專利名稱：管配件以及使用這種配件的管聯(lián)接組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明g 的管聯(lián)接組件,
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中，已知各種類型的用于將管道(tube)和管(pipe) 聯(lián)接在一起的配件。 一般地，已知的配件包括同軸設(shè)置在管上的套 管。然后，將型鍛環(huán)(swage ring,陷型環(huán))軸向地推動套在套管上， 以引起套管徑向向內(nèi)的變形(即徑向壓縮)。這種變形導致管道或 管的局部變形，由此在套管與管之間提供了緊密的配合。在美國專 利第 6,450,553 號和第 5,114,191 號以及美國^>布申i青 US/2006/0186666中提供了已知配件類型的實例。
關(guān)于已知的型4提(swage,陷型成型)類型配4牛(如上所述) 的一個問題包括，配件置于適當?shù)奈恢煤笮湾懎h(huán)的軸向移動。因此， 型鍛環(huán)的移動可能破壞該配件布置的整體性。針對這個問題，美國 專利第5， 181 ，752號與第6,692,040號已經(jīng)提出了在套管與型鍛環(huán)之 間的i殳置鎖定才幾構(gòu)。然而，這才羊的鎖定才幾構(gòu)(例如在美國專利第5,181,752號中所教導的)被設(shè)計成在將型鍛環(huán)幾乎完全推進到套管 上之后被接合。此外，這些鎖定機構(gòu)包括開槽的或者粗糙的表面， 以增強套管與型鍛環(huán)之間的摩擦配合。然而，這樣的表面也將會妨
礙型鍛環(huán)的推進。
已知型鍛配件裝置的另一個問題是，通常需要復雜的設(shè)備以用 于推進型鍛環(huán)。此外，已知型鍛類型配件典型性地設(shè)計成用于小直 徑的管道和管(即，直徑小于2英寸)。當連接大直徑的管時，由 于型鍛類型裝置不足以承受這些較大管子中所產(chǎn)生的壓力，因此通
常要使用法蘭等零件。
已知裝置的又一個問題在于，當將兩個管連接在一起時需要一 個單獨的內(nèi)套管。在這種情況下，將這些管的端部插入到套管的相 對的端部中，然后4,進各自的型4歡環(huán)。這種布置通常^艮麻煩，并且 對于大直徑管有時是無效的。
本發(fā)明用于解決上述的現(xiàn)有技術(shù)裝置中一個或者多個缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明才是供了一種可用于各種直徑的管的配件。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于管及類似物的配件，該 配件具有設(shè)在管上的內(nèi)環(huán)或套管、以及重疊在內(nèi)環(huán)上的外壓縮環(huán)或 型4提環(huán)。在該環(huán)與套管之間i殳置鎖定系統(tǒng)以防止環(huán)與套管間的不希
望的軸向移動。
在又一個方面，本發(fā)明在套管與壓縮環(huán)之間^是供了單向鎖定才幾構(gòu)。在又一個方面，本發(fā)明提供了 一種用于接合套管和壓縮環(huán)的設(shè)備。
在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用于連接管的聯(lián)接組件，該 聯(lián)接組件包括本發(fā)明的各種形式的配件。
在又一個方面，本發(fā)明提供了 一種能夠熱裝配至或者焊接至管
6勺酉己4牛。
在又一個方面，本發(fā)明提供了一種用于通過型鍛而沿圓周連接
至管的管配件，包括
-適合設(shè)置在管上的內(nèi)環(huán)；以及，
-適于i殳置在內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；
-所述內(nèi)環(huán)具有包4舌第一組齒的外表面；
-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；
-其中，當所述外環(huán)^皮推進到內(nèi)環(huán)上時，所述第一組齒與第二
組齒4皮此適配而4妄合。
在又一個方面中，本發(fā)明提供了在管上"i殳置配件的方法，包括
-將內(nèi)環(huán)設(shè)置在管上；
-將適于配合的外環(huán)設(shè)置到內(nèi)環(huán)上；
—將外環(huán)推薦到內(nèi)環(huán)上，以引起內(nèi)環(huán)對管的徑向壓縮并且由此
引起管的型鍛；
-鎖定內(nèi)環(huán)和外環(huán)各自的軸向4立置以防止它們分離。
在又一個方面中，本發(fā)明提供了用于連接第一管的端部和第二 管的端部的寫關(guān)4妄組件，包4舌畫適于固定至第一管的第一配件； -適于固定至第二管的第二配件； -第一配件和第二配件的各自均包括
-適于設(shè)置在管上的內(nèi)環(huán)；以及，
-適于"i殳置在內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；
-所述內(nèi)環(huán)具有包括第一組齒的外表面；
-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；
-其中，當所述外環(huán)在內(nèi)環(huán)上推進時，所述第一組齒和第 二組齒4皮此適配而才妾合；
-連接器，連接第一配件與第二配件以防止它們之間的軸向分離。
在又一個方面，本發(fā)明^是供了連^妻管的端部的方法，包括
-將第一配件設(shè)置在第一管上且將第二配件設(shè)置在第二管上， 所述配件各自均包纟舌內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并且每個所述步馬聚均包4舌
a) 將內(nèi)環(huán)i殳置在管上；
b) 將適于配合的外環(huán)i殳置在內(nèi)環(huán)上；
c) 在內(nèi)環(huán)上推進外環(huán)，以引起內(nèi)環(huán)對管的徑向壓縮并且 由此引起管的型鍛；
d) 鎖定內(nèi)環(huán)和外環(huán)各自的軸向4立置，以防止其分離；
-軸向地對齊所述第 一管與第二管并且在它們間設(shè)置密封件 (seal);
-將所述管推進在一起；以及
-連接第 一配件與第二配件以防止它們之間的相對移動。在又一方面，本發(fā)明提供了用于連接第一管的端部與第二管端
部的聯(lián)接組件，其中，所述第二管設(shè)置有法蘭，所述組件包括
-適于固定至第一管的配件，所述配件包括；
國適于設(shè)置在管上的內(nèi)環(huán)；及，
-適于設(shè)置在內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；
-所述內(nèi)環(huán)具有包括第一組齒的外表面；
-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；
-其中，當所述外環(huán)在內(nèi)環(huán)上推進時，所述第一組齒與第 二組齒4皮此適配而4妄合；以及，
-法蘭板，連接至所述配件，所述法蘭板包括
-大體環(huán)形的圓盤，具有與第一管的內(nèi)腔相對應的中心孔 和用于密封地接合第一管的端部的密封件；以及，
-包括螺栓孔，這些螺栓孔與第二管的所述法蘭上的螺栓
在又一個方面，本發(fā)明提供了將第一管聯(lián)接至具有法蘭的第二 管的方法，包括
-將配件設(shè)置在第一管上，包括步驟
a) 將內(nèi)環(huán)設(shè)置在第一管上；
b) 將適于配合的外環(huán)"i殳置在內(nèi)環(huán)上；
c) 在內(nèi)環(huán)上4,進外環(huán)，以引起內(nèi)環(huán)-寸第一管的徑向壓縮 并且由此引起第一管的型鍛；
d) 鎖定內(nèi)環(huán)和外環(huán)各自的軸向位置以防止其分離；
-在第 一 管的端部上i殳置法蘭板，該法蘭板覆蓋第 一 管的開口 ； -將法蘭板連〗妻至該配件；
12-軸向地對齊所述第一管的端部與第二管的法蘭端部，并且將
所述管推進在一起；以及
-將第一管的法蘭板固定至第二管的法蘭。
在又一個方面，本發(fā)明提供了用于密封管的端部的聯(lián)接組件， 包括
-適于固定至管的配件，所述配件包4舌
-適于設(shè)置在管上的內(nèi)環(huán)；以及，
-適于i殳置在內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；
-所述內(nèi)環(huán)具有包4舌第一組齒的外表面；
-所述外環(huán)具有包4舌第二組齒的內(nèi)表面；
-其中，當所述外環(huán)在所述內(nèi)環(huán)上推進時，所述第一組齒 與第二組齒^皮此適配而^妄合；以及，
-連4妄至所述配件的法蘭^1,所述法蘭纟反包括
-大體環(huán)形的圓盤，具有與第一管內(nèi)腔相對應的中心孔和 用于密封地接合第一管的端部的密封件；以及
-多個沿圓周間隔的螺4全孔；以及
-用于固定至法蘭才反的盲才反法蘭(blind flange )。
因此，在一個方面，本發(fā)明提供了將配件設(shè)置在管上的方法， 包括
-設(shè)置由熱膨脹材料形成的金屬卡圈(collar),所述卡圈的內(nèi) 徑比管的外徑??；
-加熱卡圈以4吏其內(nèi)徑擴張；
-將管插入穿過卡圏的內(nèi)徑；-冷卻卡圈以^吏卡圈的內(nèi)徑還原至未擴張的大小； -由此所述卡圏對管進行了型鍛。


通過以下參照附圖的詳細描述，本發(fā)明的這些及其他特征將變 得更加明顯，在附圖中
圖1是正在安裝在管上的本發(fā)明配件的橫截面視圖。
圖2是在安裝至管上之后的圖1的配件橫截面視圖。
圖3和圖4是示出了用于將圖1的配件連接至管的設(shè)備的實例
的4黃截面^L圖。
圖5至圖8是示出了利用圖1的配件將兩個軸向相鄰的管對4妻 (buttjoin)在一起的聯(lián)接系統(tǒng)的橫截面視圖。
圖9至圖12是示出了通過圖1的配件將法蘭連4妄至管的一黃截
面視圖。
圖13至圖15是圖1的配件的變型的橫截面視圖。
具體實施例方式
在本說明書中，使用了術(shù)語"聯(lián)接環(huán)(coupling ring )"與"聯(lián)接 器(coupling)，，。術(shù)語"聯(lián)接環(huán)"將理解為表示適于附連至管的外表 面的配件。術(shù)語"聯(lián)接器"將理解為表示將兩個管連接在一起的裝置， 優(yōu)選地以端對端或者對4妻的方式連4妻。在圖1中示出了本發(fā)明的一個實施例。在所示的實施例中，大
體環(huán)形的配件或聯(lián)接環(huán)10同軸地設(shè)置在管12的外徑上。配件10 -沒置為兩個部分，即， 一個內(nèi)環(huán)或者套管14以及一個外壓縮環(huán)16。 內(nèi)環(huán)14和外環(huán)16都是大體環(huán)形的并且包括內(nèi)表面和外表面。環(huán)14 的內(nèi)表面18相對其軸向長度具有大體恒定的直徑，其中，該直徑 的大小被確定成可滑動地容納在管12的外表面上。通常，內(nèi)環(huán)14 的內(nèi)徑優(yōu)選地僅略大于管12的外徑。如本領(lǐng)域的4支術(shù)人員將理解 的，內(nèi)表面18可以設(shè)置有凹槽、缺口、肋或者其他結(jié)構(gòu)特征，以 幫助與管12的外表面形成緊密的摩纟寮配合。為了方1^更，本附圖未 示出內(nèi)表面18具有這才羊的4爭4正。
內(nèi)環(huán)14的外表面20是斜i皮形的，乂人而內(nèi)環(huán)14的第 一端部13
的厚度比相對的第二端部15的厚度薄。因此，當從內(nèi)環(huán)14的第一 端部13移動到第二端部15時，該環(huán)的外徑增加。外表面20優(yōu)選 地還具有多個成角度的齒22。優(yōu)選地，這些齒22i殳置在內(nèi)環(huán)14的 基本整個表面上。這些齒22朝內(nèi)環(huán)14的4交厚的端部15形成角度。 這種形成角/復的目的將在以下的討i侖中闡明。
外環(huán)16尋皮i殳計為與內(nèi)環(huán)14相似、，^f旦是方向相反。即，外環(huán)的 外表面24可以是大體平坦的，由此使外環(huán)16具有大體恒定的外徑。 然而，如在以下將進一步討論的，夕卜環(huán)16的外表面24可以針對各 種目的設(shè)置有許多不同的結(jié)構(gòu)特征。
外環(huán)16包括大體殺牛i皮形的內(nèi)表面26。這種結(jié)構(gòu)導致了外環(huán)14 的與較薄的第二端部30相比較厚的第一端部28。換句話說，夕卜環(huán) 16的內(nèi)徑,人第一端部28至第二端部30逐漸減小。外環(huán)16的內(nèi)表 面26優(yōu)選地設(shè)置有多個成角度的齒32,其中，這些齒朝外環(huán)16的
壽交厚的第一端28形成角度。將內(nèi)環(huán)14和外環(huán)16的尺寸確定成4吏得當各自的第一端及第二 端對準時，允許內(nèi)環(huán)14同軸地裝配在外環(huán)16中。
如圖1所示，將配件或聯(lián)j妄環(huán)10安裝在管12上首先包括將內(nèi) 環(huán)14設(shè)置在管12上，其中，內(nèi)環(huán)14與管12是同軸布置的。內(nèi)環(huán) 14定4立在管上的期望4立置處。然后，外環(huán)16同軸;也滑動到內(nèi)環(huán)14 上。如上所討i侖的，內(nèi)環(huán)14的外表面20以及外環(huán)16的內(nèi)表面26 是斜i皮形的。為此原因，將理解的是，當安裝該配件時，環(huán)14、 16 定位成<吏-得內(nèi)環(huán)和外環(huán)各自的第一端部13、 28及第二端部15、 30 對準。換句話i兌，外環(huán)16的第二端部30 (具有最大的內(nèi)徑)與內(nèi) 環(huán)14的第二端部15 (具有最大的外徑)對準。在這種布置中，乂人 以上討論中將理解的是，設(shè)置在內(nèi)環(huán)14的外表面20上的齒22將 與設(shè)置在外環(huán)16的內(nèi)表面26上的齒32相反地形成角度。這種定 向在內(nèi)環(huán)14與外環(huán)16之間^是供了凈束齒裝配(ratchet fit),由此允許 外環(huán)16在內(nèi)環(huán)14上^f又沿一個軸向方向移動，如箭頭A所示。
圖2示出了圖1中配件10的最終狀態(tài)，即，外環(huán)16完全推進 到內(nèi)i不14上后。齒22、 32的凈束齒4乍用(ratcheting action ) 一尋王不14、 16機械地鎖定在一起。將理解的是，齒的布置防止了外環(huán)16沿箭 頭B所指方向的軸向移動。此外，環(huán)14和環(huán)16的刮-i皮4侖廓防止外 環(huán)沿箭頭A所指方向的軸向移動。在后一種情況下，沿箭頭A方 向的軸向移動還被管12的變形量所限制。
盡管上述已經(jīng)涉及了內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的由指向相反的斜坡和 齒結(jié)合形成的鎖定機構(gòu)，將理解的是，在不使用這些齒的情況下也 同樣可以達到相同的效果。在這種情況下，內(nèi)環(huán)與外環(huán)的相互接合 可以^f又通過摩纟察配合來實J見?？蒦^4奐;也，可以在其中一個或兩個表 面上設(shè)置肋、凹槽、粗糙結(jié)構(gòu)或者任何其他對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 顯而易見的結(jié)構(gòu)(means),以幫助增加內(nèi)環(huán)與外環(huán)的4妄觸面之間的 摩擦。盡管這種摩擦配合可能不提供像上述的凈束齒一樣的單向鎖
16定，^旦可以在該配件上i殳置夾4甘(brace)或者其^也類^f以裝置，以防 止內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的軸向相對移動。以下將結(jié)合圖3和圖4來說明 這種夾4計的實例。
仍然如圖2所示，當將外環(huán)16推進到內(nèi)環(huán)14上時，內(nèi)環(huán)將會 受到徑向壓縮力。于是該力將被傳遞到管12的壁，進而產(chǎn)生對管 的型鍛，或者外徑的局部縮小。將理解的是，將外環(huán)的抗張強度選 4奪成主要導致了內(nèi)環(huán)的變形。例如，這可以通過4吏用比內(nèi)環(huán)更厚的 外環(huán)來實現(xiàn)。也將理解的是，在此過程中可能導致外環(huán)向外的某些 變形。在某些情況下，如圖2所示，管的內(nèi)徑也可能被縮小。管12 的被壓縮的區(qū)域在34處示出。
一旦將配件10固定在如圖2所示的適當?shù)奈恢弥?，將理解?是，管的外徑的壓縮在管12的外壁上、配件10的相對端處形成了 第一棱邊(ledge) 36和第二棱邊38。棱邊36、 38將用于限制配件 10與管12之間的相》寸軸向運動。
如上所述，內(nèi)環(huán)14的內(nèi)表面18可i殳置有一個或多個4曹或隆起 等(未示出)。這種槽、隆起等(其尺寸可能很小)用于增大內(nèi)環(huán) 14與管12之間的摩擦配合。在另一個實施例中，這種槽可采用突 出肋(prominent rib)的形式，例如在上述現(xiàn)有技術(shù)參考資料中所 示出的那些。在這種情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，這些肋 可能產(chǎn)生諸如在圖2中所示的36、 38處的那些額外的棱邊。
圖3和圖4示出了可以用來將該配fH妻合至管12的組件的兩 個實例。在這兩種情況下，該組件包括在配件10的相對端之間延 伸的許多支架40。在一個實施例中，這些支架具有大體"U"形的4侖 廓，其第一臂42用于鄰接外環(huán)16的第一端部28，而第二臂44用 于鄰接內(nèi)環(huán)14的第二端部15。軸向延伸的連4妄臂46將臂42與44 連4妄起來。支架40的第二臂44擠靠在內(nèi)環(huán)14的第二端部15上，并且防止在外環(huán)16 4偉進期間內(nèi)環(huán)14的軸向移動。支架40的第一 臂42設(shè)置有驅(qū)動裝置以用于將外環(huán)16推進到內(nèi)環(huán)14上。在圖3 中，這種驅(qū)動裝置以液壓缸48的形式示出。液壓流體(未示出) 為液壓缸48提供動力，由此將軸向分離力施加至支架40的第 一臂 42和外環(huán)16的第一面28。如爿夸理解的，該力4吏外環(huán)向內(nèi)環(huán)14軸 向地移動。在圖4中，示出了一個替代實施例，其中驅(qū)動裝置包括 定位螺栓(jactbolt) 50或類似物。將擰緊設(shè)置在定位螺栓上的螺母 52，以便在第一臂42與外環(huán)16之間施加如上所述的類似的軸向分 離力。盡管以上描述了驅(qū)動裝置或機構(gòu)的兩個實例，但是各種其他 替代物對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。例如，參照圖4, 定位螺栓50可以由延伸貫穿臂42中螺紋開口 (未示出)的螺栓來 取代。擰緊這些螺栓將使其以類似于定位螺栓的方式頂住外環(huán)16 推進。
如圖3和圖4所示，并且如本領(lǐng)域的沖支術(shù)人員所理解的，優(yōu)選 地使多個支架40圍繞配件10的周圍大體等距地間隔。這種布置將 用于沿配件10的周圍均等地分配由驅(qū)動裝置所產(chǎn)生的力，由此確 保外環(huán)與內(nèi)環(huán)完全;也4妻合。這些支架40可以是分幾部分連4妄在一 起或者可以是單獨地設(shè)置。將理解的是，支架和相關(guān)的驅(qū)動裝置的 數(shù)量將耳又決于管12的大小。例如，對于較小的管，可能只需要四 個支架(以90度角的間隔布置)，但是對于較大直徑的管就可能需 要更多的支架。在一個伊C選實施例中，支架40凈皮連4妄在一起以形 成適于環(huán)繞該配件10的環(huán)形本體。該本體將伊C選i也i殳置為兩個部 分，當將這兩個部分安裝在配件10上時這兩個部分連4妄在一起。 在一個實施例中，可以沿著端部由4交4連連接這些部分。支架的其他 變型一皮理解為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
還將理解的是，在安裝該配件后支架40可以留在適當?shù)奈恢?中，以才是供進一步的鎖定乂人而阻止外環(huán)16相對于內(nèi)環(huán)14軸向地移
18動。例如，在內(nèi)環(huán)和外環(huán)的接觸面未設(shè)置棘齒的的情況下，可以使
用這種布置。在這種情況下，支架40將用作夾鉗以使該配件保持
原才羊(如以上所述)。
圖5示出了本發(fā)明的一個實施例，其4是供了用于將兩個管對4妻 在一起的聯(lián)接器或組件。如圖5所示，兩個配件10與10a分別設(shè) 置在將要連接在一起的管12與管12a上。在這種情況下，首先以 上述方式將配件10與10a固定至各自的管。如圖5所示，這些配 件的環(huán)16和16a的外表面均設(shè)置有徑向向外延伸的法蘭54和54a。 這些法蘭54、 54a可以是在環(huán)16、 16a的整個圓周上延伸的單一結(jié) 構(gòu)，或者它們可以是不連續(xù)的，采耳又徑向突出翼片(protruding tab ) 的形式。在一個優(yōu)選實施例中，每個法蘭54、 54a均包括設(shè)置在外 環(huán)16的外表面上的徑向向外延伸的法蘭。在安裝夾具10、 10a之 后，管12、 12a的相對端合在一起進而鄰接對齊。在管的相對端之 間設(shè)置密封件56。該密封件56可以包括任何類型的彈性密封件， 諸如為本領(lǐng)域的才支術(shù)人員所/>知的密封墊等。
多個連接桿58在法蘭54與54a之間延伸并且穿過設(shè)置在這些 法蘭中的孔。配合螺母60、 60a用于爿奪連4妄斥干58的各個端部固定 至法蘭。如將理解的，檸緊螺母60和/或60a 一年4吏配件10與10a向 彼此推進。這又將使管12、 12a的相對端緊抵彈性密封件56,由此 在其間產(chǎn)生流體和壓力的緊密密去于。如上所述，在4尤選實施例中， 法蘭54和54a的各自均包括徑向延伸的法蘭。以這種方式，這種 法蘭可以設(shè)置有許多孔以接收連接桿58,從而便于安裝。盡管螺母 60和60a ^皮示出"i殳置在4干58的相對端上，將理解的是，這些端部 中的一個可以由4氐靠法蘭54或54a的螺纟全頭替^L類似地，通過
將連4妄4干58的一個端部7JC久;l也固定至(通過焊4妄等方法)相應的
法蘭，可以省去一個螺母。在任一種情況下，將被理解的是，擰緊 剩下的螺母將提供以使這些配件結(jié)合在一起所需的力。此外，盡管檸緊螺母60和60a可以在外環(huán)16上施力口力以進一步4吏其在內(nèi)環(huán)14 上延伸，將理解的是，這種力將不足以使上部的環(huán)16移開(unseat )。
圖6中示出了本發(fā)明的又一實施例，其中用相同的參考標號來 表示與上述那些元件相同的元件。在這種情況下，如關(guān)于圖5所述 的，配件10和10a固定或安裝在將被連接起來的管12和12a上。 將管12和12a放置成鄰接對齊，且在兩管間具有彈性密封件56。 在圖6的實施例中，假設(shè)已經(jīng)將這些配件以及由此管的對接端推進 在一起，從而在它們之間形成壓力的緊密密封。在此之后，設(shè)置夾 具59以保持緊抵密封件56所需要的壓力。在圖6所示的實施例中， 配件10和10a的外環(huán)16、 16a的外表面分別地設(shè)置有各自的一個 或多個肋62和62a。夾具59隨之i殳置有適于容納肋62和62a的配 合沖曹61禾口 61a。 ^M務(wù)J里角罕的，才曹61、 61a與月力62、 62a ^皮it匕4妻合乂人 而阻止配件10與10a的軸向分離。將理解的是，在另一個實施例 中，外環(huán)16可以-i殳置有適于容納夾具59上的配合肋的槽。
夾具59可以包4舌大小確定為沿周界與配件10和10a重疊的環(huán)。
在這種情況下，夾具59將優(yōu)選地設(shè)置為兩個部分，這兩個部分可 以夾緊在一起或者可以包括軸向延伸的鉸鏈以方便夾具的安裝。此 外，環(huán)形夾具可以具有實心的(solid)圓4主形狀或者可以包4舌其間 有多個臂延伸穿過的一對相對的環(huán)。用于將配件10和10a結(jié)合到 一起的夾具59的各種其他布置，對于本領(lǐng)域的4支術(shù)人員將是顯而 易見的。
圖7示出了圖5中所示的組件的變型，其中，用相同的參考標 號來表示相同的元件。圖7中示出了用于將配件10和10a 4偉進在 一起的另一個實施例。在這種情況下，這些配件不包括任何圖5中 示出的那些法蘭。4偉進力由多個連4妄支架64和64a施加至配件10、 10a。連4妄支架64、 64a分別包括后部的(即，在遠離管12與12a 之間的對接接頭(butt joint)的方向上)、徑向向內(nèi)延伸的第 一臂66 、66a，這些第一臂4氐靠配件10、 10a的第一端(或后端)。支架64、 64a還分另'J包括前部的(即，在朝向?qū)?妄才妄頭的方向上)、徑向向外 延伸的第二臂68與68a。第二臂68、 68a設(shè)置有孔，連接桿70穿 過這些孔延伸。螺母72和72a設(shè)置在第二臂68、 68a的后部側(cè)面 上，以將這些連4妄桿70固定至支架64和64a。如將理解的，擰緊 螺母72、 72a將使支架64、 64a向彼此推進。依次地，第一臂66 和66a隨后緊密4妾觸(impinge)配件10和10a，由此4吏這些配件 軸向:l也朝向;f皮jt匕施加壓力。由于這些配<牛凈皮固定至管12、 12a，因 此鄰接的端部朝向;f皮此軸向地施加力。在這種對4妻4妄頭處i殳置密封 件以用于確保壓力緊密密封布置。在一個實施例中，該密封件可以 簡單地包括密封圏或者O形環(huán)或者諸如圖6中所示的元件56的密 封件。圖7中示出了密封件的又一變型，并且包括密封環(huán)78的使 用，該密封環(huán)將在下面進一步討論。
可選擇地，第二臂68和68a可以分別設(shè)置有徑向向內(nèi)延伸的 延伸部74、 74a，這些延伸部用于在第二^# 68和68a張緊時(即， 螺母72、 72a檸緊時)穩(wěn)固這些臂。
如對圖5中組件的描述一才羊，通過4吏連4妻4干70的其中一個端 部i殳置有螺栓頭或者通過^f吏這個端部永久地固定至第二臂68，可以 省略一組螺母72和72a。各種其<也的^# 物可以用于這個目的。
支架64和64a可以圍繞管12、 12a周圍的大體等間距地單獨 設(shè)置。可替代地，這些支架可以在安裝時連接在一起而成為大體圓 柱形的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，該結(jié)構(gòu)將一皮i殳置為可以4交沖妄在一起的 至少兩個部分以利于安裝。
為了增強管12、 12a的對接接頭間的密封性，第一臂66和66a 可以設(shè)置有螺紋孔，螺栓76和76a延伸穿過這些螺紋孔。擰緊螺栓76、 76a將會導致進一步的張力施加至管12、 12a的端部，由此 施加進一步的密封力。
圖7還示出了管12、 12a的對接端之間的密封件的變型。如圖 所示，代替設(shè)置在接頭處的彈性密封件，設(shè)置了一個大體環(huán)形的密 封環(huán)78。該密封環(huán)78包括相對指向的圓環(huán)形槽80、 80a,這些圓 環(huán)形槽適于分別容納管12和12a的端部。將諸如O形環(huán)、密封墊 等的彈性密封件設(shè)置在每個槽80、 80a中以確保在管12、 12a之間 的接頭處形成壓力緊密密封。
圖8示出了圖7的密封裝置與圖6中所示的夾緊裝置59 —起 使用。如上所述，夾緊裝置59用于將配件10和10a保持在所希望 的相對位置處，由此保持管12與12a之間的密封。
圖9示出了本發(fā)明的又一個實施例，其中用相似的參考標號來 表示與上述那些元件相似的元件。在一些情況下，字母"b"用來 表示任何不同的元件。圖9示出了這樣一個實施例，其中在管上i殳 置法蘭而無需焊接等。圖9中所示的實施例尤其適用于將平端口管 12連接至具有法蘭82的另一個管12b。如圖所示，配件10安裝在 管上，4妄近管的一端。配件10 (其包括內(nèi)環(huán)14和外環(huán)16)安裝在 管12上的方式與上述相同。在所示的實施例中，配件的外環(huán)16的 外表面設(shè)置有許多徑向向內(nèi)延伸的帶螺紋的螺栓孔(未示出)。這 些螺一全孔適于容納螺栓84，下面將進一步說明這些螺栓。通常至少 設(shè)置兩個螺 f全孔，然而，孔的凄t量對于本領(lǐng)域的4支術(shù)人員來說將是 顯而易見的，并且將取決于許多變量，其中一個變量是管12的直 徑。
圖9還示 出了包括適于與管12的端部配合的法蘭板86的法蘭 組件。在一個方面，法蘭—反86可以包4舌適于容納管12端部的圓環(huán) 形槽88。優(yōu)選地，槽88還將壁與法蘭板86之間形成流體緊密密封。該法蘭板86通常會包括大 體上與管12的內(nèi)腔相對應的中心開口。該法蘭4反86適于連接至詔: 置在第二管12b上的法蘭82。如所公知的，這種連接典型地通過將 法蘭才反86緊密i也密去于至法蘭82的多個螺栓92和螺母94來實J見。 同樣如所公知的，優(yōu)選地將密封墊或其他類似的密封材料(未示出) 設(shè)置在法蘭板86與法蘭82之間的界面處，以確保它們之間的流體 緊密密封。
支架組件96將法蘭4反86連4妻至配件10。該支架包括許多臂 98,臂的一端聯(lián):接至(優(yōu)選地永久性地)法蘭一反86。這些臂98在
相同方向上延伸并且適于在管12的外表面上方延伸。如圖所示， 這些臂98優(yōu)選地大體等距地i殳置在管12的圓周上。然而，在本發(fā) 明的范圍內(nèi)各種其他布置也是可能的。例如，這些臂98可以被單 一的環(huán)形體代替。然而，將理解的是，使用這些臂98是用于減小 支架組件的重量。這些臂98的與法蘭板86相對的端部設(shè)置有螺栓 孔以容納螺栓84。設(shè)置在這些螺栓84上的螺栓頭85允許將螺栓檸 緊至配件10的外環(huán)16，由此將支架組件96連4妾至配件10。
在裝配圖9中的裝置時，首先將配件IO安裝在管12上。然后 將法蘭板86和支架組件96緊靠管12的端部安裝，其中管的端部 與法蘭板86的一部分形成了密封。如上所述，實現(xiàn)這種密封的一 種方式包括在法蘭板中設(shè)置槽，該槽包括彈性密封件并且適于容納 管12的端部。將法蘭板和支架組件推進至管12上，直到設(shè)置在臂 上的螺4全孔與外環(huán)16上的螺纟全孔對準。然后將螺一全84插入穿過兩 個螺栓孔并且檸緊以將支架組件96固定至配件10。將理解的是， 將支架組件96連接至配件10將把管12的端部壓入設(shè)置在法蘭板 86上的槽88中，由此在它們之間形成密封。形成這種密封所需要 的力可以通過多種方式實現(xiàn)。例如，可以用夾緊裝置(未示出)迫 使法蘭板和支架組件緊靠管12。也將理解的是，支架組件96的這些臂98可以包括一連串的螺栓孔以適應配件10與管12端部的不 同或變〗匕的間隔。
圖10中示出了圖9的裝置的又一實施例。在這種情況下，管 12、配件IO、支架組件96以及法蘭板86與以上所述的基本相同。 然而，在這種情況下，不存在第二管(圖9中的12b)，并且替代地， 將一個盲板法蘭100固定至法蘭板86的外表面。如本領(lǐng)域的技術(shù) 人員所知的，盲板法蘭用于密封管的內(nèi)部。如上所述，任何已知的 密封件都可以設(shè)置在法蘭板86與盲板法蘭100的界面處。
圖lla與圖llb提供了圖9的裝置的實例，其中能夠在法蘭板 與管的端部之間施加密封力。因此，圖lla和圖lib示出了圖9示 出的實施例的變型，其中用相同的參考標號表示相同的元件。相似 但是改進的元件用相同的參考標號標示，但為了清楚增加了字母 "b"。在圖lla所示的實施例中，支架組件96b的臂98a設(shè)置有延伸 臂102，這些延伸臂接合配件10的后端部(即與法蘭板86相對的 端部)。這些延伸臂上設(shè)置有帶螺紋的螺栓孔，在這些螺栓孔中設(shè) 置螺才全104。螺栓104 一皮i殳計成穿過延伸臂102突出并且緊密4妻觸 配件10的后端部。如一夸理解的，當螺一全104檸緊時，或者頂著配 件10前進時，支架組96a和法蘭^反86沿向后的方向一皮4,動，由此 在管12的端部與法蘭板86之間形成密封力。如圖lla所示，在臂 98b中"i殳置一定程度的空隙106以允許支架組96b在配件IO上向后 移動。
支架組件96b的延伸臂102可以是與臂98b —體的或者可以固 定地連接至該臂上。可替換地，如圖llb所示，延伸臂102可以作 為單獨的零件而連接至臂98b。利用延伸穿過臂98b中的孔(未示 出)進而進入延伸臂102中的螺紋開口 (也未示出)的螺栓99可 以實現(xiàn)這種連4妻?？梢詢?yōu)選圖11 b的構(gòu)造，以 <吏支架組件適應于管 12的各種尺寸、配件10的各種尺寸和位置，并且也便于在配件上
24安裝。在一個實施例中，圖lib中示出的延伸臂102可以由與管12 同軸的環(huán)形圓盤所取代?？商鎿Q地，這種圓盤可以設(shè)置為一個或多 個部分并且固定至臂98b。
圖12示出了圖9至圖11所示的實施例的另一個變型。用相似 的參考標號表示圖12中所示的與先前圖中相同的元件。圖12示出 了第一管12與第二管12b之間的法蘭連接。第二管12b包括本技 術(shù)領(lǐng)域中所/>知的法蘭82。第一管12i殳置有如上所述的法蘭一反86。 即，法蘭板86優(yōu)選地包括含有彈性密封件的槽88,第一管12的端 部容納在該槽中。第一管12還設(shè)置有如上所述的配件10。圖12的 法蘭板86包括大體共軸地在管12上延伸的圓柱形延伸部108。在 一個實施例中，延伸部108在其外表面上包4舌一個或多個肋110。
還設(shè)置有支架組件112,以用于通過延伸部108將法蘭板86連 -接至配件10。在一個實施例中，該支架組件包括許多具有前端部(即 接近法蘭板86 )和指向相反的遠端部的臂114。這些臂114的前端 部包括適于容納延伸部108的肋110的槽116。這些臂114具有大 體"C，，形的一黃截面，其中存在袋狀部(pocket) 118,以用于在臂114 在配件上軸向地延伸時容納配件的一部分。臂114的后端部設(shè)置有 帶螺紋的螺栓孔(未示出)，螺栓120穿過這些螺栓孔延伸。擰緊 螺栓120使得它們抵靠配件10的后端部。 一旦通過配合槽116與 肋110而使得臂的前端部連接至延伸部108，將理解的是，擰緊螺 栓120的使得支架組件12和法蘭板86向后推進，由此在管12與 法蘭才反86之間形成密封力。
盡管以上已經(jīng)將延伸部108描述為具有大體圓柱形的形狀，將 理解的是，這種延伸部也可以設(shè)置為輻射臂(radiating arm )的方式。 同樣地，盡管已經(jīng)將支架組件112描述為包括許多臂114,其還可 以包括可以在管12上組裝的分裂開的圓柱體(即，蛤殼式設(shè)計)。同樣地，未偏離本發(fā)明范圍的各種其他結(jié)構(gòu)變型對于本領(lǐng)域的技術(shù)
人員來i兌將是顯而易見的。
圖13和圖14示出了本發(fā)明的又一實施例，其中配件20(H殳置 在管12上。這個實施例的配件200包括單一的環(huán)形環(huán)，該環(huán)形環(huán) 的內(nèi)徑小于管12外徑。圖13示出了在其安裝狀態(tài)中的配件200, 其中加熱該配件以使其內(nèi)徑擴裝至比管12的外徑更大的尺寸。在 這種加熱的擴裝狀態(tài)下，配件200在管12的外表面上滑動。圖14 示出了冷卻后的配件200。在冷卻過程中，配件的尺寸變小，由此 使配件的內(nèi)徑恢復至其正常值，該正常值小于管的外徑。結(jié)果，如 圖14所示，配件200擠壓管由此導致管的局部型鍛。這導致在配 件的每個端部上、在管的外壁中形成了棱邊202。這些棱邊202用 于防止配件200在管12上的軸向移動。
在又一實施例中，3口圖15所示，本發(fā)明的配件可以簡單i也包 括環(huán)210，該環(huán)的內(nèi)徑比管12的外徑略大。這將4吏環(huán)210可以在管 上滑動并且在所希望的軸向位置處定位。在這一點上，環(huán)210將利 用212焊接至管以防止它們之間的軸向相對運動。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，圖13至圖15中所示的配件可 以應用于圖5至圖12所示的任一裝置和組件中以代替其中所示的
棘齒型配件。
盡管在附圖中示出了本發(fā)明的各種實施例，應理解的是，本發(fā) 明不限于任何所述的尺寸或者相關(guān)大小。
盡管已經(jīng)參照一些具體實施例對本發(fā)明進行了描述，4旦在不偏 離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的目的和范圍的情況下，這些實施
的所有現(xiàn)有技術(shù)的公開內(nèi)容將整體結(jié)合與此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于通過型鍛而沿圓周連接至管的管配件，包括-適于設(shè)置在所述管上的內(nèi)環(huán)；以及-適于設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；-所述內(nèi)環(huán)具有包括第一組齒的外表面；-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；-其中，當在所述內(nèi)環(huán)上推進所述外環(huán)時，所述第一組齒與所述第二組齒彼此適配而接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管配件，其中，所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)包括相對的斜坡形表面，每個所述表面沿相反的方向傾斜，并且其中，所述第一組齒和所述第二組齒i殳置在相應的所述^H皮形表面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管配件，其中，所述第一組齒和所述第二組齒基本設(shè)置在整個所述斜坡形表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管配件，其中，所述第一組齒和所述第二組齒相對于彼此指向相反，由此在所述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)之間形成，束齒4妻合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管配件，其中，所述外環(huán)的抗拉強度大于所述內(nèi)環(huán)的抗4立強度，由此在所述內(nèi)環(huán)上^,進所述外環(huán)足以導致所述內(nèi)環(huán)對所述管的徑向壓縮。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的管配件，還包括用于在所述內(nèi)環(huán)上推進 所述外環(huán)的裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的管配件，其中，用于推進的所述裝置包 4舌至少一個支架；-所述支架適于在所述配件上延伸并且具有第一端部和第二端部；-所述支架的第一端部具有用以4妄合所述內(nèi)環(huán)的支岸義面；-所述支架的第二端部具有用于在所述內(nèi)環(huán)上推進所述外環(huán)的致動器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的管配件，其中，所述致動器選自以下構(gòu) 成的組液壓釭、定^立螺纟全、螺母和螺一全、及其結(jié)合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的管配件，其中，用于推進的所述裝置是可拆卸的。
10. —種在管上i殳置配件的方法，包>^舌-將內(nèi)環(huán)i殳置在所述管上；-將適于配合的外環(huán)設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)上；-在所述內(nèi)環(huán)上4,進所述外環(huán)，以引起所述內(nèi)環(huán)只于所述管 的徑向壓縮，并且由此對所述管進行型鍛；-鎖定所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)各自的軸向J立置以防止它們分離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用棘齒系統(tǒng)來鎖定所 述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)的相對4立置。
12. —種用于連接第一管的端部與第二管的端部的聯(lián)接組件，包括-第一配件，適于固定至所述第一管；-第二配件，適于固定至所述第二管；-所述第一配件和所述第二配件各自均包括-適于設(shè)置在所述管上的內(nèi)環(huán)；以及-適于"i殳置在所述內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；-所述內(nèi)環(huán)具有包括第一組齒的外表面；-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；-其中，當在所述內(nèi)環(huán)上推進所述外環(huán)時，所述第一 組齒與所述第二組齒4皮此適配而纟妄合；-連4妄器，連4妄所述第一配件與所述第二配件以防止它們 之間的軸向分離。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的聯(lián)接組件，還包括設(shè)置在管的端部之間的密封件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的聯(lián)接組件，其中，所述連接器還包括 用于將所述第一配件與所述第二配件向一起推進從而增強所 述第一管與所述第二管之間的密封的裝置。
15. —種連4妻管的端部的方法，包4舌-將第一配件設(shè)置在第一管上并將第二配件設(shè)置在第二 管上，所述配件各自均包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，每個所述步驟均包括a) 將內(nèi)環(huán)設(shè)置在所述管上；b) 將適于配合的外環(huán)i殳置在所述內(nèi)環(huán)上；C)在所述內(nèi)環(huán)上推進所述外環(huán)，以引起所述內(nèi)環(huán)對所述管的徑向壓縮并且由此對所述管進4亍型鍛；d)鎖定所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)各自的軸向位置以防止 它們分離；-軸向地對齊所述第一管與所述第二管并且在它們之間 設(shè)置密封件；-將所述管推進在一起；以及-連接所述第 一配件與所述第二配件以防止它們之間的相對運動。
16.—種用于連接第一管的端部與第二管的端部的聯(lián)接組件，其 中，所述第二管設(shè)置有法蘭，所述組件包括-適于固定至所述第一管的配件，所述配件包括；-適于設(shè)置在所述管上的內(nèi)環(huán)；及-適于i殳置在所述內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；-所述內(nèi)環(huán)具有包4舌第一組齒的外表面；-所述外環(huán)具有包括第二組齒的內(nèi)表面；其中，當在所述內(nèi)環(huán)上4,進所述外環(huán)時，所述第一組 齒與所述第二組齒纟皮此適配而4妻合；以及，-法蘭板，連接至所述配件，所述法蘭板包括-大體環(huán)形的圓盤，具有與所述第一管的內(nèi)腔相 對應的中心孔和用于密封地接合所述第 一 管的端部 的密封件；以及-螺栓孔，與所述第二管的所述法蘭上的螺栓孔 相》于應。
17. —種將第一管聯(lián)接至具有法蘭的第二管的方法，包括-將配件設(shè)置在所述第一管上，包括以下步驟a) 將內(nèi)環(huán)設(shè)置在所述第一管上；b) 將適于配合的外環(huán)i殳置在所述內(nèi)環(huán)上；c) 在所述內(nèi)環(huán)上4,進所述外環(huán)，以引起所述內(nèi)環(huán)對 所述第一管的徑向壓縮并且由此對所述第一管進行型鍛；d) 鎖定所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)各自的4由向4立置以防止 它們分離；-將法蘭板設(shè)置在所述第一管的端部上，所述法蘭板覆蓋 所述第一管的開口；-將所述法蘭板連接至所述配件；-軸向地對齊所述第一管的端部與所述第二管的法蘭端 部，并且將所述管推進在一起；以及-將所述第一管的法蘭板固定至所述第二管的法蘭。
18. —種用于密封管的端部的聯(lián)接組件，包括-配件，適于固定至所述管，所述配件包4舌；-適于設(shè)置在所述管上的內(nèi)環(huán)；以及-適于i殳置在所述內(nèi)環(huán)上的外環(huán)；-所述內(nèi)環(huán)具有包括第一組齒的外表面；-所述外環(huán)具有包4舌第二組齒的內(nèi)表面；-其中，當在所述內(nèi)環(huán)上推進所述外環(huán)時，所述第一 組齒與所述第二組齒4皮此適配而4妄合；以及-法蘭板，連接至所述配件，所述法蘭板包括-大體環(huán)形的圓盤，具有與所述第一管的內(nèi)腔相對應的中心孔和用于密封地接合所述第一管的端部的密封件； 以及-多個沿圓周間隔開的螺4全孔；以及 -盲才反法蘭，用于固定至所述法蘭才反。
19. 一種在管上i殳置配件的方法，包4舌-設(shè)置由熱膨脹材料形成的金屬卡圈，所述卡圈的內(nèi)徑比 所述管的外徑??；-加熱所述卡圏以4吏其內(nèi)徑擴張；-將所述管插入并穿過所述卡圏的內(nèi)徑；-冷卻所述卡圏以-使所述卡圏的內(nèi)徑回復至未擴張的大??；-由此所述卡圏對所述管進^"型每殳。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于固定地連接至管及類似物上的配件，其包括同軸地設(shè)置在管上的內(nèi)環(huán)和外環(huán)。該內(nèi)環(huán)和外環(huán)優(yōu)選地通過允許在它們之間的單向推進的棘齒機構(gòu)來連接。外環(huán)在內(nèi)環(huán)上的推進徑向地壓縮內(nèi)環(huán)，由此導致管的型鍛。管的徑向壓縮將該配件鎖定在適當?shù)奈恢弥胁⑶曳乐古浼c管之間的軸向移動。提供了用以在內(nèi)環(huán)上推進外環(huán)的各種裝置。提供了使用該配件以在鄰接的管之間形成連接的聯(lián)接組件。
文檔編號F16L21/06GK101529146SQ200780038581
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者格倫·卡森, 格雷厄姆·T·布朗 申請人:卡泊爾投資公司