专利名称：带有凹承压表面的联接器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于使管道元件彼此相连的机械管道联接器，管道联 接器具有带凹承压表面的连接构件，所述凹承压表面减小了实现管道 接头所需的扭矩。
背景技术：
用于使管道元件端对端地连在一起的机械联接器包括可互连节 段，所述可互连节段可被周向地定位成围绕同轴对齐的管道元件的端 部。术语"管道元件"在这里被用于描述任意管道状物品或具有管道
状形式的部件。管道元件包括管道主体；例如弯头、帽和三通管的 管道配件；以及例如阀、减速器、过滤器、节流器、压力调节器和类 似物的流体控制部件。
每个机械联接器节段均包括具有弓形表面的桥结构，所述弓形表 面径向向内突出并且接合平坦端部管道元件或者接合环绕要被连接的 每一个管道元件延伸的周向槽。在弓形表面和管道元件之间的接合提
管道元件均保持连接。桥结构限定了环形通道，该环形通道容纳垫圏 或密封件，该垫圏或密封件通常是接合每个管道元件的端部并且与节 段配合从而提供不透流体的密封的弹性环。
在节段的每一端上具有连接构件，所述连接构件通常是从桥结构 向外突出的凸耳的形式。所述凸耳适于接收例如螺母和螺栓的螺紋紧 固件，所述螺紋紧固件被可调节地拧紧从而使得节段朝向彼此被牵引 并且围绕管道元件的端部周向地夹持。
可能需要相当大的扭矩来拧紧所述紧固件并且实现绕接头的弯曲 轴线和扭转轴线具有理想刚性的不透流体的密封。有利的是采取措施
以便减少所需的紧固件扭矩，这样技术人员可以在现场使用手持工具 容易地手动安装联接器。当使用电池供电的冲击式驱动器来安装联接 器时，减少的所需扭矩也增加了电池寿命。对于所有类型的联接器而 言，并且特别是对于可变形联接器而言，扭矩的减少是理想的。
发明内容
本发明涉及可使用螺紋紧固件彼此互连的管道联接器节段。所述 节段在相对端处具有保持元件。每个联接器节段均可被定位成骑跨过 一对管道元件的对向端从而以端对端的关系将管道元件固定在一起。 所述联接器节段中的至少一个包括具有相对端的桥结构。 一对弓形表 面被定位在桥结构上。每个弓形表面被设置成与一个管道元件的外表 面周向地相接。连接构件从联接器节段的相对端向外突出。所述连接 构件中的至少一个包括凹承压表面，所述凹承压表面具有贯穿其中的 孔从而接收一个紧固件。凹承压表面的尺寸被制成能够接触一个保持 元件。当拧紧紧固件从而牵引联接器节段以便接合管道元件时保持元 件相对于凹承压表面可旋转。
优选地，凹承压表面是圓锥形的并且具有在大约60度到大约170 度之间的锥角。在大约118度到大约124度之间的锥角是特别有利的。
本发明也包括适于接合螺紋紧固件的承压板，其中所述螺紋紧固 件在相对端处具有保持元件。所述承压板包括凹承压表面，凹承压表 面围绕贯通其中的孔，所述孔用于接收紧固件。所述凹承压表面的尺 寸被制成能够接触一个保持元件。当拧紧紧固件时所述保持元件相对 于凹承压表面可旋转。
对于承压板而言，凹承压表面也优选地是圆锥形的，并且具有在 大约60度到大约170度之间的锥角。而且，在118度到124度之间的 锥角是特别有利的。
本发明也包括使得管道元件的对向端以端对端关系固定在一起的 方法。该方法包4舌
提供具有一对联接器节段的管道联接器组件，其中所述一对联接 器节段围绕中心空间端对端地彼此附连，所述联接器节段具有弓形表 面，所述弓形表面被设置成与所述管道元件的外表面周向地相接，所 述联接器节段具有从其相对端向外突出的连接构件，每个所述连接构 件均具有凹承压表面，凹承压表面围绕贯穿其中的孔，所述孔用于接 收在相对端具有保持元件的螺紋紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制 成接触一个所述保持元件；
将所述管道元件的端部插入所述中心空间；
通过旋转一个所述保持元件来拧紧所述紧固件，从而使得所述联接器节段朝向彼此运动，所述保持元件接触所述凹承压表面并且相对 于所述凹承压表面旋转。
图l是根据本发明的联接器组件的立体图； 图2是在图1中的线2-2处截取的横截面图； 图2A和图2B以放大比例截面地示出了图2的部分； 图3是在图1的线3-3处截取的横截面图； 图4是根据本发明的联接器组件的一部分的立体图； 图5和图6示出了使用根据本发明的管道联接器节段形成管道接 头的方法中的步骤；以及
图7示出了根据本发明的联接器组件的另 一个实施例。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的管道联接器组件10。在这个示例中，联 接器组件10由两个联接器节段12和14构成，可以理解包括多于两个 节段的组件也是可行的。节段12和14均具有带有相对端18和20的桥 结构16。 一对弓形表面22和24被设置于每个桥结构上。表面22和24 径向向内突出并且被设置成与管道元件的外表面周向地相接，如下面 详细叙述。
每个节段也具有设置在每个节段12和14的相应相对端18和20 处的一对连接构件26和28。优选地，如所述示例所示，连接构件26 和28是凸耳形式，每个凸耳均具有孔30，孔30接收例如螺栓32的螺 紋紧固件。螺栓32与螺母34配合从而以端对端关系固定联接器节段 12和14从而形成联接器组件10。
每个紧固件均在相对端处具有保持元件。在示例性螺母和螺栓中， 保持元件包括螺栓头36和螺母34。如下所述，至少一个保持元件可被 旋转从而拧紧紧固件并且使得联接器节段被朝向彼此牵引。
如图2和图3最佳示出，至少一个保持元件(例如螺母34)接合 凹承压表面38，凹承压表面38被定位成围绕至少一个连接构件28上 的孔30。随后的描述被限定为一个保持元件和一个连接构件，可以理 解的是， 一些或所有连接构件均可以具有凹承压表面38，并且每个保持元件(即螺栓头和螺母)可以接合这些承压表面。
如图3最佳所示，凹承压表面38优选地是圆锥形的并且具有在大 约60度至大约170度之间的锥角40。如下面进一步所述，在大约118 度至大约124度之间的锥角40是特别有利的。如图4的局部立体图所 示，承压表面也可以具有圆形截面形状或者是椭圆形的，从而容纳槽 式孔30，当联接器节段接合管道元件时，槽式孔30允许联接器节段相 对于彼此作横向运动和旋转运动。
凹承压表面38的尺寸被制成使得当紧固件的保持元件(在这个示 例中是螺母34)被旋转从而拧紧紧固件时，该保持元件接合凹承压表 面。不同于螺母或螺栓头接合平坦表面(在可变形联接器节段的情况 下该平坦表面被定向成与紧固件呈角度)的现有技术联接器，如下所 述在根据本发明的联接器节段中，螺母接合凹表面(优选地接合圓锥 表面)并且抵靠该凹表面旋转从而使得联接器节段朝向彼此被强制牵 引，从而实现管道接头。螺母优选地是"精制螺母"，该精制螺母具有 如ASME/ANSI标准Bl8.2.2-1987所述成切面的边缘。
图5和图6示出了根据本发明在使用中的联接器组件10。桥结构 16形成接收密封构件的通道42，在这个示例中该密封构件为弹性环44。 管道元件46和48被置于形成联接器组件10并与环密封件44接合的联 接器节段12和14之间。这可以通过如下步骤来实现，即将密封件设 置成与两个管道元件接合并且之后绕密封件组装节段，或者优选地如 图5所示通过如下步骤来实现，即将管道元件46和48的端部插入预 组装的联接器内。 一旦管道元件46和48的两端均接合密封件并且被 设置在联接器节段之间，则柠紧紧固件。
如图2A所示，凹承压表面38的平面可以被定向成相对于通过螺 栓32的轴线60呈角度。偏斜角81可以大至IO度。当将节段12和14 连在一起的紧固件被拧紧时，联接器节段12和14接合管道元件46和 48 (未示出)并且变形，这样在每个节段上的弓形表面22 (未示出) 和24接合管道元件的外表面。当拧紧螺栓时，桥结构16可以被设计 成绕管道元件变形。在这种情况下，凹承压表面相对于轴线60的角度 定向可以改变，因为凹承压表面所位于的连接构件的角度旋转，定向 角81减小(参见图2B)。凹承压表面的定向角81被设计成使得在联接 器组件的闭合位置处，其被减小到大约零度。应该注意到，在该闭合位置处，螺栓扭矩和螺栓负载均在其相应最大值。通过使得凹承压表
面定向角81在联接器的闭合位置处减小到零，沿螺栓的周向均匀施加 应力(而不是强加弯曲应力)并且螺栓保持笔直。
如果联接器不被设计成绕管道元件变形，则在联接器安装期间凹 承压表面定向角将起始于零度并基本上保持为零度。
此外，例如，联接器节段12和14可以被设计成比管道元件具有 更大的曲率半径并且相对形成小于180度的角度，如美国专利 No.7，086，131所述，该专利被并入本文以供参考。可替换地，联接器节 段可以被设计成具有不同的曲率半径，如美国专利申请11/448,405所 述，该专利申请被并入本文以供参考。
不考虑可变形联接器的类型，如图2A所示，螺母34接合凹承压 表面38。如果如同根据现有技术的联接器，即不存在凹承压表面，则 螺母34的外边缘35将在小的点状表面区域上接合基本平坦、成角度 定向的表面。这将造成在螺母和表面间存在大的接触应力，因而导致 当螺母被拧紧从而在表面上转动时在螺母和表面间具有大的摩擦力。 由于大的摩擦力，所以需要大的扭矩来拧紧螺母。然而，在根据本发 明的联接器节段中，螺母的外边缘35在较大线状延伸的表面区域上接 合凹承压表面38。这减小了在螺母和凸耳之间的接触应力，从而减小 了螺母和凸耳之间的摩擦，因而减小了拧紧螺母并使得联接器节段12 和14变形以便使得弓形表面接合管道元件所需的扭矩。当如图2B所 示螺母进一步被柠紧时，凹承压表面定向角81随着联接器节段的进一 步变形而减小。可以理解的是，取决于联接器节段关于紧固件的具体 设计，除了螺母以外或者取代螺母，可以拧紧螺栓32，且无论设计细 节如何，凹承压表面38均能提供可减小扭矩的优点。
可能需要相当大的紧固件张力来确保接头的足够刚度、不透流 体、以及使得联接器节段变形并使其与管道元件形状相符的足够的力。 在紧固件中达到这种水平的力所需的扭矩与力成比例，并且通过使用 凹承压表面，当旋转保持构件接合根据本发明的凹承压表面时，在具 体螺栓中达到具体张力所需的扭矩的量较小。
已经试验得出，与具有相同尺寸和类型紧固件的相同尺寸的现有 技术联接器相比，旋转保持元件(在这个案例中是螺母34)与凹承压 表面的接合使得将节段組装到管道接头中所需的扭矩减小了 50-60%。扭矩减小被认为是由于接触表面面积的增加，而这是因为紧固件保持
点状区域上。增加的表面面积减小了接合部分之间的接触应力。因为 大的接触应力会导致大摩擦力并且导致相对彼此运动的接触部分之间 的损伤，所以要避免这种大的接触应力。
如图7所示，在另一个本发明实施例50中，凹承压表面52可以是 球形而不是圆锥形。球形凹承压表面也被认为减小了组装联接器所需 的扭矩。
凹承压表面不被限于用于管道联接器，而是可以被用于减小在使 用旋转保持元件靠在承压表面上的任意情况下所需的应用扭矩。除减 小所需扭矩外，凹承压表面还减小了螺母或螺栓头的底面上的磨损， 并且减小了组装联接器所需的能量。
权利要求
1.一种管道联接器节段，所述管道联接器节段通过使用在相对端处具有保持元件的螺纹紧固件而可彼此互连，每个所述联接器节段可被定位成骑跨一对管道元件的对向端从而将所述管道元件以端对端关系固定在一起，所述联接器节段中的至少一个包括具有相对端的桥结构；位于所述桥结构上的一对弓形表面，每个所述弓形表面被设置成与一个所述管道元件的外表面周向地相接；以及从所述联接器节段的所述相对端向外突出的连接构件，所述连接构件中的至少一个包括凹承压表面，凹承压表面具有贯通其中的孔，该孔用于接收一个所述紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制成接触一个所述保持元件，当拧紧所述紧固件从而牵引所述联接器节段使其接合所述管道元件时所述保持元件相对于所述凹承压表面可旋转。
2. 根据权利要求1所述的联接器节段，其中所述凹承压表面是圆 锥形的。
3. 根据权利要求1所述的联接器节段，其中所述凹承压表面是球 形的。
4. 根据权利要求2所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具有 在大约60度至大约170度之间的锥角。
5. 根据权利要求2所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具有 在大约118度至大约124度之间的锥角。
6. 根据权利要求1所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具有 椭圓形状。
7. 根据权利要求1所述的联接器节段，其中所述凹承压表面相对 于延伸通过所述紧固件的轴线具有一定向角。
8. 根据权利要求7所述的联接器节段，其中所述定向角大至IO度。
9. 一种用于以端对端关系将管道元件固定在一起的管道联接器组 件，每个所述联接器组件包括通过在相对端处具有保持元件的螺紋紧固件以端对端关系被连接 在一起的多个联接器节段，所述联接器节段可被定位成骑跨一对所述 管道元件的对向端，每个所述联接器节段包括 具有相对端的桥结构；位于所述桥结构上的一对弓形表面，每个所述弓形表面被设置成与一个所述管道元件的外表面周向地相接；以及从所述联接器节段的所述相对端向外突出的连接凸耳，每个 所述连接凸耳均具有凹承压表面，凹承压表面围绕贯通其中的孔， 该孔用于接收一个所述紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制成接 触一个所述保持元件，当拧紧所述紧固件从而牵引所述联接器节 段使其接合所述管道元件时所述保持元件相对于所述凹承压表面 可旋转。
10. 根据权利要求9所述的联接器组件，其中所述凹承压表面是圆 锥形的。
11. 根据权利要求9所述的联接器节段，其中所述凹承压表面是球 形的。
12. 根据权利要求10所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具 有在大约60度至大约170度之间的锥角。
13. 根据权利要求10所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具 有在大约118度至大约124度之间的锥角。
14. 根据权利要求9所述的联接器组件，其中所述凹承压表面具有 椭圆形状。
15. 根据权利要求9所述的联接器组件，包括一对所述节段。
16. —种管道联接器组件和一对管道元件的组合，所述管道联接器 组件将所述管道元件以端对端关系彼此固定，所述联接器组件包括通过螺紋紧固件以端对端关系连接的多个联接器节段，每个所述 螺紋紧固件在相对端处均具有保持元件，所述联接器节段被定位成骑 跨所述一对管道元件的对向端，每个所述联接器节段包括 具有相对端的桥结构；位于所述桥结构上的一对弓形表面，每个所述弓形表面被设 置成与一个所述管道元件的外表面周向地相接；以及从所述联接器节段的所述相对端向外突出的凸耳构件，每个 所述凸耳构件均具有凹承压表面，凹承压表面围绕贯通其中的孔， 该孔用于接收一个所述紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制成接 触一个所述保持元件，当拧紧所述紧固件从而牵引所述联接器节 段使其接合所述管道元件时所述保持元件相对于所述凹承压表面可旋转。
17. 根据权利要求16所述的组合，其中所述凹承压表面是圆锥形的。 、
18. 根据权利要求16所述的联接器节段，其中、所述凹承压表面是球形的。
19. 根据权利要求17所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具 有在大约60度至大约170度之间的锥角。
20. 根据权利要求17所述的联接器节段，其中所述凹承压表面具 有在大约118度至大约124度之间的锥角。
21. 根据权利要求16所述的组合，其中所述凹承压表面具有椭圆 形状。
22. 根据权利要求16所述的组合，包括一对所述联接器节段。
23. 根据权利要求16所述的组合，还包括位于所述管道元件的所 述端部内的周向槽，所述管道元件的所述外表面至少部分地被包括在 所述槽内，当可调节地拧紧所述连接构件从而使得所述弓形表面接合 所述槽内的所述管道元件的外表面以便使所述管道元件以所述端对端 关系相连时，所述联接器节段可变形。
24. —种适于接合在相对端处具有保持元件的螺紋紧固件的承压 板，所述承压板包括凹承压表面，凹承压表面围绕贯通其中的孔，该 孔用于接收所述紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制成接触一个所述 保持元件，当拧紧所述紧固件时所述保持元件相对于所述凹承压表面 可旋转。
25. 根据权利要求24所述的承压板，其中所述凹承压表面是圆锥 形的。
26. 根据权利要求24所述的承压板，其中所述凹承压表面是球形的。
27. 根据权利要求25所述的承压板，其中所述凹承压表面具有在 大约60度至大约170度之间的锥角。
28. 根据权利要求25所述的承压板，其中所述凹承压表面具有在 大约118度至大约124度之间的锥角。
29. 根据权利要求24所述的承压板，其中所述凹承压表面具有椭 圆形状。
30. —种用于以端对端关系将管道元件的对向端固定在一起的方 法，所述方法包括提供具有一对联接器节段的管道联接器组件，所述联接器节段围 绕中心空间端对端地彼此附连，所述联接器节段具有弓形表面，所述 弓形表面被设置成与所述管道元件的外表面周向地相接，所述联接器 节段具有从其相对端向外突出的连接构件，每个所述连接构件均具有 凹承压表面，凹承压表面围绕贯穿其中的孔，所述孔用于接收在相对 端处具有保持元件的螺紋紧固件，所述凹承压表面的尺寸被制成接触 一个所述保持元件；将所述管道元件的端部插入到所述中心空间内；以及通过旋转一个所述保持元件来拧紧所述紧固件，从而使所述联接 器节段朝向彼此运动，所述保持元件接触所述凹承压表面并且相对于 所述凹承压表面旋转。
全文摘要
公开了一种与管道联接器节段的凸耳一同使用的凹承压表面。所述凹承压表面被定位在凸耳上并且围绕接收紧固件的孔，所述紧固件将联接器节段围绕要被连接的管道端以端对端的方式彼此附连。接合凹表面的螺母或紧固件头可以被旋转从而拧紧紧固件。在凹表面和旋转构件之间的接合可以减小拧紧紧固件并且实现刚性、不透流体的接头所需的扭矩。也公开了一种使用带凹承压表面的联接器节段来固定管道端的方法。
文档编号F16B43/02GK101595336SQ200780043791
公开日2009年12月2日 申请日期2007年9月21日 优先权日2006年12月1日
发明者D·R·多尔, M·V·波特, S·D·马达拉, W·A·纳格尔 申请人:维克托里克公司