CN110537048A - 接头约束装置 - Google Patents

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Abstract

压盖包括环形圈和接头约束组件，环形圈限定压盖孔，该压盖孔限定压盖轴线。接头约束组件包括约束基座、抓持部和弹簧夹，约束基座附接到环形圈，约束基座限定约束凹穴；约束凹穴包括设置在约束凹穴内的约束枢轴；抓持部设置在约束凹穴内，抓持部接合约束枢轴，抓持部构造成绕所述约束枢轴旋转；弹簧夹设置在约束凹穴内，弹簧夹将抓持部偏置成朝向压盖轴线向内旋转。

Description

接头约束装置
技术领域
本发明涉及管连接。更具体地，本发明涉及用于机械接头管连接的接头约束件。
背景技术
机械接头管连接是用于将管段附接到诸如阀、联接件或配件(诸如三通或弯头)或另一根管的管道元件的常用方法。机械接头管连接可以包括母承窝、压盖、垫圈和管段。管道元件通常限定母承窝，该母承窝被构造成接收管段的平坦端和垫圈。通常设置压盖，该压盖滑过管段的平坦端，并且压盖由一系列螺栓锁紧，这些螺栓将压盖拉向母承窝，从而压缩垫圈。垫圈的压缩导致垫圈与管段的平坦端的外表面接合，从而在管段和元件之间形成密封。
机械接头管连接很流行，因为机械接头管连接对管段的平坦端起作用，这与需要在管段的平坦端做准备的沟槽连接或凸缘连接不同。对平坦端起作用的能力允许在现场安装中将管段切成一定尺寸，而省去了将凸缘焊接到平坦端或在平坦端切割新的沟槽所需的时间和现场设备。机械接头管连接可以使用扳手或棘轮之类的常用手工工具快速组装。
然而，除了作用于管段平坦端的垫圈的摩擦外，典型的机械接头管连接不提供积极(positive)的保持机构。当连接受到高张力或水锤等影响时，缺少积极的保持机构可能会破坏密封或导致平坦端从母承窝中拉出。一些机械接头管连接可以包括接头约束机构，该接头约束机构构造成机械地接合管道的平坦端；然而，现有的接头约束机构会将高应力施加在管段的平坦端上，这会导致在安装或操作过程中管段的平坦端变形、蠕变和开裂。变形、蠕变和开裂可能导致密封失效或管段自身失效，从而导致泄漏或环境污染。
发明内容
应理解，该发明内容并非是对本发明的全面概述。本发明内容是示例性的，而不是限制性的，其目的既不是确定本发明的重要或关键要素，也不是界定其范围。发明内容的唯一目的是解释和举例说明本发明的某些概念，作为对以下完整和广泛详细描述的引言。
公开一种压盖，其包括：环形圈，环形圈限定压盖孔，压盖孔限定压盖轴线；和接头约束组件，接头约束组件包括：约束基座，约束基座附接到环形圈，约束基座限定约束凹穴；所述约束凹穴包括设置在约束凹穴内的约束枢轴；抓持部，抓持部设置在约束凹穴内，抓持部接合约束枢轴，抓持部被构造成在绕约束枢轴旋转；以及弹簧夹，弹簧夹设置在约束凹穴内，弹簧夹将所述抓持部偏置成朝向压盖轴线向内旋转。
还公开一种机械接头，其包括：管道元件，管道元件包括元件凸缘，管道元件限定从元件凸缘向内延伸的承窝；管段，管段穿过元件凸缘延伸进入承窝，管段限定外管表面；和压盖，管段延伸穿过压盖，压盖包括接头约束组件，接头约束组件包括：约束基座，约束基座包括约束枢轴；和抓持部，抓持部与约束枢轴接合，抓持部构造成围绕约束枢轴旋转，抓持部还构造成与外管表面接合以防止所述管段从所述承窝移除。
还公开一种将管段联接到管道元件的方法，该方法包括：使压盖在管段的端部上滑动，压盖包括接头约束组件，管段限定外管表面；将管段的所述端部插入由管道元件限定的承窝；将压盖紧固到管道元件；致动接头约束组件，以防止管段从承窝移除，致动接头约束组件包括：使抓持部沿接合方向绕压盖的约束枢轴旋转；以及将抓持部与外管表面在初始接合位置接合。
还公开一种压盖，包括：环形圈，环形圈限定压盖孔；和接头约束组件，接头约束组件附接到环形圈，接头约束组件包括构造成与延伸穿过压盖孔的管段接合的抓持部。
本发明中描述的各种实现方式可以包括附加的系统、方法、特征和优点，这些附加的系统、方法、特征和优点不一定在本文中明确地公开，但是在阅读以下详细描述和附图之后，对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明旨在将所有这些系统、方法、特征和优点包括在本发明中，并受所附权利要求书的保护。这些实现的特征和优点可以通过所附权利要求书中特别指出的系统、方法、特征来实现和获得。这些和其他特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更加明显，或者可以通过下文所述的此类示例性实现的实践来了解。
附图说明
为了强调本发明的一般原则，对下图的特征和部件进行了说明。图纸不一定按比例绘制。为了一致性和清晰性，对应的附图标记指示图中的相应的特征和部件。
图1是根据本发明的一个方面的管道元件组件的透视图。
图2是图1的管道元件组件沿图1中所示的线2-2截取的横截面图。
图3是由图2所示的细节部分3中截取的包含压盖的管道元件组件的机械接头的详细示图。
图4是从图2所示的细节部分3中截取的管道元件组件的机械接头的详细示图，其中，图3中的压盖的抓持部处于初始接合位置。
图5是从图2所示的详细部分3中截取的管道元件组件的机械接头的详细视图，其中，图3中的压盖的抓持部处于最终接合位置。
图6是从图2所示的详细部分3中截取的管道元件组件的机械接头的详细视图，其中，图3中的压盖的抓持部处于抬起位置。
图7是图3的压盖的抓持部的侧视图。
图8是图3的压盖的抓持部的透视图。
图9是图3的压盖的弹簧夹的透视图。
图10是图3的压盖的透视图。
图11是根据本发明的另一方面的压盖的透视图。
图12A是图3的压盖沿图10所示的线12-12截取的横截面图。
图12B是根据本发明的另一个方面的压盖的横截面图。
图13是图3的机械接头的透视图，该机械接头包括根据本发明的一个方面的停用机构。
图14是图3的机械接头的透视图，该机械接头包括图12B的压盖和根据本发明的另一方面的停用机构。
具体实施例
通过参考以下详细描述、示例、附图和权利要求书以及前面和后面的描述，可以更容易地理解本发明。但是，在公开和描述本设备、系统和/或方法之前，应理解，除非另有说明，否则本发明不限于所公开的特定设备、系统和/或方法，因此，当然可以对其变形。还应理解，本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，而无意于进行限制。
提供以下描述作为当前已知方面的本设备、系统和/或方法的可行教导。为此，相关领域的技术人员将认识并意识到，可以对这里描述的本设备、系统和/或方法的各个方面进行许多改变，同时仍然获得本发明的有益结果。还将显而易见的是，可以通过选择本发明的一些特征而无需利用其他特征来获得本发明的一些期望的益处。因此，本领域技术人员将认识到，对本发明的许多修改和变形是允许的，并且在某些情况下甚至可能是期望的，并且这些修改和变形是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为本发明的原理的说明而不是对其的限制。
贯穿全文使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文明确相反指出。因此，例如，除非上下文另外指出，否则对“一个元件”的提及可以包括两个或更多个这样的元件。
这里的范围可以表示为从“大约”一个特定值，和/或到“大约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一方面。还将理解的是，每个范围的端点相对于另一个端点以及独立于另一个端点都是有效的。
为了当前公开的目的，在特定测量尺度上测量到的大约为X或基本上为X的材料特性或尺寸，指的是在X加上所指测量的行业标准上公差和X减去所指测量的行业标准下公差的范围内。由于公差在不同的材料、工艺以及不同的型号之间可能会有所不同，因此特定组件的特定测量的公差可能会落在公差范围内。
如本文中所使用的，术语“可选的”或“可选地”是指接下来描述的事件或情况可以发生也可以不发生，该描述包括所述事件或情况发生的情况和不发生的情况。
如本文所使用的，单词“或”表示特定列表的任何一个组件，并且还包括该列表的组件的任何组合。此外，应该注意的是，条件语言，例如“可”、“可以”、“可能”或“也许”，除非另有明确说明或在所使用的上下文中有另外理解，否则通常旨在表示某些方面包括某些特征、元件和/或步骤，而其他方面不包括该特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示该特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个特定方面是必需的，或者一个或多个特定方面必然包括用于确定(无论是否有用户输入或提示)这些特征、元素和/或步骤是否包括在内或将在任何特定方面执行的逻辑。
公开了可用于执行所公开的方法和系统的部件。本文公开了这些部件和其他部件，并且应该理解，当公开这些部件的组合、子集、交集、组等时，虽然可能没有明确公开每个单独的和整体的组合和排列的具体引用，但对于所有方法和系统，每个都在本文中被特别考虑和描述。这适用于本申请的所有方面，包括但不限于所公开的方法中的步骤。因此，如果可以执行多种附加步骤，则应理解，这些附加步骤中的每一个都可以以所公开方法的任何特定方面或方面的组合来执行。
公开了一种压盖以及相关的方法、系统、设备和各种装置。压盖包括环形圈和关节约束组件。本领域技术人员将理解，所公开的压盖仅在许多示例性实施例中的一些示例性实施例中描述。不应认为任何特定的术语或描述限制本发明或由此产生的任何权利要求的范围。
图1示出了管道元件组件100的透视图。管道元件组件100可以包括管道元件110、第一压盖124a、第二压盖124b，第一管段102a和第二管段102b。为了示例性目的，将管段102a、102b示出为较短的长度，每个管段102a、102b可以明显长于所示的长度。在应用中，管段102a、102b可以由管道系统或管道基础设施(例如市政水基础设施或任何其他管道系统或管道基础设施)组成。
在当前方面，管道元件110可以是阀112，诸如闸阀、球阀、蝶形阀、截止阀或任何其他合适类型的阀。在其他方面，管道元件110可以是构造成以流体连通的方式将第一管段102a与第二管段102b机械地联接和密封的联接件。在其他方面，管道元件110可以是管道配件，诸如三通、弯头、异径管、星形、异形配件或任何其他合适类型的管道配件。在其他方面，管道元件110可以是诸如消防栓的设备。在这样的方面中，管道元件组件100可以不包括第二压盖124b和第二管段102b，并且消防栓可以限定市政水基础设施的支腿的末端。
管道元件110可包括第一元件凸缘122a和第二元件凸缘122b。第一元件凸缘122a可与第二元件凸缘122b相对设置。第一元件凸缘122a、第一压盖124a和第一管段102a可限定第一机械接头120a。第二元件凸缘122b、第二压盖124b和第二管段102b可限定第二机械接头120b。第一机械接头120a可构造成将第一管段102a机械地联接和密封到管道元件110，第二机械接头120b可构造成将第二管段102b机械地联接和密封到管道元件110。
第一压盖124a可以通过第一组紧固件126a联接到第一元件凸缘122a。在当前方面，第一组紧固件126a可以是T形螺栓；然而在其他方面，紧固件126a可以是螺栓、双头螺栓或任何其他合适类型的紧固件。第一组紧固件126a中的每一个可接合由第一元件凸缘122a限定的凸缘槽128a、凸缘孔130a或类似的凸缘槽128a或凸缘孔130a。第一组紧固件126a可构造成将第一压盖124a拉向第一元件凸缘122a。
第一压盖124a可包括第一环形圈125a和第一组接头约束组件134a。在当前方面，第一压盖124a可包括六个接头约束组件134a；然而，接头约束组件134a的数量不应被视为是限制性的，并且在其他方面，第一压盖124a可包括更多或更少的接头约束组件134a。在当前方面中，接头约束组件134a可以围绕第一环形圈125a的圆周等距间隔；然而，该分布不应视为是限制性的，并且接头约束组件134a可以以任何合适的布置来分布。
在图1中所示的第一压盖124a处于致动配置。在致动配置中，第一压盖124a的每个接头约束组件134a可接合第一管段102a，以防止第一管段102a从管道元件110移除。
第二压盖124b可以通过第二组紧固件126b联接到第二元件凸缘122b。在当前方面，第二组紧固件126b可以是T形螺栓；然而在其他方面，紧固件126b可以是螺栓、双头螺栓或任何其他合适类型的紧固件。第二组紧固件126b中的每一个可以接合由第二元件凸缘122b限定的凸缘槽128b、凸缘孔130b或类似的凸缘槽128b或凸缘孔130b。第二组紧固件126b可被构造成将第二压盖124b拉向第二元件凸缘122b。
第二压盖124b可包括第二环形圈125b和第二组接头约束组件134b。在当前方面，第二压盖124b可以在结构上类似于第一压盖124a。第二压盖124b可包括六个接头约束组件134b；然而，接头约束组件134b的数量不应被视为是限制性的，并且在其他方面，第二压盖124b可包括更多或更少的接头约束组件134b。在当前方面中，接头约束组件134b可以围绕第二环形圈125b的圆周等距间隔；然而，该分布不应视为是限制性的，并且接头约束组件134b可以以任何合适的布置来分布。
图1示出的第二压盖124b处于停用配置，其中，通过停用机构136来防止第二压盖124b的每个接头约束组件134b与第二管段102b接合。在当前方面，停用机构136可以是O形圈、橡胶带、松紧绳或类似的弹性构件，并且在下面进一步详细讨论。
图2是图1的管道元件组件100沿图1中所示的线2-2截取的横截面图。管道元件110可以限定第一承窝222a，第一承窝222a的尺寸设置为将管道元件110接收在第一元件凸缘122a中。管道元件110还可限定第二承窝222b，第二承窝222b的尺寸设置成将管道元件110接收在第二元件凸缘122b内。管道元件可以限定元件孔210，元件孔210从第一承窝222a穿过管道元件110延伸到第二承窝222b。元件孔210可以代表任何管道元件110，诸如代表联接件或管道配件。在管道元件110是诸如弯头配件之类的成角度的配件的方面中，元件孔210可以是弯曲的或成角度的。在管道元件110是诸如三通或Y形接头的配件的方面中，元件孔210可以是叉状的或由彼此交叉的多个孔限定。在当前方面，元件孔210可以是基本圆柱形的，并且元件孔210可以限定穿过其中的元件孔轴线201。
第一压盖124a的第一环形圈125a可限定第一压盖孔206a。第一压盖孔206a可限定第一压盖轴线207a，第一压盖轴线207a可与元件孔轴线201基本重合，使得第一压盖孔206a和元件孔210可同轴。第一管段102a可延伸穿过第一压盖孔206a进入第一承窝222a。第一管段102a可与第一压盖轴线207a和元件孔轴线201基本同轴。
第二压盖124b的第二环形圈125b可限定第二压盖孔206b。第二压盖孔206b可限定第二压盖轴线207b，第二压盖轴线207b可与元件孔轴线201和第一压盖轴线207a基本重合，使得第一压盖孔206a、第二压盖孔206b和元件孔210可以基本同轴。第二管段102b可延伸穿过第二压盖孔206b进入第二承窝222b。第二管段102b可以与第一压盖轴线207a、第二压盖轴线207b和元件孔轴线201基本同轴。
管道元件组件100的机械接头120a可进一步包括第一垫圈228a，并且管道元件组件100的机械接头120b可进一步包括第二垫圈228b。第一垫圈228a可在第一承窝222a内轴向地布置在管道元件110和第一压盖124a之间。第一垫圈228a可以构造成密封由第一管段102a限定的第一外管表面204a。第二垫圈228b可在第二承窝222b内轴向地布置在管道元件110和第二压盖124b之间。第二垫圈228b可以构造成密封由第二管段102b限定的第二外管表面204b。
如前所述，第一压盖124a处于致动配置，其中每个接头约束组件134a的第一抓持部232a可以定位为与第一外管表面204a接合。在当前方面，第一夹持部232a处于防止第一管段102a从第一承窝222a任意抽出的最终接合位置。最终接合位置在图5中示出并在下面进一步描述。
第二压盖124b被示为处于停用配置，在该停用配置中，可以通过停用机构136使每个接头约束组件134b的第二抓持部232b与第二外管表面204b脱离接合。在当前方面，第二抓持部232b被示出为处于脱离接合位置，在该脱离接合位置中，第二管段102b可以从第二承窝222b自由地插入、抽出或从第二承窝222b完全移除。下面参考图3，示出并进一步描述脱离接合位置。
图3是从图2中所示的细节部分3截取的管道元件组件100的第二机械接头120b的详细视图。第二机械接头120b可以代表如图1所示的机械接头120a、120b的任一方面，在下文中统称为管道元件组件100的部件。例如，以下将第二机械接头120b简称为机械接头120。
如前所述，当前方面的压盖124可以被置于停用配置，并且抓持部232可以由此被置于脱离接合位置，这允许管段102自由地沿插入方向398移动到承窝222中或沿抽出方向399从承窝222向外移动。管道元件110可在承窝222和元件孔210之间限定管肩323。管肩323可构造成为管段102的平坦端302提供积极的止动，这可以限制管段102插入承窝222的深度。
管道元件110可以限定垫圈沟槽325。垫圈沟槽325可以限定锥度，并且垫圈沟槽325可以限定大致三角形或梯形的轮廓。垫圈沟槽325的形状可形成为接收垫圈228。压盖124的环形圈125可被构造成接合垫圈228。环形圈125可限定接合斜面326。接合斜面326的形状可为大致截头圆锥形，而且，接合斜面326可相对于孔轴线201和压盖轴线207(均在图2示出)朝向径向向内。紧固件126的锁紧可将压盖124拉向管道元件110的元件凸缘122，从而压缩垫圈沟槽325中的垫圈228。接合斜面326和垫圈沟槽325的锥度可配合以使垫圈228相对于孔轴线201和压盖轴线207径向向内压缩和变形。垫圈228的压缩和变形可将垫圈228的内垫圈表面328压靠在外管表面204上，从而激励垫圈228并在垫圈228和外管表面204之间形成密封。通过压缩垫圈228，内垫圈表面328和外管表面204之间的摩擦可以抵抗管段102在插入方向398和抽出方向399上的运动。
承窝222可随着承窝222远离垫圈沟槽325并朝向管肩323轴向地延伸而径向向外地成锥形。压盖孔206可随着压盖孔206远离接合斜面326轴向地延伸而径向向外成锥形。承窝222和压盖孔206的相应锥形可在垫圈228的任一侧提供间隙，以允许管段102倾斜并相对于孔轴线201和压盖轴线207(在图2中示出)展示出有限的角偏转。在当前方面，管段102可展示出相对于孔轴线201最大3度的角偏转；但是，此值不应视为是限制性的。承窝222和压盖124的尺寸和形状可以形成为允许管段102具有更大或更小的角偏转。
在当前方面，可以通过承窝222和压盖124的尺寸和几何形状来限制角偏转；然而，接头约束组件134可以承受较大的角偏转值。压盖孔206的锥度还可以在安装过程中帮助将压盖124滑到管段102的平坦端302上。压盖孔206的锥度和尺寸可构造成为抓持部232提供间隙以使其在停用配置中不接触外管表面204。
每个接头约束组件134可以包括约束基座334、弹簧夹333和其中一个抓持部232。接头约束组件134可以组装在约束基座334上。在当前方面，约束基座334可以由压盖124一体地限定；然而，在其他方面，约束基座334可以是单独的部件，其可以被附接或紧固到压盖124的环形圈125。在一些方面，可以调整约束基座334在环形圈125上的位置，该调整诸如通过使约束基座334相对于压盖轴线207(在图2中示出)径向向内或向外移动而实现。这种调整可以允许压盖124被构造成用于具有不同外径的不同尺寸的管段102。在一些方面，约束基座334还可以相对于压盖轴线207轴向地在环形圈125上调整。约束基座334可以限定约束凹穴340和约束枢轴342。抓持部232和弹簧夹333可以设置在约束凹穴340内。
抓持部232可绕约束枢轴342旋转，使得抓持部232的接合端332可被拉成与外管表面204接触和分开。抓持部232可限定抓持部轴承表面346，并且约束枢轴342可限定约束轴承表面344。抓持部轴承表面346的形状可与约束轴承表面344互补，并且抓持部轴承表面346可与约束轴承表面344面对接触。抓持部轴承表面346可构造成在抓持部232绕着约束枢轴342旋转时围绕约束轴承表面344滑动。
抓持部232可以限定接合端332和杠杆端330。接合端332可以与杠杆端330相对地设置，并且抓持部轴承表面346限定在接合端332和杠杆端330之间。接合端332可朝着压盖轴线207(在图2中示出)延伸到压盖孔206中。弹簧夹333可以偏压抓持部232以使其围绕约束枢轴342朝向与外管表面204接合的方向旋转。具体地，弹簧夹333的接合腿322可以按压抓持部232的接合端332。弹簧夹333的保持突片324可接合由约束基座334限定的定位孔320。保持突片324与定位孔320的接合可将弹簧夹333定位并固定在约束凹穴340内，并且，弹簧夹333从而可以保持抓持部232和约束枢轴342之间的接合。
在停用配置中，停用机构136可以防止抓持部232朝着与外管表面204接合的方向旋转。在当前方面，停用机构136可以是弹性的，并且停用机构136的张力可以压制(overpower)弹簧夹333。停用机构136可以拉动抓持部232的杠杆端330以将抓持部232定位在脱离接合位置，在该位置，抓持部232不与外管表面204接触。停用机构136可包括可拉伸的材料，诸如O形圈、橡胶带、松紧绳或任何其他合适的可弹性拉伸的材料。
在当前方面，停用机构136可同时停用压盖124的所有接头约束组件134。从抓持部232移除停用机构136可致动每个接头约束组件134，如图4所示。停用机构136可以单独地从每个抓持部232的杠杆端330上滑落以分别启动相应的接头约束组件134，或者可以用诸如剪刀来将停用机构136切开，这样可以同时致动压盖124的所有接头约束组件134。在一些方面，杠杆端330可以限定诸如延伸件、钩或构造成与停用机构136接合的销这样的停用特征部(未示出)。停用特征部可以构造成防止停用机构136夹在杠杆端330和约束基座334之间，停用机构136如果夹在杠杆端330和约束基座334之间在某些情况下会绑住抓持部232。
图4是从图2所示的细节部分3截取的管道元件组件100的机械接头120的详细视图，其中所示的抓持部232位于初始接合位置。抓持部232可在弹簧夹333的偏置下绕约束枢轴342旋转。约束轴承表面344可限定枢轴曲率半径R1和枢轴中心轴线P1。枢转中心轴线P1可以相对于压盖轴线207(图12所示)垂直于轴向方向和径向方向。抓持部轴承表面346和约束轴承表面344的互补形状允许抓持部232绕枢轴中心轴线P1旋转，同时保持抓持部轴承表面346和约束轴承表面344之间的面对接触。
弹簧夹333将抓持部232偏置成使其绕枢转中心轴线P1沿接合方向499(在所示方面为逆时针方向)旋转。停用机构136(如图3所示)将抓持部232偏置成使其沿脱离接合方向498(在所示方面为顺时针方向)旋转。一旦移除了停用机构136(图3所示)并且将接头约束组件134置于致动配置中，抓持部232就可以沿接合方向499旋转，使得接合端332接合外管表面204。
抓持部232可以在接合端332的相对侧限定前缘428和后缘426。前缘428和后缘426相对于沿接合方向499的旋转而命名。抓持部232可包括设置在接合端332上的多个抓持突起430。每个抓持突起430可从接合端332向外延伸，并且抓持突起430可被构造成接合或掘入管段102的外管表面204。在当前方面，设置为最靠近前缘428的一排抓持突起430可限定抓持突起430的前排432。
初始接合位置可描述当抓持部232在接合方向499上旋转时，前排432首先接触外管表面204时的抓持部232的位置。在初始接合位置，前排432可在弹簧夹333的偏置下停在与外管表面204轻微接触的状态，并且抓持突起430的前排432尚未显著掘入外管表面204。如图所示，在初始接合位置中，那些不在前排432中的抓持突起430是没有与外管表面204接合的。
在初始接合位置，抓持部232基本上不抵抗管段102沿插入方向398进入承窝222的运动。抓持突起430被偏置以允许管段102沿插入方向398运动，而不会掘进外管表面204。抓持部232可以在脱离接合方向498上觉察不到地旋转，以允许抓持突起430的前排432滑过外管表面204。
然而，管段102沿抽出方向399从承窝222向外移动会导致抓持突起430的前排432“咬住”并掘进外管表面204。一旦抓持突起430的前排432掘进外管表面204，管段102在抽出方向399上的运动引起抓持部232在接合方向499上的旋转。抓持部232的接合端332可构造成当抓持部232绕着约束枢轴342在接合方向499上旋转时，在外管表面204上施加增大的压力。抓持部232绕着约束枢轴在接合方向499上的旋转运动产生接合端332朝向压盖轴线207(在图2中示出)的径向向内的运动分量。随着接合端332沿接合方向499旋转并径向向内移动，接合外管表面204的抓持突起430的数量增加。
接合端332的径向向内的运动分量导致管段102在相对的一对接头约束组件134之间的向内挤压作用。向内挤压作用使抓持突起430在外管表面204上施加增大的压力。管段102抵抗向内挤压作用，，防止抓持部232在接合方向上的进一步旋转，从而抵抗管段102在抽出方向399上的进一步运动。管段102在插入方向398上的运动可以通过使抓持部232在脱离接合方向498上稍微旋转来缓解向内挤压作用。
因此，每个接头约束组件134通过仅施加能够防止管段102在抽出方向399上的进一步运动所需的力和压力，以对作用在管段102上的沿抽出方向399的作用力做出反应并自调节。抓持部232的自调节和可变接合还允许每个接头约束组件134调节以适应管段102的外径的变化。会导致管段102的外径变化的原因例如但不限于：制造公差、管段102的壁厚、按照不同行业标准制造的管段102的不同尺寸规格、管段102的椭圆度或管段102的变形。接头约束组件134对这样的变化不敏感，这是因为每个接头约束组件134能够独立于其他接头约束组件134进行自调整。在其他方面，接头约束组件134也可以径向向内和向外调整，以适应外径明显不同的管段102。在其他方面，抓持部232可以设置有不同长度的接合端332，并且可以互换抓持部232以适应具有显著不同的外径的管段102。例如，可以将构造成与6＂管一起使用的压盖124的一个方面的抓持部232替换为具有细长接合端332的抓持部232，从而将压盖124转换为用于4＂管。
如果管段102的抽出继续，则抓持部232可以继续在接合方向499上旋转，直到抓持部232的杠杆端330接触由约束基座334限定的止动表面540，如图5所示。图5是从图2所示的细节部分3截取的管道元件组件100的机械接头120的详细视图，其中抓持部232被示出在最终接合位置。抓持部232和止动表面540之间的接触可以防止抓持部232围绕约束枢轴342进一步旋转。当杠杆端330接触止动表面540时，抓持部232可以处于最终接合位置。
在最终接合位置，所有的抓持突起430都可以与外管表面204接合，从而使抓持部232在管段102上的牵引最大化。止动表面540防止抓持部232在接合方向499上的进一步旋转，从而防止管段102在抽出方向399上的进一步运动，而不使抓持突起430弯曲或剪切抓持突起430或来自外管表面204的材料。管段102仍然可以沿插入方向398容易地移动，导致抓持部232沿脱离接合方向498旋转，并最终减少作用在管段102上的向内挤压作用。
每个接头约束组件134的抓持部232的接合可以发生在初始接合位置与最终接合位置之间的整个运动范围上。抓持部232独立地接合管段102，并且接合程度可以基于许多变量。每个接头约束组件134的抓持部232可以处于不同的位置和不同的接合程度。例如，机械接头120的第一抓持部232可以处于初始接合位置，机械接头120的第二抓持部232可以位于初始接合位置和最终接合位置之间，而机械接头120的第三抓持部232可以处于最终接合位置。相关变量包括但不限于：管段102的外径、管段102的椭圆度、管段102相对于压盖轴线207(在图2中示出)的角偏转以及在管段102上施加的用于将管段102从承窝222中插入或抽出的力的大小。随着条件的变化，每个抓持部232可以独立地做出反应以增大或减少与管段102的接合。例如，如果管道元件组件100被掩埋并且随着时间的流逝而沉降，或经受诸如地震的破坏性事件，每个单独的接头约束组件134可以独立地调整以适应管段102的张力和角度上的对准的新条件。
图6是从图2所示的细节部分3截取的管道元件组件100的机械接头120的详细视图，其中抓持部232被显示处于抬起位置。抬起位置不是正常的操作位置，但是可以示例性地示出在将压盖124安装在管段102上的过程中接头约束组件134补偿和调节未对准的能力。
在抬起位置，抓持部232可以从约束枢轴342上抬起，使得抓持部轴承表面346至少部分地断开与约束轴承表面344的接触。在抬起位置，接合端332可相对于压盖轴线207(图2所示)径向向外移动比图3中的脱离接合位置中通常所允许的更远。抓持部232从约束枢轴342上抬起的能力可以为穿过压盖124插入管段102提供额外的间隙。在其他方面，约束凹穴340的尺寸和形状可设置成防止抓持部232相对于约束枢轴342抬起。在其他方面，约束枢轴342可构造成防止抓持部232抬起。例如，在某些方面，约束枢轴342可以是延伸穿过由抓持部232限定的孔的螺栓、杆或类似的紧固件。
图7是图2的抓持部232的侧视图。抓持部232可以限定第一抓持部表面702和与第一抓持部表面702相对设置的第二抓持部表面704。抓持部轴承表面346可以由第一抓持部表面702的一部分限定。第二抓持部表面704可以限定后缘426，第一抓持部表面702可以限定前缘428。抓持部232还可以限定设置在杠杆端330上的与多个抓持突起430相对的抓持部顶表面706。抓持部轴承表面346的形状可以与约束轴承表面344(在图3中示出)互补。抓持部轴承表面346可以限定抓持部曲率半径R2，该曲率半径R2可以基本上等于枢轴曲率半径R1(在图4中示出)。
多个抓持突起430的边缘的轮廓可以限定抓持突起430的接合曲率半径R3。接合曲率半径R3可以在管段102沿抽出方向399(在图3中示出)移动并且抓持部232沿接合方向499(在图4中示出)旋转时使抓持突起430顺利地滚动以增大与外管表面204(在图3中示出)的接合。抓持突起430的滚动可以顺利地增大由每个抓持部232施加到管段102上的压力。除了其他的变量，曲率半径R3的中心点和抓持部曲率半径R2的中心点之间的水平偏移也可以影响抓持部232的接合端332的向内挤压作用的大小。通过增大水平偏移，当抓持部232在接合方向499上旋转时，接合端332的径向向内的运动分量可以增大。通过减小或消除水平偏移，当抓持部232在接合方向499上旋转时，接合端332的径向向内的运动分量可以最小化。
抓持突起430的边缘的轮廓可以有效地充当控制在抽出时施加在管段102上的压力和应力的凸轮轮廓。在当前方面，接合曲率半径R3可限定恒定值。在其他方面，抓持突起430的边缘的轮廓可限定不同的形状，而不具有恒定的接合曲率半径R3。在其他方面，抓持突起430的边缘可以全部是共面的。在这样的方面中，由接合端332施加的应力和压力可以在初始接合位置和最终接合位置之间达到最大值，并且然后随着接合端332翻过中心进入最终接合位置，应力和压力可以减小。在这样的方面中，抓持部232可以被偏置以保持在最终接合位置，并且在最终接合位置处，管段102可以经受减小的残余应力。
在当前方面，抓持突起430的中心排730可以限定前表面728和后表面726。前表面728和后表面726中的每一个可以是大致平面。在最终接合位置，后表面可以基本垂直于压盖轴线207(在图2中示出)。可以在前表面728和后表面726之间限定接合角Al，并且中心排730可以限定成角度轮廓。中心排730的成角度轮廓可构造成当管段102沿插入方向398(在图3中示出)移动时在外管表面204上滑动，并且当管段102沿抽出方向399(在图3中示出)移动时咬入外管表面204。在当前方面中，接合角A1可以具有基本上等于30度的值；但是，此值不应视为是限制性的。在其他方面，接合角A1的值可以在从15度到60度的范围内。在一些方面，一些或所有的抓持突起430可以各自限定接合角A1。
在当前方面，抓持突起430的前排432可限定前表面736和后表面734。前表面736可大致为平面，而后表面734可为朝向后缘426稍微向后掠过的弯曲表面，从而限定弯曲轮廓。当管段102沿抽出方向399(在图3中示出)移动时，后表面734的弯曲表面可帮助前排432咬入外管表面204。
在各个其他方面，中心排730的成角度轮廓和前排432的弯曲轮廓可以是任何抓持突起430的示例。在一些方面，所有或一些抓持突起430可以限定成角度轮廓。在其他方面，所有或某些抓持突起430可以限定弯曲轮廓。在当前方面，抓持突起430可以限定弯曲轮廓和成角度轮廓的混合。
图8是图2的抓持部232的透视图。如图所示，多个抓持突起430可以包括齿826和肋828。在当前方面，肋828可以设置为靠近后缘426，并且齿826可以设置为靠近前缘428(在图7中示出)。例如，在当前方面，前排432可以是齿826。
肋828可各自限定跨越相应肋828的宽度延伸的肋刀边缘832。在当前方面，抓持部232可限定1.5＂的宽度，并且肋刀边缘832可各自限定1.5＂长的长度；然而，抓持部232的宽度和肋刀边缘832的长度不应视为是限制性的。抓持部232的宽度在各个方面可以为在0.15＂至5＂的范围，但是在其他方面可以具有超出该范围的宽度。宽度可以取决于(例如但不限于)：管段102的外径以及接合管段102的抓持部232的数量和管段102的操作压力。在当前方面，每个肋刀边缘832可以是大致线性的；然而，在其他方面，每个肋刀边缘832可以是弯曲的或扇形的。例如，每个肋刀边缘832可以弯曲以配合管段102的外径的曲率半径，以便增大每个抓持部232和管段102之间的接合面积。在一些方面，每个肋刀边缘832可以是锯齿形的。
每个齿826可以限定跨越相应的齿826的宽度延伸的齿刀边缘830。在其他方面，每个齿826可以限定齿尖(未示出)而不是齿刀边缘830。在当前方面，每个齿刀边缘830可以是线性的；然而，在其他方面，每个齿刀边缘830可以是弯曲的或锯齿形的。齿826可以由设置在相邻齿826之间的凹口834分开。齿刀边缘830、齿尖(未示出)和肋刀边缘832可以分别构造成掘入外管表面204(在图3中示出)。齿826可以由设置在相邻齿826之间的凹口834分开。与可以增大接触压力的肋刀边缘832相比，齿826和凹口834可以构造成在齿826的齿刀边缘830处减小齿刀边缘830的总的可用接触面积。增大齿826的齿刀边缘830处的接触压力可以帮助齿826掘入或切入外管表面204。
在当前方面，齿826可以布置成两个齿排820；然而，在其他方面，齿826可以不成排布置，而是可以定位成其他布置，其他布置诸如为交错布置或任何其他合适的布置。其他方面可包括更多或更少的齿排820。在当前方面，肋828和齿排820可基本平行于后缘426；然而，在其他方面，肋828和齿排820的取向可以为相对于后缘426成对角线。在一些方面，所有抓持突起430可以是齿826，而在其他方面，所有抓持突起430可以是肋828。肋828和齿826可以被设置为任意布置。
第二抓持部表面704可以限定延伸入抓持部232的抓持部凹穴840。抓持部凹穴840可以是不完全贯穿抓持部232延伸的盲孔。在当前方面中，可通过弹簧夹333(在图3中所示)将抓持部232朝向与管段102接合偏置；然而，在其他方面，可以将螺旋弹簧(未示出)定位在抓持部凹穴840内，并且螺旋弹簧可以将抓持部232朝向与管段102接合偏置。替代地，在一些方面，抓持部凹穴840可以接收保持突片324(在图3中示出)以定位并保持弹簧夹333。
在抓持部232的杠杆端330处还可以限定停用抓部836。在当前方面，停用抓部836可以是凹口，该凹口从第二抓持部表面704贯穿杠杆端330延伸到第一抓持部表面702(在图7中示出)、并从抓持部顶表面706(图7中)向内延伸。在其他方面中，停用抓部836可以是通孔，该通孔从第二抓持部表面704贯穿杠杆端330延伸到第一抓持部表面702，但其可以被抓持部顶表面706封闭以形成孔而不是凹口。在其他方面，停用抓部836可以是不完全贯穿抓持部232而延伸到第一抓持部表面702的盲孔。停用抓部836还可以限定围绕凹口、通孔或盲孔设置的埋头肩部838。如以下参考图13和图14并进一步描述的，停用抓部836可以构造成接合停用机构136的某些方面。
图9是图2的弹簧夹333的透视图。保持突片324可以设置在保持腿924上。保持腿924可以与接合腿322相对设置。在一些方面，保持突片324可以限定狭缝(未示出)，该狭缝可以允许保持突片324分散开以便与定位孔320(图3所示)摩擦接合。在其他方面，保持突片324可以包括由构造成与定位孔320摩擦接合的相交的狭缝限定的花瓣部(未示出)。弹簧夹333可以表现出位置记忆，并且接合腿322可以构造成相对于保持腿924反复地弹性变形，而不塑性变形或永久变形。弹簧夹333可以包括诸如弹簧钢的材料或任何其他合适的材料。在当前方面，弹簧夹333可以是板簧或V形弹簧；然而在其他方面，弹簧夹333可以是线弹簧或任何其他合适类型的弹簧。
图10是图2的压盖124的透视图。在当前方面，压盖124可以限定六个约束基座334。然而，约束基座334的数量不应视为是限制性的。每个压盖124可限定多于或少于六个的约束基座334。约束基座334的数量也可随压盖124的尺寸而变化。例如，构造成用于24＂直径的管的方面所限定的约束基座334的数量，可以多于构造成用于3＂直径的管的方面所限定的约束基座334的数量。在当前方面，约束基座334也可以围绕压盖124的环形圈125均匀地分布，并且可以将约束基座334分布成约束基座334的相对的对1002a、1002b、1002c。在其他方面，诸如当压盖124限定奇数个约束基座334时，可以不将约束基座334分布成相对的对。
在当前方面，每个约束基座334可以限定一对侧壁1034和相应的约束枢轴342。在当前方面，侧壁1034和约束枢轴342可以与压盖124一体形成。在其他方面，约束基座334可以是可紧固或附接到压盖124上的单独的部件。在图11的方面，约束基座334的侧壁1034可以与压盖124一体形成，并且约束枢轴342可以是紧固到侧壁1034上的单独部件。在其他方面，每个约束基座334可以限定多个约束枢轴342，并且多个抓持部232(在图3中示出)可以设置在每个约束凹穴340内。在一些其他方面，多个抓持部232可与单个约束枢轴342接合。
每个约束基座334的侧壁1034可以限定一对侧壁表面1040。在当前方面，每个约束基座334的侧壁表面1040可以是基本上平行的并且可以是面对关系。止动表面540可以基本垂直于侧壁表面1040，并且止动表面540可以在侧壁表面1040之间延伸。每个约束基座334的侧壁表面1040和止动表面540可以限定相应的约束凹穴340。
每个约束基座334的止动表面540可以限定凹进到相应的止动表面540中的弹簧沟槽1030，并且定位孔320可以设置在相应的弹簧沟槽1030内。弹簧沟槽1030和定位孔320可协作以将弹簧夹333(在图3中示出)分别定位和保持在每个约束凹穴340内。压盖124还可限定多个紧固件孔1010，每个紧固件孔1010构造成接收紧固件126之一。
图11是压盖124的另一个方面的透视图。在当前方面，约束枢轴342可以是单独的部件，每一个该单独的部件可以通过一对紧固件1142附接到相应的约束基座334。在当前方面，紧固件1142可以是内六角螺钉，其可以延伸穿过由每个约束枢轴342限定的一对埋头孔1144并进入相应的侧壁1034。每个侧壁1034可以限定枢轴凹口1146，枢轴凹口1146的尺寸和形状被设置为与约束枢轴342互补。每个约束枢轴342可以被接收并固定在每个相应的约束基座334的一对枢轴凹口1146内。在某些方面，可能需要可移除的约束枢轴342以便提供更容易的制造方法。可移除的约束枢轴342也可以由与压盖124不同的材料制成。例如，压盖124可以包括铸铁，而可移除的约束枢轴342可以包括诸如青铜的材料，其表现出诸如高硬度值和低摩擦系数这样的期望的轴承特性。可移除的约束枢轴342也可以与限定了抓持部轴承孔(未示出)而不是抓持部轴承表面346的抓持部232的一些方面一起使用。在这些方面，可移除的约束枢轴342可以穿过抓持部轴承孔以便安装抓持部232。
图12A是沿图10所示的线12-12截取的图2的压盖124的横截面视图。图12B是压盖124的另一方面的横截面视图。如图12B所示，每个约束基座334可以包括凹穴盖1242，并且约束基座334可以各自限定带盖约束凹穴1240。每个凹穴盖1242可以在径向上设置在相应的带盖约束凹穴1240的外部，并且每个凹穴盖1242可以覆盖相应的带盖约束凹穴1240的径向外部。凹穴盖1242可以构造成在诸如当管道元件组件100(在图1中示出)埋在地下时，保护带盖约束凹穴1240以防止碎屑进入。约束凹穴340或带盖约束凹穴1240中的碎屑会塞住抓持部232(在图3中示出)和弹簧夹333(在图3中示出)，并防止抓持部232围绕对应的约束枢轴342旋转。如前所述，每个约束枢轴342的枢轴中心轴线P1可以垂直于相对于压盖轴线207的轴向方向和径向方向。
图13是图1的机械接头120的透视图，机械接头120包括停用机构136的另一方面。当前方面的停用机构136可以包括弹性构件1338，诸如O形环、橡胶带、松紧绳或任何其他合适的可拉伸材料。停用机构136可以进一步包括多个停用块1340，其可以分别通过每个相应的停用块1340的钩部1342而附接到弹性构件1338。每个停用块1340可以进一步限定挡部1344和颈部1346，并且颈部1346可以限定在挡部1344和钩部1342之间，从而连接挡部1344和钩部1342。
颈部1346的尺寸和形状可设置成与由每个抓持部232限定的停用抓部836接合。在弹性构件1338的张力作用下，在每个抓持部232处停用抓部836和颈部1346之间的接合可以将抓持部232朝着停用位置偏置，该停用位置如图3所示且已参考图3描述。挡部1344还可以装配在每个抓持部232的杠杆端330和相应的弹簧夹333之间。挡部1344可产生积极的止动，以防止抓持部232朝着接合位置旋转。挡部1344还可覆盖并保护约束凹穴340(如图3所示)，以防止碎屑进入约束凹穴340。在一些方面，挡部1344可限定构造成插入相应的约束凹穴340中的楔形。
为了致动机械接头120，可以使每个停用块1340与相应的抓持部232脱离接合。如果将来需要拆卸机械接头120，停用机构136可以被留在管段102周围，作为存储停用机构136的方法。替代地，可以切割弹性构件1338，这样停用机构136可以从机械接头120和管段102上移除。将每个停用块1340附接到弹性构件1338可以确保在移除之后，在机械接头120上没有意外留下停用块1340。在当前方面，还可将停用块1340构造成当张力从弹性构件1338释放时停用块1340自动地从相应的约束凹穴340(在图3中示出)弹出。
图14是图1的机械接头120的透视图，包括图12B的压盖124和停用机构136的另一方面。在当前方面，停用机构136包括夹具1436，例如管道夹具或软管夹具。夹具1436可以包括带1437和张紧部1438。带1437可以是金属带、塑料带、复合带或任何其他合适的条带或带材料。张紧部1438可构造成使带1437张紧或使带1437松弛，例如分别用于安装和移除停用机构136。张紧部1438可以是定位螺栓、蜗轮、螺丝扣或任何其他合适的张紧机构。在其他方面，夹具1436可以不包括张紧部1438，而是可以包括带扣。在这样的方面，带1437可以通过单独的张紧装置张紧并且通过带扣固定。
停用机构136可以包括停用块1440，其可以通过每个停用块1440的钩部1442附接到带1437。停用块1440可以进一步限定颈部1446和挡部1444。颈部1446可以限定在钩部1442和挡部1444之间。夹具1436可以将钩部1442和颈部1446固定成与每个相应约束基座334的凹穴盖1242面对接触。挡部1444可以进一步覆盖每个约束基座334的带盖约束凹穴1240(在图12B中示出)。每个挡部1444可以防止碎屑进入相应的带盖约束凹穴1240，并且还可以阻挡相应的抓持部232旋转成与管段102接合。
每个停用块1440可以进一步限定从相应的挡部1444延伸的挡臂1448和挡柱1450。挡臂1448可以比挡柱1450宽，并且挡臂1448可以构造成接合埋头肩部838(在图3中示出)，并且挡柱1450可以构造成延伸到相应的抓持部232的停用抓部836(在图8中示出)。挡部1444、挡臂1448和挡柱1450可配合以通过阻挡相应的抓持部232的旋转运动来防止相应的抓持部232和管段102之间的接合。
在其他方面，单独的停用块(未示出)可以包括挡部1444、挡臂1448和挡柱1450，而不附接到颈部1446。单独的停用块可以单独地在不使用弹性构件或夹具的情况下接合其中一个抓持部232，并且可以通过弹簧夹333的力来保持(图3所示)。在其他方面，诸如在有图10中所示的压盖124的情况下，单独的停用块可以接合约束凹穴340以保持在适当位置。
在实践中，为了将管段102联接到管道元件110，停用配置中的压盖124可以首先在管段102的平坦端302上滑动，而接合斜面326面向平坦端302。然后，可以使垫圈228在管段102的平坦端302上滑动，并且可以将平坦端302插入承窝222中，直到平坦端302接触管肩323。可以将垫圈228定位在垫圈沟槽325中。紧固件126可以穿过元件凸缘122的凹口128或孔130插入，并穿过压盖124的相应紧固件孔1010。
紧固件126可以被锁紧，从而将压盖124拉向元件凸缘122并压缩垫圈沟槽325内的垫圈228。压缩垫圈228可以将垫圈228的内垫圈表面328压在管段102的外管表面204上，从而在垫圈228和管段102之间形成密封。一旦压盖124已经固定到元件凸缘122，并且在垫圈228和管段102之间形成了密封，那么停用机构136可以从压盖124上移除，从而致动接头约束组件134。一旦接头约束组件134被致动，每个接头约束组件134的抓持部232可以绕相应的约束枢轴342旋转以与管段102接合。一旦与管段102接合，接头约束组件134可以允许管段102在抽出方向399上的有限运动；然而，接头约束组件134防止管段102从承窝222移除。在这种情况下，术语“移除”表示管段102从承窝222中完全抽出。
在将接头约束组件134致动的情况下，每个抓持部232根据变量进行自调整并接合管段102，变量诸如为管段102的外径、管段102的椭圆度以及管段102从压盖轴线207起的角偏转。例如，如果管段102表现出高度的椭圆度，则在致动的情况下，一些抓持部232可以旋转到初始接合位置，而其他抓持部232可以旋转到初始接合位置和最终接合位置之间的位置。在管段102的外径明显过小的情况下，抓持部232可以在初始致动下旋转到最终接合位置。当管段102沿插入方向398或抽出方向399移动或相对于压盖轴线207成角度地偏转时，接头约束组件134单独调节以根据需要增大接合和管段102上的应力或在不需要约束管段102的情况下减小接合并释放管段102上的应力。与其他接头约束方法相比，接头约束组件134的自调节特性会是理想的，因为其他接头约束方法会在管段102上诱发高水平的残余应力，从而导致破裂、蠕变和变形，或者连接随着时间的流逝而失效。
在一些应用中，抓持部232的接合端332可以用能够将抓持突起430结合到外管表面204上的物质或化学物质进行处理。例如，可以将诸如水泥、环氧树脂、胶水、乳胶或任何其他合适的粘合剂施加到抓持部232上，以将抓持突起430结合到管段102上。再例如，可以将构造成反应并软化管段102的材料的化学试剂施加到抓持突起430上，并且在管段102的材料重新硬化之后，抓持部232可以化学焊接到外管表面204上。
接头约束组件134也可能对于需要管段102的特殊端部构造而非平坦端302的连接方法是理想的。例如，某些连接方法要求管段102在管段102的端部处限定诸如凸缘、沟槽或螺纹的特征。不幸的是，在现场环境中，用于给定应用的管段102的所需长度会变化，因此无法针对每个应用提供现成的所需长度的管段102。因此，必须在现场为这种方法对管段102的端部进行准备，诸如通过焊接上凸缘、加工沟槽或切削螺纹。这种方法可能很耗时，并且需要昂贵的设备和熟练的技术人员才能在现场执行。相反，有了所示的机械接头120和接头约束组件134，可以简单地将管段102切割成所需的长度，并且仅用扳手或其他简单的手工工具就可以快速完成机械接头120。
接头约束组件134不限于在机械接头120中使用，并且接头约束组件134可以直接设置在管道元件110上而不是压盖124上。例如，管道元件110可以是与管段102形成密封的联接件，这种联接件通过用压盖124压缩垫圈228以外的方式来实现密封。在这种应用中，接头约束组件134可以直接附接到管联接件。在其他方面，接头约束组件134可以附接到诸如阀、消防栓、联接件、配件或其他合适类型的管道元件110。
压盖124和抓持部232可以包括诸如铸铁、球墨铸铁、钢、黄铜、金属、塑料或任何其他合适材料的材料。在某些方面，可以对抓持部232进行热处理以增强抓持突起430。在当前方面中，压盖124和抓持部232中的任一者或两者可以通过诸如熔模铸造、压铸、砂型铸造或任何其他合适的铸造方法的铸造操作来制造。在一些方面，可以通过诸如3D沙印的增材制造工艺来制造用于铸造压盖124和抓持部232中的一者或两者的模具。在其他方面，压盖124和抓持部232中的一者或两者可以通过诸如3D打印的增材制造工艺来形成。在一些方面，压盖124和抓持部232中的任一者或两者可以通过诸如锻造、烧结、金属注射成型、机械加工或任何其他合适的工艺金属加工工艺形成。管段102可以包括诸如聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、纤维增强的塑料、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、钢、铁、黄铜、铜、不锈钢或任何其他合适的材料的材料。
在一个示例性方面，压盖可以包括：环形圈，环形圈限定压盖孔，压盖孔限定延伸穿过环形圈的压盖轴线；和接头约束组件，接头约束组件包括：约束基座，约束基座附接到环形圈，约束基座限定约束凹穴；抓持部，抓持部设置在约束凹穴内并构造成在约束凹穴中旋转；弹簧，弹簧将抓持部偏置成朝向压盖轴线向内旋转。在另一个示例性方面，约束基座可包括凹穴盖，并且凹穴盖可覆盖约束凹穴的径向外部。在进一步的示例性方面，抓持部可以限定接合端和杠杆端；接合端可以与杠杆端相对设置；接合端可以从压盖孔向内延伸。在另一个示例性方面，接合端可包括多个抓持突起；抓持突起可以构造成与穿过压盖孔插入的管段接合。在另一个示例性方面，弹簧可以是弹簧夹。
在另一个示例性方面，接头约束组件可以是第一接头约束组件；压盖还可以包括设置在环形圈上的第二接头约束组件；第一接头约束组件可以与第二接头约束组件相对设置在环形圈上。在进一步的示例性方面，约束凹穴可包括设置在约束凹穴内的约束枢轴；抓持部可以构造成绕约束枢轴旋转。在另一个示例性方面，约束枢轴可以限定约束轴承表面；抓持部可以限定抓持部轴承表面；约束轴承表面可以与抓持部轴承表面接触面对接触；抓持部轴承表面可构造为当抓持部绕约束枢轴旋转时，抓持部轴承表面围绕约束轴承表面滑动。
在另一个示例性方面，机械接头可包括：管道元件，管道元件包括元件凸缘，管道元件限定从元件凸缘向内延伸的承窝；管段，管段穿过元件凸缘延伸到承窝中，管段限定外管表面；和压盖，管段延伸穿过压盖，压盖包括：接头约束组件，接头约束组件包括约束基座；和抓持部，抓持部设置在约束凹穴内，抓持部构造成在约束凹穴中旋转，抓持部进一步构造成与外管表面接合以防止管段从承窝移除。
在进一步的示例性方面，抓持部可以限定接合端和与接合端相对设置的杠杆端；抓持部可以包括布置在接合端上的多个抓持突起；并且至少一个抓持突起可以与外管表面接合。在又一示例性方面，抓持部的接合端可构造成当抓持部在约束凹穴中沿接合方向旋转时在外管表面上施加增大的压力；抓持部可以构造成当管段从承窝沿抽出方向向外运动时在约束凹穴中沿接合方向转动；接合端可以构造成当抓持部在约束凹穴中沿脱离接合方向旋转时施加减小的压力在外管表面上；抓持部可构造成当管段沿插入方向移动到承窝中时绕约束枢轴沿脱离接合方向旋转。在另一个示例性方面，约束基座可以限定止动表面；止动表面可构造成与抓持部的杠杆端接触，以防止抓持部在接合方向上的进一步旋转以及管段在抽出方向上的进一步移动。在另一个示例性方面，接头约束组件还可包括弹簧夹；弹簧夹可以将抓持部偏置成在约束凹穴中沿接合方向旋转。在另一个示例性方面，机械接头可以进一步包括垫圈，并且管段可以延伸穿过垫圈；垫圈可以在管道元件和压盖之间压缩；垫圈可以与外管表面形成密封。
在另一个示例性方面，一种将管段联接至管道元件的方法可包括使压盖在管段的端部上滑动，压盖包括接头约束组件，管段限定外管表面；将管段的端部插入由管道元件限定的承窝；将压盖紧固到管道元件；以及致动接头约束组件，以通过使抓持部沿接头约束组件在接合方向旋转防止管段从承窝移除；以及将抓持部与外管表面接合在初始接合位置。在进一步的示例性方面，抓持部可以包括多个抓持突起；并且将抓持部与外管表面在初始接合位置接合可以包括将抓持突起中的一个与外管表面接合。在另一个示例性方面，该方法可以进一步包括将抓持部沿接合方向旋转到最终接合位置，在最终接合位置，所有的抓持突起接合外管表面。
在另一个示例性方面，压盖可限定压盖孔；压盖孔可限定压盖轴线；抓持部可以限定接合端和与接合端相对设置的杠杆端；并且将抓持部沿接合方向旋转可以包括将接合端朝向压盖轴线向内移动。在进一步的示例性方面，致动接头约束组件还可以进一步包括将停用机构从夹持部移除。在另一个示例性方面，该方法可以进一步包括将管段从承窝沿抽出方向向外移动以使抓持部围绕约束枢轴沿接合方向旋转。
在另一个示例性方面，压盖可以包括：环形圈，环形圈限定压盖孔；以及附接到环形圈的接头约束组件，接头约束组件包括抓持部，抓持部构造成与延伸穿过压盖孔的管段接合。
应该注意的是，条件性用语，例如“可以”、“可”，“可能”或“能够”，除非另有特别说明，或者在所使用的上下文中能做其他理解的，通常应解释为描述某些实施例包括某些特征、元件和/或步骤，而其他实施例不包括这些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件性用语通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个特定实施例是必需的，或者一个或多个特定实施例必然包括用于确定这些特征、元件和/或步骤是否包括在内或要在任何特定实施例中执行的逻辑，无论有没有用户输入或提示。
应该强调的是，上述实施例仅仅是实施的可能示例，仅是为了清楚地理解本发明的原理而提出的。流程图中的任何过程描述或方框都应理解为代表代码模块、代码段或代码部分，其中包括一个或多个用于在过程中实现特定逻辑功能或步骤的可执行指令，并且包括替代方法，该替代方法中可能不包含、或完全不执行这类功能，或以所示或讨论的顺序以外的顺序执行，包括基本上同时地或相反地执行，这取决于所涉及的功能，也如本领域的技术人员所知道的那样。可以在基本上不脱离本发明的精神和原理的情况下，对上述实施例进行许多变化和修改。此外，本发明的范围旨在覆盖以上讨论的所有元件、特征和方面的任何以及所有组合和子组合。所有这些修改和变型旨在被包括在本发明的范围内，并且对单个方面或元素或步骤的组合的所有可能的权利要求由本发明支持。

Claims (21)

1.一种压盖，包括：
环形圈，所述环形圈限定压盖孔，所述压盖孔限定延伸穿过环形圈的压盖轴线；以及
接头约束组件，所述接头约束组件包括：
约束基座，所述约束基座附接到环形圈，所述约束基座限定约束凹穴；
抓持部，所述抓持部设置在所述约束凹穴内并被构造成在所述约束凹穴内旋转；以及
弹簧，所述弹簧将所述抓持部偏置成朝向所述压盖轴线向内旋转。
2.根据权利要求1所述的压盖，其中：
所述约束基座包括凹穴盖；并且
所述凹穴盖覆盖所述约束凹穴的径向外部。
3.根据权利要求1所述的压盖，其中：
所述抓持部限定接合端和杠杆端；
所述接合端与所述杠杆端相对设置；并且
所述接合端从所述压盖孔向内延伸。
4.根据权利要求3所述的压盖，其中：
所述接合端包括多个抓持突起；并且
所述抓持突起被构造成与穿过所述压盖孔插入的管段接合。
5.根据权利要求3所述的压盖，其中，所述弹簧是弹簧夹。
6.根据权利要求1所述的压盖，其中：
所述接头约束组件为第一接头约束组件；
所述压盖还包括设置在所述环形圈上的第二接头约束组件；并且
所述第一接头约束组件与所述第二接头约束组件相对设置在所述环形圈上。
7.根据权利要求1所述的压盖，其中：
所述约束凹穴包括设置在所述约束凹穴内的约束枢轴；并且
所述抓持部被构造成绕所述约束枢轴旋转。
8.根据权利要求7所述的压盖，其中：
所述约束枢轴限定约束轴承表面；
所述抓持部限定抓持部轴承表面；
所述约束轴承表面与所述抓持部轴承表面面对接触；并且
所述抓持部轴承表面被构造成当所述抓持部围绕所述约束枢轴旋转时围绕所述约束轴承表面滑动。
9.一种机械接头，包括：
管道元件，所述管道元件包括元件凸缘，所述管道元件限定从所述元件凸缘向内延伸的承窝；
管段，所述管段穿过所述元件凸缘进入所述承窝，所述管段限定外管表面；和
压盖，所述管段延伸穿过所述压盖，所述压盖包括接头约束组件，所述接头约束组件包括：
约束基座；以及
抓持部，所述抓持部设置在所述约束凹穴内，所述抓持部被构造成在所述约束凹穴内旋转，所述抓持部还被构造成与所述外管表面接合以防止所述管段从所述承窝移除。
10.根据权利要求9所述的机械接头，其中：
所述抓持部限定接合端和与所述接合端相对设置的杠杆端；
所述抓持部包括设置在所述接合端上的多个抓持突起；并且
所述抓持突起中的至少一个接合所述外管表面。
11.根据权利要求10所述的机械接头，其中：
所述抓持部的所述接合端被构造成当所述抓持部沿接合方向在所述约束凹穴内旋转时在所述外管表面上施加增大的压力；
所述抓持部被构造成当所述管段沿抽出方向从所述承窝向外运动时沿接合方向在所述约束凹穴内旋转；
所述接合端被构造成当所述抓持部沿脱离接合方向在所述约束凹穴内旋转时在所述外管表面上施加减小的压力；并且
所述抓持部被构造成当所述管段沿插入方向运动进入所述承窝时围绕所述约束枢轴沿脱离接合方向旋转。
12.根据权利要求11所述的机械接头，其中：
所述约束基座限定止动表面；并且
所述止动表面被构造成接触所述抓持部的杠杆端，以防止所述抓持部沿所述接合方向的进一步旋转和所述管段沿所述抽出方向的进一步运动。
13.根据权利要求11所述的机械接头，其中：
所述接头约束组件还包括弹簧夹；并且
所述弹簧夹将所述抓持部偏置成在所述约束凹穴内沿接合方向转动。
14.根据权利要求9所述的机械接头，还包括垫圈，并且其中：
所述管段延伸穿过所述垫圈；
所述垫圈在所述管道元件和所述压盖之间压缩；并且
所述垫圈与所述外管表面形成密封。
15.一种将管段联接到管道元件的方法，所述方法包括：
使压盖在所述管段的端部上滑动，所述压盖包括接头约束组件，所述管段限定外管表面；
将所述管段的所述端部插入由所述管道元件限定的承窝中；
将所述压盖紧固到所述管道元件；以及
通过以下手段致动所述接头约束组件以防止所述管段从所述承窝移除：
使抓持部沿所述接头约束组件的接合方向旋转；以及
将所述抓持部与所述外管表面在初始接合位置接合。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述抓持部包括多个抓持突起；并且
将所述抓持部与所述外管表面在初始接合位置接合包括将所述抓持突起中的一个与外管表面接合。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述抓持部沿接合方向旋转到最终接合位置，在所述最终接合位置，所有的所述抓持突起接合所述外管表面。
18.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述压盖限定压盖孔；
所述压盖孔限定压盖轴线；
所述抓持部限定接合端和与所述接合端相对设置的杠杆端；并且
将所述抓持部沿接合方向旋转包括将所述接合端朝向所述压盖轴线向内运动。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，致动所述接头约束组件还包括将所述停用机构从所述抓持部移除。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述管段从所述承窝沿抽出方向向外运动以使所述抓持部围绕所述约束枢轴沿所述接合方向旋转。
21.一种压盖，包括：
环形圈，所述环形圈限定压盖孔；以及
接头约束组件，其附接到所述环形圈，所述接头约束组件包括被构造成与延伸穿过所述压盖孔的管段接合的抓持部。
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