专利名称：具有带衬垫的中央凸筋的单一螺栓带箍以及使用该带箍的管搭接的制作方法
技术领域：
本发明涉及管箍，更具体地涉及用于以搭接形态对管端部进行紧固的带箍。
背景技术：
第2006/0175837A1号美国专利申请公开了具有带衬垫的中央凸筋的管箍的各种 实施方式，其中该管箍可用于对一对带有凸筋的管端部进行夹紧和密封。所公开的管箍实 施方式之一(图1-4)呈单螺栓带箍形式，其可用于伸缩的管连接，在这种伸缩的管连接中 一个管端部以叠置形态装配在另一管端部中。管端部这种伸缩的连接也被称为搭接。这 些带箍通常可只使用单一螺栓，来自螺栓紧固的夹紧力通过带箍传递至外侧管端部并通过 该外侧的管端部传递至内侧管端部，从而产生充分的夹紧压力以提供两个管端部的气密密 封。从美国2006/0175837A1公开的实施方式中的另一个(图5_11)是双螺栓管联接 器，其中管端部以无任何端部叠置的对接端对端形态进行连接。用于这种对接类型管连接 的管联接器通常具有更长的轴向长度，从而对于两个管中每一个而言存在充分的管箍与管 的连接。因此，这些管联接器一般使用至少两个螺栓以使得充分的夹紧力施加至两个管端 部中的每一个。这有助于防止在安装过程中或在使用时可能施加至夹紧的连接的弯矩。这 种弯矩包括施加至夹紧的连接的力，该力可能以倾向于使一个或多个部件(管和管箍)的 轴线脱离彼此对准方式使这些部件移动。如果夹紧的连接不具有充分的刚性，那么这种弯 矩可能导致连接处气密性的丧失，而这种气密性的丧失对于汽车排气和各种其它应用而言 可能是不合意的。在搭接中，两个管端部的伸缩连接通过使两个管端部保持大体上对准而有助于防 止弯矩对连接的影响。然而，管端部连接仍然可能受到这种弯矩的负面影响，这可能有多种 原因，包括内侧管的外径相对于外侧管内径的差异，这种差异可能产生两个管的松的互连， 而这种两个管的松的互连允许这两个管的轴线之间存在小的角度。直径的这种差异是常见 的，因为这种差异可名义上引入到管端部的设计中以容许制造公差。虽然来自带箍的夹紧 压力有助于使连接具有刚性，但是该夹紧压力施加于单一的轴向位置。因此，在如上所述公 布的申请中所示的单一螺栓设计中，主要通过管箍的衬垫施加夹紧压力。对于一些应用而 言，这在连接处提供了适当的密封；然而，对于某些其它应用而言，可以期望实现提供对弯 矩的附加密封抵抗性的更具刚性的连接。
发明内容
本发明的一方面涉及带箍，其以叠置形态对第一管端部和第二管端部进行连接。 带箍包括带、箍紧机构、和衬垫。带从第一端部周向延伸至第二端部并在一对轴向端部之间 轴向延伸。带包括径向凸出的凸筋，该凸筋部分地或更多地在第一端部与第二端部之间周 向延伸并位于轴向端部内侧。带还包括从凸筋的一侧延伸的第一横向部分，并且包括从凸
5筋的与第一横向部分对置的一侧延伸的第二横向部分。第一横向部分和第二横向部分中每 一个所具有的轴向宽度的值处于凸筋轴向宽度的约50%到150%的范围内。箍紧机构连接 至带并使第一端部和第二端部相互接近从而箍紧带。衬垫沿径向位于带下方并沿轴向位于 凸筋内或超出凸筋。本发明的另一方面涉及带箍，其以叠置形态对第一管端部和第二管端部进行连 接。带箍包括带、箍紧机构、和衬垫。带从第一端部周向延伸至第二端部并在一对轴向端部 之间轴向延伸。带包括径向凸出的凸筋，该凸筋部分地或更多地在第一端部与第二端部之 间周向延伸并位于轴向端部内侧。带还包括从凸筋的一侧延伸的第一横向部分，并且包括 从凸筋的与第一横向部分对置的一侧延伸的第二横向部分。第一横向部分和第二横向部分 中每一个沿相对于带的轴线的径向向内方向以一角度倾斜，该角度的值的处于大约0.5到 5度范围内。箍紧机构连接至带并使第一端部和第二端部相互接近以箍紧该带。衬垫沿径 向位于带下方并沿轴向位于凸筋内或超出凸筋。当带箍紧时，第一横向部分和第二横向部 分中每一个相对于带的轴线以约0度倾斜并产生与紧邻各自横向部分下方定位的表面大 致齐平的交界处。本发明的另一方面涉及搭接。搭接包括具有第一管端部的第一管以及具有第二管 端部的第二管。第一管端部和第二管端部伸缩地装配在一起。搭接还包括带箍。带箍包括 带、箍紧机构、和衬垫。带从第一端部周向延伸至第二端部并且在一对轴向端部之间轴向延 伸。带包括径向凸出的凸筋，凸筋部分地或更多地在第一端部与第二端部之间周向延伸并 位于轴向端部内侧。带还包括从凸筋的一侧延伸的第一横向部分，并且包括从与凸筋的与 第一横向部分对置的一侧延伸的第二横向部分。第一横向部分和第二横向部分所具有的轴 向宽度的值大致等于凸筋的轴向宽度。箍紧机构连接至带并使第一端部和第二端部相互接 近以箍紧该带。衬垫沿径向位于带下方并沿轴向位于凸筋内或超出凸筋。当带箍置于管上 时，第一横向部分和第二横向部分之一在第一管端部上箍紧，而第一横向部分和第二横向 部分中另一个则在第二管端部上箍紧。
下文将结合附图描述本发明的优选示例性实施方式，其中类似的标记表示类似的 元件，在附图中图1是带箍的示例性实施方式和一对未组装的管端部的侧视图；图2是示出为处于组装状态的图1的带箍和管端部的侧视图；图3是图1的带箍的正视图；图4是沿图3中的线4-4取得的剖视图；图5是带箍的另一示例性实施方式的分解图；以及图6是沿图5中的线6-6取得的剖视图。
具体实施例方式本文所使用的用语轴向地、有角度地、和径向地指相对于所示管和带箍的圆筒式 管形的方向，因此轴向沿该管形的轴线沿伸，径向远离该轴线径向地延伸，有角度地指处于 绕带箍圆周的点处的位置。
图1-4图示带箍12和两个管A和B的叠置的端部，如图2_4所示，带箍12和两个 管A和B的叠置的端部共同组装成夹紧的管连接10。一般而言，通过以下形成该连接10 将带箍12宽松地置于一个管的端部上(例如，管A的端部上)，将另一管的端部插过带箍并 到达相对于第一管端部的叠置位置，然后箍紧带箍以将这两个管A和B紧固在一起。带箍12包括与在第2006/0175837A1号美国专利申请公布中结合该公布的申请的 带箍10(图1-4)和带箍318(图16-17)所公开的部件相同的一般部件。各部件的构造和 使用的各种细节同样适用于本文所讨论的带箍12，因此以引用方式将该公布的申请并入本 文。因此，带箍12包括带20、箍紧机构22、套管24和衬垫26。带20是钢板制成的平带并 形成为开环，并且带20包括主体部30以及位于每端的一对相对的凸缘32和34。箍紧机构 22用于在箍紧带箍过程中将凸缘32、34抽拉在一起，这样的作用是将带箍的所有部件围绕 这对管端部进行约束。为此，箍紧机构22包括成形的反作用构件90、半圆形支撑板92、以 及螺母和螺栓紧固件组合94、96，在螺母和螺栓紧固件组合94、96中，螺栓96包括具有半 圆形头部112的T型螺栓。与带20类似，套管24和衬垫26也是呈开环形式的平面带状部 件，并且这些部件的尺寸被确定以使衬垫26配装在套管24内而套管24又接着装配在带20 内。主体部30包括径向凸出的中央凸筋40、一对环形侧壁42、44以及一对过渡部分46、48。 中央凸筋40被环形侧壁42、44和过渡部分46、48围绕，并且该中央凸筋绕主体部30以均 勻的轴向宽度周向延伸。取决于使用带箍的具体应用，中央凸筋40的轴向宽度可比这里所 示的实施方式略大或略小。中央凸筋40周向地终止于位于每个端部的过渡部分46、48，过 渡部分46、48向后渐缩到主体部30中。套管24优选为开环形的部件，其被设计以安置于 中央凸筋40内并接纳衬垫26，为此套管24包括其自身的中央凸筋50，中央凸筋50的形状 被确定以使中央凸筋50紧密地装配在主体部30的凸筋40内。套管24可具有在箍紧过程 中相互接合的匹配的周向端部，如在以引用方式并入本文的第6，758，501号美国专利中所 公开的周向端部。尽管本文公开的带箍12具有与上述美国的公开申请的带箍10的基本部件相同的 基本部件，但是仍存在有若干显著差异。具体地，带箍12被设计以使衬垫26与凸筋40和 50的尺寸减小，这样允许横向带部分43、45的形成。这些横向带部分每个的轴向宽度都大 致等于凸筋40的轴向宽度(S卩，处于凸筋40宽度的50%-150%的范围内)，然而这些横向 带部分的轴向宽度甚至可以大于凸筋40的150%。在一些实施方式中，这些横向部分43、 45的宽度为凸筋40的宽度的至少75%，在其它实施方式中，这些横向部分43、45的宽度可 处于凸筋宽度的75% -125%的范围内。在箍紧机构22内，反作用构件90、支撑板92、和T 型螺栓的头部112是长型的以使得反作用构件90、支撑板92、和T型螺栓的头部112在凸 筋40两侧并在与横向带部分43、45至少部分对准或重叠的位置与凸缘32、34接触。在图 1、2和4中对此进行了示出。由此，经紧固的螺母与螺栓紧固件的力在整个凸缘上分布并传 递至横向带部分43、45，因而允许管箍与管A和B进行直接的金属对金属接触，从而为连接 10提供增加的刚性以及对使用中可能经受的弯矩的抵抗性。在套管24轴向延伸至带20或 经过带20的位置，套管24还可包括相应的横向部分53、55，通过横向部分53、55施加来自 带20的夹紧力。如图4所示，为了进一步辅助在套管24的横向部分53、55处施加压紧力，反作用 构件90包括限定两个横向脚93、95的凹口 91，在箍紧过程中两个横向脚93、95与套管24
7接合。取决于具体应用，可以按照需要对凹口 91相对于这两个脚以及相对于螺栓通孔100 的深度进行选择以对通过凹口 91施加于凸筋50的压紧力相对于经由脚93、95施加于套管 的横向部分53、55的压紧力的相对量进行控制。在一个实施方式中，凸筋50的宽度可以为 大致16mm，而凹口 91略宽，两个脚93、95每一个的宽度可以是13mm。与凸筋40和50的尺寸(轴向宽度)的减小结合，在衬垫26下方密封的管端部的 交界处使用位于管B上的凸筋或凸条62，并且在管A的端部设有向外的扩口 61。如图4所 示，扩口 61的角度和范围与凸条62的角度和范围相匹配以使扩口 61和凸条62紧密地装 配在一起。然后，在箍紧带箍12过程中，衬垫26被压紧以对匹配的部件61、62的该交界处 进行密封。同时，横向延伸部43、45向管A和B施加压紧力，以向管搭接连接10提供所需 的刚性。可以理解，横向带部分43、45的轴向范围比上述美国2006/0175837A1的带箍10 和318的横向带部分的轴向范围大得多。为了比较，参见该公布申请的图17的轴向延伸部 360。在这点上，横向带部分43、45与美国2006/0175837A1的图5_11的双螺栓管联接器的 横向带部分类似，但是替代地，横向带部分43、45在这里设置在带箍中，该带箍可用于管搭 接连接并具有这样的总体轴向宽度，当该带箍与箍紧机构22的轴向长型部件结合使用时， 该总体轴向宽度允许仅使用单一螺栓在横向部分43、45处进行刚性的金属对金属连接。图5和6图示带箍112的另一示例性实施方式。之前参照图1_4所描述的主题中 的一些在这里同样似使用并且将不再重复。图5和6中的一些差异包括倾斜的横向部分 143、145和桥接件200。在所示实施方式中，横向部分143、145相对于带120的轴线C径向向内倾斜。在 一些情况下，倾斜的横向部分143、145对在横向部分与紧邻横向部分下方定位的平面之间 所产生的交界处的表面接触进行改善，并对在箍紧时产生的径向向内的力进行改善，这两 个改善最终对形成于横向部分的密封进行改善。可通过连续的辊轧成形工艺或另外的适当 金属加工工艺在横向部分143、145中形成角度Θ。角度θ基本上沿横向部分的周向范围 的全部延伸，以及基本上沿横向部分的轴向范围的全部延伸。角度θ的周向与轴向延伸可 以改变并可以比所示的大或小。角度θ的值处于大致0.5°与5°之间的范围内，在图6 的所示实施方式中为大致3°。角度θ的精确值取决于表面接触和增加的箍紧力的所需的 量等。当进行箍紧时，角度θ被迫成为0°并在横向部分143、145与套管24的外部表面之 间或与管A和B的外部表面之间产生基本齐平的交界处。桥接件200跨越另外的周向连续的带120中的开口 202，该开口 202位于箍紧机构 122处，桥接件200防止开口 202处的气体泄露。当使用时，桥接件200代替图1_4的套管 24。桥接件200的轴向宽度大致等于带120的轴向宽度，并且桥接件200的周向长度与开 口 202的周向范围至少具有相同的范围；该宽度与长度可以比所示的大或小。桥接件200 的横截面轮廓与带120的大体匹配并具有第二径向凸出的凸筋204以及从第二径向凸出的 凸筋204的两侧延伸的一对横向部分206、208。第二凸筋204与凸筋40相似，并且当第二 凸筋204与凸筋40对准时，第二凸筋204与凸筋40产生基本上周向连续的凸筋以接纳衬 垫126。在组装时，桥接件200径向地位于带120与衬垫126之间，当进行箍紧时，横向部分 143、145与下面的管A和B形成金属对金属接触并在该接触处形成密封。参照图1-4所描述的主题与参照图5和6所描述的主题可以互换地使用且不限于对各主题进行描述的具体说明性实施方式。例如，桥接件200可代替图1-4的实施方式中 的套管24，且无需与倾斜的横向部分143、145 —起使用。对于有必要或需要对管端部的插入深度进行控制和/或对一个或两个管的相对 于管箍12的旋转定向或一个或两个管与管箍12相对于彼此的旋转定向进行设置的应用而 言，可将管箍焊接到管端部之一和/或管箍或管可在一个或两个轴向端部包括与位于管端 部之一或全部处的相应的卡扣(button)(未示出)接合的凹口(未示出)和/或锁闩(也 未示出)。在第2005/0099001A1号美国专利申请公布中更全面地描述了卡扣、锁闩、和凹 口的构造与使用，该专利申请于2005年5月12日公布并转让给该申请的受让人。以引用 方式将该第2005/0099001A1号美国专利申请公布的全部内容并入本文。作为一个具体示 例，可在管A的端部附近形成向内的卡扣64并在管B的端部中形成匹配的凹口 66，从而可 在箍紧过程中容易地实现两个管的特定定向。这在图4中最清楚地看出。其它的这类设置 对于本领域的技术人员而言变得显而易见。可以理解，以上描述不是对本发明的限定，而是对本发明的一个或多个优选示例 性实施方式的描述。本发明不限于本文所公开的具体实施方式
，而仅由下面的权利要求限 定。此外，包含在以上描述中的说明与具体的实施方式有关并且不被解释为对本发明的范 围的限制，或者不被解释为对权利要求书中所使用的用语的定义的限制，除非以上对用语 或短语进行了明确的定义。各种其它实施方式和对所公开的实施方式的各种改变和修改对 本领域技术人员来说是显而易见的。所有这些其它实施方式、改变和修改落在所附的权利 要求的范围内。在说明书和所附的权利要求书中所使用的用语“例如”、“比方”和“比如”，以及动 词“包括”、“具有”、“包含”和它们的其它动词形式在与列示的一个或多个部件或其它项目 一同使用时，均被解释为是非限制性的，这意味着不认为所列示的项目排除其它的、附加的 部件或项目。对其它用语采用其最广泛的合理含义进行解释，除非这些用语用于需要不同 解释的语义环境中。
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权利要求
一种带箍，用于对叠置的第一管端部和第二管端部进行连接，所述带箍包括带，从第一端部周向延伸至第二端部并具有一对轴向端部，所述带包括径向凸出的凸筋，所述凸筋至少部分地在所述第一端部与第二端部之间周向延伸并位于所述一对轴向端部内侧，所述带包括第一横向部分和第二横向部分，所述第一横向部分从所述凸筋的一侧延伸，所述第二横向部分从所述凸筋的另一侧延伸，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个的轴向宽度处于所述凸筋的轴向宽度的大致50 150％的范围内；箍紧机构，连接至所述带以使所述第一端部和第二端部相互接近从而箍紧所述带；以及衬垫，径向地位于所述带下方并至少轴向地位于所述凸筋内。
2.如权利要求1所述的带箍，其中，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个的轴 向宽度处于所述凸筋的轴向宽度的大致75-125%的范围内。
3.如权利要求1所述的带箍，其中，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个的轴 向宽度大致等于所述凸筋的轴向宽度。
4.如权利要求1所述的带箍，其中，在组装和箍紧所述箍紧机构之后，所述第一横向部 分和第二横向部分沿各自周向范围的至少一部分分别与所述第一管端部和第二管端部形 成直接的金属对金属接触。
5.如权利要求1所述的带箍，其中，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个相对 于所述带的轴线以处于大致0. 5-5°范围内的角度径向向内倾斜。
6.如权利要求5所述的带箍，其中，所述角度为大致3°。
7.如权利要求1所述的带箍，其中，所述带的第一端部和第二端部包括径向延伸的凸 缘，径向延伸的凸缘由所述带的一体的端部部分形成，每个端部部分自身折叠以形成各自 的凸缘，并且每个凸缘具有穿过该凸缘延伸的孔。
8.如权利要求7所述的带箍，其中，所述箍紧机构包括螺母和螺栓紧固件以及支撑板， 所述螺栓插过凸缘的孔并具有头部，所述头部沿相对于所述带的轴向延伸的总距离大致等 于所述带的轴向宽度，所述支撑板沿相对于所述带的轴向延伸的总距离大致等于所述带的 轴向宽度，其中，所述箍紧机构箍紧时产生的力通过所述头部和支撑板传递到所述第一横 向部分和第二横向部分。
9.如权利要求8所述的带箍，其中，所述箍紧机构包括反作用构件，所述反作用构件位 于凸缘之间，并且所述反作用构件沿相对于所述带的轴向延伸的总距离大致等于所述带的 轴向宽度。
10.如权利要求1所述的带箍，其中，所述衬垫的轴向宽度大致等于所述凸筋的轴向宽度。
11.如权利要求1所述的带箍，还包括裂口的套管，所述套管径向地位于所述带与所述 衬垫之间。
12.如权利要求1所述的带箍，还包括桥接件，所述桥接件径向地位于所述带与所述衬 垫之间并周向跨越所述带的圆周中的开口，所述开口位于所述箍紧机构处。
13.一种带箍，用于对叠置的第一管端部和第二管端部进行连接，所述带箍包括带，从第一端部周向延伸至第二端部并具有一对轴向端部，所述带包括径向凸出的凸 筋，所述凸筋至少部分地在所述第一端部与第二端部之间周向延伸并位于所述一对轴向端部内侧，所述带包括第一横向部分和第二横向部分，所述第一横向部分从所述凸筋的一侧 延伸，所述第二横向部分从所述凸筋的另一侧延伸，所述第一横向部分和第二横向部分中 每一个相对于所述带的轴线以处于大致0.5-5°范围内的角度径向向内倾斜；箍紧机构，连接至所述带以使所述第一横向部分和第二横向部分相互接近从而箍紧所 述带；以及衬垫，径向地位于所述带下方并至少轴向地位于所述凸筋内；其中，当所述箍紧机构箍紧时，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个的角度被 迫接近0°并产生与紧邻各横向部分下方定位的表面基本上齐平的交界处。
14.如权利要求13所述的带箍，其中，所述角度为大致3°。
15.如权利要求13所述的带箍，其中，所述第一横向部分和第二横向部分中每一个的 轴向宽度大致等于所述凸筋的轴向宽度。
16.如权利要求13所述的带箍，其中，所述带的第一端部和第二端部包括径向延伸的 凸缘，径向延伸的凸缘由所述带的一体的端部部分形成，每个端部部分自身折叠以形成各 自的凸缘，每个凸缘具有穿过该凸缘延伸的孔，所述箍紧机构包括螺母和螺栓紧固件、支撑 板、和反作用构件，所述螺栓插过凸缘的孔并具有头部，所述头部沿相对于所述带的轴向延 伸的总距离大致等于所述带的轴向宽度，所述支撑板沿相对于所述带的轴向延伸的总距离 大致等于所述带的轴向宽度，所述反作用构件位于凸缘之间，并且所述反作用构件沿相对 于所述带的轴向延伸的总距离大致等于所述带的轴向宽度，其中，所述箍紧机构箍紧时产 生的力通过所述头部、支撑板、和反作用构件传递至所述第一横向部分和第二横向部分。
17.如权利要求13所述的带箍，其中，所述衬垫的轴向宽度大致等于所述带的凸筋的 轴向宽度，所述带箍还包括桥接件，所述桥接件径向地位于所述带与所述衬垫之间并周向 跨越所述带的圆周中的开口，所述开口位于所述箍紧机构处，所述桥接件包括径向凸出的 第二凸筋，第二凸筋与所述带的第一凸筋对准使得第一凸筋和第二凸筋一起产生基本上连 续的凸筋以在所产生的凸筋中接纳所述衬垫，其中，在箍紧所述箍紧机构之后，所述第一横 向部分和第二横向部分沿各自周向范围的至少一部分分别与所述第一管端部和第二管端 部形成直接的金属对金属接触。
18.一种管搭接，包括第一管，具有第一管端部；第二管，具有第二管端部，所述第二管端部伸缩地装配在所述第一管端部内；以及带箍，包括带，从第一端部周向延伸至第二端部并具有一对轴向端部，所述带包括径向凸出的凸 筋，所述凸筋至少部分地在所述第一端部与第二端部之间周向延伸并位于所述一对轴向端 部内侧，所述带包括第一横向部分和第二横向部分，所述第一横向部分从所述凸筋的一侧 延伸，所述第二横向部分从所述凸筋的另一侧延伸，所述第一横向部分和第二横向部分中 每一个的轴向宽度大致等于所述凸筋的轴向宽度；箍紧机构，连接至所述带并使所述第一端部和第二端部相互接近从而箍紧所述带；以及衬垫，径向地位于所述带下方并至少轴向地位于所述凸筋内；其中，所述带箍置于所述第一管端部和第二管端部上，使得所述第一横向部分和第二横向部分中之一在所述第一管端部上箍紧，所述第一横向部分和第二横向部分中另一个在 所述第二管端部上箍紧。
全文摘要
一种带箍，对叠置的管端部进行连接，该带箍包括带、箍紧机构、和衬垫。带具有径向凸出的凸筋、第一横向部分和第二横向部分，第一横向部分从凸筋的一侧延伸，第二横向部分从凸筋的另一侧延伸。箍紧机构连接至带并可操作以箍紧带，衬垫接纳在凸筋中。在一个示例中，横向部分的轴向宽度处于与凸筋的轴向宽度有关的范围内，在另一示例中，横向部分相对于带的轴线向内倾斜。
文档编号F16L33/06GK101939581SQ200980103705
公开日2011年1月5日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者布赖恩·T·伊格纳茨卡 申请人:诺玛美国控股有限责任公司