具有變化深度的墊片凹穴的聯(lián)接器的制造方法
【專利說(shuō)明】具有變化深度的墊片凹穴的聯(lián)接器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求于2012年9月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/699，628和2013年3月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/794,930的優(yōu)先權(quán)，二者均通過(guò)引用而全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于以端對(duì)端的關(guān)系連結(jié)管元件的機(jī)械聯(lián)接器。
【背景技術(shù)】
[0003]用于端對(duì)端地將管元件連結(jié)在一起的機(jī)械聯(lián)接器包括可互連節(jié)段(segment)，其可以周向地圍繞被同軸對(duì)齊的管元件的端部部分而定位。術(shù)語(yǔ)“管元件”在這里被用于描述任意管狀物品或具有管狀形式的部件。管元件包括管材、管配件(例如彎頭、蓋和T形管)以及流體控制部件(例如閥、減徑管、過(guò)濾器、限流器、壓力調(diào)節(jié)器等)。
[0004]每個(gè)機(jī)械聯(lián)接器節(jié)段均包括具有凸起(project1n)的外殼，所述凸起從外殼徑向向內(nèi)延伸并且例如接合平端管元件的外表面，管元件具有肩部及凸緣(bead)或者繞待連結(jié)的每個(gè)管元件延伸的周向溝槽。凸起和管元件之間的接合給接頭提供機(jī)械約束，并且確保即使在高內(nèi)部壓力和外部力下管元件仍保持聯(lián)接。外殼限定環(huán)狀通道或者凹穴，其接納環(huán)形墊片或者密封件，通常是接合每個(gè)管元件的端部并且與節(jié)段和管元件合作以便提供流體密封的彈性體環(huán)。節(jié)段具有連接構(gòu)件，通常是從外殼向外突出的凸耳形式。凸耳適于接納緊固件，例如螺母和螺栓，其被可調(diào)節(jié)地?cái)Q緊以便將節(jié)段拉向彼此。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)接器上的凸起通常具有拱式表面，其曲率半徑基本匹配于試圖接合的管元件的外表面的曲率半徑。對(duì)于被用于帶溝管元件的聯(lián)接器而言，拱式表面的曲率半徑小于溝槽外側(cè)的管元件的外表面的曲率半徑，以致凸起裝配在溝槽內(nèi)且接合溝槽。
[0006]以端對(duì)端方式固定管元件的方法包括當(dāng)使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械聯(lián)接器時(shí)的相繼安裝過(guò)程。通常，在節(jié)段被螺栓在一起且環(huán)形墊片被卡在節(jié)段的通道內(nèi)的情況下由技術(shù)員來(lái)接收聯(lián)接器。技術(shù)員首先通過(guò)卸去螺栓來(lái)拆裝聯(lián)接器、移除環(huán)形墊片、使其潤(rùn)滑(如果沒(méi)有被預(yù)先潤(rùn)滑的話)并且將其放置成圍繞待連結(jié)的管元件的端部。安裝環(huán)形墊片經(jīng)常需要其被潤(rùn)滑并且拉伸以適應(yīng)管元件。在環(huán)形墊片在兩個(gè)管元件上就位的情況下，然后將節(jié)段一次一個(gè)地放置成架在管元件的端部上并且使得環(huán)形墊片卡抵它們。在放置期間，節(jié)段接合墊片，凸起對(duì)齊于溝槽，螺栓被插入通過(guò)凸耳，螺母被擰到螺栓上并被緊固，從而將聯(lián)接器節(jié)段拉向彼此、壓縮墊片并使得凸起接合在溝槽內(nèi)。
[0007]從先前的描述可以顯而易見到，安裝根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械導(dǎo)管聯(lián)接器通常需要技術(shù)員處理至少七個(gè)單獨(dú)的零件(并且當(dāng)聯(lián)接器具有兩個(gè)以上節(jié)段時(shí)更多)，并且必須完全拆卸和重新組裝聯(lián)接器。要是技術(shù)員能夠在不需要首先將其全部拆卸且然后將其逐件重新組裝的情況下來(lái)安裝機(jī)械導(dǎo)管聯(lián)接器，就可以節(jié)省大量時(shí)間、勞力和開支。
[0008]圖1示出了具有聯(lián)接器節(jié)段13和15的聯(lián)接器11。節(jié)段被連接構(gòu)件17和19端對(duì)端地連結(jié)起來(lái)，連接構(gòu)件包括螺紋緊固件21。節(jié)段13和15被示為以彼此間隔開的關(guān)系支撐在被卡在節(jié)段之間的環(huán)形墊片23的外表面上。這種構(gòu)造是可能的，因?yàn)槲醋冃苇h(huán)形墊片23的外表面的圓周大于環(huán)形墊片外表面所面接的節(jié)段上的表面圓周之和。當(dāng)節(jié)段以這種方式被支撐時(shí)，就可以將管元件插入到在節(jié)段之間的中央空間25內(nèi)而不需拆卸聯(lián)接器。然而，這種技術(shù)方案在安裝機(jī)械聯(lián)接器的問(wèn)題上存在一些缺點(diǎn)。特別要注意到，在墊片已經(jīng)恰當(dāng)?shù)匕沧诠?jié)段的墊片凹穴內(nèi)之前，環(huán)形墊片2通過(guò)架在環(huán)形墊片的至少一部分上的緊密配合節(jié)段的幾何構(gòu)型而被扭曲成橢圓形狀。如果環(huán)形墊片的扭曲程度是不可控的話，則橢圓形狀能夠?qū)е聰D壓并且對(duì)節(jié)段13和15的連接構(gòu)件17和19之間的區(qū)域內(nèi)的墊片造成損壞。
[0009]人們顯然需要一種導(dǎo)管聯(lián)接器，其中環(huán)形密封件的扭曲可以加以控制，以致避免對(duì)與其一起被使用的環(huán)形密封件造成損壞，卻仍然允許管元件被可靠地插入而不需要拆卸聯(lián)接器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及一種用于以端對(duì)端關(guān)系連結(jié)管元件的聯(lián)接器。在一種示例實(shí)施例中，聯(lián)接器包括多個(gè)節(jié)段，其圍繞中央軸線以端對(duì)端地被連結(jié)起來(lái)并且限定用于接納管元件的中央空間。至少一個(gè)所述節(jié)段包括在該一個(gè)節(jié)段的相反側(cè)以間隔開的關(guān)系進(jìn)行定位且朝向中央軸線延伸的一對(duì)凸起。每個(gè)凸起的至少一部分可接合于管元件中的相應(yīng)一個(gè)。每個(gè)凸起具有面向中央軸線的拱式表面。拱式表面具有從第一曲率中心所測(cè)量的第一曲率半徑。后壁在凸起之間延伸。后壁具有面向中央軸線的拱式表面。后壁的拱式表面具有從第二曲率中心所測(cè)量的第二曲率半徑。在垂直于中央軸線的平面內(nèi)測(cè)量時(shí)第二曲率中心與第一曲率中心不重合。
[0011]在一種實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)量至后壁拱式表面上的與第一和第二曲率中心共線的點(diǎn)處時(shí)，第一曲率中心比第二曲率中心更靠近于后壁的拱式表面。在另一實(shí)施例中，第一和第二曲率中心和后壁上的該點(diǎn)沿第一線是共線的，該第一線被定向成垂直于在所述一個(gè)節(jié)段的第一端和所述一個(gè)節(jié)段的第二端之間延伸的第二線。
[0012]第二曲率中心可以從第一曲率中心偏移從大約0.01英寸至大約0.1英寸的距離，或者大約0.02英寸至大約0.04英寸的距離或者大約0.03英寸的距離。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接器的具體示例性實(shí)施例中，只是節(jié)段中的第一和第二節(jié)段圍繞中央軸線被端對(duì)端地連結(jié)起來(lái)。在這種示例中，聯(lián)接器進(jìn)一步包括位于第一和第二節(jié)段之間的環(huán)形墊片。環(huán)形墊片支撐處于間隔開足以在節(jié)段之間插入管元件的關(guān)系的第一和第二節(jié)段，并且環(huán)形墊片可以具有扭曲成橢圓或基本不扭曲且呈現(xiàn)圓形形狀的形狀。通過(guò)第一和第二曲率中心的偏移來(lái)確定環(huán)形墊片的扭曲程度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的用于以端對(duì)端關(guān)系來(lái)連結(jié)管元件的聯(lián)接器的另一種示例性實(shí)施例，所述聯(lián)接器包括多個(gè)節(jié)段，其圍繞中央軸線被端對(duì)端地連結(jié)起來(lái)并且限定用于接納管元件的中央空間。在這種示例性實(shí)施例中，至少一個(gè)所述節(jié)段包括在該一個(gè)節(jié)段的相反側(cè)上以間隔開的關(guān)系所定位的一對(duì)凸起。凸起朝向中央軸線延伸。每個(gè)凸起的至少一部分可接合于管元件中的相應(yīng)一個(gè)。至少一個(gè)所述凸起具有面向中央軸線的拱式表面。后壁在凸起之間延伸。后壁具有面向中央軸線的拱式表面。當(dāng)沿從中央軸線延伸的徑向投影線測(cè)量時(shí)，后壁的拱式表面和所述至少一個(gè)凸起的拱式表面之間的距離，在所述至少一個(gè)節(jié)段的端部之間中途第一點(diǎn)處是第一值并且在接近于至少一個(gè)節(jié)段的至少一個(gè)所述端部的第二點(diǎn)處是第二值。第一值小于第二值。環(huán)形墊片被置于由節(jié)段所限定的中央空間內(nèi)。環(huán)形墊片具有外圓周，該外圓周具有的長(zhǎng)度大于節(jié)段的后壁的拱式表面的長(zhǎng)度之和。環(huán)形墊片支撐處于間隔關(guān)系的所述節(jié)段中的至少兩個(gè)。
[0015]后壁的拱式表面和所述至少一個(gè)凸起的拱式表面之間的距離，在所述至少一個(gè)節(jié)段的端部之間中途的第一點(diǎn)處是最小值并且在所述第二點(diǎn)處是最大值。第二點(diǎn)可以位于所述至少一個(gè)節(jié)段的所述至少一個(gè)端部處。在位于所述至少一個(gè)節(jié)段的所述端部中的另一端部的第三點(diǎn)處，后壁的拱式表面和所述至少一個(gè)凸起的拱式表面之間的距離可以是近似地等于所述第二值的第三值。
[0016]在具體示例性實(shí)施例中，后壁的拱式表面包括具有彎曲表面的的第一部分和具有彎曲表面的第二部分。第二部分被定位于接近所述至少一個(gè)節(jié)段的所述至少一個(gè)端部。在第二部分上的任意點(diǎn)均比在所述第一部分上的任意點(diǎn)更遠(yuǎn)離所述中央軸線。后壁的拱式表面可以進(jìn)一步包括具有彎曲表面的第三部分。第三部分被定位于接近所述至少一個(gè)節(jié)段的所述端部中的另一端部。在第三部分上的任意點(diǎn)均比在所述第一部分上的任意點(diǎn)更遠(yuǎn)離所述中央軸線。
[0017]后壁的拱式表面的第二部分可以對(duì)著從大約5°至大約80°或者從大約5°至大約45°的角度。后壁的拱式表面的第三部分可以對(duì)著從大約5°至大約80°或者從大約5°至大約45°的角度。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接器的另一示例性實(shí)施例中，后壁的拱式表面包括具有第一曲率半徑的第一部分和具有第二曲率半徑的第二部分。第二部分被定位于接近所述至少一個(gè)節(jié)段的所述至少一個(gè)端部。在第二部分上的任意點(diǎn)均比在所述第一部分上的任意點(diǎn)更遠(yuǎn)離所述中央軸線。后壁的拱式表面可以進(jìn)一步包括具有無(wú)限大曲率半徑的第三部分。在第三部分上的任意點(diǎn)均比在所述第一部分上的任意點(diǎn)更遠(yuǎn)離所述中央軸線。