TWI669461B - 具有楔形槽之管元件 - Google Patents
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Abstract
一種具有一圓周槽之管元件，該圓周槽具有經定向相對於其縱軸成一角度之一表面部分。鄰近於該成角度表面部分之該槽之一表面部分經定向垂直於該縱軸。一機械耦合件具有接合該槽之突出鍵。該等鍵具有接觸該槽之該垂直表面部分及該成角度表面部分兩者之配合表面。當該管元件與該耦合件經組合使用以形成一管接頭時，在該垂直表面部分與該成角度表面部分之間分擔由機械耦合件抵抗之該管上之軸向負載，其導致可耐受比該軸向負載係由該垂直表面部分單獨承載時更高之內部壓力之一管接頭。
Description
本發明係關於針對由機械耦合件接合之管元件之改良槽形狀，及與改良槽形狀相容之耦合鍵形狀。
如圖1中所展示，用於端對端接合管元件12及管元件14之一種類型之先前技術機械耦合件10依賴於被稱為機械地接合該等管元件中之圓周槽18之鍵16的弓形突出體。儘管已證明此等耦合件非常有效且高效，然先前技術組態經受特定限制。例如，當此一接頭經受負載時，尤其由內部壓力引發之端負載(軸拉伸力及彎曲)引起之負載，該接頭可不能夠耐受高達特定類型之管之完全拉伸強度的此等負載。為實現該管元件之一較大百分比之潛在強度且藉此增加一接頭之壓力能力，含有槽之外部環可熔接至管元件以藉由移除材料(機械加工之槽)或藉由使側壁(輥壓之槽)變形而在不改變該管元件之側壁之一組態中提供與該耦合件之鍵之機械接合。 儘管經熔接外部環可容許在一接頭處實現一較大百分比之完全管強度，然此解決方案之缺點係需要將環熔接至該等管元件上。此程序添加成本、時間且需要熟練的熔接工，使製造複雜化。明確需要改良實現管元件強度且藉此在不需使用外部經熔接環之情況下使用機械耦合件來增加可達成內部壓力效能及軸拉伸負載限制之一管設計。
本發明係關於一種具有相對放置之第一端及第二端之管元件。在一項實例實施例中，該管元件包括圍繞一縱軸且界定一孔之一側壁。該側壁具有一外表面。一第一槽定位於該外表面中。該第一槽繞該孔圓周延伸且該第一槽經定位接近於該第一端。該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含： 一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第一端； 一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第二子表面呈遠離且面向該第一子表面之間隔關係； 一第三子表面，其與該第一子表面鄰接，該第三子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第二子表面；及 一第四子表面，其與該第三子表面及該第二子表面鄰接，該第四子表面經定向相對於該縱軸成一角度。 在一特定實例實施例中，該第一子表面就有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。另外，藉由實例，該第一子表面具有相對於該縱軸之89°之一定向角。在另一實例中，該第三子表面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。在一另一實例中，該第三子表面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。在另一實例中，該第二子表面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。另外，藉由實例，該第二子表面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。在一實例實施例中，該第二子表面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。在一另一實例實施例中，該第四子表面具有相對於該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。 在一實例實施例中，該管元件進一步包括定位於該外表面中之一第二槽。該第二槽繞該孔圓周延伸且該第二槽經定位接近於該第二端。該第二槽係由該外表面之一第二複數個子表面所界定，該第二複數個子表面包含： 一第五子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第二端； 一第六子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第六子表面呈遠離且面向該第五子表面之間隔關係； 一第七子表面，其與該第五子表面鄰接，該第七子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第六子表面；及 一第八子表面，其與該第七子表面及該第六子表面鄰接，該第八子表面經定向相對於該縱軸成一角度。 在另一實例實施例中，該第一子表面及該第五子表面具有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。另外，藉由實例，該第一子表面及該第五子表面具有相對於該縱軸之一定向角89°。在另一實例中，該第三子表面及該第七子表面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。藉由另一實例，該第三子表面及該第七子表面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。在另一實例中，該第二子表面及該第六子表面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。在另一實例中，該第二子表面及該第六子表面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。另外，藉由實例，該第二子表面及該第六子表面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。在另一實例中，該第四子表面及該第八子表面具有相對於該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。 本發明進一步涵蓋(組合地)如上文所描述之一管元件及一耦合件。在一項實例實施例中，該耦合件包括圍繞該管元件之該第一端而端之對端彼此附接的複數個片段。可調整附接構件定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接。至少一個弓形突出體定位於該等片段之各者之一側上且與該第一槽接合。該至少一個弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含： 一第一配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第一子表面呈面向關係； 一第二配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第二子表面呈面向關係； 一第三配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三子表面；及 一第四配合面，其與該第四子表面呈面向關係。 在一實例實施例中，一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間。在一另一實例中，該至少一個弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。 一另一實例實施例包括(組合地)如上文所描述之一管元件及一耦合件。藉由實例，該耦合件包括圍繞該管元件之該第一端而端對端彼此附接之複數個片段。可調整附接構件定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接。至少一個弓形突出體定位於該等片段之各者之一側上且與該第一槽接合。該至少一個弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含： 一第一配合面，其經定向垂直於該縱軸且與該第一子表面呈面向關係； 一第二配合面，其經定向垂直於該縱軸且與該第二子表面呈面向關係； 一第三配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三子表面；及 一第四配合面，其與該第四子表面呈面向關係。 藉由實例，一間隙定位於在該第四配合面與該第四子表面之間。在一另一實例中，該至少一個弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。在一實例實施例中，該耦合件包括不超過兩個片段。 本發明亦涵蓋用於接合管元件之一耦合件。在一實例實施例中，該耦合件包括圍繞一中心空間端對端彼此附接以供接收該等管元件之複數個片段。可調整附接構件定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接。至少一第一弓形突出體定位於該等片段之各者之一第一側上。該等第一弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含： 一第一配合面，其經定位相對於延伸穿過與該等片段同軸之該中心空間之一縱軸成一角度； 一第二配合面，其與該第一配合面呈間隔關係且經定向相對於該縱軸成一角度； 一第三配合面，其與該第一配合面鄰接且經定向相對於該縱軸成一角度；及 一第四配合面，其在該第三配合面與該第二配合面之間且經定向相對於該縱軸成一角度。 在一實例實施例中，該管元件進一步包括經定位於該等片段之各者之一第二側上之一第二弓形突出體。該第二弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含： 一第五配合面，其經定位相對於該縱軸成一角度； 一第六配合面，其與該第五配合面呈間隔關係且經定向相對於該縱軸成一角度； 一第七配合面，其與該第五配合面鄰接且經定向相對於該縱軸成一角度；及 一第八配合面，其在該第六配合面與該第七配合面之間且經定位相對於該縱軸成一角度。 在一實例實施例中，該第一配合面具有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。在另一實例實施例中，該第一配合面具有相對於該縱軸之89°之一定向角。另外，藉由實例，該第三配合面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。在另一實例中，該第三配合面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。在一另一實例中，該第二配合面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。在另一實例中，該第二配合面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。另外，藉由實例，該第二配合面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。在另一實例中，該第四配合面具有相對於該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。在一實例實施例中，該第一配合面及該第五配合面具有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。另外，藉由實例，該第一配合面及該第五配合面具有相對於該縱軸之89°之一定向角。在另一實例中，該第三配合面及該第七配合面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。另外，藉由實例，該第三配合面及該第七配合面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。亦藉由實例，該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。在一實例實施例中，該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。在一另一實例中，該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。在另一實例中，該第四配合面及該第八配合面具有相對一該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。 本發明亦涵蓋(組合地)如上文所描述之一耦合件及一管元件。在一項實例實施例中，該管元件包括圍繞該縱軸且界定一孔之一側壁。該側壁具有一外表面。一第一槽定位於該外表面中。該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端。該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含： 一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第一配合面呈一面向關係； 一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第二配合面呈一面向關係； 一第三子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三配合面；及 一第四子表面，其與該第四配合面呈面向關係。 在一實例實施例中，一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間。在一實例實施例中，該第一弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。 另一實例實施例包括(組合地)如上文所描述之一耦合件及一管元件。藉由實例，該管元件包括： 一側壁，其圍繞該縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面； 一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含： 一第一子表面，其經定向垂直於該縱軸且與該第一配合面呈面向關係； 一第二子表面，其經定向垂直於該縱軸且與該第二配合面呈面向關係； 一第三子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三配合面；及 一第四子表面，其與該第四配合面呈面向關係。 藉由實例，一間隙定位於該第四配合面及該第四子表面之間。在一實例實施例中，該第一弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。 在一實例實施例中，該耦合件包括不超過兩個片段。 本發明亦涵蓋一種組裝具有一弓形突出體之一耦合件與一管元件之方法。在一項實例實施例中，該方法包括： 使該槽之該第三子表面與該弓形突出體之一部分接觸； 使該槽之該第二子表面與該弓形突出體之另一部分接觸。 本發明亦涵蓋一種使用具有與一管元件之一槽接合之一弓形突出體的一耦合件之方法。在一項實例中，該方法包括： 施加該管元件與該耦合件之間之一拉伸力，藉此導致該弓形突出體之一部分接合該第一子表面及該弓形突出體之另一部分接合該第三子表面。
相關申請案之交叉參考 本申請案係基於2016年1月26日申請之美國臨時申請案第62/287,015號且主張該案之優先權，且該案以引用之方式併入。 圖2展示接合根據本發明之實例管元件22及管元件24之根據本發明的一實例機械耦合件20。耦合件20包括端對端附接以圍繞接收該管元件22及該管元件24之一中心空間30之片段26及片段28。藉由可調整附接構件32及可調整附接構件34來實現將該等片段彼此附接，在此實例中，該可調整附接構件32及該可調整附接構件34包括自各片段26及片段28之相對端分別突出之凸耳36及凸耳38。在此實例中，凸耳36及凸耳38具有接收緊固件44、(在此實例中)螺柱46及螺帽48之加固角板40及開口42。 如圖3之截面圖中所展示，各片段(截面中所展示之片段26)具有兩個弓形突出體，該等弓形突出體亦稱為定位於各片段之相對側上之鍵50及鍵52。鍵52及鍵50朝向該中心空間30突出且機械地接合在各管元件中之各自圓周槽54及圓周槽88。當緊固件44 (見圖2)可調整地經擰緊以朝向彼此牽拉片段26及片段28且與該等管元件接合以形成該接頭時，藉由在該片段26與該管元件22及該片段28與該管元件24之間擷取且壓縮之一環密封56來確保一液密接頭。 圖4詳細地展示管元件24及其之槽54。在此實例中，管元件24包括圍繞一縱軸60且界定一孔62之一側壁58。槽54定位於該側壁58之一外表面64中。槽54繞該孔62圓周延伸且經定位接近於該管元件24之一端66。如圖3中所展示，該槽54相對於該管端66之位置與該耦合件20協調以提供用於與該環密封56之壓蓋72密封接合之焊盤70。 如圖4中所展示，槽54包括展示為經定向相對於該縱軸60垂直(90°)之一第一子表面74。第一子表面74之該定向角73可係相對於該縱軸60之自80°至90°之範圍，其中約89°之一定向角係有利的。第一子表面74背向該管元件24之該端66。一第二子表面76經定向相對於該縱軸60成一角度。第二子表面76經定位呈遠離該第一子表面74且面向該管元件24之該端66之間隔關係。一第三子表面78與該第一子表面74鄰接，該第三子表面78經定向相對於該縱軸60成一角度且傾斜朝向該第二子表面76。一第四子表面80與該第二子表面及該第三子表面鄰接。該第四子表面80展示為經定向平行(0°角度)於該縱軸60，但該第四子表面80之定向角79可係針對一實際設計之自+5°至-5°之範圍。術語「垂直」、「平行」及「經定向成一角度」意謂在針對所論述之該管元件之正常製造容限內的相對於一參考軸垂直或平行或經定向相對於該參考軸成一角度。 在一實際設計中，第二子表面76可具有相對於該縱軸60之自約40°至約70°之一定向角82；針對特定應用之約50°之一定向角82被視為係有利的。類似地，該第三子表面78可具有相對於該縱軸60之自約1°至約25°之一定向角84，且針對特定應用之約10°之一定向角84被視為係有利的。 如圖4中進一步所展示，管元件24可具有自該端66 (其可因此被視為該「第一」端)相對放置之一第二端86，該第二端86具有其中類似於該第一槽54之一槽組態之一第二槽88。在此實例實施例中，第二槽88包括展示為經定向垂直(90°)於該縱軸60之一第五子表面90。第五子表面90之定向角91可係相對於該縱軸60之自80°至90°之範圍，其中約89°之一定向角係有利的。第五子表面90背向該管元件24之該第二端86。一第六子表面92經定向相對於該縱軸60成一角度。第六子表面92經定位呈遠離該第五子表面90且面向該管元件24之該第二端86之間隔關係。一第七子表面94與該第五子表面90鄰接，該第七子表面94經定向相對於該縱軸60成一角度且傾斜朝向該第六子表面92。一第八子表面96與該第六子表面及該第七子表面兩者鄰接。該第八子表面96展示為經定向平行(0°角度)於該縱軸60，但該第八子表面96之定向角97可係針對一實際設計之自約+5°至約-5°之範圍。 在一實際設計中，第六子表面92可具有相對於該縱軸60之自約40°至約70°之一定向角98；針對特定應用之約50°之一定向角98被視為有利的。類似地，該第七子表面94可具有相對於該縱軸60之自約1°至約25°之一定向角100，且針對特定應用之約10°之一定向角100被視為有利的。 如圖5中所展示，可藉由輥輪開槽在管元件22及管元件24中形成槽54及槽88。如藉由實例所展示，針對在管元件24中之槽54，當在接觸該管元件之該內表面103的一內輥輪101與接觸該管元件外表面107的一外輥輪105之間旋轉該管元件之時該管元件經冷加工。通常係驅動該內輥輪101 (繞平行於該管元件24之該縱軸60之一軸109旋轉)。該經驅動內輥輪101旋轉該管元件，其繼而由於該等輥輪與該管元件之間之接觸摩擦而繞一軸111旋轉該外輥輪105。通常以一液力壓頭113將作為一惰輪之該外輥輪105朝向該內輥輪101壓迫，從而使該管元件變形且形成具有由該內輥輪101及該外輥輪105之形狀所限定之一形狀的該槽54。亦可藉由機械操作形成槽54及槽88。 圖2及圖3展示端對端連接該等管元件之一組合管元件(管元件22及/或管元件24)及耦合件20。圖3詳細地展示最初在組裝該接頭之後(即，在施加內部壓力引發之端負載、軸拉伸力及彎曲負載之前)實現與各管元件22及管元件24中之圓周槽88及圓周槽54機械接合之該等弓形突出體或鍵50及弓形突出體或鍵52的橫截面幾何形狀。 在此實例實施例中，鍵52包括複數個配合面，該等配合面包含展示為經定向垂直於該縱軸60且與該第一子表面74呈面向關係之一第一配合面102。注意，最初在組裝之後，在第一配合面102與第一子表面74之間通常存在一間隙，此係因為在子表面78與子表面80之間之角度關係趨於偏置遠離子表面74之鍵52之位置。一第二配合面104經定向相對於該縱軸60成一角度，該第二配合面104與該第一配合面102間隔開，且最初在組裝之後接觸該等第二子表面76。一第三配合面106經定向相對於該縱軸60成一角度且與該第一配合面102鄰接。最初在組裝之後，第三配合面106接觸第三子表面78。一第四配合面108係在該第二配合面104與該第三配合面106之間，係與該第四子表面80呈面向關係且自該第四子表面80呈間隔關係，藉此形成一間隙115。藉由包括在該弓形突出體(鍵) 52中之一凹部之該第四配合面108來確保該間隙115。類似地，鍵50亦包括複數個配合面，該等配合面包含展示為經定向垂直於該縱軸60且與該第五子表面90呈面向關係之一第五配合面110。最初在組裝之後，在該第五配合面110與該第五子表面90之間通常存在一間隙，此係因為在子表面94與子表面96之間的該角度關係趨於偏置遠離子表面90之鍵50之位置。一第六配合面112經定向相對於該縱軸60成一角度，該第六配合面112與該第五配合面110間隔開，且最初在組裝之後接觸該第六子表面92。一第七配合面114經定向相對於該縱軸60成一角度且與該第五配合面110鄰接。最初在組裝之後，第七配合面114接觸第七子表面94。一第八配合面116係在該第六配合面112與該第七配合面114之間，該第八配合面116與該第八子表面96呈面向關係且自該第八子表面96成間隔關係，藉此形成一間隙117。藉由包括在該弓形突出體(鍵) 50中之一凹部之該第八配合面116來確保該間隙117。 在一實際設計中，該等配合面將具有匹配至其等接觸之各自子表面之定向角。因此，該第一配合面102可具有相對於該縱軸60之自約80°至約90°之一定向角119，其中約89°之一定向角係有利的。該第二配合面104可具有相對於該縱軸60之自約40°至約70°之一定向角118。針對特定應用之約50°之一定向角118被視為係有利的。該第三配合面106可具有相對於該縱軸60之自約1°至約25°之一定向角120。針對特定應用之約10°之一定向角120被視為係有利的。該第四配合面108之該定向角121可係相對於該縱軸60之自約+5°至約-5°之範圍。 類似地，該第五配合面110可具有相對於該縱軸60之自約80°至約90°之一定向角123，其中約89°之一定向角係有利的。該第六配合面112可具有相對於該縱軸60之自約40°至約70°之一定向角122。針對特定應用之約50°之一定向角122被視為係有利的。該第七配合面114可具有相對於該縱軸60之自約1°至約25°之一定向角124。針對特定應用之約10°之一定向角124被視為係有利的。該第八配合面116之定向角125可係相對於該縱軸60之自約+5°至約-5°之範圍。 圖3A繪示其中耦合件20a接合管元件22a及管元件24a之另一實例實施例。在此實例實施例中，耦合件20a之管元件22a上之該子表面92a及鍵50a上的該管元件22a之配合面112a經定向相對於該縱軸60成約90°。類似地，耦合件20a之管元件24a上之子表面76a及鍵52a上之該管元件24a之配合面104a經定向相對於該縱軸60成約90°。如藉由在配合面110與子表面90及配合面102與子表面74之間不存在間隙來證明，該接頭展示為經受內部壓力引發之端負載及/或軸拉伸力，如下文詳細地解釋。 當與該實例耦合件20 (或耦合件20a，分別地)組合使用時，實例管元件22及管元件24 (或管元件22a及管元件24a)提供優於先前技術直接機械輥輪槽或機械槽耦合系統之一顯著改良。改良效能係歸因於一更佳軸向負載分佈，不同於先前技術，該軸向負載分佈並非完全承載於該第一子表面74及該第五子表面90處。確切而言，由於該第三子配合面106與該第三子表面78及該第七配合面114與該第七子表面94之間之接觸，故該軸向負載之一部分係由該子表面74及該子表面90所承載。耦合件上之此等配合面及該等管元件上之子表面經定向相對於該縱軸60成一角度。因此，如圖3B中所展示，當該管接頭經受內部壓力引發之端負載及/或軸拉伸力時，該管元件22及該管元件24 (或管元件22a及管元件24a)遠離彼此軸向移動，該前述配合面106及該前述配合面114在成角度子表面78及成角度子表面94上向上行進以形成更大楔形，分別與該配合面106及該配合面114夾箝接觸直至配合面102及配合面110牢固接觸該管元件24及該管元件22 (或管元件24a及管元件22a)之該第一子表面74及該第五子表面90。因此，不僅藉由該耦合件之配合面102與該等管元件之子表面74及該耦合件之配合面110與該等管元件之子表面90之間之接觸，而且亦藉由配合面106及配合面114與成角度之子表面78及子表面94之楔形、夾箝接觸來抵抗該內部壓力引發之端負載及/或軸拉伸力。鍵50及鍵52 (亦鍵50a及鍵52a)經設計使得其等不完全填充其等之各自槽88及槽54。確切而言，由於該管接頭負載，故管元件22及管元件24推離彼此直至子表面74及子表面90與配合面102及配合面110分別接觸。此將打開子表面92及子表面76與其等各自之配合面112及配合面114之間之一間隙。該第四配合面108與該第四子表面80之間隔關係及該第八配合面116與該第八子表面96之間隔關係提供所需空間以確保子表面78與配合面106以及子表面94與配合面114之間達成接觸。 藉由該鍵50及鍵52與其等接合之各自槽88及槽54之幾何形狀以及組裝且使用根據本發明之該耦合件及該等管元件之該方法來實現提供改良效能之負載分擔。在一實例實施例中，一種針對參考圖3之管元件24及耦合件20描述之組裝之方法，該方法包括使槽54之該第三子表面78與該弓形突出體(鍵) 52之一部分(第三配合面106)接觸；及使槽54之該第二子表面67與該弓形突出體(鍵) 52之另一部分(第二配合面104)接觸。當組合包含該第二管元件22時，該組裝類似地行進；使該槽88之該第七子表面94與該弓形突出體(鍵) 50之一部分(第七配合面114)接觸，及使槽88之該第六子表面92與該弓形突出體(鍵) 52之另一部分(第六配合面112)接觸。 參考圖3及圖3B繪示使用具有與該管元件22及該管元件24之槽88及槽54接合之弓形突出體50及弓形突出體52的該耦合件20之一實例方法，且該方法包括繞管元件22及管元件24組裝耦合片段26及耦合片段28，使得鍵50及鍵52分別定位於槽88及槽54內(圖3)。接著，安裝且擰緊緊固件44來連接附接構件32及附接構件34且確保配合面106及配合面114至少分別與子表面78及子表面94接觸。如圖3B中所展示，將力施加至該耦合件(由系統壓力、重力或其他端負載所引起)同時建立該等管元件與該耦合件之間之一拉伸力，藉此導致該等弓形突出體之各自部分(第一配合面102及第五配合面110)接合槽54及槽88之各自第一子表面74及第五子表面90，及該弓形突出體52及該弓形突出體50之其他部分(第三配合面106及第七配合面114)分別結合該第三子表面78及該第七子表面94。 當與先前技術管元件及耦合件相比時，根據本發明之管元件及其等相關聯耦合件已證實在實現該管元件之一較大部分之潛在強度的目標上之一顯著改良。
10‧‧‧機械耦合件
12‧‧‧管元件
14‧‧‧管元件
16‧‧‧鍵
18‧‧‧圓周槽
20‧‧‧機械管耦合件/耦合件
20a‧‧‧耦合件
22‧‧‧管元件
22a‧‧‧管元件
24‧‧‧管元件
24a‧‧‧管元件
26‧‧‧片段/耦合片段
28‧‧‧片段/耦合片段
30‧‧‧中心空間
32‧‧‧可調整附接構件/附接構件
34‧‧‧可調整附接構件/附接構件
36‧‧‧凸耳
38‧‧‧凸耳
40‧‧‧加固角板
42‧‧‧開口
44‧‧‧緊固件
46‧‧‧螺柱
48‧‧‧螺帽
50‧‧‧鍵/弓形突出體
50a‧‧‧鍵
52‧‧‧鍵/弓形突出體
52a‧‧‧鍵
54‧‧‧圓周槽/槽/第一槽
56‧‧‧環密封
58‧‧‧側壁
60‧‧‧縱軸
62‧‧‧孔
64‧‧‧外表面
66‧‧‧端/管端
70‧‧‧焊盤
72‧‧‧壓蓋
73‧‧‧定向角
74‧‧‧第一子表面/子表面
76‧‧‧第二子表面/子表面
76a‧‧‧子表面
78‧‧‧第三子表面/子表面
79‧‧‧定向角
80‧‧‧第四子表面
82‧‧‧定向角
84‧‧‧定向角
86‧‧‧第二端
88‧‧‧圓周槽/第二槽/槽
90‧‧‧第五子表面/子表面
91‧‧‧定向角
92‧‧‧第六子表面/子表面
92a‧‧‧子表面
94‧‧‧第七子表面/子表面
96‧‧‧第八子表面/子表面
97‧‧‧定向角
98‧‧‧定向角
100‧‧‧定向角
101‧‧‧內輥輪
102‧‧‧第一配合面/配合面
103‧‧‧內表面
104‧‧‧第二配合面
104a‧‧‧配合面
105‧‧‧外輥輪
106‧‧‧第三配合面/配合面
107‧‧‧管元件外表面
108‧‧‧第四配合面
109‧‧‧軸
110‧‧‧第五配合面/配合面
111‧‧‧軸
112‧‧‧第六配合面/配合面
112a‧‧‧配合面
113‧‧‧液力壓頭
114‧‧‧第七配合面/配合面
115‧‧‧間隙
116‧‧‧第八配合面
117‧‧‧間隙
118‧‧‧定向角
119‧‧‧定向角
120‧‧‧定向角
121‧‧‧定向角
122‧‧‧定向角
123‧‧‧定向角
124‧‧‧定向角
125‧‧‧定向角
圖1係根據先前技術之一管接頭之一縱截面視圖； 圖2係根據本發明之耦合件及管元件的實例組合之一等距視圖； 圖3係最初在組裝之後所展示之根據本發明之一實例耦合件及管元件的一部分之一縱截面視圖； 圖3A係根據本發明之另一實例耦合件及管元件之一部分之一縱截面視圖； 圖3B係在滿載條件下之圖3中所展示之該實例耦合件及管元件之該部分的一縱截面視圖； 圖4係根據本發明之一實例管元件之一部分縱截面視圖；及 圖5係繪示根據本發明之用於形成管元件之一裝置及一方法的一部分縱截面視圖。
Claims (28)
- 一種一管元件及一耦合件之組合，該管元件包括：一側壁，其圍繞一縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第一端；一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第二子表面呈遠離且面向該第一子表面之間隔關係；一第三子表面，其與該第一子表面鄰接，該第三子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第二子表面；及一第四子表面，其與該第三子表面及該第二子表面鄰接，該第四子表面經定向相對於該縱軸成一角度。該耦合件包括：複數個片段，其等圍繞該管元件之該第一端而端對端彼此附接；可調整附接構件，其等經定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接；至少一個弓形突出體，其經定位於該等片段之各者之一側上且與該第一槽接合，該至少一個弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含：一第一配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第一子表面呈面向關係；一第二配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第二子表面呈面向關係；一第三配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三子表面；及一第四配合面，其與該第四子表面呈面向關係，其中一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間，其中該至少一個弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。
- 一種一管元件及一耦合件之組合，該管元件包括：一側壁，其圍繞一縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第一端；一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第二子表面呈遠離且面向該第一子表面之間隔關係；一第三子表面，其與該第一子表面鄰接，該第三子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第二子表面；及一第四子表面，其與該第三子表面及該第二子表面鄰接，該第四子表面經定向相對於該縱軸成一角度，該耦合件包括：複數個片段，其等圍繞該管元件之該第一端而端對端彼此附接；可調整附接構件，其等經定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接；至少一個弓形突出體，其經定位於該等片段之各者之一側上且與該第一槽接合，該至少一個弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含：一第一配合面，其經定向垂直於該縱軸且與該第一子表面呈面向關係；一第二配合面，其經定向垂直於該縱軸且與該第二子表面呈面向關係；一第三配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三子表面；及一第四配合面，其與該第四子表面呈面向關係，其中一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間，其中該至少一個弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。
- 如請求項1之組合，其中該耦合件包括不超過兩個該等片段。
- 如請求項2之組合，其中該耦合件包括不超過兩個該等片段。
- 一種用於接合管元件之耦合件，該耦合件包括：複數個片段，其等圍繞一中心空間端對端彼此附接以供接收該等管元件；可調整附接構件，其等經定位於該等片段之各端處以供將該等片段彼此附接；至少一第一弓形突出體，其等經定位於該等片段之各者之一第一側上，該等第一弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含：一第一配合面，其經定向相對於延伸穿過與該等片段同軸之該中心空間之一縱軸成一角度；一第二配合面，其與該第一配合面呈間隔關係且經定向相對於該縱軸成一角度；一第三配合面，其與該第一配合面鄰接且經定向相對於該縱軸成一角度；及一第四配合面，其在該第三配合面與該第二配合面之間且經定向相對於該縱軸成一角度，其中該第一弓形突出體包括在其中形成該第四配合面與該第四子表面之間之該間隙的一凹部。
- 如請求項5之耦合件，該管元件進一步包括：一第二弓形突出體，其經定位於該等片段之各者之一第二側上，該等第二弓形突出體包括複數個配合面，該等配合面包含：一第五配合面，其經定向相對於該縱軸成一角度；一第六配合面，其與該第五配合面呈間隔關係且經定向相對於該縱軸成一角度；一第七配合面，其與該第五配合面鄰接且及經定向相對於該縱軸成一角度；及一第八配合面，其在該第六配合面與該第七配合面之間且經定向相對於該縱軸成一角度。
- 如請求項5之耦合件，其中該第一配合面具有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第一配合面具有相對於該縱軸之89°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第三配合面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第三配合面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第二配合面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第二配合面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第二配合面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。
- 如請求項5之耦合件，其中該第四配合面具有相對於該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第一配合面及該第五配合面具有相對於該縱軸之自80°至90°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第一配合面及該第五配合面具有相對於該縱軸之89°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第三配合面及該第七配合面具有相對於該縱軸之自1°至25°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第三配合面及該第七配合面具有相對於該縱軸之10°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之90°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之自40°至70°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第二配合面及該第六配合面具有相對於該縱軸之50°之一定向角。
- 如請求項6之耦合件，其中該第四配合面及該第八配合面具有相對該縱軸之自+5°至-5°之一定向角。
- 一種如請求項5之一耦合件及一管元件之組合，該管元件包括：一側壁，其圍繞該縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該等第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第一配合面呈面向關係；一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且與該第二配合面呈面向關係；一第三子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三配合面；及一第四子表面，其與該第四配合面呈面向關係，其中一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間。
- 一種如請求項5之一耦合件及一管元件之組合，該管元件包括：一側壁，其圍繞該縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該等一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向垂直於該縱軸且與該第一配合面呈面向關係；一第二子表面，其經定向垂直於該縱軸且與該第二配合面呈面向關係；一第三子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且接觸該第三配合面；及一第四子表面，其與該第四配合面呈面向關係，其中一間隙定位於該第四配合面與該第四子表面之間。
- 如請求項5之耦合件，其中該耦合件包括不超過兩個該等片段。
- 如請求項6之耦合件，其中該耦合件包括不超過兩個該等片段。
- 一種組裝具有一弓形突出體之一耦合件如與一管元件之方法，該管元件包括：一側壁，其圍繞一縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第一端；一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第二子表面呈遠離且面向該第一子表面之間隔關係；一第三子表面，其與該第一子表面鄰接，該第三子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第二子表面；及一第四子表面，其與該第三子表面及該第二子表面鄰接，該第四子表面經定向相對於該縱軸成一角度，該方法包括：使該槽之該第三子表面與該弓形突出體之一部分接觸；及使該槽之該第二子表面與該弓形突出體之另一部分接觸。
- 一種使用一管元件之一槽接合的一弓形突出體之一耦合件之方法，該管元件包括：一側壁，其圍繞一縱軸且界定一孔，該側壁具有一外表面；一第一槽，其經定位於該外表面中，該第一槽繞該孔圓周延伸且經定位接近於該第一端，該第一槽係由該外表面之一第一複數個子表面所界定，該第一複數個子表面包含：一第一子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度且背向該第一端；一第二子表面，其經定向相對於該縱軸成一角度，該第二子表面呈遠離且面向該第一子表面之間隔關係；一第三子表面，其與該第一子表面鄰接，該第三子表面經定向相對於該縱軸成一角度且傾斜朝向該第二子表面；及一第四子表面，其與該第三子表面及該第二子表面鄰接，該第四子表面經定向相對於該縱軸成一角度，該方法包括：施加該管元件與該耦合件之間一拉伸力，藉此導致該弓形突出體之一部分接合該第一子表面且該弓形突出體之另一部分接觸該第三子表面。
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