CN108156818A - 连接件 - Google Patents

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Abstract

一种管道连接套管(10)，其包括管状结构，该管状结构具有彼此流体连通的第一端部(12)和第二端部(14)。第一端部设置有从管状结构的内壁延伸到套管内部中的至少一个向内指向的突出部(16)，并且第二端部设置有从管状结构的内壁延伸到套管内部中的至少一个向内指向的突出部。本发明还公开了一种使用该套管连接管件(20、22)的方法。

Description

连接件
技术领域
本发明涉及一种管件和/或软管连接件以及使用该连接件来联结管件和/或软管的方法，特别地涉及永久联结装置。
背景技术
当连接诸如管件和/或软管之类的管道时，特别是当高压流体从其中通过时，重要的是通过这些管件的流率是已知的并且是可预测的，以便可以计算并预期流量。如果管件中产生湍流，则可能需要额外的能量来克服因湍流而增加的阻力。因此，希望已知管道上的内表面轮廓。
在连接管件时，此前已经提出了多种不同的系统。一种这样的系统在管件的端部使用机械加工的凹槽或轧制凹槽。随后使用可释放壳体，其中壳体内具有垫圈，并使该壳体与管件的凹槽接合，并且利用螺栓将管件的端部保持在适当位置。由于壳体相对较重并且需要拧紧螺栓，所以安装该系统较为费时，特别是在需要大量联结装置的情况下。此外，由于壳体部件以及构造这些部件所涉及的机械加工的成本，这样的系统可能较为昂贵。
已经提出了用于联结这种管件的其他系统，例如，一种这样的系统使用具有向内突出的齿的管状套管。该套管定位于两个管件的端部上并被模锻成形成使得齿咬入管件内并压缩管件，从而形成联结。然而，使用这种系统导致在模锻成形过程中管件端部的压缩，由此造成所联结的管件的内表面扭曲变形，其中该扭曲变形可能是不可预测的，由此导致未预料到的湍流。
另一种用于连接管件的技术方案是将其焊接。然而，焊接涉及使用热加工并且可能使用有害材料并产生有害烟雾。因此，希望避免这样的过程。
发明内容
因此，本发明教导一种包括管状结构的管道连接套管，该管状结构具有彼此流体连通的第一端部和第二端部，其中该第一端部设置有从管状结构的内壁延伸到套管内部中的至少一个向内指向的突出部，并且该第二端部设置有从管状结构的内壁延伸到套管内部中的至少一个向内指向的突出部。如本文所述，本发明还教导一种联结装置，该联结装置包括套管和使用该套管连接的两个管道。
优选地，所述至少一个向内指向的突出部的远离管状结构内壁的端部设置有平坦化的端部表面，并且更优选地，向内指向的突出部全都设置有平坦化的端部表面。使用可以定位于管件端部上对应凹槽内的平坦化的端部表面降低了突出部接触和/或穿透所被联结的管件的外壁的风险，因此降低了管件内表面变形的风险。
有利地，所述至少一个向内伸出的突出部至少部分地呈环状，并且可能更有利地，该环状的向内伸出的突出部是连续的并且围绕外壁的内表面延伸，或者可替代地，其中，环状的向内伸出的突出部包括绕外壁的内表面延伸的至少一个区段，该区段的端部之间具有间隔。当用于管件的彼此远离的运动时，采用部分或完全围绕套管内表面延伸的环状突出部提高了套管对管件轴向运动的阻力。
在一种结构中，在邻近至少一个向内指向的突出部的一侧处设置有弹性密封件，并且在另一种结构中，在邻近第一端部的一个或多个突出部的两侧处以及/或者在邻近第二端部的一个或多个突出部的每一侧处设置有弹性密封件。在突出部的一侧或两侧布置弹性密封件有助于减少所联结的管件的泄漏。
本发明扩展到连接两个管道的方法，包括以下步骤：
提供第一管道，该第一管道在邻近其端部处具有至少一个外部环状凹槽；
提供第二管道，该第二管道在邻近其端部处具有至少一个外部环状凹槽；
提供如本文所述的套管；
将第一管道和第二管道的端部放置于套管内，使得套管的第一端部的至少一个突出部邻近第一管道的至少一个凹槽放置，并且套管的第二端部的至少一个突出部邻近第二管道的至少一个凹槽放置；以及
将套管模锻成使得套管的第一端部的至少一个突出部容纳于第一管道的至少一个环状凹槽内，并且套管的第二端部的至少一个突出部容纳于第二管道的至少一个环状凹槽内；并且
其中，由模锻套管造成的变形导致套管的突出部与相应管道的凹槽在不使管道的内表面变形的情况下接合。
该过程使锁定突起对准于管道的凹槽内，从而形成牢固且永久的联结装置。此外，由于管道的内部光滑或无起伏轮廓，因此降低了湍流从其中通过的风险。通过避免管道的变形，该方法和相关联的联结装置在不会使流动中断的情况下提供了管道之间的牢固连接，由此使通过管道的流体更顺畅地流动。优选地，管道的内表面呈直形并且/或者均匀，以减少湍流，也就是说，在将管道于套管内连接起来的过程之后，管道的内表面不会偏离其原始形状。
本发明的方法降低了被联结起来的管件的内表面发生不可预测地扭曲变形的风险，从而使得流经由本发明的系统相联结的管道的流动更易预测。此外，该方法不需要热加工，从而使管件连接更加安全并降低了爆炸风险、减少了有害烟雾并且减少了对有害材料的使用需求。另外，尽管焊接热量可能导致脆化或腐蚀影响，但本发明的方法不易受到这些问题的影响，实现了基本防损毁且无铅的连接，并且没有与带螺纹部件相关的松动问题。
模锻装置应为可从成品联结装置上移除的单独的工具或部件，而不应为保留在其上的部件。这减少了最终联结装置中所需的部件的数量。
附图说明
现在将仅以示例的方式并参照附图来描述本发明的实施方式，其中：
图1a至图1c是示出了根据本发明的套管的实施方式的视图；
图2a和图2b是示出了根据本发明所使用的图1a的套管的视图；
图3a和图3b是示出了根据本发明所使用的图1b的套管的视图；
图4a和图4b是示出了根据本发明所使用的图1c的套管的视图；
图5a和图5b是示出了本发明的另一实施方式的视图；以及
图6是本发明的又一实施方式。
具体实施方式
图1a至图1c示出了管状套管10，其包括第一端部12和第二端部14。在邻近各端部12和端部14处存在从套管10的内表面向内延伸的环形突出部16。突出部16具有截棱锥的形状，从而具有平坦的顶表面和非平行的侧面，突出部的远离套管10内壁的端部比突出部的连接到套管10内壁的基部更窄。
图1c示出的套管10c在紧邻第一端部12处设置有两个相邻的突出部16并在紧邻第二端部14处设置有两个相邻的突出部16。
图2至图4示出了处于第一位置和第二位置的套管10以及管道20和22。套管10沿其内表面设置有多个弹性O形密封圈，这些密封圈位于突出部16的每一侧上。管道20和22在紧邻其端部处设置有凹槽20a和22a。
在第一位置，第一管道20和第二管道22被插入到套管10中。套管10的直径使得管道20和22配装于套管10内，并且在套管10与管道20和22之间存在一定的径向间隙24。套管10上的突出部16与管道20和22的凹槽20a和22a对齐。一旦突出部16与凹槽20a和22a对齐，套管10就被模锻成形，这使得间隙24被移除，并且该装置就被置于第二位置，如各幅图中的第二张图(图2b、3b和4b)所示。模锻成形之后，套管10的直径减小，因此将突出部16重新定位于相应的凹槽20a和22a内。由于突出部16容纳于相应的凹槽20a和22a内，管道20和22的轴向运动被限制成使得它们无法断开。因此，管道20和22被保持在一起。
图5和图5a示出了与前述附图中所示的装置类似的装置，其中设置有套管10d，其包括两个向内延伸的突出部16d。凹部30设置在每个突出部16d的每一侧上，使得每个突出部16d均设置在两个凹部30之间。密封件32、优选地呈弹性O形环的形式、定位在每个密封凹部30内。第一管道20和第二管道22插入到套管10d中，其中每个管道均在邻近其端部的位置处具有相应的凹槽20a。随后套管10d被模锻成形，使得突出部16d容纳于凹槽20a内。在模锻成形过程中，密封件32被压缩以提供流体密封进而降低流体通过套管10d流出的风险。
图6示出了根据本发明的模锻成形装置，其中套管10e包括在套管的(轴向上的)一个半部中的两个向内指向的突出部16e以及在套管的(轴向上的)另一半部中的另外两个向内指向的突出部16e，使得总共存在四个突出部16e并且这四个突出部16e被分组成两对。
每个管道20和22均设置有与套管的突出部16e的位置相对应的两个凹槽。各个管道20和22的凹部的任意一侧存在其中放置有密封件32e的凹部。突出部16e在模锻成形后、如图6所示、与凹部20e和22e接合以将管道20和22锁定在一起。
在图1至图5所示的实施方式中，套管的外表面与内表面的轮廓相匹配。然而，如图6所示，外表面的轮廓可能未被设定成反映内表面。
突出部16的形状可以根据需要以及根据相应管道中的凹槽进行调整。因此，其轮廓可能会有所不同并且其可能包括平行的侧面。
虽然可以想到突出部可以包括能穿入管道中的尖状梢端，但优选的是该突出部的端部是平坦的，以分散任何压力并降低管道的内表面变形的风险。
可以使用任意数量的管道中的凹槽和套管中的突出部。例如，在高压管道(6000psi)中可能需要采用更多的凹槽和突出部，并且在低压管道(1000psi)中可以采用更少的凹槽和突出部。
本发明提供了一种联结装置，其中管件或管道在其外表面中包括凹槽，并且套管的突出部容纳于这些凹槽中，但不会咬入管件中或使管件变形。在套管或管道中也可以于邻近管道的凹槽和/或套管的突出部处存在凹部以容纳弹性O形密封圈。这形成了一种密封装置，该密封装置防止管件相对于套管的纵向运动，而不会对管件造成可能影响流经其中的流体的损坏。用于形成该联结装置的方法包括围绕管道而将套管模锻成形，以将突出部从凹槽外的位置重新定位成将其容纳于凹槽内。

Claims (11)

1.一种联结装置，包括：
管道连接套管，所述管道连接套管用于通过模锻成形而连接两个管道，所述管道连接套管包括管状结构，所述管状结构具有彼此流体连通的第一端部和第二端部，其中，所述第一端部设置有从所述管状结构的内壁延伸到所述套管的内部中的第一向内指向的突出部，并且所述第二端部设置有从所述管状结构的所述内壁延伸到所述套管的所述内部中的第二向内指向的突出部；
第一管道；以及
第二管道，
其中，所述第一管道和所述第二管道二者均在其各自的外表面中设置有至少一个凹槽，并且所述向内指向的突出部容纳于所述凹槽中；并且
在邻近至少一个向内指向的突出部的一侧处设置有弹性密封件。
2.根据权利要求1所述的联结装置，其中，所述至少一个向内指向的突出部的远离所述管状结构的所述内壁的端部设置有平坦化的端部表面。
3.根据权利要求2所述的联结装置，其中，所述向内指向的突出部全部都设置有平坦化的端部表面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的联结装置，其中，至少一个向内伸出的突出部至少部分地呈环状。
5.根据权利要求4所述的联结装置，其中，环状的所述向内伸出的突出部是连续的并且围绕所述管状结构的所述内壁延伸。
6.根据权利要求4所述的联结装置，其中，环状的所述向内伸出的突出部包括至少一个区段，所述至少一个区段绕外壁的内表面延伸，并且在所述至少一个区段的端部之间具有间隔。
7.根据权利要求1所述的联结装置，其中，在邻近所述第一端部的一个或多个所述突出部的两侧处以及在邻近所述第二端部的一个或多个所述突出部的每一侧处设置有弹性密封件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的联结装置，其中，所述套管的外表面与所述套管的内部轮廓相匹配。
9.一种连接两个管道的方法，包括以下步骤：
提供第一管道，所述第一管道在邻近其端部处具有至少一个外部环状凹槽；
提供第二管道，所述第二管道在邻近其端部处具有至少一个外部环状凹槽；
提供套管；
其中，所述套管包括具有彼此流体连通的第一端部和第二端部的管状结构，其中，在预模锻成形阶段，所述第一端部设置有从所述管状结构的内壁延伸到所述套管的内部中的第一向内指向的突出部，并且所述第二端部设置有从所述管状结构的所述内壁延伸到所述套管的所述内部中的第二向内指向的突出部，并且其中，在邻近至少一个所述向内指向的突出部的一侧处设置有弹性密封件；
将所述第一管道和所述第二管道的所述端部放置于所述套管内，使得所述套管的所述第一端部的至少一个所述突出部邻近所述第一管道的所述至少一个凹槽放置，并且所述套管的所述第二端部的至少一个所述突出部邻近所述第二管道的所述至少一个凹槽放置；以及
将所述套管模锻成使得所述套管的所述第一端部的至少一个所述突出部容纳在所述第一管道的至少一个所述环状凹槽内，并且所述套管的所述第二端部的至少一个所述突出部容纳在所述第二管道的至少一个所述环状凹槽内；以及
其中，由模锻所述套管造成的变形导致所述套管的所述突出部与相应的所述管道的所述凹槽在不使所述管道的内表面变形的情况下接合。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述套管的外表面与所述套管的内部轮廓相匹配。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，模锻装置独立于所联结的所述管道。
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