旋压成形方法
【专利摘要】一种通过旋压成形在管元件中形成凹槽的方法，其中，管元件被挤压在心轴和外部模具之间，该心轴在所述管元件内在直径增大的偏心轨道中公转并且该外部模具捕获管元件。挤压作用致使管元件的一部分与心轴的运动方向相反地远离模具径向向内地移动。
【专利说明】旋压成形方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请基于2011年9月2日提交的美国临时专利申请N0.61/530，771并要求其优先权的利益,该申请的全部内容通过弓I用合并于本文。
【技术领域】
[0002]本发明涉及旋压成形管元件以在邻近其端部处产生肩部、凹槽和凸起的方法。
【背景技术】
[0003]在设计待由机械管联接件结合的管元件时遇到了各种挑战。这类联接件包括通过螺纹紧固件以端对端关系结合的两个或更多个联接件区段，美国专利N0.7，712，796中公开了一个这样的例子，该美国专利通过引用合并于本文。所述区段围绕接收管元件的中心空间。每个区段具有被称作“键”的一对弓形表面，所述弓形表面接合管元件的外表面，所述键通常被接收在管元件中的周向凹槽中，所述键提供抵抗施加到接头的弯曲和轴向负载的主动机械接合。每个区段还限定在其一对弓形表面之间的通道，该通道接收环形垫片。垫片通常被挤压在区段和管元件之间，以形成防流体泄漏的接头。
[0004]通过冷加工管元件的侧壁来有利地形成周向凹槽，这是因为，与切割凹槽不同，并未从管侧壁移除材料，因此可以通过冷加工工艺使得薄壁管元件具有凹槽。在高压力和/或高负载应用中，为了减小重量和节省成本，使用薄壁管元件是有益的。然而，现有技术的冷加工方法和管设计不能形成足以由用于厚壁管元件上的可相比较的切割凹槽系统所能够承受的高负载和压力的联接件和管元件接合特征。改进通过以冷加工的方式来设计和制造带凹槽的薄壁管元件是显然有利的，这将使得带凹槽的薄壁管元件能够由机械联接件结合并且能够用于高压力/高负载应用中。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种在管元件的外表面中形成凹槽的方法。在一个示例性实施例中，所述方法包括:
将所述管元件的端部捕获在模具中，所述模具具有以彼此间隔开的关系设置的第一周向槽和第二周向槽；
将心轴插入所述管元件内，所述心轴具有与所述第一周向槽对齐的第一周向肋和与所述第二周向槽对齐的第二周向肋；
使得所述心轴在绕所述模具的纵向轴线的轨道中公转；
当使得所述心轴公转时增大所述轨道的直径，从而使所述心轴推压在所述管元件的内表面上；
当使得所述心轴沿直径增大的所述轨道公转时将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一周向槽之间，由此致使所述管元件的位于所述第一周向槽和第二周向槽之间的部分远离所述模具径向向内地移动，由此形成所述凹槽，所述凹槽具有比所述管元件的其余部分的外径小的外径。
[0006]在本示例性实施例中，所述第一周向槽包括位于所述第二周向槽近侧的第一侧表面和位于所述第二周向槽远侧的第二侧表面。底表面在所述第一侧表面和所述第二侧表面之间延伸。示例性方法还可以包括将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一侧表面之间。
[0007]所述第一侧表面可以以第一定向角定向，所述第二侧表面可以以第二定向角定向。当相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量时，所述第一定向角小于所述第二定向角。
[0008]在特定的不例性实施例中，所述第一周向肋包括位于其相反两侧上的第一侧翼表面和第二侧翼表面。所述第一侧翼表面面朝所述第一侧表面，并且所述第二侧翼表面面朝所述第二侧表面。在本示例性实施例中，所述管元件被挤压在所述第一侧翼表面和所述第一侧表面之间。至少所述第一侧翼表面可以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
[0009]在示例性实施例中，所述第二周向槽可以包括位于所述第一周向槽近侧的侧表面以及与所述第二周向槽的所述侧表面邻接的底表面。所述示例性方法还可以包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋和所述第二周向槽的所述侧表面之间。所述第二周向槽的所述侧表面可以与所述模具的所述纵向轴线大致垂直地定向。
[0010]在另一示例性实施例中，所述第二周向肋可以包括面朝所述第二周向槽的所述侧表面的侧翼表面。在本示例性实施例中，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋的所述侧翼表面和所述第二周向槽的所述侧表面之间。所述第二周向肋的所述侧翼表面可以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
[0011]根据本发明的方法还可以包括:例如，通过朝向所述第二周向槽推压所述第二周向肋，在所述管元件的端部中形成肩部。此外，所述方法还可以包括:通过朝向所述第一周向槽推压所述第一周向肋，在所述管元件中形成与所述凹槽相邻的凸起。
[0012]在另一示例性实施例中，所述方法包括在管元件的外表面中形成凸起、凹槽和肩部。在一个示例性实施例中，所述方法包括:
将所述管元件的端部捕获在模具中，所述模具具有以彼此间隔开的关系设置的第一周向槽和第二周向槽；
将心轴插入所述管元件内，所述心轴具有与所述第一周向槽对齐的第一周向肋和与所述第二周向槽对齐的第二周向肋；
使得所述心轴在绕所述模具的纵向轴线的轨道中公转；
当使得所述心轴公转时增大所述轨道的直径，从而使所述心轴推压在所述管元件的内表面上；
通过朝向所述第一周向槽推压所述第一周向肋来形成所述凸起；
通过朝向所述第二周向槽推压所述第二周向肋来形成所述肩部；
通过当使得所述心轴沿直径增大的所述轨道公转时将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一周向槽之间，在所述凸起和所述肩部之间形成所述凹槽，由此使得所述管元件的位于所述第一周向槽和第二周向槽之间的部分远离所述模具径向向内地移动，由此形成所述凹槽，所述凹槽具有比所述管元件的其余部分的外径小的外径。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明的通过旋压成形工艺形成的示例性管元件的纵向剖视图；
图2是包括根据本发明的通过旋压成形工艺形成的示例性管元件的阀的立体图；
图3是管元件和管联接件的组合的分解立体图；
图3A和3B是管联接件实施例的正视图；
图4-6是管元件和管联接件的组合的纵向剖视图；
图7是用于利用旋压成形方法制造管元件的示例性旋压成形机的示意图；
图8是图7所示的旋压成形机的示意性端视图；
图9-11是图示旋压成形管元件的示例性方法的纵向剖视图；以及 图12-15是详细地图示旋压成形的示例性方法的纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0014]本发明涉及管元件、管元件和联接件的组合、以及用于冷加工管元件以接纳联接件并形成防流体泄漏的接头的方法和装置。贯穿本文献，术语“管元件”表示任何管状结构，包括，例如，如图1所示的管道10以及流体处理或控制部件(诸如，图2所示的阀14)的管状部分12。由于其具有或包括本文定义的“管元件”，因此诸如泵和过滤器以及配件(诸如球座、弯头、弯管、减缩管)的其它部件也被包括。
[0015]如图1所示，管元件10具有外径16，外径16穿过在管元件的曲率中心处的纵向轴线18上的一点。管元件10的至少一个端部20被构造成接收机械联接件的键(未示出),该构造包括位于端部20处的肩部22、与肩部22相邻设置的凹槽24、和与凹槽24邻接设置的凸起26。
[0016]如图1详细图不的,肩部22围绕管兀件周向延伸并且具有面向外的表面28。表面28具有的外径30大于管元件10的除肩部之外的外径16。肩部30还具有面向外的弯曲表面32。弯曲表面32也围绕管元件周向延伸并且具有在轴线34上的曲率中心，轴线34垂直于管元件10的纵向轴线18定向。在图1中，轴线34被示出为垂直于观看平面并因此看见该轴线的端部。
[0017]凹槽24由邻接肩部30的弯曲表面32设置的第一侧表面36限定。在本示例性实施例中，侧表面36大致垂直于纵向轴线18定向，但是在其它实施例中也可以成角度地定向。如本文使用的，“大致垂直”指的是可能不精确垂直但是由于制造实践和容差而被确立为尽可能可行的角度定向。第一侧表面36的垂直定向径向加固所述管元件并且有助于使所述管元件保持其圆度。
[0018]第二侧表面38进一步限定凹槽24。第二侧表面38被设置为与第一侧表面成分隔开的关系，并且相对于纵向轴线18成角度地定向。侧表面38可以具有从约40°至约70°或从约45°至约65°的定向角40。在图1所示的特定实施例中，定向角40为约55°，如图3-6所示，当凹槽接收机械联接件的键时，该角度被认为是有利的。
[0019]底表面42在凹槽24的第一侧表面36和第二侧表面38之间延伸。在所示的示例性实施例中，底表面42大致平行于纵向轴线18并且具有外径44，外径44小于管元件的除凹槽之外的外径16。凹槽24还具有内径17,在图1所示的实施例中,所述内径17近似等于管元件10的内径19。
[0020]凸起26与凹槽24的第二侧表面38邻接地设置并且也围绕管元件周向延伸。凸起26远离轴线18向外突起并且具有顶端46，该顶端46具有的外径48大于管元件的除凸起之外的外径16。在图1所示的示例性实施例中，顶端46的直径48小于肩部22的外径30。凸起26增加管元件的径向刚度并由此有助于保持其圆度。
[0021]对于管道，管元件10的端部的构造(肩部22、凹槽24和凸起26)在两端处都相同(为清楚起见，未示出)，但是其中两端可以不同的其它构造也是可行的。此外，在阀14的相反两端处的管元件50也具有上述端部构造，该构造使得所述阀或任何其它流体控制部件或配件能够利用机械联接件(其例子在图3、3A和3B中示出)被结合到其它管元件。替代性地，所述阀和其它流体控制部件和配件也可以具有不同的端部构造。
[0022]在一个实施例中，如图3所示，机械联接件52包括以端对端关系附接到彼此的两个或更多个区段54，在此例子中是通过螺纹紧固件56附接到彼此。区段54围绕中心空间58，所述中心空间接收管元件10以便将所述管元件结合在防流体泄漏的接头中。弹性体垫片60被捕获在区段54之间并且具有面向内的密封表面62，该密封表面62接合肩部24的面向外的表面28，以确保防止流体泄漏。每个区段具有一对弓形表面或键64，该对弓形表面或键朝向内部空间向内突起并且被接收在管元件10的凹槽24内。
[0023]在另一实施例中，如图3A所示，联接件53包括由整件式主体55形成的单个区段，该主体55具有处于分隔开且呈面对关系的端部57和59。螺栓衬垫61从端部57和59延伸，并且紧固件63在螺栓衬垫之间延伸，用于通过拧紧紧固件而将螺栓衬垫牵引在一起。整件式主体围绕中心空间65，该中心空间65接收管元件以形成接头。位于联接件53的每一侧上的呈分隔开关系的键67沿整件式主体55周向地延伸并且径向向内突起。与上述垫片类似的垫片60位于键之间。拧紧紧固件63会牵引键67以使其与管元件中的凹槽接合并且将垫片60挤压在整件式主体55和管元件之间。
[0024]图3B示出了另一联接件实施例69，其由在一端处通过铰链75被结合的两个区段71和73形成。区段的相对端部77和79处于分隔开且呈面对关系，并且通过紧固件81被连接在一起。区段71和73还具有处于分隔开关系的周向键83，并且垫片60位于所述周向键之间。所述区段围绕中心空间65，该中心空间65接收管元件以形成接头。拧紧紧固件81会牵引键83以使其与管元件中的凹槽接合并且将垫片60挤压在所述区段和管元件之间。
[0025]通过首先拆开联接件52 (见图3)并将垫片60滑动到其中一个管元件的一端上，可以在两个管元件10之间形成接头。然后，使另一个管元件的端部与第一管元件的端部相邻地对齐，并且定位垫片以便桥接两个管元件端部之间的小间隙，其中，垫片的密封表面62与每个管元件的肩部24的相应外表面28接合。接着，将联接件区段54围绕垫片60和管元件的端部设置，其中键64与每个管元件中的相应凹槽24对齐。然后，应用并拧紧紧固件56，以便朝向彼此牵引所述区段、将键64接合在相应凹槽24内并且将垫片60挤压在管元件上，从而形成防流体泄漏的接头。
[0026]在替代实施例中，图4-6详细地示出了管元件10与待装配式联接件52的接合，其中，区段54借助于紧固件56被预组装并且彼此保持分隔开的关系，所述区段被支撑在垫片60上。所述区段相距足够远，使得可以在不拆开联接件的情况下将管元件10插入中心空间58中，如图4和5所不。可以注意到，肩部22的面向外的表面28与垫片60的密封表面62接合，并且键64与每个管元件中的凹槽24对齐。如图6所示，拧紧将区段54结合到彼此的紧固件56 (见图1)，从而朝向彼此牵引紧固件。这将垫片60挤压在管元件上以实现密封，并且将键64推压到凹槽24中，以实现联接件和管元件10之间的主动机械联接，从而形成接头。在一个实施例中，如在图6中详细示出的，键64具有与凹槽相匹配的剖面形状，并且键定尺寸成使得大致竖直的键表面66与凹槽的第一侧表面36接合，并且成角度定向的键表面68与凹槽的成角度定向的第二侧表面38接合。有利的是，表面68和38具有互补的定向角，以最大化表面与表面的接触。对于本实施例，通常在凹槽底表面42和键64的径向面向的表面72之间将存在间隙70。这是由管元件和联接件中的容差变化导致的。表面42和72之间的一定间隙是有利的，以确保键借助楔入动作与凹槽接合，这为接头提供刚度并且使管元件在轴向挤压和拉伸负载下保持相对于彼此的空间关系。利用图3A和3B所示的联接件实施例53和69形成接头与针对待装配实施例在上文描述的类似地进行。其它实施例也是可行的，例如，其中，仅竖直的键表面66与凹槽的第一侧表面36接触，或者仅成角度定向的键表面68与凹槽24的第二侧表面38接触。还可能的是，联接件区段在垫片60上浮动，其中，所有键表面都不与凹槽表面接触，至少最初是这样，直到接头经受负载为止。
[0027]利用旋压成形技术形成周向肩部、凹槽和凸起是有利的。旋压成形利用固定的外部模具以及在模具内的轨道中公转的滚轴工具或“心轴”。管元件被保持在模具内位于模具和心轴之间，并且心轴沿绕模具的纵向轴线的轨道运行，心轴的轨道在直径上增大，并且心轴被推压在管元件的内表面上。当心轴公转时，它推压管元件的端部以使其形状与心轴和模具的形状相一致。
[0028]旋压成形是有利的，这是因为它消除了该工艺对管元件的外径容差变化的敏感性。尽管诸如滚压成形的技术可以用于冷加工管元件并产生所期望的肩部-凸起-凹槽形状，但是由于管元件外径的变化而难以以可接受的可重复程度建立肩部和凹槽外径。然而，通过利用具有固定的外部模具的旋压成形，管元件外径的尺寸变化不相关，这是因为外部模具可靠地建立管元件外表面尺寸，而与管元件的初始直径无关。
[0029]图7和8示意性地描绘了示例性旋压成形机136。如图8所示，成形机136包括形成为四个部分140、142、144和146的模具138。模具部分被安装在轴承(未示出)中并且通过利用相应致动器148、150、152和154可朝向和远离彼此可滑动地移动。在此例子中，具有以偏离对(140和142、144和146)构造的四个模具部分，但是仅具有两个部分的模具也是可能的。如图7所示，旋压成形工具，即心轴156被安装在外壳158中。外壳158具有固定的旋转轴线160并且被安装在沿导引杆164朝向和远离模具138移动的溜座162上。致动器166致使溜座162运动并因而致使心轴156朝向和远离模具运动。同样被安装在溜座上的电动马达170驱动外壳158以使其绕轴线160相对于轴承168上的溜座162旋转。外壳158的旋转轴线160大致平行于模具的纵向轴线161，当模具部分140、142、144和146被设置在一起时被最清楚地示出。然而，心轴156可以相对于外壳158沿使其纵向轴线172偏离于外壳的旋转轴线160的方向移动。心轴156经由被安装在外壳158上的致动器174进行偏离运动。弹簧175提供回复力，当致动器174的力被解除时，该回复力将心轴的纵向轴线172移回成与外壳的旋转轴线160同轴对齐。
[0030]如图9所示,模具部分(图示为140)具有内表面178,所述内表面被成形以便在旋压成形期间产生管元件134的外表面134a的期望最终形状。此外，心轴156具有外表面180，所述外表面被成形以便与模具部分的内表面178协作并且允许管元件134的材料变形并流动，从而使得在旋压成形工艺期间当心轴156的外表面180推压在管元件134的内表面134b上时，管元件134的外表面134a呈由模具138的内表面178限定的期望形状。
[0031]如图7-11所示，在操作时，致动器148和150使得相应模具部分140和142远离彼此移动。类似地，致动器152和154使得相应模具部分144和146远离彼此移动，由此打开模具138。然后可以将管元件134插入模具中。如图9所示，然后通过利用其相应致动器将相应模具部分140和142、144和146设置在一起以捕获管元件134的端部来闭合模具138。接着，如图7和9所示，致动器166使得溜座162朝向模具138移动。心轴156朝向模具138移动，此时，心轴156的纵向轴线172被设置为与外壳158的旋转轴线160同轴对齐，并因而也与由模具138限定的纵向轴线161和管元件134的纵向轴线182两者同轴对齐。心轴156被插入由模具捕获的管元件134内。然后，外壳158由马达170绕其旋转轴线160旋转，并且致动器174将心轴156的纵向轴线172移动成不再与外壳的纵向轴线160同轴对齐。此构造在图10中被示出，其中，心轴156的轴线172也偏离管元件134的纵向轴线182以及模具轴线161。此偏心构造使得当外壳158旋转时心轴156绕模具138的纵向轴线161和管元件134的纵向轴线沿环形轨道公转。随着致动器174持续移动心轴156使其进一步远离外壳158的旋转轴线160，所述轨道的直径增加。当外壳旋转时，心轴156相对于外壳158的持续运动使心轴推压在管元件134的内表面134b上。如图11所示，心轴156在其轨道中环绕管元件的内表面行进并对材料进行冷加工，从而推压管元件134的外表面134a以使其与模具138的内表面178的形状大致相一致。在本例子中，形成肩部22、凹槽24和凸起26。然而，取决于模具和心轴的形状，还可以仅形成肩部和凹槽，或者仅形成凸起和凹槽。可以注意到，为了减小心轴156和管元件134的内表面134b之间的摩擦，心轴可以绕其纵向轴线172自由地自转。一旦在完成旋压成形工艺之后实现了所期望的肩部-凸起-凹槽形状，就停止外壳158的旋转、心轴156的纵向轴线172就移回成与外壳的纵向轴线160和模具轴线161对齐、并且溜座162移离模具138，由此从管元件134内移除心轴156。然后通过分开模具部分140、142、144和146来打开模具138，由此允许从模具中移除成形的管元件。
[0032]图12-15详细图示了用于在管元件134中旋压成形凹槽24以及肩部22和凸起26的示例性方法。如图12所示,心轴156被示出刚好与管元件134的内表面134b接触,该心轴156沿其偏心轨道移动，该轨道的直径绕模具的纵向轴线161增大。在此例子中，模具138具有被布置为彼此呈分隔开关系的第一周向槽192和第二周向槽194。心轴156具有第一周向肋196和第二周向肋198。可以注意到，当将心轴156插入管元件134中时,第一肋196与第一槽192对齐，并且第二肋198与第二槽194对齐。
[0033]如图13所示，通过位于第二槽194近侧的第一侧表面200、位于第二槽194远侧的第二侧表面202和在第一侧表面200和第二侧表面202之间延伸的底表面204来限定第一槽192。可以注意到,在本例子中,第一和第二侧表面相对于垂直于模具轴线161延伸的相应基准线206和208成角度地定向。在一些实施例中，第一侧表面的定向角210小于第二侧表面202的定向角212 (如图所示)。第一侧表面200的定向角210可以在约20°至约50°的范围内，并且第二侧表面202的定向角212可以在约20°至约75°的范围内。
[0034]第一肋196包括位于肋的相反两侧上的第一侧翼表面214和第二侧翼表面216。第一侧翼表面214面朝第一槽192的第一侧表面200,并且第二侧翼表面216面朝第二侧表面202。第一侧翼表面214和第二侧翼表面216相对于垂直于模具轴线161延伸的相应基准线218和220成角度地定向。第一侧翼表面214的定向角222可以在约10°至约55°的范围内，并且第二侧翼表面216的定向角224可以在约10°至约75°的范围内。
[0035]在本示例性实施例中，通过位于第一槽192近侧的侧表面226和邻接侧表面226的底表面228来限定第二槽194。在本例子中，侧表面226被定向为大致垂直于模具轴线161，但是它也可以成角度地定向。侧表面226和底表面228共同限定肩部22 (见图13和14)。
[0036]第二肋198包括面朝第二槽194的侧表面226设置的侧翼表面230。如图所示，侧翼表面230可以相对于垂直于模具轴线161延伸的基准线232成角度地定向。侧翼表面230的定向角234可在约1°至约45°的范围内。
[0037]参照图14，当心轴156在其直径增大的轨道中公转时，管元件134被挤压在第一周向肋196的第一侧翼表面214与第一槽192的第一侧表面200之间。当实现此挤压时，可以观察到在管元件134的外表面134a中形成凹槽24，其中，管元件的部分134c远离模具138径向向内地移动，如由凹槽24的底面42和模具138之间的间隙184 (如图15所示)所证实的。同样如图14所示，对管元件134的进一步挤压发生在第二周向肋198的侧翼表面230与第二槽194的侧表面226之间，所述挤压被认为通过有助于部分134c远离模具138径向向内地移动而有助于凹槽24的形成。如图11所示，由此形成在管元件134中的凹槽24具有的外径186小于管元件的其余部分的外径188。在本示例性方法中，通过朝向第二周向槽194推压第二周向肋198并且朝向第一周向槽192推压第一周向肋196，分别进一步形成肩部22和凸起26，如图15所示。
[0038]管元件134的区域134c远离模具138的径向向内运动(以形成间隙184)与心轴156的径向向外运动相反，并因此是出乎意料的。此方法允许形成管元件134 (如图11所示)，其中凹槽24的外表面134a具有的直径186小于管元件的其余部分的外表面(即，管元件的除凹槽24之外的外表面134a)的直径188。之前认为这种构造只能通过在两个旋转的滚轴之间滚压成形所述管元件来实现，但是根据本发明的旋压成形允许实现此构造，同时由于固定的模具捕获管元件的作用而保持管元件的精确且可重复的外部尺寸。这之所以是出乎意料的，是因为过去认为旋压成形仅可以膨胀管元件，即，管元件的通过旋压成形而变形的任何部分必须具有大于原始尺寸的直径。因此，根据公知常识，在旋压成形工艺中不可能以具有第一外径的管元件开始并最终得到管元件的具有小于第一外径的第二外径的部分，但是 申请人:已经在根据其发明的方法中利用旋压成形实现了此情形。
[0039]如图所示并如本文所述的包括肩部、凹槽和凸起的管元件构造以及用于形成这类构造的方法和设备使得薄壁管元件能够通过机械联接件来结合并且能够用于之前认为不适于薄壁管元件和具有凹槽的机械联接件的高压力/高负载应用中。还实现优于现有技术的管元件的各种额外优点。例如，鉴于管元件直径的制造容差，众所周知，凹槽底面42的外径186对于联接件和管元件之间的匹配是重要的尺寸参数。本文公开的旋压成形方法允许控制该参数，使得能够形成可以以最大和最小管直径容差与联接件匹配的凹槽。此外，扩大的肩部直径190 (肩部22的面向外表面，大于管元件外径)和减小的凹槽底面直径(凹槽底面42的外径小于管元件外径)的组合允许在没有性能损失的情况下使用重量更轻的联接件。由于凹槽和肩部尺寸能够保持的更紧密的容差，因此更容易地设计联接件。实际上，这演变为重量更轻的成本更低的联接件和承受更高内部压力的更坚固接头。由于所提供的更加紧密的容差，因此也简化了垫片设计，并且更容易地管理形成在联接件区段之间的间隙的尺寸，通过该间隙，垫片会在高压力下被挤出和胀大。由于使管元件变薄更少并且需要更少的冷加工(这意味着更低的残留应力、更高剩余伸长率和更坚固的管元件)，因此还确保了制造优点。增加凸起26使得接头更加牢固并且使得键能够填充凹槽并且充分地利用楔入动作。即使处于由例如热负载或竖直管堆叠导致的轴向压缩下，楔入动作也使管元件以恒定距离保持在联接件内。这防止管元件挤压和损坏垫片中心腿(如果存在的话)。扩大的肩部还使得凹槽相对浅并且在管元件内呈现较低的内部轮廓。在每个接头处的较低轮廓凹槽导致流过管元件的流体的更少的水头损失和更少的湍流。此外，通过形成与肩部同心的凹槽，在联接件和管元件之间实现更均匀的接合，从而进一步降低泄漏的可能性。
【权利要求】
1.一种在管元件的外表面中形成凹槽的方法，所述方法包括: 将所述管元件的端部捕获在模具中，所述模具具有以彼此间隔开的关系设置的第一周向槽和第二周向槽； 将心轴插入所述管元件内，所述心轴具有与所述第一周向槽对齐的第一周向肋和与所述第二周向槽对齐的第二周向肋； 使得所述心轴沿绕所述模具的纵向轴线的轨道公转； 当使得所述心轴公转时增大所述轨道的直径，从而使所述心轴推压在所述管元件的内表面上； 当使得所述心轴沿直径增大的所述轨道公转时将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一周向槽之间，由此致使所述管元件的位于所述第一周向槽和第二周向槽之间的部分远离所述模具径向向内地移动，由此形成所述凹槽，所述凹槽具有比所述管元件的其余部分的外径小的外径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一周向槽包括位于所述第二周向槽近侧的第一侧表面、位于所述第二周向槽远侧的第二侧表面以及在所述第一侧表面和所述第二侧表面之间延伸的底表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一侧表面之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一侧表面以第一定向角定向，所述第二侧表面以第二定向角定向，当相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量时，所述第一定向角小于所述第二定向角。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一侧表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量的从约20°至约50°的定向角定向。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二侧表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量的 从约20°至约75°的定向角定向。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一周向肋包括位于其相反两侧上的第一侧翼表面和第二侧翼表面，所述第一侧翼表面面朝所述第一侧表面，所述第二侧翼表面面朝所述第二侧表面，所述管元件在所述第一侧翼表面和所述第一侧表面之间被挤压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，至少所述第一侧翼表面相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一侧翼表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量的从约10°至约55°的定向角定向。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二侧翼表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量的从约10°至约75°的定向角定向。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二周向槽包括: 位于所述第一周向槽近侧的侧表面； 与所述第二周向槽的所述侧表面邻接的底表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋与所述第二周向槽的所述侧表面之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二周向槽的所述侧表面与所述模具的所述纵向轴线大致垂直地定向。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二周向肋包括面朝所述第二周向槽的所述侧表面的侧翼表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋的所述侧翼表面与所述第二周向槽的所述侧表面之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二周向肋的所述侧翼表面相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二周向肋的所述侧翼表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量的从约1°至约45°的定向角定向。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括:通过朝向所述第二周向槽推压所述第二周向肋，在所述管元件的端部中形成肩部。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括:通过朝向所述第一周向槽推压所述第一周向肋，在所述管元件中形成与所述凹槽相邻的凸起。
17.一种在管元件的外表面中形成凸起、凹槽和肩部的方法，所述方法包括: 将所述管元件的端部捕获在模具中，所述模具具有以彼此间隔开的关系设置的第一周向槽和第二周向槽； 将心轴插入所述管元件内，所述心轴具有与所述第一周向槽对齐的第一周向肋和与所述第二周向槽对齐的第二周向肋； 使得所述心轴沿绕所述模具的纵向轴线的轨道公转； 当使得所述心轴公转时 增大所述轨道的直径，从而使所述心轴推压在所述管元件的内表面上； 通过朝向所述第一周向槽推压所述第一周向肋来形成所述凸起； 通过朝向所述第二周向槽推压所述第二周向肋来形成所述肩部； 通过当使得所述心轴沿直径增大的所述轨道公转时将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一周向槽之间而在所述凸起和所述肩部之间形成所述凹槽，由此使得所述管元件的位于所述第一周向槽和第二周向槽之间的部分远离所述模具径向向内地移动，由此形成所述凹槽，所述凹槽具有比所述管元件的其余部分的外径小的外径。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一周向槽包括位于所述第二周向槽近侧的第一侧表面、位于所述第二周向槽远侧的第二侧表面以及在所述第一侧表面和所述第二侧表面之间延伸的底表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第一周向肋和所述第一侧表面之间。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一侧表面以第一定向角定向，所述第二侧表面以第二定向角定向，当相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线测量时，所述第一定向角小于所述第二定向角。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一周向肋包括位于其相反两侧上的第一侧翼表面和第二侧翼表面，所述第一侧翼表面面朝所述第一侧表面，所述第二侧翼表面面朝所述第二侧表面，所述管元件被挤压在所述第一侧翼表面和所述第一侧表面之间。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，至少所述第一侧翼表面相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二周向槽包括位于所述第一周向槽近侧的侧表面以及与所述第二周向槽的所述侧表面邻接的底表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋与所述第二周向槽的所述侧表面之间。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二周向槽的所述侧表面与所述模具的所述纵向轴线大致垂直地定向。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二周向肋包括面朝所述第二周向槽的所述侧表面的侧翼表面，所述方法还包括将所述管元件挤压在所述第二周向肋的所述侧翼表面与所述第二周向槽的所述侧表面之间。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二周向肋的所述侧翼表面相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准线成角度地定向。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二周向肋的所述侧翼表面以相对于与所述模具的所述纵向轴线垂直地延伸的基准 线测量的从约1°至约45°的定向角定向。
【文档编号】B21D15/06GK103889609SQ201280042521
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】M.R.诺维特斯基, E.哈斯 申请人:维克托里克公司