具有变化深度的垫片凹穴的联接器的制造方法
【专利说明】具有变化深度的垫片凹穴的联接器
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月11日提交的美国临时专利申请序列号61/699，628和2013年3月12日提交的美国临时专利申请序列号13/794,930的优先权，二者均通过引用而全部并入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于以端对端的关系连结管元件的机械联接器。
【背景技术】
[0003]用于端对端地将管元件连结在一起的机械联接器包括可互连节段(segment)，其可以周向地围绕被同轴对齐的管元件的端部部分而定位。术语“管元件”在这里被用于描述任意管状物品或具有管状形式的部件。管元件包括管材、管配件(例如弯头、盖和T形管)以及流体控制部件(例如阀、减径管、过滤器、限流器、压力调节器等)。
[0004]每个机械联接器节段均包括具有凸起(project1n)的外壳，所述凸起从外壳径向向内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缘(bead)或者绕待连结的每个管元件延伸的周向沟槽。凸起和管元件之间的接合给接头提供机械约束，并且确保即使在高内部压力和外部力下管元件仍保持联接。外壳限定环状通道或者凹穴，其接纳环形垫片或者密封件，通常是接合每个管元件的端部并且与节段和管元件合作以便提供流体密封的弹性体环。节段具有连接构件，通常是从外壳向外突出的凸耳形式。凸耳适于接纳紧固件，例如螺母和螺栓，其被可调节地拧紧以便将节段拉向彼此。
[0005]在现有技术联接器上的凸起通常具有拱式表面，其曲率半径基本匹配于试图接合的管元件的外表面的曲率半径。对于被用于带沟管元件的联接器而言，拱式表面的曲率半径小于沟槽外侧的管元件的外表面的曲率半径，以致凸起装配在沟槽内且接合沟槽。
[0006]以端对端方式固定管元件的方法包括当使用根据现有技术的机械联接器时的相继安装过程。通常，在节段被螺栓在一起且环形垫片被卡在节段的通道内的情况下由技术员来接收联接器。技术员首先通过卸去螺栓来拆装联接器、移除环形垫片、使其润滑(如果没有被预先润滑的话)并且将其放置成围绕待连结的管元件的端部。安装环形垫片经常需要其被润滑并且拉伸以适应管元件。在环形垫片在两个管元件上就位的情况下，然后将节段一次一个地放置成架在管元件的端部上并且使得环形垫片卡抵它们。在放置期间，节段接合垫片，凸起对齐于沟槽，螺栓被插入通过凸耳，螺母被拧到螺栓上并被紧固，从而将联接器节段拉向彼此、压缩垫片并使得凸起接合在沟槽内。
[0007]从先前的描述可以显而易见到，安装根据现有技术的机械导管联接器通常需要技术员处理至少七个单独的零件(并且当联接器具有两个以上节段时更多)，并且必须完全拆卸和重新组装联接器。要是技术员能够在不需要首先将其全部拆卸且然后将其逐件重新组装的情况下来安装机械导管联接器，就可以节省大量时间、劳力和开支。
[0008]图1示出了具有联接器节段13和15的联接器11。节段被连接构件17和19端对端地连结起来，连接构件包括螺纹紧固件21。节段13和15被示为以彼此间隔开的关系支撑在被卡在节段之间的环形垫片23的外表面上。这种构造是可能的，因为未变形环形垫片23的外表面的圆周大于环形垫片外表面所面接的节段上的表面圆周之和。当节段以这种方式被支撑时，就可以将管元件插入到在节段之间的中央空间25内而不需拆卸联接器。然而，这种技术方案在安装机械联接器的问题上存在一些缺点。特别要注意到，在垫片已经恰当地安坐在节段的垫片凹穴内之前，环形垫片2通过架在环形垫片的至少一部分上的紧密配合节段的几何构型而被扭曲成椭圆形状。如果环形垫片的扭曲程度是不可控的话，则椭圆形状能够导致挤压并且对节段13和15的连接构件17和19之间的区域内的垫片造成损坏。
[0009]人们显然需要一种导管联接器，其中环形密封件的扭曲可以加以控制，以致避免对与其一起被使用的环形密封件造成损坏，却仍然允许管元件被可靠地插入而不需要拆卸联接器。
【发明内容】
[0010]本发明涉及一种用于以端对端关系连结管元件的联接器。在一种示例实施例中，联接器包括多个节段，其围绕中央轴线以端对端地被连结起来并且限定用于接纳管元件的中央空间。至少一个所述节段包括在该一个节段的相反侧以间隔开的关系进行定位且朝向中央轴线延伸的一对凸起。每个凸起的至少一部分可接合于管元件中的相应一个。每个凸起具有面向中央轴线的拱式表面。拱式表面具有从第一曲率中心所测量的第一曲率半径。后壁在凸起之间延伸。后壁具有面向中央轴线的拱式表面。后壁的拱式表面具有从第二曲率中心所测量的第二曲率半径。在垂直于中央轴线的平面内测量时第二曲率中心与第一曲率中心不重合。
[0011]在一种实施例中，当测量至后壁拱式表面上的与第一和第二曲率中心共线的点处时，第一曲率中心比第二曲率中心更靠近于后壁的拱式表面。在另一实施例中，第一和第二曲率中心和后壁上的该点沿第一线是共线的，该第一线被定向成垂直于在所述一个节段的第一端和所述一个节段的第二端之间延伸的第二线。
[0012]第二曲率中心可以从第一曲率中心偏移从大约0.01英寸至大约0.1英寸的距离，或者大约0.02英寸至大约0.04英寸的距离或者大约0.03英寸的距离。
[0013]在根据本发明的联接器的具体示例性实施例中，只是节段中的第一和第二节段围绕中央轴线被端对端地连结起来。在这种示例中，联接器进一步包括位于第一和第二节段之间的环形垫片。环形垫片支撑处于间隔开足以在节段之间插入管元件的关系的第一和第二节段，并且环形垫片可以具有扭曲成椭圆或基本不扭曲且呈现圆形形状的形状。通过第一和第二曲率中心的偏移来确定环形垫片的扭曲程度。
[0014]根据本发明的用于以端对端关系来连结管元件的联接器的另一种示例性实施例，所述联接器包括多个节段，其围绕中央轴线被端对端地连结起来并且限定用于接纳管元件的中央空间。在这种示例性实施例中，至少一个所述节段包括在该一个节段的相反侧上以间隔开的关系所定位的一对凸起。凸起朝向中央轴线延伸。每个凸起的至少一部分可接合于管元件中的相应一个。至少一个所述凸起具有面向中央轴线的拱式表面。后壁在凸起之间延伸。后壁具有面向中央轴线的拱式表面。当沿从中央轴线延伸的径向投影线测量时，后壁的拱式表面和所述至少一个凸起的拱式表面之间的距离，在所述至少一个节段的端部之间中途第一点处是第一值并且在接近于至少一个节段的至少一个所述端部的第二点处是第二值。第一值小于第二值。环形垫片被置于由节段所限定的中央空间内。环形垫片具有外圆周，该外圆周具有的长度大于节段的后壁的拱式表面的长度之和。环形垫片支撑处于间隔关系的所述节段中的至少两个。
[0015]后壁的拱式表面和所述至少一个凸起的拱式表面之间的距离，在所述至少一个节段的端部之间中途的第一点处是最小值并且在所述第二点处是最大值。第二点可以位于所述至少一个节段的所述至少一个端部处。在位于所述至少一个节段的所述端部中的另一端部的第三点处，后壁的拱式表面和所述至少一个凸起的拱式表面之间的距离可以是近似地等于所述第二值的第三值。
[0016]在具体示例性实施例中，后壁的拱式表面包括具有弯曲表面的的第一部分和具有弯曲表面的第二部分。第二部分被定位于接近所述至少一个节段的所述至少一个端部。在第二部分上的任意点均比在所述第一部分上的任意点更远离所述中央轴线。后壁的拱式表面可以进一步包括具有弯曲表面的第三部分。第三部分被定位于接近所述至少一个节段的所述端部中的另一端部。在第三部分上的任意点均比在所述第一部分上的任意点更远离所述中央轴线。
[0017]后壁的拱式表面的第二部分可以对着从大约5°至大约80°或者从大约5°至大约45°的角度。后壁的拱式表面的第三部分可以对着从大约5°至大约80°或者从大约5°至大约45°的角度。
[0018]在根据本发明的联接器的另一示例性实施例中，后壁的拱式表面包括具有第一曲率半径的第一部分和具有第二曲率半径的第二部分。第二部分被定位于接近所述至少一个节段的所述至少一个端部。在第二部分上的任意点均比在所述第一部分上的任意点更远离所述中央轴线。后壁的拱式表面可以进一步包括具有无限大曲率半径的第三部分。在第三部分上的任意点均比在所述第一部分上的任意点更远离所述中央轴线。