CN101865336B - 可变形的机械管接头 - Google Patents

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Abstract

公开了一种可变形的机械管接头。该接头具有其跨在待连接的管件端部上的多个可互连段。这些段具有与管件的外表面相接合的弧形表面。外表面以小于180°的角度对向，并且具有大于管件外表面的曲率半径的曲率半径。这些段具有可以可调地上紧的连接部件，用于将这些段彼此相连。当上紧连接部件时，弧形表面变形，并且符合管件的外表面的曲率半径。

Description

可变形的机械管接头
本申请是申请号为200580000685.9(PCT国际申请的申请号：PCT/US2005/016162)、申请日为2005年05月10日、发明名称为“可变形的机械管接头”的中国发明专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及可变形以符合管件的机械管接头，从而允许接头预先装配以及作为一个单元来装配。
发明背景
用于将管件端对端结合在一起的机械接头包括可互连的段，其可定位成周向地围绕同轴地对准的管件的端部。用语″管件″在这里用于描述具有管状形状的任何管状制品或构件。管件包括管材、管配件如弯管、管帽和丁字管，以及流体控制构件例如阀、渐缩管、过滤器、节流器、压力调节器等等。
各机械接头段包括具有弧形表面的外壳，其从外壳径向向内地突出，并与平端管件或围绕各个待结合管件延伸的周向凹槽相接合。弧形表面和管件之间的接合提供了对接头的机械约束，并确保管件即使在高的内压力和外力下也可保持联接。外壳限定了容纳垫片或密封件的环形槽道，密封件一般为弹性体环，其与各管件端部相接合并且与这些段相配合，以提供不透过流体的密封。这些段具有连接部件，其一般为从外壳向外突出的凸耳的形式。凸耳适于容纳紧固件，例如螺母和螺栓，其可以可调地上紧以便将这些段彼此朝着对方拉动。
为了保证接头和管件之间的良好配合，现有技术接头上的弧形表面所具有的曲率半径基本上与待接合管件的外表面的曲率半径相匹配。对于与带凹槽的管件一起使用的接头而言，弧形表面的曲率半径小于凹槽外侧的管件的外表面的曲率半径，使得弧形表面正确地配合在凹槽内并与之相接合。
在现有技术的接头中，接头的弧形表面和管件的外表面之间的这种几何形状关系导致在使用机械接头时冗长和费时的安装过程。典型地，技术人员接受接头，其中段被螺栓连接在一起，并且环密封件被保持在所述段的槽道内。技术人员首先通过拧松接头来拆下它，取下环密封件，并加上润滑油(如果未提前润滑的话)，并将它定位成围绕待结合管件的端部。环密封件的安装要求它被润滑并且延伸以容纳管件，这通常是困难且肮脏的工作，因为环密封件通常比较刚硬，并且润滑会使得人工操纵密封件变得困难。在环密封件放置就位于两个管件上之后，将这些段一次一个地放置成跨在管件端上，并将环密封件固定成贴靠于其上。在放置过程中，段接合在密封件上，弧形表面与凹槽对准，将螺栓插入穿过凸耳，将螺母旋拧在螺栓上并上紧，将接头段彼此朝着对方拉动，压紧密封件并将弧形表面接合在凹槽内。
从以上描述中可以清楚，根据现有技术的机械管接头安装要求技术人员一般要处理至少七个单独的零部件(即使在接头具有两个以上的段时)，并且必须完全地拆下和重新安装接头。如果技术人员可安装机械管接头而无需首先完全地拆下该接头然后逐件地重新装上，则可以节省大量的时间、人工和费用。
发明概要
本发明涉及可互连式管接头段。各段可定位成跨在一对管件的相对端部上，以便将管件以端对端的关系固定在一起。管件的端部具有大致圆柱形外形的外表面。各段包括一对弧形表面，其适于与管件的外表面相接合。弧形表面彼此之间间隔开。弧形表面以小于180°的角度对向，并且所具有的曲率半径大于管件的外表面的曲率半径。各段还包括用于将一个接头段可调地连接在另一个接头段上的连接部件。该连接部件可以可调地上紧，用于将段的弧形表面拉在一起。这些段可通过连接部件的可调上紧而变形，以便使弧形表面的曲率符合管件的外表面。
优选的是，这些段是基本上可弹性变形的，并且弧形表面从段上径向向内地突出。连接部件包括从各段的端向外延伸的一对凸起。这些凸起适于容纳用于可调地将段彼此相连的紧固件，紧固件可以可调地上紧，以用于将段的弧形表面拉在一起，以形成与管件外表面的接合。优选的是，这些凸起包括凸耳，具有穿过其中以适于容纳紧固件的孔。
本发明还涉及管接头，其可定位成跨在一对管件的相对端部上，用于将管件以端对端的关系固定在一起。同样，管件的端部具有大致圆柱形外形的外表面。管接头包括第一和第二接头段。各接头段具有适于与管件的外表面相接合的一对弧形表面。这些弧形表面彼此之间间隔开。弧形表面以小于180°的角度对向，并且所具有的曲率半径大于管件的外表面的曲率半径。各接头段具有用于将一个接头段可调地连接在另一个接头段上的连接部件。这些连接部件可以可调地上紧，以用于将段的弧形表面拉在一起。这些段可通过连接部件的可调上紧而变形，以便使弧形表面的曲率基本上符合管件的外表面。
一种管接头还包括柔性的弹性密封件。该密封件优选为大致圆形环，其内径大小设置成可容纳管件。该密封件设在第一和第二接头段的弧形表面之间。该密封件具有一定的外径，其在大小上设置成可将第一和第二接头段定位成彼此之间间隔开足够远的关系，从而允许管件以插入到第一和第二接头段之间而形成端对端的关系。当连接部件可调地上紧以便将弧形表面拉在一起并使段的曲率符合管件的外表面时，该密封件可变形。
优选的是，各第一和第二段还包括一对角定向的表面，其设置成相邻于各连接部件。各段上的角定向的表面具有相反的斜度。一个段上的角定向的表面与另一段上的角定向的表面形成相面对的关系。这些角定向的段在段被拉在一起时彼此接合，并导致这些段围绕基本上垂直于管件的轴线而彼此相对地旋转。段被拉在一起并旋转的效果就迫使在弧形表面和凹槽之间形成接合，以提供围绕接点的所有轴线的刚度。
在另一实施例中，管接头包括弧形带，其具有处于大致相对关系的第一端和第二端。这些端彼此间隔开。所述带围绕并限定了中心空间。第一和第二弧形表面沿着所述带在其一侧上沿长度方向安装。弧形表面处于彼此并排地间隔开的关系，并且大致径向向内地突出而进入中心空间中。弧形表面所具有的曲率半径大于管件的外表面的曲率半径。管件的端部可插入中心空间中。连接部件安装在段的第一端和第二端上。连接部件可以可调地上紧，以用于将第一端和第二端彼此朝着对方拉动。带是可变形的，从而允许第一端和第二端在连接部件可调上紧时彼此朝着对方运动。弧形表面因此就与管件的外表面形成接合，弧形表面的曲率基本上符合管件外表面的曲率。
带的变形可以是弹性的、塑性的，或者可通过设在第一端和第二端之间的铰链来促进变形。铰链允许所述带的第一部分相对于所述带的第二部分枢轴转动，以用于将管容纳在中心空间内。
本发明还包括将管件的相对端部以端对端的关系固定在一起的方法。该方法包括以下步骤：
(A)提供管接头，其具有围绕中心空间端对端地彼此相连的多个接头段，该接头段具有适于与管的外表面相接合的弧形表面；
(B)将管件的端部插入中心空间中；和
(C)使接头段变形，以便使接头段的弧形表面的曲率符合管件的外表面。
附图简介
图1-1B是根据本发明的可变形的机械管接头的纵剖视图；
图2和3是图1所示管接头的局部剖视图；
图4和5是可与根据本发明的管接头一起使用的密封件的局部切开的透视图；
图6-7和图8是根据本发明的各种管接头实施例的轴向视图；
图7A和9-13是根据本发明的管接头实施例的纵剖视图；
图14是根据本发明的管接头的透视图；
图15是图14所示管接头的侧视图；
图16是沿着图14中的线16-16剖开的剖视图；
图17是根据本发明的管接头实施例的局部切开的轴向视图；
图18是根据本发明的管接头实施例的轴向视图；
图19是根据本发明的管接头实施例的轴向视图；
图20是根据本发明的管接头实施例的局部切开的轴向视图；
图21是图20所示管接头的局部剖视图；
图22是根据本发明的管接头实施例的局部切开的轴向视图；
图23是根据本发明的管接头实施例的轴向视图；和
图24-26是根据本发明的管接头实施例的轴向视图。
实施例的详细描述
图1和2显示了根据本发明的管接头10。接头10由接头段12和14形成，接头段12和14可彼此互连以便跨在管件16和18的端部16a和18a上，用于将管件以端对端的关系固定在一起。管件端部的各自外表面20和22为大致圆柱形外形。
通过连接部件来进行接头段12和14的互连，连接部件优选为凸耳24和26的形式，如图2最佳地所示。凸耳优选设在各段的各端，并且从段上向外突出。凸耳24和26定位成彼此面对，并且适于容纳紧固件，紧固件优选为螺栓28和螺母30的形式，其可以可调地上紧并且与凸耳24和26相配合，以用于将接头段可调地彼此相连，如下文中进一步详细描述。
如图1最佳地所示，各段12和14包括一对弧形表面32和34。弧形表面彼此之间间隔开，并且优选朝着管件16和18径向向内地突出。表面从具有结合在后壁40上的侧壁38的外壳36上延伸出，侧壁和后壁形成了容纳密封件44的槽道42。
密封件44的示例如图4和5所示。密封件44优选为由弹性体材料形成的柔性的弹性环。密封件可具有唇边46，其利用管内的内压力以增加密封件和管件16和18的外表面20和22之间的密封力。如图5所示，密封件44还可具有处于唇边46之间的舌状体48，舌状体围绕密封件周向地延伸，并且径向向内地突出。舌状体48提供了止挡面，其与管件16和18的端相接合，以确保密封件44相对于管件的正确定位，如下文中进一步详述。管件与舌状体48的接合还实现了弧形表面与凹槽(如果存在的话)的对准，或与管件外表面上的对准标记对准。
如图2所示，弧形表面32和34的曲率半径50大于管件16和18的外表面20和22的曲率半径52。另外，弧形表面32以小于180°的角度54对向。角度54在大约40°和大约179°之间是比较实用的。作为这种弧形表面几何形状的结果，段12和14可各自单独地预先装配，使得管件16和18可直接插入图1所示接头10中，而无需首先拆下接头。
该特征提供了比必须逐件地安装在管端上的现有技术接头优越得多的优点。管端与根据本发明的接头10的结合可比现有技术的接头更平滑和更快速地进行，因为技术人员需应付的部件更少，并且不必将螺母旋拧在螺栓上。在图1所示实施例中，密封件44具有外径56，其在尺寸上设置成可以足以允许管端如上所述地插入的间隔开关系来保持接头段12和14。密封件的内径58在尺寸上设置成可简单地通过将接头推到管件上或通过将管件插入接头中，来容纳管件的端部16a和18a。具有用于以间隔开的关系来支撑住段的不同特征的其它实施例如下所述。
在管件16和18插入图1A所示接头10中之后，上紧螺母30(也可见图2)。螺母30与其螺栓28相配合，以便将段12上的弧形表面32和34朝着段14上的弧形表面拉动。螺母的上紧在凸耳24和26上施加了作用力，这会使段与管件相接触并导致段12和14变形，使得弧形表面32和34的曲率半径50基本上符合管件16和18的曲率半径52。这一动作通过比较图2及图3与图1A和1B来显示，其中，弧形表面和管外表面之间的间隔60在弧形表面与管端的外表面相接合时会变小。段12和14的变形优选为大致弹性变形，从而在松开螺母30时允许段基本上回弹至其原始形状，因此就允许可以本文所述的根据本发明的方式来重新使用接头10。这些段还可设计成具有重要的塑性变形，其中，这种变形使段发生永久变形。对于实用接头而言，作为上紧紧固件的结果，在这些段中会出现一定程度的塑性变形和弹性变形。另外，当段12和14处于未变形状态(图2)时，凸耳24和26可彼此之间形成一定的角定向。高达大约10°的相对角度62是比较实用的。如图3所示，当段变形时，凸耳24和26的相对角定向减小，几何形状可设计成使得一旦弧形表面32和34基本上符合外表面20和22，则凸耳基本上平行。这是优选的，因为，在完全上紧时，螺栓头和螺母将与凸耳成大致平面的接触，从而避免了减小螺栓中的弯矩，这种弯矩的变小会导致螺栓永久变形。密封件44也通过该过程而变形，如图1B所示，其中唇边46与管件外表面20和22完全相接合。因为密封件44是基本上不可压缩的，因此必须提供密封件在被所述段压缩时供其膨胀的空间。该空间通过设在后壁40内且处于侧壁38之间的凹形64来提供。凹形64实际上可采取任何实用形状，并且允许密封件在被加热或暴露于流体中出现体积变化，从而将密封件的变形更均匀地分配在其周边上，并且减轻了密封件从凸耳之间的段之间向外地挤出的倾向性。该凹形还可防止舌状体48(如有的话)被迫压在管件端部之间以及阻止流体穿过其中。
如图2和3所示，对于预先装配的接头10而言，有利地将螺母30保持就位于螺栓28上，螺栓28将段12和14保持所需的间隔开的关系，这由所述段和密封件44之间的接触来确定。这可有利地通过使螺栓28的螺纹29变形，优选通过铆接来实现。铆接螺栓阻止了螺母的旋转，并且可防止它们例如在运输过程中因振动影响而从螺栓上拧下，并将接头保持在预先装配好的状态下，使其所有零部件在安装之前保持在一起。铆接易于在螺母通过扳手上紧时得以克服。
段的弯曲刚度可调节，以控制使其变形所必需的力量，从而减小所需的装配转矩以及减轻螺母和凸耳之间的磨损。如图6所示，弯曲柔性增大的段66可通过减小段的惯性矩面积而形成于段12和14的外壳36中。这种减小优选通过在后壁40和弧形表面32和34中增加一个或多个切口68来实现。
或者，如图7所示，这些段可具有弧形表面32和34(未示出)，其包括向内突出的齿69。齿69与管件的外表面相接合，以提供机械约束，并且在用于平端管件时是尤其有利的。齿69可以是连续的，如段14上所示，或者是间断的，如段12所示。优选用于小接头的单个齿也是可行的。如图7A所示，齿69还可在段的相反侧上成对地设置，以增大接头所提供的机械约束。
尽管根据本发明的接头如上所述为包括两个段，但这仅仅是示例性方式。带有两个以上段的接头也是可行的，并且因制造成本而优选用于更大直径的管，这是因为减小段的直径在经济上是有利的。另一优点在于减小了凸耳之间的间隔，从而只要求更少圈数的螺母和更短的螺栓。因此在安装过程中可使用标准深度的插座。图8显示了接头实施例72的示例，其具有与如上所述类似的四个段74。
因此，就显示了接头，其中所有的弧形表面具有基本上相同的曲率半径。而这种构造适用于具有大致彼此相同直径的连接管，图9显示了用于不同直径接头管件的接头实施例76。接头76由两个段78和80形成(然而也可具有两个以上的段)。各段具有第一曲率半径84的第一弧形表面82，以及第二弧形表面86，其具有小于第一曲率半径84的第二曲率半径88。这就允许接头76将具有更大直径的管件90连接在具有更小直径的管件92上。与上述接头类似，曲率半径84大于管件90外表面的曲率半径，并且曲率半径88大于管件92的曲率半径。这种几何形状关系允许管件90和92插入到预先装配的接头76中，并实现本发明的优点。接头段78和80通过可调的连接部件施加作用力而变形，以便使曲率半径符合管件的外表面。
在一个优选实施例中，如图10所示，接头10的向内突出的弧形表面32和34与形成于管件端部16a和18a的外表面20和22中的凹槽94相接合。弧形表面32和34及其相应凹槽94之间的相互作用允许接头以提供较高的端部约束，以抵抗内压力或外部载荷所导致的作用力。为了实现更高的端部约束，已经发现可以增加与管件中的第二组凹槽相互作用的第二组弧形表面。该实施例如图11所示，其中接头96包括段98和100，各段具有从所述段向内突出的两对弧形表面102和104。这些成对的弧形表面彼此之间基本上平行并间隔开，并且接合在与其相连在一起的管件108和110的表面中的成对凹槽106上。
在另一实施例中，如图12所示，例如根据本发明的接头10可用于具有抬起的周向台肩116的管件112和114，台肩116通过段12和14的弧形表面32和34来形成接合。或者，如图13所示，根据本发明的接头118具有段120和122，其各自的弧形表面124和126与具有扩开式端部132和134的管件128和130一起使用。应注意到，在如图9-13所示的示例实施例中，密封件44具有舌状体48，其可有效地用于通过插入而将管端定位在接头内，舌状体用作管止挡件，帮助将管端定位在接头内的正确深度处。
另一接头实施例136如图14所示。接头136包括其中凸耳142和144从中延伸出的两个段138和140，凸耳与紧固件146相配合以用作连接部件，用于将一个接头段可调地连接在另一个接头段上。如上所述，各段具有一对各自优选从段径向向内地突出的弧形表面148，150。弧形表面以小于180°的角度152对向，并且所具有曲率半径154大于接头将与其结合在一起的管件的曲率半径。防旋转的齿70设置成相邻于弧形表面并且径向向内地突出，以便与管件相接合并提供扭转刚度。
如图14最佳地所示，各段138和140具有一对角定向的表面部分156和158，其定位成相邻于各凸耳142和144。如图所示，表面部分156的斜度可与各段上表面部分158的斜度相反。(这两个表面也可沿着相同方向倾斜)。段上表面之间的这种相反的斜度关系导致表面具有适合的斜度，其以相对关系设在预先装配的接头中，如图15所示。当紧固件146上紧时，会使弧形表面符合管件的外表面，各段上的成角表面部分156和158彼此相对地接合和滑动，从而导致这些段被拉在一起，并且围绕轴线160在相反方向上彼此相对地旋转，轴线160定向成基本上垂直于待结合管件的轴线。段138和140的这些运动导致弧形表面148和150将凹槽接合在管件中，并且为上述所有节点轴线增加了刚度。对于具有带相同斜度的表面部分的接头段而言，接头以类似的效果而彼此相对地在相反方向上沿着管运动。
如图16中的剖视图所示，形成接头136的段138和140具有外壳164所限定的槽道162。外壳由后壁166和侧壁168形成，并且容纳有密封件170，该密封件在尺寸上设置成可将段138和140定位成间隔开的关系，从而允许将管件插入到图14所示预先装配的接头中。凹形172设在后壁中，以便在密封件被加热或暴露于流体中时提供用于密封件体积变化的空间，以及用于防止舌状体48被迫压在管件端部之间，以及阻止因密封件压缩而导致穿过其中的流动。
在另一接头实施例中，如图17所示，接头174仍包括至少两个接头段176和178，它们各自具有如上所述的向内突出弧形表面180。然而，弧形表面180具有设在相反端的凹部182和184。凹部182和184在接头的3点钟位置和9点钟位置处提供了间隙，在这里最需要允许管件插入到预先装配的接头174中。在这些位置处可实现的增大间隙允许与在表面端无法实现间隙的情形相比，接头段176和178在预装配的构造中彼此之间的间隔更紧密。通过使预先装配的接头的段更紧密地靠在一起，就可使弧形表面符合管件外表面所需的变形量得以减小，从而减少了上紧紧固件所需的能量。
根据本发明的另一接头实施例192如图18所示。接头192包括围绕中心空间196的弧形带194。带194具有设置成彼此相对的相反端198和200。端198和200在预先装配的接头中形成间隔开的关系，并且具有安装于其上的连接部件，优选为适于容纳紧固件如螺栓206和螺母208的突出凸耳202和204形式。螺栓和螺母与凸耳相配合，以便使带194变形，并在管件已插入中心空间196以便以端对端的关系形成连接之后，将端198和200彼此朝着对方拉紧。带194具有一对弧形表面210，在图中只能见到其中之一。弧形表面沿长度方向而彼此成间隔开的关系，如图10所示并且如上针对其它实施例所述。弧形表面210具有比将要与接头结合在一起的管端的外表面更大的曲率半径。这种几何形状构造以及端198和200的分开允许管件插入到中心空间196中。通过上紧螺母208，带194产生变形，使得弧形表面210的曲率半径被迫符合与之相接合的管件外表面的曲率半径。应注意，在预先装配的状态下，突出的凸耳202和204优选彼此相对地角定向，并且具有达大约20°的相对角度212。紧固件的上紧将凸耳彼此朝着对方拉紧，并导致相对角度212减小至优选为其中凸耳基本上彼此平行的程度。这在用于柔性接头时是尤其有利的，这种柔性接头不会根据管件变形而形成导致与螺栓一起变形的反应点，在反应点处引起的摩擦会抑制柔性。
接头192包括设在带194内并处于弧形表面210之间的密封件214。密封件214可类似于图4和5所示的密封件，并且在尺寸上设置成可容纳管件，以便在带变形时用于形成不透过流体的密封。
接头192的弯曲柔性可通过减小带194的惯性矩面积来进行调节。这种调节可通过将切口216设在带中来进行。或者，如图19所示，铰链218可设在端198和200之间。铰链218优选设置成离带的端部是等距的，并且提供了无限的弯曲柔性，从而减小了将端198和200彼此朝着对方拉动所需的加在紧固件上的扭矩。当弧形表面210与管件的外表面相接合以使该表面的半径符合管件外表面的半径时，带194仍会变形。当存在铰链时，密封件214在尺寸上设置成可将凸耳202和204保持成间隔开的关系，使得可插入管件。对于如上所述的有铰链和无铰链的接头而言，弧形表面优选从带上径向向内地突出，并且可具有彼此不同的曲率半径，如图9所示，以允许接头192可用于连接具有不同直径的管。
图20显示了预先装配的接头220，它不依靠密封件222来保持其段224和226成间隔开的关系，并且易于容纳管件如228。接头220具有隔块230，其在段224和226之间延伸并且将这些段保持间隔开的关系。在该示例性实施例中，隔块230包括伸缩式管232，其设在从这些段中延伸出的相对的凸耳234和236之间。管232优选具有薄壁和圆形的截面，并且同轴地设置成围绕紧固件238。管可由轻质金属或聚合物材料如聚丙烯制成，并且可在其表面上具有划线240以形成弱化区，这种弱化区有助于管在紧固件238所施加的压载荷的作用下压溃。其它材料如纸板和橡胶也是可行的。管设计成具有足够的强度，以便在运输、装卸和安装过程中以间隔开的关系来支撑段，但可在技术人员能够施加优选通过扳手手动上紧紧固件所施加的预定压载荷的作用下压溃。
在使用中，将要端对端地结合在一起的管件插入到段224和226之间。然后上紧紧固件238，以便将这些段彼此朝着对方拉紧而与管件相接合。紧固件的上紧将管232置于压载荷下，并且管在达到预定载荷时如图21所示地发生皱折和收缩，以允许段彼此朝着对方运动并与管件相接合以进行结合。
设在段之间的隔块可与任何类型的机械接头一起使用。应注意在图20和21中，段224和226具有弧形表面242，弧形表面242的曲率半径与设计成将与其相接合的管件228的外表面的曲率半径基本上相同。为了在管件228和段之间提供间隙从而允许管件插入接头中同时仍保持适当的紧固件长度，凹部244和246设在弧形表面242的相反端处，如图20最佳地所示。凹部在接头的3点钟位置和9点钟位置处提供了间隙，以允许管件插入到预先装配的接头220中。
图22显示了另一接头实施例254，其在包括接头的段256和258之间具有隔块230。在该示例中，隔块230包括管260，其也与紧固件262同轴地设置并且处于从段上突出的相对凸耳264和266之间。管260具有波纹268，其在通过上紧紧固件施加压载荷时有助于管的压缩。应注意，段256和258与针对图1和2如上所述的段相类似，其中段的弧形表面具有比管件更大的曲率半径。
用于将接头段保持间隔开关系的隔块的另一示例如图23所示。接头270包括具有向外突出式凸耳266和268的段272和274，当接头预先装配时，凸耳266和268设置成相面对的关系。这些段通过在凸耳之间延伸的紧固件280而保持在一起。优选为块状主体284形式的隔块282设在凸耳266和268之间。主体284可从凸耳之间取下，以允许上紧紧固件并将段拉紧至与待连接管件相接合。
主体284可以可释放地连接在段上，例如通过凸耳266和268之间的摩擦而保持在一起。柔性的弹性材料尤其可有利地用于形成主体，因为由这类材料制成的主体可提供足够的强度和刚度，从而在恶劣的装卸过程中可使接头保持间隔开的关系，但同时可根据要求易于变形以便易于拆下。如果采用聚合物材料来形成主体，则主体可通过热熔接或通过可在主体和段之间提供可松开式粘合的粘合剂而结合在凸耳上。
图24显示了不可变形的接头实施例286，其采用隔块288来使接头段290和292保持间隔开的关系，使得管件可以如图所示的预先装配状态而插入到接头段290和292之间。接头286没有凹部或其它可提供有助于将管件以端对端的关系插入段之间的间隙中的特征，而是依靠隔块提供足够的分离来提供足够的间隙。隔块288可与如上所述的隔块相类似。
根据本发明的隔块还可与各种其它类型的接头一起使用。如图19所示，隔块288可用于带铰链的接头实施例192中，以保持凸耳202和204成间隔开的关系，使得可插入管件。尽管显示了管状隔块，然而可以理解，本文所述的任何隔块可用于这种接头中。
图25显示了异径接头294，用于将法兰管连接在无法兰管例如带凹槽的或平端的管上。接头294包括接头段296和298，其各自具有位于一侧上的径向延伸法兰300以及位于相反侧上的弧形表面302。段296和298通过隔块304保持间隔开的关系，隔块304可包括伸缩式管状隔块306或可拆式隔块308，或者本文所述的其它类型的隔块。
图26显示了另一类型的隔块实施例310，其可用于将接头段312和314保持成间隔开的关系。隔块310包括弹簧件，其在受到紧固件316所施加的压力时优选大致弹性地变形。弹簧件可采取多种形式中的任何一种，例如橡胶柱体318或卷簧320。用于隔块的弹簧件允许用于精确地控制将段彼此朝着对方拉紧所需的力，并且当弹簧件的变形大致为弹性时还有助于重新使用接头。
可以预见，可变形的接头还可包括其它的特征，例如公开于美国专利No.6170884和6302450中的舌状体和凹部；结合在段内的出口，例如美国专利No.3362730中所公开；不使用凹槽的平端接头，如美国专利No.2439979、3024046、5911446和6302450中所公开，所有这些专利均通过引用而结合于本文中。
根据本发明的可变形的机械管接头提供了用于形成管连接的快速和可靠的安装，同时不必局部地或完全地拆卸以及随后重新装配和装卸单独的零部件。

Claims (42)

1.可互连式管接头段和一对管件的组合，各所述接头段可定位成跨在一对管件的相对端部上，用于将所述管件以端对端的关系固定在一起，其中，所述管件的端部具有大致圆柱形外形的外表面，各所述管件在所述端部的所述外表面内具有周向凹槽，其中，各所述接头段包括：
适于与在所述周向凹槽内的所述管件的外表面相接触的第一弧形表面和第二弧形表面，所述弧形表面在所述接头段的相反侧上彼此之间间隔开，各所述弧形表面以小于180°的角度对向，并且具有大于所述管件的所述外表面的曲率半径的曲率半径；和
用于将一个接头段可调地连接另一个接头段的连接部件，所述连接部件可以可调地上紧，以用于拉动所述接头段的弧形表面，而与在所述周向凹槽内的所述管件的外表面相接触，所述接头段可通过所述连接部件的可调地上紧而变形，以便使所述弧形表面的曲率基本上符合所述管件的外表面，所述管接头还包括柔性的弹性密封件，所述密封件为大致圆形的环，具有在尺寸上设置成可容纳所述管件的内径，各所述接头段包括设置成彼此之间间隔开并且径向向内地延伸的第一侧壁和第二侧壁，所述弧形表面设在所述侧壁上，所述侧壁限定了设在所述第一弧形表面和第二弧形表面之间的槽道，所述密封件设在所述第一接头段和第二接头段的所述槽道内，所述密封件具有外径，其在尺寸上设置成支撑成彼此之间间隔开的关系的所述第一接头段和第二接头段，所述第一接头段和第二接头段相互连接，从而允许所述管件插入到所述第一接头段和第二接头段之间而形成所述端对端的关系，当所述连接部件可调地上紧以便将弧形表面拉在一起并使所述接头段的曲率符合在所述周向凹槽内的所述管件的外表面时，所述密封件可变形。
2.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述接头段是基本上可弹性变形的。
3.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述接头段是基本上可塑性变形的。
4.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面从所述接头段上径向向内地突出。
5.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面以在40°和179°之间的角度而对向。
6.根据权利要求4所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面沿着所述接头段是基本上连续的。
7.根据权利要求4所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面之一具有位于其中的切口，所述切口增加了所述接头段的弯曲柔性。
8.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，各所述接头段包括设在所述侧壁之间的凹形。
9.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面中的一个的曲率半径小于所述弧形表面中的另一个的曲率半径。
10.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述连接部件包括从各所述接头段的端部向外延伸的一对凸起，所述凸起适于容纳用于将所述接头段可调地彼此相连的紧固件，所述紧固件可以可调地上紧，以用于将所述接头段的所述弧形表面拉在一起而与所述管件的所述外表面形成接合。
11.根据权利要求10所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述凸起相互之间成角地定向。
12.根据权利要求11所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述凸起定向成彼此之间成高达10°的角度。
13.根据权利要求12所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述凸起中的至少一个包括凸耳，其具有穿过其中的适于容纳所述紧固件的孔。
14.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弧形表面包括从所述接头段上基本上径向向内地突出的至少一个齿，所述齿钳住所述管件的外表面并且提供了机械约束。
15.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述可互连式管接头段还包括设在所述接头段上且相邻于所述弧形表面的多个齿，所述齿径向向内地突出，以便在所述接头段变形而基本上符合所述管件的外表面的曲率时与所述管件的端部相接合。
16.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，各所述接头段还包括设置成相邻于各所述连接部件的一对角定向的表面，各所述接头段上的所述角定向的表面具有相反的斜度，一个所述接头段上的所述角定向的表面与另一所述接头段上的所述角定向的表面成相面对的关系，当所述接头段被拉紧在一起时，所述角定向的接头段彼此相接合，并且导致所述接头段围绕基本上垂直于所述管件的轴线而彼此相对地旋转。
17.根据权利要求1所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述接头段中的一个具有设在所述连接部件之间的弯曲柔性增加的部分，所述部分有助于所述接头段的变形，以便所述接头段的曲率基本上符合所述管件的外表面。
18.根据权利要求17所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弯曲柔性增加的部分通过减小所述连接部件之间的所述接头段的面积惯性矩(area moment of inertia)来实现。
19.根据权利要求17所述的可互连式管接头段和一对管件的组合，其特征在于，所述弯曲柔性增加的部分包括设在所述接头段中的切口。
20.一对管件和管接头的组合，所述管接头可定位成跨在该对管件的相对端部上以用于将所述管件以端对端的关系固定在一起，其中，所述管件的所述端部具有大致圆柱形外形的外表面，各所述管件在所述端部的所述外表面内具有周向凹槽，其中，所述管接头包括：
第一和第二接头段，各接头段具有适于与在所述周向凹槽内的所述管件的外表面相接触的第一弧形表面和第二弧形表面，所述弧形表面在所述接头段的相反侧上彼此之间间隔开，各所述弧形表面以小于180°的角度对向，并且具有大于所述管件的所述外表面的曲率半径的曲率半径；和
所述第一接头段和第二接头段围绕中心空间端对端地相互连接，各所述接头段具有用于将一个接头段可调地连接到另一个接头段的连接部件，所述连接部件可以可调地上紧以用于当所述管件插入所述中心空间时，拉动所述接头段的所述弧形表面，而与在所述周向凹槽内的所述管件的所述外表面接触，所述接头段可通过所述连接部件的可调上紧而变形，以便使所述弧形表面的曲率基本上符合所述管件的外表面，所述管接头还包括柔性的弹性密封件，所述密封件为大致圆形的环，具有在尺寸上设置成可容纳所述管件的内径，各所述接头段包括设置成彼此之间间隔开并且径向向内地延伸的第一侧壁和第二侧壁，所述弧形表面设在所述侧壁上，所述侧壁限定了设在所述第一弧形表面和第二弧形表面之间的槽道，所述密封件设在所述第一接头段和第二接头段的所述槽道内，所述密封件具有外径，其在尺寸上设置成支撑成彼此之间间隔开的关系的所述第一接头段和第二接头段，所述第一接头段和第二接头段相互连接，从而允许所述管件插入到所述第一接头段和第二接头段之间而形成所述端对端的关系，当所述连接部件可调地上紧以便将弧形表面拉在一起并使所述接头段的曲率符合在所述周向凹槽内的所述管件的外表面时，所述密封件可变形。
21.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述接头段是基本上可弹性变形的。
22.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述接头段是基本上可塑性变形的。
23.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述弧形表面从所述接头段上径向向内地突出。
24.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述弧形表面以在40°和179°之间的角度而对向。
25.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，各所述接头段包括设在所述侧壁之间的凹形。
26.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述弧形表面包括设在其相反端上的第一凹部和第二凹部，所述凹部提供了间隙以用于将所述管件插入所述第一接头段和第二接头段之间。
27.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述接头段中的一个具有设在所述连接部件之间的弯曲柔性增加的部分，所述部分有助于所述接头段的变形，以便使所述接头段的曲率基本上符合所述管件的外表面。
28.根据权利要求27所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述弯曲柔性增加的部分通过减小所述连接部件之间的所述接头段的面积惯性矩来实现。
29.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，各所述第一接头段和第二接头段上的所述弧形表面中的一个弧形表面的曲率半径小于所述第一接头段和第二接头段上的所述弧形表面中的另一个弧形表面的曲率半径。
30.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述连接部件包括从各所述接头段的端部向外地延伸的一对凸起，所述凸起适于容纳用于将所述接头段可调地彼此相连的紧固件，所述紧固件可以可调地上紧，以用于将所述接头段的弧形表面拉在一起而与所述管件的外表面形成接合。
31.根据权利要求30所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述凸起相互之间成角地定向。
32.根据权利要求31所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述凸起定向成彼此之间形成高达10°的角度。
33.根据权利要求30所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述紧固件包括旋拧在螺栓上的螺母，所述螺栓具有螺纹，其可变形以便将所述螺母暂时地保持在与所述第一接头段和第二接头段的间隔开关系相容的预定位置中，所述螺母可以从所述预定位置开始可调地上紧，以用于将所述弧形段拉紧而与所述管件的外表面形成接合。
34.根据权利要求33所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述螺纹通过使所述螺纹叠起来而变形。
35.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述管接头还包括设在所述第一接头段和第二接头段上且相邻于所述弧形表面的多个齿，所述齿径向向内地突出，以便在所述接头段变形而基本上符合所述管件的外表面的曲率时与所述管件的端部相接合。
36.根据权利要求20所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，各所述第一接头段和第二接头段还包括设置成相邻于各所述连接部件的一对角定向的表面，一个所述接头段上的所述角定向的表面与另一所述接头段上的所述角定向的表面成相面对的关系，当所述接头段被拉在一起时，所述角定向的表面彼此相接合，并且导致所述接头段彼此相对地运动，并使所述弧形表面与所述管件的所述外表面相接合。
37.根据权利要求36所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，各所述接头段上的所述角定向的表面具有相反的斜度，当所述接头段被拉在一起时，所述角定向的表面彼此相接合，并且导致所述接头段围绕基本上垂直于所述管件的轴线而彼此相对地旋转。
38.一对管件和管接头的组合，所述管接头可定位成跨在该对管件的相对端部上以用于将所述管件以端对端的关系而彼此固定在一起，其中，所述管件的所述端部具有大致圆柱形外形的外表面，各所述管件在所述端部的所述外表面内具有周向凹槽，其中，所述管接头包括：
多个接头段，各接头段具有适于在所述周向凹槽内与所述管件的外表面相接触的第一弧形表面和第二弧形表面，所述弧形表面在各所述接头段的相反侧上彼此之间间隔开，各所述弧形表面以小于180°的角度对向，并且具有大于所述管件的外表面的曲率半径的曲率半径；和
所述接头段围绕中心空间端对端地相互连接，各所述接头段具有用于将一个接头段可调地连接到另一个接头段的连接部件，所述连接部件可以可调地上紧以用于当所述管件插入所述中心空间时，将所述接头段的所述弧形表面拉动，而在所述周向凹槽内与所述管件的外表面接触，所述接头段可通过所述连接部件的可调上紧而变形，以便使所述弧形表面的曲率基本上符合所述管件的外表面，所述管接头还包括柔性的弹性密封件，所述密封件为大致圆形的环，具有在尺寸上设置成可容纳所述管件的内径，各所述接头段包括设置成彼此之间间隔开并且径向向内地延伸的第一侧壁和第二侧壁，所述弧形表面设在所述侧壁上，所述侧壁限定了设在所述第一弧形表面和第二弧形表面之间的槽道，所述密封件设在所述第一接头段和第二接头段的所述槽道内，所述密封件具有外径，其在尺寸上设置成支撑成彼此之间间隔开的关系的所述第一接头段和第二接头段，所述第一接头段和第二接头段相互连接，从而允许所述管件插入到所述第一接头段和第二接头段之间而形成所述端对端的关系，当所述连接部件可调地上紧以便将弧形表面拉在一起并使所述接头段的曲率符合在所述周向凹槽内的所述管件的外表面时，所述密封件可变形。
39.根据权利要求38所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述管接头包括四个所述接头段。
40.根据权利要求38所述的一对管件和管接头的组合，其特征在于，所述管接头还包括柔性的弹性密封件，所述密封件为大致圆形的环，其具有在尺寸上设置成可容纳所述管件的内径，所述密封件设在所述接头段的所述弧形表面之间，所述密封件具有外径，其在尺寸上设置成支撑成彼此之间间隔开的关系的所述接头段，所述管件相互连接，从而允许所述管插入到所述接头段之间而形成所述端对端的关系，当所述连接部件可调地上紧以便将弧形表面彼此朝着对方拉动并使所述段的曲率基本上符合在所述周向凹槽内的所述管的外表面时，所述密封件可变形。
41.管接头和一对管件的组合，所述管接头可定位成跨在所述管件的相对端部上以用于将所述管件以端对端的关系而彼此固定在一起，其中，所述管件的端部具有大致圆柱形外形的外表面，各所述管件在所述端部的所述外表面内具有周向凹槽，其中，所述管接头包括：
第一接头段和第二接头段，各接头段具有适于与在所述周向凹槽内的所述管件的外表面相接触的第一弧形表面和第二弧形表面，所述弧形表面在所述接头段的相反侧上彼此之间间隔开，各所述弧形表面以小于180°的角度对向，并且具有大于所述管件的外表面的曲率半径的曲率半径；和
所述第一连接段和第二连接段围绕所述管件的相对端部端对端地相互连接，各所述接头段具有用于将一个接头段可调地连接到另一个接头段的连接部件，所述连接部件可以可调地上紧以用于拉动所述接头段的所述弧形表面，而与在所述周向凹槽内的所述管件的外表面接触，所述接头段可通过所述连接部件的可调上紧而变形，以便使所述弧形表面的曲率基本上符合所述管件的外表面，所述管接头还包括柔性的弹性密封件，所述密封件为大致圆形的环，具有在尺寸上设置成可容纳所述管件的内径，各所述接头段包括设置成彼此之间间隔开并且径向向内地延伸的第一侧壁和第二侧壁，所述弧形表面设在所述侧壁上，所述侧壁限定了设在所述第一弧形表面和第二弧形表面之间的槽道，所述密封件设在所述第一接头段和第二接头段的所述槽道内，所述密封件具有外径，其在尺寸上设置成支撑成彼此之间间隔开的关系的所述第一接头段和第二接头段，所述第一接头段和第二接头段相互连接，从而允许所述管件插入到所述第一接头段和第二接头段之间而形成所述端对端的关系，当所述连接部件可调地上紧以便将弧形表面拉在一起并使所述接头段的曲率符合在所述周向凹槽内的所述管件的外表面时，所述密封件可变形。
42.根据权利要求41所述的组合，其特征在于，所述管件中的一个具有比所述管件中的另一个更小的直径，所述弧形表面中的一个具有比所述弧形表面中的另一个更小的曲率半径。
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