CN102644811B - 具有波浪形保护件的和具有带有压力导向槽的环形垫圈的开环式压盖管道连接件 - Google Patents

Abstract

一种用于连接两个管道相邻端部的管道连接件，包括一个套筒，一个设置在套筒的一端的开环式压盖，及一个设置在开环式压盖内的环形垫圈。开环式压盖压缩环形垫圈从而把管道的一端与套筒密封。开环式压盖包括两个带有间隔端口的半圆形的压盖元件，压盖元件的间隔端口构成了一个间隙。通过将保护件放置在间隙内可以连接间隙从而在垫圈周围形成了一个闭合环形外围。保护件包括一个在压缩过程中与垫圈连接的波纹部分。垫圈包括一个用于容纳从管道泄漏的高压流体的压力导向槽，和多个用于确保流体与压力导向槽持续连通的十字槽。垫圈还包括连接开环式压盖和保护件的罗纹，从而能够减少或消除加入的润滑剂。

Description

具有波浪形保护件的和具有带有压力导向槽的环形垫圈的开环式压盖管道连接件

技术领域

本发明涉及管道连接件和接头，特别涉及用于连接和密封具有相同或不同直径的两个管道的相邻端部的管道连接件。

背景技术

用于连接和密封两个管道相邻端部的普通管道连接件包括：连接套筒或卡圈，从每个管道端部延伸至连接套筒的各个端部。垫圈设置在套筒的两端，用来覆盖管道部分。一个环形法兰或压盖与每个垫圈以及套筒的端部连接，收紧所述法兰或压盖使垫圈压缩管端从而密封管道连接件。在先的美国专利（US6168210）展示了一种管道连接件，并使用了法兰，所述法兰通过螺栓连接所述套筒被连接在一起。法兰、套筒端和垫圈之间有着特殊的关系，当法兰互相拉紧时，这种关系对密封有影响，而且可以使所述连接件在不同管道尺寸范围内起作用，使垫圈压缩管端。

尽管这种具有连续法兰式的管道连接件具有诸多优点，我们提供了另一种类型的管道连接件，在该连接件中，每个法兰上具有开环式压盖，所述开环式压盖上具有可以咬合的开口端，所述开口可以通过螺栓落在相应的垫圈上而合在一起。因此，不再需要连接套筒的螺栓，也不需要使压盖向彼此移动。相反，套筒的两端可独自与各自的管道端口相连接。

为了能够与不同直径的管道相连接，设计开环式压盖的大小以使其在大多数套筒端和垫圈的圆周的范围内，但不是相咬合的开口端限定的开口那部分。然而，重要的是垫圈不应该径向暴露在所述间隔的外面，因为垫圈将会成为泄漏源和/或无法安装。为此，开环式压盖类型的管道连接件包括一个架接板或“保护件”，所述保护件连接垫圈的开口并且保护件的每个端部都延伸到压盖中。保护件的形状与压盖和垫圈的弧度一致，从而很好的确保压盖上与垫圈相对的一面的连续性。因此，当压盖关闭时，垫圈会移动并坐落在压盖和保护件组成的整个圆环上以便于安装并实现理想的密封。

插入到开环式压盖中的垫圈通常是一种环形垫圈，所述环形垫圈形成了面对开环式压盖的外圆周面、面对管道的内圆周面以及内外侧面。一个这样的垫圈还有一个大体上为环形的压力导向槽。所述导向槽延伸至垫圈主体，所述垫圈主体沿所述垫圈的内侧面具有一个开口。任何从管道中经内侧面漏出的高压流体通过其内侧面处的开口被收集到压力导向槽内。压力导向槽内收集的高压流体迫使垫圈向外扩张，使得其可以与管道、开环式压盖以及保护件更好的密封连接。

然而，收紧压盖时，压力导向槽的开口可能会被挤压封闭，从而阻碍承压流体流入到压力导向槽中。因此建议沿内侧面设置独立的排气孔并从压力导向槽的开口处径向向外分布。该排气孔通过垫圈主体与开口另一端的压力导向槽的内部相连接。但包含该排气孔的设计在垫圈的制造和使用上都会有缺陷。

发明内容

本发明的一个方面包括一种改进的环形垫圈，所述环形线圈具有排气孔的优点且克服了其缺点。为此，依照本发明的特定的原理，垫圈的内侧面设有一个或多个凹槽式的十字槽，所述十字槽与内侧面的压力导向槽的开口相邻并延伸至压力导向槽的开口处。每个十字槽从导向槽开口处沿内侧面形成了径向延伸的通道，但十字槽在内侧面的另一端凹入，这样，即使压力导向槽的开口由于开环式压盖压缩垫圈而关闭，也可以提供一条进入压力导向槽内部的流体通道。当用与形成压力导向槽相同的装置铸造垫圈时，也可以形成十字槽，这与设置单独的排气孔相比，制造过程更加简单、可靠且成本更低。此外，由于十字槽从导向槽开口处开始延伸，所有十字槽被其他的管道连接件封堵住的可能性也比排气孔被封堵住的可能性要小。

本发明的另一个方面是提供了一种用于开环式压盖管道连接件的改进保护件。传统的保护件是不锈钢经冷成型制成的，而且与垫圈的外表面接触的面通常为平滑表面。依照本发明的原理，至少部分垫圈相对表面为波浪形。也就是说沿接触面有许多波纹。波纹能够提高保护件的性能，出乎意料的是，波纹也方便管道连接件的组装。而波纹可以通过冷加工很方便的形成。因此，与传统保护件相比，带有波纹的保护件可以提高保护件的抗弯刚度和抗拉强度。

并且，在传统保护件的安装过程中，垫圈会在保护件的端部趋于“堆积成团”，从而难以正确安装管道连接件。实际上，当通过压缩开环式压盖来帮助减少垫圈堆积成团的风险时，垫圈以及保护件可能得经过充分润滑才能便于垫圈移动。但由于润滑后的部件更难操作，且更容易粘附灰尘和出现不需要的部件碎片，从而加大了安装的难度。而且，即使润滑也不能总是避免垫圈堆积成团的情况。出乎意料的是本发明中所述的保护件的波纹可以减少或消除垫圈堆积成团的趋势，并且当被压盖挤压时，垫圈可以更方便的移动。结果是，本发明能够减少润滑的需求，即使不能消除对润滑的需求，从而能够便于本发明的开环式压盖类型的连接件的安装。

依照本发明的另一个方面，环形垫圈包括从外圆周面以及内外侧面向外突出的罗纹。罗纹通过在环形垫圈的不同表面及与其相对应的开环式压盖表面之间可靠的密封连接，从而加强了环形垫圈的密封性能。另外，罗纹也减少了环形垫圈和开环式压盖之间的摩擦接触，从而减少了环形垫圈通过压缩与管道端口密封连接时而产生的环形垫圈相对压盖或保护件“堆积成团”的趋向。为此，罗纹可以减少环形垫圈与开环式压盖之间润滑的需求。另外，保护件的波纹、环形垫圈的罗纹以及压力导向槽内的液体的结合可以共同消除压缩垫圈时垫圈在保护件内堆积成团的可能性。因此，可以不需要润滑剂，从而便于开环式压盖类型的连接件的安装。

对于一些开环式连接件，压盖也可以为单一环，但必须是由弹性好的材料制成。并可以通过拉伸开口处间隔的端部来打开开口，以便将压盖组装在套筒的法兰端部，这种设计有很多缺点。另外一种建议是用沿与压盖的纵向轴相平行方向延伸的紧固件取代两个压盖元件的相邻端之间的连接，以便于压盖元件可以做剪式移动（scissor），从而使开口空间从正常大小增加到使压盖能够组装在套筒的法兰端部。虽然这种剪刀式的设计可以方便安装，例如，需要用到较硬的材料时，压盖元件做剪式移动的能力还存在自身的缺点。因此，依照本发明的第二方面，本发明所述的开环式压盖使用了两个压盖元件，通过一个与压盖元件相切的紧固件沿一边将两个压盖元件牢固的连接在一起。从而，本发明的上述设计不仅允许使用较硬的材料，而且消除了剪刀式设计的缺陷。

此外，一些开环式管道连接件使用了整体上各层互相连接的多层垫圈。内层通常设置一个开口用于连接小直径管道端部，当需要连接较大直径的管道端口且使管道端口可以通过内层开口时，可从垫圈上撕下一层或多层来增大垫圈开口的大小从而使垫圈适合较大的管道。但会出现需要内层具有较小直径的开口的情况。此时，被撕下的层（layer）不可以被重复利用，垫圈被丢弃并需要更换成全新的垫圈。依照本发明的第三方面，本发明的垫圈包括两个各自独立并可重复利用的连接层。为此，优选地，垫圈包括一个外垫圈和一个内垫圈，所述内外垫圈包括相应的交叉面，使其能够重复的连接外垫圈和内垫圈。内垫圈比外垫圈在径向方向上宽，以便于内垫圈设有凸缘，可以抓住凸缘沿径向向内拽住内垫圈并与外垫圈分开。所述的交叉在径向上是对称的，以便当内垫圈从原来方向旋转180度时还可以在不同方向上重新连接外垫圈。

参照本发明的附图及具体实施方式，本领域的技术人员将更加容易理解本发明的上述以及其他的优点。

附图说明

附图是说明书的一部分，说明了实施例，并与本发明的上述发明内容以及下述的具体实施方式相结合来解释本发明的原理。

图1是根据本发明原理使用保护件的管道连接件的第一实施例的透视图；

图2为图1中管道连接件的透视图，描述了使用管道连接件密封连接流体通道的两个管道； 

图3为图1中管道连接件的部分立体分解图；

图4为图1中其中一个保护件的透视图；

图5为图1中管道连接件中垫圈的立体分解图

图6为图2中的一根管道插入了管道连接件后沿图1中线6-6剖开的图1管道连接件端部的部分剖面图；

图7为图6中管道和管道连接件其中一端的部分放大剖面图，显示了垫圈和保护件的细节；

图8是图6中管道和管道连接件的部分放大剖面图，包括不同的垫圈结构；

图9为根据本发明原理的管道连接件的第二实施例的部分分解图；

图10为与图9中方向相反的垫圈分解图，显示了在垫圈内侧面形成的压力导向槽及多个十字槽；

图11为图2中的一根管道插入了管道连接件后沿图9中线11-11剖开的图9管道连接件端部的部分剖面图； 

图12为图11中管道和管道连接件其中一端的部分放大剖面图，显示了垫圈及保护件的细节；

图13为图11中管道和管道连接件其中一端的部分放大剖面图，图中的垫圈是夹紧的以便关闭压力导向槽的开口；

图14为图11中管道和管道连接件其中一端的另一个部分放大的剖面图，显示了垫圈的细节；

图15为图14中管道和管道连接件其中一端的部分放大剖面图，图中的垫圈是夹紧的以便关闭压力导向槽的开口。

具体实施方式

图1和图2显示了本发明的一种实施例中的一种开环式压盖管道连接件10。管道连接件10包括套筒12、一对开环式压盖14、与每个开环式压盖14连接的架接板或保护件16以及与每个开环式压盖14连接的环形垫圈18。在管道连接件10完全组装了的情况下，第一管道P1的端口E1通过一个开环式压盖14及相应的垫圈18被插进套筒12。第二管道P2的端口E2通过另一个开环式压盖14及相应的垫圈18被插进套筒12。开环式压盖14向相应的垫圈18压紧，压缩垫圈18使其与管道端口E1，E2成密封连接。开环式压盖14与保护件16共同在垫圈18周围形成一个闭合环形外围19，从而进一步确保流经管道P1、P2以及管道连接件10的流体不会经过垫圈18漏到管道连接件10的外面。因此，管道连接件10可以将流体通道中两根相邻的管道端口（E1，E2）密封连接。

另外，图3显示了管道连接件10的部件的细节。其中，为了便于讨论分解了其中一个开环式压盖14。套筒12包括一个大体上为圆柱形的主体部分20，该主体部分20限定了管道连接件10的纵向轴LA并在两端都有开口端22。在每个相对的开口端22，套筒12还包括了一个径向向外的法兰24。法兰24是用于准确定位开环式压盖14及环形垫圈18，如下所述。虽然在本发明的这个示范性实施例中套筒12呈圆柱形，但应该理解为套筒的主体部分20在两端的开口端22附近可以向内稍微的变细，从而消除管道连接件10在流体通道连接两根管道端口（E1，E2）时两根端口（E1，E2）之间的小夹角。

每个开环式压盖14包括一个半圆形的压盖元件26a及另一个部分圆形的压盖元件26b。压盖元件26a和26b都为半圆形并以管道连接件10的纵向轴LA为中心。压盖元件26a和26b包括连接端口28a，28b，也包括间隔端口30a，30b。如图1所示，连接端口28a，28b是牢固的连接在一起并且彼此之间没有空隙的。在连接端口28a,28b牢固地连接在一起时，间隔端口30a，30b之间有一间隙32。在此，第一压盖元件26a上的连接端口28a包括从第一连接端口28a径向向外突出的连接螺栓法兰34a。类似的，第二压盖元件26b上的连接端口28b包括从第二连接端口28b径向向外突出的连接螺栓法兰34b。

第一和第二连接螺栓法兰34a，34b包括与其相对应的孔36a，36b。所述孔36a，36b与轴LA相切并用于连接紧固件。例如，图3中所示的螺栓38及螺母40。螺栓38穿过孔36a及36b并与螺母40连接。在管道连接件10的具体实施例中，螺栓38和螺母40处于开环式压盖14切线的方向。因此，当螺栓38与螺母40将连接端口28a,28b紧密连接后，压盖元件26a，26b将不能相对彼此旋转，从而间隔端口30a和30b在间隙32上不能做剪式移动。因此，上述间隙32是指开环式压盖14的最大长度的开口。第一和第二连接螺栓法兰34a，34b可以包括两个彼此分开且相对的暗槽（图3中42a）。暗槽42a接收螺栓38的头部38a以及螺母40使其与第一和第二连接螺栓法兰34a，34b相平。然而，第一和第二连接螺栓法兰34a，34b可以通过可选择的紧固件紧密连接或在其他实施例中在孔36a，36b内包含内螺纹。并且，第一和第二连接螺栓法兰34a，34b可做成板形或者其他本领域认为合适的法兰形状。

第一和第二压盖元件26a，26b在开口端口30a，30b分别有间隔螺栓法兰44a，44b。间隔螺栓法兰44a，44b从第一和第二压盖元件26a，26b的间隔端口30a，30b处径向向外突出。间隔螺栓法兰44a，44b包括与其相对应的孔（图3中的46b）。所述孔46b用于接收可选择的紧固件。比如图3中所示的长螺栓48和螺母50。因此，螺母50可以拧在长螺栓48上，使间隔螺栓法兰44a，44b和开口端口30a，30b从标称位置（the nominal position）向紧固位置接近到一起。从而将环形垫圈18压缩到管道端口E1，E2中的一个上面。按照上述的方法拧紧连接端口28a，28b后，拧紧的螺母50将压盖元件26a,26b在环形垫圈18周围很好的密封。在本发明的示范性实施例中的管道连接件10中，长螺栓48和螺母50处于开环式压盖14切线的方向。应该理解的是间隔螺栓法兰44a，44b也可被其他已知的可选择的紧固件连接。

每个间隔螺栓法兰44a，44b包括在间隔端口30a，30b之间的面向间隙32的凸弧形表面52a，52b和背向间隙32的凹弧形表面（图3中的54a）。长螺栓48的头部48a包括一个容纳在第一间隔螺栓法兰44a上的凹弧形表面54a的弧形表面48b。设置在螺母50附近的间隔片56也包括一个容纳在第二间隔端螺栓法兰44b上的凹弧形表面的弧形表面56a。因此，当螺母50拧紧在长螺栓48上时，长螺栓48的头部48a与第一间隔螺栓法兰44a的连接以及间隔片56与间隔螺栓法兰44b的连接使长螺栓48位于开环压盖14上。螺母50与间隔片56之间可以包括一个或多个塑料或金属垫片58。

第一和第二压盖元件26a，26b各包括一个半圆柱形的环形壁60。所述环形壁60包括内缘62及外缘64。半圆柱形的环形壁60的横截面大体上是平面的，而不是凹面的。第一和第二压盖元件26a，26b各自还包括一个位于环形壁60内缘62中的内凹U形壁66。U形壁66与套筒12的端口22上的法兰24相连接，从而使开环式压盖14准确的安装在套筒12上。第一和第二压盖元件26a，26b也各自包括一个沿外缘64的径向向内延伸的外壁68。正如下述具体实施例所述，至少半圆形垫圈18处于外壁68和套筒12上的法兰24之间。因此，环形壁60、外壁68以及套筒12上的法兰24共同组成了一个连接开环式压盖14的垫圈座69。在本发明的优选实施例中，开环式压盖14能够在10.00± 0.13英寸的一个最小直径至10.81±0.25英寸的一个最大直径范围内变化。在一个实施例中，套筒12和开环式压盖14都由碳钢制成，但这些元件也可选择由不锈钢，塑料或其他材料制成。

图3和图4更清楚的显示了保护件16。保护件16的横截面大体上为S形，沿其长度为弧形。保护件16包括一个中心壁70，中心壁70包括内侧缘72和外侧缘74。保护件16还包括一个与内侧缘72处的中心壁70相垂直并径向向内延伸的内侧壁76，以及一个与外侧缘74处的中心墙体70相垂直并径向向外延伸的外侧壁78。内侧壁76与外侧壁78从中心壁70向不同的方向延伸，从而形成了横截面大体上为S形的保护件16。中心壁70还包括从内侧缘72向外侧缘74延伸的横向侧缘80。

当保护件16设置在压盖元件26a,26b的间隔端口30a,30b之间的间隙32处时，中心壁70与压盖元件26a,26b的环形壁60在开口端口30a，30b处相接触。因此，保护件16的中心壁70的弧长至少足够连接间隙32，使中心壁70的横向侧缘80设置在开环式压盖14的标称位置（the nominal position）处的压盖元件26a,26b的环形壁60的下面。在这个位置，内侧壁76插进压盖元件26a,26b的U形壁66中。外侧壁78与压盖元件26a，26b的外壁68在开口端口30a，30b处相邻。因此，保护件16与开环式压盖14共同组成了一个与环形垫圈18相连接的闭合环或环。更加明确的是保护件16的中心壁70与压盖元件26a,26b的环形壁60相配合共同构成了一个与环形垫圈18相连接的基本上闭合的环形外围19。在本发明的优选实施例中，当垫圈18安装到开环式压盖14内时，保护件16能够覆盖垫圈18圆周的至少大约15%至大约30%，优选大约20%。

图4很清楚的显示了中心壁70上包括多个在横向侧缘80之间延伸的波纹82。波纹82基本与内侧缘72和外侧缘74平行。虽然波纹82的多少取决于内侧缘72和外侧缘74之间的中心壁70的宽度，优选地，可以设置至少3条或4条这种波纹。此外，优选地，波纹82从中心壁70径向向外延伸，但也可以从中心壁70径向向内延伸。无论如何，可以认为波纹82可以构成保护件16的波纹部分82'。保护件16可以由冷成型不锈钢制成，但保护件16也可由其他方法制成。在这一点上，至少在波纹82的优选实施例中，保护件16上的波纹82优选由冷成型制成。冷成型的过程增强了保护件16的结构强度，包括增强保护件16的抗拉强度和加工硬化。此外，波纹82还增强了保护件16的抗弯刚度，并提高了组装管道连接件10时的机械性能。波纹82减少了与开环式压盖14的环形壁60及环形垫圈18接触的中心壁70的表面积。因此，当开环式压盖14被拧紧来压缩环形垫圈18时，保护件16与开环式压盖14和环形垫圈18之间的摩擦力较小，使得保护件16更加容易移动或滑动。从而，使管道连接件10在工作时各个零件之间只需少量或不用润滑油。

优选地，位于中心壁70上的每个波纹82的端部具有圆弧84，使得每个波纹82在任何一个或两个横向侧缘80前截止。。波纹82通常在内侧缘72及外侧缘74的内侧来设置一个或多个无波纹部分85。无波纹部分85从内侧缘72、外侧缘74和/或横向侧缘80中的各自相应的一个向内延伸到波纹82。其中，无波纹部分85设置在每个内侧缘72、外侧缘74和横向侧缘80之间，实际上，它们共同构成了波纹82的框架。优选地，波纹82没有延伸至其中一个或两个横向侧缘80，以便于横向侧缘80为保护件16提供一个直线边缘，从而使得保护件16可以在开环式压盖14的环形壁60和环形垫圈18之间滑动。然而，需要注意的是当在保护件16成型波纹82时，可能会导致横向侧缘80的某些部分变形。此外，圆弧84可能延伸至横向侧缘80或者向横向侧缘80相反的方向延伸或者波纹82完全延伸至横向侧缘80。意外的是，带有波纹82的保护件16，特别是波纹82没有延伸至横向侧缘80的保护件，降低了环形垫圈18中的弹性材料在横向侧缘80堆积成团的趋向。因此，与不带有波纹的架接板或保护件相比，波纹82能够显著的提高保护件16的性能。

图5至7显示了优选实施例中的环形垫圈18。环形垫圈18包括一个外环形垫圈86及一个独立的内环形垫圈88。内环形垫圈88可以重复连接（即可重复插入的和可移动的）外环形垫圈86。当安装管道连接件10时，环形垫圈18构成了以纵向轴LA为中心的垫圈开口89b。每个外垫圈86及内垫圈88均由有弹性材料（如橡胶）制成。外垫圈86沿外圆周面90与开环式压盖14和保护件16连接。外垫圈86有一个与内垫圈88或各个管道端口E1、E2接合的内圆周面92（当内垫圈88被移走时）。内垫圈88与被插入到管道连接件10的管道端口E1、E2以及外垫圈86的内圆周面92接合，这在下面有详细的描述。

参照图6和7，外垫圈86包括朝向压盖元件24a，24b的外圆周面90以及朝向内垫圈88的内圆周面92（或当内垫圈88被移走后，面向各个管道端口E1，E2）。内圆周面构成了直径为D1的第一开口89a（图5）。外垫圈86还包括一个在外圆周面90和内圆周面92之间延伸且朝向套筒12的内侧面94，以及一个在外圆周面90和内圆周面92之间延伸且背朝套筒12的外侧面96。外圆周面90可以为倾斜的以便使内侧面94比外侧面96长从而形成一个楔形外垫圈86。类似的，内垫圈88包括一个朝向外垫圈86的外圆周面98和一个朝向管道端口E1，E2或沿径向向内方向的内圆周面100。内圆周面构成了一个具有较小直径D2的第二开口89b（图5）。

内垫圈88可以选择性的从外垫圈86中脱离并从管道连接件10中移走，从而改变可被管道连接件10密封且容纳的管道外直径的有效范围。换句话说，可移动的内垫圈88可以改变管道连接件10在开环式压盖14处的有效直径。例如，由于内垫圈88的存在，直径D2使管道连接件10可以连接外径（OD）为6.56英寸至7.05英寸的管道端口E1或E2。然而，当内垫圈88被移走后，剩下直径为D1的开口89a，而直径D1可以使管道连接件10连接外径OD为7.05英寸至7.65英寸范围的管道端口E1、E2。然而，需要注意的是根据其他实施例中管道的尺寸范围可改变开环式压盖14和垫圈18的直径尺寸和范围。

为了方便内垫圈88与外垫圈86的重复连接，外垫圈86与内垫圈88有相对应的交叉面。尤其是外垫圈86的内圆周面92包括多个第一交叉齿102以及内垫圈88的外圆周面98包括多个第二交叉齿104，第一交叉齿102与相应的多个第二交叉齿104啮合，交叉齿102和104之间的啮合阻止了内垫圈88与外垫圈86之间的相对轴向移动。交叉齿102和104为对称结构以便连接内垫圈88和外垫圈86时不需要考虑内垫圈88的方向。更具体来说，内垫圈88可以沿纵轴LA的第一方向或沿纵轴LA的第二方向被插入到外垫圈86，其中第二方向中内垫圈的方向与第一方向相反。

此外，由于外垫圈86和内垫圈88仅靠交叉齿102,104结合在一起，如果当与环形垫圈18接合的管道端口E1，E2的外径OD在上述的较小范围内时，内垫圈88可以很容易的从外垫圈86内移去，内垫圈88也可以很容易的重新插入外垫圈86内。例如，当使用者（未显示）推测出直径D2太小以致于管道端口E1不能与管道连接件10密封连接，此时可以沿任一侧抓住内垫圈88并径向向内拉使内垫圈移走，这样以便沿那侧使交叉齿102和104脱离。然后，通过将部分脱离的内垫圈88沿外垫圈86的纵向轴LA从外垫圈86中拉出可以将外垫圈86脱离或者切断其与外垫圈86剩余部分的连接。根据其他的实验，如果确定直径D1太大，而且直径D2确实能够满足需要时，使用者可以按照与上述相反的步骤将内垫圈88重新装入外垫圈86中。

如实施例所示，第一交叉齿102包括几个横截面为三角形的环形凹槽：两个三角形的浅凹槽102a与环的外侧缘相邻，两个三角形的深凹槽102b在外浅凹槽102a的内侧，两个附加的三角形的浅凹槽102c在深凹槽102b的内侧。需要注意的是第一交叉齿102可以选择由不同形状（如圆形）、不同深度（如所有凹槽的深度都相同）和不同数量的凹槽组成，可以与实施例中显示的不同。在另一可选的实施例中，第一交叉齿102可以在外垫圈86的内圆周面92上有一个平滑的单凹面。同样，第二交叉齿104包括几个横截面为三角形的环形凸起104a，104b,104c，环形凸起104a，104b，104c的大小和位置与形成所示第一交叉齿102的浅凹槽和深凹槽相匹配。还需要注意的是第二交叉齿104也可为其他类型的凸起或平滑单凹面，使其与第一交叉齿102的上述各种可选物相匹配。再者，在其它实施例中，第一交叉齿102可为凸起而第二交叉齿104为凹槽。

通过将凸起104与凹槽102对齐将内垫圈88设置在外垫圈86内，外垫圈86和内垫圈88通过他们自身的弹性连接在一起，但内垫圈86和外垫圈88可以很容易的分开，只需将内垫圈88径向向内拉然后再从外垫圈86中取出即可。为此，内垫圈88的轴向宽度通常要比外垫圈86的相应的轴向宽度宽。因此，内垫圈88包括向外垫圈86的内侧面94和外侧面96那边突出的凸缘106，当从管道连接件10中取出内垫圈88时，凸缘106便于抓住内垫圈88以及便于远离外垫圈86径向向内移动内垫圈88。

内垫圈88的内圆周面100通常是光滑或平滑的，以便于内垫圈88与由各种材料制成的直径为D2的管道端口E1或E2可以可靠的密封连接。然而，内圆周面100可设置有类似交叉齿102，104的罗纹、凸起、或凹槽，从而可以更好的密封连接像水泥等半孔材料制成的管道端口E1或E2。同样，为适于使用直径D1的管道端口E1或E2，内垫圈88将被取出，外垫圈86的内圆周面92上的第一交叉齿102也可以对半孔材料制成的管道端口E1或E2进行更好的密封。在任何的情况下，开环式压盖14将充分拉紧以便于内垫圈88或外垫圈86在相应的管道端口E1，E2周围可靠的密封。

如图7所示，外垫圈86稳固的坐落在由开环压盖14、保护件16和套筒12上的法兰24组成的垫圈座69中。在操作过程中，外垫圈86的外圆周面90倚靠在压盖元件26a，26b的环形壁60和保护件16的中心壁70上。外垫圈86的内侧面94与套筒12上的法兰24相连。外垫圈86的外侧面96与压盖元件26a，26b上的外壁68和保护件16上的外侧壁78相连。当开环式压盖14向内压缩外垫圈86时，外垫圈86从与套筒12上的法兰24的接触点以及与开环式压盖14的接触点将管道连接件10密封。

外垫圈86也可包括一个标称开口（nominally-open)，近于水平的环形槽108。环形槽108从内侧面94向外侧面96延伸到外垫圈86内。槽108优选连续的并与由内圆周面92构成的平面109之间有一小夹角（如8.5度）。当槽108从内侧面94向外侧面96延伸时，该夹角使得槽108径向向内贯穿。槽108优选连续的且在内侧面94上的垫圈开口89b处也是连续的。槽108设置为朝向套筒12的位置面对套筒12上的法兰24。因此，如果管道P1，P2中的承压流体在外垫圈86的内侧面94和套筒12上的法兰24之间流过时，承压流体将进入槽108并在槽108中对外垫圈86向外施加压力。作用在槽108上的这个压力还会加强外垫圈86与开环式压盖14、保护件16、以及套筒12上的法兰24之间的密封连接。在其他实施例中，槽108的角度和方向是可以改变的。

外垫圈86的优选实施例如图7所示，当外垫圈86的轴向宽度为1.25英寸时，槽108的长度约为0.75英寸。第一交叉齿102或凹槽之间的距离为0.2英寸，并且其形成的内部角度约为40度至45度。此外，外垫圈86的径向厚度大约在0.75英寸至1.0英寸范围内。内垫圈88的径向厚度约为0.25英寸，从而能够适合上述不同的管道外径OD的范围。应该理解为这些示范性的尺寸可以根据管道端口E1，E2以及管道连接件10不同大小来改变其自身的大小。

参照图8，本图显示了另一种能与内垫圈88结合的外垫圈112。在本实施例中，外垫圈112也包括外圆周面114，内圆周面116，内侧面118以及外侧面120。还相同的是，内圆周面116包括多个能够与内垫圈88相接合的第一交叉齿102，如上文所述。与上述实施例相比，内侧面118和外侧面120的长度相同，使得外垫圈112基本为矩形。此外，没有近似水平的槽108，而是加入了角度槽122。角度槽122在外圆周面114和外侧面120的连接处123以与外圆周面114和外侧面120呈45度的方向向垫圈112内延伸。当开环式压盖14收紧时，压盖元件26a，26b在横截面处趋于轻微旋转，以便于外垫圈112的外侧面120比外垫圈112的内侧缘118压缩的更多。角度槽122利用这个不均匀的压缩从角度槽122向内在外垫圈112部分产生一个楔形作用，从而提高了环形垫圈18的密封连接。此外，本实施例中的外垫圈112的操作与上述实施例中的外垫圈86类似。

虽然角度槽122与外圆周面114之间的夹角相对较大（如45度），在其他实施例中，角度槽122的角度与方向可以改变。在图8所示的外垫圈112的实施例中，当外垫圈112的轴向宽度为1.25英寸时，角度槽122的长度约为0.875英寸。第一交叉齿102或凹槽之间的距离可为0.2英寸，并形成约为40度至45度的内角。此外，外垫圈112的径向厚度的范围约为0.75英寸至1.0英寸。应该理解为这些优选的尺寸可依照管道端口E1，E2以及管道连接件10的尺寸大小来改变，还应该理解的是，在外垫圈的其它实施例中，角度槽122可与近似水平的槽108相结合使用。

为了组装管道连接件，两个开环式压盖14与保护件16以及套筒12另一相对开口端22的垫圈18组合在一起。对于每个开环式压盖14，两个压盖元件26a，26b组合在一起从而使开环式压盖14的U形壁66接合或坐落在套筒12的一个开口端22的法兰24上。两个压盖元件26a，26b的连接端口28a，28b通过螺栓38和螺母40来无间隙的牢固连接。用这种方式紧固的连接端口28a,28b会在间隔端口30a，30b之间出现一个标称间隙32（nominal gap 32）。螺栓38和螺母40与压盖元件26a，26b相切，从而限制了压盖元件26a，26b在间隔端口30a，30b向外做剪式移动（scissoring），也使间隙32不能从标称长度再增大的。插入的保护件16可以横跨压盖元件26a，26b的间隔端口30a，30b之间的间隙32，而且可以与压盖元件26a，26b组成了一个基本上闭合的环形外围19。环形垫圈18插入到由保护件16和第一和第二压盖元件26a，26b构成的闭合环形外围19内。可选择的是，保护件16可以位于垫圈18上，压盖元件26a，26b与法兰24，保护件16，垫圈18同时连接到一起。在这种情况下，垫圈18与保护件16上的波纹82相接合。间隔端口30a，30b由长螺栓48和螺母50连接。长螺栓48和螺母50之间的连接可以松弛啮合以保持标称间隙32（nominal gap 32），或者可以收紧以开始压缩垫圈18。在该实施例中，可以包装和运输管道连接件10。

另外，每个开环式压盖14可以与上述相应的保护件16以及垫圈18组装在一起，而不是将开环式压盖14的U形壁66坐落在套筒12的法兰24上。在这种情况下，开环式压盖14可以与套筒12分开来运输，并在工作现场将套筒12组装起来。在这些实施例中，在工作现场，开环式压盖14需要松开并安装在套筒12上的相对应的法兰24上。在安装和/或拆卸管道连接件10的过程中，任一上述组装步骤可能需撤销或者重复。

使用时，组装好的管道连接件10可以将进入流体通道管道端口E1与管道端口E2相连接。参照图2，第一管道P1的管道端口E1通过第一个开环式压盖14的垫圈开口89和第一开口端22插入套筒12（箭头134）中。第二管道P2的管道端口E2通过第二开环式压盖14的垫圈开口89和另一开口端22插入套筒12（箭头135），收紧第一开环式压盖14上的长螺栓48和螺母50来缩小其间隔端口30a和30b之间的间隙32（箭头136），从而均匀的压缩环形垫圈18使其与第一管道P1密封连接。收紧第二个开环式压盖14上的长螺栓48和螺母50来缩小间隔端口30a和30b之间（箭头137）的间隙32，从而均匀的压缩相应的环形垫圈18使其与第二管道P2密封连接。在收紧开环式压盖14前，每个管道P1，P2都可以插入套筒12内，或者在另一根管道（比如P2）插入套筒12内并收紧之前，将一根管道（比如P1）插入套筒12内并收紧。优选地，当垫圈18被压缩时，保护件16上的波纹82减少了保护件16与相应的环形垫圈18之间的摩擦接触。因此，即使开环式压盖14有一点润滑油，环形垫圈18也不会有在保护件16上堆积成团的趋势。

在某些应用中，第一管道P1的直径可以比第二管道P2的直径小。为了能连接较大管径的管道（比如P2），环形垫圈18中的内垫圈88需要拆除。内垫圈88与外垫圈86相应的交叉齿102,104彼此脱离以至于可以将内垫圈88从开环式压盖14中拆除。尤其是，将内垫圈88沿任一侧径向向内拉使其远离外垫圈86以致于那里的交叉齿102，104相分离。然后将内垫圈88沿纵轴LA拉从而当内垫圈88与外垫圈86脱离时可以解除剩余的交叉齿102和104之间的连接。较大第二管道P2可以穿过外垫圈86的垫圈开口89和套筒12的开口端22，然后相应的开环式压盖14将外垫圈86收紧从而密封连接第二管道P2。如果用一根较小管道来替换较大的管道，或者当较大管道没有足够大不能密封外垫圈86时，可以通过与上述拆除相反的步骤将内垫圈88重新插入外垫圈86以适合小管径。由于相应的交叉齿102、104是对称的，所以内垫圈88可以沿连接件10的纵轴LA以原来方向或者相反的方向插回外垫圈86。当使用管道连接件10连接不同管径的管道P1，P2时，可能需要重复上述步骤中的每个步骤。

参照图9至15，这些图显示了根据本发明原理的管道连接件150的另一个实施例。例如，图9显示了其中一个开环式压盖14被部分分解的管道连接件150，以便讨论。应该理解为除环形垫圈152外，管道连接件150的所有元件都与本发明的上述管道连接件10的第一个实施例中的元件相同。因此，相同的标号用于非垫圈元件，附图中相同的元件在此不再详细说明。

图9和10中清晰的显示了本实施例中修改的环形垫圈152。其中图10显示的是与图9中方向相反的环形垫圈152。环形垫圈152包括一个外环形垫圈154及一个独立的可重复连接（如重复插入或移走）的外垫圈154的内环形垫圈156。应该理解为本实施例中内环形垫圈156可以与上述实施例中的内环形垫圈88相同。当组装管道连接件150时，环形垫圈152构成了一个以纵轴LA为中心的垫圈开口158。每个外垫圈154和内垫圈156均由弹性材料（如橡胶）制成。外垫圈154沿外圆周面160与开环式压盖14和保护件16接合。外垫圈154的内圆周面162与内垫圈156或管道端口E1，E2接合（内垫圈156被拆除后）。内垫圈156用来连接插入管道连接件150的管道端口E1，E2和外垫圈154的内圆周面162，下面会详述。

外垫圈154包括朝向压盖元件24a，24b的外圆周面160以及朝向内垫圈156的内圆周面162（或当内垫圈156被拆除后，朝向各自的管道端口E1，E2）。内圆周面162构成了直径为D3第一开口164（图10）。外垫圈154还包括一个在外圆周面160和内圆周面162之间延伸朝套筒12方向的内侧面166，和一个在外圆周面160和内圆周面162之间延伸的背朝套筒12的外侧面168。内侧面166和外侧面168与内圆周面162之间的夹角为较大的角（如相交为85度的角），以便于内圆周面162比外圆周面160要长。从而形成了大体上为梯形的外垫圈154。同样，内垫圈156包括一个朝向外垫圈154的外圆周面170和一个朝向管道端口E1，E2或径向向内的内圆周面172。内圆周面172限定了直径为D4的第二开口174（图10）。开口174的直径D4较小内垫圈156大体上为矩形。

与上述实施例类似，内垫圈156可以从外垫圈154中脱离并从管道连接件150中移除，以调整可与管道连接件150密封连接并容纳在管道连接件150的管道外径的有效范围。换句话说，可拆除的内垫圈156可以改变开环式压盖14处管道连接件150有效直径。为了方便内垫圈156与外垫圈154重复连接，外垫圈154与内垫圈156有相应的交叉面。尤其是外垫圈154的内圆周面162包括多个第一交叉齿176，第一交叉齿176可以连接内垫圈156的外圆周面170上的多个第二交叉齿178。交叉齿176与178的这种连接阻碍了在内垫圈156与外垫圈154之间的相对轴向移动。交叉齿176和178为对称结构以便于连接内垫圈156和外垫圈154时不用考虑内垫圈156与外垫圈154的方向。更重要的是，当与管道连接件150连接的管道的管径不同时，内垫圈156可重复的拆卸或安装。

通过对齐交叉齿176和178将内垫圈156安装在外垫圈154内，外垫圈154和内垫圈156依靠他们自身的弹性连接到一起，但内垫圈156和外垫圈154很容易分离，只需沿径向方向向内拉内垫圈156然后就可以从外垫圈154中分离。为此，内垫圈156的轴向宽度通常要比外垫圈154的轴向宽度宽。因此，内垫圈156包括从外垫圈的内侧面166和外侧面168的那边突出的凸缘180，从管道连接件150中取出内垫圈156时，凸缘180便于抓住内垫圈156且便于内垫圈156径向向内远离外垫圈154移动。

参照实施例及图12所示，第一交叉齿176包括几个横截面为三角形的环形凹槽：两条三角形形状的浅凹槽176a与环外缘相邻，两条三角形形状的深凹槽176b在浅凹槽176a内侧，两条附加的三角形形状的浅凹槽176c在深凹槽176b内侧。需要注意的是第一交叉齿176可选择性的由与给出的实施例具有不同形状（如圆形）、不同深度（比如所有凹槽的深度都相同）、不同数量的凹槽来组成。同样，第二交叉齿178也包括几个横截面为三角形的环形凸起178a，178b,178c，环形凸起178a，178b，178c的大小和位置与上述第一交叉齿176上的浅凹槽和深凹槽的相匹配。还需要注意的是第二交叉齿178也可设置其他类型的凸起使其与上述的第一交叉齿176的各种凹槽相匹配。再者，在其他实施例中，第一交叉齿176可以为凸起而第二交叉齿178为凹槽。

参照图10至图12，外垫圈154还包括一标称开口（nominally-open)，近于水平的环形压力导向槽182，压力导向槽182从内侧面166向外侧面168延伸至外垫圈154。压力导向槽182优选从内圆周面162构成的平面184之间有一小夹角（如5度）。以便于当压力导向槽182从内侧面166向外侧面168延伸时压力导向槽182径向向外贯穿。这样，压力导向槽182的角度稍微朝垫圈开口158并朝向套筒12上的法兰24。压力导向槽182在内侧面166上有一槽开口185，槽开口优选是连续的而且在内侧面166的垫圈开口158也是连续的。因此，如果管道P1，P2中的承压流体在外垫圈154的内侧面166与套筒12上的法兰24之间开始流过，承压流体通过槽开口185进入压力导向槽182并从压力导向槽182对外垫圈154向外施加压力。压力导向槽182处施加的额外的压力还增强了外垫圈154与开环式压盖14、保护件16、以及套筒12上的法兰24之间的密封连接。在其他实施例中，压力导向槽182的角度和方向可以改变。

虽然附图显示了槽开口185直接与套筒12的法兰24相连接，应该理解为在其他实施例中槽开口185相对于套筒12的特定位置是可以改变的，取决于各种因素，包括管道的大小以及是否使用内垫圈156。例如，槽开口185可设在法兰24和套筒12的圆柱形主体部分20的连接处，从而使得管道里的液体容易流通。当管道连接件150用于连接较小的管道时，这种设计是很有利的。因为在这种情况下，管道与管道连接件150之间的密封连接主要是通过施加在压力导向槽182内的流体压力来进一步的增强其密封连接。

依照本发明的一个方面，外垫圈154包括多个十字槽186。十字槽186是以同时向内侧面166上的压力导向槽182的槽开口185延伸的凹槽。在此，十字槽186与槽开口185相邻并在内侧面166向槽开口185延伸。尤其是，每个十字槽186在内侧面166处与槽开口185相交并从内侧面166处的槽开口185径向向外或向内延伸。就这一点而言，每个十字槽186构成了一条沿内侧面166从槽开口185径向延伸的路径，但是十字槽186凹入内侧面166可以提供另外一条与压力导向槽182连接的线路。因此，当开环式压盖14将环形垫圈152压缩后，十字槽186使承压流体能够连续流入压力导向槽182，如下所述。

在一个例子中，每个十字槽186与压力导向槽182都是同时制成的，而不是分别制作的。十字槽186与压力导向槽186设计为相邻或延伸使得可以使用一个模具来铸造环形垫圈152的这些特征。与使用多模具或在铸造好的垫圈上成型前述的排气孔这种多个成型步骤相比，使用单模具进行铸造即简单又可靠。每个十字槽186基本与内侧面166的压力导向槽182相垂直。因此，当由于外垫圈154的压缩而导致内侧面166的压力导向槽182的槽开口185被加紧关闭时，从环形压力导向槽182径向向外和/或径向向内延伸的十字槽186可以保持承压流体从内侧面166流入压力导向槽182。虽然图10中只显示了七条十字槽186，但应该理解为根据本发明的其他实施例中可以有更多或更少的十字槽186。此外，还应该理解的是依照本发明的其他实施例，环形压力导向槽182和十字槽186也可用在其他的垫圈上，如上述没有内垫圈156的单片垫圈。

图12显示了部分未经压缩的不含十字槽186的外垫圈154，图13显示了压缩状态的外垫圈154。在此，压力导向槽182构成了一对与内侧面166的交叉口相邻的相对角188（opposing corners）以及构成了槽开口185。如图12所示，当外垫圈154未经压缩或者轻微压缩时，这一对相对角188互相间隔，以便于承压流体在套筒12上的法兰24与内侧面166之间流过，并且内侧面166将通过槽开口185进入压力导向槽182。然而，当外垫圈154被开环式压盖14压缩时（如图13所示），一对相对角188会向内弯曲或变形使彼此密封，从而将槽开口185关闭。结果，任何在套筒12上的法兰24与内侧面166之间流过的承压流体将不能流入压力导向槽182。

通过对比，图14显示了另一部分未经压缩的带有其中一个十字槽186的外垫圈154。图15显示了经过压缩后的带有其中一个十字槽186的外垫圈154。参照图14，在该实施例中十字槽186径向延伸至每个相对角188之外。更特别的是，十字槽186包括第一相对面190和第二相对面192（opposing sides）。这两个相对面190和192共同构成了一个从内侧面166向外侧面168向内逐渐变细的近似的内凹锥形，例如，在未经压缩的时候，压力导向槽182的第一侧面194和第二侧面196相互平行。十字槽186的第一相对面190和第二向对面192之间有一小夹角（如14度）。需要注意的是在本发明范围内的其他实施例中，十字槽186的位置，形状，以及锥角都可以改变且在本发明的保护范围内。比如在本发明的另一个实施例当中，第一相对面190和第二相对面192可以斜面成型（obliquely molded)从而使得第一相对面190与第二相对面192相平行。但第一相对面190和第二相对面192仍径向设置在压力导向槽182的第一侧面194和第二侧面196之外。如图15所示，优选地，当外垫圈154被开环式压盖14压缩时，即使压力导向槽182的两个相对角188连到一起，十字槽186的第一相对面190和第二相对面192之间彼此相分离。结果，即使槽开口185加紧关闭，在套筒12上的法兰24和内侧面166之间流过的承压流体也可以继续通过十字槽186流入压力导向槽182内。此外，如果外垫圈154被压缩到图13和15所示的状态，压力导向槽182仍然处于高压状态。

如图10至15所示，本实施例中的外垫圈154还包括多个从外圆周面160，内侧面166，以及外侧面168向外凸出的罗纹200。罗纹200与保护件16的外侧壁78、保护件的中心壁70、以及套筒12上的法兰24连接。本实施例中，罗纹200的横截面为半圆形，但在其他实施例中，罗纹200也可以为其他形状（如三角形）。还应该理解的是在管道连接件150的其他实施例中，每个表面160，166，168上也可以有更多或更少的罗纹200。与保护件16上的波纹82类似，罗纹200可以增强外垫圈154与开环式压盖14，保护件16，以及套筒12上的法兰24之间的密封连接。在环形垫圈152被开环式压盖14压缩过程中，罗纹200也可以很好的减少外垫圈154与其他元件的摩擦滑动接触。当在外垫圈154上设置有罗纹200后，可以减少使用或者不使用开环式压盖14与环形垫圈152之间的润滑剂，因此还方便了开环式压盖管道连接件150的安装。因此，本实施例克服了前述的对管道连接件150的元件涂抹润滑油或润滑剂的缺点。

优选地，当本实施例的外垫圈154包括多个罗纹200且外垫圈154与带有开环式压盖14的保护件16连接时，发现开环式压盖14与环形垫圈152之间不需要润滑剂。因此，当环形垫圈152被压缩时，本发明的这些特征的结合可以阻止环形垫圈152在开环式压盖14或保护件16上堆积成团。应该理解为本发明的其他实施例中，多个罗纹200也适用于设置在其他不带有其中一个或两个的内垫圈156和压力导向槽182的环形垫圈，比如单层垫圈（single layer gasket）。

如图11所示，外垫圈154可以牢固坐落在由开环式压盖14，保护件16，以及套筒12上的法兰24所组成的垫圈座69上。在操作过程中，外垫圈154的外圆周面160倚靠在压盖元件26a，26b的环形壁60和保护件16的中心壁70上。外垫圈154的内侧面166与套筒12上的法兰24相邻。外垫圈154的外侧面168与压盖元件26a，26b上的外壁68和保护件的外侧壁78相邻。当开环式压盖14向内压缩外垫圈154时，外垫圈154从与套筒12上的法兰24的接触点以及与开环式压盖14的接触点将管道连接件150密封。此外，如上所述，外垫圈154上向外凸出的罗纹200和保护件16上的波纹82的连接共同使得在开环式压盖14与环形垫圈152间没有加入润滑油时也能使开环式压盖14压缩环形垫圈152。因此，本实施例中的环形垫圈152可以很好的提高管道连接件150的可操控性及可靠性。

综上所述，根据本发明的各个方面，本发明提供了一种改进的保护件，改进的压盖，和/或用于带有开环式压盖的管道连接件的环形垫圈。虽然本发明已经通过诸多实施例进行了说明，而且实施例已经做了详细的描述，但本发明的保护范围不仅限于对实施例的描述。此外，本发明的优点及改变是本领域的技术人员很容易理解的。例如，根据本发明的第一个方面所提出的改进的保护件不仅仅适用于本发明改进的压盖和/或环形垫圈，也能够用于其他的压盖或垫圈。此外，根据本发明其他方面所提出的改进的压盖和环形垫圈也可单独使用。经过进一步的实验，保护件和/或波纹82也可由热成型代替冷成型制成，这对于本领域技术人员也是值得借鉴的。关于垫圈，在管连接件的其他实施例中包括不带斜角槽的外垫圈。此外，本发明的其他实施例中的外垫圈可以与图7中的近于水平的槽108、图8中的斜角槽122、图12中的压力导向槽182任意结合。虽然在实施例中十字槽186与压力导向槽182相结合。但十字槽186也可用在外垫圈的其他槽上，比如近于水平的槽108和斜角槽122。此外，除包括内外垫圈的垫圈18外，管道连接件也可用单一垫圈。另外，压盖元件26a，26b上的连接端口28a，28b也可由其他方式连接，比如用纵向螺栓（longitudinal bolt）或类似物。然而压盖元件26a，26b也可以做剪式移动（scissoring）。此外，如图示，两个管端口通常是用套筒12连接的，但只有其中的一个端口可以与开环式压盖14，保护件16，和/或垫圈18相连接。垫圈182上的十字槽186也可与垫圈上的间隔排气孔相结合。在一些实施例中，十字槽186与排气孔可以在内侧面166内连接在一起。而且本发明的诸多特征，包括但不限于带波纹的保护件16，垫圈152上的罗纹200，垫圈152上的压力导向槽182及十字槽186，以及可拆除的内垫圈156，均可单独使用或任意组合使用以提高管道连接件10,150的性能。因此，本发明并不限定在具体的细节、代表性的装置和方法以及描述和显示的实施例上。其他与本发明类似的描述均在本法明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种环形垫圈，所述环形垫圈密封管道的端部和管道连接件的开环式压盖，所述环形垫圈包括： 

与所述开环式压盖连接的外圆周面； 

构成开口的内圆周面； 

在所述外圆周面和所述内圆周面之间延伸的外侧面； 

在所述外圆周面和所述内圆周面之间延伸的内侧面； 

位于所述内侧面上的一带有槽开口的环形压力导向槽；以及 

在内侧面与所述槽开口相邻并延伸至所述槽开口的多个十字槽，每个十字槽至少从内侧面的槽开口径向向外或径向向内延伸，以便当开环式压盖压缩环形垫圈而导致槽开口被关闭时，所述多个十字槽能够继续在压力导向槽和内侧面之间连通。 

2.如权利要求1所述的环形垫圈，还包括一个外环形垫圈，所述外环形垫圈包括外圆周面、内圆周面、外侧面、内侧面以及具有第一直径的开口； 

以及一个独立的内环形垫圈，所述内环形垫圈包括一个与外垫圈的内圆周面能够拆除连接的外圆周面，以及具有较小直径的第二开口的内圆周面，外垫圈的内圆周面和内垫圈的外圆周面有选择的连接以便在改变不同直径的管道端口时能够重新连接内垫圈和外垫圈， 

每个所述外垫圈的内圆周面和所述内垫圈的外圆周面包括三角形的交叉齿，以阻止在内垫圈和外垫圈之间沿穿过垫圈开口的纵轴产生轴向移动。 

3.如权利要求1所述的环形垫圈，还包括一个外环形垫圈，所述外环形垫圈包括外圆周面、内圆周面、外侧面、内侧面以及具有第一直径的开口； 

以及一个独立的内环形垫圈，所述内环形垫圈包括一个与外垫圈的内圆周面可拆除连接的外圆周面，以及具有较小直径的第二开口的内圆周面，外垫圈的内圆周面和内垫圈的外圆周面有选择的连接以便在改变不同直径的管道端口时能够重新连接内垫圈和外垫圈， 

所述内垫圈的第一轴向宽度比所述外垫圈的第二轴向宽度宽，多出的轴向宽度形成了一个在内垫圈上并向外垫圈那边突出的凸缘。 

4.如权利要求1所述的环形垫圈，其中所述内侧面包括一个向内几乎水平的具有标称开口的环形槽，所述环形槽是连续的而且不被所述开口阻断，所述环形槽与所述内圆周面构成的平面成小角度，以便所述环形槽从所述内侧面径向向内延伸。 

5.如权利要求1所述的环形垫圈，其中所述每个十字槽形成了一个凹槽并与内侧面的槽开口共同延伸。 

6.如权利要求5所述的环形垫圈，其中每个十字槽大体上与内侧面的压力导向槽垂直。 

7.如权利要求6所述的环形垫圈，其中每个十字槽从所述内侧面到所述外侧面向内逐渐变小。 

8.如权利要求1所述的环形垫圈，其中所述内圆周面使得所述压力导向槽相对于圆周面构成的平面之间有一小夹角，以便所述压力导向槽从所述内侧面径向向外穿过所述外侧面。 

9.如权利要求8所述的环形垫圈，其中每个十字槽从所述内侧面到所述外侧面向内逐渐变小。 

10.如权利要求1-9中任一所述的环形垫圈，还包括： 

多个罗纹，所述罗纹从外圆周面、外侧面以及内侧面向外突出，其中罗纹能够减少开环式压盖压缩环形垫圈时对润滑的需求。 

11.如权利要求1-9中任一所述的环形垫圈，还包括： 

一个位于外圆周面和外侧面连接处的向外的斜角槽。 

12.一个用于密封连接管道端部的管道连接件，包括： 

一个套筒，所述套筒具有带有相对开口端的大体为圆柱形的主体部分； 

位于套筒和管道的其中一端的开环式压盖，所述开环式压盖包括两个带有连接端口和间隔端口的半圆形压盖元件，所述连接端口与开环式压盖的其中一侧牢固连接，所述间隔端口与开环式压盖的另一侧牢固连接，间隔端口构成了一个间隙，通过第一紧固件连接间隔端口，所述间隙的长度是可调的，每个压盖元件还包括一个半圆柱形的环形壁； 

一个位于间隔端口之间的所述间隙处的保护件，所述保护件包括一个从压盖元件的环形壁沿伸的中心壁，所述保护件是一个弧形，并与压盖元件的环形壁相连接构成了闭合环形外围； 

以及至少一个如权利要求1-9任一所述的环形垫圈，所述环形垫圈位于由开环式压盖和保护件构成的闭合环形外围内，由于第一紧固件缩短了压盖元件的间隔端口之间的间隙，开环式压盖径向向内压缩环形垫圈使得管道端部与管道连接件密封。 

13.如权利要求12所述的管道连接件，所述套筒包括位于相对端的外凸的法兰，每 个压盖元件还包括一个位于环形壁内缘的内凹的U形壁，以及径向向内延伸至环形壁外缘的外壁，环形壁至少部分位于套筒的法兰和外壁之间。 

14.如权利要求12所述的管道连接件，其中压盖元件包括位于连接端的相应的连接螺栓法兰，以及一个第二紧固件，所述连接螺栓法兰包括与压盖元件相切的孔，并用于容纳与压盖元件的连接端无间隙地牢固连接的第二紧固件，所述第二紧固件与压盖元件相切，来限制压盖元件在连接端向外作剪式移动。 

15.如权利要求12所述的管道连接件，其中保护件的中心壁包括一个内侧缘，一个外侧缘，以及在内侧缘和外侧缘之间沿中心壁延伸的波纹，与外侧缘处的中心壁垂直并延伸的第一侧壁，与内侧缘处的中心壁垂直并延伸的第二侧壁，第二侧壁、中心壁以及第一侧壁共同构成了保护件的S形横截面。 

16.如权利要求15所述的管道连接件，其中环形垫圈还包括多个从外圆周面、外侧面以及内侧面向外突出的罗纹，其中罗纹能够减少开环式压盖压缩环形垫圈时对润滑的需求。