本發(fā)明涉及管道連接器，更具體地，涉及頂側機械管道連接器。

技術實現(xiàn)要素：

頂側機械管道連接器通常用于連接輸送各種流體(例如，水，廢物，排水等)或用于排氣目的的管道。存在使用多種管夾持方法的各種小管道連接器，例如使用型鍛，咬合，壓制，擴口，機器開槽和狹縫型方法。然而，這些夾持方法可能涉及對管進行變形或加工，使得管將永久地改變形狀。

在一個獨立的方面，提供了一種管連接器，用于連接管道中的管。所述連接器可一般包括外本體，所述外本體形成有腔體；第一夾持環(huán)，所述第一夾持環(huán)支撐在所述腔體內，所述第一夾持環(huán)形成第一斜切口以允許所述第一夾持環(huán)減小直徑以與其中之一管接合；第二夾持環(huán)，所述第二夾持環(huán)鄰近所述第一夾持環(huán)；以及端部螺母，所述端部螺母形成收容所述第一夾持環(huán)和第二夾持環(huán)的螺母孔，螺母接合表面延伸至所述螺母孔內且能夠與所述第一夾持環(huán)接合，所述端部螺母構造成用以相對于所述外本體徑向向內移動以壓縮并至少使所述第一夾持環(huán)與所述其中之一管接合。

在另一個獨立的方面，提供了一種管連接器，用于連接管道中的管。所述連接器可一般包括外本體，所述外本體形成有腔體并設有延伸進入所述腔體內的徑向表面；夾持環(huán)，所述夾持環(huán)支撐在所述腔體內，所述夾持環(huán)形成有斜切口以允許所述夾持環(huán)減小直徑以與其中之一管接合；端部螺母，所述端部螺母形成收容所述夾持環(huán)的螺母孔，螺母接合表面延伸至所述螺母孔內且能夠與所述夾持環(huán)接合，所述端部螺母構造成用以相對于所述外本體徑向向內移動以壓縮所述夾持環(huán)；密封件，所述密封件位于所述腔體內并位于所述徑向表面和所述端部螺母之間，所述密封件能夠接合于所述連接器的一部件和所述其中之一管之間；以及密封作動筒，所述密封作動筒支撐在所述腔體內，所述密封作動筒至少部分延伸進所述螺母孔內，所述端部螺母的軸向向內移動致使所述密封作動筒軸向向內移動以壓縮所述密封件。

在另一個獨立的方面，提供了一種將管連接器組裝至管道中的至少一管的方法。所述連接器可包括設有腔體的外本體、支撐在所述腔體內并設有斜切口的第一夾持環(huán)、鄰近所述第一夾持環(huán)的第二夾持環(huán)、以及設有螺母孔的端部螺母，所述螺母孔收容所述第一夾持環(huán)和第二夾持環(huán)，螺母接合表面延伸進入所述螺母孔內并能夠與所述第一夾持環(huán)接合。所述方法可一般包括將第一管插入所述連接器；以及相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以壓縮并使至少所述第一夾持環(huán)與所述第一管接合。

在另一個獨立的方面，提供了一種將管連接器組裝至管道中的至少一管的方法。所述連接器可包括設有腔體并設有延伸進入所述腔體內的徑向表面的外本體、支撐在所述腔體內并設有斜切口的夾持環(huán)、設有螺母孔的端部螺母、位于所述腔體內的密封件、以及支撐在所述腔體內的密封作動筒，所述螺母孔收容所述夾持環(huán)，螺母接合表面延伸進入所述螺母孔內并能夠與所述夾持環(huán)接合，所述密封件位于所述徑向表面和所述端部螺母之間，所述密封作動筒至少部分延伸進入所述螺母孔內。所述方法可一般包括將第一管插入所述連接器；相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述第一管接合；以及通過所述端部螺母的軸向向內移動使所述密封作動筒相對于所述外本體軸向向內移動以在所述連接器和所述第一管之間壓縮所述密封件。

在另一個獨立的方面，提供了一種管連接器，用于連接管道中的管。所述連接器可一般包括：外本體，所述外本體形成有腔體；夾持環(huán)，所述夾持環(huán)支撐在所述腔體內，所述夾持環(huán)形成有間隙以允許所述夾持環(huán)減小直徑以與其中之一管接合；以及端部螺母，所述端部螺母形成收容所述夾持環(huán)的螺母孔，螺母接合表面延伸至所述螺母孔內且能夠與所述夾持環(huán)接合，所述端部螺母構造成用以相對于所述外本體徑向向內移動以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述其中之一管接合。

在另一個獨立的方面，提供了一種管連接器，用于連接管道中的管。所述連接器可一般包括：外本體，所述外本體形成有腔體并設有延伸進入所述腔體內的徑向表面；夾持環(huán)，所述夾持環(huán)支撐在所述腔體內，所述夾持環(huán)形成有間隙以允許所述夾持環(huán)減小直徑以與其中之一管接合；端部螺母，所述端部螺母形成收容所述夾持環(huán)的螺母孔，螺母接合表面延伸至所述螺母孔內且能夠與所述夾持環(huán)接合，所述端部螺母構造成用以相對于所述外本體徑向向內移動以壓縮所述夾持環(huán)；密封件，所述密封件位于所述腔體內并位于所述徑向表面和所述端部螺母之間，所述密封件能夠接合于所述連接器的一部件和所述其中之一管之間；以及密封作動筒，所述密封作動筒支撐在所述腔體內，所述密封作動筒至少部分延伸進所述螺母孔內，所述端部螺母的軸向向內移動致使所述密封作動筒軸向向內移動以壓縮所述密封件。

在另一個獨立的方面，提供了一種將管連接器組裝至管道中的至少一管的方法。所述連接器可包括設有腔體的外本體、支撐在所述腔體內并設有間隙的夾持環(huán)、以及設有螺母孔的端部螺母，所述螺母孔收容所述夾持環(huán)，螺母接合表面延伸進入所述螺母孔內并能夠與所述夾持環(huán)接合。所述方法可一般包括：將第一管插入所述連接器；以及相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述第一管接合。

在另一個獨立的方面，所述連接器可一般包括設有腔體并設有延伸進入所述腔體內的徑向表面的外本體、支撐在所述腔體內并設有間隙的夾持環(huán)、設有螺母孔的端部螺母、位于所述腔體內的密封件、以及支撐在所述腔體內的密封作動筒，所述螺母孔收容所述夾持環(huán)，螺母接合表面延伸進入所述螺母孔內并能夠與所述夾持環(huán)接合，所述密封件位于所述徑向表面和所述端部螺母之間，所述密封作動筒至少部分延伸進入所述螺母孔內。所述方法可一般包括：將第一管插入所述連接器；相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述第一管接合；以及通過所述端部螺母的軸向向內移動使所述密封作動筒相對于所述外本體軸向向內移動以在所述連接器和所述第一管之間壓縮所述密封件。

在另一個獨立的方面，提供了一種管連接器，用于連接管道中的管。所述連接器可包括：外本體，所述外本體形成有腔體；夾持環(huán)，所述夾持環(huán)支撐在所述腔體內，所述夾持環(huán)形成有間隙以允許所述夾持環(huán)減小直徑以與其中之一管接合；端部螺母，所述端部螺母形成收容所述夾持環(huán)的螺母孔，螺母接合表面延伸至所述螺母孔內且能夠與所述夾持環(huán)接合，所述端部螺母構造成用以相對于所述外本體徑向向內移動以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述其中之一管接合；以及銷，所述銷可活動地定位在所述間隙內以在所述端部螺母移動過程中限制所述夾持環(huán)的壓縮。

在另一個獨立的方面，提供了一種將管連接器組裝至管道中的至少一管的方法。所述連接器可包括設有腔體并設有延伸進入所述腔體內的徑向表面的外本體、支撐在所述腔體內并設有間隙的夾持環(huán)、設有螺母孔的端部螺母、可活動地定位在所述間隙內的銷、位于所述腔體內的密封件、以及支撐在所述腔體內的密封作動筒，所述螺母孔收容所述夾持環(huán)，螺母接合表面延伸進入所述螺母孔內并能夠與所述夾持環(huán)接合，所述密封件位于所述徑向表面和所述端部螺母之間，所述密封作動筒至少部分延伸進入所述螺母孔內。所述方法可一般包括：將第一管插入所述連接器；相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以使所述夾持環(huán)與所述銷接合從而限制所述夾持環(huán)朝向所述第一管的壓縮；通過所述端部螺母的軸向向內移動使所述密封作動筒相對于所述外本體軸向向內移動以在所述連接器和所述第一管之間壓縮所述密封件；之后，從所述間隙中移除所述銷；以及，之后，相對于所述外本體軸向向內移動所述端部螺母以壓縮并使所述夾持環(huán)與所述第一管接合。

通過閱讀詳細描述、附圖和權利要求，對于本領域技術人員而言，本發(fā)明的獨立特征和獨立優(yōu)點將變得更加明顯。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的管連接器的橫截面示意圖。

圖2是圖1的管連接器的分解示意圖，例示了管連接器兩側的部件。

圖3是圖1的管連接器的分解示意圖，例示了管連接器單側的部件。

圖4是圖1的管連接器的橫截面示意圖。

圖5是圖1的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母和外本體之間的最大間隙。

圖6是圖1的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母和外本體之間減小的間隙。

圖7是圖1的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母和外本體之間進一步減小的間隙，其對應期望啟動間隙尺寸。

圖8是安裝到管道中的圖1的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了壓力測試端口。

圖9是用于啟動圖1的管連接器的手持式外部啟動系統(tǒng)的各部件的多個立體示意圖。

圖10是圖1的管連接器與圖9的手持式外部啟動系統(tǒng)的組合在各安裝階段的多個立體示意圖。

圖11是圖1的管連接器與圖9的手持式外部啟動系統(tǒng)的組合在各安裝階段的多個立體示意圖。

圖12是安裝到管道中的圖1的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了壓力測試端口。

圖13是根據(jù)本發(fā)明一替代實施例的管連接器的橫截面示意圖。

圖14是圖13的管連接器的橫截面示意圖，例示了管連接器與兩個連接的管接合。

圖15是圖13的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了夾持套筒與密封套筒之間的最大間隙。

圖16是圖13的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了夾持套筒與密封套筒之間減小的間隙。

圖17是圖13的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了夾持套筒與密封套筒之間進一步減小的間隙，其對應期望啟動間隙尺寸。

圖18是圖13的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了壓力測試端口。

圖19A-19C例示了夾持環(huán)的各示意圖。

圖20是包括圖19A-19C的夾持環(huán)的管連接器的分解示意圖。

圖21是圖20的管連接器的橫截面示意圖。

圖22是圖20的管連接器的橫截面示意圖。

圖23是圖20的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母與外本體之間的最大間隙。

圖24是圖20的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母與外本體之間減小的間隙。

圖25是圖20的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了端部螺母與外本體之間進一步減小的間隙，其對應期望啟動間隙尺寸。

圖26是安裝到管道中的圖20的管連接器一部分的橫截面示意圖，例示了壓力測試端口。

圖27是根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的管連接器的立體橫截面示意圖。

圖28A-28B是圖27的管連接器做好安裝準備的局部示意圖。

圖29A-29B是圖27的管連接器在開始旋轉端部螺母后的局部示意圖。

圖30是圖27的管連接器在繼續(xù)旋轉端部螺母后的部分結構的立體橫截面示意圖。

圖31是圖27的管連接器的部分結構的立體橫截面示意圖，其中銷被移除。

圖32A-32B是圖27的管連接器在繼續(xù)旋轉端部螺母后的部分結構的示意圖。

圖33是圖27的管連接器的夾持環(huán)的立體示意圖。

圖34A-34E是圖27的管連接器一部分的示意圖。

圖35是端部螺母、夾持環(huán)和定位銷的一替代構造的立體示意圖。

具體實施方式

在詳細描述實施例之前，應該理解的是，本發(fā)明不限于本申請中下文或附圖中所描述的詳細結構或元件排布。本發(fā)明可為其它方式實現(xiàn)的實施例。而且，應當理解，本文所使用的措辭及術語僅僅用作描述用途，不應作限定性解釋。本文所使用的“包括”、“包含”、及類似措辭意為包含其后所列出之事項、其等同物及其它附加事項。本文所使用的“由……構成”及類似措辭意為僅包含其后所列出之事項及其等同物。。

圖1-4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的夾持鎖(grip-lock)管道連接器10。關于圖1而言，所示的連接器10基本上關于中心豎軸對稱，并且在一側連接器10上引用的任何特征或元件同樣屬于連接器10的另一側上的鏡像特征或元件。作為示例，連接器10可以用于在1英寸至4英寸范圍內的管道P(圖8)上的地上使用并且具有大約150級(即31巴)的額定壓力。在一些實施例中，連接器10可具有約300級(即78巴)的額定壓力。

連接器10包括外本體14和一對端部螺母18，其相對于本體14沿軸向(即，沿著連接器10的縱向軸線)向內和向外移動，用于壓縮保持在由連接器10限定的腔體內的各種部件。連接器10構造成用以夾持并流體連接管道P的第一管22和第二管26(圖8)。端部螺母18和下面將描述的連接器10的各種其它部件均形成用于容納管22、26的端部的圓柱形開口或孔28。

本體14具有在中間附近突出到腔體中的中心支座(center abutment)30。密封套筒或作動筒(seal ram)34位于支座30的每一側上，并且間隙38形成在支座30的相反部分和密封作動筒34之間。密封作動筒34可相對于本體14向內移動(即，朝向支座30)，以減小間隙38的尺寸。本體14形成多個外本體驅動孔40。

雖然被稱為“中心支座”，但是支座30不一定設有與管22、26中的其中一個抵接的反作用表面。中心支座30通常引導并集中管22、26并且具有寬度以適應管插入的寬松公差。例如，圖8示出了管22、26的端部不需要抵接支座30的反作用表面或彼此接合，而是可以以間隔開的關系設置在由中心支座30定義的區(qū)域內。

支座30和密封作動筒34各自包括接合表面42、46，以在密封作動筒34軸向向內移動時在它們之間壓縮多個密封件(例如兩個密封件50)。多個密封件50由密封間隔件54和斜接的線型防擠出環(huán)58(AER)軸向間隔開。支座30的每一側的密封件50之間(例如，在密封間隔件54中)軸向地限定有空隙62。

當密封作動筒34軸向向內移動(即，朝向支座30)時，密封件50的材料壓縮并被徑向向內迫使與相關聯(lián)的管22、26的外表面接合以形成耐壓密封。當被軸向壓縮時，密封件50徑向向內和向外擠壓，以在相關聯(lián)的管22、26的外表面和連接器10的部件(例如，所示構造中的本體14的內表面)之間提供密封。

所示的密封件50是在由Hydratight有限公司制造的工程機械水下連接器的市售產品線中使用的類型。密封件50可以是例如98％純度的剝離石墨(exfoliated graphite)。密封件50可以包括層壓石墨片，和/或由帶子環(huán)繞或螺旋纏繞在芯軸上，所形成的纏繞結構隨后被處理成用于連接器10的合適構造(例如，尺寸、形狀等)。在其它結構中，密封件50可以包括多種其它密封填充材料中的任何一種。

在所示的結構中，通過防擠出環(huán)58防止密封件50被擠入管22、26和連接器10的相鄰部件之間的間隙中，其可閉合到管22、26上(即，相對于管22、26徑向向內移動)。具體地，鄰近環(huán)58的部件(例如，支座30、密封間隔件54和密封作動筒34)包括傾斜的接合表面66，其用作引道以徑向向內引導環(huán)58。

當密封件50，更具體地，密封件50的頂部被壓縮時，密封件50的底部膨脹。這迫使環(huán)58進一步與傾斜表面66接合，以徑向向內地引導環(huán)58。環(huán)58包括螺旋切口或斜切口70，使得它們能夠收縮(即，減小直徑)或膨脹(即，直徑增加)而不發(fā)生塑性變形。

所示的密封作動筒34至少部分地收容在端部螺母18形成的開口中。間隙74形成在本體14的相反部分和端部螺母18之間。間隙74允許端部螺母18相對于本體14向內移動(即，朝向密封作動筒34和支座30)，以減小間隙74的尺寸。為了便于該向內運動，端部螺母18包括多個驅動孔78和與本體14的互補螺紋區(qū)域配合的螺紋區(qū)域。所示的端部螺母18可以通過以受控方式轉動或旋轉端部螺母18而軸向向內移動。

端部螺母18和密封作動筒34分別包括傾斜的接合表面82、86。當端部螺母18軸向向內移動時，接合表面82、86在其間壓縮多個夾持環(huán)(例如，在所示構造中的兩個夾持環(huán)90)，其中至少一些夾持環(huán)90至少部分地位于由相關聯(lián)的端部螺母18形成的開口內。接合表面82、86可以涂覆有干膜潤滑劑，以有助于在與夾持環(huán)90接觸時減小接觸摩擦。

每個所示的夾持環(huán)90具有大致三角形的橫截面，該橫截面具有徑向內表面94、傾斜表面98和橫向于縱向軸線延伸的表面102，該表面102面向并接合相鄰夾持環(huán)90的內表面102。夾持環(huán)90的徑向內表面94可以形成異型(即，形成有狹縫、凹槽、凸塊等)以實現(xiàn)更大的夾持能力。夾持環(huán)90還包括螺旋切口或斜切口106，使得它們能夠收縮(即，減小直徑)或膨脹(即，增大直徑)。在一些實施例中，夾持環(huán)90能夠膨脹和收縮而不會發(fā)生塑性變形。內表面102還可涂覆有干膜潤滑劑，以在夾持環(huán)90收縮或膨脹時有助于減少接觸摩擦。

為了徑向向內地引導夾持環(huán)90，傾斜的接合表面82、86以類似于接合表面66的方式用作引道。當端部螺母18軸向向內(即，朝向支座30)移動時，接合表面82、86接合夾持環(huán)90的傾斜表面98以壓縮環(huán)90。環(huán)90徑向向內受力以接合并適形相關聯(lián)的管22、26的外表面，以保持連接器10與管22、26接合。

關于圖8，連接器10還包括至少一個螺紋壓力測試端口110。為了確認連接器10已正確安裝，在連接器10的每個端部處的每個密封件50之間的空隙62可以通過壓力測試端口110進入并且被加壓到期望的液壓壓力。密封間隔件54可以包括孔(參見例如圖18)，以允許流體從空隙62通到密封間隔件54和管22、26之間的容積，以更完全地填充密封件50之間的間隙。這確保了密封件50在密封件50與管22、26接觸時被加壓。液壓保持適當?shù)臅r間長度，以確認連接器10整體的密封完整性和夾持能力。

在圖1中，連接器10被示出處于與管道P組裝的狀態(tài)。為了組裝，管22、26的端部滑動到連接器10的孔28中(圖10)。當管22、26插入孔28中時，間隙38、74處于它們的最大分開距離(圖5)，連接器10的部件(例如，夾持環(huán)90、防擠出環(huán)58等)都沒有被徑向向內引導(即，進入孔28中)并且孔28完全打開以容納管22、26，而不會損壞管22、26或連接器10。然后，連接器10由手持式外部啟動系統(tǒng)啟動，以通過內部夾持環(huán)90夾持在管上。

圖9示出了用于啟動連接器10的示例性外部系統(tǒng)126。外部啟動系統(tǒng)126包括扭矩扳手130，反作用套筒134和分離式驅動插入件138。扭矩扳手130具有用于聯(lián)接到反作用套筒134的法蘭146的附接表面142。分離式驅動插入件138包括用于接合每個端部螺母18的驅動孔78的多個突出銷150。

圖19A-19C示出了夾持環(huán)190的替代結構。夾持環(huán)190類似于圖1-8中所示的夾持環(huán)90。共同的部件采用的參考標號為參照夾持環(huán)90使用的相同參考標號加上100。除了下面描述的區(qū)別之外，上述部件的描述一般適用于夾持環(huán)190。

如圖19A-19C所示，每個夾持環(huán)190一般是單件式的，并且具有由徑向內表面194和一對傾斜表面198限定的大致三角形橫截面。夾持環(huán)190的橫截面類似于如圖1-8所示的兩個鄰接的夾持環(huán)90的組合橫截面。在所示的結構中，傾斜表面198具有近似相等的長度。夾持環(huán)190的徑向內表面194可以形成異型(即，形成有狹縫、凹槽、凸塊等)以實現(xiàn)更大的夾持能力。因為圖19A-26的夾持環(huán)190基本上是圖1-8的夾持環(huán)90的整體單件結構，所以夾持環(huán)190不包括圖1-8的夾持環(huán)90的內表面102。

夾持環(huán)190還具有一對間隔開的端部208，其限定成角度的切割間隙206，使得夾持環(huán)190具有如圖19A-19B所示的大致“C”形，以允許夾持環(huán)190收縮(即，減小直徑)或膨脹(即，增大直徑)。在一些實施例中，夾持環(huán)190能夠膨脹和收縮而不會發(fā)生塑性變形。如圖19B所示，所示的端部208是在內半徑和外半徑之間的平坦表面，其定義了沿著平行于夾持環(huán)190的中心軸線C延伸的相交軸線B相交的一對平面A。

在所示的結構中，端部208的表面和平面A的朝向相對于與每個端部208相交的徑向平面具有相同的角度。在其它構造(未示出)中，端部208的表面和平面A的朝向可以相對于徑向平面具有不同的角度。

在所示的結構中，相交軸線B從中心軸線C徑向偏移大約為夾持環(huán)190的外半徑的一半，并且大體上背離間隙206。然而，在其它實施例(未示出)中，相交軸線B可以與中心軸線C同軸，或者相交軸線可以大致在中心軸線C的最靠近間隙206的一側。相交軸線B可大致位于夾持環(huán)190內側或夾持環(huán)190外側離中心軸線C的任何徑向距離處。

平面A間隔開角度θ以形成間隙206。在所示的實施例中，對于各種直徑(例如，4英寸的直徑)的夾持環(huán)，角度θ在約25至約35度之間(例如，約30度)。然而，在其它構造(未示出)中，用于各種直徑的夾持環(huán)的角度θ可以近似在約25至約60度之間。例如，在一些結構中，對于具有約2英寸直徑的夾持環(huán)，角度θ在約27至約38度之間(例如，約33度)。在一些其它構造中，對于具有約1英寸直徑的夾持環(huán)，角度θ在約50度至約60度之間(例如，約55度)。

在操作期間隨著夾持環(huán)190被壓縮，夾持環(huán)190的直徑減小以與管22、26接合。在所示的實施例中，當夾持環(huán)190被完全啟動時，夾持環(huán)190的直徑減小，使得間隙206變窄(例如，至寬度為2mm)。在所示的實施例中，如果夾持環(huán)190被完全壓縮，夾持環(huán)190的端部208彼此接觸，以防止直徑進一步減小，從而防止管22、26的意外變形。夾持環(huán)190可以構造成和/或端部208可以成角度，使得當夾持環(huán)190被完全壓縮時端部208齊平地對接在一起?；蛘?，夾持環(huán)190可以構造成和/或端部208可以成角度，使得當夾持環(huán)190被完全壓縮時，端部208在內半徑或外半徑附近接觸。

在其它實施例(未示出)中，相交軸線B以及因此平面A可以相對于中心軸線C成角度，從而形成類似于圖1至圖8所示的夾持環(huán)90的斜切縫隙106的間隙206。在另外的實施例中，平面A可以彼此平行。

圖20-26示出了連接器10，其采用圖19A-19C所示的夾持環(huán)190替代圖1-8所示的夾持環(huán)90。除了夾持環(huán)190之外，圖20-26中所示的連接器10的其它部件與圖1-12中所示的相同，因此，相同編號的零件的描述與上述相同。

為了徑向向內地引導夾持環(huán)190，傾斜的接合表面82、86以類似于接合表面66的方式用作引道。當每個端部螺母18軸向向內(即，朝向支座30)移動時，接合表面82、86接合夾持環(huán)190的傾斜表面198以壓縮環(huán)190。如上所述，環(huán)190徑向向內受力以接合并適形相關聯(lián)的管22、26的外表面，以保持連接器10與管22、26接合。

將接合連接器10的一端(即，用于管22的端部)描述用于具有圖1-8所示的夾持環(huán)90的構造以及用于具有圖19-圖26所示的夾持環(huán)190的構造的安裝過程。應當理解，所示的安裝過程以基本上相同的方式從連接器10的兩端進行。此外，一些實施例可以包括在由連接器10限定的腔體內可滑動的中心支座，并且連接器10的兩端可以同時啟動，以平衡中心支座和石墨密封件的運動。

參考圖10，在管22、26的端部滑動到連接器10中之后，分離式驅動插入件138被放置在鄰近端部螺母18的管22的外徑上。分離式驅動插入件138的銷150與端部螺母18的驅動孔78對齊并插入。從外本體驅動孔40移除塑料運輸暗榫140，這些塑料運輸暗榫140設置在組裝的連接器10中用于在安裝之前限制或防止內部部件的移動。

扭矩扳手130和組裝的預先附接的反作用套筒134放置在管22上并滑動到分離式驅動插入件138上。形成在反作用套筒134中的槽154與外本體驅動孔40對準。參考圖11，一對金屬(例如，鋼)驅動暗榫144穿過“側部”槽154和孔40，而留下“頂部”和“底部”槽154和驅動孔40用于觀察。

在計算為達到所需應用需要的最小密封應力所需或要求的密封作動筒34的位移之后，使用者操作扭矩扳手130以使端部螺母18相對于本體14向內旋轉。使用者觀察“頂部”或“底部”槽154和驅動孔40以測量密封作動筒34的位移，因為其減小了間隙74(圖11)。當間隙74為期望尺寸時，夾持環(huán)90、190夾持管22，并且密封件50在管22和連接器10的部件之間形成密封。

此時，扭矩扳手130的操作停止，并且移除剩余的安裝設備(即，反作用套筒134、分離式驅動插入件138等)。保護蓋(未示出)插入外本體驅動孔40中，以防止不需要的材料、污染物等進入。為了確認連接器10已正確安裝，接入壓力測試端口110以允許在將管道P投入使用之前進行用于密封驗證的外部壓力測試。

在安裝過程中，首先通過與相關聯(lián)的密封作動筒34相對的每個端部螺母18啟動(即，徑向向內導向以接合相關聯(lián)的管22、26的外表面)夾持環(huán)90、190。通過軸向向內移動端部螺母18，密封作動筒34繼而也被軸向向內移動(即，朝向支座30)，從而將密封件50徑向壓縮到管表面上。在遇到該阻力時，夾持環(huán)90、190接合傾斜表面82、86(圖5)并且被迫使徑向向內與相關聯(lián)的管22、26(圖7-8和25-26)接觸。

每個端部螺母18繼續(xù)向內運動，從而克服密封作動筒34的阻力。密封作動筒34繼而也繼續(xù)向內移動，繼續(xù)壓縮密封件50，從而形成更加密集的體積以實現(xiàn)耐壓密封。進一步的軸向運動(例如，通過扭矩扳手130的轉動)使得防擠出環(huán)58通過密封件50在被壓縮時的流動性質的作用以類似于夾持環(huán)90、190的方式閉合到相關聯(lián)的管22、26的外表面上。端部螺母18的繼續(xù)軸向向內運動增加了夾持環(huán)90、190在相關管22、26的外表面上的徑向接觸載荷。

在一些實施例中，通過簡單地替換密封件50并重新使用夾持環(huán)90、190，連接器10可以從一個應用(例如，第一管道P)移除，并且被重新安裝或安裝到另一個應用(例如，另一個管道(未示出))。移除連接器10的過程與安裝過程大致相反。

具有圖19A-19C的夾持環(huán)190的圖20-26所示的連接器10結構的操作方式基本上與上面結合具有圖1-8所示的夾持環(huán)90的連接器10所描述的相同。

圖13-18示出了根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的夾持鎖管道連接器210。連接器210類似于以上描述并且在圖1-12中示出的連接器10。關于圖13，所示的連接器210基本上關于中心豎軸對稱，并且在連接器210的一側上引用的任何特征或元件同樣地屬于連接器210的另一側上的鏡像特征或元件。作為示例，連接器210可以用于在1英寸至4英寸范圍內的管道P上的地上使用并且具有大約150級(即31巴)的額定壓力。

連接器210包括外本體214和一對夾持套筒218，夾持套筒218相對于本體214向內和向外軸向(即，沿著連接器210的縱向軸線)移動，用于壓縮保持在由本體214限定的腔體內的多個部件。連接器210構造成夾持并流體連接管道P的第一管222和第二管226(圖14)。夾持套筒218和連接器210的其它部件中的每一個形成用于接收管222、226的端部的圓柱形開口或孔228。

連接器210包括容納在本體214的腔體內并形成為與其分離的單件的中心支座230。支座230位于腔體的中間附近，在每一側具有密封套筒234。支座230具有從支座230的本體徑向向外延伸的凸肋238，其寬度小于支座230的本體的寬度。間隙242形成在支座230的相反部分和密封套筒234之間。密封套筒234可相對于本體214向內移動(即，朝向支座230)，以減小間隙242的尺寸。

雖然被稱為“中心支座”，但是支座230不一定提供與管222、226中的其中一個抵接的反作用表面。中心支座230通常引導并集中管222、226并且具有寬度以適應管插入的寬松公差。例如，圖14示出了管222、226的端部不需要接合支座230的反作用表面或彼此接合，而是可以以間隔開的關系設置在由中心支座230定義的區(qū)域內。

支座230和密封套筒234各自包括接合表面246、250，以在套管234軸向向內移動時在其間壓縮多個密封件(例如兩個密封件254)。密封件254由密封間隔件258和斜接的線型防擠出環(huán)262(AER)軸向間隔開。在支座230的每一側上，密封件254之間(例如，在密封間隔件258中)軸向地形成有空隙260。

當套筒234軸向向內移動(即，朝向支座230)時，密封件254的材料壓縮并被迫徑向向內以接合相關聯(lián)的管222、226的外表面，以形成耐壓密封。當被軸向壓縮時，密封件254徑向向內和向外擠壓，以在相關聯(lián)的管222、226的外表面和連接器210的部件(例如，所示構造中的密封套筒234的內表面)之間提供密封。

如上所述，所示的密封件254是在由Hydratight有限公司制造的工程機械水下連接器的市售產品線中使用的類型。密封件254可以是由例如98％純度的剝離石墨形成的石墨密封件。密封件50可以包括層壓石墨片，和/或由帶子環(huán)繞或螺旋纏繞在芯軸上，所形成的纏繞結構隨后被處理成用于連接器10的合適構造(例如，尺寸、形狀等)。在其它結構中，密封件254可以包括多種其它密封填充材料中的任何一種。

在所示的結構中，通過防擠出環(huán)262防止密封件254被擠入管222、226和連接器210的相鄰部件之間的間隙中，其可閉合到管222、226上(即，相對于其徑向向內移動)。具體地，鄰近環(huán)262的部件(例如，支座230、密封間隔件258和密封套筒234)包括傾斜的接合表面266，其用作引道以徑向向內引導環(huán)262。

當密封件254，更具體地，密封件254的頂部被壓縮時，密封件254的底部膨脹。這迫使環(huán)262進一步與傾斜表面266接合以徑向向內地引導環(huán)262。環(huán)262包括螺旋切口或斜切口270，使得它們能夠收縮(即，減小直徑)或膨脹(即，直徑增加)而不發(fā)生塑性變形。

密封套筒234至少部分地收容在由夾持套筒218形成的開口中。密封套筒234還包括從密封套筒234的本體徑向向外延伸的外部274。間隙278形成在夾持套筒218的部分和密封套筒234之間。間隙278允許夾持套筒218相對于本體214向內移動(即，朝向密封套筒234和支座230)，以減小間隙278的尺寸。為了便于這種向內運動，夾持套筒218可以包括與本體214的互補螺紋區(qū)域配合的螺紋區(qū)域。所示的夾持套筒218可以通過以受控方式轉動或旋轉夾持套筒218而軸向向內移動。

夾持套筒218和密封套筒234分別包括傾斜的接合表面282、286。當夾持套筒218軸向向內移動時，接合表面282、286在其間壓縮多個夾持環(huán)(例如，在所示結構中的四個夾持環(huán)290)，其中的至少一些至少部分地位于由相關聯(lián)的夾持套筒218限定的開口內。

在所示的構造中，夾持環(huán)290通過減摩墊圈或盤294和夾持環(huán)間隔件298而軸向間隔開，以防止當與管222、226接觸時不利的相互作用。當夾持環(huán)290收縮或膨脹時，盤294減小了夾持環(huán)290的接觸摩擦。盤294可以涂覆有干膜潤滑劑，以有助于進一步減小接觸摩擦。除了傾斜的接合表面282、286之外，夾持環(huán)間隔件298還包括傾斜表面302，傾斜表面用作引道以徑向向內引導夾持環(huán)290。

應當理解，在圖13-18所示的夾持鎖管道連接器210的替代構造中，夾持環(huán)290和位于夾持環(huán)290之間的相應的減摩盤294可以用圖19A-19C所示的夾持環(huán)190代替。當使用夾持環(huán)190而不是夾持環(huán)290和摩擦盤294時，關于圖13-18的夾持鎖管道連接器210的操作的描述應當理解為基本上等效。

每個所示的夾持環(huán)290具有大致三角形的橫截面，其具有與傾斜表面282、286、302接合以徑向向內引導夾持環(huán)290的傾斜表面306，以及橫向于縱向軸線延伸并且與其中一個減摩盤294接合的表面308。夾持環(huán)290包括螺旋形或斜切口310，使得當它們被徑向向內或向外引導時，它們能夠分別收縮(即，減小直徑)或膨脹(即，增大直徑)而不發(fā)生塑性變形。

當套筒218軸向向內(即，朝著支座230)移動時，環(huán)290壓縮并被迫徑向向內接合并適形管222、226的外表面，以保持連接器210與管222、226接合。夾持環(huán)290的徑向內表面可以形成異型(即，形成有狹縫、凹槽、凸塊等)以實現(xiàn)更大的夾持能力。

為了徑向向內引導夾持環(huán)290，傾斜的接合表面282、286、302用作引道。當夾持套筒218軸向向內(即，朝著支座230)移動時，接合表面282、286、302接合夾持環(huán)290的傾斜表面306以壓縮環(huán)290。環(huán)290徑向向內受力以接合并適形相關聯(lián)的管222、226的外表面，以保持連接器210與管222、226接合。

關于圖13和18，連接器210還包括至少一個螺紋壓力測試端口314。為了確認連接器210已正確安裝，在連接器210的每個端部處的每個密封件254之間的空隙260可以通過壓力測試端口314進入并且被加壓到期望的液壓壓力。液壓保持適當?shù)臅r間長度，以確認連接器210整體的密封完整性和夾持能力。

在圖13中，連接器210被示出處于與管道P組裝的狀態(tài)。為了組裝，管222、226的端部滑動到連接器210的孔228中(圖14)。當管222、226插入孔228中時，間隙242、278處于它們的最大分開距離(圖15)，連接器210的部件(例如，夾持環(huán)290、防擠出環(huán)262等)都沒有被徑向向內引導(即，進入孔228中)并且孔228完全打開以容納管222、226，而不會損壞管222、226或連接器210。

然后，連接器210由手持式外部啟動系統(tǒng)啟動，以通過內部夾持環(huán)290夾持在管上。用于啟動連接器210的手持式外部啟動系統(tǒng)可以類似于上述啟動系統(tǒng)126。利用單獨的中心支座230，連接器210的每個端部被同時啟動以平衡相反端部的部件的相對運動。

在安裝過程中，通過推動或轉動利用螺紋接觸使夾持套筒218朝著支座230軸向向內移動，使得夾持套筒218遇到密封套筒234的阻力，從而首先啟動夾持環(huán)290(即，被徑向向內引導以接合相關聯(lián)的管222、226的外表面)。通過使夾持套筒218軸向向內移動，密封套筒234也軸向向內(即，朝向支座230)移動，從而將密封件254徑向壓縮到管表面上。在遇到該阻力時，夾持環(huán)290接合傾斜表面282、286、302并且被迫徑向向內與相關聯(lián)的管222、226接觸(圖16)。

夾持套筒218繼續(xù)向內運動，從而克服密封作動筒234的阻力。密封套筒234繼而也繼續(xù)向內移動，繼續(xù)壓縮密封件254，從而形成更密集的體積以實現(xiàn)耐壓密封。進一步的軸向運動(例如，通過轉動)使得防擠出環(huán)262通過密封件254在被壓縮時的流動性質的作用以類似于夾持環(huán)290的方式閉合到相關聯(lián)的管222、226的外表面上(圖17)。夾持套筒218的繼續(xù)軸向向內運動增加了夾持環(huán)290在相關管222、226的外表面上的徑向接觸載荷。

一旦夾持套筒218已經(jīng)向內移動了預定距離(圖17)，或者當夾持套筒218已經(jīng)被擰緊以達到預定水平的扭矩(即，如果通過與本體214的螺紋接觸向內移動)時，夾持套筒218的軸向向內運動就停止。為了確認連接器210已正確安裝，接入壓力測試端口314以允許在將管道投入使用之前進行用于密封驗證的外部壓力測試。

通過簡單地替換密封件254并重新使用夾持環(huán)290，可以從一個應用(例如，第一管道P)移除連接器210并將其重新安裝或安裝到另一應用(例如，另一個管道(未示出))上。移除連接器210的過程與安裝過程大致相反。

圖27-32B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一替代實施例的夾持鎖管道連接器410。連接器410類似于以上描述并在圖1-26中示出的連接器10和210。關于圖27而言，所示的連接器410基本上關于中心豎軸對稱，并且在連接器410的一側上引用的任何特征或元件同樣地屬于連接器410的另一側上的鏡像特征或元件。連接器410的共同部件的附圖標記為與連接器10相同的附圖標記加上“400”。

在一些安裝操作中，當通過轉動第一端部螺母同時啟動第一密封件和第一夾持環(huán)來啟動第一端時，第一夾持環(huán)閉合到相關聯(lián)的第一管上并且拉動管直到密封件壓縮至預定距離或扭矩。當?shù)诙芘c第一管對接時，當通過轉動第二端部螺母同時啟動第二密封件和第二夾持環(huán)從而以同樣的方式啟動第二端時，第二夾持環(huán)閉合到第二管上并試圖拉動第二管，但由于與第一管的鄰接以及相反的阻力而無法拉動。

克服第二夾持環(huán)和第二管之間的摩擦以移動而壓縮第二密封件的扭矩是過量的，并且大大超過第一端所需的扭矩。管連接器通常不能在相反端以不同的扭矩值操作。這種情況可以通過在啟動第二端之前使管不鄰接來緩解，但管的這種相對定位無法得到保證。

連接器410通常包括用于將密封件450的啟動與夾持環(huán)590的啟動分離或解耦的結構。在所示的結構中，該結構包括一個或多個定位銷700，這些定位銷可接合在夾持環(huán)590的間隙606中以限制夾持環(huán)590的徑向壓縮以及與管(未示出)的接合。在該構造中，密封件450被啟動，并且銷500移動離開間隙606允許最終啟動夾持環(huán)590以接合并夾持管。該結構保持夾持環(huán)590遠離管，直到密封件啟動，以防止管被拖動以供操作。當管連接器中沒有夾持特征時，這種結構可能不是必需的。

端部螺母418形成開口704以收容每個銷700(在所示的構造中為一個)。在其它構造(未示出)中，端部螺母418可以形成多個開口704，以允許欲被支撐在端部螺母418上的多個不同圓周位置的銷700被收容在間隙606中。

銷700和開口704包括配合結構(例如，螺紋)，以將銷700可調節(jié)地定位在端部螺母418上。銷700構造成用以選擇性地延伸到夾持環(huán)590的間隙606中或移動離開間隙606。在所示的結構中，當間隙606中不需要銷700時，從端部螺母418移除銷700。

銷700具有(參見圖31)頭部708，頭部可與工具(未示出；例如，螺絲刀)接合以相對于端部螺母418調節(jié)。銷700上的肩部712限制銷700在端部螺母418上的軸向向內運動。銷700具有用于與夾持環(huán)590接合的接合表面716。在所示的結構中，只有銷700的一部分(例如，在肩部712和頭部708之間)設有螺紋，并且接合表面716是相對平滑的。在所示的結構(也參見圖19)中，夾持環(huán)590的端部608大體上是平坦的并且與接合表面716接合。端部608的平坦構造可以降低制造夾持環(huán)590的成本。

在另一種結構(參見圖33)中，夾持環(huán)590的每個端部608包括異型(例如彎曲)部分720，該異型部分720在夾持環(huán)590啟動并夾持管之前與銷700的接合表面716接合。每個端部608還包括當銷700被移除時可接合的接觸部分724，以限制夾持環(huán)590的進一步直徑減小/徑向壓縮，從而防止管的意外變形。接觸部分724的長度小于銷700的半徑，以確保異型部分720與銷700接合而接觸部分724保持不接合。

圖35示出了定位銷結構的替代構造。在該結構中，設置了兩個銷700(以及端部螺母418中的至少兩個對應的開口704)。每個銷700可與夾持環(huán)590的一個端部608接合，以限制夾持環(huán)590的啟動。在所示的結構中，每個端部608具有異型部分720，以與相關聯(lián)的銷700的接合表面716接合，并且每個異型部分720在銷軸線的相對側圍繞銷700的圓周的一部分延伸。所示的多銷結構可以設置用于相對大的夾持環(huán)間隙606，以防止夾持環(huán)590閉合到管上。

銷結構可以應用于斜切夾持環(huán)(例如上述的夾持環(huán)90)。在這樣的結構(未示出)中，銷(例如銷700)定位成用以限制斜切夾持環(huán)的徑向運動以夾持管P.夾持環(huán)的斜切口處于與上述銷700不同的平面上。在一個示例中，如果端部螺母被構造成(例如，做得更長)使得夾持環(huán)在外本體的外部并且不進入外本體(同時鄰近端部螺母的啟動面)，可以徑向插入并移除銷，從而將類似結構應用到C形夾持環(huán)590。

圖28A-32B示出了管連接器410的安裝。如圖28A-28B(以及圖34A-34E)所示，管連接器410已組裝并做好安裝準備。如圖29A-29B所示，端部螺母418開始被轉動或扭轉。端部螺母418旋轉并前進，密封件450稍微壓縮(例如，約1噸力)。在此期間，夾持環(huán)590閉合到銷700上，并且不能進一步徑向壓縮以接合并夾持管。此后，如圖30所示，端部螺母418繼續(xù)旋轉并前進，并且密封件450繼續(xù)壓縮。

由于石墨-鋼的摩擦力低于鋼-鋼的摩擦力，作動筒434旋轉，從而確保銷700不用作驅動銷。與夾持環(huán)590的端部608一樣，銷700僅處于壓縮狀態(tài)。由于銷700不承受扭矩，端部螺母418不太可能被損壞，從而可以保持為細長的設計。

隨著密封件450處于正確的壓縮狀態(tài)(參見圖31)，銷700被移除。如圖32A-32B所示，端部螺母418繼續(xù)轉動到先前描述的扭矩水平(例如，一旦端部螺母418已經(jīng)向內移動了預定距離或者已經(jīng)被擰緊以達到預定水平的扭矩)，以啟動夾持環(huán)590來接合并夾持管，同時保持密封件450的壓縮。然后操作結束。

如上所述，通過簡單更換密封件450并重新使用夾持環(huán)490，可以從一個應用(例如，第一管道P)移除連接器410并將其重新安裝或安裝到另一個應用(例如，另一個管道(未示出))上。移除連接器410的過程與安裝過程大致相反。

連接器10、210、410的部件與管道P的材料以及由管道P輸送的介質相容。在一些結構中，結構部件可以由合適的材料形成，例如鋼、不銹鋼、碳鋼等。

雖然已經(jīng)參考某些優(yōu)選實施例詳細描述了本發(fā)明，但是在如上所述的本發(fā)明的一個或多個獨立方面的范圍和精神內存在變化和修改。

本發(fā)明的一個或多個獨立特征和獨立優(yōu)點可闡述于權利要求中。