专利名称：管道接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道接头。
背景技术：
许多现有的接头，尤其是供薄壁管道使用的接头，其需要在管道末端产生扩口。现 有技术的图1显示了供扩口管道12使用的，例如供扩口薄壁管道使用的现有接头2的一个 示例。接头2包括接头体3，套筒4和螺母5。螺母和套筒放置在该管道上，并且管道末端6 是扩口的。扩口的管道末端6通过螺母5而保持在接头鼻部7和套筒4之间。扩口的管道 末端增加了装配时间，接头的成本，并且在装配和拆卸期间需要管道相对于接头轴向移动， 这在某些流体系统中可能是较困难的。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种接头，其限制了管道的塑性变形，该接头装 配到该管道上。作为一个示例，塑性变形可被限制于该管道和管道夹持部件(gripping member)的管道压入边缘之间的狭窄的接合环上。在一个实施例中，这狭窄的接合环可获 得的通过为管道夹持部件的管道压入边缘提供尖锐的半径，其可使管道夹持部件和管道之 间的压入或切割接合聚集在狭窄的环上。狭窄的接合环可额外或备选地通过至少使管道 夹持部件的管道压入边缘硬化而获得，例如利用低温渗碳工艺，以最大限度地减小管道压 入边缘在接头装配期间的变形，并因而最大限度地减小在管道压入边缘和管道之间的接触 区域。因为管道夹持部件和管道之间的接合区域被减少，所以由接头部件施加的使管道材 料发生塑性变形所需要的力量得以同样地减少。这可在供薄壁管道的使用中具有特别的好 处，其能够显著地减小由管道夹持部件沿着狭窄的接合环而施加于管道上的作用力。结果， 当这种接头供薄壁管道使用时，薄壁管道可能不需要扩口，并放置在接头部件上。根据本申请的另一方面，接头可额外地或备选地构造成可加强或支撑管道的末 端，从而为由接头施加于管道上的力，例如由管道夹持部件施加的使管道材料发生塑性变 形，并形成密封的力提供支撑。在一个实施例中，可在接头体端面中提供接受和加强管道末 端的环形凹槽或凹口。在另一实施例中，可在与接头体装配起来的接头构件中，例如压盖或 垫圈中提供凹槽，凹口或其它加强结构。这方面在供薄壁管道的使用中还可具有特别的好处，因为用于管道末端的支撑或加强可防止或最大限度地减小管道在拉起过程中的不合适 的变形，例如远离位于接头部件和薄壁管道之间的高度局部化的接合区域的变形。这方面 还可消除对于薄壁管道扩口的需求，因为接头适合于支撑或加强未改变的管道末端。根据本发明的又一方面，接头可构造成使得管道可与接头体装配起来或与接头体 分离，而管道相对于接头体没有显著轴向运动，从而容许在接头体和管道之间基本无间隙 的条件下的分离或装配。在这种实施例中，管道末端邻接接头体的端面。因此，在拆卸期间 将不需要从接头体的末端轴向撤回管道。在另一实施例中，密封结构，例如管道夹持部件或 另一接头构件上的密封结构将密封接头体的端面。因此，在拆卸期间将不需要从接头体的 末端轴向撤回密封结构。另外，当供薄壁管道使用时，如上所述，管道上的扩口端的消除还 可便于基本上无间隙地装配和拆卸接头。利用各种典型的接头还可单独地或与以上方面组合地提供本申请的其它方面，以 促进装配，密封性能，以及供各种类型管道使用和在各种类型系统和应用中的适应性，以及 其它好处。这些其它方面包括，但不局限于提供带阻尼部分的接头构件，该阻尼部分与管 道相接合，以限制与接头装配的管道末端处的振动；在管道夹持部件中提供铰接机构，以便 当拧紧接头时使夹持部件回转成与管道接合；在管道夹持部件中提供挠曲机构，以便当拧 紧接头时，使夹持部件弯曲成与管道相接合；在管道夹持部件和接头体之间提供中间密封 部件；提供套夹部件(colleting member)，以便将夹持力从接头构件，例如接头体或螺母传 递到管道夹持部件上；在例如接头体或密封部件上提供管道对准结构，以使管道轴向对准 在接头中；在接头中提供独立的凸轮部件(cam member)，以便当拧紧接头时，引导管道夹持 部件与管道相接合；提供形状记忆合金制成的接头构件，例如管道夹持部件，从而当构件返 回到其记忆形状时施加夹持力；对一个或多个接头构件应用某种物质，例如滑润剂，以增强 接头性能；以及提供夹紧结构，其用于当装配接头时，将管道夹紧在接头的加强结构上，以 密封管道。本申请的实施例涉及可供薄壁管道使用的接头。然而，应该注意可在供许多类型 的导管，包括例如壁厚、硬度、尺寸和构造材料变化的管子和管道所使用的接头中提供本申 请中所描述的许多方面。在本申请中，用语“管”、“管道”、“管子”，“管路”和“导管”可互换 地使用，并且各个用语可被广泛地理解为包括任何管道、管子或导管。根据本申请的接头包括一个或多个可与管道装配起来的接头构件。虽然这里所述 的实施例包括螺纹接头体和螺母，但是许多不同的接头设计可供本申请的各个方面使用。 一种典型的接头包括接头体，螺母和环形的管道夹持部件。螺母与接头体装配在一起，并且 将管道夹持部件装配在接头体和螺母之间。管道夹持部件具有尖锐的环形管道压入边缘， 其在拧紧接头体和螺母时使管道沿着狭窄的接合环发生塑性变形，以便在管道夹持部件和 管道之间提供密封。另一典型的接头包括接头体、螺母、加强结构和环形管道夹持部件。螺母与接头体 装配起来，并且具有环形孔。管道包括基本上圆柱形的末端部分，其延伸穿过环形孔。加强 结构与管道的末端部分相接合。环形管道夹持部件装配在接头体和螺母之间。环形夹持部 件在拧紧接头体和螺母时，将圆柱形的管道末端按压在加强结构上，以便在管道夹持部件 和管道之间提供密封。本领域中的技术人员在结合附图考虑以下详细描述和所附权利要求之后，将清楚进一步的优点和好处。
图1是现有技术的扩口端类型的管道接头的图示；图2A是接头的示意性的局部截面图；图2B是图2A的接头处于拉起状态的示意性的局部截面图；图3A是一个接头示例的局部截面图；图;3B是图3A的接头处于拉起状态的局部截面图；图4是一个接头示例的局部截面图；图5A是一个接头示例的局部截面图；图5B是图5A的接头处于拉起状态的局部截面图；图6是用于接头的管道夹持部件的一个示例的局部截面图；图7是用于接头的管道夹持部件的一个示例的局部截面图；图8A是用于接头的管道夹持部件的一个示例的局部截面图；图8B是图8A的管道夹持部件处于拉起状态的局部截面图；图9是用于接头的密封部件和接头体的一个示例的局部截面图；图10是用于接头的管道夹持部件的一个示例的局部截面图；图11是用于接头的管道夹持部件的一个示例的局部截面图；图12是用于接头的管道夹持部件和接头体的一个示例的局部截面图；图13是用于接头的管道夹持部件和接头体的一个示例的局部截面图；图14是用于接头的管道夹持部件和螺母的一个示例的局部截面图；图15是用于接头的管道夹持部件和套夹部件的局部截面图；图16是一个接头示例的局部截面图；图17是一个接头示例的局部截面图；图18是一个接头示例的局部截面图；图19是一个接头示例的局部截面图；图20是用于接头的管道夹持部件和接头体的一个示例的局部截面图；图21是用于接头的管道夹持部件和接头体的一个示例的局部截面图；图22是用于接头的接头体和压盖(gland)的一个示例的局部截面图；图23是用于接头的接头体和压盖的一个示例的局部截面图；图M是用于接头的接头体和压盖的一个示例的局部截面图；图25是用于接头的接头体的一个示例的局部截面图；图沈是用于接头的垫圈的一个示例的局部截面图；图27是用于接头的接头体和密封部件的一个示例的局部截面图；图观是用于接头的接头体和密封部件的一个示例的局部截面图；图四是一个接头示例的局部截面图；图30是一个接头示例的局部截面图；图31是用于接头的密封部件和夹持部件的一个示例的局部截面图；图32是用于接头的密封部件和夹持部件的一个示例的局部截面图33是用于接头的螺母、密封部件和夹持部件的一个示例的局部截面图；图34是用于接头的螺母、垫圈部件和夹持部件的一个示例的局部截面图；图35是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图36是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图37是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图38是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图39是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图40是管道末端支撑结构的一个示例的局部截面图；图41是一个接头示例的局部截面图；图42是一个接头示例的局部截面图；图43是一个接头示例的局部截面图；图44是用于接头的夹持部件的一个示例的局部截面图；图45是图44的夹持部件处于夹持状态的局部截面图；图46是一个接头示例的局部截面图；图47是用于接头的密封部件、夹持部件、套夹部件和螺母的一个示例的局部截面 图；图48A是一个接头示例的局部截面图；图48B是图48A的接头处于拉起状态的局部截面图；图49A是接头示意性的局部截面图；图49B是图49A的接头处于拉起状态的示意性的局部截面图；图50是一个接头示例的局部截面图；和图51是一个接头示例的局部截面图。
具体实施例方式根据本申请的一个方面，可将接头构造成可将减少的夹持力和/或密封力施加于 管道上，该接头将装配在该管道上。例如，这可在装配或重新装配接头期间减少所需的拉起 扭矩，或减少管道的变形。这可使接头供不能承受传统管道接头的夹持力和/或密封力的 管道使用，例如由相对较软的材料制成的管道或薄壁管道。利用许多不同的机构或构造可 减少管道夹持力。作为一个示例，接头可使管道沿着围绕管道周边的狭窄的接合环而塑性 压入或变形。狭窄的接合环可以是连续的环或不连续的环，具有围绕接合环离散的接合位 置。在一个实施例中，在接头的管道夹持部件上设有尖锐的管道压入边缘。尖锐边缘将管 道夹持部件和管道之间的接合减少至狭窄的接合环。在另一实施例中，管道压入边缘相对 于例如管道，其它接头构件，或管道夹持部件的其它部分是硬化的，以减少管道压入边缘在 拉起接头期间的变形。这种减少的压入部分的变形将管道夹持部件和管道之间的接合减少 至狭窄的接合环。许多不同的机构或构造可用于使管道夹持部件的管道压入边缘与管道相 接合。在图2A-8B，10-18，20，21，29-34，41-48B，50和51的实施例中显示和描述了这种构 造的某些示例。根据本申请的另一方面，接头可额外地或备选地构造成可加强或支撑管道的末 端，从而为由接头施加于管道上的力，例如由管道夹持部件施加的使管道材料发生塑性变形，并形成密封的力提供支撑。在一个实施例中，可在接头体端面中提供加强结构，例如环 形凹槽或凹口，以接受和加强管道末端。在另一实施例中，可在与接头体装配起来的接头构 件中，例如压盖或垫圈中提供凹槽，凹口或其它加强结构。这方面在供薄壁管道的使用中还 可具有特别的好处，因为用于管道末端的支撑或加强可防止或最大限度地减小管道在拉起 过程中的不合适的变形，例如远离位于接头部件和薄壁管道之间的高度局部化的接合区域 的变形。这方面还可消除对于薄壁管道扩口的需求，因为接头适合于支撑或加强未改变的 管道末端。在图2A，2B，36-43，46和49A-51的实施例中显示并描述了可使用的加强结构的 某些示例。根据本发明的又一方面，接头可构造成使得管道可与接头体装配起来或与接头体 分离，而管道相对于接头体没有显著轴向运动，从而容许在接头体和管道之间基本无间隙 的条件下的分离或装配。在这种实施例中，管道末端邻接接头体的端面。因此，在拆卸期间 将不需要从接头体的末端轴向撤回管道。在另一实施例中，密封结构，例如管道夹持部件或 另一接头构件上的密封结构将密封接头体的端面。因此，在拆卸期间将不需要从接头体的 末端轴向撤回密封结构。在图2A-6，16-21，29，38-40，48A，48B, 50和51的实施例中显示并 描述了在接头体与管道之间基本无间隙的接头的某些示例。图2A-51显示了可供许多管道类型，包括薄壁管道使用的接头10的示例。下表列 出了薄壁管道构造的示例。表 权利要求
1.一种管道接头，包括具有中心轴线的接头体；与所述接头体装配起来的螺母，所述螺母具有大小适合于接受管道的环形孔；和装配在所述接头体和所述螺母之间的环形管道夹持部件，所述管道夹持部件包括具有 压入边缘的径向外部分和具有环形管道压入边缘的径向内部分，所述环形管道压入边缘构 造成当将所述接头体和所述螺母拧紧到所述管道上时，能够使所述管道沿着环向接合环而 发生塑性变形，以提供在所述管道夹持部件和所述管道之间的密封。
2.根据权利要求1所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件包括弹簧垫圈。
3.根据权利要求1所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件的径向外部分构 造成当将所述接头体和所述螺母与所述管道装配起来时，用于与所述接头的管道夹持部件 接受孔相接合。
4.根据权利要求3所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件接受孔设置在所 述接头体中。
5.根据权利要求3所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件接受孔设置在所 述螺母中。
6.根据权利要求3所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件接受孔设置在与 所述接头装配起来的压盖部件中。
7.根据权利要求3所述的接头，其特征在于，所述管道夹持部件接受孔包括环形凹口， 其构造成当将所述接头体和所述螺母与所述管道装配起来时，用于接受并保持所述管道夹 持部件的径向外部分。
8.根据权利要求3所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件构造成当将所述 接头体和所述螺母与所述管道装配起来时，用于围绕所述径向内部分旋转，从而使所述径 向外部分沿径向移动至与所述管道夹持部件接受孔相接合。
9.根据权利要求1所述的管道接头，其特征在于，所述管道夹持部件构造成当将所述 接头体和所述螺母与所述管道装配起来时，用于围绕所述径向外部分旋转，从而使所述环 形管道压入边缘沿径向移动至与所述管道相接合。
10.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述环形管道压入边缘构造成可将所述 管道上的环向接合环限制在0. 010英寸至0. 030英寸的宽度内。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的接头，其特征在于，所述环形管道压入边缘 为尖锐的。
12.—种在环形管道夹持部件和薄壁管道之间提供密封的方法，所述薄壁管道具有小 于或等于所述薄壁管道外径十分之一的壁厚，所述方法包括将所述管道穿过所述管道夹持部件而插入；迫使所述管道夹持部件的环形管道压入边缘与所述管道相接合，使得所述管道夹持部 件的环形边缘促使所述管道沿着狭窄的环向接合环发生塑性变形，从而提供在所述管道夹 持部件和所述管道之间的密封；当将所述接头体和所述螺母与所述管道装配起来时使所述管道夹持部件的径向外部 分与所述接头的管道夹持部件接受孔相接合。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，使施加于所述管道上的力沿着所述环向接合环集中，使得所述管道夹持部件促使所述管道发生塑性变形，并且 所述管道的内径通过所述环形边缘与所述管道的接合而基本上没有发生变形。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将所述管道夹持部件压靠在接 头体上，并使所述接头体变形，以提供在所述夹持部件和所述接头体之间的密封。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括使所述管道夹持部件围绕所述 径向外部分旋转，以使所述环形边缘沿径向移动至与所述管道相接合。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括加强所述管道的末端，以抑制所 述管道的径向变形。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述管道穿过所述管道夹持部件而 插入包括，插入具有未改变的外表面的管道。
18.根据权利要求12-17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述环形管道压入边缘 为尖锐的。
全文摘要
本发明提供了用于供不同类型的管道使用的接头。一种这样的接头包括具有尖锐的管道压入边缘(20)的夹持部件(18，60)，该压入边缘提供了在管道夹持部件(18，60)和管道(12)之间的密封。另一种这样的接头包括具有接头体压入边缘(66)的管道夹持部件(18，60)，该压入边缘提供了在管道夹持部件(18，60)和接头体(14)之间的密封。
文档编号F16L19/12GK102141175SQ201110035120
公开日2011年8月3日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年6月27日
发明者A·P·马沙尔, D·C·阿斯泰因, G·A·卡尔森, J·A·鲁宾斯基, M·A·克拉森, M·A·本内特, M·D·比雷尔, P·C·威廉斯 申请人:斯瓦戈洛克公司