具有变化深度的容置部的接头的制作方法
【专利说明】具有变化深度的容置部的接头
[0001]本申请是一项发明申请的分案申请，其母案的发明名称是具有变化深度的容置部的接头，申请日是2012年11月19日，申请号是201280069215.8 (国际申请号:PCT/US2012/065793)。
[0002]相关串请的交叉引用
本申请基于且请求享有2012年2月8日提交且通过引用其全文并入本文中的美国实用专利申请第13/368，589号的优先权权益。
技术领域
[0003]本发明涉及接头，如用于将管元件连结在一起的肘管接头和〃三通〃接头。
【背景技术】
[0004]用于将管元件端对端地连结在一起的接头(如肘管接头和三通接头)包括可互连的壳体部分，其可沿周向围绕管元件的端部部分定位。用语"管元件"在这里用于描述具有管状形式的任何管状物件或构件。管元件包括管原料以及流体控制构件，如，阀、粗滤器、限流器、压力调节器等。
[0005]图1中提供了示例性接头的分解视图。接头的各个壳体部分具有也称为〃键〃的凸起，其沿径向向内延伸，且例如接合平头管元件、具有肩部和卷边，或围绕待连结的各个管元件延伸的周向凹槽的管元件的外表面。键与管元件之间的接合给连接处提供了机械约束，且确保了管元件即使在较高内部压力和推力负载和外力下也保持联接。壳体部分限定环形通道或凹穴，例如，容置部，其收纳密封件(例如，环形垫圈)，密封件通常是弹性体环，其接合各个管元件的端部，且与壳体部分和管元件协作来提供不透流体的密封。接头内的管路在环形垫圈之间延伸以确保整个接头保持不透流体。壳体部分具有连接部件，通常是从壳体向外突出的凸耳形式。凸耳适于收纳可调整的紧固件，如，螺母和螺栓，其可调整地上紧以将壳体部分引向彼此。
[0006]现有技术的接头上的凸起通常具有带一定曲率半径的弓形表面，该曲率半径大致匹配意图接合的管元件的外表面的曲率半径。对于与带凹槽管元件一起使用的接头，弓形表面的曲率半径小于凹槽外的管元件的外表面的曲率半径，以便凸起配合在凹槽内且接合凹槽。
[0007]将管元件装固在一起的方法包括在使用根据现有技术的接头时的顺序安装过程。通常，由技术人员收到的接头与壳体部分螺接在一起，其中，环形垫圈和管路包括密封元件卡持在接头的壳体部分之间。技术人员首先通过旋开其来拆开接头，除去环形垫圈，使其润滑(如果没有预先润滑)，且将它们置于待连结的管元件的端部周围。环形垫圈的安装通常需要它们被润滑且展开来容纳管元件。在环形垫圈就位在管元件上的情况下，管与各个管元件上的环形垫圈接合。壳体部分然后一次一个置于环形垫圈和管周围，跨置在管元件的端部上。在放置期间，壳体部分接合环形垫圈，键(在存在时)与管元件中的凹槽对准，螺栓经由凸耳插入，螺母拧入螺栓上且上紧，将壳体部分引向彼此，压缩环形垫圈以实现管元件、管路和接头之间的密封。键接合在管元件中的凹槽内以提供机械约束。
[0008]图2不出了具有第一壳体部分13和第二壳体部分15的接头11。壳体部分13和15由紧固件17附接到彼此上，且限定第一容置部19和第二容置部(未示出)。第一容置部19限定用于收纳管元件的开口 21。壳体部分13和15以彼此成间隔开的关系支承在卡持于壳体部分之间的密封件23的外表面上。该构造是可能的，因为未变形的密封件23的外表面的圆周大于与密封件外表面对接的壳体部分上的表面的总圆周。当壳体部分以此方式受到支承时，有可能将管元件插入壳体部分之间的开口 21中，而不拆开接头。然而，针对安装机械接头的问题的该解决方案存在一些缺陷。特别注意，密封件在适当坐落于壳体部分的凹穴中之前，密封件23由于倚靠在密封件的至少一部分上的紧密配合的壳体部分的几何形状而扭曲成椭圆形。如果密封件的扭曲程度未受控制，则椭圆形可导致密封件的挤压(pinching)和破坏。
[0009]如从之前的描述清楚的那样，根据现有技术的接头的安装需要技术人员通常处理多达十三个独立件的部分，且必须全部拆开且再组装接头。如果技术人员可在不需要首先将其全部拆开且然后逐件地再组装其的情况下安装接头，则将节省较多的时间、劳力和费用。此外，还清楚的是，需要一种管接头，利用该管接头可控制环形密封件的扭曲，以便防止对与其一起使用的环形密封件的破坏，但还将允许管元件可靠地插入而不用拆开接头。
【发明内容】
[0010]本发明关于一种用于将至少两个管元件连接在一起的接头。在一个示例性实施例中，接头包括附接到彼此上且限定至少第一容置部和第二容置部的第一壳体部分和第二壳体部分。第一容置部和第二容置部分别限定用于收纳管元件的第一开口和第二开口。壳体部分还限定在第一容置部和第二容置部之间延伸的第一通路。至少一个可调整的紧固件将第一壳体部分和第二壳体部分附接到彼此上。壳体部分以间隔开的关系受到支承，该间隔开的关系足以允许管元件在壳体部分附接到彼此上时插入容置部中。紧固件可调整地上紧，以便将壳体部分引向彼此，且使容置部与管元件接合以便将管元件附连在一起。
[0011]第一容置部不必与第二容置部同轴地对准。在此实施例中，第一容置部围绕与第一开口同轴地定向的第一轴线，且第二容置部围绕与第二开口同轴地定向的第二轴线，第一轴线和第二轴线相对于彼此成角地定向。第一轴线和第二轴线可具有相对于彼此从大约90°到大约174°的定向角。
[0012]各个壳体部分均包括围绕第一开口沿周向延伸的第一弓形表面。各个第一弓形表面的至少一部分可与相应的一个管元件接合。第一弓形表面面对第一轴线。第一弓形表面具有从第一曲率中心测量的第一曲率半径。第一后壁定位成邻近第一弓形表面。第一后壁具有面对第一轴线的弓形表面。第一后壁的弓形表面具有从第二曲率中心测量的第二曲率半径。在垂直于第一轴线的平面中测量时，第二曲率中心与第一曲率中心不重合(non-coincident)。
[0013]在一个实施例中，在测量至与第一曲率中心和第二曲率中心共线的第一后壁的弓形表面上的点时，第一曲率中心比第二曲率中心离第一后壁的弓形表面更近。在另一个实施例中，第一曲率中心和第二曲率中心及第一后壁上的点沿定向成垂直于第二线的第一线共线，该第二线在壳体部分的第一端部与壳体部分的第二端部之间延伸。
[0014]第二曲率中心可以大约0.01英寸至大约0.1英寸的距离，或以大约0.02英寸至大约0.04英寸距离，或以大约0.03英寸的距离偏离第一曲率中心。
[0015]接头还可包括定位在第一容置部内的第一密封件。第一密封件围绕第一开口。第二密封件定位在第二容置部内，且围绕第二开口。管在接头内第一密封件与第二密封件之间延伸。管可与第一密封件和第二密封件整体结合形成，或密封件可在它们在第一壳体部分与第二壳体部分之间受压缩时密封地接合管路。密封件支承成间隔开的关系第一壳体部分和第二壳体部分，该间隔开关系足以将管元件插入壳体部分之间，且密封件可具有扭曲成椭圆形的形状，或其基本不扭曲且呈现出圆形。密封件的扭曲程度由第一曲率中心和第二曲率中心的偏移来确定。第一密封件具有外圆周，其具有大于壳体部分的第一后壁的弓形表面的总长度的长度。
[0016]在根据本发明的用于将管元件连结在一起的接头的另一个示例性实施例中，在沿从第一轴线延伸的径向投射线测量时，第一后壁的弓形表面与第一弓形表面之间的距离在壳体部分的端部中间的第一点处为第一值，且在接近壳体部分的至少一个端部的第二点处为第二值。第一值小于第二值。
[0017]第一后壁的弓形表面与第一弓形表面之间的距离可在壳体部分的端部中间的第一点处为最小，而在第二点处为最大。第二点可定位在壳体部分的至少一个端部处。第一后壁的弓形表面与第一弓形表面之间的距离在定位在壳体部分的另一个端部处的第三点处可为与第二值大致相等的第三值。
[0018]在特定示例性实施例中，第一后壁的弓形表面包括具有弯曲表面的第一部分，以及具有弯曲表面的第二部分。第二部分定位成接近壳体部分的至少一个端部。第二部分上的任何点都比所述第一部分上的任何点离所述第一轴线更远。第一后壁的弓形表面还可包括具有弯曲表面的第三部分。第三部分定位成接近壳体部分的另一端部。第三部分上的任何点都比第一部分上的任何点离第一轴线更远。
[0019]第一后壁的弓形表面的第二部分可包着从大约5°到大约80°的角，或从大约5°到大约45°的角。第一后壁的弓形表面的第三部分可包着从大约5°到大约80°的角，或从大约5°到大约45°的角。
[0020]在根据本发明的接头的另一个实例中，第一后壁的弓形表面包括具有第一曲率半径的第一部分，以及具有无限曲率半径的第二部分。第二部分定位成接近壳体部分的至少一个端部。第二