滚子组和管道元件的制作方法
【专利说明】滚子组和管道元件
[0001]相关申请的交叉引用
本申请基于2014年1月13日提交的美国非临时申请号14/512，580并要求其优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及用于在管道元件的端部中形成特征的滚子，并且还包含由滚子形成的管道元件以及管道元件与将其端部到端部地连接的联接件的组合。
【背景技术】
[0003]可通过各种方法(其中特别感兴趣的是滚压开槽(rollgrooving))在管道元件中形成圆周槽和其它特征，比如，肩部和珠缘(bead)。滚压开槽法涉及:将内滚子与管道元件的内表面接合，并且将外滚子与管道元件的外表面接合，与内滚子相对；以及逐渐压缩在滚子之间的管道元件的侧壁同时旋转至少一个滚子。一个滚子(常常为内滚子)的旋转导致滚子组和管道元件之间发生相对旋转，并且在内滚子和外滚子上的特征在管道元件的内表面和外表面上形成对应的特征。在一个示例滚压开槽法中，滚子保持在固定位置中而管道元件相对于滚子绕其纵向轴线旋转。在另一个示例实施例中，管道元件保持静止并且滚子组沿管道元件的圆周移动。
[0004]当在管道元件的开口端部附近的外表面中形成圆周槽时，滚压开槽的一个缺点显而易见。当外滚子上的凸起圆周特征与内滚子上与所述凸起特征相对的被定位的圆周凹口配合时，形成圆周槽。在槽形成期间，管道元件的开口端部可能在管道元件的端部处变得扩大，所述端部呈现向外张开的“钟”形状，成为在管道的材料变形以形成槽时所造成的不需要的后果。管道端部张开是不需要的，因为其会改变在端部处管道元件的临界外直径，在所述端部处，最重要的是不超出最大公差使得，例如，管道元件可恰当地接合机械配件或联接件并形成液密(流体密封)接头。显然需要开槽滚子(grooving rollers)以及减轻或消除管道端部张开的滚压开槽方法。
[0005]此外，通过机械联接件连接的管道元件常常使用柔性密封件或垫圈来实现液密密封。垫圈具有通过联接件被压在管道元件的外表面上的密封表面。有利的是改善管道元件在其被密封表面接合的区域中的表面光洁度以提供有效的表面接触从而确保优良的密封。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种用于形成具有内表面和外表面的管道元件的区域的滚子组。在一个实施例中，滚子组包括可与内表面接合的内滚子以及可与外表面接合的外滚子。在具体实施例中，外滚子包括可绕第一轴线旋转的外滚子主体。可与管道元件接合的第一凸起特征绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出。可与管道元件接合的第二凸起特征绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出。第二凸起特征被定位成邻近于第一凸起特征。可与管道元件接合的第三凸起特征绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出。第二凸起特征被定位在第一凸起特征和第三凸起特征之间。
[0007]在一个示例实施例中，第二凸起特征包括围绕外滚子主体的环部。所述环部可相对于外滚子主体绕第一轴线旋转。这个示例进一步包括定位在环部和外滚子主体之间的多个轴承。
[0008]作为示例，第一凸起特征包括沿外滚子主体纵长地延伸的圆锥形表面。所述圆锥形表面具有被定位成邻近于第二凸起特征的更小半径以及被定位成远离第二凸起特征的更大半径。
[0009]在另一个示例中，第三凸起特征包括弯曲表面，该弯曲表面的最大半径基本上等于圆锥形表面的更大半径，这些半径从第一轴线被测量。
[0010]作为进一步的示例，第二凸起特征包括由第一表面限定的突出部，所述第一表面面向第一凸起特征并且被定向成基本上垂直于第一轴线。第二表面被定向成基本上平行于第一轴线，并且面向第三凸起特征的第三表面相对于第一轴线成角度地被定向。在另一个示例中，第三凸起特征被定向成相对于第一轴线基本上垂直。
[0011]作为示例，第一凸起特征包括被定向成相对于第一轴线基本上平行的平坦表面。在另一个示例中，第一凸起特征进一步包括弯曲表面，平坦表面被定位在所述弯曲表面和第二凸起特征之间。
[0012]在示例实施例中，第三凸起特征包括弯曲表面，该弯曲表面的最大半径基本上等于包括第一凸起特征的弯曲表面的最大半径，这些半径从第一轴线被测量。
[0013]在另一个示例实施例中，内滚子包括可绕第二轴线旋转的内滚子主体。凸缘围绕内滚子主体圆周地延伸并且横向于第二轴线地突出。第一凹部围绕内滚子主体圆周地延伸并且被定位成邻近于凸缘。第二凹部围绕内滚子主体圆周地延伸并且被定位成邻近于第一凹部。在这个示例中，当内滚子和外滚子配合以形成管道元件的区域时，第一凸起特征和第二凸起特征相应地与第一凹部和第二凹部对准。
[0014]在示例实施例中，内滚子进一步包括第三凹部，所述第三凹部围绕内滚子主体圆周地延伸并且被定位成邻近于第二凹部。当内滚子和外滚子配合以形成管道元件的区域时，第一凸起特征、第二凸起特征和第三凸起特征相应地与第一凹部、第二凹部和第三凹部对准。
[0015]在进一步的示例中，突出部围绕内滚子主体圆周地延伸并且从第二轴线径向地突出。突出部被定位在第一凹部和第二凹部之间，并且具有大于内滚子的最靠近第二凹部的一部分的半径的半径。作为示例，外滚子的第二凸起特征包括第一突出部，所述第一突出部围绕外滚子主体圆周地延伸并且从第一轴线径向地突出。第一突出部具有第一接触宽度，在滚压成型期间第一突出部在所述第一接触宽度范围内接触管道元件的外表面。示例滚子组进一步包括第二突出部，所述第二突出部围绕内滚子圆周地延伸并且从第二轴线径向地突出，所述第二轴线被布置成与内滚子同轴。第二突出部具有第二接触宽度，在滚压成型期间第二突出部在所述第二接触宽度范围内接触管道元件的内表面。作为示例，第二接触宽度比第一接触宽度窄。
[0016]本发明进一步包含一种用于使用根据本发明的示例滚子组形成管道元件的区域的方法。在一个示例中，所述方法包括:将管道元件的内表面定位于内滚子上；以及移动外滚子的第二凸起特征使其接触管道元件的外表面。在这个示例中，第一凸起特征、第二凸起特征和第三凸起特征相应地与第一凹部、第二凹部和第三凹部对准。所述示例还包含:旋转内滚子，从而旋转管道元件和外滚子。当旋转滚子以及管道元件时，所述示例方法要求迫使内滚子和外滚子朝向彼此以使在第二凸起特征和第二凹部之间的管道元件变形。在该示例方法中，在内滚子和外滚子朝彼此继续移动时，所述方法要求使管道元件与第一凸起特征和第三凸起特征接触。
[0017]在具体示例中，所述方法进一步包括:将管道元件的端部定位成接触被定位于内滚子上的凸缘。所述示例方法还包括:移动外滚子的第二凸起特征使其接触管道元件的外表面，其中，第一轴线和第二轴线基本上彼此平行。同样作为示例，所述方法包括:在移动外滚子的第二凸起特征使其接触管道元件的外表面之前旋转内滚子。
[0018]在所述方法的一个示例中，第一凸起特征在第三凸起特征之前接触管道元件。在另一种示例方法中，第三凸起特征在第一凸起特征之前接触管道元件。在又另一种示例方法中，第一凸起特征和第三凸起特征基本上同时接触管道元件。
[0019]在示例方法中，第一凸起特征在管道元件的端部处接触管道元件。在另一种示例方法中，第一凸起特征在与管道元件的端部成间隔开的关系的区域范围内接触管道元件。示例方法进一步包括:相对于内滚子的纵向轴线将管道元件的纵向轴线成角度地定向。所述示例方法包括:以相对于内滚子的纵向轴线成大约1°到大约3°的定向角度来定向管道元件的纵向轴线。
[0020]在一个示例中，所述方法包括:
将管道元件的内表面定位于内滚子上，其中，所述内表面接触第二突出部的第二接触宽度；
移动第一突出部的第一接触宽度使其接触管道元件的外表面，所述第一轴线和第二轴线基本上彼此平行；
旋转内滚子，从而旋转管道元件和外滚子；
当旋转滚子以及管道元件时，迫使内滚子和外滚子朝向彼此以使在第一突出部和第二突出部之间的管道元件变形。
[0021]所述方法的具体示例包括:使管道元件的内表面与第二接触宽度接触，其中，所述第二接触宽度比第一接触宽度窄。
[0022]本发明还包含一种用于形成具有内表面和外表面的管道元件的区域的滚子组。在这个示例中，滚子组包括可与内表面接合的内滚子以及可与外表面接合的外滚子。作为示例，外滚子包括可绕第一轴线旋转的外滚子主体。可与管道元件接合的第一凸起特征绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出。可与管道元件接合的第二凸起特征绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出，所述第二凸起特征被定位成邻近于第一凸起特征。进一步作为示例，内滚子包括可绕第二轴线旋转的内滚子主体。第一凹部围绕内滚子主体圆周地延伸。第二凹部围绕内滚子主体圆周地延伸并且被定位成邻近于第一凹部。突出部围绕内滚子主体圆周地延伸并且从第二轴线径向地突出，所述突出部被定位于第一凹部和第二凹部之间并且具有大于内滚子的最靠近第二凹部的一部分的半径的半径。在这个示例中，当内滚子和外滚子配合以形成管道元件的区域时，第一凸起特征和第二凸起特征相应地与第一凹部和第二凹部对准。
[0023]所述示例进一步包括第三凸起特征，所述第三凸起特征可与管道元件接合并且绕外滚子主体圆周地延伸并从第一轴线径向地突出。在这个示例中，第二凸起特征被定位于第一凸起特征和第三凸起特征之间。
[0024]所述示例滚子组进一步包括凸缘，所述凸缘围绕内滚子主体圆周地延伸并且横向于第二轴线地突出。在这个示例中，第一凹部被定位于第二凹部和凸缘之间。
[0025]本发明进一步包含一种管道元件。在一个示例实施例中，管道元件包括包围纵向轴线的外表面。管道元件具有至少一个端部，并且槽被定位于最靠近所述至少一个端部的外表面中。所述槽围绕管道元件圆周地延伸。作为示例，槽包括:第一侧表面，其最靠近所述至少一个端部;底表面，其与第一侧表面相连；以及第二侧表面，其与底表面相连。在这个示例中，第二侧表面与第一侧表面成间隔开的关系，并且第一侧表面径向向外地突出超越管道元件的外表面的剩余部分。模印(tooling mark)被定位于外表面中并且围绕管道元件圆周地延伸。在具体示例中，模印包括在外表面中的凹部。在另一个示例中，模印包括在外表面中凸出的标记。作为进一步的示例，第一侧表面被定向成基本上垂直于纵向轴线，并且底表面被定向成基本上平行于纵向轴线。在示例实施例中，第二侧表面被定向成相对于纵向轴线基本上成角度。在另一个实施例中，第二侧表面被定向成基本上垂直于纵向轴线。
[0026]本发明进一步包含至少一个管道元件与联接件的组合。在此类组合的示例实施例中，联接件包括端部到端部地附接的包围中心空间的多个段。所述至少一个管道元件被接收于中心空