管连接构件以及真空腔体的水馈入装置的制作方法

1.本发明涉及管路连接技术领域，更为具体地，涉及一种管连接构件以及真空腔体的水馈入装置。


背景技术：

2.在工业生产和家居生活中，经常会用到管道的连接。管道连接有三种类型：硬管-硬管连接、软管-硬管连接、软管-软管连接，硬管之间的连接由于连接接触面可以承受一定的压力，所以非常容易，因此，为了保障连接的紧固性、密封性以及可操作性，通常软管-软管连接需要用硬管进行过渡。现有的多种管道连接结构，其原理都是通过让接触面受力以达到紧密贴合以防止流体的泄漏，几乎可以达到零泄漏的水平。
3.但是，软管-硬管之间的连接要想实现极低漏率则比较困难，因为软管通常是弹性材料，要想实现软管-硬管的贴合面之间非常良好的密封性只能通过预紧力挤压软管以减小软管和硬管贴合面之间的漏率，这类连接的连接形式并不多，常见的有卡套接头、卡箍接头、快插接头等，其他的连接形式多为这几种连接的变体。
4.要想减小软管-硬管连接的漏率，可以从两方面进行改进，一是增大有效贴合面，二是增大预紧力。但是软管的材料不能像金属管那样可以承受非常大的压力，所以增大有效贴合面是一种可行的措施。但是，由于连接软管和硬管的卡套和卡箍连接结构受力点有限，几乎不可能再扩大有效贴合面。
5.因此，亟需一种能够减小软管-硬管连接的漏率的管道连接技术。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够减小软管-硬管连接的漏率、增强软管-硬管连接的密封性的管连接构件。
7.根据本发明的一个方面，提供了一种管连接构件，包括：第一连接件、第二连接件，以及设置在第一连接件和第二连接件之间的限位结构；其中，在第一预设条件下，第二连接件插入第一连接件的内部，限位结构套设在第一连接件与第二连接件相重叠部分的外侧；在第二预设条件下，第二连接件膨胀并与第一连接件进行密封连接，第一连接件和第二连接件密封限位在限位结构内。
8.此外，可选的技术方案是，第一连接件包括软材料管、金属材料管和形状记忆合金管；第二连接件为形状记忆合金件。
9.此外，可选的技术方案是，形状记忆合金管和/或形状记忆合金件的材料包括：ti-ni形状记忆合金、au-cd形状记忆合金、ag-cd形状记忆合金、cu-zn形状记忆合金、cu-zn-al形状记忆合金、cu-zn-sn形状记忆合金、cu-zn-s形状记忆合金i、cu-sn形状记忆合金、cu-zn-ga形状记忆合金、in-ti形状记忆合金、au-cu-zn形状记忆合金、nial形状记忆合金、fe-pt形状记忆合金、ti-ni-pd形状记忆合金、ti-nb形状记忆合金、u-nb形状记忆合金和fe-mn-si形状记忆合金。
10.此外，可选的技术方案是，第一预设条件包括：环境温度低于第二连接件的变形温度；在第一预设条件下，第二连接件的外径尺寸不大于第一连接件的内径尺寸。
11.此外，可选的技术方案是，第二预设条件包括：环境温度不低于第二连接件的变形温度；在第二预设条件下，第二连接件的外径尺寸大于第一连接件的内径尺寸，并小于限位结构的内径尺寸。
12.此外，可选的技术方案是，当第一连接件为形状记忆合金管，且第二连接件为形状记忆合金件时，第一连接件在第一预设条件下的尺寸大于在第二预设条件下的尺寸；第二连接件在第一预设条件下的尺寸小于在第二预设条件下的尺寸。
13.此外，可选的技术方案是，限位结构包括合金套环、卡箍或卡套；并且，限位结构的长度不大于第一连接件和第二连接件的重叠部分的长度。
14.此外，可选的技术方案是，限位结构的内径值不大于第一连接件和/或第二连接件的最大变形外径值。
15.此外，可选的技术方案是，第二连接件的端部设置为宝塔型、阶梯型、锥形或葫芦形结构。
16.另一方面，本发明还提供一种真空腔体的水馈入装置，包括：不锈钢法兰、设置在不锈钢法兰上且规则分布的通孔，以及设置在通孔内的管连接构件，管连接构件如上所示；其中，管连接构件的第一连接件设置在通孔内，管连接构件的第二连接件通过限位结构与第一连接件固定连接；并且，第二连接件为形状记忆合金件。
17.上述根据本发明的管连接构件以及设置有该管连接构件的真空腔体的水馈入装置，在第一预设条件下，能够使得第二连接件轻松的插入第一连接件的内部，限位结构套设在第一连接件与第二连接件相重叠部分的外侧；而在第二预设条件下，能够使得第二连接件膨胀并与第一连接件进行密封连接，第一连接件和第二连接件密封限位在限位结构内，能够通过预设条件的限制，实现对两个连接件的有效密封连接，且无需借助任何操作工具，组装及拆卸方便、快捷且密封效果好。
18.为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
19.通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
20.图1为根据本发明实施例的管连接构件的结构示意图；
21.图2为根据本发明实施例的管连接构件的剖面图；
22.图3为根据本发明实施例的真空腔体的水馈入装置的立体图。
23.其中的附图标记包括：第一连接件1、限位结构2、第二连接件3、不锈钢法兰201、紧固件202、密封圈203、管连接构件204、柔性密封件205。
24.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
25.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
26.为详细描述本发明的管连接构件以及真空腔体的水馈入装置，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
27.图1和图2分别示出了根据本发明实施例的管连接构件的外部和内部示意结构。
28.如图1和图2共同所示，本发明实施例提供的管连接构件，包括第一连接件1、第二连接件3，以及设置在第一连接件1和第二连接件3之间的限位结构2；其中，在第一预设条件下，第二连接件3可插入第一连接件1的内部，限位结构2套设在第一连接件1与第二连接件3相重叠部分的外侧，用于对第一连接件1和第二连接件3的结合处进行密封限位；在第二预设条件下，使得第二连接件3膨胀并与第一连接件1进行密封连接，膨胀后的第一连接件1和第二连接件3密封限位在限位结构2内，通过限位结构2对膨胀后的第一连接件1和第二连接件3进行密封限位。
29.在本发明的一个具体实施方式中，第一连接件1可包括软材料管、金属材料管和形状记忆合金管；第二连接件3可采用形状记忆合金件，通过形状记忆合金件的变形实现与软材料管、可变形的金属材料管和形状记忆合金管等的有效密封连接，其中，在第一预设条件第二连接件3的外形尺寸较小，能够轻易的插入第一连接件1内，进而改变外部环境，使得第二连接件3在第二预设条件下，发生形状变化，并对其外部的第一连接件1进行膨胀，使得第二连接件3的外侧壁和第一连接件1的内侧壁进行紧密贴合，完成两个连接件之间的有效连接。
30.具体地，上述形状记忆合金管和/或形状记忆合金件的材料可以包括：ti-ni形状记忆合金、au-cd形状记忆合金、ag-cd形状记忆合金、cu-zn形状记忆合金、cu-zn-al形状记忆合金、cu-zn-sn形状记忆合金、cu-zn-s形状记忆合金i、cu-sn形状记忆合金、cu-zn-ga形状记忆合金、in-ti形状记忆合金、au-cu-zn形状记忆合金、nial形状记忆合金、fe-pt形状记忆合金、ti-ni-pd形状记忆合金、ti-nb形状记忆合金、u-nb形状记忆合金和fe-mn-si形状记忆合金等多种类型的记忆合金。
31.在本发明的另一具体实施方式中，第一预设条件和第二预设条件均可设置为温度条件，例如，第一预设条件可包括：当前环境温度低于第二连接件3的变形温度或转变温度，在第一预设条件下，第二连接件3的外径尺寸不大于第一连接件1的内径尺寸，进而能够将第二连接件3轻易的置入第一连接件1的内部，对二者进行初步插接。
32.进而，第二预设条件可包括：将当前环境温度设置为不低于第二连接件3的变形温度，在第二预设条件下，第二连接件3会发生膨胀，其外径尺寸大于第一连接件1的内径尺寸，能够第二连接件3的碰撞，实现第一连接件1和第二连接件3的贴合连接。
33.可知，为防止第二连接件3的膨胀尺寸过大，导致第一连接件1出现破裂或损伤等，可将套设在第一连接件1和第二连接件3外部的限位结构2的尺寸，设置为不大于所述第一连接件1能够承受的最大变形尺寸，即在第二连接件3的膨胀状态下，第一连接件1和第二连接件3的尺寸均小于限位结构2的内径尺寸，通过限位结构2对二者的形变进行有效的限位。
34.具体地，当第一连接件1为形状记忆合金管，且第二连接件3为形状记忆合金件时，
第一连接件1在第一预设条件下的尺寸大于在第二预设条件下的尺寸；第二连接件3在第一预设条件下的尺寸小于在第二预设条件下的尺寸，即当第一连接件和第二连接件3均采用形状记忆合金材料时，可通过选取不同的材料，使得在第一预设条件下，第一连接件的内径尺寸大于第二连接件3的外径尺寸，而在第二预设条件下，第一连接件的尺寸变小，第二连接件3的尺寸变大，进而实现二者之间的挤压式密封连接。
35.另外，当第一连接件1为软材料管，第二连接件3为形状记忆合金件时，可在低于形状记忆合金件转变温度的条件下，将第二连接件3加工成外径与需要连接的软材料管的内径尺寸相当的管材，然后在低于形状记忆合金件的转变温度的条件下，将形状记忆合金件插入软材料管内，在将限位结构2套设在软材料管的外部被保证其长度在形状记忆合金件的长度范围内，最后将连接好的管道置于高于形状记忆合金件的转变温度的环境中，形状记忆合金件恢复高温时的形状而发生膨胀向外挤压软材料管，由于限位机构的约束，使得软材料管的管壁压缩，从而实现形状记忆合金件与软材料管的紧密连接。
36.当需要对上述连接进行拆卸时，可对管道进行降温，使温度低于形状记忆合金件的转变温度，使得形状记忆合金件收缩，即可实现软硬管的分离。
37.在本发明的管连接构件中，限位结构2可选用合金套环、卡箍或卡套等多种形式，例如，限位结构2可采用刚性材料(例如，不锈钢)加工成内径与第一连接管的外径相适配的套环结构；并且，限位结构2的长度可设置为不大于第一连接件1和第二连接件3的重叠部分的长度等。
38.此外，限位结构2的内径值可设置为不大于第一连接件1和/或第二连接件3的最大变形外径值，且不小于在第一预设条件下，第一连接件1的外径值，进而通过限位结构2对两连接件进行整体限位。
39.在本发明的另一具体实施方式中，为了增强第一连接件1和第二连接件3之间的密封性能，还可以将第二连接件3，即采用形状记忆合金件在高温环境中，将其加工成端部呈宝塔型、阶梯型、锥形、葫芦形等多种有利于密封的形状，并不限于附图中所示圆形结构；此外，也可在第一连接件1和第二连接件3之间设置弹性密封件，通过弹性密封件对第一连接件1和第二连接件3之间的形状或尺寸进行补偿密封。
40.与上述管连接构件相适配的，本发明还提供一种真空腔体的水馈入装置，具体地，图3示出了根据本发明实施例的真空腔体的水馈入装置的示意结构。
41.如图3所示，本发明实施例的真空腔体的水馈入装置，包括不锈钢法兰201、设置在不锈钢法兰201上且规则分布的若干个通孔，以及设置在各通孔内的管连接构件204；其中，管连接构件如上实施例所示。其中，管连接构件204的第一连接件设置在通孔内，管连接构件204的第二连接件通过限位结构2与第一连接件固定连接；并且，第二连接件采用形状记忆合金件。
42.具体地，由于水馈组件的特殊需求，通常会采用软管，例如ptfe管、pfa管、pu管等，往真空腔室内通入多路水，不可避免的会出现软-硬管连接的情况，并且要求该连接结构具有极低的真空漏率以满足真空腔室的真空度要求。由于水馈入装置的真空腔体上的空间非常有限，并且需要同时连接多路水管，所以不锈钢法兰201上的管接头密度较大，接头之间的间隙很小，常见的卡套接头、卡箍接头等尺寸较大，并且需要预留工具的操作空间，都不适用于该工况，因此采用本发明提供的管连接构件204可有效解决这一问题。
43.其中，在不锈钢法兰201上设置有连接记忆合金短管的通孔，通过紧固件202将该不锈钢法兰201安装在真空腔体上，利用o型密封圈203实现不锈钢法兰201与腔体之间的真空密封连接。管连接构件204置于真空内侧，用于连接腔室内部的软管。对于所述管连接构件204中的形状记忆合金短管(即第二连接件，下同)与不锈钢法兰201的连接，可以在低于形状记忆合金短管转变温度的条件下将形状记忆合金短管插入不锈钢法兰201的各通孔内，然后转移到工作温度(工作温度高于形状记忆合金短管的转变温度)的环境中，通过形状记忆合金短管的膨胀与通孔的内壁贴合完成连接。
44.由于，不锈钢法兰201上的通孔与形状记忆合金短管的连接，一方面会给不锈钢法兰201带来应力，另一方面也不利于重复使用，为此，也可以在形状记忆合金短管和不锈钢法兰201的通孔之间增加了柔性密封件205，柔性密封件205的内径与形状记忆合金短管在低于转变温度以下的环境中的外径相当，外径与不锈钢法兰201上的通孔的内径相当。在低于形状记忆合金短管转变温度的环境中将柔性密封件205套在形状记忆合金短管上，并插入不锈钢法兰201的通孔内。然后转移到工作温度的环境中，通过柔性密封件205的型变吸收记忆合金短管的膨胀量以避免对不锈钢法兰201造成过度的应力，并通过受挤压后柔性密封件205的表面与不锈钢法兰201上的孔内表面和形状记忆合金短管的外表面的紧密贴合实现密封。
45.需要说明的是，上述真空腔体的水馈入装置的实施例可参考管连接构件实施例中的描述，此处不再一一赘述。
46.根据上述本发明提供的管连接构件以及设置有该管连接构件的真空腔体的水馈入装置，在连接过程中不需要辅助工具，无需预留工具的操作空间，可以应用至结构比较紧凑的工况，此外，连接及拆卸方便，密封效果好，可实现几乎为零的漏率。
47.如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的管连接构件以及设置有该管连接构件的真空腔体的水馈入装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的管连接构件以及设置有该管连接构件的真空腔体的水馈入装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。