滾子組和管道元件的制作方法
【專利說明】滾子組和管道元件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)基于2014年1月13日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?4/512，580并要求其優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于在管道元件的端部中形成特征的滾子，并且還包含由滾子形成的管道元件以及管道元件與將其端部到端部地連接的聯(lián)接件的組合。
【背景技術(shù)】
[0003]可通過各種方法(其中特別感興趣的是滾壓開槽(rollgrooving))在管道元件中形成圓周槽和其它特征，比如，肩部和珠緣(bead)。滾壓開槽法涉及:將內(nèi)滾子與管道元件的內(nèi)表面接合，并且將外滾子與管道元件的外表面接合，與內(nèi)滾子相對(duì)；以及逐漸壓縮在滾子之間的管道元件的側(cè)壁同時(shí)旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)滾子。一個(gè)滾子(常常為內(nèi)滾子)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致滾子組和管道元件之間發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且在內(nèi)滾子和外滾子上的特征在管道元件的內(nèi)表面和外表面上形成對(duì)應(yīng)的特征。在一個(gè)示例滾壓開槽法中，滾子保持在固定位置中而管道元件相對(duì)于滾子繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)示例實(shí)施例中，管道元件保持靜止并且滾子組沿管道元件的圓周移動(dòng)。
[0004]當(dāng)在管道元件的開口端部附近的外表面中形成圓周槽時(shí)，滾壓開槽的一個(gè)缺點(diǎn)顯而易見。當(dāng)外滾子上的凸起圓周特征與內(nèi)滾子上與所述凸起特征相對(duì)的被定位的圓周凹口配合時(shí)，形成圓周槽。在槽形成期間，管道元件的開口端部可能在管道元件的端部處變得擴(kuò)大，所述端部呈現(xiàn)向外張開的“鐘”形狀，成為在管道的材料變形以形成槽時(shí)所造成的不需要的后果。管道端部張開是不需要的，因?yàn)槠鋾?huì)改變?cè)诙瞬刻幑艿涝呐R界外直徑，在所述端部處，最重要的是不超出最大公差使得，例如，管道元件可恰當(dāng)?shù)亟雍蠙C(jī)械配件或聯(lián)接件并形成液密(流體密封)接頭。顯然需要開槽滾子(grooving rollers)以及減輕或消除管道端部張開的滾壓開槽方法。
[0005]此外，通過機(jī)械聯(lián)接件連接的管道元件常常使用柔性密封件或墊圈來實(shí)現(xiàn)液密密封。墊圈具有通過聯(lián)接件被壓在管道元件的外表面上的密封表面。有利的是改善管道元件在其被密封表面接合的區(qū)域中的表面光潔度以提供有效的表面接觸從而確保優(yōu)良的密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種用于形成具有內(nèi)表面和外表面的管道元件的區(qū)域的滾子組。在一個(gè)實(shí)施例中，滾子組包括可與內(nèi)表面接合的內(nèi)滾子以及可與外表面接合的外滾子。在具體實(shí)施例中，外滾子包括可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)的外滾子主體?？膳c管道元件接合的第一凸起特征繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出?？膳c管道元件接合的第二凸起特征繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出。第二凸起特征被定位成鄰近于第一凸起特征?？膳c管道元件接合的第三凸起特征繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出。第二凸起特征被定位在第一凸起特征和第三凸起特征之間。
[0007]在一個(gè)示例實(shí)施例中，第二凸起特征包括圍繞外滾子主體的環(huán)部。所述環(huán)部可相對(duì)于外滾子主體繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。這個(gè)示例進(jìn)一步包括定位在環(huán)部和外滾子主體之間的多個(gè)軸承。
[0008]作為示例，第一凸起特征包括沿外滾子主體縱長(zhǎng)地延伸的圓錐形表面。所述圓錐形表面具有被定位成鄰近于第二凸起特征的更小半徑以及被定位成遠(yuǎn)離第二凸起特征的更大半徑。
[0009]在另一個(gè)示例中，第三凸起特征包括彎曲表面，該彎曲表面的最大半徑基本上等于圓錐形表面的更大半徑，這些半徑從第一軸線被測(cè)量。
[0010]作為進(jìn)一步的示例，第二凸起特征包括由第一表面限定的突出部，所述第一表面面向第一凸起特征并且被定向成基本上垂直于第一軸線。第二表面被定向成基本上平行于第一軸線，并且面向第三凸起特征的第三表面相對(duì)于第一軸線成角度地被定向。在另一個(gè)示例中，第三凸起特征被定向成相對(duì)于第一軸線基本上垂直。
[0011]作為示例，第一凸起特征包括被定向成相對(duì)于第一軸線基本上平行的平坦表面。在另一個(gè)示例中，第一凸起特征進(jìn)一步包括彎曲表面，平坦表面被定位在所述彎曲表面和第二凸起特征之間。
[0012]在示例實(shí)施例中，第三凸起特征包括彎曲表面，該彎曲表面的最大半徑基本上等于包括第一凸起特征的彎曲表面的最大半徑，這些半徑從第一軸線被測(cè)量。
[0013]在另一個(gè)示例實(shí)施例中，內(nèi)滾子包括可繞第二軸線旋轉(zhuǎn)的內(nèi)滾子主體。凸緣圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且橫向于第二軸線地突出。第一凹部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且被定位成鄰近于凸緣。第二凹部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且被定位成鄰近于第一凹部。在這個(gè)示例中，當(dāng)內(nèi)滾子和外滾子配合以形成管道元件的區(qū)域時(shí)，第一凸起特征和第二凸起特征相應(yīng)地與第一凹部和第二凹部對(duì)準(zhǔn)。
[0014]在示例實(shí)施例中，內(nèi)滾子進(jìn)一步包括第三凹部，所述第三凹部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且被定位成鄰近于第二凹部。當(dāng)內(nèi)滾子和外滾子配合以形成管道元件的區(qū)域時(shí)，第一凸起特征、第二凸起特征和第三凸起特征相應(yīng)地與第一凹部、第二凹部和第三凹部對(duì)準(zhǔn)。
[0015]在進(jìn)一步的示例中，突出部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且從第二軸線徑向地突出。突出部被定位在第一凹部和第二凹部之間，并且具有大于內(nèi)滾子的最靠近第二凹部的一部分的半徑的半徑。作為示例，外滾子的第二凸起特征包括第一突出部，所述第一突出部圍繞外滾子主體圓周地延伸并且從第一軸線徑向地突出。第一突出部具有第一接觸寬度，在滾壓成型期間第一突出部在所述第一接觸寬度范圍內(nèi)接觸管道元件的外表面。示例滾子組進(jìn)一步包括第二突出部，所述第二突出部圍繞內(nèi)滾子圓周地延伸并且從第二軸線徑向地突出，所述第二軸線被布置成與內(nèi)滾子同軸。第二突出部具有第二接觸寬度，在滾壓成型期間第二突出部在所述第二接觸寬度范圍內(nèi)接觸管道元件的內(nèi)表面。作為示例，第二接觸寬度比第一接觸寬度窄。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步包含一種用于使用根據(jù)本發(fā)明的示例滾子組形成管道元件的區(qū)域的方法。在一個(gè)示例中，所述方法包括:將管道元件的內(nèi)表面定位于內(nèi)滾子上；以及移動(dòng)外滾子的第二凸起特征使其接觸管道元件的外表面。在這個(gè)示例中，第一凸起特征、第二凸起特征和第三凸起特征相應(yīng)地與第一凹部、第二凹部和第三凹部對(duì)準(zhǔn)。所述示例還包含:旋轉(zhuǎn)內(nèi)滾子，從而旋轉(zhuǎn)管道元件和外滾子。當(dāng)旋轉(zhuǎn)滾子以及管道元件時(shí)，所述示例方法要求迫使內(nèi)滾子和外滾子朝向彼此以使在第二凸起特征和第二凹部之間的管道元件變形。在該示例方法中，在內(nèi)滾子和外滾子朝彼此繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，所述方法要求使管道元件與第一凸起特征和第三凸起特征接觸。
[0017]在具體示例中，所述方法進(jìn)一步包括:將管道元件的端部定位成接觸被定位于內(nèi)滾子上的凸緣。所述示例方法還包括:移動(dòng)外滾子的第二凸起特征使其接觸管道元件的外表面，其中，第一軸線和第二軸線基本上彼此平行。同樣作為示例，所述方法包括:在移動(dòng)外滾子的第二凸起特征使其接觸管道元件的外表面之前旋轉(zhuǎn)內(nèi)滾子。
[0018]在所述方法的一個(gè)示例中，第一凸起特征在第三凸起特征之前接觸管道元件。在另一種示例方法中，第三凸起特征在第一凸起特征之前接觸管道元件。在又另一種示例方法中，第一凸起特征和第三凸起特征基本上同時(shí)接觸管道元件。
[0019]在示例方法中，第一凸起特征在管道元件的端部處接觸管道元件。在另一種示例方法中，第一凸起特征在與管道元件的端部成間隔開的關(guān)系的區(qū)域范圍內(nèi)接觸管道元件。示例方法進(jìn)一步包括:相對(duì)于內(nèi)滾子的縱向軸線將管道元件的縱向軸線成角度地定向。所述示例方法包括:以相對(duì)于內(nèi)滾子的縱向軸線成大約1°到大約3°的定向角度來定向管道元件的縱向軸線。
[0020]在一個(gè)示例中，所述方法包括:
將管道元件的內(nèi)表面定位于內(nèi)滾子上，其中，所述內(nèi)表面接觸第二突出部的第二接觸寬度；
移動(dòng)第一突出部的第一接觸寬度使其接觸管道元件的外表面，所述第一軸線和第二軸線基本上彼此平行；
旋轉(zhuǎn)內(nèi)滾子，從而旋轉(zhuǎn)管道元件和外滾子；
當(dāng)旋轉(zhuǎn)滾子以及管道元件時(shí)，迫使內(nèi)滾子和外滾子朝向彼此以使在第一突出部和第二突出部之間的管道元件變形。
[0021]所述方法的具體示例包括:使管道元件的內(nèi)表面與第二接觸寬度接觸，其中，所述第二接觸寬度比第一接觸寬度窄。
[0022]本發(fā)明還包含一種用于形成具有內(nèi)表面和外表面的管道元件的區(qū)域的滾子組。在這個(gè)示例中，滾子組包括可與內(nèi)表面接合的內(nèi)滾子以及可與外表面接合的外滾子。作為示例，外滾子包括可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)的外滾子主體?？膳c管道元件接合的第一凸起特征繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出?？膳c管道元件接合的第二凸起特征繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出，所述第二凸起特征被定位成鄰近于第一凸起特征。進(jìn)一步作為示例，內(nèi)滾子包括可繞第二軸線旋轉(zhuǎn)的內(nèi)滾子主體。第一凹部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸。第二凹部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且被定位成鄰近于第一凹部。突出部圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且從第二軸線徑向地突出，所述突出部被定位于第一凹部和第二凹部之間并且具有大于內(nèi)滾子的最靠近第二凹部的一部分的半徑的半徑。在這個(gè)示例中，當(dāng)內(nèi)滾子和外滾子配合以形成管道元件的區(qū)域時(shí)，第一凸起特征和第二凸起特征相應(yīng)地與第一凹部和第二凹部對(duì)準(zhǔn)。
[0023]所述示例進(jìn)一步包括第三凸起特征，所述第三凸起特征可與管道元件接合并且繞外滾子主體圓周地延伸并從第一軸線徑向地突出。在這個(gè)示例中，第二凸起特征被定位于第一凸起特征和第三凸起特征之間。
[0024]所述示例滾子組進(jìn)一步包括凸緣，所述凸緣圍繞內(nèi)滾子主體圓周地延伸并且橫向于第二軸線地突出。在這個(gè)示例中，第一凹部被定位于第二凹部和凸緣之間。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步包含一種管道元件。在一個(gè)示例實(shí)施例中，管道元件包括包圍縱向軸線的外表面。管道元件具有至少一個(gè)端部，并且槽被定位于最靠近所述至少一個(gè)端部的外表面中。所述槽圍繞管道元件圓周地延伸。作為示例，槽包括:第一側(cè)表面，其最靠近所述至少一個(gè)端部;底表面，其與第一側(cè)表面相連；以及第二側(cè)表面，其與底表面相連。在這個(gè)示例中，第二側(cè)表面與第一側(cè)表面成間隔開的關(guān)系，并且第一側(cè)表面徑向向外地突出超越管道元件的外表面的剩余部分。模印(tooling mark)被定位于外表面中并且圍繞管道元件圓周地延伸。在具體示例中，模印包括在外表面中的凹部。在另一個(gè)示例中，模印包括在外表面中凸出的標(biāo)記。作為進(jìn)一步的示例，第一側(cè)表面被定向成基本上垂直于縱向軸線，并且底表面被定向成基本上平行于縱向軸線。在示例實(shí)施例中，第二側(cè)表面被定向成相對(duì)于縱向軸線基本上成角度。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二側(cè)表面被定向成基本上垂直于縱向軸線。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步包含至少一個(gè)管道元件與聯(lián)接件的組合。在此類組合的示例實(shí)施例中，聯(lián)接件包括端部到端部地附接的包圍中心空間的多個(gè)段。所述至少一個(gè)管道元件被接收于中心空