TWI336381B - Coupling with concave bearing surface - Google Patents

Description

1336381 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 · 本發明係關於用於使管元件彼此接合之機械管聯結件， 該等管聯結件具有連接構件，該等連接構件具有使為實現 管接合所需之扭矩減小的凹面承載表面。 【先前技術】 用於使管元件端對端地接合在一起之撫 ^ i機械聯結件包含可 經疋位成沿圓周環繞同轴對準之營亓杜夕士山 平又&兀件之末端部分的可互 連區段。術語"管元件••在本文中用於扣 甘+又〒用於描述任何管狀物品或 具有管狀形式之組件。管元件句枯·您 忏包括.管原料；管配件，諸 如’彎管、帽罩及三通管 、e yee) ’以及流體控制組件，諸 如，閥門、節流器、過滹器、UP生，丨35 ^ 愿15限制15、壓力調節器及其類 似者。 每一機械聯結件區段包含一且右 匕3具有弓形表面之橋結構，該 等弓形表面徑向地向内突出且响合平端管元件或在待接合 之管70件中之每一者周圍延伸的圓周凹槽。弓形表面與管 兀件之間的嗔合對接合提供機械約束，且福保管元件即使 在兩内廢及高外力下仍保持聯結。橋結構界定-收納密封 塾或密封件之環形通道，盆 V、通*為一嚙合每一管元件之末 端，與區段協作以提供流體緊密密封之彈性體環。 社;Ια、有疋位於每—末端處之連接構件，其通常呈自橋 結構向外突出之凸耳的 的也式。凸耳適於收納螺紋扣件，諸 如’螺帽及螺釘，竽笙碑 ^ ^ , ^等螺紋扣件可經可調整地扣緊以將區 段朝向彼此牽引且在管 s 70件之末端周圍沿圓周央緊。 125181.doc 1336381 可能需要相當大的扭矩以扣緊扣件且實現繞接合之彎曲 軸線及扭轉軸線具有所要硬性之流體緊密密封。有利的是 採用使所需扣件扭矩減小以使得技術人員可易於以手工工 具而手動地將聯結件安裝於場地中之步驟。當電池供電之 衝擊驅動器料安裳聯結件時，減小之所需扭矩亦使電池 壽命增加。扭矩減小為所有類型之聯結件所需，且尤其為 可變形聯結件所需。 ' β 【發明内容】

本發明係關於可使用螺紋扣件來彼此互連之管聯結件區 段。_該等區段在相對端處具有固定元件。每-聯結件區段 可、，疋位以用於橫跨一對管元件之面向端以用於將該等 S 7L件以端對端關係緊固在__起。至少—聯結件區段包含 一 ^有相對端之橋結構。—對弓形表面定位於橋結構上。 每-弓形表面經安置以與一管元件之外表面沿圓周建立界 面連接。連接構件自聯結件區段之相對端向外突出。至少

連接構件包含—凹面承載表面，該凹面承載表面且有一 ^其中以用於收納-扣件之孔隙。凹面承載表面經定尺 於以便制―固定元件。固定元件在扣緊扣件後即 ^ 載表面而紋轉，以用於將聯結件區段牽引成盥 官元件嚙合。 ^ :乂佳地’凹面承载表面為錐形且具有介於約60度與約 其有^的1的雜角。介於118度與約124度之間的錐角為尤 本發明亦涵蓋-種適於嗜合―在相對端處具有固定元件 125181 .d〇c 之螺紋扣件之承載板。該承載板包含m載表面，該 凹面承載表面環繞-穿過其中以用於收納扣件之孔隙。凹 面承載表面經定尺寸’以便接觸一固定元件。固定元件在 扣緊扣件後即可相對於凹面承載表面而旋轉。 八同樣對於承載板而言，凹面承載表面較佳為錐形且具有 介於約60度與約170度之間的錐角。再次，介於118度與 124度之間的錐角為尤其有利的。 本發明亦包括將管元件之面向端以端對端關係緊固在一 起之方法。該方法包含： 提供一具有一對聯結件區段之管聯結件總成，該對聯社 件區段彼此端對端地附著’從而環繞—中心空間，聯結件 區段具有經安置以與管元件之外表面沿圓周建立界面連接 之弓形表面’聯結件區段具有自其㈣端向外突出之連接 構件:該等連接構件各具有—凹面承載表面，該凹面承载 表面％繞穿過其中以用於收納一在相對端處具有固定元 件之螺紋扣件之孔隙’凹面承載表面經定尺寸以接觸一固 定元件； 將管元件之末端插入至中心空間中； 精由旋轉一固定元件，進而使聯結件區段朝向彼此移動 來扣緊扣件’固定元件接觸凹面承載表面且相對於其而旋 轉。 【實施方式】 圖1展不根據本發明之管聯結件總成10。在此實例中， 聯件W成10係由兩個聯結件區段12及14形成，應瞭解， 125181.doc 1336381 匕3兩個以上區段之總成亦為可行的。區段12及14各具有 具：相對端18及20之橋結構16。一對弓形表面。及“定 ;每冑結構上。表面22及24徑向地向内突出，且經安 4以與管元件之外表面沿圓周建立界面連接，如下文詳細 、 所描述。 母區段亦具有—對定位於每—區段12及14之各別相對 端18及20處之連接構件26及28。較佳地連接構件％及^ # 採用如所說明之實例中所展示之凸耳的形式，每—凸耳且 有一收納諸如螺釘32之螺紋扣件之孔隙3〇。螺釘32與螺帽 34協作以端對端關係來緊固聯結件區段以μ以形成聯結 件總成10。 ¥ ° 母扣件在相對端處具有固定元件。在實例螺帽及螺釘 中’固定元件包含螺釘頭36及螺帽34。如下文所述，至少 ―固定元件可旋轉以扣緊扣件且將聯結件區段朝向彼此= 引。 _ 如圖2及圖3中最佳所展示，至少一固定元件（例如，螺 帽34)嚙合一經定位以環繞至少一連接構件28上之孔隙3〇 的凹面承載表面38。以下描述限於一固定元件及一連接構 件，應瞭解’一些或所有連接構件可具有凹面承載表面 38,且該等固定元件（亦即，螺釘頭及螺帽）中之每一者可 喃合此等承載表面。 如圖3中最佳所展示，凹面承載表面38較佳為錐形且具 有介於約60度與約170度之間的錐角4〇。如下文進—步所 - 論述，介於約118度與約124度之間的錐角40為尤其有利 125181.doc 1^6381 的。承载表面亦可具有圓形平面形狀或為如圖4之部分透 視圖中所說明之橢圓形，以容納允許聯結件區段在與管元 件嚙合時相對於彼此之側向及旋轉運動的槽形孔隙3〇。 凹面承載表面38經定尺寸，使得扣件之固定元件（在此 ' 只例令為螺帽34)在其旋轉以扣緊扣件時嚙合凹面承載表 - 面。不同於螺帽或螺釘頭嚙合平坦表面（其在可變形聯結 件區段之狀況下被有角度地定向至扣件）之先前技術的聯 φ 結件，在根據本發明之聯結件區段中，螺帽嚙合凹面（較 佳為錐形表面）且與其相抵地旋轉以強制性地使聯結件區 &朝向彼此牽引，以實現如下文詳細所描述之管接合。螺 帽較佳為具有如ASME/ANSI標準Β18·2·2_1987中所述而被 斜切之邊緣的"精製螺帽"（finished nut) 〇 圖5及圖6說明使用中之根據本發明之聯結件總成1〇。橋 結構16形成一收納密封構件（在此實例中為彈性體環44)之 通道42。管元件46及48定位於形成聯結件總成1〇之聯結件 φ 區段12與14之間且與環密封件料嚙合。此可藉由使密封件 定位成與兩個管元件嚙合且接著在密封件周圍裝配區段或 較佳如圖5中所說明藉由將管元件粍及钝之末端插入至預 裝配之聯結件中來實現。一旦管元件46及48之兩個末端與 密封件嚙合且定位於聯結件區段之間，扣件即被扣緊。 如圖2A所不，凹面承載表面38之平面可相對於穿過螺釘 32之軸線60而有角度地定向。偏移角81可大至1〇度。當扣 緊接合區段12及14之扣件時，聯結件區段12及14嚙合管元 • 件46及48(未圖示）且變形，使得每一區段上之弓形表面 125181.doc •10· 13-36381 22(未圖示）及24喊合管元件之外表·面。當扣緊螺釘時，橋 結構16可經設計以在管元件關變形。在此狀況下，凹: 承載表面相對於軸線6〇之有角度定向將改變，其中定向角 81因凹面承載表面所處之連接構件之有角度旋轉而被減小 (參見圖2B)。凹面承載表面之定向角81經設計以使得在聯 、’。件〜成之封閉位置處，其被減小至約零度。應注意，在 封閉位置處，螺釘扭矩及螺釘負載處於其最大值。藉由使 凹面承載表面定向角81在聯結件之封閉位置處減小至零， 螺釘沿其圓周均勻地受應力（不強加彎曲應力）且保持直 立。 若聯結件未經設計以在管元件周圍變形，則凹面承載表 面定向角在聯結件安裝期間將開始且大體上保持於零度。 此外，如以引用的方式併入本文中之美國專利第 Aoshni號中所述，聯結件區段12及14可（例如）經設計以 與管兀件相比具有更大之曲率半徑且對向小於18〇度之角 度。或者，如以引用的方式併入本文中之美國專利申請案 11/448,405中所述，聯結件區段可經設計以具有不同曲率 半徑。 不管可變形聯結件之類型，如圖2A所示，螺帽34唾合凹 面承載表面38。若不存在凹面承載表面，如在根據先前技 術之聯結件中，則螺帽34之外邊緣35將在一小點狀表面區 域上嚙合大體上平坦的有角度地定向之表面。此將在螺帽 與表面之間導致高接觸應力，從而隨著螺帽在其被扣緊時 橫過表面而在螺帽與表面之間產生高摩擦力。歸因於高摩 125181.doc 13.36381

相當大的扣件張力可為確保接合具有足夠硬性、確保流 體緊密性及確保使聯結件區段變形且使其與管元件之形狀 相符合之足夠力所必需。為在扣件中達到此程度之力所需 之扭矩與該力成比例，且藉由使用凹面承載表面，為在特 定螺釘中達到特定張力所需之扭矩的量在旋轉固定元件嚙 合根據本發明之凹面承載表面時較小。 擦力’將需要高杻矩以扣緊 聯結件區段中，螺帽之外邊 上噛合凹面承載表面38。此 力，從而降低螺帽與凸耳之 緊螺帽及使聯結件區段丨2及 使弓形表面與管元件鳴合所 如圖2B所示，凹面承載表面 步變形而減小。應瞭解，視 設計而定，可替代螺帽或除 不管設計細節，凹面承載表 螺帽。·然巾，在根據本發明之 緣35在較大線狀延伸表面區域 降低螺帽與凸耳之間的接觸應 間的摩擦力，且進而降低為扣 變形所需之扭矩，該扭矩為 必需。當進一步扣緊螺帽時， 定向角81隨著聯結件區段進— 聯結件區段相對於扣件之特定 了螺帽以外扣緊螺釘32，其中 面38提供減小之扭矩優勢。 實驗上已發現，旋轉固定元件（在此狀況下為螺帽Μ)與 凹面承載表面之嚙合使為將區段裝配成管接合所需之扭矩 比具有相同尺寸及類型之扣件之相同尺寸之先前技術的聯 結件減小50-60%。咸信扭矩減小為藉由在線狀區域而非點 狀區域上扣件固定元件之大體上互補表面與凸耳之承载表 面的响合所引起之接觸表面積增加之結果。增加之表面積 使喷合部件之間的接觸應力減小。因為高接觸應力會導致 高摩擦力且在相對於彼此移動之接觸部件之間引起損壞， 125181.doc -12- 所以應避免高接觸應力。 在圖7所示之另—本發明實施例对，凹面 :形狀可為球形而非錐形。亦預期一球形 面S2 、供為裝配聯結件所需之扭矩的減小。 載表面以

凹面承載表面並不限於與管聯結件一起使用，作 使在旋轉固定元件靠於承載表面上之任何情形於 :加扭矩減小。除了減小所需扭矩以夕卜，凹面承載表= 釘頭之底面上之磨損減小且降低為裝配聯結件 【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明之聯結件總成的透視圖； 圖2為在圖1之線2·2處所獲取的橫截面圖； 圖2A及圖2B以戴面展示圖2之以放大比例尺的部分； 圖3為在圖丨之線3_3處所獲取的橫截面圖； 圖4為根據本發明之聯結件總成之一部分的透視圖；

圖5及圖6說明根據本發明之用於使用管聯結件區段來產 生管接合之方法中的步驟；及 圖7展示根據本發明之聯結件總成的另一實施例。 【主要元件符號說明】 10 12、14 16 18、20 22、24 管聯結件總成 聯結件區段 橋結構 相對端 弓形表面 125181.doc 13 1336381

26 ' 28 連接構件‘ 30 孔隙/槽形孔隙 32 螺釘 34 螺帽 35 外邊緣 36 螺釘頭 38 凹面承載表面 40 錐角 42 通道 44 彈性體環/環密封件 46 ' 48 管元件 50 實施例 52 凹面承載表面 60 軸線 81 偏移角/定向角

125181.doc •14-

Claims (1)

1336381 . 第096136903號專利申請案 〆 中文申請專利範圍替換本(99年9月） -----——- 十、申請專利範圍： 月3^修(更:〔々:續 • 一種管聯結件區段與一螺紋扣件之組合，該管聯結件區 段使用該螺紋扣件而可彼此互連，該螺紋扣件在相對端 處具有固定元件’每一該聯結件區段可經定位以用於橫 跨一對管元件之面向端，以用於將該等管元件以端對端 關係緊固在一起’該等聯結件區段中之至少一者包含： 一橋結構，其具有相對端； 鲁 對疋位於δ玄橋結構上之弓形表面，每一該弓形表面 經安置以與該等管元件中之一者之外表面沿圓周建立界 面連接；及 1 竑聊、结仵區段 .八w〜逆丧稱件， 該等連接構件巾之至少—者包含—凹面承栽表面，該凹 面承載表面具有一穿過其中以用於收納該扣件之孔隙， ，凹面承載表面環繞該孔隙，肖凹面承載表面之凹面沿 著該孔隙之中心垂直軸周圍呈均勻狀 /σ 〜 j狀5亥凹面承載表面

經疋尺寸以接觸該等固定元件中一 目士上 者’ s亥—固定元件 一有—接觸表面與該凹面承載表面嗜 ._ Λ β接觸表面呈 有不/、該凹面承載表面配合之形狀以降低該—固一： 在該扣件扣緊後相對於該凹面承載表面旋轉所：： 矩，以用於將該等聯結件區段牵引 而 丑 合。 m成與料管元件嗜 2. 如請求们之組合，其中該凹面承载表面為錐形。 3. 如請求項2之組合，其中該凹面承載表面乂 6〇度與約17〇度之間的錐角。 "兩―"於約 1251Sl-990930.doc (·如請求項2之“，·其中該凹面 m度與約m度之間的錐角。 冰介於約 月求項1之組合’其中該凹面承載表面為球形 6. 如請求項1之組合，其中該凹面承載表面且：。 形狀。 /、有一橢圓形 7. ::求項i之組合’其中該凹面承載表面相 該等扣件而延伸之軸線具有一定向角。+於—牙過 8. 如„月求項7之組合，其中該定向角大至1〇度。 9’ 種用於將管元件以嫂制 «J# # gx· m 士 — 螭對鳊關係緊固在一起之管聯結件 〜成，母一該聯結件總成包含·· 由在相對端處具有固定元件之螺紋扣件以端對端關俜 料之複數個聯結件區段，料聯结件區段可經=2 橫跨對5玄等官元件之面向端，每—該聯結件區段 含： 一橋結構’其具有相對端； 對疋位於该橋結構上之弓形表面，每一該弓形表 面經安置以與該等管元件中之一者之外表面沿圓周建 立界面連接；及 自該聯結件區段之該等相對端向外突出之連接凸 耳°玄荨連接凸耳各具有一凹面承載表面’該凹面承 載表面環繞一穿過其中以用於收納該等扣件中之—者 之孔隙’該凹面承載表面之凹面沿著該孔隙之中心垂 直轴周圍呈均句狀，該凹面承載表面經定尺寸以接觸 該等固定元件中之一者，該一固定元件具有一接觸表 125181-990930.doc 10. 娜朗袖修(}^二皆蹄 面與該凹面承載表面嚙合，該.接 面承載表面配合之形狀以降低該一目定元件在該扣件 扣緊後相對於該凹面承載表面旋轉所需之扭矩，以用 於將該等聯結件區段牽引成與該等管元件嚙合。 如請求項9之聯結件總成，纟中該凹面承載：面為錐 形。 11. 12. 13. 14. 15. 16. 如凊求項10之聯結件總成，其中該凹面承载表面具有一 介於約60度與約170度之間的錐角。 如請求項1〇之聯結件總成，其中該凹面承載表面具有一 介於約118度與約124度之間的錐角。 如請求項9之聯結件總成’纟中該凹面承載表面為球 形。 如請求項9之聯結件總成，其中該凹面承載表面具有一 橢圓形形狀。 如請求項9之聯結件總成，其包含一對該區段。 -種-管聯結件總成與一對管元件之組合，該管聯結件 總成將該等管元件以端對端關係彼此緊固，該聯結件總 成包含： 由在相對端處各具有固定元件之螺紋扣件以端對端關 係連接之複數個聯結件區段，該等聯結件區段經定位以 橫跨該對管元件之面向端，每—該聯結件區段包含： 一橋結構’其具有相對端； 一對定位於該橋結構上之弓形表面，每一該弓形表 面經安置以與該等管元件中之一者之外表面沿圓周建 125181-990930.doc 1336381 立界面連接；及. 自該等聯結件區段之該等相對端向外突出之凸耳構 件，該等凸耳構件各具有一凹面承載表面，該凹面承 載表面ί衣繞一穿過其中以用於收納該等扣件中之一者 之孔隙’該凹面承載表面之凹面沿著該孔隙之中心垂 直軸周圍呈均勻狀，該凹面承载表面經定尺寸以接觸 該等固定元件中之-者，該—固定元件具有-接觸表 面與該凹面承載表面咱合，該接觸表面具有不與該凹 面承載表面配合之形狀以降低該固定元件在該扣件扣 緊後相對於該凹面承載表面旋轉所需之扭矩，以用於 將該等聯結件區段牽引成與該等管元件喷合。 17.如請求項16之組合，其中該等凹面承載表面為錐形。 18 ·如清求項17之組合，：a：中續ρη 凹面承载表面具有一介於約 6〇度與約170度之間的錐角。 19.如請求項17之組合，其中該 如承载表面具有一介於約 118度與約124度之間的錐角。 2 0 ·如請求項16之組合，中号·叫 ^ 亥凹面承載表面為球形。 21.如請求項1 6之組合，盆中續Μ 形狀。 、 面承載表面具有一橢圓形 22·如請求項16之組合’其包含一對該聯結件區段。 23.如請求項16之組合，其進_ — _ ^ , 匕3疋位於該等管元件之 5哀專末端部分中之圓周凹槽， 伤5小立 。亥專官疋件之該等外表面 糸至分地包括於該等 笪、έ扯 僧内，該等聯結件區段在該 連接構件可調整地扣緊後即 了 I形，以便使該等弓形 125181-990930.doc 夕啤^\月少曰修(更)正替換頁 表面與該等管元件 ----- 干之該荨外表面，在該等凹槽内嚙合，以 用於使該等管亓科 Λ. 件以該端對端關係接合 端對端關係緊固在一起之方 種將管元件之面向端以 法，該方法包含： _ 目 八—對聯結件區段之管聯結件總成，該對聯 段彼此端對端地附著，從而環繞-中心空間，該 々如結件區段具有經安置以與該等管元件之外表面沿圓 周建立界面i車垃 妾之弓形表面，該等聯結件區段具有自其 相對端向外突出之遠接爐 山<運接構件，該等連接構件各具有一凹 面承載表面，复後一费、ft廿丄 八衣、.堯一穿過其中以收納在至少一端且有 -精製螺帽的螺紋扣件，該凹面承載表面之凹面沿著該 孔隙之中心垂直轴周圍呈均勾狀，該凹面承載表面經定 尺寸以接觸該精製螺帽以降低該精製螺帽相對於該凹面 承載表面旋轉所需之扭矩； 將該等管it件之末端插人至該中心空間中；及 藉由旋轉該精製螺帽而鎖緊該等扣件，藉此而使該等 聯結件區段朝向彼此移動，該精製螺帽接觸該凹面承載 表面且相對於該凹面承載表面而旋轉。 25_ -種管聯結件區段與—螺紋扣件之組合，該管聯結件區 段使用該螺紋扣件而可彼此互連，該螺紋扣件在盆至少 -端處具有精製螺帽，每一該聯結件區段可經定位以用 於橫跨-對管元件之面向端，以用於將該等管元件以端 對端關係緊固在-起’該等聯結件區段中之至少一者包 含： 125181-990930.doc 1336381^ 橋結構’其具有相對端 一對定位於該橋結構上之弓 經安置以與該等管元件中之一 面連接；及 形表面，氣 .. 母—該弓形表面 者之外表面沿圓周建立界 自該聯結件區段之該等相對端向外突出之連接 該等連接構件中之至少一者包含一 ’ u面承载表面’該凹 面承載表面具有一穿過其中以用於收納該等扣件之至小 之-之孔隙，該凹面承載表面環繞該孔隙，該凹面承二 表面之凹面沿著該孔隙之中心垂絲周圍呈均勻狀，該 凹面承載表面經定尺寸以接觸該等固定元件中之—者， 該一固疋7G件具有一接觸表面與該凹面承载表面嚙合， 該接觸表面具有不與該凹面承載表面配合之形狀以;低 該一固定70件在該扣件扣緊後相對於該凹面承載表面旋 轉所需之扭矩，以用於將該等聯結件區段牽引成與該等 官元件喷合。 26. —種用於將管元件以端對端關係緊固在一起之管聯結件 總成，每一該聯結件總成包含·· 由在相對端處具有固定元件之螺紋扣件以端對端關係 連接之複數個聯結件區段，該等扣件之至少之—在其至 少一端處具有一精製螺帽，該等聯結件區段可經定位以 橫跨一對該等管元件之面向端，每一該聯結件區段包 含： 一橋結構’其具有相對端； 對疋位於该橋結構上之弓形表面’每一該弓形表 125181-990930.doc 1336381 l____________ 〜i 面經安置以與該等管元件中之一者之外表面沿圓周$〜 立·界面連接；及 自該聯結件區段之該等相對端向外突出之連接凸 耳’該等連接凸耳各具有一凹面承載表面，該凹面承 載表面環繞一穿過其中以用於收納該等扣件中之一者 之孔隙’ β亥凹面承載表面之凹面沿著該孔隙之中心垂 直轴周圍呈均自壯， 該凹面承載表面經定尺寸以接觸

該精製螺帽以降低兮掉 g精製螺帽在該扣件扣緊後相對於 該凹面承載表面旋轅 ,,r- ^ 所硌之扭矩，以用於將該等聯結 件區段牵弓丨成㈣等管元件嗜合。

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