，所述倒锥形将在焊接之前将波纹管120和编织护套130锁定并保持在适当位置。在焊接区146和焊接套环140的近侧端部142之间，软管连接压接工具400的软管固定部分402可被配置为在焊接套环140和软管105之间施加标称过盈配合，同时例如在焊接套环的近侧端部142处保持滑动配合，以在焊接位置附近提供紧密配合并消除软管在焊接区域附近的挠曲和移动。在焊接区146和焊接套环140的远侧端部141之间，软管连接压接工具400的软管压缩部分403可被配置为将波纹管120的压缩部分基本上压扁成封套状几何形状127。在一些应用中，这种与芯管的紧密接合可允许焊接更多种类的芯管，包括例如螺旋和多层螺旋芯管，和/或可促进焊接热量从编织线中排出，从而保持线材的冷加工强度。在一些实施方案中，可在安装之前在焊接套环140的焊接区146中形成(例如，切割或机加工)凹口144(在图1A中以虚线显示)，从而减小焊接套环焊接区中的壁厚，以促进压接期间的凹槽形成和软管压缩，和/或促进焊接熔透并控制焊接熔池的边缘以改善焊接美观性。

虽然可使用许多不同类型的焊接布置，但端部连接件110、软管105和焊接套环140可被配置为适应自熔焊接，通过该自熔焊接，可由端部连接件、波纹管和焊接套环材料形成焊缝而无需添加填充材料。在这样的布置中，焊接套环的减薄的焊接区可以(但不需要)包括扩大的肋(未示出)，该扩大的肋提供牺牲焊接材料以促进自焊缝的形成。该扩大的肋可进一步促进焊接定位或部件对准。在其他实施方案中，焊接组件可使用填充材料。此外，焊接操作可涉及焊接电极围绕焊接套环(即，轨道焊缝)的移动，或工件部件靠近固定电极的旋转。在其他布置中，电极/焊炬可以振荡，或者可以使用磁弧控制来缝合熔池，从而有助于将所有焊接部件润湿到熔池以包含在焊缝中。

作为自熔焊接操作的结果，管接头112、软管105和焊接套环140(在焊接区146处)的部分在焊接操作(使用电极E)期间在熔池中消耗以形成均匀的全熔透焊道W，如图3所示。由于软管远侧边缘围绕管接头112的焊接部分并轴向远离管接头112的焊接部分延伸，因此软管边缘设置在软管流动路径的外部(即，未被润湿)，并且因此不会在流动路径内形成截留区域或松散的毛刺或其他污染物。这有利于软管的内部流动路径的清洁和保持清洁状态，并允许消除切割软管的去毛刺步骤，因为包含潜在毛刺的切割区域位于焊接区之外并与软管流动路径隔离。此外，与编织护套的端接端的焊接相比，编织护套130延伸超过焊接区(越过并超过管接头近侧端部113)确保所有编织线都包括在焊缝中并被焊缝穿透，其中一根或多根端接的编织线可能会拉回或回熔并且不包括在焊缝中。在本发明中，编织物被焊缝穿透。

上述焊接布置可在焊接区146和焊接套环140的阶梯部分143之间产生封闭空间101。在软管组件的另一示例性特征中，延伸穿过该封闭空间并抵靠焊接套环远侧端部141压缩的管接头112的外表面可包括一个或多个凹槽、凹口或滚花表面149，该一个或多个凹槽、凹口或滚花表面形成从封闭空间轴向延伸到焊接套环140的远侧端面147的流动路径，从而允许在例如焊接期间排放焊接气体，以防止焊缝爆裂。可附加地或替代地使用其他通风布置，包括例如在焊接套环的远侧端壁中机加工或以其他方式形成的通风孔。

已参考示例性实施方案描述了创造性方面。他人将在阅读和理解本说明书之后想到修改和更改。意图包括所有此类修改和更改，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种软管组件，其包括：

金属软管，所述金属软管在第一方向上从远侧端部部分延伸至近侧端部部分；

端部连接件，所述端部连接件在所述第一方向上从限定流体连接器的远侧端部部分延伸至限定接纳在所述金属软管的远侧端部部分中的管接头的近侧端部部分；以及

焊接套环，所述焊接套环在所述第一方向上从围绕所述端部连接件的远侧端部部分延伸至围绕所述金属软管近侧端部部分，其中所述焊接套环的中间部分围绕所述金属软管的远侧端部部分和所述端部连接件的管接头，其中所述焊接套环的中间部分、所述金属软管的远侧端部部分和所述管接头在靠近所述金属软管的远侧边缘的焊接区处焊接在一起，

其中所述管接头的近侧边缘设置在所述焊接区处，从而使得所述管接头不延伸靠近所述焊接区。

2.如权利要求1所述的软管组件，其中所述焊接套环的远侧端部部分抵靠所述管接头的外表面压缩。

3.如权利要求2所述的软管组件，其中所述焊接套环的所述远侧端部部分限定邻接所述金属软管的远侧边缘的阶梯部分。

4.如权利要求2所述的软管组件，其中所述焊接套环和所述端部连接件限定所述焊接区和所述焊接套环的远侧端部部分之间的封闭空间，其中所述管接头的外表面包括一个或多个凹槽、凹口或滚花表面，所述一个或多个凹槽、凹口或滚花表面形成从所述封闭空间轴向延伸到所述焊接套环的远侧端面的流动路径。

5.如权利要求2所述的软管组件，其中所述焊接套环和所述端部连接件限定所述焊接区和所述焊接套环的远侧端部部分之间的封闭空间，并且其中所述金属软管的远侧边缘设置在所述封闭空间中。

6.如权利要求1所述的软管组件，其中所述焊接套环包括所述焊接区和所述焊接套环的远侧端部部分之间的软管压缩部分，其中所述金属软管的远侧端部部分压缩在所述软管压缩部分和所述管接头之间以形成所述金属软管的扁平远侧封套部分。

7.如权利要求6所述的软管组件，其中所述金属软管包括波纹金属管并且所述远侧封套部分包括多个向内扁平波纹。

8.如权利要求1所述的软管组件，其中所述焊接套环包括所述焊接区处的环形凹陷部分。

9.如权利要求8所述的软管组件，其中所述环形凹陷部分具有相对于所述焊接套环的近侧端部部分和远侧端部部分减小的壁厚。

10.如权利要求8所述的软管组件，其中所述环形凹陷部分包括倒锥形内径。

11.如权利要求1所述的软管组件，其中所述金属软管包括由编织金属护套围绕的波纹金属管。

12.如权利要求1所述的软管组件，其中所述金属软管包括波纹金属管。

13.一种制造软管组件的方法，所述方法包括：

将金属软管的远侧端部部分插入焊接套环的近侧端部部分中，其中所述金属软管在第一方向上从所述远侧端部部分延伸至近侧端部部分，并且所述焊接套环在所述第一方向上从远侧端部部分延伸至所述近侧端部部分；

将端部连接件的近侧端部部分上的管接头插入所述金属软管的远侧端部部分中，使得所述金属软管的远侧端部部分径向设置在所述焊接套环的中间部分和所述管接头之间，其中所述端部连接件在所述第一方向上从远侧端部部分延伸至所述近侧端部部分；以及

在靠近所述金属软管的远侧边缘的焊接区处将所述焊接套环、所述软管远侧端部部分和所述管接头焊接在一起；

其中将所述管接头插入所述金属软管的远侧端部部分包括使所述管接头的近侧边缘与所述焊接区对准，从而使得所述管接头不延伸靠近所述焊接区。

14.如权利要求13所述的方法，其中将所述金属软管的远侧端部部分插入所述焊接套环的近侧端部部分包括使所述金属软管的远侧边缘与所述焊接套环的远侧端部部分处的径向向内延伸部分邻接。

15.如权利要求13所述的方法，其还包括将所述焊接套环的远侧端部部分抵靠所述管接头的外表面径向地压缩。

16.如权利要求13所述的方法，其还包括在所述焊接区和所述远侧端部部分之间径向压缩所述焊接套环的软管压缩部分，由此在所述软管压缩部分和所述管接头之间压缩所述金属软管的远侧端部部分以形成所述金属软管的扁平远侧封套部分。

17.如权利要求13所述的方法，其还包括径向压缩所述焊接套环的焊接区以在所述焊接区处形成倒锥形内径，所述倒锥形内径与所述金属软管的远侧端部部分互锁。

18.如权利要求13所述的方法，其还包括在将所述焊接套环、所述金属软管的远侧端部部分和所述管接头在所述焊接区处焊接在一起之前，将所述焊接套环抵靠所述金属软管的远侧端部部分和所述管接头压接。

19.如权利要求13所述的方法，其中所述金属软管包括由编织金属护套围绕的波纹金属管。

20.如权利要求13所述的方法，其中所述金属软管包括波纹金属管。