CN114270087A - 接合组件、v形夹具和端部凸缘 - Google Patents

Abstract

V形夹具为管状体端部凸缘提供增强的轴向载荷，以便在管状体端部凸缘之间建立流体密封接合。根据示例，V形夹具具有V形角，该V形角的值在V形夹具的带的一段或更多段上改变。变化的V形角已经示出，以实现更加均匀且一致地施加在V形夹具的圆周周围并施加至下面的管状体端部凸缘的轴向载荷。此外，在一个示例中，管状体端部凸缘具有部分球形形状。

Description

接合组件、V形夹具和端部凸缘

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月31日提交的美国临时专利申请No.62/880,905的权益。

技术领域

本公开总体上涉及用于接合管状体的V形夹具。

背景技术

V形夹具通常用于接合管状体，该管状体具有从管状体的主结构向外延伸的端部凸缘(flange，法兰)。这些类型的管状体被广泛地应用，包括但不限于汽车、航空航天、农业以及石油和天然气。先前的(previous)端部凸缘具有成角度且平坦的壁(planar wall)，并且先前的V形夹具具有多个带，这些带呈现出沿着带的范围(extent)保持不变的横截面轮廓构造。当V形夹具被紧固在管状体上时，带接收端部凸缘，并且施加在端部凸缘上的径向力和轴向力在端部凸缘处建立流体密封(fluid-tight，液密的)接合。

发明内容

根据一实施方式，V形夹具可以包括带。带在周向方向上从第一端部延伸至第二端部。带具有第一侧壁和第二侧壁。第一侧壁和第二侧壁在剖面轮廓中建立在第一侧壁与第二侧壁之间的V形角。V形角在带的第一周向位置处具有第一值，并且在带的第二周向位置处具有第二值。第一周向位置比第二周向位置更加靠近V形夹具的闭合机构。第一值大于第二值。

根据另一实施方式，接合组件可以包括第一管状体端部凸缘、第二管状体端部凸缘和V形夹具。V形夹具可以被放置在第一管状体端部凸缘和第二管状体端部凸缘上方。V形夹具可以包括带。带在周向方向上从第一端部延伸至第二端部。带具有第一侧壁和第二侧壁。第一侧壁和第二侧壁在剖面轮廓中建立在第一侧壁与第二侧壁之间的V形角。第一管状体端部凸缘、第二管状体端部凸缘和/或V形夹具中的一个或者多个在其周向范围的一部分或者更多部分上具有形状变化。该形状变化使得轴向载荷在周向范围的一部分或者更多部分上从V形夹具大致均匀地施加至第一管状体端部凸缘和第二管状体端部凸缘。

根据又一实施方式，端部凸缘组件可以包括第一管状体端部凸缘和第二管状体端部凸缘。第一管状体端部凸缘具有大致部分球形形状。第二管状体端部凸缘具有大致部分球形形状。

附图说明

下文将结合附图描述一个或者多个实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是接合组件的第一实施例的侧视图，该接合组件具有带有端部凸缘的一对管状体和V形夹具；

图2是端部凸缘的放大视图；

图3是V形夹具的分段前视图；

图3A是沿图3中带箭头的线3A-3A处截取的V形夹具的剖视图；

图3B是沿图3中带箭头的线3B-3B处截取的V形夹具的剖视图；

图3C是沿图3中带箭头的线3C-3C处截取的V形夹具的剖视图；

图3D是沿图3中带箭头的线3D-3D处截取的V形夹具的剖视图；

图3E是沿图3中带箭头的线3E-3E处截取的V形夹具的剖视图；

图4是示出在x轴上以度(°)为单位的相对于闭合机构的角度和在y轴上以牛顿(N)为单位的施加的轴向载荷的曲线图；图4的曲线图是分析建模的结果；

图5是V形夹具的第二实施例的侧视图；

图6是图5的V形夹具的分段前视图；

图7A是沿图6中带箭头的线7A-7A处截取的V形夹具的剖视图；

图7B是沿图6中带箭头的线7B-7B处截取的V形夹具的剖视图；

图7C是沿图6中带箭头的线7C-7C处截取的V形夹具的剖视图；

图7D是沿图6中带箭头的线7D-7D处截取的V形夹具的剖视图；

图7E是沿图6中带箭头的线7E-7E处截取的V形夹具的剖视图；

图8是部分球形端部凸缘的实施例的剖视图；

图9是具有平坦壁的端部凸缘的剖视图；

图10是示出轴向载荷测量相对于对组件组合所施加的扭矩的测试结果的曲线图，该组件组合包括过去的(past)V形夹具、过去的标准凸缘、具有变化v形角度的V形夹具和部分球形端部凸缘，以及

图11是示出总轴向载荷测量相对于V形夹具和端部凸缘样式的扭矩的测试结果的一对条形图。

具体实施方式

参考图1至图3E，示出了V形夹具10的第一实施例，该V形夹具提供(furnish)施加至第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的改善的轴向载荷，以在第一管状体端部凸缘与第二管状体端部凸缘之间建立流体密封接合。改善的轴向载荷比先前展示的更加均匀地且一致地被施加至V形夹具10的圆周周围、以及被施加至第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14。在该实施例中，在紧固动作(tightening action)过程中经历的滑动摩擦效应经由V形夹具10的V形角、经由呈现部分球形轮廓的端部凸缘12和14、或者经由这二者的组合来调节，该V形夹具的V形角的值在V形夹具的带的一段或者更多段上变化。当单独或者一起被采用时，变化的V形角和部分球形端部凸缘在最终施加至下面的(underlying)端部凸缘12和14的力的方向上，提供一定程度的(在过去的V形夹具中缺乏的)控制和管理。因此，V形夹具10比先前所示的更加高效地且有效地转换在V形夹具10与下面的端部凸缘12和14之间的接触力。而且，与过去的紧固力相比，实现改进的力并建立流体密封接合所需的紧固力被最小化。V形夹具10适合于广泛的应用，包括但不限于汽车(例如，邻近涡轮增压器的接合、排气部件等)、航空航天、农业以及石油和天然气应用，并且特别地适合于涉及高温、严格泄漏要求和紧密包装需求的应用。

此外，如本文所使用的，词语“轴向”、“径向”和“周向”及其相关语法形式用于指代所示V形夹具的大致圆形的和圆柱形的形状。在这个意义上，“轴向”指大致沿着或者平行于圆形形状和圆柱形形状的中心轴线的方向，“径向”指大致沿着或者平行于圆形形状和圆柱形形状的半径的方向，以及“周向”指大致沿着圆形形状和圆柱形形状的圆周的方向、或者指在与圆形形状和圆柱形形状的圆周相似的方向上的方向。

现在转向图1和图2，V形夹具10可以用于涉及通过第一管状体16和第二管状体18的流体流动的应用中。第一管状体16具有第一端部凸缘12，第二管状体18具有第二端部凸缘14。第一端部凸缘12和第二端部凸缘14可以是它们各自的管状体的单一的(unitary，一体的)延伸部，或者可以是随后固定至管状体的初始离散(discrete，分离的)部件。第一端部凸缘12和第二端部凸缘14在各自的第一管状体16和第二管状体18周围周向地跨越(span，延伸)，并且在各自的管状体16和18的外侧径向地跨越。在组装和安装中，第一端部凸缘12和第二端部凸缘14合在一起用于邻接，并且可以具有安置在第一端部凸缘与第二端部凸缘之间的垫圈(gasket)。在垫圈的示例中，端部凸缘12和14中的一个或者二者可以具有存在于其面对的(confronting)面15(图3B)中的周向通道，垫圈将被安置在周向通道中；该垫圈将在第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的表面对表面的面对(confrontation)处建立密封，以防止潜在的泄漏。

在不同的实施例中，第一端部凸缘12和第二端部凸缘14可以具有不同的构造。在图1至图3E和图8的实施例中，第一端部凸缘12和第二端部凸缘14具有一构造，该构造能够解释改变的V形角以及在V形夹具的带与端部凸缘12和14之间相应改变的伴随的(accompanying)接触角；在这方面，在其他实施例中，端部凸缘的构造可以根据不同的V形角而不同。特别参照图2和图8，这里，第一端部凸缘12具有大致部分球形的形状。第一端部凸缘12的外表面20相应地是部分圆形的形状，并且没有先前的端部凸缘的成角度且平坦的表面。图2的第一端部凸缘12的剖面轮廓在图3A至图3E中被描绘，并且展示了第一端部凸缘12的部分球形轮廓。类似地，第二端部凸缘14具有大致部分球形的形状。第二端部凸缘14的外表面22相应地是部分圆形的形状，并且没有先前的端部凸缘的成角度且平坦的表面。如前所述，第二端部凸缘14的剖面轮廓展示了第二端部凸缘14的部分球形轮廓。图8所呈现的第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的剖面轮廓与图2所呈现的相似，但是具有从第一管状体16和第二管状体18过渡至其部分球形部分的稍微(somewhat)平坦的基部部分21和23；第一管状体和第二管状体的部分球形部分提供与图2的效果相似的效果。而且，凸缘的其他实施例可以仅在由V形夹具接合的凸缘的位置处具有部分球形部分。再者，在附图中没有具体描绘的其他实施例中，端部凸缘可以呈现其他构造，如以下所阐述。在某些实施例中，第一端部凸缘和第二端部凸缘可以具有成角度且平坦的壁。这在图9中被描绘。第一端部凸缘312和第二端部凸缘314具有第一平坦壁313和第二平坦壁315。第一平坦壁313和第二平坦壁315相对于图9的竖直方向(即，径向方向)成约四十度(40°)的角度。第一端部凸缘12和第二端部凸缘14与V形夹具10一起构成接合组件。

V形夹具10被设置在第一端部凸缘12和第二端部凸缘14上方和周围的适当位置并被紧固，以帮助在第一端部凸缘与第二端部凸缘之间建立流体密封接合。在不同的实施例中，V形夹具10可以具有各种设计、结构和部件；其确切的设计、结构和部件可以部分地或者更多地取决于由将使用V形夹具的应用以及端部凸缘的设计和结构，其中其将被向下紧固在该端部凸缘上。在图1至图3E所呈现的实施例中，V形夹具10包括带24和闭合机构(未示出)。然而，在其他实施例中，V形夹具10可以包括比图中的部件更多、更少和/或与图中的部件不同的部件。

带24构成V形夹具10的主要结构。带24可以由诸如不锈钢的金属材料制成。在不同的实施例中，带24可以采用不同的形式。参照图1和图3，带24在其周向终止部(termination)中的一个处具有第一端部26，并且在其另一个且相对的周向终止部处具有第二端部28。带24可以从第一端部26连续地、周向地延伸至第二端部28，和/或可以在其第一端部26与第二端部28之间的周向范围中具有铰接结构或者一些其他不连续性。在一个示例中，带24在与闭合机构成180°的周向位置处具有桥接在一起的一对带段。在其轴向边界处，带24具有第一轴向端部30和第二轴向端部32。在面对径向向内(radially-inboard)的一侧处，带24具有内表面34(图3A)。在第一端部26和第二端部28上，带24可以具有部分地或更多地由闭合机构的设计和结构以及部件决定的各种形式(formation)。例如，在图1和图3中，带24具有在带24的圆形主体的径向外侧延伸的第一带凸缘36和第二带凸缘38。第一带凸缘36和第二带凸缘38可以各自具有用于容纳闭合机构的紧固件的插入的孔。在其他实施例中，带24可以在各自的第一端部26和第二端部28上具有第一环和第二环，第一环和第二环通过将带24向后折叠至其自身上并点焊在适当位置来形成；这种类型的端部形式可以与T形螺栓类型的紧固组件一起使用；然而，其他形式也是可能的。

已经发现，某些过去的V形夹具以不均匀的且不一致的方式将轴向载荷施加于下面的端部凸缘。测试表明，施加的轴向载荷在紧固硬件处高得多，并且在V形夹具的带与紧固硬件相对的位置处低得多。图4的曲线图证明了围绕V形夹具的圆周的这种稍差(somewhat poorly)分布的轴向载荷。线100表示一过去的V形夹具，该过去的V形夹具具有带，并具有沿着带的范围保持不变的横截面轮廓构造。线100上的点110是V形夹具的带紧邻(next to)紧固硬件的位置，而另一方面，点120是V形夹具的带与紧固硬件相对的位置，与紧固硬件相对于V形夹具的带的完整圆周成大约一百八十度(180°)(为了展示的目的，点110和120以及其相关位置在图3中示出)。线100上在点110与120之间的点表示沿着V形夹具的带的各个位置。在曲线图中，在点110处施加的轴向载荷大于三百五十牛顿(350N)，而在点120处施加的轴向载荷低于一百五十牛顿(150N)，证明从紧固硬件到与紧固硬件相对处，所施加的轴向载荷损失超过一半。从点110至点120，所施加的轴向载荷逐渐地减小。因此，这些过去的V形夹具和其建立的接合在离紧固硬件越远的位置处越容易泄漏。而且，已经发现，轴向载荷的损失在很大程度上是由于在紧固和转动动作过程中V形夹具的带与下面的端部凸缘之间产生的滑动摩擦效应。滑动摩擦效应作用为在离紧固硬件较远处消散以增加的量带张力。否则，将施加的轴向载荷会通过摩擦和伴随的带张力的减小而损失。为了抵消轴向载荷损失，已经增加了过去的紧固力。这通常也意味着需要更大尺寸的紧固件和更厚的带来承受增加的紧固力。本领域技术人员应当理解，图4的曲线图是分析建模的结果，并且相似的建模可能产生不同的结果。

由附图呈现的带24被设计和构造以解决过去的V形夹具的缺点。在该实施例中，现在参照图3A至图3E的剖面轮廓，带24具有沿着第一端部26与第二端部28之间所得的周向范围而变化的形状。在不同的实施例中，该形状本身的精确变化可以不同。这里，该形状的变化是镜像的且关于直径中心线40对称(图3)。带24具有底壁42、从底壁42延伸的第一侧壁44和从底壁42延伸的第二侧壁46。由于形状的变化，底壁42从在离闭合机构最远的位置处的稍微平坦的构造(图3E)过渡至在最靠近闭合机构的位置处的更圆且更尖的(morepointed)构造(图3A)。底壁42处的过渡构造逐渐发生，如从图3A至图3E可以观察到的。随着其过渡，底壁42的尺寸从图3A处的位置至图3E处的位置逐渐增大并轴向地变宽，这可以通过查看图3A至3E来观察到。仅作为一个非限制性示例，底壁42的尺寸从图3B处的位置至图3D处的位置可以加宽大约1.5毫米(mm)；在其他示例中，该加宽可以大于或者小于该值。第一侧壁44从底壁42径向向内并轴向向外地悬置(depend)，同样地，第二侧壁46从底壁42径向向内且轴向向外地悬置。当从V形夹具10的内部观察时，底壁42以及第一侧壁44和第二侧壁46一起形成大致凹形的形状。通道48在带24的下侧处(图3E)由底壁42以及第一侧壁44和第二侧壁46限定，并且在组装和安装时接收第一端部凸缘12和第二端部凸缘14。

仍然参见图3A至图3E，在该实施例中的带24的形状变化是沿着带24的周向范围变化的V形角50。V形角50被建立在第一侧壁44与第二侧壁46之间，并且由第一侧壁与第二侧壁限定。通常，侧壁44和46展开，V形角50在越靠近闭合机构处变得越宽，而侧壁44和46合在一起，V形角50在离闭合机构越远处变得越窄且越尖。在带的从由图3中的点120表示的位置至第一端部26和闭合机构的范围上，V形角50稳定且连续地增加。相反地，V形角50在带的从第一端部26和闭合机构至由图3中的点120表示的位置的范围上稳定且连续地减小。为了展示的目的，图3A的剖视图可以构成带24的第一周向位置。在该示例中的第一周向位置处的V形角50具有大约七十八度(78°)的值；当然，在其他示例中，V形角的其他值是可能的。图3B的剖视图可以构成带24的第二周向位置，并且在该示例中的第二周向位置处的V形角50具有大约六十九度(69°)的值；当然，在其他示例中，在该周向位置处的V形角的其他值是可能的。图3C的剖视图可以构成带24的第三周向位置，并且在该示例中的第三周向位置处的V形角50具有大约五十六度(56°)的值；当然，在其他示例中，在该周向位置处的V形角的其他值是可能的。图3D的剖视图可以构成带24的第四周向位置，并且在该示例中的第四周向位置处的V形角50具有大约四十三度(43°)的值；当然，在其他示例中，在该周向位置处的V形角的其他值是可能的。此外，图3E的剖视图可以构成带24的第五周向位置，并且在该示例中的第五周向位置处的V形角50具有大约三十一度(31°)的值；当然，在其他示例中，在该周向位置处的V形角的其他值是可能的。在不同的实施例中，带24的形状变化的精确变化率可以改变，并且可以由带24与端部凸缘12和14之间经历的摩擦系数以及由闭合机构的紧固力来决定。

闭合机构用于紧固和松开V形夹具10，并使得第一端部26和第二端部28朝向和远离彼此移动。闭合机构位于第一端部26和第二端部28处，并且可以由第一带凸缘36和第二带凸缘38保持。在不同的实施例中，闭合机构可以采取不同的形式。在一个示例中，闭合机构包括紧固件或者螺杆和螺母。将螺杆通过第一带凸缘36和第二带凸缘38中的孔插入，并且将螺母拧在螺杆的端部上用于紧固。在T形螺栓类型的紧固组件的示例中，闭合机构包括耳轴以及具有T形螺栓和螺母的紧固件。在由本公开的申请人拥有的美国专利No.7,441,311中可以找到T形螺栓类型的闭合机构的一个示例。

如所描述的，带24的变化的V形角50提供了改善的轴向载荷，该轴向载荷更均匀地且一致地完全施加在V形夹具10的周向范围周围及施加至第一端部凸缘12和第二端部凸缘14。改善的轴向载荷是经由具有径向力分量和轴向力分量的夹紧而施加的力的结果。在较靠近闭合机构的位置处(诸如在第一周向位置和第二周向位置处)产生的滑动摩擦效应，由于该处较宽的V形角而被减小，导致在离闭合机构越远的位置处(诸如在第四周向位置和第五周向位置处)，带张力的消散越低且越温和(tepid)。已经发现，增加的带张力会增加对轴向载荷的转换。而且，因为离闭合机构越远的V形角50越尖，所以由带24施加在其处的合成(resulting)法向力(F_n)相对于V形夹具10的圆形形状更多地在轴向方向上定向和指向，而非更靠近闭合机构，这意味着较大比例的施加至第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的力用于赋予轴向载荷。换言之，已经发现较尖的V形角50施加增加的轴向载荷。

再次参照图4的曲线图，线130证明了改善的轴向载荷。线130代表一V形夹具，诸如本文中所描述和描绘的具有带24的V形夹具10，该带具有变化的V形角50。如前所述，点110是带24的紧邻闭合机构的位置，而点120是带24的与闭合机构相对的位置。在曲线图中，与过去的V形夹具的线100不同，施加在点110处的轴向载荷与施加在点120处的轴向载荷大致相同，证明了从紧固硬件处到与紧固硬件相对处所施加的轴向载荷没有可测量的损失。并且，所施加的轴向载荷在点110与点120之间保持基本稳定。如在本文中所描述，线100展示了更加均匀且一致地施加的轴向载荷和大致均匀施加的轴向载荷的示例；然而，可以存在除了线100之外的其他示例。在曲线图所呈现的示例中，在点110处施加的轴向载荷(例如，第一轴向载荷)的值处于在点120处施加的轴向载荷(例如，第二轴向载荷)的值的约百分之十(％)以内。据认为，在至少一个实施例中，满足这种关系会带来改善的轴向载荷；然而，即使没有这种关系，也可以产生改善的轴向载荷。而且，由于V形夹具10的这种改善的轴向载荷，闭合机构用于将带24紧固在端部凸缘12和14周围的紧固力和螺旋力(screw force)可以被减小。实际上，在图4的示例中，线100的过去的V形夹具的紧固力大约为5千牛顿(5kN)，并且线130的V形夹具10的紧固力大约为3.5千牛顿(3.5kN)。即使在减小的紧固力的情况下，V形夹具10也可以提供合适的轴向载荷，该轴向载荷建立流体密封接合。相比其他可能方式，通过减小紧固力，闭合机构的更小尺寸的紧固件和更薄的带可以用于V形夹具10。实际上，测试已经表明，V形夹具10可以便于闭合机构的紧固件的使用，该紧固件所表现出的强度比通常使用的过去的紧固件的强度低约30％。

此外，如所阐述的，进行测试以证明具有变化的V形角的V形夹具的功效。该测试涉及具有两种类型的带的V形夹具：i)具有变化的V形角的带，和ii)具有不变的或者恒定的V形角的标准带。具有变化的V形角的带与参照图3A至图3E描述的带具有相似之处。V形角越靠近其闭合机构则变得越宽，并且离闭合机构越远并越靠近带的180°周向位置则变得越窄。V形角在带的从180°周向位置到闭合机构的范围上稳定地且连续地增加。在接近图3B处所得的周向位置处，V形角具有大约69°的值。而且，在该周向位置处，带的底壁具有一平坦构造，该平坦构造具有大约6.43mm的轴向宽度。在接近图3C处所得的周向位置处，V形角具有大约56°的值，并且带的底壁具有大约7.23mm的轴向宽度。最后，在接近图3D处所得的周向位置处，V形角具有大约43°的值，并且带的底壁具有大约8.04mm的轴向宽度。此外，带具有如下所述的第一足部和第二足部，该第一足部和第二足部保持几乎恒定的且不变的形状。另一方面，具有不变的V形角的标准带具有值为大约39°的V形角和轴向宽度为大约7.9mm的底壁。该测试还涉及两种类型的端部凸缘：i)具有部分球形轮廓的端部凸缘，和ii)具有以40°成角度的平坦壁的标准端部凸缘。具有部分球形轮廓的端部凸缘与图8所描绘的端部凸缘类似，而具有以40°成角度的平坦壁的标准端部凸缘与图9所描绘的端部凸缘类似。

总共测试了四组：1)标准带和标准端部凸缘，2)变化的V形角带和标准端部凸缘，3)标准带和部分球形端部凸缘，以及4)变化的V形角带和部分球形端部凸缘。测试这四组的每一组中的三个样品。图10的曲线图呈现了某些测试结果。本领域技术人员应当理解，相似的测试可能产生不同的结果。在y轴上绘制以牛顿(N)为单位的轴向载荷，并且在x轴上绘制以牛顿-米(Nm)为单位的扭矩。组1)的测试结果被呈现在左上象限中的曲线图中；组2)的测试结果被呈现在右上象限中的曲线图中；组3)的测试结果被呈现在左下象限中的曲线图中；以及组4)的测试结果被呈现在右下象限中的曲线图中。图10中的虚线A代表在接近图3B处所得的周向位置处的轴向载荷的测量值。实线B代表在图3B的周向位置处、但在完整V形夹具带的相对侧且在闭合机构的另一侧上的轴向载荷的测量值。虚线C代表在接近图3E处所得的周向位置且与闭合机构成180°的周向位置处的轴向载荷的测量值。如从曲线图中可以观察到，涉及标准带的组1)和3)的结果示出了，与离闭合机构较远的线C相比，较靠近闭合机构的线A和B中的轴向载荷的损失可测量且并非微不足道。另一方面，涉及变化的V形角的带的组2)和4)的结果示出了，与线C相比，线A和B中的轴向载荷损失最小或没有损失。图11的条形图也呈现某些测试结果。本领域技术人员应当理解，相似的测试可能产生不同的结果。在y轴上绘制以千牛顿(kN)为单位的总轴向载荷，并且施加13Nm的扭矩的螺旋力。组1)的测试结果被呈现在左上条形图D中；组2)的测试结果被呈现在右上条形图E中，组3)的测试结果被呈现在左下条形图D中，并且组4)的测试结果被呈现在右下条形图E中。从条形图中可以观察到，在组1)与组2)之间存在约6kN的总轴向载荷的损失，并且在组3)与组4)之间存在约1kN的总轴向载荷的损失。这些总轴向载荷的损失被认为是合适的。

现在参照图5至图7E，呈现了V形夹具210的第二实施例，该第二实施例与先前的实施例类似，提供了施加至第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的改善的轴向载荷。第二实施例在某些方面与第一实施例相似，并且在第二实施例的描述中将不重复所有的相似之处。如前所述，由V形夹具210提供的改善的轴向载荷更加均匀地且一致地被施加在V形夹具210的圆周周围。第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的横截面均呈现为部分球形轮廓，如图7A至图7E的剖视图所描绘，但是可以如先前所阐述的具有另一种构造，例如图9的成角度的平坦壁。

V形夹具210包括带224和如参照第一实施例所描述的闭合机构。带224具有底壁242、从底壁242延伸的第一侧壁244和从底壁242延伸的第二侧壁246。通道248(图7E)在带224的下侧处由底壁242以及第一侧壁244和第二侧壁246限定，并且在组装和安装中接收第一端部凸缘12和第二端部凸缘14。与第一实施例相似，该第二实施例的带224具有一形状，该形状沿着周向范围变化，并且该形状的变化部分地由在带的周向范围上变化的V形角250构成。如前所述，V形角250越靠近闭合机构变得越宽，并且相反地，V形角250离闭合机构越远变得越窄且越尖。V形角250在带的从由图6中的点120表示的位置至闭合机构的范围上稳定且连续地增加。相反地，V形角250在带的从闭合机构至由图6中的点120表示的位置的范围上稳定且连续地减小。在该示例中的图7A的第一周向位置处的V形角250具有大约七十七度(77°)的值。在示例中的图7B的第二周向位置处的V形角250具有大约六十九度(69°)的值。此外，示例中的图7C的第三周向位置处的V形角250具有大约五十六度(56°)的值，以及示例中的图7D的第四周向位置处的V形角250具有大约四十三度(43°)的值。最后，在示例中的图7E的第五周向位置处的V形角250具有大约三十二度(32°)的值。当然，在其他示例中，在这些周向位置处的V形角的其他值是可能的。

与第一实施例不同，该第二实施例中的带224具有存在于其第一轴向端部230和第二轴向端部232处的一对足部，以增强带224的刚度特性。现在转向图7A至图7E，第一足部260从第一侧壁244跨越并构成其终端部(terminal extremity)。实际上，带224的第一轴向端部230位于第一足部260处。由于足部与带224一起经历形状的变化(如随后所阐述的)，第一足部260在某些位置处从第一侧壁244径向向内地稍微悬置，并且在其他位置处从第一侧壁244径向向外地稍微悬置。并且，第一足部260从第一侧壁244轴向向外地稍微悬置。此外，第二足部262从第二侧壁246跨越并构成其终端部。实际上，带224的第二轴向端部232位于第二足部262处。与第一足部260类似，第二足部262在某些位置处从第二侧壁246径向向内地稍微悬置，并且在其他位置处从第二侧壁246径向向外地稍微悬置。第二足部262从第二侧壁246轴向向外地稍微悬置。

在第二实施例中，第一足部260和第二足部262具有在带的第一端部226与第二端部228之间沿着带224的整个周向范围变化的形状。在不同的实施例中，形状的精确变化可能不同。这里，形状的变化是镜像的并且关于直径中心线240对称(图6)。通常，第一足部260和第二足部262离闭合机构越远则增长(grow)且变得越显著，并且足部260和262越靠近闭合机构则缩小(recede)且变得越不显著。更具体地，第一足部260和第二足部262在带的从第一端部226和闭合机构至由图6中的点120表示的位置的范围上，径向向外突出至增加的程度(increased degree)。而且，第一足部260和第二足部262的长度在带的从第一端部226和闭合机构至由图6中的点120表示的位置的范围上、沿大致轴向向外的方向F、G(图7E)稳定且连续地增加。轴向向外的方向F是相对于第一侧壁244而言，轴向向外的方向G是相对于第二侧壁246而言。如所描述的，形状的这些变化可以部分地从图7A至图7E截取的剖视图中观察到。

在该第二实施例中，更显著的足部260和262为带224提供更大的刚度。例如，带224在其由图7E的剖视图标记的周向位置处的第一侧壁244和第二侧壁246处的刚度比其在由图7B的剖视图标记的周向位置处的刚度更大。换言之，带224的刚度在带的周向范围上改变。已经发现，当V形角250变得越窄时，带224在第一侧壁244和第二侧壁246处经历的弯矩变得越大。例如，在图7E处经历的弯矩大于在图7B处经历的弯矩。部分地由于伴随的变窄的V形角250，在离闭合机构越远的周向位置处，侧壁244和246被推开(urge apart)(即，轴向向外)的程度越大。此外，在离闭合机构越远的周向位置处，由端部凸缘12和14与侧壁244和246之间接触的加载点建立的力臂(moment arm)可以越长，这在示例中由图7B中的加载点H和图7E中的加载点H’展示。并且，随着V形角250变得越窄，带224在第一侧壁244和第二侧壁246处经历的材料应力变得越大。因此，在一些情况下，由比，侧壁244和246可以被推开得比期望的离闭合机构较远处的程度更大，潜在地阻碍了对所施加的力的定向进行预期的控制和管理。足部260和262及其伴随的刚度起作用以抵消这些不希望的后果，并且帮助保持所施加的力的预期定向。

作为第二实施例的替代方案，带224可以具有足部260和262，该足部离闭合机构越远则增长且变得越显著，并且如图6和图7A至图7E所呈现，但是带224可以具有V形角250，该V形角在带的周向范围上不改变，并且替代地在带的周向范围上保持恒定且不变的角度值。如前所述，在该替代方案中，第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的横截面仍然各自呈现为部分球形轮廓。这里，经由变化的足部260和262以及伴随变化的刚度来建立对所施加的力的定向的控制和管理。带的侧壁244和246通过根据不同刚度而变化的量，响应于来自闭合机构的紧固动作被推开和偏转。例如，在具有越少刚度的带224的周向位置处，偏转可以越大，并且在具有越多刚度的带224的周向位置处，偏转可以越小。由于V形角250是不变的，因此使得足部260和262越靠近闭合机构则减小且变得越不显著，这提供了带224的越靠近闭合机构越大的偏转。相反地，使得足部260和262离闭合机构越远则增长且变得越显著，这提供了带224的离闭合机构越远而越小的偏转。因此，如同先前的实施例，滑动摩擦效应在较靠近闭合机构处减小，导致在离闭合机构越远的位置处的带张力越小且越温和地减小。然而，在又一个实施例中，足部260和262可以存在于具有V形角250的带224上，该V形角在带的周向范围上变化，如所描述，但是足部260和262本身可以没有形状变化，并且代替地，可以在带的周向范围上保持恒定的且不变的形状。

在第三实施例中，施加至第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的改善的轴向载荷大部分地由端部凸缘本身提供。在该实施例中的第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14均具有一形状，该形状在其周向范围上变化，而V形夹具的带具有不变化的V形角，且代替地在带的周向范围上保持恒定的且不变的角度值。在该第三实施例中，带也没有第二实施例的变化的足部。这里，通过改变第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的形状来建立对所施加的力的定向的控制和管理。在该第三实施例中，代替横截面呈现部分球形轮廓的第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14，为了实现形状的变化，第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14中的每一个具有如图9所示的平坦的外壁和表面。平坦的外壁和表面相对于各自的第一管状体16和第二管状体18的中心轴线而改变其定向。如在先前的实施例中，变化的定向是镜像的并且关于直径中心线(40、240)对称。

平坦的外壁和表面相对于各自的第一管状体16和第二管状体18的中心轴线限定一锐角。相对于V形夹具在端部凸缘12和14上的安装位置，锐角变窄且越靠近闭合机构则变得越小，并且相反地，锐角加宽且离闭合机构越远则变得越大。再次，相对于V形夹具在端部凸缘12和14上的安装位置，锐角在凸缘的从由图6中的点120表示的位置至闭合机构的范围上稳定且连续地减小。相反地，再次相对于V形夹具在端部凸缘12、14上的安装位置，锐角在凸缘的从闭合机构到由点120表示的位置处的范围上稳定且连续地增加。虽然在该第三实施例中V形夹具的带在安装和紧固之前具有不变的V形角，但是由于第一管状体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的平坦外壁和表面的变化的锐角，V形角实际上在V形夹具的安装和紧固时会发生改变。在该实施例中，V形角以类似于第一实施例的变化的V形角的方式改变。V形角越靠近闭合机构则越宽，以及相反地，离闭合机构越远则越窄。如前所述，因为离闭合机构越远则锐角越大，并且离闭合机构越远则V形角相应地越尖，所以由V形夹具的带所施加的合成法向力(F_n)更多地被定向和指向为在轴向方向上，而非更靠近闭合机构。因此，施加至第一端部凸缘12和第二端部凸缘14的更大比例的力用于赋予轴向载荷。

在又一个实施例中，带24具有沿着带24的周向范围变化的V形角50，并且管状体端部凸缘12和14具有平坦的外壁和表面，该平坦的外壁和表面相对于各自的管状体16和18的中心轴线而改变其方向。实质上，该实施例组合并包含第一实施例和第三实施例的设计和结构。如前所述，变化的V形角50和变化的锐角一起作用，以提供施加至第一管体端部凸缘12和第二管状体端部凸缘14的改善的轴向载荷。因此，通过管状体端部凸缘12和14的组合的变化的V形角50和变化的锐角来建立对所施加的力的定向的控制和管理。在安装和紧固时，带的V形角50越靠近闭合机构则变得越宽，并且相反地，越离闭合机构越远则变得越窄。如前所述，由V形夹具的带24所施加的合成法向力(F_n)更多地被定向和指向为在轴向方向上较远离闭合机构，而非较靠近闭合机构，并且因此施加至端部凸缘12和14的较大比例的力用于赋予轴向载荷。

应当理解，以上内容是对本发明的一个或多个优选示例性实施例的描述。本发明不限于本文中公开的一个或多个特定实施例，而是仅由以下权利要求限定。此外，以上描述中包含的陈述涉及特定实施例，并且将不被解释为对本发明的范围或者权利要求中使用的术语的定义的限制，除非上面明确地定义了术语或短语。各种其他实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。所有这些其他实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中所使用的术语“例如”、“比如”、“诸如”和“类似”以及动词“包括”、“具有”、“包含”以及其他动词形式，当与一个或多个部件或其他项目的列表结合使用时，每个都被解释为开放式的，意味着该列表不被认为排除其他附加的部件或项目。将使用其最广泛的合理含义来解释其他术语，除非在需要不同解释的上下文中使用。

Claims (19)

1.一种V形夹具，包括：

带，从第一端部周向地延伸至第二端部，所述带具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁在剖面轮廓中建立在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的V形角；

其中，所述V形角在所述带的第一周向位置处具有第一值，并且在所述带的第二周向位置处具有第二值，所述第一周向位置比所述第二周向位置更加靠近所述V形夹具的闭合机构，以及所述第一值大于所述第二值。

2.根据权利要求1所述的V形夹具，其中，所述V形角在所述带的第三周向位置处具有第三值，所述第三周向位置处于所述第一周向位置与所述第二周向位置之间，以及所述第三值大于所述第二值并且小于所述第一值。

3.根据权利要求2所述的V形夹具，其中，所述V形角在所述带的第四周向位置处具有第四值，所述第四周向位置处于所述第一周向位置与所述第三周向位置之间，以及所述第四值大于所述第三值并且小于所述第一值。

4.根据权利要求1所述的V形夹具，其中，所述第一周向位置处于邻近所述闭合机构，所述第二周向位置处于与所述闭合机构相对的位置处，所述V形角的值沿着所述带的从所述第二周向位置至所述第一周向位置的周向范围稳定地增加。

5.根据权利要求4所述的V形夹具，其中，所述带的第三周向位置处于邻近闭合机构且与所述第一周向位置相对，所述V形角的值沿着所述带的从所述第二周向位置至所述第三周向位置的周向范围稳定地增加。

6.根据权利要求1所述的V形夹具，其中，所述V形角的值沿着所述带的从所述第二周向位置至所述第一周向位置的周向范围稳定地增加。

7.根据权利要求1所述的V形夹具，其中，所述带具有底壁，所述第一侧壁从所述底壁悬置，所述第二侧壁从所述底壁悬置，所述底壁具有大致平坦的构造，所述构造的尺寸从所述第一周向位置至所述第二周向位置变宽。

8.根据权利要求1所述的V形夹具，其中，所述V形角的值沿着所述带的从所述第一端部至所述第二端部的周向范围连续地改变。

9.根据权利要求1所述的V形夹具，还包括从所述第一侧壁跨越的第一足部和从所述第二侧壁跨越的第二足部。

10.根据权利要求9所述的V形夹具，其中，所述第一足部的长度在所述V形夹具的周向范围的至少一部分上相对于所述第一侧壁沿大致轴向向外的方向稳定地增加，以及所述第二足部的长度在所述V形夹具的周向范围的至少一部分上相对于所述第二侧壁沿大致轴向向外的方向稳定地增加。

11.一种接合组件，包括：

第一管状体端部凸缘；

第二管状体端部凸缘；以及

V形夹具，能放置在所述第一管状体端部凸缘和所述第二管状体端部凸缘上方，所述V形夹具包括从第一端部周向延伸至第二端部的带，所述带具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁在截面轮廓中建立在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的V形角；

其中，所述第一管状体端部凸缘和所述第二管状体端部凸缘中的至少一个或者所述V形夹具在其周向范围的至少一部分上具有形状的变化，所述形状的变化在所述周向范围的至少一部分上建立了从所述V形夹具到所述第一管状体端部凸缘和所述第二管状体端部凸缘的大致均匀的轴向载荷施加。

12.根据权利要求11所述的接合组件，其中，所述形状的变化由所述V形角构成，所述V形角在所述带的第一周向位置处具有第一值并且在所述带的第二周向位置处具有第二值，所述第一周向位置比所述第二周向位置更加靠近所述V形夹具的闭合机构，以及所述第一值大于所述第二值。

13.根据权利要求12所述的接合组件，其中，所述V形角在所述带的第三周向位置处具有第三值，所述第三周向位置处于所述第一周向位置与所述第二周向位置之间，以及所述第三值大于所述第二值并且小于所述第一值。

14.根据权利要求12所述的接合组件，其中，所述V形角的值沿着所述带的从所述第一端部至所述第二端部的周向范围连续地改变。

15.根据权利要求11所述的接合组件，还包括从所述第一侧壁跨越的第一足部和从所述第二侧壁跨越的第二足部，所述形状的变化由以下构成：所述第一足部的长度在所述V形夹具的周向范围的至少一部分上相对于所述第一侧壁沿大致轴向向外的方向稳定地增加；以及所述第二足部的长度在所述V形夹具的周向范围的至少一部分上相对于所述第二侧壁沿大致轴向向外的方向稳定地增加。

16.根据权利要求11所述的接合组件，其中，所述第一管状体端部凸缘具有第一外表面，所述第二管状体端部凸缘具有第二外表面，所述第一外表面具有大致平坦的部分，所述第二外表面具有大致平坦的部分，所述形状的变化由以下构成：所述第一外表面具有第一定向，相对于所述第一管状体端部凸缘的第一中心轴线，所述第一定向在所述第一管状体端部凸缘的周向范围的至少一部分上相对于所述第一中心轴线改变；以及所述第二外表面具有第二定向，相对于所述第二管状体端部凸缘的第二中心轴线，所述第二定向在所述第二管状体端部凸缘的周向范围的至少一部分上相对于所述第二中心轴线改变。

17.根据权利要求16所述的接合组件，其中，所述形状的变化还由在所述V形夹具的周向范围的至少一部分上连续地改变的所述V形角的值构成。

18.根据权利要求12所述的接合组件，其中，所述第一管状体端部凸缘具有大致部分球形形状，以及所述第二管状体端部凸缘具有大致部分球形形状。

19.一种端部凸缘组件，包括：

第一管状体端部凸缘，具有大致部分球形形状；以及

第二管状体端部凸缘，具有大致部分球形形状。

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