专利名称：径向管道连接系统和方法
技术领域：
本发明总的涉及管接头，更具体地是涉及一种径向管道连接系统和方法。
在许多场合，用管接头来连接管子。管接头可以是永久性的或可拆式的。永久性管接头通常接合于管子的各个端部。可拆式管接头包括连接于管子各端部的互补的公、母连接件。
传统的管接头具有几个缺点。许多管道系统是通过一种称为电熔化的工艺“焊接”起来的。这是一种昂贵而又耗时的作业，具有许多缺点。例如，不同长度的管子的熔点可能有显著差异，因而给焊接作业带来了难度。因此，需要专业技术人员来装配管道构件。并且，必须不断地随外界温度的变化对工艺进行调节。
也可以用铝压缩接头来连接相邻的管子部分。铝接头通常将管子压缩到一个可接受的范围之外，约束管子的内径。铝接头在设置在碱性土壤附近时也容易腐蚀。
传统的管接头很难装配，并容易发生故障。另外，许多传统的管接头无法在管子与外部环境之间形成紧密的密封，因而让介质逸到外部环境，或让外部环境污染了介质。通常，传统的管接头很难安装和装配，因而需要高成本的专业技术人员来建造管道系统。
按照本发明的一个实施例，提供了一种径向管道接头。该管道接头可包括一第一管状连接件，它具有一外径、一内径以及第一和第二端部。第一端部可适于接纳一第一管道。第二端部可包括至少一个锁扣凸缘，该凸缘构制成可与一管道系统的一个构件的至少一个成形腔相配合。该锁扣凸缘可以从设置在第一连接件的第二端部处的至少一个突锁延伸出来。
在一个实施例中，从内径上可延伸出一突起，它大致上将第一端部与第二端部分开。该突起可具有与第一管道的内径基本相对应的内径。在突起与锁扣突缘之间可设置一密封表面，该密封表面可构制成与一第二连接件的第二密封表面相配合，以在第一连接件与第二连接件之间基本形成流体密封。
在另一个实施例中，突锁还可具有一设置在密封表面与锁扣突缘之间的锥形表面。该锥形表面可用于为突锁提供径向的柔性。在另一实施例中，在第一连接件的外径上可设置多个凹槽。凹槽可基本平行于第一连接件的中心轴线而延伸，以提供一抓持表面，以便将第一连接件安装于管道系统的某一构件上。
在另一实施例中，管道接头可包括一第二连接件，它具有第一和第二端部以及一基本对应于一第二管道的外径的内径。在第二连接件的内径上相邻于其第一端部可设置一第二螺纹部分，它可用于可拆地连接第二连接件和第二管道。第二连接件可具有至少一个成形凹穴，该凹穴构制成与第一连接件的突锁相配合，并可用于可拆地连接第一和第二连接件。
在另一实施例中，管道接头还可具有一圆柱形的管状松启机构，它具有一内环、一外环以及多个连接内环和外环的径向支撑。外环可具有一近似等于并大于第一连接件外径的内径。第一连接件有多个槽缝，它们构制成接纳径向支撑，使内环可安装于第二连接件的外径与第一连接件的内径之间。当使外环沿第一连接件的外径朝锁扣突缘横向移动时，内环可用于使锁扣突缘脱离成形凹穴。
本发明可提供若干技术上的优点。例如，不需要使第一和第二连接件定位成特殊的角度来装配管道接头。因此，可以很方便地装配和拆卸管道接头，而无需较高的技术水平。
本发明的另一个技术上的优点在于，多个锁扣突片可在较大的圆周面积上确保锁扣特性，因而减小了每个锁扣片上的应力。因此，该径向管道接头具有更高的可靠性，并可承受更高的压力和应力。
本技术领域的技术人员从下面的附图、描述以及权利要求书可以很容易了解其它技术上的优点。
图4是本发明另一实施例的一松启机构的立体图；图5是本发明另一实施例的一母径向连接件的立体图；图6是适用于本发明技术的一锁环的立体图；图7是本发明一备选实施例的管道接头的部分去掉的剖视示意图；以及图8是图2管道接头的另一备选实施例的部分去掉的剖视示意图。
发明的详细描述下面详细参阅
图1-8，可更清楚地理解本发明的较佳实施例及其优点，附图中相同的标号表示相同的部分。
图1是表示一简化的管道系统的示意图，该管道系统总的由标号30表示。管道系统30包括许多许多单元32，它们通过不同段的管子或管道34相通。管道接头36形成单元32与管道34之间的过渡。每根管道34通常具有光滑而直径恒定的外圆周。管道34与接头36之间的连接可以用机械接头、粘合剂、滑动配合、摩擦配合或电熔化来形成，其中电熔化是将接头36和管道34加热并熔合于一起。
在一个实施例中，管道系统30可以构成一电讯系统的不同单元之间的互连。因此，管道系统30中可以装入不同的元件，包括铜线、双绞线、同轴电缆和光纤。管道34可以包括内管、外管或任何它们的组合。通常，外管是指其中带有一或多根管道或其它介质的管道。内管是指外管中所带的管道和接头。本发明的技术对内、外管系统均适用。
实际上，管道系统30可以包括设置用来保护其中所载送的任何介质的任何系统。而且，管道系统30可以专门设计用来载送任何固体介质以及流体，包括液体和气体。管道系统30可以维持外界压力，也可含压力介质，例如用于分配水或化学阻燃物质的压力防火系统。在另一实施例中，管道系统30可以设计成重力流动系统，包括废水分配和处理。
管道34和接头36可包括任何类型的管材等级的金属、塑料或复合材料。例子包括聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和玻璃充填HDPE。也可以采用其它不同的金属管道材料，包括铝、铜、碳钢和其它各种金属合金。
图2中更详细地示出了适合于连接两段长度的管道34和38的管道接头36。管道接头36包括一第一母连接件40，它与一第二公连接件42可拆地连接。围绕母连接件40的圆周设置有一松启机构44，以便于使母连接件40与公连接件42脱开。在所示的实施例中，管道接头36的诸构件可以由乙缩醛共聚物或其它高模量塑料制成。适用于制造管道接头36的构件的其它材料包括诸如刚性或增塑PVC、聚乙烯和HDPE之类的塑料。按照本发明的技术，管道接头36的构件也可以由其它各种塑料、金属和复合物制成。
图2和2A中更详细地示出了母连接件40的部分去掉的局部剖视图。母连接件40大致包括一细长的、圆柱形的管状结构，它具有一外径50、内径52以及第一和第二端部54、56。内径52和外径50各自的轮廓沿母连接件40的纵向长度而变化。从内径52延伸出来的一突起58基本使第一端部54与第二端部56分开。
母连接件40的第一端部54在其一螺纹部分60处适于接纳管道34的一段长度并与其相连接。内径52与第一端部54处的外径51基本对应。公连接件42还具有一螺纹部分160(图2B)，其构造与螺纹部分60类似。为了表示得更清楚，参照图2C更详细地示出和描述了螺纹部分60。可以认识到，对图2C的描述也适用于公连接件42的第一端部154的螺纹部分160。
在图2C所示的实施例中，螺纹部分60包括一连续的单螺纹61，它沿母连接件40的内径形成多个齿62。或者，该螺纹部分可包括一或多条另外的螺纹，它们与螺纹61相配合而构成一双线螺纹或三线螺纹。
在另一实施例中，形成齿62的螺纹61不需要是一条连续的螺纹。例如，沿母连接件40的内径52而设置的一或多个圆形肋条可以构成一或多个齿，它们可以与齿62具有类似的结构。以这种方式，母连接件40可以“压配合”到管道34上，齿62可用来咬住或抓住管道34，防止母连接件40从管道34上脱落。母连接件40在管道34上的这种类型的固定可以称作摩擦配合。类似的，内径52上可以完全没有齿62。在该实施例中为了将母连接件40与管道34相连接，可以在管道34的外径51上设置一密封圈72，可将母连接件40压配合于管道34上。
可以用许多方法来将母连接件40和/或公连接件42分别与管道34和38相连接。例如，目连接件40和/或管道34可以制有螺纹，如图2的实施例中所示的。或者，如前面讨论过的，可以围绕内径52设置一或多个肋条，用以与管道34的外径51相配合而在它们之间形成密封。也可以围绕管道34的外径设置一或多个沟槽，以加强密封。在另一实施例中，可以将内径52比外径51制得稍大一些，从而可以采用标准压配合。在该实施例中，齿62和/或沟槽就不需要了。在另一实施例中，可以用一粘合剂来形成母连接件40与管道34之间的连接。不管采用什么方法来使母连接件40与管道34连接，在内径52与外径51之间均可安装密封圈72以增强它们之间的流体密封，并提高连接强度。该实施例可称作“滑动配合”式连接。因此，按照本发明的技术，任何场合均不需要螺纹61、齿62、沟槽和/或密封圈72。
将管道34至少部分插入第一端部54内，并沿与螺纹61相反的方向绕管道34的中心轴线X转动母连接件40，从而可以将本发明的母连接件40安装于管道34上。虽然管道34最初可以有一光滑的、直径恒定的外径51，但螺纹61可在外径51上形成多个与齿62相对应的沟槽63。随着母连接件40的转动，在管道34与母连接件40之间形成一可拆卸的连接。母连接件40可以用手、用传统的扳手或用经专门改制而用于在管道34上安装母连接件40的专用管钳来转动。
突起58包括一止挡或死挡59，它与管道34相配合，防止管道34相对于母连接件40横向移动到母连接件40的第一端部54以外。管道34与死挡59之间的接触可防止母连接件40的进一步转动，并可表明母连接件40已正确地安装于管道34上。工作人员可以通过第二端部56看到内径52，以确保母连接件40在管道34上的正确安装，并可检查是否有阻碍或毛刺。突起58还包括一内径64，它近似等于管道34的内径66。这可以确保管道34与母连接件40之间的连续性，防止形成可能阻碍介质通过管道34正常流通到管道38的任何毛边、间隙或其它阻碍物。突起58还可在母连接件40上提供一个径向厚度增大的部分。这可以提高母连接件40的总体强度，防止因构件破裂或爆裂而造成故障。这在管道接头36是由塑料和/或复合材料构成时尤为有利。
沿母连接件40的内径52还可以设置一管密封件或密封圈72。密封圈72可以压于外径51与内径52之间，以确保管道34与母连接件40之间适当的密封。这可防止管道34内所含的任何介质逸到外界环境，还可防止外界杂质进入管道系统30。管道34与母连接件40之间有适当的密封，对于在管道系统30内部与外界环境之间需要有压力差的任何场合来说是有益的。例如，为了在管道34和38内安装光纤电缆(未明确示出)，在吹送光纤电缆时可以对管道34增压。
用于制造密封圈72的材料可以根据特定的标准来选择，包括它们耐化学物质和紫外线暴晒的能力。在所示的实施例中，密封圈72可以由硅制成。还可以用许多其它的材料来制造密封圈72，包括各种弹性体和/或可压缩材料。
如前面所讨论的，可以用一专门的工具来形成母连接件40与管道34之间的连接。为适应该场合，在母连接件40的外径50上设置多个凹槽70。凹槽70可包括外径50内的、沿平行于中心轴线X的方向延伸的细长凹陷。因此，可以使用具有与凹槽70相对应的突起的管钳将母连接件40安装于管道34上。或者，凹槽70也可提供一可抓持的表面，以便用手来安装。在另一实施例中，可以使用诸如管扳手之类的标准扳手来夹持凹槽70，以便进行适当安装。
按照本发明的技术，管道34、进而是连接件40和42可以制成各种不同的尺寸。例如，但没有限制的意思，对于管道34形成内管的场合，通常的尺寸包括1-1/4英寸、1-1/2英寸和2英寸直径的部分。对于管道34用作外管的场合，通常的尺寸包括四到十二英寸外径的部分。
再参见图2C，螺纹61可称作“修正锯齿螺纹”。每个齿62包括一尖点69，它可用来有效地与管道34接合。每个齿62构制成具有一前表面65，它相对于通过各齿62的基部所画的一条轴线Y所成的角度大于后表面67与该轴线所成角度。后表面67基本垂直于轴线Y而延伸。相反，前表面65相对于轴线Y而以一个角β延伸。在一个实施例中，β可以大于5度，例如近似等于30度。这对于母连接件40是压配合于管道34上的场合尤为有用，因为尖点69以及前表面65和后表面67的形状允许母连接件40更牢固地抓持在管道34上。修正锯齿螺纹还可防止母连接件40从管道34上旋松。这一特点也可使母连接件40具有“自攻”特性。因此，在将母连接件40安装于管道34的过程中，齿62的尖点69切割管道34的外径51而在外径51上形成螺纹形状或沟槽63。
螺纹61还可具有一锥形结构，如图2C中所示。因此，沿螺纹部分60的第一个齿62a可以比最后一个齿62b小，从内径52突出得相对较短。这一特点可在母连接件40与管道34之间提供更大的表面接触面积，并具有自密封的特性，使它们之间的连接更强。在一个实施例中，从齿62a的尖点69到齿62b的尖点69的轴线Z可相对于轴线Y形成一个角θ。在一个具体的实施例中，θ可以近似等于1.5度。因此，各齿62的尖点69近似沿轴线Z而延伸。
在另一实施例中，齿62可以具有基本相等的尺寸，螺纹部分60可以相对于中心纵轴线X成锥形。不管如何实现该锥形，相对于中心纵轴线X成锥形的齿62的尖点69允许螺纹部分60在母连接件40与管道34连接并且管道34朝突起58前进时压迫管道34的外径51。
内径52也包括一压缩密封表面或台阶面74。台阶面74相应于轴线Z成锥形。在一个实施例中，台阶面74可以相对于轴线Y成1.5度，与齿62的锥度相对应。台阶面74在螺纹61与死挡59之间形成一个过渡。台阶面74的锥形可用于压迫和挤压过渡34的外径51，以在它们之间形成流体密封。
在其第二端部56处，母连接件40可以接纳管道系统30的另一构件。在一个实施例中，如图2中所示，母连接件40可以接纳一公连接件42，以在它们之间形成一可拆的连接。在下面将参照图8更详细地讨论的另一个实施例中，母连接件40可以接纳第二根管道138。
下面参见图2和2A，母连接件40包括多个突锁80，它们从突起58延伸出来，并至少部分形成母连接件40的第二端部56。在相邻的突锁80之间设置多个槽缝82。槽缝82使突锁80具有柔性，允许突锁80径向朝外扩张，这是在将母连接件40安装于公连接件42上时所需要的。工具本发明的技术，具体的母连接件40所需要的突锁80的数量可以显著地不同。在图2和2A所示的实施例中，提供有八个突锁80。各种场合所需的突锁80的数量可根据用来形成管道接头36的材料类型和刚度而变化。突锁80的数量也可相应于所需要的连接强度以及待连接刚度的尺寸而改变。例如，但没有限制的意思，一个1.25英寸的刚度接头可以有八个突锁80。类似的，一个2英寸的刚度接头可具有多达十六或更多个突锁80。
突锁80包括一与突起58相邻的密封表面84。密封表面84构制成可与公连接件42(图2B)的一相应的密封表面94相配合。在一个实施例中，在密封表面94的一径向凹穴95内可设置一密封圈85。或者，密封表面84可以构制成直接与密封表面94相配合，在它们之间形成一流体密封。在该实施例中，密封表面84可以成锥形，以在母连接件40与公连接件42之间相配合时压迫其中的密封表面94。类似的，密封表面94可具有一相应的锥形，与密封表面84的锥度相对应。
第二个锥形表面86在密封表面84与多个突片88之间形成过渡部分。锥形表面86控制锁扣突片上的折点。该折点是在施加有一径向朝外的力时突锁80发生弯曲的位置。折点随突片厚度以及将母连接件40安装于公连接件42上所需的挠曲量而变化。折点还将决定使突锁80与公连接件42的一相应形状的凹穴90(图2B)脱离所需的力的大小。锥形表面86还可在密封表面84与突片88之间提供一平滑的过渡，以防止在这些部分之间有任何的锐边，这种锐边可能会形成失效点，造成突片88不必要的破裂。
相对于突片88径向朝内延伸有多个锁扣凸缘89。锁扣凸缘89构制成与公连接件42的成形凹穴90相对应。在所示的实施例中，成形凹穴90包括一围绕外径150的整个圆周延伸的圆周沟槽。在另一实施例中，成形凹穴90可包括一或多个不连续的局部凹穴部分，它们不围绕公连接件42的整个圆周延伸。突锁80的数量、设置在其上的锁扣凸缘89的宽度以及成形凹穴90的长度允许公连接件42在一个较大的表面积上沿圆周方向固定于母连接件40。因此，当公连接件42和母连接件40配合于一起时，径向固定接头36可以承受较高的分离载荷。另外，公连接件42和母连接件40可以以任何径向结构配合于一起。因此，径向管道接头36装配过程中的复杂性得以降低。当母连接件40与公连接件42相配合时，锁扣凸缘89卡合并容纳于成形凹穴90内，在母连接件40与公连接件42之间形成可拆的连接。对突锁80施加一个径向朝外的力可使突片88、进而是锁扣凸缘89径向朝外扩张，从而允许锁扣凸缘89与成形凹穴90脱离。
母连接件40的外径50的含有凹槽70的部分相对于母连接件40的其它部分可以有增大的厚度。该增大的厚度可以增加母连接件40的强度，而且也有利于使凹槽70具有更大的深度。这可防止外径50的某些部分在用安装工具卡合时损坏。因此，可以提供足够的深度供安装工具与凹槽70相配合。
下面参见图2和2B，公连接件42大致包括一细长的、圆柱形的管状结构，它具有一外径150、内径152以及第一和第二端部154和156。
公连接件42的第一端部154可以在第一端部154的螺纹部分160处与一段长度的管道34相连接。第一端部154和螺纹部分160的结构类似于母连接件40的第一端部54和螺纹部分60。公连接件42与管道38之间的连接可以通过与以上针对母连接件40与管道34之间的连接所讨论过的方式相类似的任何方式来形成。如图2A中所示，公连接件42包括一连续的单螺纹161，它沿公连接件42的内径152形成多个齿162。
类似于母连接件40的齿62，公连接件42的齿162也成锥形。每个齿162包括一前表面165和一后表面167。后表面167基本垂直地从一通过各齿162基部的轴线延伸出来。相反，前表面165相对于同一轴线以近似30度的角延伸。这种结构在各齿162上形成一适合于抓持管道138的尖点169。沿螺纹部分160的第一个齿162a比最后一个齿162b小，从内径152突出得相对较短。这种结构的优点已在前面针对母连接件40讨论过。
公连接件42还包括一锥形表面174，它基本与齿162的尖点169所形成的锥度相对应。锥形表面174可用于压迫管道38的外径151，并挤压其中的管道38。这样便可在管道38与公连接件42之间形成流体密封。
公连接件42包括一突起158，该突起具有一止挡或死挡159，它与管道38相配合而防止管道38相对于公连接件42横向移动到公连接件42的第一端部154以外。管道38与死挡159之间的接触可防止公连接件42的进一步转动和横向移动，并可表明公连接件42已正确安装于管道38上。与以上针对管道34和母连接件40所描述的一样，工作人员可以通过第二端部156看到内径152，以确保公连接件42在管道38上的正确安装。在一个具体实施例中，接头36可以由一半透明材料制成，在母连接件40与公连接件42之间形成可拆连接之后，可允许工作人员看到内径52和152。
在图2所示的实施例中，在管道38与死挡159之间设置一密封圈172。密封圈172可加强管道38与公连接件42之间的流体密封。密封圈172不需要用来在构件之间形成密封。为表示得更清楚，密封圈172在图2中表示于管道38与公连接件42之间的连接处。在管道34与母连接件40之间还可以以类似的方式安装另一个密封圈176，如图2C中所示。
或者，形成于锥形表明174与外径151之间的压缩密封可足以形成所需的流体密封来保护管道38中的介质。在管道38与公连接件42之间的连接处可以设置任何类型的密封圈、密封垫圈或其它密封材料来形成这种流体密封。同样，在图2和2B中示出了另一个密封圈173，用以加强外径151与内径152之间的流体密封。密封圈173是管道接头36的一个可选择的构件。本技术领域的普通技术人员可以认识到，密封圈173可以设置在内径152与外径151之间的任何位置，以加强它们之间的流体密封。同样，母连接件40的密封圈72可以设置在内径52与外径51之间的任何位置。
公连接件42还可具有多个围绕公连接件42的外径150设置的凹槽170。凹槽170的设计和结构与母连接件40的凹槽70的相似，以便将公连接件42安装于管道38上。
公连接件42的第二端部156适于接纳管道系统30的另一构件。在图2和2B所示的实施例中，第二端部156适于接纳母连接件40的第二端部56。在另一实施例中，公连接件42的第二端部156可以接纳另一根管道，这将在下面参照图8更详细地描述。
公连接件42包括一圆周方向的锥形表明186，它适于沿公连接件42的外径150引导母连接件40的锁扣凸缘89，直到锁扣凸缘89与凹穴90相接合。成形凹穴90构制成其中可容纳锁扣凸缘89，使锁扣凸缘89可卡合于适当位置，并在母连接件40与公连接件42之间形成一可拆的连接。
在图2D和2E中分别示出了母连接件和公连接件的备选实施例。母连接件210在许多方面类似于母连接件40。母连接件210包括一适于接纳一段长度管道(未明确示出)的螺纹部分212。在第一端部216处围绕母连接件210的圆周设置多个突锁214。突锁214构制成可与公连接件230的圆周沟槽232相配合。围绕公连接件230的圆周设置有一第二圆周沟槽234，其中适于容纳一密封圈或管密封件(未明确示出)。母连接件210和公连接件230包括一另外的密封特征，该特征也可结合入前面所描述的母连接件40和公连接件42。公连接件230在其第一端部231处有一外圆角结构236。母连接件210的内径211上的一突起218形成一圆周成形凹穴219。当母连接件210与公连接件230连接时，凹陷219适于接纳外圆角236。外圆角236和凹陷219相配合而在母连接件210与公连接件230之间形成一强化的流体密封。当一段长度的管道在突起218的死挡220上施加压力时，突起218在成形凹穴219处于外圆角236上施力，加强母连接件210与公连接件230之间的流体密封。
图2和3示出了一适用于本发明的技术的松启机构44。松启机构44可以在将母连接件与公连接件42连接之前预安装于母连接件40上，以根据需要便于将公连接件42从母连接件40上卸下。松启机构44大致包括一圆柱形的管状结构，它具有一内环100、外环102以及多个连接内环100和外环102的径向支撑104。
径向支撑104构制成可与槽缝82相配合，使松启机构44可以安装在母连接件40的第二端部56的外径50上。另外，松启机构44构制成可嵌入槽缝82并可在其中横向移动。因此，松启机构44可以以任何合适的取向安装到母连接件40上，而不会影响松启机构44的操作。在安装位置状态，外环102可滑动地围绕外径50而设置。相反，内环100围绕母连接件40的内径52而设置。当公连接件42与母连接件40连接时，内环100围绕公连接件42的外径150而设置。
为了使公连接件42与母连接件40分离，工作人员可以使松启机构44纵向沿中心轴线X朝管道38方向滑动。内环100沿密封表面94和锥形表面186滑动，内环100的多个扩张接点106使内环100径向朝外扩张。内环100爬上公连接件42的锥形表面186，内环100径向朝外在突锁80上施力。突片88和锁扣凸缘89朝外扩张，锁扣凸缘89与成形凹穴90脱离，公连接件42便可自由地从母连接件40上滑动拆下。松启机构44还可具有一粗糙的摩擦表面108，它围绕外环102的至少一部分外径而设置。摩擦表面108提供一可抓持的表面，以便对松启机构44进行操作。
在所示的实施例中，松启机构44包括四个径向支撑104。可以理解，径向支撑104的数量可以适当改变，以改变内环100与外环102之间的结构支承程度。例如，可以增加径向支撑来提高内、外环100和102之间的结构支承。
本发明的一个优点在于，在装配状态下，母连接件40相对于公连接件42可自由移动，操作方便。在母连接件40与公连接件42之间形成可拆的连接之后，每个构件相对于其它构件保持可任意轴向转动。例如，即使处于与公连接件42装配于一起的状态，母连接件40也可以自由转动和安装到管道34上或从其上拆下。当松启机构44安装于母连接件40上时，母连接件40相对于公连接件42保持这种运动的自由度。在对母连接件40、公连接件42、松启机构44、管道34和38以及安装于管道34和38内的任何构件的安装、保养和/或维修过程中，这有利于提高管道系统30所有构件的可操作性。同样，即使在装配状态下，母连接件40和公连接件42既可以单独也可以同时拧上或拧下管道。这允许工作人员在对管道34和/或38进行彻底安装(以及攻丝)之前于母连接件40与公连接件42之间形成可拆连接。
图4中示出了适用于本发明技术的一备选实施例的松启机构144。松启机构144包括一外环202以及多个内环200和201。许多Y形径向支撑204在内环200和201与外环202之间提供柔性连接。径向支撑204构制成可与母连接件40的槽缝82相配合，允许松启机构144预安装于母连接件40上。在将松启机构144安装于母连接件40上之后，公连接件42可以可拆地与母连接件40相连接。内环200的工作方式与参照图3讨论的内环100的工作方式类似。挤压外环202而使外环径向朝内挠曲，造成内环200相对于内环201横向移动。为了使公连接件42与母连接件40分离，工作人员可以在外环202上施加一径向朝内的压力。柔性支撑204被朝内压，内环200和201受压而分开。内环200和201设置在母连接件40的内径52与公连接件42的外径150之间。随着内环200和201彼此受压分开，内环200沿公连接件142的密封表面94和锥形表面186而受压。内环200在突锁80上施加一径向朝外的力，将突片88和锁扣凸缘89径向朝外压。随着锁扣凸缘89朝外扩张，锁扣凸缘89与成形凹穴90分离，公连接件42便可从母连接件40上滑动拆下。松启机构144还可具有一围绕外环202的外圆周而设置的摩擦表面208。摩擦表面208有助于提高锁扣机构144的可操作性。
图5中示出了一备选实施例的母连接件240。母连接件240具有一外径250、一内径252以及第一和第二端部254和256。母连接件240的第一端部254可以构制成与母连接件40的第一端部54类似。
第二端部256包括多个围绕内圆周252而设置的锁扣凸缘289。代替了类似于母连接件40的单独突锁80(见图2)，母连接件240具有多个分开的突片280，它们设置在多个分开的槽缝282之间。分开的槽缝282沿第二端部256的外径而延伸，沿第一端部256形成一连续的环284。分开的槽缝282使第二端部256具有柔性，允许内径252围绕一类似于公连接件42的公连接件的外径而设置。因此，锁扣凸缘289与公连接件42的一成形凹穴90相配合，在它们之间提高一可拆的连接。实际上，母连接件240可以用于在母连接件240与公连接件42之间需要半永久性连接的场合。
图6示出了一适用于本发明技术的锁环146。锁环146可以安装于图2的母连接件42上用来代替松启机构44。锁环146可以围绕母连接件40的圆周面而安装，以增加母连接件40与公连接件42之间的连接强度。实际上，在母连接件40与公连接件42之间形成可拆连接之前，锁环146可以预安装于母连接件40的第二端部56的外径50上。例如，锁环146可以紧临和围绕各锥形表面86(图2B)而安装。在母连接件40与公连接件42之间形成可拆连接后，锁环146可以沿纵向朝管道38滑动到一相邻于并围绕突片88的位置。锁环146的尺寸可制成，当锁环146处于状态时，可防止突片88径向朝外扩张。为了使母连接件40与公连接件42分离，锁环146必须沿纵向朝管道34滑动，基本返回其初始位置。
锁环146可适用于在管道接头36上可能有显著横向张力和轴向压力的场合。例如，为了用犁沟敷设型安装来安装管道34和38，锁环146可能是合适的。犁沟敷设通常用于安装电讯管道。可以采用专用的犁来切开地面，同时从一走线架将管道压入地面，该走线架可安装于犁。从一卷筒将管道送到走线架，该卷筒可安装于一拖车或犁。将形成管道系统的管道压到地下。当到达一卷管道的末端时，必须使用例如本发明的接头36将该卷管道与第二卷管道连接。接头36在绕走线架而弯曲时，它会受到显著的横向张力和轴向压力。对于这种类型的应用场合，锁环146可防止母连接件40与公连接件42之间连接的不慎分离或失效。锁环146可以由各种不同类型的金属、塑料和复合材料制成。适于承受可能的张力和轴向压力的任何材料带或环均适用于本发明的技术。
图7中示出了适用于本发明技术的一延伸接头260。延伸接头260具有一外径262和一内径264以及第一和第二端部266和268。内径264构制成为管道系统30提供连续的半径，类似于母连接件40的突起58的内径64(见图2)。延伸接头260在其第一端部266处构制成可与母连接件40形成可拆的连接。因此，延伸接头260具有一成形凹穴270，它构制成可接纳母连接件40的突锁80。在与延伸接头260形成可拆连接之前，还可将一松启机构安装于母连接件40上。为了加强母连接件40与延伸接头260之间的流体密封，还可加设一密封圈85。
延伸接头260在其第二端部268处构制成可与公连接件42形成可拆的连接。因此，延伸接头260具有多个突锁272，类似于母连接件40的突锁80。虽然在图8中没有示出，在延伸接头260与公连接件42形成可拆连接之前，可以在延伸接头260上预安装一第二松启机构。该松启机构所起的功能类似于母连接件40的松启机构44，以便于根据需要使延伸接头260与公连接件42分离。或者，可以用一或多个锁环146(图6)来代替松启机构，以提高延伸接头260与母连接件40和公连接件42之间的连接强度。母连接件40和公连接件42的其它各个构件所起的功能可以类似于本说明书中是描述的。
延伸接头260在必须切除部分管道以进行保养和/或维修的情况下可以是较为有利的。延伸接头260可以加设于母连接件40与公连接件42之间，以根据需要增加管道接头36的总长度。延伸接头260还可在管道切得太短的情况下方便维修，以另外在管道长度段之间形成合适的连接。
参见图8，图中提供了一备选实施例的管道接头110。管道接头110包括一单件式接头，代替图2的两件式接头。管道接头110包括一单个的连接件112。连接件112具有一细长的、圆柱形管状结构，它具有一外径114、一内径116以及第一和第二端部118和120。内径116的纵向横截面的轮廓从第一端部118到第二端部120。连接件112的第一端部118非常类似于木连接件40的第一端部54。第一端部118适于接纳一段长度的管道134，并可能与其连接。连接件112具有一螺纹部分122、一台阶面124、一突起126和一死挡128，它们的功能类似于前面是描述的相同构件。
连接件112的第二端部120类似于图2的公连接件42的第一端部154。而且，第二端部120是第一端部118的镜面虚像。第二端部120具有一螺纹部分130、一台阶面132和突起126的一第二死挡133。螺纹部分130的螺纹与螺纹部分122的螺纹相反。管道接头110可以装于适合于单件式管道接头的管道系统。为了将管道接头110安装于管道134和138上，可以相邻于第一端部118而设置，并可将管道138相邻于第二端部120而设置。然后，可以转动管道接头110而使螺纹部分122和130分别将管道134和138朝突起126拉，直到管道134和138分别接触死挡128和133。管道接头110还具有多个凹槽137，它们的功能类似于母连接件40的凹槽70。
虽然参照图2描述的卡合式接头示出了一种直线式接头，但本发明的技术可应用于整个接头系统，包括T型接头s 36a和弯管接头b(图1)以及任何其它类型的接头。例如，T型管道可具有三个分管，而不是这里所示的两个分管系统。可以在T型接头的三个分管上各安装一母连接件40，以与三根管道部分形成可拆的连接。同样，可以在三根管道部分上各安装一公连接件42，以与T型接头的各分管相连接。三个母连接件42与三个公连接件42之间的连接可以如本说明书所描述的那样来形成。相反，在一备选实施例中，可以在T型接头的各分管上安装公连接件42，母连接件40可安装在三段长度的管道上。本发明的技术可应用于任何其它的管道结构中，例如90和45度弯管接头。
本发明的管道34和管道接头36可普遍应用于现有的管道系统。因此，本发明的管道34和接头36可应用于混凝土包封的外管和管道系统以及金属电缆管道。管道34和接头36可暴露于室内和室外的外界环境条件，并可根据需要具有相应的绝缘或其它保护。同样，管道34和接头36可以在地面以上和以下进行安装，可带有也可不带有绝缘或其它形式的保护。
在本发明的一个实施例中，可以将一种非金属的高模量塑料应用于管道接头36的构件中，以在腐蚀性环境下提供持久的安装。也可以将半透明的塑料或复合材料应用于管道接头36，以提供可以用肉眼来确认管道34和38的两端是否已正确安装于相应的母连接件40和公连接件42上的机构。
本发明的技术为管道系统30的安装提供了显著的优点。例如，母连接件40和/或公连接件42可以在制造过程中就预安装于管道的长度段上。这可以简化现场安装作业，在安装过程中节省时间和支出。或者，可以在管道系统30安装之前，将母连接件40和/或公连接件42在现场预安装于管道34和/或38的长度段上。因此，在装配线类型的安装过程中可以提高速度和精度。
虽然用若干实施例描述了本发明，但本技术领域的技术人员可以想到各种变化和改制。本发明应该包括这些落于所附权利要求书的范围之内的变化和改制。
权利要求
1.一种管道接头，包括一第一管状连接件，它具有一外径、一第一内径以及第一和第二端部；第一端部适于接纳一第一管道；并且第二端部具有至少一个锁扣突缘，该锁扣突缘构制成与一管道系统的一构件的至少一个成形凹穴相配合。
2.如权利要求1所述的管道接头，其特征在于，锁扣突缘从设置在第一连接件的第二端部处的至少一个突锁上延伸出来。
3.如权利要求2所述的管道接头，其特征在于，它还包括一从内径上延伸出来的、大致将第一端部与第二端部分开的突起；并且该突起具有一基本对应于第一管道的内径的第二内径。
4.如权利要求3所述的管道接头，其特征在于，它还包括一设置在突起与锁扣突缘之间的第一密封表面，它构制成与一第二连接件的一第二密封表面相配合而在第一连接件与第二连接件之间基本形成流体密封。
5.如权利要求4所述的管道接头，其特征在于，突锁还包括一设置在密封表面与锁扣突缘之间的、用于给突锁提供径向柔性的锥形表面。
6.如权利要求1所述的管道接头，其特征在于，它还包括多个设置在第一连接件的外径上并基本平行于第一连接件的中心轴线而延伸的凹槽，这些凹槽用于提供一抓持表面以便将第一连接件安装于一管道系统的一构件上。
7.一种管道接头，包括一第一管状连接件，它具有一外径、一第一内径以及第一和第二端部；第一端部适于接纳一第一管道；并且第二端部具有至少一个成形凹穴，该成形凹穴构制成与一管道系统的一构件的至少一个锁扣突缘相配合。
8.如权利要求7所述的管道接头，其特征在于，成形凹穴包括一至少部分沿第一连接件的外径延伸的圆周沟槽。
9.如权利要求7所述的管道接头，其特征在于，它还包括一从内径上延伸出来的、大致将第一端部与第二端部分开的突起；并且该突起具有一基本对应于第一管道的内径的第二内径。
10.如权利要求9所述的管道接头，其特征在于，它还包括一设置在突起与锁扣突缘之间的第一密封表面，它构制成与一第二连接件的一第二密封表面相配合而在第一连接件与第二连接件之间基本形成流体密封。
11.如权利要求10所述的管道接头，其特征在于，第一密封表面还包括一其中适于接纳一密封圈的第二圆周沟槽，以加强第一连接件与第二连接件之间的流体密封。
12.如权利要求7所述的管道接头，其特征在于，它还包括多个设置在第一连接件的外径上并基本平行于第一连接件的中心轴线而延伸的凹槽，这些凹槽用于提供一抓持表面以便将第一连接件安装于一管道系统的一构件上。
13.一种管道接头，包括一用于安装于一第一管道上的细长的第一管状连接件，该第一连接件具有第一和第二端部以及一基本对应于第一管道外径的内径；一相邻于第一连接件的第一端部而设置在内径上的螺纹部分，它用于可拆地连接管道接头和第一管道；一从第一连接件的内径上延伸出来的突起，它形成一第一止挡而防止第一管道相对于第一连接件横向移动到第一连接件的第一端部以外；并且第一连接件的第二端部适于接纳一管道系统的一构件。
14.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，它还包括一设置在螺纹部分与突起之间的密封表面；并且该密封表面用于与第一管道的外径相配合而在它们之间基本形成流体密封。
15.如权利要求14所述的管道接头，其特征在于，该密封表面呈锥形，用于在第一管道朝突起前进时压缩第一管道的外径。
16.如权利要求15所述的管道接头，其特征在于，该密封表面相对于管道接头的中心纵轴线大致成1.5度的锥度。
17.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，该螺纹部分相对于管道接头的中心纵轴线成锥形，使得该螺纹部分可用于在第一管道朝突起推压时压缩第一管道的外径。
18.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，它还包括螺纹部分的多个齿，每个齿具有一设置于其上的点；并且这些齿构制成使通过每个齿的点的一条轴线相对于管道接头的中心纵轴线成锥形。
19.如权利要求18所述的管道接头，其特征在于，通过每个齿的点的该轴线相对于该中心纵轴线大致成1.5度的锥度。
20.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，该螺纹部分还包括一连续的第一螺纹，它相邻于第一端部而沿至少一部分内径延伸；第一螺纹包括一第一表面和一第二表面，它们从第一螺纹的基部延伸出来并连接于一尖点；后表面近似垂直于通过第一螺纹的基部的一纵轴线而设置；并且前表面相对于该轴线以一个大于5度的角而设置。
21.如权利要求20所述的管道接头，其特征在于，它还包括至少一第二连续螺纹，它用于与第一螺纹相配合而形成一双线螺纹。
22.如权利要求21所述的管道接头，其特征在于，它还包括至少一第三连续螺纹，它用于与第一和第二螺纹相配合而形成一三线螺纹。
23.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，管道系统的该构件包括一第二管道，第一管道的第二端部还包括一设置在第一连接件的第二端部处的内径上的第二螺纹部分，它用于连接第一连接件和第二管道；以及一设置在第一连接件的内径上的第二止挡，它用于防止第二管道相对于第一连接件移动到第一管道的第二端部以外。
24.如权利要求23所述的管道接头，其特征在于，第二螺纹部分相对于第一螺纹部分的螺纹具有相反的螺纹。
25.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，它还包括多个设置在第一连接件的外径上的凹槽，用于提供一抓持表面以便将第一连接件安装于第一管道上。
26.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，管道系统的该构件包括一细长的第二管状连接件。
27.如权利要求26所述的管道接头，其特征在于，它还包括多个从第一连接件的第二端部上延伸出来的突锁，它们具有使相邻突锁分开的相应槽缝；该多个突锁中至少有一个突锁具有一锁扣突缘，该锁扣突缘设置在第一连接件的内径上并从其上延伸出来；并且该锁扣突缘构制成与设置在第二连接件的外径上的至少一个成形凹穴相配合，用于在第一与第二连接件之间形成一可拆的连接。
28.如权利要求26所述的管道接头，其特征在于，它还包括第二连接件具有第一和第二端部以及一基本对应于第二管道外径的内径；以及一相邻于其第一端部而设置在第二连接件的内径上的第二螺纹部分，用于可拆地连接第二连接件和第二管道。
29.如权利要求28所述的管道接头，其特征在于，第二连接件还包括一从第二连接件的内径上延伸出来的第二突起，它形成一第三止挡而防止第二管道相对于第二连接件移动到第二连接件的第一端部以外。
30.如权利要求28所述的管道接头，其特征在于，第二连接件还包括至少一个构制成与第一连接件的一突锁相配合的成形凹穴，用于可拆地连接第一和第二连接件。
31.如权利要求30所述的管道接头，其特征在于，它还包括一沿突锁的外径而设置的锁环，用于在该锁环处于安装位置时将锁扣突缘至少部分固定于成形凹穴内。
32.如权利要求27所述的管道接头，其特征在于，它还包括一圆柱形的管状松启机构，它具有一内环、一外环以及多个连接内环和外环的径向支撑；外环具有近似等于并大于第一连接件的外径的内径；第一连接件的槽缝构制成接纳径向支撑，使内环可安装于第二连接件的外径与第一连接件的内径之间；并且内环用于在外环沿第一连接件的外径横向朝锁扣突缘推压时使锁扣突缘脱离成形凹穴。
33.如权利要求27所述的管道接头，其特征在于，它还包括一圆柱形的管状松启机构，它具有第一和第二内环、一外环以及多个连接第一和第二内环和外环的径向支撑；外环具有一近似等于并大于第一连接件外径的内径；第一连接件的槽缝构制成接纳径向支撑，使第一和第二内环可滑动安装于第二连接件的外径与第一连接件的内径之间；并且该松启机构用于响应于外环径向朝内压缩而使锁扣突缘脱离成形凹穴。
34.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，至少一部分管道接头包括一透明材料，以允许在管道接头处于装配位置时用肉眼检查管道接头的内径。
35.如权利要求13所述的管道接头，其特征在于，突起的内径基本对应于第一和第二管道长度段的内径，以使第一和第二管道以及管道接头具有基本一致的内径。
36.如权利要求26所述的管道接头，其特征在于，它还包括至少一个设置在第一连接件的第二端部处的内径上的锁扣突缘；多个分开的突片，它们使设置在外径上的多个分开的槽缝分开，以给第一连接件的第二端部提供柔性；并且该锁扣突缘构制成与至少一个设置在第二连接件外径上的成形凹穴相配合，用于可拆地连接第一和第二连接件。
37.一种连接第一和第二管道的方法，包括提供一管道接头，它具有第一和第二连接件，每个连接件分别具有第一和第二端部；将第一连接件的第一端部安装于第一管道的外径上，使第一连接件的一或多个螺纹在第一连接件与第一管道之间形成一可拆连接；将第二连接件的第一端部安装于第二管道的外径上，使第二连接件的一或多个螺纹在第二连接件与第二管道之间形成一可拆连接；并且将第二连接件的第二端部至少部分插入与第一连接件的第二端部相邻的第一连接件的外径内，使第一连接件的多个突锁与第二连接件的一或多个成形凹穴相配合，从而在第一连接件与第二连接件之间形成一可拆连接。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，它还包括在第一与第二连接件之间形成可拆连接之前，将一圆柱形管状松启机构安装于第一连接件上；并且松启机构具有一外环和至少一个内环，并具有多个将外环与至少一个内环连接的径向支撑。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，它还包括将松启机构朝第二管道滑动，以使突锁脱离成形凹穴，从而脱开第一与第二连接件之间的可拆连接。
40.一种快速连接管道，包括一管道，它具有第一和第二端部；一设置在管道的第一端部处的第一连接件，该第一连接件上延伸出有多个突锁，并有多个使相邻突锁分开的槽缝；该多个第一突锁中至少有一个上设置有一锁扣突缘，它从第一突锁的外径上延伸出来；并且该锁扣突缘构制成与一快速连接管道系统的一第一构件的至少一个第一成形凹穴相配合。
41.如权利要求40所述的快速连接管道，其特征在于，它还包括一设置在管道第二端部处的第二连接件，该第二连接件具有至少一个构制成与一快速连接管道系统的一第二构件的至少一个突锁相配合的成形凹穴。
全文摘要
提供了一种径向管道接头(36)。该管道接头(36)可包括一第一管状连接件(40),它具有一外径(50)、一内径(52)以及第一(54)和第二(56)端部。第一端部(54)适于接纳一第一管道(34)。第二端部(56)可包括至少一个构制成与一管道系统的构件的至少一个成形凹穴相配合的锁扣突缘(89)。该锁扣突缘(89)可从设置在第一连接件(40)的第二端部处的至少一个突锁(80)上延伸出来。在一个实施例中,从内径上可延伸出一突起(58),它大致将第一端部(54)与第二端部(56)分开。该突起(58)可具有一基本对应于第一管道(34)内径的内径。在突起与锁扣突缘(89)之间可设置一密封表面(84),该密封表面(84)可构制成与一第二连接件的第二密封表面(94)相配合而在第一连接件(40)与第二连接件(42)之间基本形成流体密封。
文档编号F16L37/098GK1321233SQ99811661
公开日2001年11月7日 申请日期1999年8月24日 优先权日1998年8月25日
发明者约翰·T·麦恩迈厄 申请人:约翰·T·麦恩迈厄