CN100549489C - 一对管道和端对端地连接这对管道的连接机构的组合 - Google Patents

Abstract

公开了一种连接机构和该连接机构连接的管道。管道具有位于其端部附近的圆周槽，槽与从连接机构向内突出的键部接合。键部具有楔形形状，可基本填充槽并提供刚性接头。各槽的形状与键部的形状互补。键部可以具有凸出或是凹进的截面形状。连接机构具有多个部分，通过与连接机构各端部的突部接合的固定件进行连接。突部以垫对垫或间隔形式连接。通过连接机构设置的公差，可保持键部和槽的各表面之间间距。

Description

一对管道和端对端地连接这对管道的连接机构的组合

技术领域

本发明涉及端对端连接管道的实现基本刚性或柔性流体密封接头的连接机构。

背景技术

端对端连接管道到一起的连接机构包括弧形部分，沿圆周围绕同轴对准的管道并接合各管道的端部附近的圆周槽。该连接机构还用于连接管道到流体控制件，如阀门，减压器，过滤器，限流器，压力调节器，还可用于连接部件到部件。尽管在下面的介绍中对管道进行介绍，但只是示例而已，本发明不只限于与管道一起使用。应当指出，文中“管道”一词是指直管以及弯头，三通管和其他类型的管道连接件。

包括连接机构的各部分设有圆周键部，沿径向向内朝管道延伸，可安装到围绕管道的槽中。键部一般比槽稍窄些，使得键部可安装到槽中，靠在槽形成的肩部，使得管道可保持在一起，抵抗内部压力和可能施加到管部的外力。因为温度变化管道热膨胀或收缩以及管道或部件，如连接到管道的阀门的重量变化，外力可能升高，这对于大直径管或阀门影响很大。风载和地震载荷也是影响因素。

管道连接最好基本为刚性，以抵抗管道绕其纵轴线的相对转动，抵抗管道由于内部压力而出现的相对轴向移动，和抵抗管道的相对角度偏转。刚性连接不大可能泄漏，要求很少的维修，当承受很大的内部压力时，可通过消除或至少减少对工程师计算管网中管道轴向移动的需要来简化管网的设计。刚性连接机构连接的管道要求较少的支撑来限制不希望的偏转。此外，因为重心偏离管道轴线容易转动失位的阀门和其他部件，在管道连接基本为刚性时，在重力作用下可保持其适当位置并不会绕纵轴线转动。

现有技术的许多连接机构不能可靠地提供希望程度的刚性，主要因为其使用比相接合槽的宽度窄的矩形截面的键部。这种情况可导致连接机构和管道之间不均匀接触，造成管道之间过大的自由间隙和相对移动，如轴向的，转动的或偏斜的。还难以确保这种键部与槽适当接合。提供更刚性连接的连接机构可能难以令管道端部相互之间相距要求的距离，难以使得键部和槽适当对准和管道适当间隔开。当管道适当间隔开时，管道端部和连接机构设有位于连接机构和管道端部之间的密封件，以保证流体密封。当连接机构互相接合及连接机构和管道接合时，出现尽管很小的管道移动，可能需要施加很大的扭矩从夹紧连接机构到管道的固定件。当进行连接的管道垂直互相叠置时，这种情况更突出，接合连接机构到管道须将一个管道相对另一个升高，以便管道端部之间有适当间隙。对于这样的连接，难以进行可靠的观察，确保连接机构适当装配，难以使键部接合槽，管道按照要求间隔开来保证流体密封。

最好能够提供一种连接机构，其可提供更高的刚性，同时可减少接合连接机构与管道端部形成适当间隔所需的力，另外还提供可靠的观测指示，以指示连接机构已适当安装到管道。

发明内容

本发明涉及一对管道和端对端连接所述管道的连接机构。管道具有位于其各端部附近的圆周槽，连接机构包括多个围绕所述管道圆周设置的部分。各部分具有一对键部，沿径向向内朝管道突出，可与圆周槽接合。键部互相间隔开形成间隔。键部具有楔形截面形状。槽的形状与键部的形状互补，当各部分围绕管道圆周定位时，槽可容纳键部。

一个键部具有面对间隔的内表面和朝间隔外的外表面。外表面最好相对内表面倾斜，因此形成一个键部的楔形截面形状。内表面最好基本上正交于管道的纵轴线。

一个键部还包括位于内和外表面之间的径向面。一个键部的尺寸使得，当一个部分的突部以垫对垫接触或间隔开的形式接合另一个部分的突部时，径向面和外表面保持基本与管道间隔开，内表面接合槽，互相连接管道。

在另一实施例中，外表面接触管道，径向表面与管道间隔开，内表面接合槽，互相连接管道。在又一实施例中，外表面与管道间隔开，径向面和内表面接触管道。或者，一个键部的尺寸可设置成，当一个部分的突部以垫对垫接触或间隔开的形式接合另外部分的突部时，径向面和外表面都与管道接触，内表面接合槽，互相连接管道。

其中一个槽最好包括位于管道的端部附近的第一侧面。第二侧面与第一侧面间隔开并远离管道端部。底面在第一和第二侧面之间延伸。第一和第二侧面中的一个与底面基本正交。

本发明还包括一种端对端连接两个管道到一起的连接机构。管道具有位于其各端部附近的圆周槽，连接机构包括围绕管道圆周设置的第一和第二部分。各部分的端部具有向外延伸的突部。第一部分的突部对准第二部分的突部，可容纳互相连接各部分的固定件。各部分具有一对键部，沿径向向内朝管道突出，可与圆周槽接合。键部互相间隔开形成间隔。各键部具有面对间隔的内表面和朝间隔外的外表面。键部还包括位于内和外表面之间的径向面，键部的尺寸设置成，当第一部分的突部接合第二部分的突部时，径向面和外表面其中至少一个保持基本上与管道间隔开，内表面接合槽，互相连接管道。

本发明还涉及一对管道和端对端连接管道的连接机构。管道具有位于其端部附近的圆周槽，连接机构包括围绕管道圆周设置的多个部分。各部分具有一对键部，沿径向向内朝管道突出，可与圆周槽接合。键部互相间隔开形成间隔，当各部分围绕管道圆周定位时，键部具有的截面形状可基本填充槽。在一实施例中，键部具有凸出圆弧截面形状。

根据本发明的一方面，提供了一对管道和端对端地连接所述管道的连接机构的组合，所述管道具有位于所述管道的各端部附近的圆周槽，所述连接机构包括多个围绕所述管道圆周可周向定位的部分，和端对端连接所述部分的机构，各个所述部分具有一对沿径向向内朝所述管道突出的键部，用以与所述圆周槽接合，所述键部互相间隔开定位并在其间形成间隔，所述键部之一具有朝向所述间隔的内表面，所述内表面的取向正交于所述管道的纵向轴线，所述该个键部具有背离所述间隔的外表面，所述外表面相对于所述纵向轴线成角度地取向，所述该个键部还包括定位在所述内表面和外表面之间的径向面，所述内表面和外表面限定了梯形的键部横截面，所述槽具有与所述键部互补的形状，用以在所述部分围绕所述管道沿周向定位时容纳所述键部。

根据本发明的另一方面，至少两个所述部分于一端部处具有向外延伸的突部，所述突部互相对准并适合容纳固定件，以端对端互相连接所述部分。

根据本发明的另一方面，所述外表面具有基本为平面的截面形状。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述径向面和所述外表面保持基本与所述管道间隔开的关系，所述内表面接合所述槽，以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述外表面定位成接触所述管道，且所述径向面定位成与所述管道隔离开的间隔关系，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述组合还包括多个位于所述外表面上的齿，当所述外表面定位成接触所述管道时，所述齿接合所述槽。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述径向面和所述外表面定位成与所述管道接触，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述径向面具有基本为平面的截面形状。

根据本发明的另一方面，所述径向面和所述管道之间的间隔不大于0.030英寸。

根据本发明的另一方面，所述管道的端部通过缝隙互相分隔开，所述外表面与所述管道间隔开的距离大约为所述管道端部之间间隙的1/2。

根据本发明的另一方面，所述外表面和所述管道之间的间隔不大于0.035英寸。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部以间隔关系连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述径向面和所述外表面保持基本与所述管道间隔开的关系，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部间隔连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述外表面与所述管道接触，并且所述径向面与所述管道间隔开，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部间隔连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述径向面和所述外表面都接触所述管道，所述内表面接合所述槽，以互相连接所述管道。

根据本发明的另一方面，所述径向面具有基本为平面的截面形状。

根据本发明的另一方面，其中一个所述槽包括：第一侧面，位于所述管道的端部附近；第二侧面，与所述第一侧面间隔开，并远离所述管道的所述端部；在所述第一和第二侧面之间延伸的底面；其中，所述第一侧面定向成垂直于所述底面，并且第二侧面与所述底面形成一定角度，所述角度大于90度。

根据本发明的另一方面，所述组合还包括位于所述键部之间的间隔内的密封件，所述密封件绕所述管道沿圆周延伸，提供所述管道端部之间的流体密封。

附图说明

图1是端对端连接两个管道的连接机构的透视图，管道用虚线表示；

图1A是显示图1的连接机构细节的透视图；

图2是图1所示管道连接机构的分解透视图；

图2A是根据本发明的管道连接机构的可选实施例的分解透视图；

图2B是图2一部分的放大透视图；

图3是图1所示的包括连接机构的部分的侧视图；

图4是图3所示部分的底视图；

图4A是部分的可选实施例的侧视图，其中部分具有一个键部和法兰，可与带有法兰的管道或连接件配合；

图5是图1中的剖面5-5的截面图；

图5A和5B是沿图1的剖面5-5的截面图，显示出根据本发明的连接机构的可选实施例；

图6和7是形成管上的槽的滚轧工具的侧视图；

图7A-7G是显示形成管道上的槽的各种滚轧工具的实施例的侧视图；

图8是连接机构的可选实施例的截面图；

图9是根据本发明的连接机构的可选实施例的部分透视图；

图10-15是根据本发明的具有圆周槽的管道的实施例的纵向截面视图；和

图16到图21显示了根据本发明的具有圆周槽的各种连接件和部件。

具体实施方式

图1显示了端对端同轴连接两个管道12，14的管道连接机构10。如图2所示，连接机构10包括至少两个部分16，18。各个部分16，18分别具有突部20，22，突部位于各部分的端部或位于端部附近。位于部分16各端部的突部20与部分18各端部的突部22对准。突部20，22可容纳固定件，最好是螺栓24和螺帽26，以围绕管道12，14端对端互相连接各部分。在一实施例中，如图1所示，突部20通过所谓的“垫对垫接合”的方式接合突部22，当部分16，18如下面所述适当接合管道12，14时，突部互相接触。当部分16，18如图1A所示与管道12，14适当接合时，突部还可以互相间隔形式互相连接。

尽管突部是端对端互相连接各部分的优选方式，但应认识到，还有其他的连接方式，如圆周带，轴向销和锁定把手。这些机构在美国专利No.1,541,601，2,014,313，2,362,454，2,673,102，2,752,174，3,113,791，和4,561,678进行了介绍，所有这些机构在本文中参考引用。

对于大直径管道，有时最好用不止两个部分来形成连接机构10。如图2A所示，管道连接机构10包括互相连接的部分16a，16b并连接到部分18a，18b，部分18a，18b也互相连接。各个部分还最好在各端部设有突部20，22，部分通过固定件，如螺栓24和螺帽26，端对端互相连接。下面通过示例，根据具有带端部突部的两个部分的连接机构，介绍连接机构10。所介绍的各方面可应用于各种可选实施例，与包括连接机构的部分的数量或互相连接各部分的方式无关。

如图2所示，各个部分16，18具有向内朝向管道12，14的圆弧形表面28。一对键部30从圆弧表面28沿径向向内突出。各部分的键部30互相间隔开，其间形成间隔32。如图5清楚显示，为实现管道12和14之间的连接，键部30分别接合绕管道12，14圆周延伸的槽34，36。键部30与槽34，36的接合基本刚性地连接互相同轴的管道12，14并保持其处于预定的间隔，如间隙38所示。密封件40位于间隔32内，位于部分16，18的圆弧表面28和管道12，14之间。管道12，14之间间隙38提供了便于安装连接机构的公差，允许压力流体施加液压力到密封件40，确保管道12，14之间流体密封。

如图2和3清楚显示，各键部30最好具有一对凸面42，位于突部20，22的附近或靠近各部分的端部。凸面42最好从间隔32面朝外，并如图2B所示，相对轴线43倾斜和与键部30相切。凸面具倾斜角45，在各突部附近形成楔形面46，可参见图4。当各部分16，18与槽34和36接合，如图5所示连接管道12到管道14时，凸面42(见图2)是接合槽34和36的第一表面。由凸面42形成的楔形面46机械上具有优点，当部分16，18的突部20，22朝对方移动进入垫对垫接合时，可驱使管道12和14互相分开。当管道12，14之间实现连接时，该楔入动作可保证管部端部的分隔间隙38的实现(见图5)，同时减少使突部20，22朝对方移动的力。突部20，22通常通过旋紧螺帽26(见图1)互相拉近。使用楔形面46得到的机械上的优点可极大地减少施加到螺帽26的使突部20，22垫对垫接合所需要的扭矩，使管道12，14被间隙38分隔，允许大直径的重型管手动连接，即使在互相垂直叠置的情况下。叠置结构的问题是，当将键部30插入槽34，36时，必须升高管道的全部重量以形成间隙38。楔形面46使得这个升高更容易。最好是，如图2B所示，凸面42的倾斜角45相对轴线43的角度最好是大约5度，对于具体设计也可以是大约10度。

使用具有凸面的键部不限于互相连接带槽管道的连接机构，实际上还可用于具有至少一个键部的连接机构。图4A显示了用于连接类似连接部分的连接部分51，可将带槽管道连接到带法兰的管道。连接部分51具有弧形键部30，其两端设有凸面42。如上面所介绍的，凸面可相对键部30倾斜与其相切，形成如图4所示的楔形面46。相对键部设置了法兰53，可与带法兰管道的相配合法兰接合。法兰通过穿过螺栓孔55的固定件固定，称作法兰连接。连接部分51通过连接机构，最好是位于部分的端部附近的突部20，端对端连接到相关连接部分，突部互相对准并通过固定件互相接合，如上面所介绍的和现有技术已知的。

如图5和5A所清楚显示，键部30最好具有当与槽34，36接合时可实现楔入的形状。图5显示了一种结构，其中键部30具有楔形截面。键部30由面对间隔32的内表面50，朝向间隔32外的外表面52，和位于内和外表面之间并沿径向向内面对连接机构接合的管道的径向面54组成。内表面50最好基本正交于轴线48，外表面52相对轴线倾斜，以形成键部30的楔形截面形状。径向上相对键部测得的外表面52和轴线48之间的角度56的范围达到大约70度，优选是50度(可参见图1)，其中轴线48基本与管道12和14的纵向轴线同轴。

尽管图5的截面图显示出表面52，54的具有平面形状，也可以是如凸出，凹进或具有其他形状，当与槽34，36接合时仍可实现楔入。在图5A所示的键部30的可选实施中，其中表面50具有弯曲截面形状，具有与径向面54基本结合的突出半径的形式。

如图4所示，凸面42的径向倾斜角度44最好基本等于键部外表面52的相对纵向轴线48测得的径向倾斜角度56。当安装连接机构各表面接合槽34，36的面对表面时，最好凸面42和键部外表面52的径向倾斜角度互相配合，避免点接触，以减轻可由点对点接触导致的表面之间的擦伤。

键部30接合的槽34和36具有的形状最好与键部的楔形截面形状互补。一般地，键部的截面形状最好可基本填充槽，即使槽和键部的形状不完全互补。下面详细介绍槽36，槽34基本相类似，不必进行单独介绍。槽36由位于管道14的端部14a附近的第一侧面58，与第一侧面58间隔开并远离端部14a的第二侧面60，和在第一和第二侧面之间延伸的底面62组成。槽36和键部30的形状互补的实现是通过使底面62基本平行于径向面54，使第一侧面58基本正交于底面62(因此基本平行于内表面50)，和使第二侧面60基本平行于外表面52(因此倾斜于底面62)。

键部30和突部20，22的尺寸和公差最好设置成，当突部20以垫对垫形式接合突部22时，即如图1所示互相接触时，键部30接合槽34，使得键部的外表面52以所谓的“线-线间隙”形式接触第二侧面60(见图5的左半部)，或者与槽的第二侧面间隔开，间隔由不大于0.035英寸的间隙64形成(如图5的右半部所示)。此外，径向面54也以线-线间隙形式与底面62接触(见图5的左半部)，或与底面62间隔开，间隔由不大于0.030英寸的间隙形成(见图5的右半部)。内表面50名义上接触第一侧面58，如图5所示，对于某些公差条件，还是存在间隙。实际上，使得管道和连接机构具有完全圆形和具有所要求的精确尺寸是难以实现和代价过高的，所以沿圆周围绕管道接头形成有效刚性接头的键部30和槽34，36的各表面之间断续接触。接头刚性可通过使用从键部30的各表面向外突出的齿31来增强，如图2清楚显示。齿31咬入管道的槽表面，增大摩擦，有助于防止管道相对连接机构的转动位移。上面提到的各表面之间的关系同样也可以通过图1A所示的以间隔关系互相连接的突部来实现。

即使键部没有与槽互补的形状，也可实现键部表面和带有槽的表面之间的类似关系，如图5A所示。具有如凸圆形键部30这样的键部的连接机构可具有表面52，可以线-线间隙的形式接触第二侧面60(见图5A的左侧)，或与表面60间隔开(见图5A的右侧)，表面52和60之间的间隙64大约是0.035英寸。另外，表面54和66还可具有线-线间隙或被间隙间隔开，间隙最好不大于0.030英寸。

或者，如图5B所示，当内表面50和外表面52分别接触槽表面58，60，但径向面54与槽的底面62以间隙间隔开时，键部30的楔入作用也可保证。图5B的右侧显示了各个直线键部侧面50，52和54和对应的直线槽侧面58，60和62使得槽和键部具有基本上互补的形状。图5B的左侧显示了外凸的弧形侧面52接合直线表面60，作为键部和槽的形状基本不互补的示例。注意到在左侧显示的槽的底面62相对管道12的表面倾斜。

已经发现，结合上面介绍的公差条件垫对垫接合的突部20，22形成的优选结构具有多种优点。内表面50与第一侧面58的接合使得管道12，14基本上具有精确的相对轴向位置。因为当连接机构安装到管道上时这些表面互相支承，当内部流体压力施加时不会轴向移动。因此设计人员不必考虑因使用时的内部压力而延长管道网络，从而简化了设计。相对较小的间隙64(可能是零)保证了满意的刚度和防止了管道和连接机构之间过大的角度位移，同时用于将间隙限制在要求限度内的公差使得连接机构10可经济地制造。这还使得管道，阀门或其他连接件上的槽可经济地进行加工。间隙根据实际管道的名义上的不圆度设置可有益地提供刚性接头。突部20，22的垫对垫接合提供了可靠的视觉指示，即连接机构10与管道12，14适当接合。

如果希望具有更柔性的连接机构10，允许更大的角度偏转，可使位于连接机构一端或两端的间隙64大于前面提到的限度0.035英寸。对于柔性的连接机构，发现最好使表面52和60之间的间隙64为图5所示的管道12，14的端部之间间隙38的尺寸的1/2。

还可以在所有公差条件下使得键部30无间隙地接合槽34，36。这样的结构具有键部楔入提供刚性接头的优点。但是，这样的结构也保持突部20，22垫对垫接合就不太实际了，因为难以经济地制造连接机构和管道达到需要的公差，保证键部和槽的垫对垫接合和全接触圆周楔入接合。对于垫对垫接合不能在名义上保持的结构，如图9所示，最好使用位于部分16的突部20附近的舌部110，其可卡接到部分18的突部22附近的凹部112。当接头承受高内部压力时，舌部可防止密封件40不会通过突部20，22之间的间隙推开。

如图6所示，槽36最好通过冷加工形成管道14的材料形成。在优选实施例中，槽36包括第一侧面37，其位于管道14的端部附近；第二侧面60，位于相对第一侧面间隔开的位置并远离管道的端部；和底面41，其在第一和第二侧面之间延伸。第二侧面最好相对底面倾斜角度43，角度43大于90度。

采用的滚轧工具68的周边截面形状与槽的希望形状基本相同。通过围绕管道移动滚轧工具或绕纵轴线48相对滚轧工具移动管道，驱使滚轧工具68绕圆周接合管道14的外表面70。支承滚轮72相对于滚轧工具68接合管道14的内表面74。管壁76在滚轧工具68和支承滚轮72之间受压缩。使用支承滚轮72提供了滚轧工具的反作用表面。支承滚论还可通过在滚轧槽期间帮助材料流动保证实现精确槽形状。

在冷加工形成具有倾斜第二侧面60的槽36期间，发现滚轧工具68和管道14之间产生很大的摩擦。摩擦由滚轧工具68的倾斜表面78和倾斜表面形成的槽36的倾斜第二侧面60之间的接触产生。因为是倾斜的，倾斜表面78上的点距滚轧工具68的旋转轴线80的距离不同。由于距轴线80的距离不同，对于滚轧工具68的特定角速度，表面78上的点互相以不同的线速度移动。距离轴线80最远的点移动的最快，最接近轴线的各个点移动的最慢。因此，沿倾斜表面78存在速度差，这使得当滚轧工具68相对管道14转动形成槽时，表面78相对槽36的第二侧面60滑动。滚轧工具和管道之间的相对滑动造成摩擦。摩擦产生的过大热量可造成滚轧工具轴承润滑剂分解，当对不同尺寸的管道更换工具时，使滚轧工具过热难以处理。滚轮工具必须进行冷却，然后进行更换，造成时间损失。

为了减少过多热量的产生，滚轧工具82，如图7所示，用于形成管道14的槽84。在槽84，第二侧面86具有相对底面90倾斜的第一表面部分88，和位于底面90附近的第二表面部分92，基本正交于底面，因此减少了倾斜的第二侧面86的尺寸。通过减少滚轧工具82和槽84上的倾斜表面区的尺寸，冷加工形成槽期间形成的摩擦减少。倾斜的第一表面部分88仍能提供上面介绍的第二侧面60的优点。接合槽84的连接机构10的示例在图8显示。

滚轧工具82的圆周面94的截面形状与槽84互补，该形状包括第一圆周表面99，基本上正交于滚轧工具82的旋转轴线80；第二圆周表面98，与第一圆周表面99间隔开并基本上正交于轴线80；径向面100，在第一和第二圆周表面之间延伸并基本上平行于轴线80；及倾斜表面102，位于圆周面100的附近并倾斜于轴线80。倾斜表面102最好相对轴线80倾斜达大约70度，最好是大约50度。表面102从第二圆周面倾斜，因此当形成槽84时与管道接触。

对于与上面介绍的形状不同的槽截面形状也可以实现键部30和管道的槽之间的楔入。对于楔入的主要判据是，管道表面的槽宽度大于槽底面的宽度。图10-15显示了满足这个判据的各种槽结构。图10显示了槽114，其部分由具有凹进截面形状的侧部116形成。图11显示槽118，其部分由具有凸起截面形状的侧部120形成。图12中，槽122部分由具有第一和第二倾斜部分124a，124b的侧部124形成。第一倾斜部分124a的斜率大于第二倾斜部分124b。图13显示了槽126，其部分由具有第一和第二倾斜部分128a，128b的侧部128形成。第一倾斜部分128a的斜率小于第二倾斜部分128b。也可以对半径部分和倾斜部分进行组合，如图14所示，其中槽130具有半径部分132和倾斜部分134。图15显示了具有楔形截面形状的槽136的示例，与其他示例的槽相比，没有明显的底部。槽136由互相相对倾斜的侧部136a和136b形成。所有这些设计的共同特征是，管道表面的槽的宽度138大于槽底面的宽度140。注意到，尽管底面最好基本上平行于管道表面，但也可以是曲面，如图10所示，或没有底面，如图15所示，底面宽度基本为零。底面还可以是倾斜的，如图5B所示。

如上所述的形成槽的滚轧工具在图7A-7G中显示。图7A中，滚轧工具101可绕轴线80转动，具有与第一表面部分105和第二表面部分107侧面相接的径向表面部分103。滚轮表面部分105最好正交于轴线80，可导致形成基本垂直的槽侧面。滚轮表面部分是凹进的，可导致凸起的槽侧面120，如图11所示。

类似地，滚轧工具109，如图7B所示，具有径向表面部分111，径向表面部分111在正交表面部分113和突出表面部分115之间延伸。这样的滚轮可产生带有凹进侧面116的槽，如图10所示。

图7C和7D显示了另外的滚轮实施例117，119，分别具有表面部分121，其具有相对轴线80倾斜的第一表面123和也相对轴线80倾斜的第二表面125，但倾斜的角度不同。在滚轧工具117，第一表面部分的斜率大于第二表面部分的斜率，该滚轮可产生如图12所示的槽122。在滚轧工具119，第一表面部分的斜率小于第二表面部分的斜率，该滚轮可产生槽126，具有如图12所示的倾斜侧面124。

滚轧工具127，如图7E所示，没有径向面，倾斜表面129相交于表面部分131，表面部分131基本正交于旋转轴线80。滚轧工具127可用于形成图15显示的槽。

滚轧工具133，如图7F所示，具有弯曲的径向面135和倾斜表面，以及正交表面137。该弯曲表面可以是凸起的，凹进的，正弦曲线，双曲线或不规则曲线。

如图7G所示，滚轮139可具有径向面141，其相对旋转轴线80倾斜。该滚轧工具可产生图5B所示的槽。

尽管在已经介绍的连接机构的键部施加到管道端部时，槽可实现明显的楔入作用，这些槽也可以用于连接管道连接件。例如，图16显示了弯头连接件141，其任一端可具有圆周槽142。槽142可具有任何的如图5，10-15所示的截面形状或如上所述的变化。类似地，图17所示的三通连接件144设有槽146，最好位于各端部附近，槽可形成楔入作用，将连接件连接到管道或其他连接件，如文中所介绍的。图18显示了连接件148，在一端附近设有楔形槽150，在相对的端部设有法兰152。连接件148允许使用机械连接机构的管道连接到使用法兰的另一管道。此外，如图19和20所示，其他类型的连接件，如渐缩管154(见图19)，用于连接具有不同直径的管道；或短接管156(见图20)，其也可从设有槽158，160受益，槽158，160类似于上面所介绍和所显示的，可增加连接机构和槽之间的楔入作用，保证更大刚性或更大柔性的接头，这取决于上面介绍的连接机构的公差。

如图21所显示的，涉及控制流体流动的部件，如阀门162，也可设有类似于上面介绍的槽164来连接阀门到管道、连接件或其他使用如文中介绍的机械连接机构的部件。

根据本发明的管道连接机构结合了刚性连接和可靠视觉指示的优点，可确定连接机构适当地接合管道实现了流体密封接头。连接机构具有公差，使得可经济地生产连接机构，并仍可在管道之间产生基本刚性的接头。

Claims (17)

1.一对管道和端对端地连接所述管道的连接机构的组合，所述管道具有位于所述管道的各端部附近的圆周槽，所述连接机构包括多个围绕所述管道圆周可周向定位的部分，和端对端连接所述部分的机构，各个所述部分具有一对沿径向向内朝所述管道突出的键部，用以与所述圆周槽接合，所述键部互相间隔开定位并在其间形成间隔，所述键部之一具有朝向所述间隔的内表面，所述内表面的取向正交于所述管道的纵向轴线，所述该个键部具有背离所述间隔的外表面，所述外表面相对于所述纵向轴线成角度地取向，所述该个键部还包括定位在所述内表面和外表面之间的径向面，所述内表面和外表面限定了梯形的键部横截面，所述槽具有与所述键部互补的形状，用以在所述部分围绕所述管道沿周向定位时容纳所述键部。

2.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，至少两个所述部分于一端部处具有向外延伸的突部，所述突部互相对准并适合容纳固定件，以端对端互相连接所述部分。

3.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述外表面具有基本为平面的截面形状。

4.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述径向面和所述外表面保持基本与所述管道间隔开的关系，所述内表面接合所述槽，以互相连接所述管道。

5.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述外表面定位成接触所述管道，且所述径向面定位成与所述管道隔离开的间隔关系，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

6.根据权利要求5所述的组合，其特征在于，还包括多个位于所述外表面上的齿，当所述外表面定位成接触所述管道时，所述齿接合所述槽。

7.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部以垫对垫接触形式接合所述部分中的另一个上的突部时，所述径向面和所述外表面定位成与所述管道接触，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

8.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述径向面具有基本为平面的截面形状。

9.根据权利要求4所述的组合，其特征在于，所述径向面和所述管道之间的间隔不大于0.030英寸。

10.根据权利要求4所述的组合，其特征在于，所述管道的端部通过缝隙互相分隔开，所述外表面与所述管道间隔开的距离大约为所述管道端部之间间隙的1/2。

11.根据权利要求4所述的组合，其特征在于，所述外表面和所述管道之间的间隔不大于0.035英寸。

12.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部以间隔关系连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述径向面和所述外表面保持基本与所述管道间隔开的关系，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

13.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部间隔连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述外表面与所述管道接触，并且所述径向面与所述管道间隔开，所述内表面接合所述槽以互相连接所述管道。

14.根据权利要求2所述的组合，其特征在于，所述该个键部的尺寸使得当所述部分中的一个上的所述突部间隔连接到所述部分中的另一个上的所述突部时，所述径向面和所述外表面都接触所述管道，所述内表面接合所述槽，以互相连接所述管道。

15.根据权利要求13所述的组合，其特征在于，所述径向面具有基本为平面的截面形状。

16.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，其中一个所述槽包括：

第一侧面，位于所述管道的端部附近；

第二侧面，与所述第一侧面间隔开，并远离所述管道的所述端部；

在所述第一和第二侧面之间延伸的底面；和

其中，所述第一侧面定向成正交于所述底面，并且第二侧面与所述底面形成一定角度，所述角度大于90度。

17.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，还包括位于所述键部之间的间隔内的密封件，所述密封件绕所述管道沿圆周延伸，提供所述管道端部之间的流体密封。

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