具有變化深度的墊片凹穴的聯接器的制造方法
【專利說明】具有變化深度的墊片凹穴的聯接器
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求于2012年9月11日提交的美國臨時專利申請序列號61/699，628和2013年3月12日提交的美國臨時專利申請序列號13/794,930的優先權，二者均通過引用而全部并入本文。
技術領域
[0002]本發明涉及一種用于以端對端的關系連結管元件的機械聯接器。
【背景技術】
[0003]用于端對端地將管元件連結在一起的機械聯接器包括可互連節段(segment)，其可以周向地圍繞被同軸對齊的管元件的端部部分而定位。術語“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、過濾器、限流器、壓力調節器等)。
[0004]每個機械聯接器節段均包括具有凸起(project1n)的外殼，所述凸起從外殼徑向向內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)或者繞待連結的每個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械約束，并且確保即使在高內部壓力和外部力下管元件仍保持聯接。外殼限定環狀通道或者凹穴，其接納環形墊片或者密封件，通常是接合每個管元件的端部并且與節段和管元件合作以便提供流體密封的彈性體環。節段具有連接構件，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，其被可調節地擰緊以便將節段拉向彼此。
[0005]在現有技術聯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。對于被用于帶溝管元件的聯接器而言，拱式表面的曲率半徑小于溝槽外側的管元件的外表面的曲率半徑，以致凸起裝配在溝槽內且接合溝槽。
[0006]以端對端方式固定管元件的方法包括當使用根據現有技術的機械聯接器時的相繼安裝過程。通常，在節段被螺栓在一起且環形墊片被卡在節段的通道內的情況下由技術員來接收聯接器。技術員首先通過卸去螺栓來拆裝聯接器、移除環形墊片、使其潤滑(如果沒有被預先潤滑的話)并且將其放置成圍繞待連結的管元件的端部。安裝環形墊片經常需要其被潤滑并且拉伸以適應管元件。在環形墊片在兩個管元件上就位的情況下，然后將節段一次一個地放置成架在管元件的端部上并且使得環形墊片卡抵它們。在放置期間，節段接合墊片，凸起對齊于溝槽，螺栓被插入通過凸耳，螺母被擰到螺栓上并被緊固，從而將聯接器節段拉向彼此、壓縮墊片并使得凸起接合在溝槽內。
[0007]從先前的描述可以顯而易見到，安裝根據現有技術的機械導管聯接器通常需要技術員處理至少七個單獨的零件(并且當聯接器具有兩個以上節段時更多)，并且必須完全拆卸和重新組裝聯接器。要是技術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安裝機械導管聯接器，就可以節省大量時間、勞力和開支。
[0008]圖1示出了具有聯接器節段13和15的聯接器11。節段被連接構件17和19端對端地連結起來，連接構件包括螺紋緊固件21。節段13和15被示為以彼此間隔開的關系支撐在被卡在節段之間的環形墊片23的外表面上。這種構造是可能的，因為未變形環形墊片23的外表面的圓周大于環形墊片外表面所面接的節段上的表面圓周之和。當節段以這種方式被支撐時，就可以將管元件插入到在節段之間的中央空間25內而不需拆卸聯接器。然而，這種技術方案在安裝機械聯接器的問題上存在一些缺點。特別要注意到，在墊片已經恰當地安坐在節段的墊片凹穴內之前，環形墊片2通過架在環形墊片的至少一部分上的緊密配合節段的幾何構型而被扭曲成橢圓形狀。如果環形墊片的扭曲程度是不可控的話，則橢圓形狀能夠導致擠壓并且對節段13和15的連接構件17和19之間的區域內的墊片造成損壞。
[0009]人們顯然需要一種導管聯接器，其中環形密封件的扭曲可以加以控制，以致避免對與其一起被使用的環形密封件造成損壞，卻仍然允許管元件被可靠地插入而不需要拆卸聯接器。
【發明內容】
[0010]本發明涉及一種用于以端對端關系連結管元件的聯接器。在一種示例實施例中，聯接器包括多個節段，其圍繞中央軸線以端對端地被連結起來并且限定用于接納管元件的中央空間。至少一個所述節段包括在該一個節段的相反側以間隔開的關系進行定位且朝向中央軸線延伸的一對凸起。每個凸起的至少一部分可接合于管元件中的相應一個。每個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量的第二曲率半徑。在垂直于中央軸線的平面內測量時第二曲率中心與第一曲率中心不重合。
[0011]在一種實施例中，當測量至后壁拱式表面上的與第一和第二曲率中心共線的點處時，第一曲率中心比第二曲率中心更靠近于后壁的拱式表面。在另一實施例中，第一和第二曲率中心和后壁上的該點沿第一線是共線的，該第一線被定向成垂直于在所述一個節段的第一端和所述一個節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]在根據本發明的聯接器的具體示例性實施例中，只是節段中的第一和第二節段圍繞中央軸線被端對端地連結起來。在這種示例中，聯接器進一步包括位于第一和第二節段之間的環形墊片。環形墊片支撐處于間隔開足以在節段之間插入管元件的關系的第一和第二節段，并且環形墊片可以具有扭曲成橢圓或基本不扭曲且呈現圓形形狀的形狀。通過第一和第二曲率中心的偏移來確定環形墊片的扭曲程度。
[0014]根據本發明的用于以端對端關系來連結管元件的聯接器的另一種示例性實施例，所述聯接器包括多個節段，其圍繞中央軸線被端對端地連結起來并且限定用于接納管元件的中央空間。在這種示例性實施例中，至少一個所述節段包括在該一個節段的相反側上以間隔開的關系所定位的一對凸起。凸起朝向中央軸線延伸。每個凸起的至少一部分可接合于管元件中的相應一個。至少一個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。當沿從中央軸線延伸的徑向投影線測量時，后壁的拱式表面和所述至少一個凸起的拱式表面之間的距離，在所述至少一個節段的端部之間中途第一點處是第一值并且在接近于至少一個節段的至少一個所述端部的第二點處是第二值。第一值小于第二值。環形墊片被置于由節段所限定的中央空間內。環形墊片具有外圓周，該外圓周具有的長度大于節段的后壁的拱式表面的長度之和。環形墊片支撐處于間隔關系的所述節段中的至少兩個。
[0015]后壁的拱式表面和所述至少一個凸起的拱式表面之間的距離，在所述至少一個節段的端部之間中途的第一點處是最小值并且在所述第二點處是最大值。第二點可以位于所述至少一個節段的所述至少一個端部處。在位于所述至少一個節段的所述端部中的另一端部的第三點處，后壁的拱式表面和所述至少一個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節段的所述至少一個端部。在第二部分上的任意點均比在所述第一部分上的任意點更遠離所述中央軸線。后壁的拱式表面可以進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節段的所述端部中的另一端部。在第三部分上的任意點均比在所述第一部分上的任意點更遠離所述中央軸線。
[0017]后壁的拱式表面的第二部分可以對著從大約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]在根據本發明的聯接器的另一示例性實施例中，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節段的所述至少一個端部。在第二部分上的任意點均比在所述第一部分上的任意點更遠離所述中央軸線。后壁的拱式表面可以進一步包括具有無限大曲率半徑的第三部分。在第三部分上的任意點均比在所述第一部分上的任意點更遠離所述中央軸線。