专利名称：用于管状元件的管端接头和其应用方法
背景技术：
本发明要求申请日为2001年12月13日、申请号为60/340610的在先申请的优先权。
本发明主要涉及用于管状元件的锻造管端接头和其应用方法。
人们所熟知的用来输送流体的空心挠性管，如用于石油和天然气工业的管道，通常是由一个内空心管件和一个外绝缘套组成。为了在保持其柔性的同时增加其强度，在空心管件的外部裹有一层或多层材料。外绝缘套用来保护内部的材料不受风雨的侵蚀。每个管子都必须装配有管端接头以与其它管子相互连接或者连接到其他元件上。然而，许多管端接头不能牢固地连接在管端以充分承受施加于管子上的拉力。因此，随着管子间拉力的增加，管端接头施加于管子的夹紧力也增加才是真正需要的管端接头和其连接方法。
图2-4与
图1相似，描述了处于不同安装阶段的管端接头和空心管件。
从图1可以看出，相对插入件12的轴线并沿从左至右的方向，12a部分的内壁沿径向向内呈小锥角分布，12b部分的内壁和外壁各自以不同的相对较大的角度沿径向向外呈锥形。因此，12c部分的内壁和外壁直径要远大于12a的直径。
外金属套14环套在插入件12的外圈，它由14a部分形成，其内壁面由相对插入件相互间隔的平行面组成，且内壁沿着该插入件的轴线方向从左至右以相对较小的角度呈沿径向向外的锥形。因此，在图中还可以看出，在由插入件12a部分的外壁个金属套14a的内壁共同形成的环状空间的直径沿从左至右的方向逐渐增大。
金属套还包括一个由14a延伸出的4b部分，该部分以相对较大的角度从左至右呈锥形收缩。14b部分的末端延伸至插入件12c部分，并以任何已知的连接方式与后者固接，例如焊接方式。
插入件12的部分12a的外壁面由多个锯齿状的面20组成，金属套14的14a部分的内壁由多个于锯齿面20同轴线对齐的锯齿面22组成，锯齿面20和22分别沿着12a部分的外壁和14a部分的内壁的整个圆周方向延伸，并沿着这些壁面同轴线地间隔开。因此，在插入件12和金属套14的锯齿面20和22间形成了一个环状空间。
从图2可以看出，管端接头安装到一个型锻机器上，并受到其支撑。其中，型锻机器的金属板30紧靠在插入件12的12c部分的一端，一个柱塞32从金属板30上的孔伸出。一个圆形垫盘34安装在柱塞32的一端，在图2中示出了其最初位置，刚好伸出管端接头10和金属套14外部相应的一端之外。圆形垫盘34的横截面渐缩的锥形，其最大外径略大于插入件12的12a部分的另一端的内径，其原因将在以后说明。在图2中示出，型锻机器包括一个主发动机(图中未示出)，该发动机连接到柱塞32的另一端，并推动柱塞32不停地从左至右和从右至左作往复运动。
管端接头10设计成与空心挠性管40(图2)的一端连接，其目的仅在于举例说明，该空心挠性管至少有一部分是由热塑性材料制成的。为此，把空心挠性管40的一端插进上述的分别由插入件12和金属套14上的锯齿面组成的环状空间内。柱塞32，并由此带动圆形垫盘34，沿图2示出的箭头方向从左至右地从图2所示的位置被压至图3所示的位置。比较图2和图3可以看出，圆形垫盘34的锥形面挤压插入件12的12a部分的内壁面，并使插入件的12a部分沿径向向外扩大，或塑形。因此，12a部分的外壁上的锯齿面20被迫挤进空心挠性管40的内形内壁受到的圆形垫盘34施加给12a径向向外的压力随着圆形垫盘从左至右的移动而逐渐增加，促进和增加了锯齿面20与管端接头的啮合。
在上述工作完成之后，可以执行一个外部压形操作。为此，如图3所示，把金属套的另一端与工模具44的锥形表面配合，工模具44的内径小于金属套14的外径。
圆形垫盘34从柱塞32的一端取出，相对于壁面30重新放置柱塞32。因此，当启动时，它将沿图3所示的方向迫使金属板30，进而迫使插入件12、金属套14和空心挠性管40，沿从右至左的方向从图3所示位置移至图4所示位置，这使工模具44的锥形面挤压金属套14的14a部分的外壁面，比较图3和图4可以得出，14a部分沿径向向里受力或塑形。因此，14a部分内壁面上的锯齿面受力插入空心挠性管的外壁面中，从而进一步把管端接头锁定在空心挠性管40上，14a部分的锥形内壁面促进了锯齿面22与管端接头10的啮合。
在不偏离本发明的范围下，前面所述的方式还可以进行变化。例如，发明并不仅限于如前所述的内部和外部的变形，其中任一技术均可以单独使用，上述的空间方向和移动方向也仅仅是为了举例目的，并可以随发明范围的不同而改变。进而，锯齿面20和22的数量、形状、方向可以随发明范围的不同而有所不同。例如，可以不采用锯齿面，而应用表面纹理，而且锯齿面20和22可以不对齐。进一步还可以把插入件12和外金属套14的12a、12b、12c、14a和14b部分制成一个整体，或者分别成型独立部件并且以可选择的连接方式连接。而且，空心挠性管40还可以为一个刚性管、导管、胶皮管或任何其它类似装置。
尽管在前面仅描述了本发明极少的具体实施例，但这些技术可以巧妙而容易的得到应用，在本质上不超出本发明的独特的教导和优越性的前提下，在本发明的具体实施例基础上可以得到许多其它优化设计。因此，所有这些优化修改都不会超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一个用于管子连接的管端接头，它包括一个管状插入件，一个环套在插入件外周的金属套，和该金属套与插入件形成的环状空间，其用来容纳管的端部，所述管状插入件具有锥形内比，从而当施压件通过插入件时，其能够施加给插入件沿径向向外的压力，该压力随着该施压件在插入件内的移动逐渐增大，并迫使插入件与空心挠性管的端部啮合。
2.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于在该施压件通过插入件的通道方向上，该插入件内壁面呈截面半径逐渐缩小的锥形。
3.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于在该施压件通过插入件的通道方向上，金属套的内壁面呈截面半径逐渐扩大的锥形。
4.如权利要求2所述的管端接头，其特征在于金属套内壁面的锥角与插入件内壁的锥角不相等。
5.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于在该施压件通过插入件的通道方向上，环形空间的直径逐渐增加。
6.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于金属套的第一部分的内壁呈锥形，金属套还包括第二部分，在施压件通过插入件的通道方向上，该部分呈截面半径逐渐缩小的锥形。
7.如权利要求6所述的管端接头，其特征在于金属套的第二部分的末端与插入件配合并与之固接。
8.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于在插入件的第一部分形成截面半径渐缩的锥形内壁，其第二部分的内壁以相对其轴线较大的锥角呈截面半径逐渐扩大的锥形。
9.如权利要求8所述的管端接头，其特征在于在该施压件通过插入件的通道方向上，插入件第一部分的锥形内壁相对该插入件的轴线锥度较小，其第二部分的内壁相对该插入件的轴线，锥角较大。
10.如权利要求8所述的管端接头，其特征在于在该施压件通过插入件的通道方向上，插入件的第二部分以相对轴线较大的锥角呈截面扩大的锥形。
11.如权利要求10所述的管端接头，其特征在于插入件第二部分的锥角与第一部分的锥角不相等。
12.如权利要求8所述的管端接头，其特征在于插入件还包括一个从其第二部分延伸出的第三部分。
13.如权利要求8所述的管端接头，其特征在于插入件的各个部分成型为一个整体。
14.如权利要求1所述的管端接头，其特征在于插入件外壁上成型有多个锯齿面，金属套内壁上成型有多个锯齿面，并与插入件内壁上的锯齿面共轴。因此，当插入件受压与管子端部啮合时，锯齿面与管子啮合在一起。
15.一种把该管端接头应用于管子连接的方法，其包括把管子的一端放置于形成的环形空间内，该环形空间被限定于外金属套和具有锥形内壁的管状插入件之间，使施压件通过插入件以施加径向向外的压力于插入件上，并随施压件的移动该压力不断增大，以使施压件与管子端部啮合。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于在施压件通过插入件的通道方向上，插入件呈截面半径渐缩的锥形。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于在施压件通过插入件的通道方向上，环形空间的直径逐渐增加。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于插入件外壁上成型有锯齿面，该锯齿面与管子端部啮合。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于压力迫使金属套沿径向向里与管子端部啮合。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于金属套内壁相对插入件轴线呈截面半径扩大的锥形。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于金属套内壁的锥角于插入件内壁的锥角不相等。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于金属套内壁上成型有多个锯齿面，该锯齿面于管子端部啮合。
23.一种把管端接头应用于管子连接的方法，其包括放置插入件于外金属套内，该金属套的内壁呈锥形，以便在金属套和插入件之间限定环形空间。把管子端部插入环形空间内，压力迫使金属套沿径向向里与管子端部啮合。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于环形空间的直径沿该插入件的轴线方向逐渐增加。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于金属套内壁上成型有多个锯齿面，该锯齿面与管子端部啮合。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于压力最初施加在金属套一端，然后施加在沿该金属套的轴线方向上，在该方向上，金属套呈截面半径增大的锥形。
全文摘要
一种用于管状元件的管端接头和把该管端接头用于管状元件连接的方法。管状元件的一端放入由外金属套和管状插入件限定的环状空间内，该外金属套和管状插入件的内壁都呈锥形。对管状插入件施加沿径向向外的压力，压力迫使该管状插入件与空心挠性管啮合。
文档编号F16L33/213GK1430007SQ02139999
公开日2003年7月16日 申请日期2002年12月13日 优先权日2001年12月13日
发明者D·J·弗拉塞尔 申请人:韦尔斯特里姆公司