專利名稱：制造安裝就緒的管聯(lián)接器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造機械管聯(lián)接器的方法，該機械管聯(lián)接器已安裝就緒而無需拆 卸和重裝。
背景技術：
用于將管元件端對端地結合在一起的機械聯(lián)接器包括可相互連接的區(qū)段，該可相 互連接的區(qū)段能夠周向地圍繞同軸地對準的管元件的端部分定位。術語“管元件”在本文 中用于描述任何管狀件或具有管狀形式的部件。管元件包括管體、管接頭例如彎頭、帽以及 三通，以及流體控制部件例如閥、減壓器、過濾器、節(jié)流器、壓力調節(jié)器和類似物。每個機械聯(lián)接區(qū)段包括外殼，該外殼具有從外殼沿徑向向內突出并且接合要被結 合的管元件的外表面的弧形表面。這種管元件包括平端的、帶槽的、卷邊的以及帶肩的結 構?；⌒伪砻婧凸茉g的接合為接頭提供機械約束，并且確保即使在較高的內部壓力 和外部力的作用下管元件仍保持聯(lián)接。外殼限定位于弧形表面之間的環(huán)形通道，該環(huán)形通 道接收墊圈或密封件，通常是彈性環(huán)，該墊圈或密封件接合每個管元件的端部并且與所述 區(qū)段協(xié)作以提供液密密封。所述區(qū)段具有通常為從外殼向外突出的突緣形式的連接構件。 該突緣適合于接收緊固件(例如螺母和螺栓)，該緊固件能夠可調節(jié)地收緊以將區(qū)段朝向 彼此拉動。為了確保聯(lián)接器和管元件之間較好的裝配，在現有技術的聯(lián)接器上的弧形表面具 有基本上與要接合的管元件的外表面的曲率半徑匹配的曲率半徑。對于與帶槽的管元件一 起使用的聯(lián)接器，弧形表面的曲率半徑小于凹槽外面的管元件的外表面的曲率半徑，從而 弧形表面正確地裝配在凹槽內并且接合該凹槽。對于與帶肩的或卷邊的管元件一起使用的 聯(lián)接器，曲率半徑的尺寸形成為接合鄰近卷邊或肩的管元件的外直徑。在現有技術的聯(lián)接器中，在聯(lián)接器的弧形表面和管元件的外表面之間的幾何關系 導致當使用機械聯(lián)接器時耗時的安裝過程。通常，聯(lián)接器由技師接收，其中區(qū)段被螺栓連接 在一起，環(huán)形密封件容納在區(qū)段的槽道內。技師首先通過打開聯(lián)接器的螺栓、移除環(huán)形密封 件、潤滑聯(lián)接器(如果沒有預先潤滑)以及將聯(lián)接器圍繞要被結合的管元件的端部放置來 拆卸聯(lián)接器。安裝環(huán)形密封件要求其被潤滑并且經常被拉伸以容納管元件，這總是一個臟 亂的任務，因為潤滑使得密封件的手動操作變得困難。隨著環(huán)形密封件在兩個管元件上就 位，然后區(qū)段被一次一個地放置，從而使得該區(qū)段跨立在管元件的端部上并且抵靠它們來 容納環(huán)形密封件。在放置期間，區(qū)段接合密封件，弧形表面與凹槽、卷邊或肩(當存在時)對 準，螺栓通過突緣插入，螺母被旋擰到螺栓上并且被擰緊，從而朝向彼此地拉動聯(lián)接區(qū)段、 壓縮密封件以及使弧形表面接合在凹槽內。從前面的描述中明顯地看到，根據現有技術的機械管聯(lián)接器的安裝要求技師通常 處理至少7個單件零件(當聯(lián)接器具有多于兩個的區(qū)段時會更多)，并且必須全部拆卸和重 裝聯(lián)接器。如果技師可以安裝機械管聯(lián)接器而無需首先一件接一件地全部將其拆卸并且接 著將其重裝，那么將節(jié)省大量的時間、努力以及費用。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種制造用于以端對端的關系結合管元件的安裝就緒的管聯(lián)接器的 方法。根據本發(fā)明的安裝就緒的管聯(lián)接器在到達工地時已被預裝配，并且其被構造成允許 管元件插入而無需將其拆卸。該方法包括(a)提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與管元件的外表面面 接的接觸表面，該接觸表面以并排的關系間隔開，所述區(qū)段對著初始角；以及(b)使區(qū)段中的每一個變形為對著最終角的變形形狀，其中，該最終角小于初始 角，該區(qū)段保持該變形形狀。在另一實施方式中，該方法包括(a)提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與管元件的外表面面 接的弧形接觸表面，該弧形接觸表面以并排的關系間隔開，該弧形接觸表面具有初始曲率 半徑；以及(b)使區(qū)段中的每一個變形為變形形狀，其中，所述弧形接觸表面具有最終曲率半 徑，該最終曲率半徑大于初始曲率半徑，所述區(qū)段保持該變形形狀。在另一實施方式中，該制造安裝就緒的管聯(lián)接器的方法包括(a)提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與管元件的外表面面 接的接觸表面，該接觸表面以并排的關系間隔開，該接觸表面具有相對地設置并且以初始 距離彼此分開地設置的第一端部和第二端部；以及(b)使區(qū)段中的每一個變形為變形形狀，其中，接觸表面的第一端部和第二端部以 最終距離彼此分開地設置，該最終距離大于初始距離，所述區(qū)段保持該變形形狀。在特殊的實施方式中，所述區(qū)段的變形可以包括(a)提供具有至少一個能夠與區(qū)段中的每一個接合的表面的工具；(b)使區(qū)段中的每一個與工具接合；以及(c)迫使區(qū)段中的每一個與工具相互壓靠，從而使得當區(qū)段從工具上移去時，區(qū)段 中的每一個變形以對著最終角和/或具有最終曲率半徑。在該方法的另一實施方式中，所述區(qū)段的變形包括由以下步驟產生的彎曲(a)縱向地沿著區(qū)段中的每一個將該區(qū)段中的每一個以間隔開的關系支承在兩個 支承點處；以及(b)在位于兩個支承點之間的點處將力橫向地施加到區(qū)段中的每一個上。該方法還包括通過以端對端的關系結合所述區(qū)段中的至少兩個來裝配安裝就緒 的聯(lián)接器，從而使得接觸表面處于圍繞中心空間的面對關系?？梢允褂媚軌蚩烧{節(jié)地收緊 的緊固件來使區(qū)段結合。優(yōu)選地，區(qū)段在結合之后被以間隔開的關系保持。環(huán)形密封件可以 設置在區(qū)段之間。該密封件具有支承區(qū)段并且以期望的間隔開的關系保持它們的外表面。優(yōu)選地，初始角、最終角以及曲率半徑在優(yōu)選為弧形形狀的接觸表面處測量。


圖1是圖示根據本發(fā)明的制造安裝就緒的聯(lián)接器的方法的流程圖2-4和2A-4A是描述根據本發(fā)明的制造安裝就緒的聯(lián)接器的方法的實施方式的 示意圖；圖5至9是描述根據本發(fā)明的制造安裝就緒的聯(lián)接器的方法的另一實施方式的示 意圖；圖10是圖示根據本發(fā)明的制造安裝就緒的聯(lián)接器的另一方法的流程圖；圖11和12顯示了根據圖10中描述的方法的變形的管聯(lián)接區(qū)段；圖13是安裝就緒的聯(lián)接器的局部截面端視圖；以及圖14至17顯示了使用安裝就緒的聯(lián)接器的接頭的裝配。
具體實施例方式圖1是圖示根據本發(fā)明的制造安裝就緒的管聯(lián)接器的方法的流程圖。如在方框10 中所見，提供多個區(qū)段。該區(qū)段通常由球磨鑄鐵鑄造，但是還可以由其它金屬例如銅、鋼、 鋁、可鍛鑄鐵、不銹鋼、銅鎳合金以及塑料例如PVC和CPVC制成。對于有效的過程，形成區(qū) 段的材料必須能夠塑性變形，并且能夠永久地變形成首次變形形狀而不斷裂或顯示出其它 的失效模式。當使用時，雖然無需塑性地變形，但是該材料還必須能夠再次變形而不失效。所述區(qū)段具有對著初始角和/或具有初始曲率半徑的部分。如方框12中所述，區(qū) 段被變形，從而使對向角減小和/或曲率半徑增大。區(qū)段以該方式永久地變形，這意味著它 們受到超過它們的彈性極限的壓力，從而它們永久地變形并且呈現出較小的對向角和/或 較大的曲率半徑。在方框14中，通過使用可收緊的緊固件以端對端的關系附連區(qū)段來將區(qū)段裝配 成聯(lián)接器。例如通過使用密封件以支承區(qū)段來以間隔開的關系裝配和保持區(qū)段。區(qū)段之間 的間隔選擇為允許管元件插入在區(qū)段之間而無需拆卸聯(lián)接器。一旦管元件正確地放置在聯(lián) 接器內，緊固件就收緊。區(qū)段被朝向管元件拉動并且與它們接合。由于緊固件的收緊以及 與管元件的接合區(qū)段發(fā)生變形，該變形現在增大對向角和/或減小曲率半徑。圖2-4示出了一種使代表性區(qū)段16變形的方法。提供工具18，該工具具有大于區(qū) 段16的期望最終曲率半徑的曲率半徑20。該工具的曲率半徑20可以稍大以補償來自變形 形狀的回彈，當彈性材料塑性變形時，這種回彈是經常發(fā)生的。幾乎總是存在這樣的一部分 材料，對于該部分材料，由變形力引起的應力不超過彈性極限。該部分材料沒有塑性變形并 且其彈性特性起作用使區(qū)段部分地返回至其原始的未變形形狀。在圖2中，區(qū)段16顯示出與工具18接合。在該例子中，該區(qū)段對著大約180°的 初始角22，并且因為其初始曲率半徑24小于工具18的曲率半徑20，所以其較高地騎跨在 工具上。如圖3所示，壓頭26接合區(qū)段16并且迫使其抵靠工具18。該壓頭優(yōu)選是液壓致 動的，雖然機械壓頭也是可行。區(qū)段因此發(fā)生彈性變形和塑性變形并且與工具的形狀一致。 當在力的作用下接合時，區(qū)段16具有與工具相同的曲率半徑。因為該區(qū)段被迫呈現出較大 的曲率半徑，所以對向角變得較小。如圖4所示，壓頭26脫離接合，并且區(qū)段16從工具18上釋放。該區(qū)段已經塑性 變形并且具有永久變形，具有大于初始曲率半徑24的最終曲率半徑28以及小于初始角22 的最終對向角30。對于180°的初始對向角22，在大約170°和大約178°之間的最終對向 角30是可行的。對于實際的區(qū)段，最終曲率半徑可以在大于初始曲率半徑大約5%和大約10%之間。圖2A，3A以及4A圖示了如圖2_4描述的上述步驟，不同之處在于區(qū)段16對著的 初始角22為120°。聯(lián)接器具有端對端地結合的三個這種區(qū)段。處理基本上與顯示在圖2 至4中的180°的區(qū)段是相同的，然而，對于大約120°的初始對向角22，最終對向角30將 優(yōu)選地在大約112°和大約119°之間。圖5至7示出了在制造安裝就緒的聯(lián)接器的方法中使區(qū)段16變形的另一種方法。 這些圖顯示了三點彎曲法。如圖5所示，區(qū)段16被支承件32和34支承在每個端部處，該 區(qū)段16具有其初始曲率半徑24和初始對向角22。如圖6所示，壓頭26在支承件之間的某 處(優(yōu)選為在它們之間的中間處)接合區(qū)段。壓頭橫向于區(qū)段施加力，從而塑性地使區(qū)段彎 曲并且迫使其呈現出具有較大的曲率半徑36 ( “中間曲率半徑”)和較小的對向角38( “中 間對向角”)的變形形狀。一旦已經實現恰當的角偏轉，壓頭26被移去(見圖7)并且區(qū)段 從支承件32和34上移去。由壓頭施加的力已經導致區(qū)段獲得了具有大于初始曲率半徑24 的最終曲率半徑28和小于初始對向角22的最終對向角30的永久變形。取決于區(qū)段16中 的回彈的量，最終曲率半徑28可以小于或等于中間曲率半徑36。類似地，也取決于區(qū)段中 的回彈程度，最終對向角30也可以大于或等于中間對向角38。圖8示意性地圖示了使區(qū)段16變形的另一種方法。在該例子中，拉力17在相對 的方向上施加在相對的端部處。這種力的施加可以使用夾具以接合提供方便的附接點的突 緣42來液壓地實施。圖9還圖示另一種變形方法，根據該方法，向外擴張的力19施加在每 個區(qū)段16的端部之間。再次地，合適的夾具對于有效地施加變形力19是必需的。應當理解到，可以相對于區(qū)段16上的任何方便的點測量曲率半徑24、28和36。如 下所述，相對于凹弧形表面例如40測量這些半徑是有利的，該凹弧形表面向內突出并且適 合于接觸通過聯(lián)接器結合的管元件的外表面。類似地，相對于接觸表面40測量對向角22、 30和38是有利的?？蛇x擇地，在區(qū)段的每個端部處設有突緣42，該突緣42可以用作確定 對向角的參考數據。圖10顯示了描述一種制造安裝就緒的管聯(lián)接器的替代方法的另一流程圖。如方 框11中所描述，提供具有接觸表面的區(qū)段，該接觸表面具有以初始距離彼此分開地定位的 端部。該區(qū)段16的例子示出在圖11中，其中，接觸表面40具有以初始距離45分開的相對 地設置的端部41和43。再次參照圖10，如方框13所說明的，區(qū)段例如通過前述的技術(采 用工具或三點彎曲法的強迫接合)中的任何一個來變形，從而接觸表面的端部以最終距離 相互分開，該最終距離大于初始距離。這進一步在圖12中圖示出，其中，區(qū)段16顯示為處 于變形形狀，端部41和43以最終距離47設置，該最終距離47大于在圖11中示出的初始 距離45。在具體的實施方式中，最終距離47在大于初始距離45大約5%至大約10%之間。 如下面詳細描述的，圖10中的方框15描述了區(qū)段以端對端的關系結合以構造聯(lián)接器。如圖13所示，區(qū)段16——處于它們的變形形狀——被裝配以形成聯(lián)接器42。裝 配方法包括以端對端的關系使至少兩個區(qū)段16結合以及使用能夠可調節(jié)地收緊的緊固件 (例如螺栓44和螺母46)將它們相互固定。如下所述，聯(lián)接器的安裝就緒方面由變形形狀 和區(qū)段以間隔開的關系保持以允許管元件(聯(lián)接器的尺寸形成為用于該管元件)插在區(qū) 段之間的事實提供。優(yōu)選地通過設置在區(qū)段之間的密封件48以間隔開的關系來保持該區(qū) 段。密封件48具有支承區(qū)段并且以間隔開的關系保持它們的外表面50。其它形式的間隔件也是可行的。以虛線示出的槽口 52也可以設置在區(qū)段的相對端部處以為管元件的插入 提供額外的間隙。槽口的存在減少了區(qū)段之間所需的分離程度并且允許合理長度的緊固 件。Gibb等人的美國專利No. 7，086，131描述了聯(lián)接器的這些不同的方面，其因此通過參引 結合到本文中。如圖13所示，提供了預裝配的安裝就緒的聯(lián)接器。在使用中，如圖14和15所示， 由于區(qū)段的變形形狀、分離以及槽口 52 (如果存在)，管元件54和56插入在區(qū)段16之間而 無需任何拆卸。對于所示的帶槽的管的結合，區(qū)段的接觸表面40與凹槽58對準。如圖16 和17所示，緊固件(螺栓44和螺母46)被收緊，從而將區(qū)段朝向彼此拉動并且與管元件接 合。緊固件的收緊使區(qū)段16變形，從而使其上的接觸表面40在它們的整個弧長上在凹槽 58內接合管的外表面。由緊固件施加的力被管元件反作用，以及區(qū)段被變形以具有由它們 與凹槽的表面的接合所確定的較小的曲率半徑和較大的對向角。在與具有2英寸公稱外徑(2. 375英寸的實際外徑)的管一起使用的安裝就緒的 管聯(lián)接器的實際例子中，對于變形形狀(在緊固件收緊之前)，接觸表面的最終曲率半徑是 大約1.22英寸，當以墊對墊接合的方式收緊時，該半徑是大約1. 12英寸?？蛇x擇地，這可 以表示為接觸表面的端部之間的距離的函數。對于使用2英寸公稱外徑的管，在變形形狀 (在收緊之前)中，接觸表面的端部之間的最終距離是2. 44英寸。當緊固件被收緊以使區(qū) 段處于墊對墊的關系中時，該距離是2. 26英寸。在安裝就緒的管聯(lián)接器的另一例子中，對于具有4英寸公稱外徑(4. 5英寸的實際 外徑)的管，對于變形形狀(在緊固件收緊之前)，接觸表面的最終曲率半徑是大約2. 36英 寸，當以墊對墊接合的方式收緊時，該半徑是大約2. 16英寸?？蛇x擇地，這可以表示為接觸 表面的端部之間的距離的函數。對于使用4英寸公稱外徑的管，在變形形狀(在收緊之前) 中，接觸表面的端部之間的最終距離是4. 71英寸。當緊固件被收緊以使區(qū)段處于墊對墊的 關系中時，該距離是4. 35英寸。根據文中描述的方法制造的安裝就緒的管聯(lián)接器在降低安裝所需的時間和努力 的同時提供了堅固的、剛性的以及液密密封的接頭。
權利要求
一種制造用于以端對端的關系結合管元件的安裝就緒的管聯(lián)接器的方法，所述方法包括提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與所述管元件的外表面面接的接觸表面，所述接觸表面以并排的關系間隔開，所述區(qū)段對著初始角；以及使所述區(qū)段中的每一個變形為對著最終角的變形形狀，其中，所述最終角小于所述初始角，所述區(qū)段保持所述變形形狀。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述初始角為大約180°。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述最終角在大約170°和大約178°之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述初始角為大約120°。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述最終角在大約112°和大約119°之間。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述變形包括提供具有至少一個能夠與所述區(qū)段中的每一個接合的表面的工具；使所述區(qū)段中的每一個與所述工具接合；以及迫使所述區(qū)段中的每一個與所述工具相互壓靠，從而使得當所述區(qū)段從所述工具上移 去時，所述區(qū)段中的每一個變形以對著所述最終角。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述變形包括縱向地沿著所述區(qū)段中的每一個將所述區(qū)段中的每一個以間隔開的關系支承在兩個 支承點處；以及在位于所述兩個支承點之間的點處將力橫向地施加于所述區(qū)段中的每一個上。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述變形包括將拉力施加于所述區(qū)段的相對端 部上。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述變形包括在所述區(qū)段中的每一個的端部之 間施加向外擴張的力。
10.根據權利要求1所述的方法，還包括以端對端的關系結合所述區(qū)段中的至少兩個， 從而使得所述接觸表面處于面對關系并且圍繞中心空間。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括使用能夠可調節(jié)地收緊的緊固件使所述區(qū)段纟口口。
12.根據權利要求10所述的方法，還包括在結合所述區(qū)段之后以間隔開的關系保持所 述區(qū)段。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括將環(huán)形密封件設置在所述區(qū)段之間，所述密 封件具有支承所述區(qū)段并且以所述間隔開的關系保持它們的外表面。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，所述接觸表面包括弧形表面，所述方法還包括 在所述弧形表面處測量所述初始角和所述最終角。
15.一種制造用于以端對端的關系結合管元件的安裝就緒的管聯(lián)接器的方法，所述方 法包括提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與所述管元件的外表面面接的 弧形接觸表面，所述弧形接觸表面以并排的關系間隔開，所述弧形接觸表面具有初始曲率 半徑；以及使所述區(qū)段中的每一個變形為變形形狀，其中，所述弧形接觸表面具有最終曲率半徑，所述最終曲率半徑大于所述初始曲率半徑，所述區(qū)段保持所述變形形狀。
16.根據權利要求1所述的方法，其中，所述最終曲率半徑在大于所述初始曲率半徑大 約5%和大約10%之間。
17.—種制造用于以端對端的關系結合管元件的安裝就緒的管聯(lián)接器的方法，所述方 法包括提供多個區(qū)段，所述區(qū)段中的每一個都具有一對適合于與所述管元件的外表面面接的 接觸表面，所述接觸表面以并排的關系間隔開，所述接觸表面具有相對地設置并且以初始 距離相互分開地設置的第一端部和第二端部；以及使所述區(qū)段中的每一個變形為變形形狀，其中，所述接觸表面的所述第一端部和所述 第二端部以最終距離相互分開地設置，所述最終距離大于所述初始距離，所述區(qū)段保持所 述變形形狀。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述最終距離在大于所述初始距離大約5%和 大約10%之間。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，所述變形包括提供具有至少一個能夠與所述區(qū)段中的每一個接合的表面的工具；使所述區(qū)段中的每一個與所述工具接合；以及迫使所述區(qū)段中的每一個與所述工具相互壓靠，從而使得所述區(qū)段中的每一個變形以 將所述接觸表面的所述第一端部和所述第二端部以所述最終距離相互分開地設置。
20.根據權利要求17所述的方法，其中，所述變形包括縱向地沿著所述區(qū)段中的每一個將所述區(qū)段中的每一個以間隔的關系支承在兩個支 承點處；以及在位于所述兩個支承點之間的點處將力橫向地施加于所述區(qū)段中的每一個上。
21.根據權利要求17所述的方法，其中，所述變形包括將拉力施加于所述區(qū)段的相對 端部上。
22.根據權利要求17所述的方法，其中，所述變形包括在所述區(qū)段中的每一個的端部 之間施加向外擴張的力。
23.根據權利要求17所述的方法，還包括以端對端的關系結合所述區(qū)段，從而使得所 述接觸表面處于圍繞中心空間的面對關系。
24.根據權利要求23所述的方法，還包括使用能夠可調節(jié)地收緊的緊固件使所述區(qū)段纟口口。
25.根據權利要求23所述的方法，還包括在結合所述區(qū)段之后以間隔開的關系保持所 述區(qū)段。
26.根據權利要求25所述的方法，還包括將環(huán)形密封件設置在所述區(qū)段之間，所述密 封件具有支承所述區(qū)段并且以所述間隔開的關系保持它們的外表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造安裝就緒的管聯(lián)接器的方法。該方法包括提供管聯(lián)接區(qū)段，每個管聯(lián)接區(qū)段都具有初始曲率半徑和初始對向角。所述區(qū)段中的每個被變形以便獲得永久變形并且具有大于初始曲率半徑的最終曲率半徑和小于初始對向角的最終對向角。變形后的區(qū)段使用能夠可調節(jié)地收緊的緊固件以端對端的關系裝配以形成聯(lián)接器。變形后的區(qū)段被以間隔開的關系保持，從而管元件可以插入到它們之間而無需拆卸該聯(lián)接器。
文檔編號B21D39/04GK101965238SQ200980107650
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權日2008年3月5日
發(fā)明者約翰·吉布, 道格拉斯·R·多爾 申請人:維克托里克公司