具有動態軸向約束系統的管道聯接件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有動態軸向約束系統的管道聯接件，該管道聯接件用于錨定管道以將它們沿軸向鎖定在一起。本發明在塑料管道的連接中具有特定應用。
【背景技術】
[0002]已知很多種用于將兩個管道端部以流體密封的方式連接在一起的管道聯接件。管線中的流體壓力往往會迫使管道端部分開，并且已知的管道聯接件包含用于緊固管道以抵抗在管道的軸向荷載下相對于聯接件的軸向運動的裝置。
[0003]例如，EP-A-O542 779公開了一種管道聯接件，該管道聯接件包含具有向內凸出的夾持齒的截頭圓錐夾持環，該截頭圓錐夾持環位于在密封墊圈的外表面中設置的周向槽內。在使用中，當聯接件圍繞管道被上緊時，夾持齒在槽底部處刺入密封墊圈并且接合管道的外表面，以保持管道端部不會發生軸向位移。隨著管道上的軸向荷載增大，截頭圓錐夾持環趨于變平，弓I起齒更深地咬入到管道表面中，從而改善了夾持。
[0004]由于夾持齒切入管道表面中，因此包括夾持環的這種類型的軸向約束系統的持續使用可能額外地導致對管道的一些劣化。這對于金屬管道而言不是問題，但在較軟金屬或塑料管道的情況下，已經發現這種系統在經過長時期之后僅能夠承受相對適度水平的軸向荷載，特別是在塑料管道受到溫度變化時亦是如此。
[0005]此外，在高水平的軸向荷載處，夾持環將趨于旋轉遠離管道的外表面，這降低了夾持水平。最后，夾持環可能翻轉并且與管道完全失去接觸。在管道由相對較薄的材料形成的情況下，夾持環相對于管道表面的旋轉還可能造成管道端部的截面形狀的變形。
[0006]迫切需要用于高壓力應用的塑料管道。然而，已經觀察到的是，一些用于形成管道的熱塑性材料在應力施加時以及經過一段時間之后將發生變形，塑料將趨于移動至較低應力或抵抗力的點。這意味著，在管道聯接件的區域中，由于圍繞管道夾緊的夾持環的徑向壓力的持續施加將造成塑料遠離夾持齒而轉移或“蠕變”至相鄰的較低應力區域。隨著塑料轉移遠離夾持環，夾持齒不能夠在管道表面上保持足夠強的夾持。
[0007]因此，需要提供一種具有軸向約束系統的新型管道聯接件，該軸向約束系統提供了對管道表面的改進的夾持以及對管道端部的軸向運動的改進的抵抗。特別理想的是提供下述這種新型管道聯接件，這種新型管道聯接件提供了對塑料管道的改善的軸向約束并且在高軸向荷載下比已知管道聯接件更好地起作用。
【發明內容】
[0008]根據本發明，提供了一種用于將兩個管道的端部連接在一起的管道聯接件，該管道聯接件包括:管狀殼體，該管狀殼體用于圍繞管道配裝;管狀密封套筒，該管狀密封套筒位于殼體內；張緊裝置，該張緊裝置用于使殼體圍繞密封套筒上緊，以使密封套筒圍繞管道的外表面密封；以及動態軸向約束系統。該動態軸向約束系統包括至少一個彈性夾持環，所述至少一個彈性夾持環安裝在殼體內，用于夾持管道的外表面。夾持環包括:外表面，該外表面與殼體的內表面接合并且適于在管道的軸向荷載下抵靠殼體的內表面滾動；以及內夾持表面，該內夾持表面用于接合管道的外表面，其中，彈性夾持環的夾持表面適于使得:在外表面抵靠管狀殼體的內表面滾動時，夾持表面與管道接觸的區域逐漸增大。
[0009]在下面的說明書中，術語“軸向”用于指示由管道的縱向軸線所限定的方向，并且術語“徑向”用于指示由管道的半徑所限定的方向。
[0010]本發明的管道聯接件包含動態軸向約束系統，該動態軸向約束系統具有夾持環，該夾持環能夠通過相對于殼體滾動使夾持環的內夾持表面的較大面積與管道的外表面接合從而適用于在管道上的較高水平的軸向荷載。因此，不是如現有技術的夾持環那樣迫使夾持環更深地進入管道表面，而是通過增大對管道進行夾持的環的表面面積來使夾持環在高軸向荷載下在管道上的夾持得以改善。這意味著，通過本發明的管道聯接件使管道所經受的徑向應力的水平明顯低于已知的管道聯接件使管道所經受的徑向應力的水平。
[0011]本發明的管道聯接件特別適于在塑料管道的聯接中使用，這是因為在增大的軸向荷載下夾持面積增大能夠使軸向約束系統更有效地承受塑料從高應力區域的轉移并且由此在保持低水平徑向應力的同時保持較強軸向約束。軸向約束系統還降低了夾持環切入管道表面的程度，這降低了相對較軟的塑料管道的劣化。
[0012]本發明的管道聯接件適于在由包括但并不限于由下述多種塑性材料形成的管道的聯接中使用:聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。本發明的管道聯接件還適于在金屬管道的聯接中使用。
[0013]本發明的管道聯接件的夾持環必須具有足夠的彈性，S卩，夾持環的形狀可以動態地適于使得外表面抵靠殼體的內表面的滾動以及內夾持表面抵靠管道的漸進接合能夠圍繞管道的整個圓周而實現。夾持環可以由包括比如黃銅或鋁的金屬、橡膠或者塑料的任何合適的彈性材料形成。夾持環可以形成為單個環形工件，或者可以由一起形成完整環的多個弧形區段構成。
[0014]可以在不需要對殼體或聯接件的密封套筒進行明顯修改的情況下將夾持環有利地結合至多種類型和尺寸的管道聯接件中。
[0015]如上所述，管道聯接件適于使得夾持環的外表面與管狀殼體的內表面接合，并且夾持環的外表面在軸向裝載施加至管道時抵靠該表面滾動。在本發明的優選實施方式中，夾持環具有與管狀殼體的內表面接合的凸形外表面。在這種實施方式中，夾持環具有設置有弧形外表面的獨特的截面形狀，該弧形外表面能夠在軸向荷載施加至管道時抵靠管狀殼體的內表面滾動。
[0016]在本說明書中，術語“凸形”被用于描述夾持環的外表面的彎曲，其中，外表面的凸形形式意味著表面在外表面的軸向邊緣之間遠離環的中心軸線彎曲。這個凸形形狀能夠使外表面沿殼體的內表面滾動，其中該殼體的內表面在軸向方向上通常將是平的。彎曲程度和彎曲表面的形狀可以根據夾持環的所需運動而改變。外表面可以在軸向邊緣之間對稱地或不對稱地彎曲。
[0017]將理解的是，在本發明的替代性實施方式中，布置可以是相反的，使得管狀殼體具有與夾持環的外表面接合的凸形內表面，其中該夾持環的外表面在軸向方向上通常將是平的。在這種實施方式中，在管道的軸向荷載下，夾持環的外表面將仍然抵靠殼體的內表面滾動，如上所述。
[0018]內夾持表面可以采取適于在管道的外表面上提供足夠強的夾持的任何形式。內夾持表面可以根據管道的尺寸和材料進行適配。
[0019]優選地，彈性夾持環的內夾持表面包括第一環形凸出部和第二環形凸出部，該第一環形凸出部具有用于在夾持環的初始位置中與管道的外表面接合的夾持邊緣，該第二環形凸出部具有夾持邊緣，其中，第二環形凸出部沿軸向偏離于第一環形凸出部。第二環形凸出部適于使得:在夾持環的外表面抵靠管狀殼體的內表面滾動時，第二環形凸出部的夾持邊緣與管道的外表面相接合。
[0020]第一環形凸出部和第二環形凸出部的這種布置在管道上提供了牢固的夾持，這適于使得夾持力隨著管道上的軸向荷載增大而增大，由此提供了抵抗管道軸向運動的改善的約束。第一環形凸出部和第二環形凸出部設置為使得:在配裝本發明的管道聯接件時，第一環形凸出部與管道的外表面相接合使得第一環