具有牵引机构的接头的制作方法
【专利摘要】一种包括中空体12、密封构件44和牵引机构的接头10。该接头机构包括在第一端22处与本体12联接的主致动元件20和联接至密封构件44的多个副致动元件50。多个副致动元件50定位在中空体12的内部并且彼此周向地间隔开。多个副致动元件50还与主致动元件20接合，使得对主致动元件20的致动牵引多个副致动元件50轴向地朝向位于中空体12的第一端22处的开口，由此将密封构件44从打开位置转换至密封位置。
【专利说明】具有牵引机构的接头
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求于2012年3月16日提交的美国临时专利申请N0.61/612，189和美国非临时专利申请N0.13/724,933的权益，其全部内容通过参引并入本文。
技术背景
【技术领域】
[0003]本公开涉及比如管联接器、管连接器和管端盖的接头。
[0004]相关技术的描述
[0005]水系统、油、气和化工行业通常采用管或其他中空体来输送水和其他流体。接头为通常采用的以将各单个管或其他中空体机械地联接至其他系统部件的结构元件。例如，接头可以充当与阀、栓或凸缘端结合的连接部件。此外，一些管在一端上包括一体式接头类型结构以便于联接。接头安装在地上应用和地下应用两者中。例如，接头可以针对多种不同应用用于制造工厂中，包括在管道上，例如电气管道，或者在加热、通风和空调应用上。用于管或其他中空体——比如管道——的材料可以根据应用而变化。如此，特定的接头已经被开发以用于特定的材料，比如钢、铸铁、水泥、塑料及其他类型的材料。
[0006]管或其他中空体的尺寸也可根据应用变化。因此，已经开发了将具有不同直径的中空体柔性地联接的接头。这些接头通常依靠可调节的密封件。
[0007]—种常规类型接头为管联接器，该管联接器构造成对变化尺寸的管进行联接，该管联接器包括围绕适于接纳管的筒体周向地分布的一系列平行的螺栓。为了实现密封，螺栓向内地拉动在接头的端部上的环以从外侧朝向内侧在管、接头本体与环之间楔入密封件。
[0008]管联接器的另一方面涉及对管进行轴向约束以防止断开联接。一些常规的约束系统包括楔入管联接器与管之间的夹持件以防止管相对于联接器的轴向平移。在一些管联接器中，夹持件是作为密封件的一部分嵌入的齿。在其他的常规管联接器中，轴向约束通过定位成与密封衬垫分离并且围绕管呈环形周向布置的一系列凸耳实现。将与每个相应的凸耳相关联的各单个螺栓径向地紧固使得凸耳固定至管以产生所需的约束。
[0009]其他常规联接器采用能够围绕管径向地紧固的带夹紧件。在一个示例中，这些联接器可以采用围绕管的钢带或环以实现约束。
【发明内容】
[0010]已意识到的是，采用一系列平行的螺栓的常规联接器，比如管联接器，出于多个原因是有问题的。例如，在现场沟槽中安装管联接器的工人将需要围绕联接器的周向递增地紧固一系列的螺栓以使密封件适当地坐置。代替对于下述系统一一该系统中更大量螺栓朝向接头本体拉动环并且压缩密封件一中常见的更大量的螺栓，减少联接器所需的螺栓数量的一个优势是其趋于快速且简单的安装。
[0011]在一个实施方式中，本公开的接头包括牵引机构，该牵引机构轴向向外拉动环状密封件以形成对具有变化尺寸和材料的管的有效密封。该接头包括中空体，该中空体包括位于第一端处的开口。在中空体的内表面上定位有密封构件。牵引机构包括在第一端处与中空体联接的主致动元件和联接至密封构件的多个副致动元件。该多个副致动元件定位在中空体的内部并且彼此周向地间隔开。多个副致动元件与主致动元件接合使得主致动元件的致动将多个副致动元件朝向中空体的第一端处的开口轴向地牵弓I，由此将密封构件从打开位置转换至密封位置。
[0012]在另一实施方式中，接头可包括夹持元件，该夹持元件联接至多个副致动构件中的一个副致动构件，从而通过致动主致动元件使夹持元件朝向位于中空体的第一端处的开口轴向地并且朝向中空体的纵向轴线径向向内地从打开位置移动至接合位置。夹持元件可抵接密封构件。
[0013]在一个实施方式中，夹持元件不固定地附接至多个副致动构件中的一个副致动构件或密封构件中的任一者。该优势可允许夹持元件相对于中空体浮动并且适应变化的管尺寸和横截面形状。
[0014]在又一实施方式中,接头包括多个夹持元件。夹持元件的数量可小于副致动元件的数量。在另一示例中，根据夹持元件构造的方式，可存在比副致动元件多的夹持元件。
[0015]主致动元件可以可旋转地安装至位于中空体的第一端上的外表面。中空体的第一端可包括多个周向间隔的渐缩的凸部，该凸部在第一端处朝向纵向轴线聚拢。相邻的凸部由纵向延伸的槽沿第一周向方向分离。副致动构件可各自延伸穿过纵向延伸槽中的相应的一个槽。
[0016]在一个实施方式中，主致动元件包括多个倾斜表面并且副致动元件中的每个副致动元件与多个倾斜表面中的相应的一个倾斜表面接合。
[0017]在一个实施方式中，主致动元件在第一端处与中空体可旋转地联接，并且主致动元件的相对于中空体的纵向轴线沿第一周向方向的旋转将多个副致动元件朝向位于中空体的第一端处的开口轴向地牵引，由此将密封构件从打开位置转换至密封位置。
[0018]在一个实施方式中，中空体联接至主致动元件使得主致动元件通过致动至少一个螺栓而沿第一周向方向旋转。螺栓可从第一螺栓接纳部延伸至第二螺栓接纳部，该第一螺栓接纳部从中空体延伸，该第二螺栓接纳部从主致动元件延伸。第一螺栓接纳部和第二螺栓接纳部定位成使得，对螺栓进行致动导致主致动元件沿第一周向方向旋转。对螺栓进行致动可包括将螺栓紧固从而使第二螺栓接纳部朝向第一螺栓接纳部移动。
[0019]在另一实施方式中，接头包括中空体、环状密封构件和致动机构。中空体包括位于第一端处的开口。环状密封构件定位在中空体的内表面上。致动机构构造成通过将联接至中空体和致动机构的至少一个螺栓致动而朝向中空体的第一端轴向地且朝向中空体的纵向轴线径向向内地牵弓丨密封构件。该至少一个螺栓大致横向于中空体的纵向轴线延伸。
[0020]接头还可包括多个约束元件，该多个约束元件周向地布置在中空体的内表面上。多个约束元件可轴向地布置在密封构件与中空体的第一端之间。
[0021]致动构件可包括多个随动元件和可旋转地安装至中空体的环。每个随动元件联接至环状密封环。至少一个螺栓可联接至环使得，将至少一个螺栓致动使环相对于中空体沿周向方向旋转，并且多个随动元件接合环，使得环的旋转导致多个随动元件朝向中空体的第一端平移。
[0022]在另一方面中，多个约束元件可在相邻的随动元件之间周向地布置在中空体的内表面上并且轴向地布置在密封构件与中空体的第一端之间。
[0023]在一个实施方式中，环可包括沿着周向方向在轴向长度上变化的多个凸轮表面。随动元件中的每个随动元件可包括接合环的凸轮表面中的相应的一个凸轮表面的接合部。每个随动元件的接合部可以为钩。钩可以包括与环的凸轮表面的轴向端表面形状对应的倾斜部。
[0024]在一个实施方式中，环可以安装至中空体的外表面。中空体的第一端可以包括多个周向间隔的槽，该多个周向间隔的槽从中空体的外表面延伸通过中空体至中空体的内表面、并且大致平行于中空体的纵向轴线延伸。在随动元件中的每个随动元件上的钩延伸通过中空体中的槽中的相应的一个槽。
[0025]中空体的第一端可包括朝向中空体的纵向轴线延伸的第一渐缩部。环的凸轮表面可包括与第一渐缩部互补的第二渐缩部。
[0026]在一个实施方式中，环可包括第一螺栓接纳部，中空体可包括第二螺栓接纳部，并且单个螺栓延伸通过第一螺栓接纳部和第二螺栓接纳部。
[0027]在一个实施方式中，环状密封构件包括大致梯形的横截面。
[0028]在一个实施方式中，每个随动元件包括从接合部轴向延伸至基部的杆。基部联接至环状密封构件。约束元件中的每个约束元件可包括沿大致平行于中空体的纵向轴线的方向延伸通过约束元件的凹部，并且随动元件中的相应的一个随动元件的杆可坐置在该凹部中。每个约束元件的凹部中的每个凹部可包括第一斜坡部，该第一斜坡部与随动元件中的对应的一个随动元件中的杆的第二斜坡部互补。
[0029]在又一实施方式中，接头包括具有用于接纳管的端部的至少一个开口端的中空体或桶形部。桶形部具有沿朝向桶形部的开口端移动的方向(从桶形部的内侧朝向外侧)围绕轴线聚拢的内侧或内渐缩表面。在刚刚描述的渐缩表面与管之间在桶形部中可定位有环状衬垫或密封件。环状密封件具有外表面和内表面，该外表面滑动抵靠渐缩表面并且与渐缩表面接触，该内表面类似地接触并且围绕管。牵引机构轴向向外地拉动环状密封件抵靠渐缩表面并且将密封件楔入渐缩表面与管之间。在该示例中，楔入动作从内侧沿朝向外侧的方向进行，而不是从外侧向内侧。
[0030]牵引机构可机械地联结至可旋转的螺栓机构，该可旋转的螺栓机构相对于密封件的轴向的行进路径大致垂直地对准。机械联动部将螺栓机构的垂直的紧固力转换成平行于密封件的行进路径的拉力，因此如以上所描述地楔入密封件。
[0031]该实施方式的接头可在约束或没有约束的情况下建立。为了实现约束，夹持件构件可被定位在密封件的环状侧上，该密封件的环状侧通常面向桶形部的开口端(或面向外侧)。当牵引构件向外拉动密封件时，在密封件之前的夹持件构件同时被向外拉动，以同时楔入密封件和夹持件构件(在桶形部与管之间)。
[0032]在一个实施方式中，接头可包括具有可移除层的多层密封件。该可移除层在不需要改变桶形部的尺寸的情况下可进一步便于实现兼容的管直径的范围。例如，密封件的内层的移除可允许密封件围绕更大的管配装。
[0033]在一个实施方式中，牵引机构包括围绕桶形部的开口端的可旋转的端环。端环具有围绕其分布的倾斜的表面。环状密封件可带有多个牵引联动部，每个牵引联动部具有连接至环状密封件的内部分和以与倾斜表面滑动接触的方式与端环的倾斜表面中的一个倾斜表面接合的外部分。当端环旋转时，倾斜表面轴向向外牵引联动部。这进而向外牵引环状密封件(带着夹持件构件)。在一些示例中，端环的反向旋转释放或放松牵引联动部和密封件。牵引联动部和倾斜表面的组合可以配合从而以大致对称的方式向外牵引密封件。
[0034]各单个夹持件构件可以具有朝向管径向向内定向或指向的突状夹持件齿部。在一个实施方式中，存在与每个牵引联动部相对应的一个夹持件构件。在其他实施方式中，夹持件的数量少于牵引联动部的数量。如以上所描述的，当牵引机构轴向地向外拉动且滑动密封件时，夹持件构件共同被轴向地向外拉动。
[0035]在一个实施方式中，端环放置在桶形部的外侧环状肩部上。在该示例中，桶形部的环状肩部也具有离开环状肩部对称地聚拢的部分渐缩表面。然而，对于本领域所属普通技术人员而言，当查阅本公开的全部内容时将非常明显的是，在不偏离本公开的精神的情况下，端环可以以多种方式联接至桶形部。
[0036]在另一方面中，桶形部具有每个牵引联动部延伸通过的多个牵引联动部槽。当密封件被向外拉动时这些槽防止密封件旋转。这些槽也使得牵引联动部能够充分利用由端环的每个倾斜部段提供的牵弓I长度的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]在附图中，相同的附图标记表示类似的元件或作用。
[0038]图1为根据本公开的一个实施方式的管联接器系统的等距视图；
[0039]图2为图1中所示管联接器的分解视图；
[0040]图3为示出了图1和图2中所示管联接器的操作的侧向截面图；
[0041]图4为图3中所示的呈打开构型的密封部段的放大截面图；
[0042]图5为图3中所示的呈接合构型的密封部段的放大截面图；
[0043]图6为一个实施方式中的端环的视图；
[0044]图7为一个实施方式中的具有夹持件的衬垫组件的视图；
[0045]图8为从图7中所示衬垫组件的中心径向向外观察的、构成衬垫组件的一部分的牵引联动部的后侧视图；
[0046]图9为朝图7中所示衬垫组件的中心径向向内观察的、构成衬垫组件的一部分的牵引联动部的视图；
[0047]图10为通过位于联动部的端部处的牵引钩部截取的构成衬垫组件的一部分的牵引联动部的视图；
[0048]图11为图7中所示的衬垫组件的部段的截面示意图；
[0049]图12为图11中所示的牵引联动部的内部分的示意图；
[0050]图13为图11中所示的牵引联动部的外部分的示意图；
[0051]图14为图1中所示管联接器的端视图，图中所示管联接器处于“打开”或未紧固状态；
[0052]图15为图1中所示管联接器的端视图，图中所示管联接器处于关闭或“紧固”状态；
[0053]图16示出了密封件的实施方式，该密封件具有多个层以用于针对不同的管尺寸进行调节；
[0054]图17示出了多层密封件；
[0055]图18为图16和图17中所示的多层密封件的截面图；
[0056]图19示出了图17的多层密封件，图中移除了内层；
[0057]图20示出了包括比牵引钩少的夹持件的联接器；
[0058]图21示出了在任一端上包括两个螺栓的联接器；以及
[0059]图22a示出了具有布置在相邻的牵引钩之间的夹持件的联接器；
[0060]图22b为图22a的联接器的衬垫组件的视图；以及
[0061]图22c为图22a的联接器的两个夹持件和牵引钩组件的视图。
【具体实施方式】
[0062]在下列描述中，阐述了某些具体细节以提供对于本发明的各个实施方式的透彻的理解。然而，本领域所属技术人员将理解的是，本发明也可在没有这些细节的情况下实施。
[0063]除非上下文另有要求，否则贯穿说明书和所附权利要求，措辞“包括(comprise) ”及其变形比如“包括(comprises) ”和“包括(comprising) ”被解释为开放的、包括的含义，即，如“包括但不限于”。
[0064]贯穿该说明书提及“一个实施方式”或“实施方式”指的是关于该实施方式所描述特定的特征、结构或特点包括在至少一个实施方式中。因此，贯穿该说明书的在各个地方出现的表述“在一个实施方式中”或“在实施方式中”未必都指的是相同的实施方式。此外，在一个或更多个实施方式中特定特征、结构或特点可以以任何适合的方式组合。
[0065]如该说明书和所附权利要求中所使用的，未指明单数或复数的指称对象包括复数指称对象，除非上下文内容另有明确地规定。还应注意的是，术语“或者”通常采用其最广义的含义，即，如“和/或”的意思，除非上下文内容另有明确地规定。
[0066]本文所提供的小标题和公开的摘要仅为了方便起见并不解释实施方式的范围和意思。
[0067]1.系统概述
[0068]在一个方面中，本公开的接头可以在宽范围的管尺寸上实现密封和约束，包括从铁管尺寸(IPS)至球墨铸铁(DI)的尺寸并且超过该范围的尺寸。在一个示例中，该接头在内部约束至中空体并且通过衬垫密封件支撑。分段的约束元件联接至定位在中空体的锥形表面内侧的周向弹性体衬垫。当约束元件通过牵引机构顺着锥形部被牵引时，约束元件与衬垫一起收缩至管上从而在管上实现密封及约束。由于在安装接头之后管内的内部压力增力口，衬垫和约束元件进一步被供以动力以密封和约束管。
[0069]有利地，本公开的接头适应多种不同现场条件，比如污垢、管腐蚀、管的多变性以及管相对于接头的偏离。例如，根据工作环境，当管联接器安装时会难以确保管和接头一比如管联接器一完全地轴向对准。相反，在安装期间，管的纵向轴线可能相对于联接器的纵向轴线以一定角度偏离。该未对准可起因于例如沉降、管安装的不准确以及沟渠中有限的工作条件。本公开的接头在一些示例中，即使当管的纵向轴线相对于联接器的纵向轴线偏离例如达到8°时，仍然可以实现一致的联接、约束和密封。这对于补偿大多数应用中典型的管的未对准是特别有利的。
[0070]本公开的接头也提高了安装的容易程度。实现约束和密封的常规的接头，比如管联接器，通常采用沿联接器的纵向方向延伸的一系列平行的螺栓和从联接器径向延伸的一系列螺栓。平行的螺栓围绕联接器的周向递增地紧固以使密封件适当地坐置。然后径向延伸的螺栓被紧固以实现约束。该过程不仅消耗时间，而且在特定安装场地处根据工作条件会难以实现。
[0071]本公开的接头采用牵引机构，在一些示例中该牵引机构能够通过将沿横向于管的纵向方向的方向延伸的单个螺栓致动来操作。该设计允许在安装期间更易接触到螺栓、减少用于安装的时间量、并且减少用于安装的空间量。减少安装所需的空间的量意味着，挖掘以容置接头的沟渠不必像用于常规管联接器的沟渠那么大。单个螺栓设计为安装者提供安全性附加要素，因为安装者不再需要在沟槽的底部中工作。全部这些优点使得成本节约并且提高安装时的容易度。其他示例可采用除了横向于接头的纵向方向延伸的多个螺栓或螺栓之外的致动元件。
[0072]本公开的牵引机构不仅允许约束机构实现用于具有宽范围的外管径的管的约束，而且该牵引机构允许该约束容易地断开接合，即使在管已经增压并且随后减压之后亦是如此。
[0073]还应意识到的是，一些常规的约束系统可以起作用以将用于密封的衬垫断开接合。相比之下，本公开的联接器系统的密封和约束方面一起作用，并且在一些示例中，可以通过管中的增压进一步被供以动力。
[0074]图1至图3提供了根据本公开的一个示例性实施方式的接头的总图。在该示例中，接头为管联接器系统。图1为根据本公开的一个实施方式的接头10的等距视图。图2为图1中所示接头10的分解视图。图3为示出了图1和图2中所示的接头10的操作的侧向截面图。
[0075]在该示例中，接头10包括大致圆筒形的并且管状的本体或桶形套筒12。套筒12的每端包括开口，管可以插入至该开口中。桶形套筒12为提供将两个管的端部连接在一起的流体通路的中空体。然而，本公开的发明构思也可应用于包括多个中空体的其他接头。例如，根据应用的“T”型联接器式、单端联接器式或端盖式的接头都包括中空体，中空体包含在本公开内。在其他示例中，接头可以用作与都包括中空体的阀、栓或凸缘端结合的连接部件。管也可以构造成使得管的一端或两端包括所公开的接头构型。例如，管可以在一端或两端上包括一体式接头类型的结构以便于联接。本申请的接头可以用于多种不同应用中并且不限于水系统。例如，本公开的接头可用于在油、气或化工行业中使用的连接中。本申请的接头可应用在用于地上和地下的布置的安装。例如，接头可针对多种不同应用用于制造工厂中，包括在管道上，比如电气管道，或者用在加热、通风和空调应用上。
[0076]在套筒12的每端上安装有端环20、若干凸耳50、若干夹持件46、衬垫44和单个螺栓26。单个螺栓26延伸通过分别定位在端环20和套筒12上的两个螺栓接纳部36、38。
[0077]端环20可旋转地安装在套筒12的端部上。如图1和图3中所示，凸耳50将衬垫/夹持件组件18连接至端环20。这些凸耳50定位在套筒12中的槽80内。槽80防止凸耳50相对于套筒12旋转，但是允许凸耳50沿着联接器的轴线纵向运动。
[0078]图3至图5示出了联接器与管接合的方式。图3示出了两个管66a和66b的联接，并且图3和图4分别示出了相对于管66处于打开状态和关闭状态的接头。图3的右侧示出了处于打开状态的接头，在打开状态中，该接头与管66b的与管66b的最内端70b相邻的部分断开接合。图3的左侧不出了处于联接状态的接头，在联接状态中，该接头与管66a的与管66a的最内端70a相邻的部分接合。对端环20的致动将端环20的旋转运动转换成凸耳50的纵向运动，这将衬垫44和夹持件元件46顺着套筒12的内锥形部的面牵引。更详细地，将螺栓26紧固使得端环20相对于套筒12旋转。随着端环20旋转，凸耳50沿着端环20上的斜坡部段30滑上去，从而有效地将凸耳轴向地拉出离开套筒12，同时朝向管的中心轴线径向向内地牵引凸耳50。
[0079]凸耳50的纵向运动将组合的夹持件/衬垫组件18牵引至与管接触以实现密封并且使约束件接合。当凸耳50离开套筒12的主体移动时，其顺着套筒12的内锥形表面将夹持件/衬垫组件18朝向套筒12的端部中的开口牵引。这使夹持件段46更靠近在一起并且压缩橡胶衬垫44。橡胶衬垫44最终与管的外表面接触并且开始实现密封。当系统继续被紧固时，衬垫44在管与套筒12之间继续被压缩。紧固继续直至夹持件元件46最终被楔入在管与套筒12的内表面之间为止，因此开始了约束接合。当管66 (或图3中的示例中的管66a和管66b)被增压时，衬垫被进一步迫压至管与套筒12之间的其密封腔中，并且随着内部压力增加，约束件类似地被驱动成在管上形成更紧固的夹持。然而，本公开不排他地限于通过压力的附加而被进一步供以动力的接头。在其他示例中，无论流动通过管66的压力如何，都实现完整的接合和密封。
[0080]对于该构型，具有相对较低扭矩的单个螺栓就是组件所需的全部。螺栓紧固力作用以产生最初的密封并且设定约束。系统内部压力和管收缩力作用以对密封件和约束件供以动力以超过该最初设定。联接器约束至套筒12，并且不依赖螺栓或端环来支持压力或约束力。
[0081]现在将对本公开的联接器的各个方面进行更详细描述。
[0082]I1.中央套筒
[0083]参照图3，桶形套筒12在每端上具有环状表面或肩部32。肩部32提供用于端环20的类似成形的环状部34的放置位置。以该方式，端环20的环状部以与相对应的环状表面32滑动接触的方式放置在桶形套筒上，使得端环20相对于桶形套筒12可旋转。虽然本示例包括环状表面或肩部，但是对于本领域所属普通技术人员而言，当查阅本公开的全部内容时将非常明显的是，本公开也包含允许端环相对于套筒12旋转的其他安装结构。
[0084]II1.端环
[0085]参照图6，端环20具有多个倾斜表面30或斜坡部段。每个倾斜表面作为围绕管紧固衬垫组件18的凸轮表面。
[0086]端环20通过紧固螺栓26中的一个紧固螺栓在联接器10上转动。端环20优选地制有螺栓接纳部36，该螺栓接纳部36与桶形套筒12上的类似的螺栓接纳部38配合地作用。在一个实施方式中，螺栓的紧固用以使螺栓接纳部36和38朝向彼此牵引从而驱动端环20的旋转。根据螺栓接纳部的构造、以及螺栓安装至螺栓接纳部的方式，将螺栓松开也可用于沿相反的旋转方向驱动端环20。
[0087]多个斜坡部段30相对于环的环状部34共同地向内侧渐缩，从而多个斜坡部段30朝向端环20的中心倾斜或聚拢。斜坡部段30的聚拢也在图4中以40示出。在端环的斜坡部段30和环状部分34的结合部附近，桶形套筒的外端开口具有类似成形的聚拢表面42，该类似成形的聚拢表面42也部分地支承端环20的滑动旋转。
[0088]IV.衬垫组件
[0089]现在，将参照图7至图10进一步描述衬垫组件18。参照图7，衬垫组件18包括环状橡胶衬垫构件44。当衬垫构件44(或“衬垫”)处于放松或“未紧固”状态时，其具有如图4中所示的截面。多个夹持件构件46放置在衬垫44的上表面48上。夹持件构件46通过牵引联动部50保持处于围绕衬垫44的环状布置结构，该牵引联动部50也围绕衬垫44分布。
[0090]现在参照图8至图10，每个牵引联动部50具有嵌入在衬垫材料44中的基部52，因此将牵引钩50连接至衬垫。每个夹持件构件46具有槽54，该槽54配装至并且配装成围绕每个相应的牵引联动部50的杆部56的三侧上。这允许每个夹持件构件46保持位于相对于其他夹持构件的特定环形位置处，而没有与或者衬垫44或者牵引联动部50进行固定的连接，从而当衬垫组件围绕管紧固时，夹持构件46可独立地运动。该独立的运动可允许夹持件构件与多种不同尺寸和形状的管接合，不论管是否为完全圆形或具有一定程度的偏;L.、度。
[0091]图8为相对于衬垫组件18的大致环状构型从内侧向外侧(径向地)观察的视图。附图标记58指的是夹持件的“齿部”，下面将对其做进一步描述。图9为从外侧向内侧(径向地)观察的视图。每个夹持件构件46的外表面60由于如下描述的原因而是平滑的。如可观察到的，夹持件构件46中的槽54仅部分地延伸通过夹持件构件的横向厚度以用于接纳牵引联动部的杆56。
[0092]现在同时参照图7和图10，每个牵引联动部50具有上“钩”部或牵引钩62。钩62的内部分为倾斜的，如图10中64所示。该倾斜部64分别地骑置在端环20的多个斜坡部段30中的一个斜坡部段上。因此，当端环20由如上所描述的螺栓机构(即，通过两个紧固螺栓26中的一个)旋转地转动时，在斜坡部段30的倾斜表面与倾斜表面64之间分别产生滑动/凸轮动作。这用于向外“牵引”衬垫44，如下文进一步描述。
[0093]图11至图13提供了先前描述的牵引联动部50的另外的图示。牵引联动部50的形状可根据所使用的形成方法而变化。在图11至图13中，例如，每个牵引联动部50连接至嵌入在衬垫材料44中的基件52。杆部56可焊接至基件52。除此外，图11至图13中所示的实施方式与前述的相同。
[0094]V.操作
[0095]图4和图5示出了以上描述的各个零部件配合的方式以将管的端部夹紧至接头10。首先参照图4，管66插入联接器本体10的开口端(总体由68表示)中，使得管70的最内侧端在桶形套筒12内侧的某处终止(参见图3)。在其他示例中，根据接头的类型，管70的最内侧端可延伸通过并且凸出超过接头的端部。桶形部12具有内侧渐缩表面72。在该示例中，渐缩表面72朝向联接器的开口端对称地聚拢。换句话说，渐缩表面72围绕中心线轴线对称地聚拢，从而从联接器内侧沿朝向外侧的方向移动。在该示例中，衬垫44的外表面74和(先前描述的)夹持件构件46的外平滑表面60具有与渐缩表面72的斜率匹配的类似的斜率。
[0096]当通过螺栓机构“紧固”(即，通过紧固螺栓26以旋转的方式驱动)端环20时，端环20上的倾斜斜坡部段30沿如图5中箭头76所示方向轴向向外地牵引牵引钩62。这同样牵引或拉动衬垫44和夹持件构件46抵靠桶形套筒的内侧渐缩表面72，并且迫压衬垫44和夹持件构件46抵靠管70，因此将衬垫和夹持件楔入套筒与管之间。在这方面，衬垫44从内侧朝向外侧靠着桶形套筒12的聚拢渐缩表面滑动，并且被约束在桶部的内壁72与管的外壁78之间，从而以图5中所示的方式压缩衬垫44。每个夹持件构件46被类似地牵引至桶部与管表面72、78之间的约束位置中，使得每个夹持件构件的夹持件齿部58被驱动至管的外表面中。
[0097]如图2的分解视图中最佳看到的，管联接器的每端22、24具有围绕周边分布的多个槽80。这些槽匹配牵引钩50的位置并且实现至少两个功能。首先，槽80对于钩50提供足够的行进——有时称为推压或牵引——的距离从而以凸轮方式抵靠端环的斜坡部段30。其次，当端环20旋转时槽80防止衬垫组件18旋转。换句话说，当牵引钩50通过端环20的旋转而被向外牵引时，配装在槽80内的牵引钩50的组合限制衬垫旋转。槽80相对于牵引钩杆56定尺寸为根据需要在刚描述的牵引动作过程期间使牵引钩杆56可轴向向外滑动并且折曲。
[0098]总之，上文描述的夹紧组件产生独特的牵引机构，该牵引机构将衬垫44向外拉动抵靠桶形部12的渐缩部(参见图5中矢量100)并且通过压缩力使衬垫44压缩或楔入(参见矢量102)。
[0099]参照图14和图15，前述设计的优点中的一个优点是其容易使用。由于夹持件构件46，本领域所属技术人员可认识到上文描述的作为“约束”系统的管密封作用，其中弹性密封件(带有夹持件齿部)楔入管与管联接器之间。在本设计中，经由在每端处相对于联接器的对称轴线横向地定向的一个螺栓完成紧固动作。紧固螺栓的力经由刚刚描述的夹紧组件垂直地传递至衬垫44。然而,通过从接头10内侧朝向外侧的力机械地牵引密封或衬垫44与常规系统过去工作的方式相反。事实上，将力从紧固螺栓机构传递的机械联动部通过端环20联接至牵引联动部50的组合来实现，其中当端环20转动时该牵引联动部50骑置在倾斜表面30上。在一些示例中，并且取决于螺母28和螺栓26安装至凸耳的方式，端环20取决于紧固力是否被施加或放松(这取决于紧固螺栓26上的螺母28被转动方式)沿一个方向或另一方向旋转。
[0100]现在参照图14，套筒包括紧固螺栓接纳部38，并且端环包括类似的螺栓接纳部36。这两个接纳部36、38通过螺纹螺栓26和螺母28连接。图14示出了“打开”状态。将螺母28紧固使得两个螺栓接纳部36、38随着螺母28围绕螺纹螺栓26的旋转而靠近，直至图15中所示的关闭位置。如先前所描述的，该动作使端环20旋转并且将联动部50沿轴向向外的路径牵引，这使得衬垫44和夹持件构件46被牵引并且楔入在套筒的内壁72与管的外表面78之间。将螺母28释放使得衬垫组件18能够“放松”并且使端环20颠倒其旋转方向。
[0101]V1.附加构型
[0102]前述设计的其他实施方式可涉及图6中的以18所示的衬垫组件的构型的改变。参照图16，例如，其可以在没有“约束件”的情况下，S卩，在不使用夹持件构件46的情况下，实现上文描述的牵引机构(将“垂直的”力转化为轴向的“牵引”)。同样，在一些但不是全部的牵引钩上使用夹持件构件也是可能的。例如，图20示出了接头，该接头在该示例中为管联接器10a，其包括比凸耳50少的夹持件构件46。
[0103]如进一步改变，衬垫44其本身可制造成具有外密封和内密封的多层的“扩展范围”的衬垫。例如，图18图示了衬垫44a，该衬垫44a包括从外层90 “可移除的”内层92从而使得能够针对不同的管直径调节衬垫44a(参见图19)。这提供了一定量的“扩展”范围。除此外，图16至图19中的衬垫组件的操作保持与上文描述的相同。
[0104]这里所描述的和所示的管联接器为“一个螺栓”系统，该“一个螺栓”系统对于每个端环20使用单个紧固螺栓26。然而，在每端上包括多于一个螺栓的其他联接器也在本公开的范围内。例如，图21示出了在任一端上包括两个螺栓26的接头10b。
[0105]此外，虽然紧固机构在前述示例中描述为螺栓机构，但是产生适于使端环旋转的垂直力的其他机构也落入本公开的范围内。
[0106]在另一示例中，夹持件定位在相邻的牵引钩之间。图22a示出了包括定位在相邻的牵引钩50之间的夹持件46a的接头10c。如图22b中所示，牵引钩50联接至衬垫44。夹持件46a在安装期间出于初始布置的目的可以或者可以不临时地联接至衬垫44。例如，夹持件46a可临时地附连至衬垫44以便于安装。图22a还示出了夹持件46a可包括在不直接接触牵引钩50的情况下突出越过牵引钩50的延伸部46b。
[0107]在另一未绘出的示例中，夹持件可为衬垫的一体部分。在该示例中，径向向内牵引衬垫也将接合与衬垫成一体的夹持件。
[0108]VD.材料和制造
[0109]虽然存在制造上文描述的零部件的不同方式，许多前述零部件，如桶形套筒12和端环20，例如可以铸造。衬垫44可由常规的橡胶材料制成。例如，夹持件构件46和牵引钩50可由多种不同材料制成，比如钢、不锈钢或球墨铸铁。桶形套筒12可包括手柄84，该手柄84使得联接器更容易使用。如上所提到的，虽然接头10在这里描述为端对端联接器，但其可以根据应用以其他方式构造，比如“T”型联接器或单端联接器。
[0110]以上所描述的各个实施方式可以组合以提供另外的实施方式。根据以上详细的描述，可以对实施方式进行这些和其他改变。通常，在所附权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书中公开的【具体实施方式】和权利要求，而应解释为包括所有可能的实施方式以及权利要求所要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。
【权利要求】
1.一种接头，包括: 中空体，所述中空体在第一端处包括开口 ； 密封构件，所述密封构件定位在所述中空体的内表面上； 牵引机构，所述牵引机构包括在所述第一端处与所述中空体联接的主致动元件、以及联接至所述密封构件的多个副致动元件，所述多个副致动元件定位于所述中空体的内部并且周向地彼此间隔开，所述多个副致动元件与所述主致动元件接合，使得所述主致动元件的致动朝向位于所述中空体的第一端处的所述开口轴向地牵引所述多个副致动元件，由此将所述密封构件从打开位置转换至密封位置。
2.根据权利要求1所述的接头，还包括夹持元件，所述夹持元件联接至所述多个副致动构件中的一个副致动构件，使得通过致动所述主致动元件而使所述夹持元件朝向位于所述中空体的第一端处的所述开口轴向地且朝向所述中空体的纵向轴线径向向内地从打开位置运动至接合位置。
3.根据权利要求2所述的接头，其中，所述夹持元件抵接所述密封构件。
4.根据权利要求3所述的接头，其中，所述夹持元件未固定地附接至所述多个副致动构件中的一个副致动构件或所述密封构件中的任一者。
5.根据权利要求1所述的接头，还包括多个夹持元件，所述夹持元件中的每个夹持元件联接至所述多个副致动构件中的一个副致动构件，使得通过致动所述主致动元件而使所述多个夹持元件朝向所述中空体的第一端轴向地且朝向所述中空体的纵向轴线径向向内地从打开位置运动至接合位置。
6.根据权利要求1所述的接头，其中，所述中空体的第一端包括在所述第一端处朝向纵向轴线聚拢的多个周向地间隔开的渐缩的凸部，所述凸部中的相邻凸部通过纵向延伸槽而沿第一周向方向分离，并且，所述副致动构件各自延伸穿过所述纵向延伸槽中的相应的一个纵向延伸槽。
7.根据权利要求1所述的接头，其中，所述主致动元件包括多个倾斜表面，并且所述副致动元件中的每个副致动元件与所述多个倾斜表面中的相应的一个倾斜表面接合。
8.根据权利要求1所述的接头，其中，所述主致动元件在所述第一端处与所述中空体可旋转地联接，并且所述主致动元件的相对于所述中空体的纵向轴线沿第一周向方向的旋转朝向位于所述中空体的第一端处的所述开口轴向地牵引所述多个副致动元件，由此将所述密封构件从打开位置拖曳至密封位置。
9.根据权利要求8所述的接头，其中，所述中空体联接至所述主致动元件，使得通过致动至少一个螺栓而使所述主致动元件沿所述第一周向方向旋转。
10.根据权利要求8所述的接头，还包括从第一凸耳延伸至第二凸耳的螺栓，所述第一凸耳从所述中空体延伸，所述第二凸耳从所述主致动元件延伸，其中，所述第一凸耳和所述第二凸耳定位成使得对所述螺栓进行致动导致所述主致动元件沿所述第一周向方向旋转。
11.一种接头,包括: 中空体，所述中空体在第一端处包括开口 ； 环状的密封构件，所述密封构件定位在所述中空体的内表面上；以及 致动机构，所述致动机构构造成通过对联接至所述中空体和所述致动机构的至少一个螺栓进行致动而朝向所述中空体的第一端轴向地且朝向所述中空体的纵向轴线径向向内地牵引所述密封构件，所述至少一个螺栓大致横向于所述中空体的纵向轴线延伸。
12.根据权利要求11所述的接头，还包括多个约束元件，所述多个约束元件周向地布置在所述中空体的内表面上，所述多个约束元件轴向地布置在所述密封构件与所述中空体的第一端之间。
13.根据权利要求11所述的接头， 其中，所述致动构件包括多个随动元件和可旋转地安装至所述中空体的环，并且所述随动元件中的每个随动元件联接至所述环状的密封环，并且 所述至少一个螺栓联接至所述环使得对所述至少一个螺栓的致动导致所述环相对于所述中空体沿周向方向旋转，并且所述多个随动元件接合所述环，使得所述环的旋转导致所述多个随动元件朝向所述中空体的第一端平移。
14.根据权利要求13所述的接头，其中，所述环包括多个凸轮表面，所述多个凸轮表面沿着所述周向方向在轴向长度上变化，并且所述随动元件中的每个随动元件包括与所述环的凸轮表面中的相应的一个凸轮表面接合的接合部。
15.根据权利要求14所述的接头，其中，所述随动元件中的每个随动元件的所述接合部为钩。
16.根据权利要求15所述的接头，其中，所述钩包括与所述环的凸轮表面的轴向端表面在形状上对应的倾斜部。
17.根据权利要求15所述的接头，其中，所述环安装至所述中空体的外表面，所述中空体的第一端包括多个周向地间隔开的槽，所述多个周向地间隔开的槽穿过所述中空体从所述中空体的外表面延伸至所述中空体的内表面并且所述多个周向地间隔开的槽大致平行于所述中空体的纵向轴线延伸，并且所述随动元件中的每个随动元件上的所述钩延伸穿过所述中空体中的所述槽中的相应的一个槽。
18.根据权利要求13所述的接头，其中，环包括第一螺栓接纳部，所述中空体包括第二螺栓接纳部，并且所述至少一个螺栓延伸穿过所述第一螺栓接纳部和所述第二螺栓接纳部。
19.根据权利要求13所述的接头，其中，每个随动元件包括从所述接合部轴向地延伸至基部的杆，并且所述基部联接至所述环状的密封构件。
20.根据权利要求13所述的接头，还包括多个约束元件，所述多个约束元件在相邻的随动元件之间周向地布置在所述中空体的内表面上、并且轴向地布置在所述密封构件与所述中空体的第一端之间。
【文档编号】F16L21/04GK104321578SQ201380014691
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月14日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】德尔伯特·伊顿, 李·盖泽维希, 大卫·R·阿尔宾 申请人:罗马克工业股份公司