CN110582664B - 用于管连接的球形接头和管连接 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接两个浮动管的球形接头(1)，所述接头包括内壳部分、外壳部分和具有段(60、70、80)的夹持件(50)，所述段能够在打开位置与夹紧位置之间在公共平面(C)中运动，在打开位置，所述壳部分中的至少一个可移入和移出夹持件，在夹紧位置，防止两个壳部分沿纵向中心线移动。球形接头设置有远程控制致动器(40)，用于驱动所述段在打开位置与关闭位置之间运动，而不需要附近的人员使所述壳部分保持对准。本发明还涉及这种夹持件以及将这种球形接头连接至两个管的方法。

Description

用于管连接的球形接头和管连接

技术领域

本发明涉及用于浮动管连接的球形接头，所述球形接头包括内壳部分和外壳部分，内壳部分和外壳部分各自限定相应的纵向中心线，并且可在对准位置与旋转位置之间相对于彼此旋转，在对准位置，纵向中心线重合，在旋转位置，纵向中心线彼此成非零角度，其中，所述外壳部分适于以密封的方式包围所述内壳部分，内壳部分与外壳部分一起包围通道，该通道从球形接头一侧处的内壳部分中的开口延伸至球形接头另一侧处的外壳部分中的开口。球形接头特别适用于在海上或湖泊上连接两个管或软管，其中管/软管和连接管与软管的球形接头由浮动体浮动地支承，通常的情况是使疏浚操作中使用的疏浚软管浮动。

背景技术

申请人从WO2012/002805A1中知晓这种类型的接头。当安装球形接头时，内壳部分和外壳部分通常通过焊接各自附接至相应的管，然后外壳部分在内壳部分上滑动至外壳部分以密封方式包围内壳部分的位置。随后，为了闭合球形接头，轭架围绕内壳部分的纵向中心线旋转，使得轭架接合围绕外壳部分布置的衬套。轭架和衬套一起允许内壳部分和外壳部分在对准位置与旋转位置之间旋转，但是防止轭架相对于衬套的平移运动，以这种方式还防止内壳部分与外壳部分之间平移位移。

已知球形接头的缺点在于，人员通常必须手动对准并转动轭架，以便确保在轭架旋转时，衬套正确接合。非常不期望人员紧密接近轭架和衬套，因为手或手指可能困在接头的运动部分之间，这可能导致严重受伤。当轭架旋转以闭合或打开接头时，球形接头的不同部分相对于彼此运动。在海上使用已知的球形接头使两个管彼此连接期间，特别是当管和/或接头进行浮动支承时，波浪和恶劣天气条件也导致球形接头的部分相对于彼此运动，因而附近人员有受伤的风险。

本发明旨在提供球形接头，其降低在使球形接头与两个管连接期间对人员造成伤害的风险。

本发明的另一目的是提供球形接头，该球形接头便于在各种天气条件下连接例如在海上进行浮动支承并且相对于彼此可运动的两个管。

发明内容

为此，根据第一方面，本发明提供一种用于浮动管连接的球形接头，包括：内壳部分和外壳部分，各自限定相应的纵向中心线，并且在对准位置与旋转位置之间相对于彼此可旋转，在对准位置，纵向中心线重合，在旋转位置，纵向中心线彼此成非零角度，其中，外壳部分适于以密封方式包围内壳部分，内壳部分和外壳部分一起封闭通道，通道从球形接头一侧处的内壳部分的开口延伸至球形接头另一侧处的外壳部分的开口；夹持件，包括两个或更多个基本刚性的段，该段能够在夹紧位置与打开位置之间运动，在夹紧位置，段夹紧内壳部分和外壳部分，使得在允许内壳部分相对于外壳部分旋转的同时，基本上防止内壳部分沿着任一纵向中心线相对于外壳部分的运动，在打开位置，所述壳部分中的一个能够沿其纵向中心线移入和移出夹持件；其中，所述两个或更多个段能够枢转地串联连接，所述串联连接的段包括第一段和不同的最后段，其中，所述段在打开位置与夹紧位置之间在公共平面中相对于彼此可移动；其中，所述球形接头还设置有远程控制致动器，该远程控制致动器布置用于驱动两个或更多个段在所述夹紧位置与所述打开位置之间在所述公共平面内运动。

由于当段从打开位置移动至夹紧位置时夹持件的内径减小，所以在所述运动期间，内壳部分和外壳部分二者均被迫与夹紧段对准。结果是，即使当内壳部分和/或外壳部分固定至相应的管端部时，也可在所述运动期间通过夹持件来实现两个壳部分的可靠夹紧，而不需要人员进行额外的手动对准。布置用于驱动段运动的致动器可由人员从安全距离远程控制，该安全距离例如为距夹持件至少2米的距离，优选地为至少5米的距离。因而，在关闭和/或打开球形接头期间，人员不用必须紧邻球形接头，从而大大降低了受伤的风险。根据本发明的球形接头可重5000千克或更多，特别适合于使浮动疏浚软管彼此连接，例如外径约1米或更大的软管和/或其中软管用于在疏浚作业期间运输携带沙子和岩石的水和/或污泥。优选地，夹持件适于夹紧内壳部分和外壳部分，基本上不会使任一壳部分变形，从而允许使用在夹紧期间基本上不变形的、基本刚性的内壳部分和外壳部分。

在实施方式中，所述两个或更多个段包括中间段，该中间段在一端可枢转地连接至第一段，并且在相对端处可枢转地连接至最后段。附加的中间段允许在运动到夹紧位置期间通过段在内壳部分和外壳部分上更均匀地分配力。优选地，夹持件总共具有三个段，使得通过简单地移动第一段和最后段的未彼此相对连接至中间段的那些端部，段可在打开位置与夹紧位置之间移动。

在实施方式中，当处于打开位置时，当壳部分中的一个或两个部分地布置在公共平面内时，所述串联连接的段可在所述公共平面中并且相对于壳部分平移。因而，除了在所述平面内单独旋转之外，夹持件的段可在公共平面内一起平移，以便于在例如垂直于一个或多个所述壳部分的纵向中心轴线的方向上，将内段和/或外段定位到夹持件中或夹持件内。

在实施方式中，所述两个或更多个段通过铰链可枢转地串联连接，每个铰链均连接所述串联连接的段中的两个段，其中，在段处于打开位置且壳部分中的一个或两个部分地布置在所述平面(C)内时，所述铰链中的至少一个可相对于所述内壳部分和/或所述外壳部分在所述平面中移动。因为当段处于打开位置时，使串联连接的段中的两个段彼此连接的铰链中的至少一个可相对于内壳部分和/或外壳部分移动，所以便于将夹持件围绕壳部分定位。另外，具体地，当与其中所有铰接点均相对于内壳部分和/或外壳部分固定连接的夹持件相比时，为了能够允许壳部分插入夹持件中而使段需要打开的程度减小。优选地，当段处于打开位置时，所有铰链均可相对于内壳部分和/或外壳部分在公共平面内移动。

在实施方式中，致动器是诸如液压动力或气动动力致动器的流体动力致动器，包括一个或更多个端口，该一个或更多个端口用于连接至流体源以用于为致动器提供动力，从而使所述段在所述夹紧位置与所述打开位置之间旋转。这允许使用结构特别简单的致动器。通过将致动器连接至与夹持件间隔开的、诸如用于提供加压水、油或空气的泵的外部流体源，可从一定距离控制致动器，并为致动器提供动力。流体源可例如布置在诸如小艇的浮动结构上，或布置在与管连接分开的其他结构上，并且经由软管等连接至致动器的一个或更多个端口。尽管流体源可适于使用油作为流体来为致动器提供动力，但是优选地，用于为致动器提供动力的流体是水或空气，以便在一些流体溢出时对环境造成的风险最小化。水或空气可方便地从流体源最接近的环境取用，例如，从管连接所浮动的海洋或湖泊，或从流体源周围的空气。

在实施方式中，致动器适于从距所述夹持件至少2米、优选地至少5米的距离进行控制。这允许在没有人员受伤风险的情况下打开和关闭夹持件。

在实施方式中，内壳部分具有球形外表面以用于邻接抵靠外壳部分的配合内表面，所述段中的每个均包括另外的配合内表面，以用于邻接抵靠内壳部分的球形外表面，其中，所述配合内表面和所述另外的配合内表面适于在段处于夹紧位置时允许内壳部分相对于所述配合内表面和所述另外的配合内表面旋转，同时防止内壳部分沿其纵向中心线轴向移动。该旋转至少允许内壳部分和外壳部分的纵向轴线之间的角度变化，但也可包括内壳部分围绕其纵向中心线的旋转。内壳部分通过段的另外的配合内表面保持在适当位置，该另外的配合内表面沿着外壳部分的纵向中心线与外壳部分的配合内表面间隔开。因而，内壳部分可由段可靠地保持夹紧，而不会使外壳部分变形。

在实施方式中，段中的每个均在其内侧上设置有引导表面，以用于将内壳部分引导到夹持件中，其中，所述引导表面从段的自由远端朝向夹持件的中心轴线倾斜，并且与段的适于邻接抵靠球形外表面的内表面完全间隔开，其中，两段的自由远端沿着穿过夹持件的中心轴线的线并且在夹持件处于夹紧位置时彼此相距一定距离，该距离大于球形外表面的最大外径。由于引导表面与段的与球形外表面接触的内表面完全间隔开，因而避免了当夹持件移动至夹紧位置时挤压引导表面。引导表面优选地包括弹性体材料，诸如丁腈橡胶。由于在内壳部分相对于外壳部分旋转期间引导表面与内表面间隔开，所以进一步防止引导表面卡在外球形表面与段的内表面之间，或者以其他方式阻碍壳部分的旋转，例如一旦夹持件闭合，就通过与外球面摩擦接触阻碍壳部分的旋转。

在实施方式中，内壳部分设置有凸缘，凸缘具有周向边缘，以用于在内壳部分相对于外壳部分处于最大旋转的位置时邻接所述段中的一个的止动表面，其中，止动表面在段的引导表面与段的内表面的远侧边缘之间延伸。因而，当夹持件处于夹紧位置时，在内壳部分相对于外壳部分的任何旋转位置中，凸缘的周向边缘均布置成接触止动表面，而不接触任何引导表面。当内壳部分处于最大旋转位置时，凸缘保护附接至内壳部分的管免受损坏。进而，在该实施方式中，防止在周向边缘与止动表面之间挤压引导表面。

在实施方式中，段的引导表面包括弹性材料或由弹性材料制成。因而，引导表面比内壳部分基本上更具柔性，使得在内壳部分与引导表面接触时，防止损坏内壳部分。优选地，弹性材料的杨氏模量比制成内壳部分的材料的杨氏模量小至少1500倍。例如，当引导表面由弹性体制成并且内壳部分由钢制成时，引导表面的杨氏模量可在80至100MPa的范围内，以及内壳部分的杨氏模量可在190至220GPa范围内。优选地，与内壳部分的外表面接触的、段的内表面由金属或金属合金制成。

在实施方式中，弹性材料包括例如根据ISO 7619-1:2010测量的肖氏A硬度在70至100范围内的弹性体或由其组成。已经发现90Shore A NBR(丁腈橡胶)特别合适，因为它耐油和耐海水、耐磨损并具有良好的减震性能。另外，可至少在-40至120摄氏度的温度范围内使用90Shore A NBR。

在实施方式中，当在截取平行于并穿过夹持件的中心轴线的平面的剖视图中观察时，每个引导表面均在正交于所述中心轴线的平面中具有最大厚度，该最大厚度是内壳部分的沿着与内壳部分的纵向轴线正交的任何平面的最大厚度的两倍或更多倍。这有助于防止在引导与内壳部分接触时损坏引导表面。

在实施方式中，当在截取平行于并穿过夹持件的中心轴线的平面的剖视图中观察时，每个引导表面均沿着基本上圆形节段轮廓延伸，该轮廓在至少90度的弧上延伸。当内壳部分移动至夹持件中时，这有助于防止损坏内壳部分的远端。圆形节段轮廓的半径通常大于内壳部分的球形外表面的半径。

在实施方式中，当在截取平行于并穿过夹持件的中心轴线的平面的剖视图中观察时，每个引导表面的厚度均在远离相应段的自由端的方向上增加。以这种方式，引导表面可在正交于中心轴线的方向上偏转的距离在远离自由端的方向上减小。

在实施方式中，引导表面适于在内壳部分沿平行于夹持件的中心轴线的方向插入外壳部分中时，将内壳部分的插入端与止动表面和远侧边缘间隔开，该插入端即为内壳部分的与凸缘相对的远端。

在实施方式中，每个引导表面均沿着夹持件的中心轴线具有长度，该长度是内壳部分沿其纵向轴线的长度的至少三分之一、优选地至少一半。因而，引导表面在外壳部分的前面延伸相当长的长度，以允许内壳部分插入外壳部分，并且距球形接头一定距离与其对准。

在实施方式中，夹持件还包括用于将段保持在夹紧位置的闩锁。因而，不必始终为致动器提供动力以将段保持在夹紧位置。

在实施方式中，闩锁包括第一臂和第二臂，其中，所述第一臂在第一侧可枢转地连接至所述第一段，并且在第二侧可枢转地连接至所述第二臂的第一侧，其中，所述第二臂在第二侧可枢转地连接至所述最后段，以及其中，所述致动器布置成使所述第一臂相对于所述第二臂旋转，以使段在所述夹紧位置与所述打开位置之间移动。当段移动至夹紧位置时，闩锁还有助于将夹持件施加的力更均匀地分配在内壳部分和外壳部分上。闩锁还限定段可移动至一起的程度，即，限定所有段的夹紧位置，从而防止段将壳部分夹持得过于紧密或不够紧密。另外，由于闩锁和夹持件的段在打开位置和夹紧位置二者均形成环路，因而一旦夹持件围绕管或壳部分布置，夹持件就只能通过沿管或壳部分轴向移动夹持件来移除。

在实施方式中，致动器是可拆卸致动器，以及第一段和/或最后段适于将所述致动器可拆卸地连接至第一段和/或最后段。例如，在使用致动器来驱动段运动之前，致动器的一端可通过螺栓和螺母连接可拆卸地连接至第一段或最后段，以及致动器的另一端通过另一螺栓和螺母连接可拆卸地连接至闩锁。一旦将段固定在夹紧位置，就可拆卸致动器。可选地，如果致动器用于驱动段从夹紧位置运动到打开位置，则可在稍后的时间重新附接致动器。

在实施方式中，内壳部分或所述外壳部分，优选地仅外壳部分设置有凸缘，以及段各自包括容纳区段，以用于在段处于夹紧位置时容纳凸缘的部分，从而基本上防止凸缘相对于容纳区段轴向移动，以及其中，所述段包括邻接表面，邻接表面适于邻接所述凸缘，以在段处于打开位置时，防止凸缘在布置在夹持件中时移动超过容纳区段。因而，当段处于打开位置时，凸缘可不会比其邻接段的一个或多个邻接表面的位置更进一步移动至夹持件中。在该位置，另一壳部分可插入夹持件中，并且布置成使得外壳部分以密封方式包围内壳部分，之后，段可移动至夹紧位置。

在实施方式中，夹持件还设置有限制机构，限制机构适于限制段向打开位置运动，使得在打开位置，夹持件不能移动超过凸缘。一旦凸缘已经布置在夹持件中使得其邻接一个或多个邻接表面，则限制机构防止夹持件从凸缘移开，同时仍然允许另一壳部分在段处于打开位置时插入夹持件中。

在实施方式中，限制机构包括围绕内壳部分或外壳部分布置并且附接至内壳部分或外壳部分的周向限制表面，并且还包括附接至所述段并且与所述周向限制表面布置在同一平面中的一个或更多个止动元件，其中，当所述止动元件邻接所述周向限制表面时，限制止动元件段向打开位置移动。当段处于打开位置时，附接至段的止动元件可在周向限制表面在其中延伸的平面内平移和/或旋转。优选地，止动元件适于在设置有凸缘的壳部分插入夹持件中之后附接至段。例如，止动元件可为螺纹栓，在带有凸缘的壳部分已插入夹持件中之后，螺纹栓拧入段中的相应螺纹孔中。

在实施方式中，当处于打开位置时，所述段基本上自由地围绕凸缘旋转。也就是说，当处于打开位置时，段可围绕正交于公共平面的轴线旋转至少360度，而与内壳部分和/或外壳部分的定向无关。

根据第二方面，本发明提供一种用于球形接头的夹持件，该球形接头具体为如本文的球形接头，该球形接头包括内壳部分和外壳部分，内壳部分和外壳部分各自具有纵向中心线。根据本发明的夹持件包括串联连接的两个或更多个基本刚性的段，所述串联连接的段包括第一段和不同的最后段，其中，所述段在夹紧位置与打开位置之间在公共平面中相对于彼此可移动，在夹紧位置，在允许内壳部分相对于外壳部分进行旋转的同时，基本上防止内壳部分沿着任一纵向中心线相对于外壳部分的运动，在打开位置，所述壳部分中的一个能够沿其纵向中心线移入和移出夹持件。优选地，夹持件设置有远程控制致动器，该远程控制致动器布置用于驱动两个或更多个段在所述夹紧位置与所述打开位置之间在所述公共平面内运动。

根据第三方面，本发明提供了一种将根据前述权利要求中任一项的球形接头连接至第一管和第二管的方法，所述方法包括以下步骤：

将夹持件的段移动至打开位置，在打开位置，内壳部分和外壳部分二者能够插入夹持件中；

布置所述第一管，其中外壳部分附接至所述第一管的端部，使得所述外壳部分布置在夹持件中；

布置所述第二管，其中内壳部分附接至所述第二管的端部，使得内壳部分布置在夹持件中，其中内壳部分的外表面接触外壳部分的内表面；以及

远程控制致动器，以及将段移动至夹紧位置。本文中的远程控制意味着在没有人员紧邻球形接头的情况下来控制致动器，例如，当致动器驱动段运动时，距球形接头2米或5米没有人员。因而，大大降低了人员受伤的风险。

在实施方式中，远程控制包括将流体供应到所述致动器的端口，以用于在打开位置与夹紧位置之间移动所述段，该流体优选形式为水的液压流体。

在实施方式中，所述流体的供应通过在诸如船的浮动平台上与球形接头间隔开的泵来执行。优选地，泵是布置在小艇或类似尺寸的船的甲板上的水泵或空气泵，其易于在水上操纵。

在实施方式中，该方法还包括，紧接在布置第一管而使得外壳部分布置在夹持件中之后，将一个或更多个止动元件附接至夹持件的段，以限制段能够打开的程度，从而使得外壳部分不能移出夹持件。这可在第一管和球形接头的位置基本上固定的同时进行，例如，当第一管和球形接头被支承在陆地上，或者都被支承在公共浮动平台上时。然后，在外壳部分固定至第一管并且夹持件围绕外壳部分布置的情况下，可将第一管在其中固定至第二管的内壳部分可插入到夹持件中的位置放置在水中或水上。

根据第四方面，本发明提供了一种管连接组件，该管连接组件包括根据本发明的球形接头，并且还包括：第一管，其端部附接至外壳部分，以及其中，所述夹持件围绕所述外壳部分布置。该组件的管、球形接头和外壳部分可在陆地上或船上组装，之后可将组件在其中固定至第二管的内壳部分可插入到夹持件中的位置放置在水中或水上。这样使得可在海上和湖泊上非常快速地对管进行连接，而基本上没有人员受伤的风险。

在实施方式中，该组件还包括：第二管，其端部附接至内壳部分；其中，所述内壳部分至少部分地布置在外壳部分内。

在实施方式中，该组件还包括与夹持件间隔开至少2米、优选为至少5米的距离的流体源，其中，所述致动器是流体动力致动器，具有一个或更多个端口，以用于连接至所述流体源，从而用于为远程控制致动器提供动力，而使所述段在所述夹紧位置与所述打开位置之间旋转，其中，所述流体源通过诸如软管的一个或更多个流体导管连接至致动器的一个或更多个端口。流体源优选地设置在诸如小艇的船上，流体源可相对于两个浮动管操纵并与其间隔开。

总之，本发明涉及一种用于连接两个浮动管的球形接头，所述接头包括内壳部分、外壳部分和具有段的夹持件，所述段能够在打开位置与夹紧位置之间在公共平面中运动，在打开位置，壳部分中的至少一个可移入和移出夹持件，在夹紧位置，防止两个壳部分沿纵向中心线移动。球形接头设置有远程控制致动器，用于驱动段在打开位置与关闭位置(即，夹紧位置)之间运动，而不需要附近的人员使壳部分保持对准。本发明还涉及这种夹持件以及将这种球形接头连接至两个管的方法。

附图说明

下面将参照附图来更详细地讨论本发明，在附图中：

图1A示出了根据本发明的球形接头的视图；

图1B和图1C分别示出了处于夹紧位置和打开位置的同一球形接头的俯视图和主视图；

图2示出了通过图1B中的线II-II截取的剖视图；

图3示出了根据本发明的连接两个管的球形接头，以及其中衬垫设置在接头的内部；

图4A和图4B示意性地示出了球形接头的外壳部分如何与球形接头的夹紧段轴向对准；

图4C示意性地示出了内壳部分插入球形接头的夹持件中，而外壳部分已轴向对准；

图5示出了如何远程控制根据本发明的球形接头以使夹紧段在夹紧位置与打开位置之间运动。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的球形接头1的立体图。球形接头1具有纵向中心轴线A，并且包括内壳部分20和外壳部分30以及夹持件，其中，内壳部分20和外壳部分30用于例如借助于焊接分别附接至第一管和第二管，夹持件包括第一段60、中间段70和最后段80。图1A中示出了段60、70、80处于夹紧位置，其中，在允许在这些壳体部分20、30的相应纵向中心线之间在例如+15度和-15度之间或在+5度和-5度之间旋转的同时，基本上阻止内壳部分20沿着这些壳部分中的任一个的纵向中心线相对于外壳部分30的运动。为了驱动这些段从夹紧位置到打开位置的运动以及从打开位置到夹紧位置的运动，球形接头1还设置有远程控制致动器40，以用于使所述段60、70、80在所示的夹紧位置与打开位置之间运动，其中，在打开位置，内壳部分20和/或外壳部分30可沿其纵向中心线移出形成夹持件的段60、70、80。致动器40包括两个端口41、42，以用于接收来自远程水源的水，从而驱动致动器沿致动器的纵向轴43的膨胀和收缩，但是也可使用其他流体来代替水。由于根据本发明的球形接头1通常用于在海上或湖泊上使管或疏浚软管彼此连接，所以远程水源可有利地通过诸如小艇或更大的浮动平台的浮动平台上的泵提供，其中，泵操作成将水泵送到端口41或42中，从而分别将所述段移动至夹紧位置或打开位置。

图1B示意性地示出了图1A的球形接头1的俯视图，其中所述段60、70、80处于如图1A所示相同的夹紧位置。在所示的实施方式中，致动器40在一端处可枢转地和可拆卸地连接至枢轴S4处的第一段60，以及在相对端处可枢转地且可拆卸地连接至枢轴S3处的闩锁90。闩锁90包括：第一臂91，在其第一侧91a处经由枢轴S1可枢转地连接至第一段60；以及第二臂92，在其第一侧92a处经由枢轴S3可枢转地连接至第一臂91的第二侧91b。第二臂92进而在其第二侧92b处可枢转地连接至枢轴S2处的最后段80，使得当致动器40伸展或收缩时，所述段分别旋转至夹紧位置和打开位置。一旦所述段处于夹紧位置，就可例如通过将销95插入穿过臂91、92而阻止闩锁90的臂运动，使得即使在致动器未被提供动力时，所述壳部分也保持夹紧。因而，当闩锁90保持所述段锁定在夹紧位置时，可从球形接头移除致动器40，之后致动器可用于驱动构造相同的一些其他球形接头的打开和/或闭合。尽管未示出，但是在替代实施方式中，致动器可替代地固定地连接至球形接头，以例如在致动器已附接的情况下，减少使用接头断开两个管的连接所需的时间。

段60、70通过铰链51彼此连接，以及段70和80通过铰链52彼此连接。因而，三个段60、70、80可绕垂直于球形接头1的中心轴线A延伸的公共平面C的枢转点P1和P2相对于彼此旋转。由于夹持件仅包括三个段，以及第一段和最后段借助于闩锁90彼此连接，因而段60、70、80通过使用致动器40来闭合闩锁90而可容易地进入夹紧位置。

图1C示出了图1A的相同球形接头的剖视图，但是段60、70、80处于打开位置。与图1A中所示的夹紧位置相比，在打开位置，第一段60相对于中间段70绕枢转点P1旋转约10度，以及中间段70相对于最后段80绕枢转点P2相对旋转约10度。与夹紧位置相比，所有三个段均远离球形接头的纵向中心轴线A在公共平面C中平移并旋转，从而允许内壳部分20沿其纵向中心线移出夹持件。

图2示出了通过图1A的线II-II截取的球形接头1的剖视图。内壳部分20具有球形外表面21，该外表面21抵靠外壳部分30的配合内表面31。另外，段70和80的配合内表面71、81以及段60的尽管未在图2中示出的配合内表面防止在段60、70、80处于夹紧位置时内壳部分20移出夹持件。球形外表面21和所述段以及外壳部分30的配合内表面使得内壳部分20和外壳部分30以及与其连接的任何管均能够相对于彼此旋转。当内壳部分20的纵向轴线L1相对于外壳部分30的纵向轴线L2处于最大旋转的位置时，内壳部分的凸缘27适于防止损坏附接至内壳部分的管。

在图2所示的夹紧位置，段60、70、80的内表面与具有比布置在夹持件中的内壳部分20的最大外径d1小的直径d3的圆相符合，从而防止内壳部分20从夹持件中移出。内壳部分20在其用于连接至管的端部处具有外径d2，该外径d2小于内壳部分的所述最大外径d1。在所述段的打开位置，当投影到公共平面C上时，所述段的内表面位于直径为d1并且中心点通过内壳部分的纵向中心线L1的圆的外部，使得内壳部分可移出夹持件。

外壳部分30的周向凸缘33容纳在段60、70、80的容纳区段中，使得在所示段的夹紧位置中，外壳部分30不能移出夹持件。尽管图2仅示出了段70和80的容纳区段73、83，但清楚的是，段60包括构造相同的容纳区段。凸缘33具有前表面34，前表面34面向容纳区段73、83的邻接表面74、84以及段60的容纳区段的相应邻接表面。在所示的夹紧位置，通过内壳部分20的外表面21与外壳部分30的配合内表面31的相互配合，基本上防止前表面74、84朝向邻接表面轴向移动。当没有内壳部分20插入夹持件中时(同样参见图4A和图4B)，即使当段60、70、80处于打开位置时，邻接表面也防止前表面在朝向夹持件的第一端的方向上通过邻接表面。因而，外壳部分可容易地相对于夹持件轴向对准。

当使用球形接头1使两个壳部分和附接至两个壳部分的管彼此连接时，非常优选的是，具有凸缘的壳部分首先插入到夹持件中，并以充分的方式进行固定，以确保夹持件不会意外地从壳部分脱落。为了实现这一点，外壳部分30设置有限制环38，限制环38固定至外壳部分30，并且具有内周表面39。当内壳部分20和外壳部分30都没有布置在夹持件中时，操作致动器40，以使段60、70、80在公共平面C中移动，使得凸缘33可容纳在相应的容纳区段73、83中。随后，操作致动器40，以使得容纳区段73、83防止凸缘移出夹持件，但段60、70、80未处于夹紧位置。然后，将止动元件78、88附接至段60、70、80，以在所述段处于打开位置时邻接内周表面。一旦安装了止动元件，所述段就可在打开位置与夹紧位置之间运动，在打开位置，内壳部分可移入和移出夹持件，在夹紧位置，内壳部分和外壳部分被所述段夹紧，使得阻挡所述壳部分沿它们的纵向中心线L1、L2的相对运动止。

止动元件可例如是螺栓，螺栓拧入段中的每个中的相应螺纹孔中。当所述段移动至打开位置时，限制螺栓径向向外移动，从而使凸缘在任何时间

当段60、70、80处于打开位置且内壳部分20尚未插入夹持件50中时，优选的是，内壳部分20可被平稳地引导到夹持件中夹持件随后可闭合的位置。为此，段60、70、80各自在其内侧设置有引导表面69、79、89，引导表面69、79、89朝向夹持件的中心轴线A倾斜。当内壳部分20与引导表面69、79、89中的一个接触并且基本上沿着其纵向中心线L1朝向夹持件被推动时，内壳部分22的球形外表面21会最终与所述段的配合内表面71、81以及外壳部分30的配合内表面31接触。

图3示出了图2的球形接头1的剖视图，其中两个管2a、2b分别在焊缝4a、4b处牢固地焊接至由夹紧段60、70、80保持在夹紧位置的内壳部分20和外壳部分30。球形接头还在内壳部分和外壳部分的内侧上设置有衬垫5，以用于在通过其输送诸如疏浚污泥的液体和固体的混合物时保护这些部分免受损坏。关于衬垫的结构和功能的进一步信息，参考申请人的第WO2012/002805A1号国际专利公开。

尽管内壳部分20和外壳部分30被示出为纵向中心线L1、L2与夹持件50的中心轴线B重合，但是该接头允许内壳部分20以其纵向中心线L1围绕点R相对于所述夹持件和外壳部分旋转约+15至-15度的范围内的角度β。

图4A至图4C示出了外壳部分30和内壳部分20如何能够与夹持件轴向地对准。为了清楚起见，这些图中仅示出了夹持件的夹紧段80，但清晰的是，夹持件还包括围绕其纵向中心轴线B的夹紧段60和70。图4A示出了外壳部分30处于与夹持件间隔开的位置，其中，壳体部分的纵向中心线L2与夹持件的中心轴线B大致对准，并与所述轴线间隔开。优选地，中心线L2在该位置基本上平行于中心轴线B，但是它们在壳体部分和夹紧段保持间隔开的同时可略微不平行。

在图4B中，外壳部分30已经朝向夹持件移动，使得凸缘33的前表面34现在邻接段80的邻接表面84。在该位置，前表面34会同样邻接段60和70的相应邻接表面，使得外壳部分以其纵向中心线L2与夹持件的中心轴线B基本上平行而对齐。一旦处于该位置，段70、80设置有止动元件78、88，所述止动元件与限制环38结合，防止夹持件打开到其可从外壳部分30滑落的程度。然而，在止动元件附接至所述段且限制环附接至外壳部分的情况下，夹持件的所述段仍然可在用于在夹持件中接收内壳部分的打开位置与用于保持内壳部分被夹紧的夹紧位置之间在公共平面中移动。只要所述段不处于闭合位置，所述段就仍然能够在所述公共平面中平移，从而允许所述段对准，使得在所述段移动至闭合位置期间，夹持件的中心轴线B与纵向中心线L2重合。

图4C示出了当内壳部分20移动至外壳部分30中时的一部分，并且夹紧段仍处于打开位置。一旦内壳部分20不能被容易地进一步推入外壳部分30中，则所述段移动至夹紧位置，使得外壳部分30的凸缘33容纳于所述段的容纳区段中。在图4C中，仅示出了段80的容纳区段83，但段60和70设置有类似的容纳区段。在夹紧位置，通过凸缘35的前表面34和相对定向的后表面35分别邻接面对段80的面对的邻接表面84和85，防止外壳部分30相对于夹紧段的轴向运动。同样，在夹紧位置，通过段80的内表面81阻止内壳部分20轴向移出夹持件，该内表面81与内壳部分20的球形外表面21的部分配合，而通过外壳部分30的内表面31阻止内壳部分进一步朝向外壳部分轴向运动，该内表面31与球形外表面21的另一部分配合。

凸缘27包括周向边缘28，该周向边缘28至少在夹持件闭合时面向段80的止动表面82。清晰的是，段60和70也包括这样的止动表面。止动表面82在内表面81的远侧边缘87与段80的引导表面89之间延伸。当夹持件闭合并且内壳部分旋转使得周向边缘28邻接止动表面82时，该边缘不能移动超过止动表面，因而，将内壳部分相对于外壳部分的旋转限制到预定角度β。引导表面适于在内壳部分沿着平行于夹持件的中心轴线B的方向插入到外壳部分中时，将内壳部分的插入端，即，内壳部分的与凸缘27相对的远端，与止动表面82和远侧边缘87间隔开。图5示出了管连接组件100，其包括如上所述的球形接头1以及连接至球形接头的第一管2a和第二管2b。球形接头1示出为以基本上水密的方式使疏浚软管或管2a、2b彼此连接，其中，所述管分别固定地附接至球形接头的内壳部分和外壳部分，例如，如图3所示。球形接头1和所述管共同容纳足够体积的空气，以保持浮动，使得它们部分但不完全地浸没在水W中。另外和/或替代地，管2a、2b可各自设置有浮体或由浮体支承，浮体例如为套筒形式，套筒包封所述管，并且填充有比水轻的材料，该材料优选为空气或含空气的泡沫。球形接头1也可设置有诸如橡胶囊的浮体或由浮体支承，从而允许管2a、2b的纵向轴线相对于彼此旋转，使得所述管可在水W中随波浪一起摇摆。船101设置有泵120，泵120适于将水从延伸至海W中的软管123通过导管121、122而泵送至球形接头1的致动器40的相应端口41、42，以用于将夹持件的所述段移动至夹紧位置或打开位置。泵120布置在距致动器至少5米的距离d4处，以及当泵120由船上的操作者150控制时，该人员处于距球形接头的内壳部分、外壳部分和夹持件安全距离处。

一旦所述段已移动至夹紧位置，操作者150就可安全地移动靠近夹持件，以例如通过使用如本文所述的销95将所述段锁定在适当位置，例如，将闩锁90的臂锁定在适当位置。随后，在致动器可拆卸地附接至球形接头的情况下，操作者可从球形接头1移除致动器40。接下来，在致动器可拆卸的情况下，操作者可将导管121、122从致动器拆卸，并且将船101、流体源120和致动器移动至别处。

上面已参照如附图中所示的多个示例性实施方式描述了本发明。一些部分或元件的修改和替代实施方式是可能的，并且包括于所附权利要求中限定的保护范围内。

Claims (29)

1.一种用于浮动管连接的球形接头（1），包括：

内壳部分（20）和外壳部分（30），各自限定相应的纵向中心线（L1、L2），并且在对准位置与旋转位置之间相对于彼此可旋转，在所述对准位置，所述纵向中心线重合，在所述旋转位置，所述纵向中心线彼此成非零角度，其中，所述外壳部分适于以密封方式包围所述内壳部分，所述内壳部分（20）和所述外壳部分（30）一起封闭通道，所述通道从所述球形接头的一侧处的所述内壳部分中的开口延伸至所述球形接头的另一侧处的所述外壳部分中的开口；

夹持件（50），包括两个或更多个基本刚性的段（60、70、80），所述段（60、70、80）能够在夹紧位置与打开位置之间运动，在所述夹紧位置，所述段夹紧所述内壳部分和所述外壳部分，使得在允许所述内壳部分（20）相对于所述外壳部分（30）旋转的同时，基本上防止所述内壳部分（20）沿着任一纵向中心线相对于所述外壳部分（30）运动，在所述打开位置，所述壳部分（20、30）中的一个能够沿其纵向中心线（L1、L2）移入和移出所述夹持件（50）；

其中，所述两个或更多个段能够枢转地串联连接，所述串联连接的段包括第一段（60）和不同的最后段（80），其中，所述段（60、70、80）在所述打开位置与所述夹紧位置之间在公共平面（C）中相对于彼此可移动；

其中，所述内壳部分（20）具有球形外表面（21），以用于邻接抵靠所述外壳部分（30）的配合内表面（31），所述段（60、70、80）中的每个均包括另外的配合内表面（71、81），以用于邻接抵靠所述内壳部分的所述球形外表面（21），其中，所述配合内表面和所述另外的配合内表面适于在所述段处于所述夹紧位置时允许所述内壳部分相对于所述配合内表面和所述另外的配合内表面旋转，同时防止所述内壳部分沿其纵向中心线（L1）轴向移动，

其特征在于，所述段（60、70、80）中的每个均在其内侧设置有引导表面（69、79、89），以用于将所述内壳部分引导至所述夹持件中，其中，所述引导表面从所述段的自由远端朝向所述夹持件的中心轴线（B）倾斜，并且与所述段的适于邻接抵靠所述球形外表面（21）的内表面（71、81）完全间隔开，其中，两段的自由远端沿着穿过所述夹持件的所述中心轴线（B）的线并且在所述夹持件处于所述夹紧位置时彼此相距一定距离，该距离大于球形外表面的最大外径（d1）；以及

其中，所述球形接头还设置有远程控制致动器（40），所述远程控制致动器布置用于驱动所述两个或更多个段（60、70、80）在所述夹紧位置与所述打开位置之间在所述公共平面（C）内运动。

2.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述内壳部分设置有凸缘（27），所述凸缘（27）具有周向边缘（28），以用于在所述内壳部分相对于所述外壳部分处于最大旋转的位置时，邻接所述段中的一个的止动表面（82），其中，所述止动表面（82）在所述段的引导表面（89）与所述段的内表面（81）的远侧边缘（87）之间延伸。

3.根据权利要求2所述的球形接头，其中，所述引导表面适于在所述内壳部分沿平行于所述夹持件的所述中心轴线的方向插入所述外壳部分中时，使所述内壳部分的插入端与所述止动表面和所述远侧边缘间隔开，所述内壳部分的所述插入端即为所述内壳部分的与所述凸缘相对的远端。

4.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述段的所述引导表面包括弹性材料或由弹性材料制成。

5.根据权利要求4所述的球形接头，其中，所述弹性材料包括肖氏A硬度在70至100范围内的弹性体或由肖氏A硬度在70至100范围内的弹性体组成。

6.根据权利要求1所述的球形接头，其中，当在通过平行于并穿过所述夹持件的所述中心轴线（B）的平面截取的剖视图中观察时，每个引导表面均在正交于所述中心轴线（B）的平面中具有最大厚度，所述最大厚度是所述内壳部分的沿着与所述内壳部分的纵向轴线正交的任何平面的最大厚度的两倍或更多倍。

7.根据权利要求1所述的球形接头，其中，当在通过平行于并穿过所述夹持件的所述中心轴线（B）的平面截取的剖视图中观察时，每个引导表面的厚度均在远离相应段的自由远端的方向上增加。

8.根据权利要求1所述的球形接头，其中，每个引导表面均沿着所述夹持件的所述中心轴线具有长度，所述长度是所述内壳部分沿其纵向轴线的长度的至少三分之一。

9.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述两个或更多个段包括中间段（70），所述中间段（70）在一端可枢转地连接至所述第一段（60），以及在相对端可枢转地连接至所述最后段（80）。

10.根据权利要求1所述的球形接头，其中，当处于所述打开位置时，在所述壳部分中的一个或两个部分地布置在所述平面（C）内时，所述串联的段能够在所述公共平面（C）中并且相对于所述壳部分（20、30）平移。

11.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述两个或更多个段通过铰链（51、52）可枢转地串联连接，每个铰链均连接串联的段中的两个段，其中，在所述段处于所述打开位置并且所述壳部分中的一个或两个部分地布置在所述平面（C）内时，所述铰链（51、52）中的至少一个能够在所述平面（C）中相对于所述内壳部分（20）和/或所述外壳部分（30）移动。

12.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述远程控制致动器（40）是包括一个或更多个端口（41、42）的流体动力致动器，所述一个或更多个端口用于连接至流体源，具体连接至海水源，以用于为所述致动器提供动力，以使所述段在所述夹紧位置与所述打开位置之间旋转。

13.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述远程控制致动器（40）适于从距所述夹持件（50）至少2米的距离进行控制。

14.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述夹持件（50）还包括用于将所述段（60、70、80）保持在所述夹紧位置的闩锁（90）。

15.根据权利要求14所述的球形接头，其中，所述闩锁（90）包括第一臂（91）和第二臂（92），其中，所述第一臂在第一侧（91a）处可枢转地连接至所述第一段（60），以及在第二侧（91b）处可枢转地连接至所述第二臂（92）的第一侧（92a），其中，所述第二臂（92）在第二侧（92b）处可枢转地连接至所述最后段（80），以及其中，所述远程控制致动器（40）布置成使所述第一臂（91）相对于所述第二臂（92）旋转，以使所述段（60、70、80）在所述夹紧位置与所述打开位置之间移动。

16.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述远程控制致动器（40）是可拆卸远程控制致动器，以及所述第一段（60）和/或所述最后段（80）适于将所述远程控制致动器可拆卸地连接至所述第一段和/或所述最后段。

17.根据权利要求1所述的球形接头，其中，所述内壳部分或所述外壳部分设置有凸缘（33），以及所述段（60、70、80）各自包括容纳区段（73、83），以用于在所述段处于所述夹紧位置时容纳所述凸缘（33）的部分，从而基本上防止所述凸缘（33）相对于所述容纳区段轴向移动，以及其中，所述段包括邻接表面（74、84），所述邻接表面适于邻接所述凸缘（33），从而在所述段（60、70、80）处于所述打开位置时，防止所述凸缘布置在所述夹持件中时移动超过所述容纳区段。

18.根据权利要求17所述的球形接头，其中，所述夹持件（50）还设置有限制机构（39、78、88），所述限制机构适于限制所述段向所述打开位置运动，使得在所述打开位置，所述夹持件不能移动超过所述凸缘。

19.根据权利要求18所述的球形接头，其中，所述限制机构包括周向限制表面（39），所述周向限制表面（39）围绕所述内壳部分或所述外壳部分布置，并且附接至所述内壳部分或所述外壳部分，所述限制机构还包括一个或更多个止动元件（78、88），所述一个或更多个止动元件（78、88）附接至所述段，并且与所述周向限制表面（39）布置在同一平面中，其中，当所述止动元件邻接所述周向限制表面时，所述止动元件限制所述段向所述打开位置移动。

20.根据权利要求17所述的球形接头，其中，当处于所述打开位置时，所述段基本上自由地围绕所述凸缘旋转。

21.根据权利要求8所述的球形接头，其中，所述长度是所述内壳部分沿其纵向轴线的长度的至少一半。

22.根据权利要求13所述的球形接头，其中，所述远程控制致动器（40）适于从距所述夹持件（50）至少5米的距离进行控制。

23.根据权利要求19所述的球形接头，其中，所述止动元件适于在设置有所述凸缘的所述壳部分插入所述夹持件中之后附接至所述段。

24.一种用于球形接头的夹持件，其中，所述球形接头包括内壳部分（20）和外壳部分（30），所述内壳部分（20）和所述外壳部分（30）各自限定相应的纵向中心线（L1、L2），并且在对准位置与旋转位置之间相对于彼此可旋转，在所述对准位置，所述纵向中心线重合，在所述旋转位置，所述纵向中心线彼此成非零角度，其中，所述内壳部分（20）具有用于邻接所述外壳部分（30）的配合内表面（31）的球形外表面（21），以及其中，所述外壳部分适于以密封方式包围所述内壳部分，所述内壳部分（20）和所述外壳部分（30）一起封闭通道，所述通道从所述球形接头的一侧处的所述内壳部分中的开口延伸至所述球形接头的另一侧处的所述外壳部分中的开口；

所述夹持件（50）包括串联连接的两个或更多个基本刚性的段（60、70、80），所述串联连接的段包括第一段（60）和不同的最后段（80），其中，所述段（60、70、80）在夹紧位置与打开位置之间在公共平面（C）中相对于彼此可移动，在所述夹紧位置，在允许所述内壳部分（20）相对于所述外壳部分（30）进行所述旋转的同时，基本上防止所述内壳部分（20）沿着任一纵向中心线相对于所述外壳部分（30）运动，在所述打开位置，所述壳部分（20、30）中的一个能够沿其纵向中心线（L1、L2）移入和移出所述夹持件（50），

其特征在于，

所述段（60、70、80）中的每一个在其内侧设有用于将所述内壳部分引导到所述夹持件中的引导表面（69、79、89），

其中，所述引导表面从所述段的自由远端朝向所述夹持件的中心轴线（B）倾斜并且与所述段的适于抵靠所述球形外表面（21）的内表面（71,81）完全隔开，

其中，两个段的自由远端沿着穿过所述夹持件的中心轴线（B）的线并且当所述夹持件处于所述夹紧位置时彼此处于大于所述球形外表面的最大外径（d1）的距离处。

25.一种将根据权利要求1所述的球形接头连接至第一管和第二管的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述夹持件的所述段移动至打开位置，在所述打开位置，所述内壳部分和所述外壳部分二者均能够插入所述夹持件中；

布置所述第一管，其中，所述外壳部分附接至所述第一管的端部，使得所述外壳部分布置在所述夹持件中；

布置所述第二管，其中，所述内壳部分附接至所述第二管的端部，使得所述内壳部分布置在所述夹持件中，其中，所述内壳部分的外表面接触所述外壳部分的内表面；以及

远程控制所述致动器，将所述段移动至所述夹紧位置。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述远程控制包括将流体供应到所述致动器的端口，以用于在所述打开位置与所述夹紧位置之间移动所述段。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述流体的供应通过在浮动平台上与所述球形接头间隔开的泵来执行。

28.根据权利要求25所述的方法，还包括，紧接在布置所述第一管使得所述外壳部分布置在所述夹持件中之后，将一个或更多个止动元件附接至所述夹持件的所述段，以限制所述段能够打开的程度，使得所述外壳部分不能移出所述夹持件。

29.一种管连接组件，包括根据权利要求1所述的球形接头，还包括：

第一管，其端部附接至所述内壳部分；以及

第二管，其端部附接至所述外壳部分；

其中，所述内壳部分至少部分地布置在所述外壳部分内，以及其中，所述夹持件围绕所述内壳部分和外壳部分布置。

Images