本申請是申請日為2013年2月14日、基于PCT申請PCT/US2013/026231、國家申請?zhí)枮?01380014691.4、名稱為“具有牽引機構(gòu)的接頭”的中國專利申請的分案申請。

技術(shù)背景

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及比如管聯(lián)接器、管連接器和管端蓋的接頭。

相關(guān)技術(shù)的描述

水系統(tǒng)、油、氣和化工行業(yè)通常采用管或其他中空體來輸送水和其他流體。接頭為通常采用的以將各單個管或其他中空體機械地聯(lián)接至其他系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)元件。例如，接頭可以充當與閥、栓或凸緣端結(jié)合的連接部件。此外，一些管在一端上包括一體式接頭類型結(jié)構(gòu)以便于聯(lián)接。接頭安裝在地上應(yīng)用和地下應(yīng)用兩者中。例如，接頭可以針對多種不同應(yīng)用用于制造工廠中，包括在管道上，例如電氣管道，或者在加熱、通風和空調(diào)應(yīng)用上。用于管或其他中空體——比如管道——的材料可以根據(jù)應(yīng)用而變化。如此，特定的接頭已經(jīng)被開發(fā)以用于特定的材料，比如鋼、鑄鐵、水泥、塑料及其他類型的材料。

管或其他中空體的尺寸也可根據(jù)應(yīng)用變化。因此，已經(jīng)開發(fā)了將具有不同直徑的中空體柔性地聯(lián)接的接頭。這些接頭通常依靠可調(diào)節(jié)的密封件。

一種常規(guī)類型接頭為管聯(lián)接器，該管聯(lián)接器構(gòu)造成對變化尺寸的管進行聯(lián)接，該管聯(lián)接器包括圍繞適于接納管的筒體周向地分布的一系列平行的螺栓。為了實現(xiàn)密封，螺栓向內(nèi)地拉動在接頭的端部上的環(huán)以從外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)在管、接頭本體與環(huán)之間楔入密封件。

管聯(lián)接器的另一方面涉及對管進行軸向約束以防止斷開聯(lián)接。一些常規(guī)的約束系統(tǒng)包括楔入管聯(lián)接器與管之間的夾持件以防止管相對于聯(lián)接器的軸向平移。在一些管聯(lián)接器中，夾持件是作為密封件的一部分嵌入的齒。在其他的常規(guī)管聯(lián)接器中，軸向約束通過定位成與密封襯墊分離并且圍繞管呈環(huán)形周向布置的一系列凸耳實現(xiàn)。將與每個相應(yīng)的凸耳相關(guān)聯(lián)的各單個螺栓徑向地緊固使得凸耳固定至管以產(chǎn)生所需的約束。

其他常規(guī)聯(lián)接器采用能夠圍繞管徑向地緊固的帶夾緊件。在一個示例中，這些聯(lián)接器可以采用圍繞管的鋼帶或環(huán)以實現(xiàn)約束。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

已意識到的是，采用一系列平行的螺栓的常規(guī)聯(lián)接器，比如管聯(lián)接器，出于多個原因是有問題的。例如，在現(xiàn)場溝槽中安裝管聯(lián)接器的工人將需要圍繞聯(lián)接器的周向遞增地緊固一系列的螺栓以使密封件適當?shù)刈?。代替對于下述系統(tǒng)——該系統(tǒng)中更大量螺栓朝向接頭本體拉動環(huán)并且壓縮密封件——中常見的更大量的螺栓，減少聯(lián)接器所需的螺栓數(shù)量的一個優(yōu)勢是其趨于快速且簡單的安裝。

在一個實施方式中，本公開的接頭包括牽引機構(gòu)，該牽引機構(gòu)軸向向外拉動環(huán)狀密封件以形成對具有變化尺寸和材料的管的有效密封。該接頭包括中空體，該中空體包括位于第一端處的開口。在中空體的內(nèi)表面上定位有密封構(gòu)件。牽引機構(gòu)包括在第一端處與中空體聯(lián)接的主致動元件和聯(lián)接至密封構(gòu)件的多個副致動元件。該多個副致動元件定位在中空體的內(nèi)部并且彼此周向地間隔開。多個副致動元件與主致動元件接合使得主致動元件的致動將多個副致動元件朝向中空體的第一端處的開口軸向地牽引，由此將密封構(gòu)件從打開位置轉(zhuǎn)換至密封位置。

在另一實施方式中，接頭可包括夾持元件，該夾持元件聯(lián)接至多個副致動構(gòu)件中的一個副致動構(gòu)件，從而通過致動主致動元件使夾持元件朝向位于中空體的第一端處的開口軸向地并且朝向中空體的縱向軸線徑向向內(nèi)地從打開位置移動至接合位置。夾持元件可抵接密封構(gòu)件。

在一個實施方式中，夾持元件不固定地附接至多個副致動構(gòu)件中的一個副致動構(gòu)件或密封構(gòu)件中的任一者。該優(yōu)勢可允許夾持元件相對于中空體浮動并且適應(yīng)變化的管尺寸和橫截面形狀。

在又一實施方式中，接頭包括多個夾持元件。夾持元件的數(shù)量可小于副致動元件的數(shù)量。在另一示例中，根據(jù)夾持元件構(gòu)造的方式，可存在比副致動元件多的夾持元件。

主致動元件可以可旋轉(zhuǎn)地安裝至位于中空體的第一端上的外表面。中空體的第一端可包括多個周向間隔的漸縮的凸部，該凸部在第一端處朝向縱向軸線聚攏。相鄰的凸部由縱向延伸的槽沿第一周向方向分離。副致動構(gòu)件可各自延伸穿過縱向延伸槽中的相應(yīng)的一個槽。

在一個實施方式中，主致動元件包括多個傾斜表面并且副致動元件中的每個副致動元件與多個傾斜表面中的相應(yīng)的一個傾斜表面接合。

在一個實施方式中，主致動元件在第一端處與中空體可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接，并且主致動元件的相對于中空體的縱向軸線沿第一周向方向的旋轉(zhuǎn)將多個副致動元件朝向位于中空體的第一端處的開口軸向地牽引，由此將密封構(gòu)件從打開位置轉(zhuǎn)換至密封位置。

在一個實施方式中，中空體聯(lián)接至主致動元件使得主致動元件通過致動至少一個螺栓而沿第一周向方向旋轉(zhuǎn)。螺栓可從第一螺栓接納部延伸至第二螺栓接納部，該第一螺栓接納部從中空體延伸，該第二螺栓接納部從主致動元件延伸。第一螺栓接納部和第二螺栓接納部定位成使得，對螺栓進行致動導致主致動元件沿第一周向方向旋轉(zhuǎn)。對螺栓進行致動可包括將螺栓緊固從而使第二螺栓接納部朝向第一螺栓接納部移動。

在另一實施方式中，接頭包括中空體、環(huán)狀密封構(gòu)件和致動機構(gòu)。中空體包括位于第一端處的開口。環(huán)狀密封構(gòu)件定位在中空體的內(nèi)表面上。致動機構(gòu)構(gòu)造成通過將聯(lián)接至中空體和致動機構(gòu)的至少一個螺栓致動而朝向中空體的第一端軸向地且朝向中空體的縱向軸線徑向向內(nèi)地牽引密封構(gòu)件。該至少一個螺栓大致橫向于中空體的縱向軸線延伸。

接頭還可包括多個約束元件，該多個約束元件周向地布置在中空體的內(nèi)表面上。多個約束元件可軸向地布置在密封構(gòu)件與中空體的第一端之間。

致動構(gòu)件可包括多個隨動元件和可旋轉(zhuǎn)地安裝至中空體的環(huán)。每個隨動元件聯(lián)接至環(huán)狀密封環(huán)。至少一個螺栓可聯(lián)接至環(huán)使得，將至少一個螺栓致動使環(huán)相對于中空體沿周向方向旋轉(zhuǎn)，并且多個隨動元件接合環(huán)，使得環(huán)的旋轉(zhuǎn)導致多個隨動元件朝向中空體的第一端平移。

在另一方面中，多個約束元件可在相鄰的隨動元件之間周向地布置在中空體的內(nèi)表面上并且軸向地布置在密封構(gòu)件與中空體的第一端之間。

在一個實施方式中，環(huán)可包括沿著周向方向在軸向長度上變化的多個凸輪表面。隨動元件中的每個隨動元件可包括接合環(huán)的凸輪表面中的相應(yīng)的一個凸輪表面的接合部。每個隨動元件的接合部可以為鉤。鉤可以包括與環(huán)的凸輪表面的軸向端表面形狀對應(yīng)的傾斜部。

在一個實施方式中，環(huán)可以安裝至中空體的外表面。中空體的第一端可以包括多個周向間隔的槽，該多個周向間隔的槽從中空體的外表面延伸通過中空體至中空體的內(nèi)表面、并且大致平行于中空體的縱向軸線延伸。在隨動元件中的每個隨動元件上的鉤延伸通過中空體中的槽中的相應(yīng)的一個槽。

中空體的第一端可包括朝向中空體的縱向軸線延伸的第一漸縮部。環(huán)的凸輪表面可包括與第一漸縮部互補的第二漸縮部。

在一個實施方式中，環(huán)可包括第一螺栓接納部，中空體可包括第二螺栓接納部，并且單個螺栓延伸通過第一螺栓接納部和第二螺栓接納部。

在一個實施方式中，環(huán)狀密封構(gòu)件包括大致梯形的橫截面。

在一個實施方式中，每個隨動元件包括從接合部軸向延伸至基部的桿?；柯?lián)接至環(huán)狀密封構(gòu)件。約束元件中的每個約束元件可包括沿大致平行于中空體的縱向軸線的方向延伸通過約束元件的凹部，并且隨動元件中的相應(yīng)的一個隨動元件的桿可坐置在該凹部中。每個約束元件的凹部中的每個凹部可包括第一斜坡部，該第一斜坡部與隨動元件中的對應(yīng)的一個隨動元件中的桿的第二斜坡部互補。

在又一實施方式中，接頭包括具有用于接納管的端部的至少一個開口端的中空體或桶形部。桶形部具有沿朝向桶形部的開口端移動的方向(從桶形部的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè))圍繞軸線聚攏的內(nèi)側(cè)或內(nèi)漸縮表面。在剛剛描述的漸縮表面與管之間在桶形部中可定位有環(huán)狀襯墊或密封件。環(huán)狀密封件具有外表面和內(nèi)表面，該外表面滑動抵靠漸縮表面并且與漸縮表面接觸，該內(nèi)表面類似地接觸并且圍繞管。牽引機構(gòu)軸向向外地拉動環(huán)狀密封件抵靠漸縮表面并且將密封件楔入漸縮表面與管之間。在該示例中，楔入動作從內(nèi)側(cè)沿朝向外側(cè)的方向進行，而不是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)。

牽引機構(gòu)可機械地聯(lián)結(jié)至可旋轉(zhuǎn)的螺栓機構(gòu)，該可旋轉(zhuǎn)的螺栓機構(gòu)相對于密封件的軸向的行進路徑大致垂直地對準。機械聯(lián)動部將螺栓機構(gòu)的垂直的緊固力轉(zhuǎn)換成平行于密封件的行進路徑的拉力，因此如以上所描述地楔入密封件。

該實施方式的接頭可在約束或沒有約束的情況下建立。為了實現(xiàn)約束，夾持件構(gòu)件可被定位在密封件的環(huán)狀側(cè)上，該密封件的環(huán)狀側(cè)通常面向桶形部的開口端(或面向外側(cè))。當牽引構(gòu)件向外拉動密封件時，在密封件之前的夾持件構(gòu)件同時被向外拉動，以同時楔入密封件和夾持件構(gòu)件(在桶形部與管之間)。

在一個實施方式中，接頭可包括具有可移除層的多層密封件。該可移除層在不需要改變桶形部的尺寸的情況下可進一步便于實現(xiàn)兼容的管直徑的范圍。例如，密封件的內(nèi)層的移除可允許密封件圍繞更大的管配裝。

在一個實施方式中，牽引機構(gòu)包括圍繞桶形部的開口端的可旋轉(zhuǎn)的端環(huán)。端環(huán)具有圍繞其分布的傾斜的表面。環(huán)狀密封件可帶有多個牽引聯(lián)動部，每個牽引聯(lián)動部具有連接至環(huán)狀密封件的內(nèi)部分和以與傾斜表面滑動接觸的方式與端環(huán)的傾斜表面中的一個傾斜表面接合的外部分。當端環(huán)旋轉(zhuǎn)時，傾斜表面軸向向外牽引聯(lián)動部。這進而向外牽引環(huán)狀密封件(帶著夾持件構(gòu)件)。在一些示例中，端環(huán)的反向旋轉(zhuǎn)釋放或放松牽引聯(lián)動部和密封件。牽引聯(lián)動部和傾斜表面的組合可以配合從而以大致對稱的方式向外牽引密封件。

各單個夾持件構(gòu)件可以具有朝向管徑向向內(nèi)定向或指向的突狀夾持件齒部。在一個實施方式中，存在與每個牽引聯(lián)動部相對應(yīng)的一個夾持件構(gòu)件。在其他實施方式中，夾持件的數(shù)量少于牽引聯(lián)動部的數(shù)量。如以上所描述的，當牽引機構(gòu)軸向地向外拉動且滑動密封件時，夾持件構(gòu)件共同被軸向地向外拉動。

在一個實施方式中，端環(huán)放置在桶形部的外側(cè)環(huán)狀肩部上。在該示例中，桶形部的環(huán)狀肩部也具有離開環(huán)狀肩部對稱地聚攏的部分漸縮表面。然而，對于本領(lǐng)域所屬普通技術(shù)人員而言，當查閱本公開的全部內(nèi)容時將非常明顯的是，在不偏離本公開的精神的情況下，端環(huán)可以以多種方式聯(lián)接至桶形部。

在另一方面中，桶形部具有每個牽引聯(lián)動部延伸通過的多個牽引聯(lián)動部槽。當密封件被向外拉動時這些槽防止密封件旋轉(zhuǎn)。這些槽也使得牽引聯(lián)動部能夠充分利用由端環(huán)的每個傾斜部段提供的牽引長度的優(yōu)點。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標記表示類似的元件或作用。

圖1為根據(jù)本公開的一個實施方式的管聯(lián)接器系統(tǒng)的等距視圖；

圖2為圖1中所示管聯(lián)接器的分解視圖；

圖3為示出了圖1和圖2中所示管聯(lián)接器的操作的側(cè)向截面圖；

圖4為圖3中所示的呈打開構(gòu)型的密封部段的放大截面圖；

圖5為圖3中所示的呈接合構(gòu)型的密封部段的放大截面圖；

圖6為一個實施方式中的端環(huán)的視圖；

圖7為一個實施方式中的具有夾持件的襯墊組件的視圖；

圖8為從圖7中所示襯墊組件的中心徑向向外觀察的、構(gòu)成襯墊組件的一部分的牽引聯(lián)動部的后側(cè)視圖；

圖9為朝圖7中所示襯墊組件的中心徑向向內(nèi)觀察的、構(gòu)成襯墊組件的一部分的牽引聯(lián)動部的視圖；

圖10為通過位于聯(lián)動部的端部處的牽引鉤部截取的構(gòu)成襯墊組件的一部分的牽引聯(lián)動部的視圖；

圖11為圖7中所示的襯墊組件的部段的截面示意圖；

圖12為圖11中所示的牽引聯(lián)動部的內(nèi)部分的示意圖；

圖13為圖11中所示的牽引聯(lián)動部的外部分的示意圖；

圖14為圖1中所示管聯(lián)接器的端視圖，圖中所示管聯(lián)接器處于“打開”或未緊固狀態(tài)；

圖15為圖1中所示管聯(lián)接器的端視圖，圖中所示管聯(lián)接器處于關(guān)閉或“緊固”狀態(tài)；

圖16示出了密封件的實施方式，該密封件具有多個層以用于針對不同的管尺寸進行調(diào)節(jié)；

圖17示出了多層密封件；

圖18為圖16和圖17中所示的多層密封件的截面圖；

圖19示出了圖17的多層密封件，圖中移除了內(nèi)層；

圖20示出了包括比牽引鉤少的夾持件的聯(lián)接器；

圖21示出了在任一端上包括兩個螺栓的聯(lián)接器；以及

圖22a示出了具有布置在相鄰的牽引鉤之間的夾持件的聯(lián)接器；

圖22b為圖22a的聯(lián)接器的襯墊組件的視圖；以及

圖22c為圖22a的聯(lián)接器的兩個夾持件和牽引鉤組件的視圖。

具體實施方式

在下列描述中，闡述了某些具體細節(jié)以提供對于本發(fā)明的各個實施方式的透徹的理解。然而，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明也可在沒有這些細節(jié)的情況下實施。

除非上下文另有要求，否則貫穿說明書和所附權(quán)利要求，措辭“包括(comprise)”及其變形比如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”被解釋為開放的、包括的含義，即，如“包括但不限于”。

貫穿該說明書提及“一個實施方式”或“實施方式”指的是關(guān)于該實施方式所描述特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點包括在至少一個實施方式中。因此，貫穿該說明書的在各個地方出現(xiàn)的表述“在一個實施方式中”或“在實施方式中”未必都指的是相同的實施方式。此外，在一個或更多個實施方式中特定特征、結(jié)構(gòu)或特點可以以任何適合的方式組合。

如該說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，未指明單數(shù)或復數(shù)的指稱對象包括復數(shù)指稱對象，除非上下文內(nèi)容另有明確地規(guī)定。還應(yīng)注意的是，術(shù)語“或者”通常采用其最廣義的含義，即，如“和/或”的意思，除非上下文內(nèi)容另有明確地規(guī)定。

本文所提供的小標題和公開的摘要僅為了方便起見并不解釋實施方式的范圍和意思。

Ⅰ.系統(tǒng)概述

在一個方面中，本公開的接頭可以在寬范圍的管尺寸上實現(xiàn)密封和約束，包括從鐵管尺寸(IPS)至球墨鑄鐵(DI)的尺寸并且超過該范圍的尺寸。在一個示例中，該接頭在內(nèi)部約束至中空體并且通過襯墊密封件支撐。分段的約束元件聯(lián)接至定位在中空體的錐形表面內(nèi)側(cè)的周向彈性體襯墊。當約束元件通過牽引機構(gòu)順著錐形部被牽引時，約束元件與襯墊一起收縮至管上從而在管上實現(xiàn)密封及約束。由于在安裝接頭之后管內(nèi)的內(nèi)部壓力增加，襯墊和約束元件進一步被供以動力以密封和約束管。

有利地，本公開的接頭適應(yīng)多種不同現(xiàn)場條件，比如污垢、管腐蝕、管的多變性以及管相對于接頭的偏離。例如，根據(jù)工作環(huán)境，當管聯(lián)接器安裝時會難以確保管和接頭——比如管聯(lián)接器——完全地軸向?qū)?。相反，在安裝期間，管的縱向軸線可能相對于聯(lián)接器的縱向軸線以一定角度偏離。該未對準可起因于例如沉降、管安裝的不準確以及溝渠中有限的工作條件。本公開的接頭在一些示例中，即使當管的縱向軸線相對于聯(lián)接器的縱向軸線偏離例如達到8°時，仍然可以實現(xiàn)一致的聯(lián)接、約束和密封。這對于補償大多數(shù)應(yīng)用中典型的管的未對準是特別有利的。

本公開的接頭也提高了安裝的容易程度。實現(xiàn)約束和密封的常規(guī)的接頭，比如管聯(lián)接器，通常采用沿聯(lián)接器的縱向方向延伸的一系列平行的螺栓和從聯(lián)接器徑向延伸的一系列螺栓。平行的螺栓圍繞聯(lián)接器的周向遞增地緊固以使密封件適當?shù)刈?。然后徑向延伸的螺栓被緊固以實現(xiàn)約束。該過程不僅消耗時間，而且在特定安裝場地處根據(jù)工作條件會難以實現(xiàn)。

本公開的接頭采用牽引機構(gòu)，在一些示例中該牽引機構(gòu)能夠通過將沿橫向于管的縱向方向的方向延伸的單個螺栓致動來操作。該設(shè)計允許在安裝期間更易接觸到螺栓、減少用于安裝的時間量、并且減少用于安裝的空間量。減少安裝所需的空間的量意味著，挖掘以容置接頭的溝渠不必像用于常規(guī)管聯(lián)接器的溝渠那么大。單個螺栓設(shè)計為安裝者提供安全性附加要素，因為安裝者不再需要在溝槽的底部中工作。全部這些優(yōu)點使得成本節(jié)約并且提高安裝時的容易度。其他示例可采用除了橫向于接頭的縱向方向延伸的多個螺栓或螺栓之外的致動元件。

本公開的牽引機構(gòu)不僅允許約束機構(gòu)實現(xiàn)用于具有寬范圍的外管徑的管的約束，而且該牽引機構(gòu)允許該約束容易地斷開接合，即使在管已經(jīng)增壓并且隨后減壓之后亦是如此。

還應(yīng)意識到的是，一些常規(guī)的約束系統(tǒng)可以起作用以將用于密封的襯墊斷開接合。相比之下，本公開的聯(lián)接器系統(tǒng)的密封和約束方面一起作用，并且在一些示例中，可以通過管中的增壓進一步被供以動力。

圖1至圖3提供了根據(jù)本公開的一個示例性實施方式的接頭的總圖。在該示例中，接頭為管聯(lián)接器系統(tǒng)。圖1為根據(jù)本公開的一個實施方式的接頭10的等距視圖。圖2為圖1中所示接頭10的分解視圖。圖3為示出了圖1和圖2中所示的接頭10的操作的側(cè)向截面圖。

在該示例中，接頭10包括大致圓筒形的并且管狀的本體或桶形套筒12。套筒12的每端包括開口，管可以插入至該開口中。桶形套筒12為提供將兩個管的端部連接在一起的流體通路的中空體。然而，本公開的發(fā)明構(gòu)思也可應(yīng)用于包括多個中空體的其他接頭。例如，根據(jù)應(yīng)用的“T”型聯(lián)接器式、單端聯(lián)接器式或端蓋式的接頭都包括中空體，中空體包含在本公開內(nèi)。在其他示例中，接頭可以用作與都包括中空體的閥、栓或凸緣端結(jié)合的連接部件。管也可以構(gòu)造成使得管的一端或兩端包括所公開的接頭構(gòu)型。例如，管可以在一端或兩端上包括一體式接頭類型的結(jié)構(gòu)以便于聯(lián)接。本申請的接頭可以用于多種不同應(yīng)用中并且不限于水系統(tǒng)。例如，本公開的接頭可用于在油、氣或化工行業(yè)中使用的連接中。本申請的接頭可應(yīng)用在用于地上和地下的布置的安裝。例如，接頭可針對多種不同應(yīng)用用于制造工廠中，包括在管道上，比如電氣管道，或者用在加熱、通風和空調(diào)應(yīng)用上。

在套筒12的每端上安裝有端環(huán)20、若干凸耳50、若干夾持件46、襯墊44和單個螺栓26。單個螺栓26延伸通過分別定位在端環(huán)20和套筒12上的兩個螺栓接納部36、38。

端環(huán)20可旋轉(zhuǎn)地安裝在套筒12的端部上。如圖1和圖3中所示，凸耳50將襯墊/夾持件組件18連接至端環(huán)20。這些凸耳50定位在套筒12中的槽80內(nèi)。槽80防止凸耳50相對于套筒12旋轉(zhuǎn)，但是允許凸耳50沿著聯(lián)接器的軸線縱向運動。

圖3至圖5示出了聯(lián)接器與管接合的方式。圖3示出了兩個管66a和66b的聯(lián)接，并且圖3和圖4分別示出了相對于管66處于打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的接頭。圖3的右側(cè)示出了處于打開狀態(tài)的接頭，在打開狀態(tài)中，該接頭與管66b的與管66b的最內(nèi)端70b相鄰的部分斷開接合。圖3的左側(cè)示出了處于聯(lián)接狀態(tài)的接頭，在聯(lián)接狀態(tài)中，該接頭與管66a的與管66a的最內(nèi)端70a相鄰的部分接合。對端環(huán)20的致動將端環(huán)20的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成凸耳50的縱向運動，這將襯墊44和夾持件元件46順著套筒12的內(nèi)錐形部的面牽引。更詳細地，將螺栓26緊固使得端環(huán)20相對于套筒12旋轉(zhuǎn)。隨著端環(huán)20旋轉(zhuǎn)，凸耳50沿著端環(huán)20上的斜坡部段30滑上去，從而有效地將凸耳軸向地拉出離開套筒12，同時朝向管的中心軸線徑向向內(nèi)地牽引凸耳50。

凸耳50的縱向運動將組合的夾持件/襯墊組件18牽引至與管接觸以實現(xiàn)密封并且使約束件接合。當凸耳50離開套筒12的主體移動時，其順著套筒12的內(nèi)錐形表面將夾持件/襯墊組件18朝向套筒12的端部中的開口牽引。這使夾持件段46更靠近在一起并且壓縮橡膠襯墊44。橡膠襯墊44最終與管的外表面接觸并且開始實現(xiàn)密封。當系統(tǒng)繼續(xù)被緊固時，襯墊44在管與套筒12之間繼續(xù)被壓縮。緊固繼續(xù)直至夾持件元件46最終被楔入在管與套筒12的內(nèi)表面之間為止，因此開始了約束接合。當管66(或圖3中的示例中的管66a和管66b)被增壓時，襯墊被進一步迫壓至管與套筒12之間的其密封腔中，并且隨著內(nèi)部壓力增加，約束件類似地被驅(qū)動成在管上形成更緊固的夾持。然而，本公開不排他地限于通過壓力的附加而被進一步供以動力的接頭。在其他示例中，無論流動通過管66的壓力如何，都實現(xiàn)完整的接合和密封。

對于該構(gòu)型，具有相對較低扭矩的單個螺栓就是組件所需的全部。螺栓緊固力作用以產(chǎn)生最初的密封并且設(shè)定約束。系統(tǒng)內(nèi)部壓力和管收縮力作用以對密封件和約束件供以動力以超過該最初設(shè)定。聯(lián)接器約束至套筒12，并且不依賴螺栓或端環(huán)來支持壓力或約束力。

現(xiàn)在將對本公開的聯(lián)接器的各個方面進行更詳細描述。

Ⅱ.中央套筒

參照圖3，桶形套筒12在每端上具有環(huán)狀表面或肩部32。肩部32提供用于端環(huán)20的類似成形的環(huán)狀部34的放置位置。以該方式，端環(huán)20的環(huán)狀部以與相對應(yīng)的環(huán)狀表面32滑動接觸的方式放置在桶形套筒上，使得端環(huán)20相對于桶形套筒12可旋轉(zhuǎn)。雖然本示例包括環(huán)狀表面或肩部，但是對于本領(lǐng)域所屬普通技術(shù)人員而言，當查閱本公開的全部內(nèi)容時將非常明顯的是，本公開也包含允許端環(huán)相對于套筒12旋轉(zhuǎn)的其他安裝結(jié)構(gòu)。

Ⅲ.端環(huán)

參照圖6，端環(huán)20具有多個傾斜表面30或斜坡部段。每個傾斜表面作為圍繞管緊固襯墊組件18的凸輪表面。

端環(huán)20通過緊固螺栓26中的一個緊固螺栓在聯(lián)接器10上轉(zhuǎn)動。端環(huán)20優(yōu)選地制有螺栓接納部36，該螺栓接納部36與桶形套筒12上的類似的螺栓接納部38配合地作用。在一個實施方式中，螺栓的緊固用以使螺栓接納部36和38朝向彼此牽引從而驅(qū)動端環(huán)20的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)螺栓接納部的構(gòu)造、以及螺栓安裝至螺栓接納部的方式，將螺栓松開也可用于沿相反的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動端環(huán)20。

多個斜坡部段30相對于環(huán)的環(huán)狀部34共同地向內(nèi)側(cè)漸縮，從而多個斜坡部段30朝向端環(huán)20的中心傾斜或聚攏。斜坡部段30的聚攏也在圖4中以40示出。在端環(huán)的斜坡部段30和環(huán)狀部分34的結(jié)合部附近，桶形套筒的外端開口具有類似成形的聚攏表面42，該類似成形的聚攏表面42也部分地支承端環(huán)20的滑動旋轉(zhuǎn)。

Ⅳ.襯墊組件

現(xiàn)在，將參照圖7至圖10進一步描述襯墊組件18。參照圖7，襯墊組件18包括環(huán)狀橡膠襯墊構(gòu)件44。當襯墊構(gòu)件44(或“襯墊”)處于放松或“未緊固”狀態(tài)時，其具有如圖4中所示的截面。多個夾持件構(gòu)件46放置在襯墊44的上表面48上。夾持件構(gòu)件46通過牽引聯(lián)動部50保持處于圍繞襯墊44的環(huán)狀布置結(jié)構(gòu)，該牽引聯(lián)動部50也圍繞襯墊44分布。

現(xiàn)在參照圖8至圖10，每個牽引聯(lián)動部50具有嵌入在襯墊材料44中的基部52，因此將牽引鉤50連接至襯墊。每個夾持件構(gòu)件46具有槽54，該槽54配裝至并且配裝成圍繞每個相應(yīng)的牽引聯(lián)動部50的桿部56的三側(cè)上。這允許每個夾持件構(gòu)件46保持位于相對于其他夾持構(gòu)件的特定環(huán)形位置處，而沒有與或者襯墊44或者牽引聯(lián)動部50進行固定的連接，從而當襯墊組件圍繞管緊固時，夾持構(gòu)件46可獨立地運動。該獨立的運動可允許夾持件構(gòu)件與多種不同尺寸和形狀的管接合，不論管是否為完全圓形或具有一定程度的偏心度。

圖8為相對于襯墊組件18的大致環(huán)狀構(gòu)型從內(nèi)側(cè)向外側(cè)(徑向地)觀察的視圖。附圖標記58指的是夾持件的“齒部”，下面將對其做進一步描述。圖9為從外側(cè)向內(nèi)側(cè)(徑向地)觀察的視圖。每個夾持件構(gòu)件46的外表面60由于如下描述的原因而是平滑的。如可觀察到的，夾持件構(gòu)件46中的槽54僅部分地延伸通過夾持件構(gòu)件的橫向厚度以用于接納牽引聯(lián)動部的桿56。

現(xiàn)在同時參照圖7和圖10，每個牽引聯(lián)動部50具有上“鉤”部或牽引鉤62。鉤62的內(nèi)部分為傾斜的，如圖10中64所示。該傾斜部64分別地騎置在端環(huán)20的多個斜坡部段30中的一個斜坡部段上。因此，當端環(huán)20由如上所描述的螺栓機構(gòu)(即，通過兩個緊固螺栓26中的一個)旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動時，在斜坡部段30的傾斜表面與傾斜表面64之間分別產(chǎn)生滑動/凸輪動作。這用于向外“牽引”襯墊44，如下文進一步描述。

圖11至圖13提供了先前描述的牽引聯(lián)動部50的另外的圖示。牽引聯(lián)動部50的形狀可根據(jù)所使用的形成方法而變化。在圖11至圖13中，例如，每個牽引聯(lián)動部50連接至嵌入在襯墊材料44中的基件52。桿部56可焊接至基件52。除此外，圖11至圖13中所示的實施方式與前述的相同。

Ⅴ.操作

圖4和圖5示出了以上描述的各個零部件配合的方式以將管的端部夾緊至接頭10。首先參照圖4，管66插入聯(lián)接器本體10的開口端(總體由68表示)中，使得管70的最內(nèi)側(cè)端在桶形套筒12內(nèi)側(cè)的某處終止(參見圖3)。在其他示例中，根據(jù)接頭的類型，管70的最內(nèi)側(cè)端可延伸通過并且凸出超過接頭的端部。桶形部12具有內(nèi)側(cè)漸縮表面72。在該示例中，漸縮表面72朝向聯(lián)接器的開口端對稱地聚攏。換句話說，漸縮表面72圍繞中心線軸線對稱地聚攏，從而從聯(lián)接器內(nèi)側(cè)沿朝向外側(cè)的方向移動。在該示例中，襯墊44的外表面74和(先前描述的)夾持件構(gòu)件46的外平滑表面60具有與漸縮表面72的斜率匹配的類似的斜率。

當通過螺栓機構(gòu)“緊固”(即，通過緊固螺栓26以旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動)端環(huán)20時，端環(huán)20上的傾斜斜坡部段30沿如圖5中箭頭76所示方向軸向向外地牽引牽引鉤62。這同樣牽引或拉動襯墊44和夾持件構(gòu)件46抵靠桶形套筒的內(nèi)側(cè)漸縮表面72，并且迫壓襯墊44和夾持件構(gòu)件46抵靠管70，因此將襯墊和夾持件楔入套筒與管之間。在這方面，襯墊44從內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)靠著桶形套筒12的聚攏漸縮表面滑動，并且被約束在桶部的內(nèi)壁72與管的外壁78之間，從而以圖5中所示的方式壓縮襯墊44。每個夾持件構(gòu)件46被類似地牽引至桶部與管表面72、78之間的約束位置中，使得每個夾持件構(gòu)件的夾持件齒部58被驅(qū)動至管的外表面中。

如圖2的分解視圖中最佳看到的，管聯(lián)接器的每端22、24具有圍繞周邊分布的多個槽80。這些槽匹配牽引鉤50的位置并且實現(xiàn)至少兩個功能。首先，槽80對于鉤50提供足夠的行進——有時稱為推壓或牽引——的距離從而以凸輪方式抵靠端環(huán)的斜坡部段30。其次，當端環(huán)20旋轉(zhuǎn)時槽80防止襯墊組件18旋轉(zhuǎn)。換句話說，當牽引鉤50通過端環(huán)20的旋轉(zhuǎn)而被向外牽引時，配裝在槽80內(nèi)的牽引鉤50的組合限制襯墊旋轉(zhuǎn)。槽80相對于牽引鉤桿56定尺寸為根據(jù)需要在剛描述的牽引動作過程期間使牽引鉤桿56可軸向向外滑動并且折曲。

總之，上文描述的夾緊組件產(chǎn)生獨特的牽引機構(gòu)，該牽引機構(gòu)將襯墊44向外拉動抵靠桶形部12的漸縮部(參見圖5中矢量100)并且通過壓縮力使襯墊44壓縮或楔入(參見矢量102)。

參照圖14和圖15，前述設(shè)計的優(yōu)點中的一個優(yōu)點是其容易使用。由于夾持件構(gòu)件46，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可認識到上文描述的作為“約束”系統(tǒng)的管密封作用，其中彈性密封件(帶有夾持件齒部)楔入管與管聯(lián)接器之間。在本設(shè)計中，經(jīng)由在每端處相對于聯(lián)接器的對稱軸線橫向地定向的一個螺栓完成緊固動作。緊固螺栓的力經(jīng)由剛剛描述的夾緊組件垂直地傳遞至襯墊44。然而，通過從接頭10內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)的力機械地牽引密封或襯墊44與常規(guī)系統(tǒng)過去工作的方式相反。事實上，將力從緊固螺栓機構(gòu)傳遞的機械聯(lián)動部通過端環(huán)20聯(lián)接至牽引聯(lián)動部50的組合來實現(xiàn)，其中當端環(huán)20轉(zhuǎn)動時該牽引聯(lián)動部50騎置在傾斜表面30上。在一些示例中，并且取決于螺母28和螺栓26安裝至凸耳的方式，端環(huán)20取決于緊固力是否被施加或放松(這取決于緊固螺栓26上的螺母28被轉(zhuǎn)動方式)沿一個方向或另一方向旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在參照圖14，套筒包括緊固螺栓接納部38，并且端環(huán)包括類似的螺栓接納部36。這兩個接納部36、38通過螺紋螺栓26和螺母28連接。圖14示出了“打開”狀態(tài)。將螺母28緊固使得兩個螺栓接納部36、38隨著螺母28圍繞螺紋螺栓26的旋轉(zhuǎn)而靠近，直至圖15中所示的關(guān)閉位置。如先前所描述的，該動作使端環(huán)20旋轉(zhuǎn)并且將聯(lián)動部50沿軸向向外的路徑牽引，這使得襯墊44和夾持件構(gòu)件46被牽引并且楔入在套筒的內(nèi)壁72與管的外表面78之間。將螺母28釋放使得襯墊組件18能夠“放松”并且使端環(huán)20顛倒其旋轉(zhuǎn)方向。

Ⅵ.附加構(gòu)型

前述設(shè)計的其他實施方式可涉及圖6中的以18所示的襯墊組件的構(gòu)型的改變。參照圖16，例如，其可以在沒有“約束件”的情況下，即，在不使用夾持件構(gòu)件46的情況下，實現(xiàn)上文描述的牽引機構(gòu)(將“垂直的”力轉(zhuǎn)化為軸向的“牽引”)。同樣，在一些但不是全部的牽引鉤上使用夾持件構(gòu)件也是可能的。例如，圖20示出了接頭，該接頭在該示例中為管聯(lián)接器10a，其包括比凸耳50少的夾持件構(gòu)件46。

如進一步改變，襯墊44其本身可制造成具有外密封和內(nèi)密封的多層的“擴展范圍”的襯墊。例如，圖18圖示了襯墊44a，該襯墊44a包括從外層90“可移除的”內(nèi)層92從而使得能夠針對不同的管直徑調(diào)節(jié)襯墊44a(參見圖19)。這提供了一定量的“擴展”范圍。除此外，圖16至圖19中的襯墊組件的操作保持與上文描述的相同。

這里所描述的和所示的管聯(lián)接器為“一個螺栓”系統(tǒng)，該“一個螺栓”系統(tǒng)對于每個端環(huán)20使用單個緊固螺栓26。然而，在每端上包括多于一個螺栓的其他聯(lián)接器也在本公開的范圍內(nèi)。例如，圖21示出了在任一端上包括兩個螺栓26的接頭10b。

此外，雖然緊固機構(gòu)在前述示例中描述為螺栓機構(gòu)，但是產(chǎn)生適于使端環(huán)旋轉(zhuǎn)的垂直力的其他機構(gòu)也落入本公開的范圍內(nèi)。

在另一示例中，夾持件定位在相鄰的牽引鉤之間。圖22a示出了包括定位在相鄰的牽引鉤50之間的夾持件46a的接頭10c。如圖22b中所示，牽引鉤50聯(lián)接至襯墊44。夾持件46a在安裝期間出于初始布置的目的可以或者可以不臨時地聯(lián)接至襯墊44。例如，夾持件46a可臨時地附連至襯墊44以便于安裝。圖22a還示出了夾持件46a可包括在不直接接觸牽引鉤50的情況下突出越過牽引鉤50的延伸部46b。

在另一未繪出的示例中，夾持件可為襯墊的一體部分。在該示例中，徑向向內(nèi)牽引襯墊也將接合與襯墊成一體的夾持件。

Ⅶ.材料和制造

雖然存在制造上文描述的零部件的不同方式，許多前述零部件，如桶形套筒12和端環(huán)20，例如可以鑄造。襯墊44可由常規(guī)的橡膠材料制成。例如，夾持件構(gòu)件46和牽引鉤50可由多種不同材料制成，比如鋼、不銹鋼或球墨鑄鐵。桶形套筒12可包括手柄84，該手柄84使得聯(lián)接器更容易使用。如上所提到的，雖然接頭10在這里描述為端對端聯(lián)接器，但其可以根據(jù)應(yīng)用以其他方式構(gòu)造，比如“T”型聯(lián)接器或單端聯(lián)接器。

以上所描述的各個實施方式可以組合以提供另外的實施方式。根據(jù)以上詳細的描述，可以對實施方式進行這些和其他改變。通常，在所附權(quán)利要求中，所使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為將權(quán)利要求限制于說明書中公開的具體實施方式和權(quán)利要求，而應(yīng)解釋為包括所有可能的實施方式以及權(quán)利要求所要求的等同物的全部范圍。因此，權(quán)利要求不受本公開的限制。