專利名稱：管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連接管子的平管口或開(kāi)槽管口或帶凸肩管口和管子配件、以及使結(jié)構(gòu)部件與基座部件相連接的管接頭領(lǐng)域，其中所述結(jié)構(gòu)部件可以是橫梁或桿，例如電桿之類的桿件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在已經(jīng)具有各種類型的機(jī)械接頭，其采用各種徑向機(jī)械裝置，比如夾鉗以及開(kāi)口環(huán)等，用以將接頭連接到平管口和其端部具有環(huán)狀凹槽的管子上，并且使這些管子與其他管子或各種管子配件相連接。但是，當(dāng)管子承受過(guò)大的溫度變化時(shí)，如果管子收縮而使得直徑小于初始直徑，則這些接頭會(huì)發(fā)生泄漏。例如，如果接頭是由金屬材料制成而管子是由聚乙烯材料制成，那么兩種材料熱膨脹的差異自然會(huì)導(dǎo)致泄漏。為了消除這一問(wèn)題，本發(fā)明的接頭帶有可滑動(dòng)的卡爪件和隔膜密封件，其中所述卡爪件響應(yīng)管子直徑的受熱變化，所述隔膜密封件也用于適應(yīng)這一變化。本發(fā)明的所述接頭能夠適應(yīng)管子連接部分的預(yù)定的熱膨脹，而其他接頭則無(wú)法做到這一點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，用于連接至管子端部的接頭包括接頭體，該接頭體帶有接收開(kāi)口，從而使得該接頭體緊密地接收并圍繞待連接管的端部。所述接頭具有端部?jī)?nèi)錐面和可滑動(dòng)地位于接頭體的端部?jī)?nèi)錐面內(nèi)的卡爪件組，從而使得卡爪件朝向端部?jī)?nèi)錐面端部的直線移動(dòng)導(dǎo)致卡爪件沿接頭體的徑向向內(nèi)移動(dòng)，緊靠插入接頭體內(nèi)的管的端部?？ㄗ喾捶较虻闹本€移動(dòng)使得卡爪件徑向移動(dòng)離開(kāi)插入的管子，以便從接頭中釋放管子?？梢允褂醚b置，比如穿過(guò)接頭體的端部?jī)?nèi)錐面橫向延伸的槽和從卡爪件延伸出來(lái)可滑動(dòng)地穿過(guò)該槽的螺栓，將卡爪件固定至接頭體，并且當(dāng)沿上述相反方向移動(dòng)卡爪件時(shí)，也同時(shí)移動(dòng)該卡爪件離開(kāi)插入的管子。可以在接頭的一端內(nèi)設(shè)置端部?jī)?nèi)錐面以及配套的卡爪件，也可以在接頭的兩端都設(shè)置端部?jī)?nèi)錐面以及配套的卡爪件。該管子的截面通常為圓形，接頭體的截面可以為圓形，也可以為多邊形。


下述附圖表示用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，其中圖1是本發(fā)明的接頭經(jīng)過(guò)可滑動(dòng)卡爪的縱向垂直的剖視圖，所述卡爪處于與兩個(gè)連接管相咬合并被鎖定的位置；圖2是沿圖1中4-4線取的橫向垂直剖視圖；圖3是與圖1類似的剖視圖，但表示出機(jī)械卡爪拉拔件的兩個(gè)實(shí)施例；圖4是與圖3類似的剖視圖，但表示出改動(dòng)后的卡爪、密封件以及機(jī)械拉拔器和擴(kuò)展器；圖5是與圖1所示接頭相似的另一接頭的縱向垂直剖視圖，但是卡爪和襯套的設(shè)計(jì)有所改動(dòng)；圖6是本發(fā)明所述的小型化式樣的接頭的縱向垂直剖視圖，所述接頭連接兩根端部具有周向環(huán)槽的管子；圖7是本發(fā)明所述的另一小型化式樣的接頭的縱向垂直剖視圖，該接頭與圖6中的小型接頭相似，但是卡爪有所變動(dòng)，以便連接端部具有周向焊接的凸肩擋環(huán)的兩根管子；圖8是與圖1非常相似的縱向垂直剖視圖，但是軸向可拉伸的套環(huán)在接頭體內(nèi)形成框架，用于由具有高熱膨脹系數(shù)的材料制成的管子；圖9是與圖8相似的縱向垂直剖面圖，但是接頭體內(nèi)的軸向可拉伸的套環(huán)為開(kāi)口環(huán)，該環(huán)可以收縮被埋入塑性材料內(nèi)，比如安裝在溫度大致穩(wěn)定的水下環(huán)境，比如海、河或湖中的聚乙烯管，管子不會(huì)在該環(huán)境中發(fā)生熱變化。
圖10與圖4相似，但是襯套有所改動(dòng)，以適應(yīng)在溫度變化極大的環(huán)境中管子的大的熱膨脹，比如，在沙漠地面上的聚乙烯管。
圖11與圖6、7相似，其中的套環(huán)與襯套相配合；圖12是與圖2相似的橫向垂直截面圖，表示圓形截面的管子以及多邊形截面的接頭體；以及圖13與圖5相似，但是管子開(kāi)有溝槽并且卡爪延伸部或凸起延伸入所述溝槽；以及圖14與圖5相似，但是卡爪開(kāi)有溝槽并且從管子延伸出的凸緣進(jìn)入所述溝槽。
具體實(shí)施例方式
可以將所有附圖合在一起參考。需要指出的是，這些附圖不局限于任何具體的尺度。還要指出的是，由于這些附圖的相似性，任何不止一次在圖中使用的部件(比如可滑動(dòng)卡爪或固定卡爪的螺栓或用作卡爪拉拔器的螺栓)都在圖的兩側(cè)以相同的附圖標(biāo)記表示出，除非所繪內(nèi)容有所不同。
圖1中的接頭C帶有接頭體C1，該接頭體C1具有兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)錐面，如25和25A所示。一套四個(gè)卡爪(以60和62表示其中的兩個(gè)卡爪)依靠卡爪60和62的斜面60A和62A被可滑動(dòng)地保持在接頭體C1的相反的端部?jī)?nèi)。斜面60A和62A沿著并緊貼著內(nèi)錐面25和25A滑動(dòng)。這樣，當(dāng)卡爪沿錐面朝接頭體C1的端部滑動(dòng)時(shí)，所述卡爪徑向向內(nèi)移動(dòng)，從而圍繞插入接頭體的管子14和14A縮緊并且與之咬合。相反，當(dāng)卡爪沿著錐面滑動(dòng)離開(kāi)接頭體的端部并朝向接頭體的中心時(shí)，卡爪徑向向外地移動(dòng)并離開(kāi)管子14和14A，以便釋放管子。管子的內(nèi)徑分別以20和20A表示，外徑分別以21和21A表示。每個(gè)接頭在其外側(cè)相反兩端之間的長(zhǎng)度以F1和F2表示。接頭體的中心圓柱部分的內(nèi)徑以28表示。優(yōu)選每組具有的四個(gè)可滑動(dòng)卡爪，并且可以位于接頭的任一側(cè)；但在尺寸較大的接頭中，每組可以具有多于四個(gè)的卡爪。
在每個(gè)卡爪60、62的中心，相對(duì)地設(shè)置有線性徑向開(kāi)口或槽73A，供螺栓73在其內(nèi)滑動(dòng)。每個(gè)卡爪都帶有裝配在襯套端部15和15A下方的延伸部69和69A?？ㄗ?0和62的擴(kuò)張推力使得15的直徑擴(kuò)大，而且借助螺栓73的緊固，直徑擴(kuò)大的卡爪被鎖定在合適的位置，這更便于安裝管子14和14A。在直徑公差窄的小尺寸管子中，在接頭內(nèi)安裝管子不再是什么大問(wèn)題；但是在公差范圍較寬的大尺寸管子中，向圓柱接頭中安裝管子卻存在問(wèn)題。因此，為了克服這一困難，圖1所示的實(shí)施例1提供了一種接頭，其中在接頭體的兩端設(shè)置有可滑動(dòng)卡爪60和62。該接頭C為隔膜襯套密封件1提供與管子14和14A相連的空腔19。該空腔19由接頭體內(nèi)的內(nèi)表面28、25、66、66A、25A、管子14和14A的端部、以及可滑動(dòng)卡爪60和62的相對(duì)表面66和66A包圍而成。附圖標(biāo)記1-15中，除了管子14和14A之外，其余標(biāo)記都用于表示襯套1。襯套1的兩端2和2A緊靠著卡爪60和62的兩個(gè)所述表面66和66A。襯套的帶有傾斜面3和3A的端部以15和15A表示。襯套的傾斜面3和3A一直延伸到所述卡爪60和62的表面66和66A。流體通過(guò)管子14和14A的末端16和16A之間的缺口G進(jìn)入隔膜襯套密封件，隨后經(jīng)過(guò)開(kāi)口12和12A到達(dá)內(nèi)腔13。該流體對(duì)整個(gè)隔膜密封件同時(shí)施壓，包括17和18之間的部分、17A和18A之間的部分11A，其中11和11A分別圍繞14和14A。這樣，處于管子14和襯套部分11之間、以及處于管子14A和襯套部分11A之間的流體被阻擋住而不會(huì)流出。開(kāi)口12和12A位于6和6A之間的部分上，并遠(yuǎn)離管子14和14A的末端16和16A。在流體的壓力下，襯套端部15和15A受壓力分量的擠壓而形成液壓鎖緊，其成為輔助力，幫助上述卡爪60和62組將管子保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。這樣，借助本發(fā)明的接頭就能夠?qū)⑵娇诠茏酉噙B。襯套1的表面10和10A之間的內(nèi)部斷面形成鐘形曲線，由曲線5、7和5A表示，該鐘形適應(yīng)管子的設(shè)計(jì)撓度。在圖1所示的接頭中，隔膜的與管子接觸的每個(gè)部分11和11A的長(zhǎng)度優(yōu)選保持為管子外徑的一半，其可以根據(jù)作用在截止閥上的壓力換算而來(lái)，但這并不是必需的，而且在所有的實(shí)施例中也沒(méi)有采用。當(dāng)圍繞管子安裝隔膜襯套密封件1時(shí)，如圖所示從管子表面突出的襯套的有棱角部分沿其直徑方向被拉伸，隔膜的其他部分也受到拉伸。到所述隔膜承受流體壓力時(shí)，襯套的鐘形部分的最接近管子的相對(duì)有棱角部分以及隔膜1的端部15和15A阻擋來(lái)自管道的流體流出。
優(yōu)選上述可滑動(dòng)卡爪60和62在弧形部分上具有夾持表面，該夾持表面與待連接的管子端部的表面相接觸。可以用橡膠材料、或塑性材料、或耐磨材料、或齒狀物來(lái)形成夾持表面，用以提供與管子之間的摩擦接觸。任選帶桿85的螺栓24，其用于將接頭相對(duì)于管子14和14A的兩個(gè)末端16和16A固定。所述的卡爪60和62可以帶有鋸齒J12，用以提供夾持表面，以便夾住管子，或者卡爪也可以帶有任意類型的粗糙表面。該鋸齒可以是與管子軸線相平行的，也可以是與管子同心的。
該可滑動(dòng)卡爪依靠螺栓73被保持在接頭體內(nèi)。優(yōu)選地，四個(gè)或更多個(gè)卡爪為一組，每組卡爪提供接頭的兩個(gè)外壁，以便形成用于密封件1的空腔。每個(gè)卡爪都帶有螺栓，該螺栓與卡爪一起在線性徑向切口73A內(nèi)移動(dòng)。每個(gè)卡爪具有斜面67，該斜面67與位于接頭體端部的對(duì)應(yīng)的內(nèi)錐面相配合。受擠壓的密封件1具有記憶功能并且起到彈簧的作用，用于從接頭體向外偏壓卡爪。在該接頭套裝在管子上之前，兩側(cè)的卡爪被推入接頭體內(nèi)，以便允許卡爪徑向向外移動(dòng)，從而提供用于插入管子的開(kāi)孔；還用于擠壓卡爪之間的密封件1，并通過(guò)擰緊螺栓73將卡爪鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｂ菟?3徑向向外地拉動(dòng)卡爪從而擴(kuò)大了密封件1的端部15和15A的直徑。密封件擴(kuò)大后的直徑能夠適應(yīng)管子更寬的公差范圍。一旦接頭套裝在管子的平管口上，隨后松動(dòng)螺栓，并且沿著平行于管子軸線的方向向外捶打螺栓，從而朝著管子向內(nèi)移動(dòng)卡爪。當(dāng)密封件中充滿流體時(shí)，作用在密封件端部15和15A的向外流體壓力繼續(xù)向外推動(dòng)密封件15和15A的端部，使其緊靠卡爪，從而產(chǎn)生圍繞管子的液壓夾緊力，并且防止管子脫離接頭體。
圖2表示卡爪60、61、62和63是如何圍繞接頭內(nèi)的管子14A到達(dá)靠攏位置的。優(yōu)選如此構(gòu)造卡爪和接頭體，使得當(dāng)處于靠攏位置時(shí)，卡爪的側(cè)面在64處貼合。圖2還表示出在線性徑向切口73A內(nèi)的可滑動(dòng)螺栓73通過(guò)螺栓桿68保持可滑動(dòng)卡爪。但是，當(dāng)卡爪朝接頭端部向外移動(dòng)而彼此鄰接時(shí)，如圖2所示，即使沒(méi)有螺栓73，卡爪也會(huì)靠攏的。
如果管子沉重或者安裝在陡坡上或者具有陡的坡度，那么圖3所示的接頭可以設(shè)有機(jī)械拉拔裝置的接頭，以下將對(duì)此進(jìn)行介紹。
圖3表示兩種不同類型的機(jī)械拉拔裝置，用于朝接頭的各端部直線向外地拉動(dòng)或移動(dòng)可移動(dòng)卡爪60和62，這些裝置也可以用于圖1所示的接頭中。圖3的左側(cè)描繪了第一種類型的機(jī)械拉拔裝置，包括螺栓J32、凸緣J30和可移動(dòng)卡爪60。凸緣J30帶有螺紋孔J31，優(yōu)選在其中心處，螺栓J32穿過(guò)該螺紋孔J31安裝?？梢詫30、J31和J32所表示的機(jī)械拉拔裝置設(shè)置在接頭兩側(cè)的所有可移動(dòng)卡爪上，也可以僅安裝在接頭一側(cè)的所有可移動(dòng)卡爪上，或者可以安裝在接頭兩側(cè)的至少一個(gè)可移動(dòng)卡爪上，或者也可以安裝在接頭一側(cè)的至少一個(gè)可移動(dòng)卡爪上。螺栓J32向前旋動(dòng)通過(guò)螺紋孔J31，直至其前端接觸表面F1并且開(kāi)始對(duì)可移動(dòng)卡爪60施加拉力，以便確保管子和接頭體內(nèi)表面之間的緊密楔入。凸緣J30的支座J29可以是凸起部分，或者可以將其設(shè)計(jì)成能起到彈簧的作用。凸緣J30可以是圖中所示的可移動(dòng)卡爪60整體上的一部分，或者也可以是圖3中在接頭另一側(cè)的以J23表示的附屬件。無(wú)論如何，在本實(shí)施例中，該螺栓被認(rèn)為是擰入卡爪件并且抵靠著接頭體。卡爪可以在施加于密封件端部15和15A上的流體壓力作用下被繼續(xù)向外推動(dòng)。如果僅有一個(gè)卡爪被機(jī)械地拉出，該管子仍保持在接頭內(nèi)的合適位置并且所有卡爪會(huì)在流體壓力作用下卡緊。如果接頭C主體的環(huán)壁厚度較薄，并且鄰近接頭端面F1和F2的部分也較??；那么為了給抵靠所述面F1和F2的螺栓J32和J22的桿的前端提供合適的接觸，可以通過(guò)構(gòu)造具有合適徑向高度的凸緣來(lái)增加面F1和F2的徑向厚度。圖3中的接頭體的右側(cè)示出了第二種類型的機(jī)械拉拔或移動(dòng)裝置，該裝置還可以用于圖1所示的接頭。該第二種機(jī)械拉拔裝置位于圖3的右側(cè)，以螺栓J22、凸緣J23和支架J26表示。該支架J26可以是帶螺紋的桿或者可以不帶螺紋。該桿J26安裝在開(kāi)口J25中。凸緣J23具有螺紋孔J24。螺栓J22穿過(guò)螺紋孔J24安裝。以J22、J23、J24、J25和J26表示的機(jī)械拉拔裝置可以設(shè)置到位于接頭體兩側(cè)的所有可移動(dòng)卡爪上，或者僅安裝到位于接頭體一側(cè)的所有可移動(dòng)卡爪上，或者安裝到位于接頭兩側(cè)的至少一個(gè)可移動(dòng)卡爪上，或者安裝到位于接頭一側(cè)的至少一個(gè)卡爪上。螺栓J22向前旋擰通過(guò)螺紋孔J24，直至其前端接觸表面F2并且開(kāi)始對(duì)可移動(dòng)卡爪62施加拉力，從而確保管子和接頭體內(nèi)表面之間的緊密楔入。凸緣J23和支架J26可以是凸起部分；或者可將凸緣J23設(shè)計(jì)成能夠起到彈簧的作用，而支架J26仍是凸起部分。
圖4與圖3相似，但具有如下的改動(dòng)之處接頭C的接頭體C1延伸超過(guò)每組卡爪60和62的整個(gè)長(zhǎng)度。線性徑向切口73延伸到新的端面F1和F2。用于較大尺寸管子的隔膜襯套1的端部15和15A的厚度要比用于較小尺寸管子的大，卡爪60和62帶有90度角的延長(zhǎng)趾69和69B，用于擴(kuò)張所述襯套端部15和15A。隔膜襯套1的端部15和15A借助拉拔器組件而被擴(kuò)大，該拉拔器組件包括螺栓92，螺栓92的桿97穿過(guò)螺栓91頭部91A中的開(kāi)口93，而每個(gè)螺栓91的桿90擰入卡爪60和62。螺栓92的螺紋桿97的端部95穿過(guò)凸緣或突起96的螺紋孔96A安裝。螺栓91的頭部91A帶有相交叉的無(wú)螺紋的開(kāi)口93和孔94(盲孔)。在將接頭套裝在管子端部之前，通過(guò)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓頭部92而借助所述螺栓組件擴(kuò)大隔膜襯套的端部15和15A。92的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)將卡爪60朝接頭體的中心移動(dòng)，同時(shí)將卡爪60和襯套端部15從管子14的表面21提起。這樣，在接頭兩端之內(nèi)的所有卡爪被移動(dòng)并被提起，由此擠壓隔膜襯套。首先，通過(guò)推動(dòng)接頭套住管子端部而使接頭一端的卡爪圍繞管子，并且通過(guò)繼續(xù)推動(dòng)，襯套的曲線部分?jǐn)U張，從而將管子定位在接頭體內(nèi)的合適位置。隨后退出螺栓92，并且以相反的順序安裝螺栓92使其穿過(guò)凸緣(或者形成突起的不連續(xù)凸緣)96的螺紋孔96A并進(jìn)入盲孔94，隨后向外移動(dòng)卡爪60和62，以便牢固地卡緊管子。在安裝第一根管子之后，將第二根管子推入接頭的第二端，并且采用與安裝第一根管子相同的方式將第二根管子安裝在該接頭的另一端。在接頭體的右側(cè)表示出以相反順序安裝的螺栓92。
在圖5中，卡爪沒(méi)有延長(zhǎng)趾69和69A，并且襯套1帶有圓形的端部15B，除此之外，圖5與圖1相同。接頭的其余部分已經(jīng)參考圖1被解釋過(guò)了。
圖6是本發(fā)明的小型接頭的縱向垂直剖視圖，該接頭連接以14和14A表示的兩根管子或兩個(gè)軟管桿。在此，管子和軟管桿是同義詞。每根管子的端部帶有溝槽14B。以60和62表示一組中的各個(gè)卡爪，每個(gè)卡爪帶有朝向管子軸線沿徑向凸起的徑向凸鍵60B和62B。鍵60B和62B的高度與環(huán)形溝槽14B的深度相等。通過(guò)朝接頭中心向內(nèi)移動(dòng)卡爪，卡爪60和62組的鍵60B和62B由于卡爪的提高(上文對(duì)此有所介紹)而隨著卡爪沿徑向提高，因此不會(huì)受到曾經(jīng)所在的溝槽的約束。類似地，鍵60B和62B也能夠降低并進(jìn)入溝槽14B，以便可滑動(dòng)地與溝槽14B鎖定。在線性切口73A內(nèi)可線性滑動(dòng)的螺栓73將卡爪保持為與接頭體C1連接。切口73A的上端以73C表示，而下端以73D表示。圖6和圖7中的小型襯套1在襯套中心處帶有多個(gè)開(kāi)口12，用于使流體從空腔19進(jìn)入空腔13，以便充滿襯套1并對(duì)襯套1施壓。小型襯套1的功能與之前介紹的其他附圖中的大襯套1的功能相同。受壓的小型襯套1向外推動(dòng)卡爪并使鍵60B和62B鎖在溝槽14B內(nèi)。首先，圍繞第一根管子的端部推動(dòng)小型接頭的第一接收端，擴(kuò)大接頭的第一組卡爪，隨后將卡爪的鍵60B下降到溝槽14B內(nèi)，以便鎖定在溝槽14B內(nèi)。然后，將第二根管子的端部推入接頭的第二接收開(kāi)口，并且通過(guò)克服鍵60B的阻擋將接頭的第二組卡爪抬起，直到鍵60B落入溝槽14B中，以此將鍵60B鎖定在溝槽14B內(nèi)。溝槽14B的長(zhǎng)度是預(yù)先確定好的，從而通過(guò)將接頭滑至等于14C或14D的極限距離，無(wú)論如何都可使卡爪之一抬起并脫離溝槽14B或者落下并鎖定在溝槽中。一旦接頭與管子相連，隨即將螺栓73擰入接頭體C內(nèi)一定深度，如接頭右側(cè)的73D所示。通過(guò)在螺栓的頭部下方設(shè)置鎖定墊圈，同樣能夠?qū)⑽挥诮宇^左側(cè)的卡爪鎖定在合適的位置。溝槽部分14C的長(zhǎng)度大于預(yù)期的熱膨脹量，其中預(yù)期的熱膨脹量等于管子14和14A之間的間隙G。因此，當(dāng)管子受熱膨脹時(shí)，鍵60B和62B不會(huì)承受任何應(yīng)力。小型接頭也能夠適應(yīng)管子的預(yù)定的熱膨脹，因此可以用作脹縮接頭。該接頭的剩余部分在圖1和其它圖中有所介紹。圖11表示類似的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶有彈簧套環(huán)R1，該套環(huán)R1帶有兩端R4和R5，用于緊貼管子保持襯套5A并且向外推動(dòng)卡爪。
圖7也是本發(fā)明的小型接頭，與圖6相比，對(duì)卡爪進(jìn)行了改動(dòng)，以便連接兩根管子，每根管子圍繞其端部具有周向臺(tái)肩擋圈r1。卡爪60和62的外表面如60H和62H所示。60G和62G表示位于卡爪60和62主體內(nèi)的溝槽。首先，圍繞第一管子的端部推動(dòng)小型接頭的第一接收端，并且由于焊接擋圈r1與可滑動(dòng)卡爪60和62的傾斜外表面60H和62H之間的干涉作用而使得接頭的第一組卡爪擴(kuò)大。一旦卡爪經(jīng)過(guò)擋圈r1，第一組卡爪的溝槽60G和62G會(huì)下降并包圍擋圈r1，以便靠著圍繞第一管子端部的擋圈r1將卡爪鎖定。隨后，將第二根管子的端部推入接頭的第二接收開(kāi)口，并且通過(guò)克服卡爪外表面60H和62H的干涉，接頭的第二組卡爪被抬起，直到跨過(guò)圍繞第二管子端部的焊接擋圈r1。一旦卡爪跨過(guò)擋圈r1，接頭的第二組卡爪的溝槽60G和62G就會(huì)下將并圍繞擋圈r1，以便靠著圍繞第二管子端部的擋圈r1將卡爪鎖定。
如參照?qǐng)D6所述，溝槽6G和62G的長(zhǎng)度被預(yù)定為能夠適應(yīng)管子長(zhǎng)度的熱變化。圖7中的管子被安裝成能夠適應(yīng)與間隙G的長(zhǎng)度相等的預(yù)期熱膨脹。該接頭的其余部分在圖6和其它圖中有所介紹。
圖8所示的接頭與圖1的類似，但是圖8中的接頭帶有位于接頭體內(nèi)的軸向可拉伸的套環(huán)R，以用于具有較高熱膨脹系數(shù)的塑料管或聚乙烯管。比如，40英尺長(zhǎng)的聚乙烯管在發(fā)生華氏100度的溫度變化時(shí)會(huì)增長(zhǎng)4英寸。在這種溫度變化的情況下，不再使用圖4中的卡爪以及卡爪拉拔器，套環(huán)位于接頭體C1內(nèi)，用以限制襯套跟隨管子移動(dòng)。該套環(huán)由與管道內(nèi)的流體化學(xué)相容的、有彈性并有凸棱的材料制成。該套環(huán)是如此構(gòu)成的設(shè)置兩個(gè)趾環(huán)R4和R5，二者被中間的框架分隔開(kāi)，套環(huán)包括傾斜肋R2和R3以及中心環(huán)R1(具有預(yù)定的寬度和厚度)，該中間環(huán)經(jīng)過(guò)中間肋R2和R3連接到R4和R5上。該套環(huán)由接頭體以及襯套自身保持在合適的位置。對(duì)于接頭的其他部分之前的附圖對(duì)此已經(jīng)有所介紹。
圖9與圖8大致相同，在套環(huán)R中，趾環(huán)R4和R5以及環(huán)R在一個(gè)平面內(nèi)被分割開(kāi)，除此之外其結(jié)構(gòu)與圖8中的相同。以S1表示環(huán)R的分割面。這種類型的環(huán)可以用于(用于聚乙烯管)水環(huán)境中，比如在海底、河底以及在湖床上，這些地方的溫度大致保持穩(wěn)定或者僅有幾華氏度的較小變化。在水面處將戳刺管子，然后以連續(xù)的方式將管子向下推，并且通過(guò)排出管內(nèi)的空氣而使管子在水中下沉。趾R11和R12被壓入管壁，以便咬合管壁。以多個(gè)螺栓R6制成的裝置用來(lái)擠壓套環(huán)R的趾R11和R12。通過(guò)擰動(dòng)而使螺栓R6的桿R7的末端R8前進(jìn)，環(huán)R的直徑減小并且朝向管子和接頭體的中心向內(nèi)移動(dòng)。螺栓的頭部R6壓緊襯套密封件R9，以便獲得防水密封。可以在C1和R1之間圍繞螺栓桿R7安裝彈簧加載的可膨脹密封件。所述趾R11和R12壓縮V形襯套15和15A并將其保持在合適的位置，或者向兩側(cè)推壓襯套，使其分開(kāi)。如果管道很長(zhǎng)并且會(huì)有水流擾動(dòng)，那么可以設(shè)置溝槽g1和g2并且將趾R11和R12裝入這些溝槽，以便將其鎖定在溝槽內(nèi)的適當(dāng)位置處。通過(guò)松動(dòng)螺栓，趾R11和R12退出溝槽g1和g2，從而取消對(duì)管子的限制。接頭的其他部分在之前參考其他附圖已經(jīng)有所介紹。該種類型的結(jié)構(gòu)也可以用于圖11所示的實(shí)施例。需要指出的是，類似R6的螺栓可以與圖8中的套環(huán)一起使用，以便將15和15A保持在適當(dāng)?shù)奈恢没蛘咄苿?dòng)15和15A分離并借此向外推動(dòng)卡爪60和62。還要指出的是，如果圖9中的套環(huán)沒(méi)有切口(如圖8所示)并且將該套環(huán)用于圖10和圖4中的接頭，那么可以省略圖4所示的帶有盲端98的盲孔94。
圖10與圖4相似，區(qū)別在于襯套密封件1有所變動(dòng)。該接頭與圖8中的接頭所解決的問(wèn)題相同，即管子隨著溫度變化而線性膨脹過(guò)大的問(wèn)題。圖8中的接頭或許可以用于不需要考慮能量損失的靠重力流的管道，但是當(dāng)使用泵將水通過(guò)管道泵送到沙漠時(shí)，就不能忽視運(yùn)轉(zhuǎn)泵的經(jīng)濟(jì)成本。因此，圖10的實(shí)施例提供了一種節(jié)能密封。在管子14和14A的管端16和16A之間，安裝有襯套1的橢圓形部分。橢圓形部分的內(nèi)壁9A的厚度可以小于相對(duì)的壁9。壁9A帶有多條線性切縫，類似平行與管道軸線延伸的切口S。當(dāng)發(fā)生熱膨脹時(shí)，管子14和14A的端部16和16A相向移動(dòng)，各切口S之間的帶狀物向外偏斜，但是偏斜僅在切口之間形成很小的間隙。這些縫狀的切口S平行于水流，因此，可以將渦流和能量損失減至最小。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖10中的橢圓形密封也可以用在其他附圖的實(shí)施例中。接頭的其余部分已經(jīng)在之前的附圖中有所介紹。
在圖12所示的接頭中，取代圓柱形的接頭體，將接頭的垂直橫向截面設(shè)置為八邊形。以60、60a、60b、60c、60d、60e、60f和60g表示每個(gè)卡爪，每個(gè)卡爪緊靠著管子14A的外表面21A處于接合鎖定位置。以21A和20A表示管子的內(nèi)徑和外徑。直線64表示任意兩個(gè)卡爪之間的共用平面。該接頭也可以構(gòu)造成任意的多邊形截面。該接頭的其余部分在圖4中已經(jīng)有所描述。
圖13所示的接頭與圖1中的接頭相似，不同之處在于，每個(gè)管子的端部帶有如圖6所示的溝槽14B。如圖6所示，每組中的每個(gè)卡爪60和62帶有朝向管子軸線徑向凸起的徑向凸鍵60B和62B。鍵60B和62B的高度與周向溝槽14B的深度相等。通過(guò)朝接頭中心向內(nèi)移動(dòng)卡爪，卡爪60、62組的鍵60B和62B隨著如之前所述卡爪的提高而被徑向地抬起，從而不受其所插入的溝槽的限制。同樣地，鍵60B和62B可以下落到溝槽14B內(nèi)，以便可滑動(dòng)地與溝槽14B鎖定。在線性切口73A內(nèi)可直線移動(dòng)的螺栓73將卡爪保持為與接頭體C1相連。以73C表示切口73A的上端，以73D表示下端。
圖14所示的接頭與圖1所示接頭相似，區(qū)別在于每個(gè)管子具有環(huán)繞其端部的周向臺(tái)肩擋圈r1。對(duì)于塑料管，該擋圈r1可以是圍繞管子端部設(shè)置的開(kāi)口環(huán)，加熱該環(huán)以使得擋圈r1在塑料管中熔出一個(gè)溝槽，從而定位該擋圈r1。以60G和62G表示卡爪60和62內(nèi)的溝槽。首先，圍繞第一根管子的端部推動(dòng)接頭的第一接收端，由于臺(tái)肩擋圈r1與可滑動(dòng)卡爪60和62的外表面之間的干涉而使得接頭的第一組卡爪擴(kuò)大。一旦卡爪橫貫擋圈r1，第一組卡爪的溝槽60G和62G會(huì)下降并包圍擋圈r1，以便靠著圍繞第一管子端部的擋圈r1將卡爪鎖定。隨后，將第二根管子的端部推入接頭的第二接收開(kāi)口，通過(guò)靠著卡爪的干涉外表面進(jìn)行推動(dòng)，接頭的第二組卡爪被抬起，直到這些卡爪跨過(guò)圍繞第二管子端部的擋圈r1。一旦卡爪跨過(guò)擋圈r1，第二組卡爪的溝槽60G和62G就會(huì)下降并圍繞擋圈r1，以便靠著圍繞第二管子端部的擋圈r1將卡爪鎖定。
如上文針對(duì)圖6、7的實(shí)施例所述，預(yù)先確定圖13中的管子的溝槽14B的長(zhǎng)度以及圖14中的卡爪的溝槽60G、62G的長(zhǎng)度，用以適應(yīng)管子長(zhǎng)度的熱變化。安裝后的管子要能適應(yīng)預(yù)期的熱膨脹，該預(yù)期熱膨脹的膨脹量與間隙G的長(zhǎng)度相等。因此，當(dāng)管子膨脹和收縮時(shí)，管子的端部可以在接頭內(nèi)自由滑動(dòng)，但是在卡爪凸鍵與管子溝槽的相互作用或者管子擋圈和卡爪內(nèi)溝槽的相互作用下，管子被保持在接頭內(nèi)。
盡管如圖所示采用螺栓來(lái)連接卡爪件和接頭體，但是也可以使用其他的連接方式。例如，除了圖14中的螺栓73之外，可以將Z、Z1和Z2所表示的支桿或支架固定在接頭體C1的端面或端部，比如將Z2焊到接頭體C1上，將Z或Z2擰緊到接頭體C1上，或者借助其他連接裝置，將Z1部分延伸入卡爪件60和62的接收孔中，以使得卡爪件被Z1保持并且能夠沿則Z1滑動(dòng)。需要指出的是，也可以將Z和Z2部分穿過(guò)接頭體C1的徑向開(kāi)口安裝，而不是安裝在接頭體C1的端部，而且Z和Z2部分也不是必須像圖14所示的那樣在接頭體之外緊靠端面F2。可以將這樣的連接用于本發(fā)明的任何一個(gè)實(shí)施例，并且可用于接頭的任意一端或兩端。將卡爪件與接頭體相連能夠確保在被向內(nèi)移動(dòng)進(jìn)入接頭體、以便允許管子插入、或者從接頭中釋放管子時(shí)，卡爪件將會(huì)保持在它們的相關(guān)位置上。此外，盡管本發(fā)明的各實(shí)施例公開(kāi)了所使用的各種緊固和調(diào)節(jié)裝置，但是這些裝置也可以用于其他實(shí)施例，或者可以進(jìn)行各種改變以適應(yīng)各實(shí)施例。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明接頭的一端可以具有不同類型的連接，比如凸緣連接、螺紋連接、環(huán)連接或任意形式的卡爪連接，以便符合與管子、軟管、管子和軟管配件以及閥等相連接時(shí)的不同要求和條件。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，接頭體的形狀可以是多邊形，卡爪的外周可以為多邊形而內(nèi)表面為圓柱形。而且，還應(yīng)理解的是，如果需要，接頭的任何一個(gè)拐角，包括襯套都可以做成圓角。還應(yīng)認(rèn)識(shí)的是，可以在不脫離更寬泛的發(fā)明概念的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行適應(yīng)性的改動(dòng)以獲得新的實(shí)施例，以下的權(quán)利要求公開(kāi)并限定了本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于連接到管子端部的接頭，包括接頭體，用于緊密地容納待連接的管子的端部，所述接頭體包括端部?jī)?nèi)錐面；一組卡爪件，所述一組卡爪件可滑動(dòng)地位于接頭體的端部?jī)?nèi)錐面內(nèi)，由此使得卡爪件朝向端部?jī)?nèi)錐面的接近接頭體末端的一端的直線移動(dòng)引起卡爪件沿接頭體徑向向內(nèi)的移動(dòng)并靠著插入接頭體內(nèi)的管子的端部；以及用于將卡爪件連接到接頭體上的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于將卡爪件連接到接頭體上的裝置包括穿過(guò)接頭體的線性槽，以及從卡爪件伸出且可滑動(dòng)地穿過(guò)所述槽的螺栓。
3.如權(quán)利要求2所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，螺栓具有位于其一端的頭部，并且其中至少一個(gè)線性槽具有朝向端部?jī)?nèi)錐面的、接近接頭體末端的一端的端部，以及在所述端部中的螺栓頭部容納凹陷，用于容納螺栓的螺栓頭部；所述螺栓從卡爪件上伸出并穿過(guò)所述槽，以便將螺栓和卡爪件鎖定在朝向端部?jī)?nèi)錐面的、接近接頭體末端的一端的合適位置上。
4.如權(quán)利要求2所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述接頭以端對(duì)端的方式連接兩根管子，每根管子具有端部，其中所述接頭體適于緊密地容納將以端對(duì)端的方式相連的兩根管子中的每根管子的端部，所述一組卡爪件朝向接頭體的一端定位，以便咬合待連接的兩根管子之一的端部，所述接頭還包括鄰近接頭體另一端的第二接頭體端部?jī)?nèi)錐面；可滑動(dòng)地位于接頭體的第二端部?jī)?nèi)錐面內(nèi)的第二組卡爪件，從而使得第二組卡爪件的卡爪件朝向第二端部?jī)?nèi)錐面末端的直線移動(dòng)引起第二組卡爪件的卡爪件沿接頭體徑向向內(nèi)移動(dòng)并靠著插入接頭體內(nèi)的有待連接的兩根管子中的另一根管子的端部；以及用于將第二組卡爪件的卡爪件連接到接頭體上的第二裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，螺栓在其一端具有頭部，并且其中在端部?jī)?nèi)錐面和第二端部?jī)?nèi)錐面中的每一錐面處的至少一個(gè)線性槽具有朝向端部?jī)?nèi)錐面或第二端部?jī)?nèi)錐面的、接近接頭體末端的一端的端部以及在所述端部?jī)?nèi)的螺栓頭部容納凹陷，所述凹陷容納穿過(guò)所述槽延伸的螺栓的螺栓頭部，以便將卡爪件和從卡爪件延伸的螺栓鎖定在朝向端部?jī)?nèi)錐面或第二端部?jī)?nèi)錐面的、接近接頭體末端的一端的合適位置上。
6.如權(quán)利要求4所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述一組卡爪件以及第二組卡爪件至少其中之一的至少一個(gè)卡爪件包括用于朝端部?jī)?nèi)錐面以及第二端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向外機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件、以便將卡爪件圍繞插入接頭的管子緊固的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于機(jī)械地向外移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件的裝置包括緊固螺栓。
8.如權(quán)利要求7所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述一組卡爪件以及第二組卡爪件至少其中之一的至少一個(gè)卡爪件包括用于離開(kāi)端部?jī)?nèi)錐面以及第二端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向內(nèi)機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件、以便將卡爪件圍繞插入接頭的管子松開(kāi)的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于機(jī)械地向內(nèi)移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件的裝置包括松動(dòng)螺栓。
10.如權(quán)利要求9所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于機(jī)械地緊固或者機(jī)械地松動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件的裝置包括從帶有螺紋通孔的連接件主體上伸出的突起，以便有選擇地螺紋連接緊固螺栓和松動(dòng)螺栓，并且其中，從所述至少一個(gè)卡爪件伸出并穿過(guò)槽的螺栓的螺栓頭具有兩個(gè)孔，其中一個(gè)是通孔，另一個(gè)是盲孔，當(dāng)通孔與貫穿凸起的孔相對(duì)準(zhǔn)的時(shí)侯，緊固螺栓能夠穿過(guò)所述通孔，當(dāng)盲孔與凸起對(duì)準(zhǔn)時(shí)，松動(dòng)螺栓的末端能夠進(jìn)入所述盲孔。
11.如權(quán)利要求10所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，可以有選擇地使用相同的螺栓作為緊固螺栓和松動(dòng)螺栓，這取決于螺栓穿過(guò)凸起中的孔的方向。
12.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述一組卡爪件的至少一個(gè)卡爪件包括用于朝端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向外機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件、以便將卡爪件圍繞插入接頭的管子緊固的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件的裝置包括緊固螺栓。
14.如權(quán)利要求13所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，緊固螺栓被擰入卡爪件，并且緊固螺栓的旋轉(zhuǎn)致使緊固螺栓抵靠接頭體作用，以便相對(duì)于接頭體移動(dòng)卡爪件。
15.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述一組卡爪件組的至少一個(gè)卡爪件包括用于離開(kāi)端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向內(nèi)機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件、以便將卡爪件圍繞插入接頭的管子松開(kāi)的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件的裝置包括松動(dòng)螺栓。
17.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，用于將卡爪件連接到接頭體上的裝置包括穿過(guò)接頭體的線性槽和從卡爪件伸出的穿過(guò)所述線性槽可滑動(dòng)的螺栓，其中所述一組卡爪件的至少一個(gè)卡爪件包括緊固螺栓，其用于朝向端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向外機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件，以及松動(dòng)螺栓，其用于離開(kāi)端部?jī)?nèi)錐面的末端線性向內(nèi)機(jī)械地移動(dòng)所述至少一個(gè)卡爪件，其中用于機(jī)械地向外移動(dòng)至少一個(gè)卡爪件的裝置以及用于機(jī)械地向內(nèi)移動(dòng)至少一個(gè)卡爪件的裝置包括從連接件主體伸出的凸起，所述凸起帶有螺紋通孔，以便有選擇地以螺紋連接緊固螺栓和松動(dòng)螺栓，并且其中從至少一個(gè)卡爪件伸出并穿過(guò)所述槽的螺栓的螺栓頭部包括通孔和盲孔，當(dāng)所述通孔與貫穿凸起的螺紋通孔對(duì)準(zhǔn)時(shí)，緊固螺栓能夠穿過(guò)所述通孔；當(dāng)所述盲孔與凸起對(duì)準(zhǔn)時(shí)，松動(dòng)螺栓的端部能夠延伸進(jìn)入所述盲孔。
18.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，將被插入接頭的管子具有端部溝槽，當(dāng)管子插入接頭體時(shí)，卡爪件適于咬合管子端部?jī)?nèi)的所述溝槽。
19.如權(quán)利要求18所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，卡爪件可以放松對(duì)溝槽的咬合，以便在管子膨脹或收縮時(shí)允許管子末端相對(duì)于卡爪件滑動(dòng)。
20.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，將被插入接頭的管子具有從其上突起的臺(tái)肩擋圈，而卡爪件具有溝槽，當(dāng)管子插入接頭體時(shí)，所述溝槽適于與管子端部?jī)?nèi)的臺(tái)肩擋圈相咬合。
21.如權(quán)利要求20所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，卡爪件可以放松對(duì)凸緣的咬合，以便在管子膨脹或收縮時(shí)允許管子末端相對(duì)于卡爪件滑動(dòng)。
22.如權(quán)利要求1所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，接頭適于連接兩根管子的端部，并且接頭體包括用于圍繞待連接管子端部進(jìn)行密封的至少一個(gè)襯套密封裝置，以防止從此處泄漏。
23.如權(quán)利要求22所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，至少一個(gè)襯套為鐘形襯套。
24.如權(quán)利要求22所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，待連接的管子在接頭體內(nèi)的管子末端之間形成間隙，并且襯套在接頭體內(nèi)跨接所述間隙，同時(shí)接觸并密封各個(gè)管子端部。
25.如權(quán)利要求24所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，還附加地具有配合襯套密封件使用的套環(huán)，以便伸展所述密封件使其跨過(guò)所述間隙。
26.如權(quán)利要求25所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，所述套環(huán)具有外周，并且還附加帶有用于將所述外周壓靠在插入接頭的管子端部的裝置。
27.如權(quán)利要求24所述的用于連接到管子端部的接頭，其中，襯套大致平滑地延伸跨過(guò)間隙，并且在間隙之間也大致平滑，由此基本防止流經(jīng)管子的流體產(chǎn)生渦流，并且襯套具有位于切縫之間的條帶，以便當(dāng)管子熱膨脹和收縮期間造成管子端部彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)允許條帶偏斜。
全文摘要
用于連接到管子(14、14A)端部的接頭(C1)，包括卡爪件(60、62)，適于沿著接頭體內(nèi)的端部?jī)?nèi)錐面(60A，62A)滑動(dòng)，由此使得卡爪件朝向鄰近接頭體端部的端部?jī)?nèi)錐面的一端的直線移動(dòng)引起卡爪件沿接頭體的徑向向內(nèi)移動(dòng)，壓緊插入接頭體內(nèi)的管的端部。所述接頭可以包括起彈簧作用的鐘形襯套(1)，可以通過(guò)在接頭體內(nèi)圍繞襯套安裝彈性的套環(huán)(R)來(lái)增強(qiáng)襯套的彈簧作用。
文檔編號(hào)F16L25/00GK1860323SQ200380110605
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者阿吉特·辛格·吉爾 申請(qǐng)人:阿吉特·辛格·吉爾