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技术领域

本实用新型涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种用于车用天然气供给系统中燃料管路 连接的新型双箍卡套式管接头。

背景技术

由于采用卡套式管接头对管路进行连接的安装操作非常方便，目前，在车用天然气供给 系统中，燃料管路的连接方式通常以卡套式连接方式进行连接。由于车辆在运行时产生的振 动、管路表面质量及液化天然气管路的工作温度变化非常大等原因，极易造成管路的密封性 下降而导致燃料泄漏，因此有效保证管路接头的密封性是天然气车辆供给系统安全可靠运行 的关键。卡套式管接头通常要求使用规定硬度的精密无缝管作为被连管，其连接特点是依靠 卡套的切割刃口紧紧咬住管路管壁使得管内高压流体得到密封；此外，相对于焊接式管接头 而言，卡套式管接头不会在安装过程中产生氧化皮导致管路污染，故卡套式管接头广泛适用 于小管径高低压普通管路系统中。

目前已有的卡套式管接头一般采用ISO8434-1单箍卡套式结构或采用Swagelok双箍卡套 式结构，其中，单箍卡套式结构如图1所示，包括螺母1、接头体2和卡套4，其连接被连管 3紧固过程具体如下：螺母1与接头体2通过螺纹进行连接，通过拧紧螺母1使卡套4张紧， 在卡套4张紧前推过程中卡套4前端与接头体2的接触部位受接头体2的限制发生变形，并 最终使卡套4与接头体2的接触部位的角度变形至与接头体2的锥面角度相同，从而完成接 头体2与卡套4之间的密封；同时在张紧前推过程中，卡套4前端与接头体2的接触锥面受 接头体2的限制向被连管3方向收缩使得卡套4的刃口(通常称为卡持刃，图1中未示出) 切入被连管3而形成紧固连接。由于单箍卡套式结构在连接被连管3紧固过程中，对操作者 而言没有力的突然变化，操作者感觉不到拧紧操作“尽头”，因此操作者不会感知到已经完成 紧固连接，往往不是“过拧”就是“欠拧”。卡套4把被连管3结合面切得越凹越深，连接的 紧固性就越好，但切得越深，切出的结合面的周向深度一致性就越差，如果继续进行紧固， 会造成被连管3被切入过深，极易造成被连管3承压能力下降；此外，在卡套4张紧前推过 程中，作用于螺母1上的力全部传递至卡套4上，当螺母1对卡套4转动的驱动力大于接头 体2和被连管3对卡套4转动的阻力时，卡套4会随螺母1转动导致划伤或破坏密封结合面， 引发燃料泄漏事故。因此，单箍卡套式结构难以同时满足密封和紧固两种不同的咬紧要求， 无法实现最佳密封紧固连接。双箍卡套式结构是为了解决单箍卡套式结构的卡套4会随螺母 1转动而划伤或破坏密封结合面而提出的，Swagelok双箍卡套式结构如图2所示，包括螺母 1、接头体2、前卡套5和后卡套6，其连接被连管3紧固过程具体如下：螺母1与接头体2 通过螺纹进行连接，在拧紧螺母1过程中螺母1推动后卡套6，再由后卡套6推进前卡套5， 前卡套5锥角比接头体2的锥角小，在张紧前推过程中前卡套5前端与接头体2的接触部位 受接头体2的限制发生变形，并最终使前卡套5与接头体2的接触部位的角度变形至与接头 体2的锥面角度相同，从而完成接头体2与前卡套5之间的密封；同时，前卡套5前端与接 头体2的接触锥面受接头体2的限制向被连管3方向收缩使得前卡套5前端头部切入被连管 3而形成紧固连接。但是，由于目前双箍卡套式结构的前卡套5头部非常薄，当前卡套5头 部切入被连管3后，如果再进一步使前卡套5向前推进，被卷起的被连管3部分会挤压在前 卡套5和接头体2结合面之间，从而破坏连接或密封面，降低连接强度或密封性，因此对后 卡套6机械强度要求非常严格，其机械强度既不能强也不能弱——太弱的后卡套6会提前抱 管而不能继续推动前卡套5实现密封，太强的后卡套6会滞后抱管而导致过推动前卡套5偏 离最佳密封，而不强不弱设计的后卡套6还必须保证正好只安装拧紧操作到充分实现密封和 紧固时为止，否则不能确保连接的可靠性和密封性；另外现有技术设计的双箍卡套式结构不 能自动适应被连管3管材强弱和管壁厚薄变化，导致采用这种结构的设计就必须使用满足卡 套各项限制要求严格的被连接管3，这样，就增加了加工难度和制造成本，并且降低了卡套 式管接头的适用范围。此外，现有的卡套式管接头，无论是采用图1所示的单箍卡套式结构 还是采用图2所示的双箍卡套式结构，都无法保证管路表面存在缺陷时的密封问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中卡套式管接头结构均存在密封不良、连接强度不高，以及均 无法保证被连管管路表面存在缺陷时的密封效果的问题，提出了一种新型双箍卡套式管接头， 在前卡套前端设置压平密封刃且使其在张紧前推过程中与被连管紧密配合，有效地保证了被 连管的密封结合面质量以提供可靠的密封性，同时保证了连接强度。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型双箍卡套式管接头，用于连接被连管，包括螺母、接头体、前卡套和后卡套， 所述螺母和接头体通过螺纹连接，所述前卡套的中空环形凸台的外环面与接头体相互配合， 所述前卡套的中空环形凸台的后端与后卡套的前端相接触，所述后卡套与螺母相接触，其特 征在于，所述前卡套具有压平密封刃和卡持刃，所述压平密封刃为在前卡套的中空环形凸台 的前端沿环形圆周设置的与被连接管紧密配合的凸起的刃口且所述压平密封刃处于悬臂状 态，所述卡持刃为在前卡套的中空环形凸台的内环面沿圆周设置的切入被连管的刃口。

所述压平密封刃的厚度范围为0.2mm-0.4mm；和/或，所述卡持刃的厚度范围为 0.7mm-0.9mm。

所述前卡套的中空环形凸台的外环面与接头体相互配合处两者的角度差范围为5°-12°。

所述后卡套与螺母相接触的接触面采用圆弧面。

所述后卡套与螺母之间形成的螺母受力面角度范围为10°-30°。

所述后卡套两端的机械强度高于后卡套中部的机械强度。

所述前卡套和后卡套采用金属材料制作整体成型。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及的一种新型双箍卡套式管接头，用于连接被连管，包括螺母、接头体、 前卡套和后卡套，前卡套具有压平密封刃和卡持刃，压平密封刃为在前卡套的中空环形凸台 的前端沿环形圆周设置的与被连接管紧密配合的凸起的刃口且压平密封刃处于悬臂状态，卡 持刃为在前卡套的中空环形凸台的内环面沿圆周设置的切入被连管的刃口。本实用新型采用 具有特定结构的压平密封刃和卡持刃的前卡套并与后卡套配合工作的双箍卡套式结构，避免 前卡套随螺母转动损坏密封结合面，通过在前卡套上设置卡持刃，可有效切入被连管，保证 连接强度，增加对被连管管路表面的平整处理，通过在前卡套的前端的压平密封刃(该压平 密封刃可称为被连管压平密封刃，其位于卡持刃前部)将被连管表面压平密封、压光，并提 供与被连管的密封，解决了因被连管表面质量缺陷进而导致密封不严的问题，有效地保证了 被连管的密封结合面质量，提供了可靠的连接强度和密封性；同时，通过卡持刃结构的设置 可以有限适应被连管管材硬度强弱和管壁厚薄变化，不需要对被连管的硬度进行严格的限制， 降低了卡套式管接头的加工难度和制造成本，增加了卡套式管接头的适用范围；而且，即使 被连管表面存在一定的缺陷，采用本实用新型的双箍卡套式管接头仍可实现密封，保证密封 效果。

本实用新型涉及的双箍卡套式管接头，配合压平密封刃有效设置卡持刃并改进卡持刃刃 口结构尺寸，使得前卡套更有效切入被连管，从而进一步保证了连接强度；同时由于采用后 卡套结构，使得“拧紧”至充分密封紧固且紧固时产生力的突变，使操作者有效感知密封紧 固连接已完成。

附图说明

图1是现有技术中采用单箍卡套式结构的卡套式管接头的结构示意图。

图2是现有技术中采用Swagelok双箍卡套式结构的卡套式管接头的结构示意图。

图3a和图3b是本实用新型提出的新型双箍卡套式管接头的优选结构示意图，其中，图 3a为拧固状态示意图，图3b为拧紧状态示意图。

图4a和图4b分别为图3a和图3b的局部放大图。

图中各标号列示如下：

1－螺母；2－接头体；3－被连管；4－卡套；5－前卡套；6－后卡套；7－悬臂支撑点； 8－压平密封刃；9－卡持刃；

α－接头体锥面角度与前卡套外锥面角度差；β－螺母受力面角度。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种新型双箍卡套式管接头，用于连接被连管3，其优选结构如图3a和 图3b所示，其中，图3a为“拧固”状态示意图，图3b为“拧紧”状态示意图；且图4a和 图4b分别为图3a和图3b的局部放大图。该新型双箍卡套式管接头采用双箍卡套式结构，具 体包括螺母1、接头体2、前卡套5(也可以称为前箍)和后卡套6(也可以称为后箍)，其中， 螺母1和接头体2通过螺纹连接，螺母1和接头体2的中空部分连接被连管3，可理解为前 卡套5和后卡套6均设置在螺母1、接头体2和被连管3所围成的空间内，前卡套5包括中 空环形凸台，前卡套5的中空环形凸台的外环面与接头体2相互配合，前卡套5的中空环形 凸台的后端与后卡套6的前端相接触，后卡套6与螺母1相接触，前卡套5具有压平密封刃 8和卡持刃9，压平密封刃8为在前卡套5的中空环形凸台的前端沿环形圆周设置的与被连接 管3紧密配合的凸起的刃口且压平密封刃8处于悬臂状态，卡持刃9为在前卡套5的中空环 形凸台的内环面沿圆周设置的切入被连管3的刃口。前卡套5和接头体2之间的密封可依靠 精密加工的锥形结构直接挤压而成，因此两者之间的密封和紧固的要求易实现，在张紧前推 过程中，如图4a和图4b所示，前卡套5的中空环形凸台的外环面与接头体2相互配合的面 (也可称为接触锥面)受接头体2的限制向被连管3方向收缩使得卡持刃9切入被连管3的 表面内以形成紧固连接；本实施例中涉及的卡持刃9可以采用相对较厚的结构，其厚度范围 可以设置为0.7mm-0.9mm，采用较厚的卡持刃9使前卡套5更有效实现切入被连管，从而保 证连接的强度。后卡套6分别与螺母1和被连管3相互配合，优选地后卡套6与螺母1的接 触面可以采用圆弧面，以有效地减少由于螺母1转动导致带动后卡套6旋转的驱动力，在张 紧前推过程中，如图4a和图4b所示，后卡套6在螺母1的作用下向螺母1方向收缩最终形 成一个接触圆弧面。前卡套5和后卡套6可以采用金属材料制作，优选不锈钢材料，且可以 采用整体成型工艺加工成型。具体来说即，在张紧前推过程中，如图4a和图4b所示，前卡 套5前端与接头体2的接触锥面受接头体2的限制向被连管3方向收缩，压平密封刃8相对 被连管3产生挤压，此时前卡套5与接头体2的接触受力点即悬臂支撑点7在压平密封刃8 的后面(即与前卡套5的中空环形凸台连接的一端)，使得较薄的压平密封刃8的另一端处于 背部无支撑点的悬臂状态，其在张紧过程中并不切入被连管3，而是把被连管3表面压平、 压光，有效地保证了被连管的密封结合面质量，并由压平密封刃提供可靠的密封；本实施例 涉及的压平密封刃8可以采用相对较薄的结构，其厚度范围可以设置为0.2mm-0.4mm。本实 用新型在前卡套5前端增加压平密封刃8，并在使用安装过程中使其并不切入被连管3，而是 把被连管3表面压平、压光，有效地保证了被连管的密封结合面质量，并由压平密封刃提供 可靠的密封，避免了现有技术中密封和连接是由同一刃口完成而带来的密封和连接强度相互 制约的问题及现有技术中在被连管表面较差时产生的密封性差的问题，保证了可靠的连接强 度和密封性；同时，通过采用较厚的卡持刃9及较大的刃口角度(通常为较大的锐角)和相 对强度较大的后卡套6，可以拓宽当被连管3硬度不一致时的适应能力，降低了卡套式管接 头的加工难度和制造成本，增加了卡套式管接头的适用范围。

本实用新型提出的新型双箍卡套式管接头，可以采用两端机械强度相对较强、中部机械 强度相对较弱的后卡套6结构，后卡套6的机械强度不必设计的既不能强也不能弱，只要保 证后卡套6的机械强度不太弱也不太强，即本实用新型采用的后卡套6就只要保证“拧紧” 至充分紧固为止，确保连接的可靠性即可。具体来说即，随着前卡套5与接头体2接触面增 大及前卡套5前端(或称头部)切入被连管3，其作用在后卡套6上的力会迅速增大，当增 大到前卡套5与被连管3已经形成可靠的连接强度且阻碍后卡套6继续前进时，由于后卡套 6的中部机械强度相对较弱并弱到一定程度，导致后卡套6后端(或称尾部，也可以是尾部 法兰)绕着后卡套6中部产生“铰转”发生变形，进而使后卡套6前端(或称头部)进一步 “咬管”即挤压被连管3而充分完成紧固连接，并可以感受到“铰动”变形阻力而停止操作， 从而避免了因“过拧”而造成密封结合面的破坏。

本实用新型涉及的新型双箍卡套式管接头通过拧紧螺母1使前卡套5和后卡套6的变形 从而实现前卡套5对接头体2和被连管3的紧固连接和密封连接。该新型双箍卡套式管接头 连接被连管3具体紧固过程如下：螺母1与接头体2通过螺纹进行连接，在拧紧螺母1过程 中螺母1推动后卡套6，再由后卡套6推进前卡套5，前卡套5锥角比接头体2的锥角小，在 前卡套5和后卡套6张紧前推过程中前卡套5前端与接头体2的接触部位受接头体2的限制 发生变形，并最终使前卡套5与接头体2的接触部位的角度变形至与接头体2的锥面角度相 同，从而完成接头体2与前卡套5之间的密封；如图3a和图4a所示，在张紧前推即“拧固” 过程中，前卡套5前端与接头体2的接触锥面受接头体2的限制向被连管3方向收缩，压平 密封刃8相对被连管3产生挤压，此时前卡套5与接头体2的接触受力点即悬臂支撑点7在 压平密封刃8的后面(即与前卡套5连接的一端)，压平密封刃8的另一端处于背部无支撑点 的悬臂状态，被连管3表面进而被压平、压光并由压平密封刃提供可靠的密封；如图3b和图 4b所示，在继续“拧紧”过程中，前卡套5继续向内收缩变形，使得卡持刃9切入被连管3 的表面内形成紧固连接，随着前卡套5与接头体2接触面的增大及卡持刃9切入被连管3深 度的加大，前卡套5所受阻力也进一步增大(此时前卡套5的中空环形凸台的外环面与接头 体2相互配合处两者的角度差范围一般为5°-12°，也就是说，前卡套5与接头体2之间形成 的接头体锥面角度与前卡套外锥面角度的角度差α范围一般为5°-12°)，当该阻力增大至前卡 套5与被连管3已经形成有效的连接强度后，后卡套6在螺母1和前卡套5的径向分力作用 下产生向被连管3方向的变形并最终被挤压到被连管3上，此时后卡套6与螺母1之间形成 的螺母受力面角度β的很小，其角度范围一般为10°-30°，并且由于后卡套6与螺母1的接触 面为圆弧面，有效地减少了由于螺母1转动导致带动后卡套6旋转的驱动力，被连管3对后 卡套6的反作用力被放大后传递至螺母1上，对操作者而言会感到拧紧力突然变大，进而得 知连接已经完成，从而停止继续“拧紧”。进一步讲，后卡套6与螺母1的接触面采用圆弧面， 由于采用双箍卡套式结构，螺母1转动想要带动前卡套5转动的力经后卡套6与螺母1及后 卡套6与前卡套5两道接触面的摩擦，最终传递至前卡套5的旋转力已经被大大减小，且当 后卡套6切入被连管3后，螺母1传递到前卡套5的旋转力会被进一步减小；而前卡套5阻 止其转动的阻力在前卡套5产生抱管后，来自于前卡套5与接头体2之间的摩擦力及压平密 封刃8对被连管3产生的压力所产生的摩擦力和卡持刃9与被连管3之间摩擦力的总和，该 和力远远大于螺母1转动传递到前卡套5的旋转力，因此，前卡套5在完成抱管动作后完全 不可能产生旋转而破坏密封面。

本实用新型提出的新型双箍卡套式管接头，增加后卡套6，使前卡套5不会因受力问题 导致其随螺母1转动而划伤密封接合面；改进前卡套5上的卡持刃9刃口的结构尺寸，使得 前卡套5更有效地切入被连管3表面内，从而进一步保证了连接强度；在前卡套5前端设置 压平密封刃8，增加对被连管3管路表面的压平密封操作，使其在连接过程中前卡套5的卡 持刃9前部的压平密封刃8与被连管3接触，对被连管3提供挤平，从而对被连管3表面进 行平整，可以更好的解决被连管3本身缺陷时带来的密封性影响，有效地保证了被连管3的 密封结合面质量。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造， 但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进 行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等 同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本 发明创造专利的保护范围当中。