用于連接管道的組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于將管道與外部系統(tǒng)連接的管組件。該管組件包括以各種方式附接至管道的端部上的球形凸緣。該球形凸緣可包括接納密封部件的三角形的溝槽。該球形凸緣然后在管道與其連接的狀態(tài)下插入到杯形凸緣中。連接部件用于將保持凸緣和杯形凸緣聯(lián)接在一起以幫助將球形凸緣相對于軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)角度限制為約5°至9°。
【專利說明】
用于連接管道的組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種連接部，更具體地涉及球形凸緣與管道之間的連接部。
【背景技術(shù)】
[0002]管組件用于各種液壓、氣壓和結(jié)構(gòu)接頭中。典型地，在具有固定的管端的接頭中，管端與接頭剛性地聯(lián)接。接頭需要定向成與管道中的彎曲部對準(zhǔn)。可使用模板和/或夾具來輔助定向所述接頭。然而，由于特定管組件的具體要求，單個(gè)模板和/或夾具僅可用于一種類型的管組件。因此，必須為各種類型的管組件設(shè)置多個(gè)模板和/或夾具。此外，模板和/或夾具還可能需要儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和維護(hù)。因此，與組件相關(guān)的成本可能增加。
[0003]另外，公差累積可能會(huì)導(dǎo)致管組件難以與機(jī)器連接。因而，當(dāng)管端構(gòu)件未正確對準(zhǔn)時(shí)，技術(shù)人員將嘗試強(qiáng)制使管道就位，從而引致不安全的狀態(tài)和損傷管道而導(dǎo)致構(gòu)件的故障/失效。
[0004]美國專利號7，712，793教導(dǎo)了一種用于供由水肺潛水員使用的二級水肺調(diào)節(jié)器使用的球窩型轉(zhuǎn)環(huán)連接器/回轉(zhuǎn)連接器。球體由具有良好的耐腐蝕性的金屬制成。球體由低摩擦襯套保持在適當(dāng)位置。襯套以輕微的組裝壓力壓縮金屬回轉(zhuǎn)球體。這通過在低摩擦襯套的一個(gè)側(cè)面中加工或模制相同半徑的回轉(zhuǎn)球體來實(shí)現(xiàn)。海水不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)環(huán)/回轉(zhuǎn)體。球體具有獨(dú)特的O形環(huán)槽或通道，其沿容許O形環(huán)在連接器回轉(zhuǎn)時(shí)擦拭襯套的路徑完全環(huán)繞球體并防止海水進(jìn)入轉(zhuǎn)環(huán)。不存在海水集中在O形環(huán)周圍的區(qū)域。該優(yōu)選方案使用高等級不銹鋼回轉(zhuǎn)球體、低摩擦聚合物襯套材料和內(nèi)部潤滑的低摩擦O形環(huán)。清潔環(huán)護(hù)套(wiper ringboot)一一一種采用外護(hù)套作為清潔環(huán)的球窩式擦拭器一一保持砂和污染物不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而，球窩不允許可能需要的各種連接部并且在球體的底部部分不存在用以防止節(jié)流的擴(kuò)開部/擴(kuò)張部。
[0005]需要一種能適合接納使用者期望的各種類型的連接部的具有有限自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)凸緣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方案中，本發(fā)明描述了一種用于將管道與系統(tǒng)連接的管組件，所述管組件包括:構(gòu)造成接納連接部件并具有第一腔室的保持凸緣(截獲凸緣，captive flange);具有上部部分、底部部分和球形部分的球形凸緣，所述上部部分被接納在所述保持凸緣中并能與所述管道連接;形成在所述球形凸緣的底部部分處的三角形的溝槽;位于所述三角形的溝槽中的密封部件;杯形凸緣，所述杯形凸緣構(gòu)造成在第二腔室中接納球形凸緣的底部部分，并接納所述連接部件;和腿部，所述腿部形成在所述球形凸緣的底部部分處并且構(gòu)造成與所述杯形凸緣的表面配合，其中所述球形凸緣相對于軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由所述第一腔室的成角度部分限制。
[0007]在另一方案中，本發(fā)明說明了一種用于管組件的球形凸緣，所述球形凸緣包括構(gòu)造成能與管道連接的上部部分、構(gòu)造成與杯形凸緣的腔室配合的球形部分以及構(gòu)造成具有三角形的溝槽和擴(kuò)開的腿部的底部部分。
【附圖說明】
[0008]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的管組件的分解圖。
[0009]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的具有帶伸出的腿部的球形凸緣的組裝好的管組件。
[0010]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的三角形的溝槽。
[0011]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的另一方案的三角形的溝槽。
[0012]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一方案的帶球形凸緣的管組件。
[0013]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的在管道與球形凸緣之間帶有釬焊連接部的管組件。
[0014]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的在管道與球形凸緣之間帶有機(jī)械接頭連接部的管組件。
[0015]圖7和8示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的帶具有螺紋連接部的球形凸緣的管組件。
[0016]圖9和10示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的帶具有螺紋連接部的球形凸緣的管組件。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明涉及一種用于將球形凸緣與管道連接的管組件。現(xiàn)將詳細(xì)論述本發(fā)明的具體方案或特征，其示例在附圖中被示出。只要有可能，所有附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的零部件。
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的管組件100的分解圖。管組件100構(gòu)造成與外部系統(tǒng)(未示出)配合并輸送處于液體或氣體狀態(tài)的流體。外部系統(tǒng)可以是液壓或氣壓系統(tǒng)，例如流體閥、端口、液壓缸、氣壓缸等。另外，外部系統(tǒng)可以是采用液壓和/或氣壓構(gòu)件的機(jī)器、車輛或設(shè)備的一部分。
[0019]管組件100可包括保持凸緣102、球形凸緣104、杯形凸緣106、管道108、連接部件110、墊圈112和密封部件114。保持凸緣102構(gòu)造成包括能接納管道108的第一腔室118和能接納連接部件110的第一緊固孔116。諸如螺栓、螺釘?shù)鹊倪B接部件110將保持凸緣102與杯形凸緣106聯(lián)接。墊圈112設(shè)置成使得連接部件110能更好地與保持凸緣102配合。管道108可以由任意材料如合金制成，并且構(gòu)造成輸送處于壓力下的各種流體。管道108以各種方式(如焊接、螺紋聯(lián)接等)與球形凸緣104連接并且將在下文進(jìn)一步論述。
[0020]球形凸緣104能由包括合金、鋼等的材料制成。球形凸緣104還包括在球形部分121中切出以便接納密封部件114的三角形的溝槽128。密封部件114如O形環(huán)防止流體在管組件100與外部系統(tǒng)聯(lián)接時(shí)從外部系統(tǒng)進(jìn)入管組件100。球形凸緣104構(gòu)造成具有相對于中心軸線A 132(圖2)的約5°-9°的限制的移動(dòng)角度。杯形凸緣106包括接納連接部件110的第二緊固孔107。
[0021]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的具有帶伸出的腿部124的球形凸緣104的組裝好的管組件100。連接部件110被接納在保持凸緣102的第一緊固孔116和杯形凸緣106的第二緊固孔107內(nèi)。連接部件110也可伸出到外部系統(tǒng)中以使得管組件100可被螺栓連接在其上。因而，當(dāng)連接部件110以常規(guī)方式被緊固時(shí)，保持凸緣102和杯形凸緣106緊緊地聯(lián)接在一起。如圖2所示，球形凸緣104被接納(摩擦配合)在保持凸緣102的第一腔室118和杯形凸緣106的第二腔室125內(nèi)。
[0022]由于保持凸緣102和杯形凸緣106緊緊地聯(lián)接在一起，球形凸緣104相對于軸線A132的轉(zhuǎn)動(dòng)角度被限制為約5°-9°。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，球形凸緣104相對于軸線A 132的轉(zhuǎn)動(dòng)被限制為約7°。球形凸緣104的受限的轉(zhuǎn)動(dòng)角度防止可能會(huì)損傷管組件100、或管道108與球形凸緣104之間的連接部的過多的轉(zhuǎn)動(dòng)?？赏ㄟ^使第一腔室118成一定角度以使得該角度在保持凸緣102的頂部處離軸線A 132最遠(yuǎn)并在保持凸緣102的底部處離軸線A最近來限制球形凸緣104的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。因而，球形凸緣104的上部部分120只能移動(dòng)到它與第一腔室118的成角度部分接觸為止。另外，球形凸緣104的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可由位于球形凸緣104的底部部分處的腿部124限制。具有成角度部分123的腿部124構(gòu)造成與第二腔室125的表面接觸，所述第二腔室的表面為圓形的或球形的以便接納球形部分121和成角度部分123。隨著腿部124經(jīng)過第二腔室125的表面，球形凸緣104的轉(zhuǎn)動(dòng)可由于腿部124的定位和球形凸緣的與第一腔室118的成角度部分接觸的上部部分120的位置而被限制。腿部124成一定角度或擴(kuò)開以防止或減少可能發(fā)生的節(jié)流。
[0023]圖2和3中還示出了在球形部分121下方切出并限定出腿部124的外表面的三角形的溝槽128。密封部件114設(shè)置成防止流體從外部系統(tǒng)經(jīng)開口 126行進(jìn)至管組件100中。圖2中還示出形成在球形部分121的頂部上的肩部130。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)方案中，球形凸緣104的不同部分具有不同外徑。上部部分120具有外徑Dl，而球形部分121具有外徑D2且腿部24具有外徑D3。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，D2大于D3，D3大于D1。然而，在其它方案中，各直徑可以相同，或Dl大于D3，等等。
[0025]圖2中還示出，管道108包括管道通路122，管道通路122允許流體經(jīng)其流到球形凸緣通路115。因而，流體可從管道通路122流到球形凸緣通路115，然后流到通向外部系統(tǒng)中的開口 126。
[0026]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的三角形的溝槽128。三角形的溝槽128可在球形凸緣104中機(jī)械切削而成并且還可限定腿部124的外徑。三角形的溝槽128可具有第一長度127和第二長度129，這兩個(gè)長度是相同或不同的長度。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，第一長度127小于第二長度129，或反之。實(shí)質(zhì)上，第一長度和第二長度形成直角。此外，在本發(fā)明的此方案中，第一長度127可垂直于軸線A 132，且第二長度129可平行于軸線A 132或位于與其相同的軸線上。
[0027]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案的三角形的溝槽128。在本發(fā)明的該方案中，三角形的溝槽128可相對于軸線A 132成不同角度。亦即，第一長度127不垂直于軸線A 132，且第二長度129與軸線A 132不平行或不位于與其相同的軸線上。在一個(gè)方案中，Θ4Ρ/或02可相對于軸線A 132成1°至89°、30°至60°、40°至50°和其它度數(shù)。例如，0!可與軸線A 132成45°且θ2與軸線A 132成45° J1和02的其它組合是可能的。
[0028]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一方案的帶球形凸緣204的管組件100。球形凸緣204與圖2所示的球形凸緣104相似，但具有構(gòu)造成不與第二腔室125的表面接觸的腿部224。因而，在使用期間，僅球形部分121與第二腔室125的表面接觸。圖4中還示出了形成在管道108與球形凸緣204的上部部分120連接之處的連接部206。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，連接部206是焊接連接部，例如鎢極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW)或鎢極惰性氣體(TIG)焊接等。在本發(fā)明的此方案中，可通過使第一腔室118成一定角度以使得該角度在保持凸緣102的頂部處離軸線A132最遠(yuǎn)而在保持凸緣102的底部處離軸線A最近來限制球形凸緣204的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。因而，球形凸緣204的上部部分120只能移動(dòng)到它與第一腔室118的成角度部分接觸為止。
[0029]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的在管道108與球形凸緣304之間帶有釬焊連接部的管組件100。在此方案中，球形凸緣304不包括上部部分120且因而被截頂。球形凸緣304包括將管道108的外表面208接納在其中的管道接納部306。該類型的接頭連接被已知為釬焊連接或銀釬焊。該工藝使用熔點(diǎn)高于800°F但低于正被接合的金屬的熔點(diǎn)的含銀合金。在釬焊中，要連接的金屬通常被加熱至略高于銀釬料/銀填充金屬的流動(dòng)點(diǎn)的溫度，從而使其熔化。銀釬料然后通過毛細(xì)引力在兩種基材之間流動(dòng)并通過原子引力和擴(kuò)散與它們的表面結(jié)合。亦即，銀釬料在管道108的外表面208與管道接納部306之間流動(dòng)，由此使管道108與球形凸緣304結(jié)合。
[0030]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的在管道108與球形凸緣404之間帶有機(jī)械接頭連接部的管組件100。在本發(fā)明的此方案中，機(jī)械接頭連接部可以是螺紋連接部的形式。管道108的外表面208包括第一組螺紋216，而管道接納部306的內(nèi)表面包括與第一組螺紋互補(bǔ)的第二組螺紋308。因而，為了形成機(jī)械接頭連接部，使用者可以相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)管道108和/或球形凸緣404，直至形成良好的連接。
[0031]在本發(fā)明的針對機(jī)械接頭的另一方案中，管道接納部306在其內(nèi)徑中具有3至4個(gè)溝槽或直切口。在管道108 (未進(jìn)行任何機(jī)加工的直端部)被插入到管道接納部306中之后，將工具插入到管道內(nèi)。工具內(nèi)部是圍繞錐形心軸定位的滾子。工具向前迫壓心軸，這又引起滾子向外擴(kuò)張。這引起管道材料被壓入溝槽內(nèi)，從而將兩個(gè)部件(管道和球形凸緣)鎖定在一起。
[0032]圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的帶具有螺紋連接部502的球形凸緣504的管組件100。在本發(fā)明的此方案中，球形凸緣504包括螺紋連接部502，例如配合/安設(shè)在與管道108連接的端部處的O形環(huán)表面密封件(0-ring face seal/ORFS)(未示出)。螺紋連接部502可符合SAE J1453和ISO 8434-3。實(shí)質(zhì)上，該類型的連接部是針對約6000PSI的無泄漏使用而設(shè)計(jì)的。直螺紋凸端506的表面中的O形環(huán)相對于扁平面凹座(未示出)密封并由回轉(zhuǎn)螺母508機(jī)械地保持在適當(dāng)位置。
[0033]圖9和10示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的帶具有螺紋連接部602的球形凸緣604的管組件100。在本發(fā)明的此方案中，球形凸緣604包括螺紋連接部602，例如安設(shè)在與管道108連接的端部處的直螺紋O形環(huán)凸部(straight thread 0-ring boss/STOR)(未示出)。螺紋連接部602可符合SAE 514。實(shí)質(zhì)上，該直螺紋連接部使用與JIC 37。相同的螺紋。然而，37°擴(kuò)開部(flare)已被去除并已增加O形環(huán)。當(dāng)與凹的O形環(huán)凸部端口(female 0-ring bossport)配合時(shí)，O形環(huán)被卡在特殊的錐形沉孔606內(nèi)以實(shí)現(xiàn)密封。
[0034]在本發(fā)明的另一方案中，盡管附圖示出了作為管組件100的一部分的杯形凸緣106，但杯形凸緣106可以是與保持凸緣102螺栓連接的外部系統(tǒng)的一部分。亦即，外部系統(tǒng)已經(jīng)在其頂部上包括杯形凸緣106。在本發(fā)明的再另一方案中，杯形凸緣106可在外部系統(tǒng)中機(jī)加工而成且然后可與保持凸緣螺栓連接。
[0035]為了組裝管組件100，以本文中論述的各種方式中的任意方式將球形凸緣104安裝在管道108的端部上。球形凸緣104可以包括接納密封部件114的三角形的溝槽128。球形凸緣104然后在與管道108連接的狀態(tài)下插入杯形凸緣106內(nèi)。球形凸緣104在底部部分?jǐn)U開以防止節(jié)流。使用保持凸緣102來將球形凸緣104壓入杯形凸緣106內(nèi)。使用連接部件110和墊圈112將保持凸緣102和杯形凸緣106緊固在一起，并且一旦連接在一起，保持凸緣和杯形凸緣便有助于將球形凸緣的相對于軸線132的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)角度限制為約5°至9°。
[0036]工業(yè)適用性
[0037]本發(fā)明適用于使管道108與外部系統(tǒng)連接的管組件100。管組件100構(gòu)造成與外部系統(tǒng)配合并輸送處于液體或氣體狀態(tài)的流體。外部系統(tǒng)可以是液壓或氣壓系統(tǒng)，例如流體閥、端口、液壓缸、氣壓缸等。另外，外部系統(tǒng)可以是采用液壓和/或氣壓構(gòu)件的機(jī)器、車輛或設(shè)備的一部分。
[0038]公差累積會(huì)使得難以將管道108與機(jī)器(如機(jī)器或車輛中的液壓或氣壓系統(tǒng))連接。公差累積對于在將構(gòu)件接合在一起時(shí)解決機(jī)械配合和機(jī)械性能要求而言非常關(guān)鍵。因而，當(dāng)管道108未與對應(yīng)的安裝點(diǎn)正確連接時(shí)，裝配工人可能嘗試強(qiáng)制使管道108就位，從而引起組裝工人的不安全狀態(tài)，并導(dǎo)致?lián)p傷管道和最終引起管道故障。管道故障可能會(huì)損壞機(jī)器并需要很長的停機(jī)時(shí)間以修理機(jī)器，由此延長了完成項(xiàng)目的時(shí)間并增加了修理費(fèi)用。
[0039]管組件100可包括保持凸緣102、球形凸緣104、杯形凸緣106、管道108、連接部件110、墊圈112和密封部件114。保持凸緣102構(gòu)造成包括能接納管道108的第一腔室118和能接納連接部件110的第一緊固孔116。諸如螺栓、螺釘?shù)鹊倪B接部件110將保持凸緣102與杯形凸緣106聯(lián)接。墊圈112設(shè)置成使得連接部件110能更好地與保持凸緣102配合。球形凸緣104還包括在球形部分121中切出以便接納密封部件114的三角形的溝槽128。密封部件114如O形環(huán)防止了流體從外部系統(tǒng)進(jìn)入管組件100。由于保持凸緣102和杯形凸緣106緊緊地聯(lián)接在一起，球形凸緣104相對于軸線A 132的轉(zhuǎn)動(dòng)被限定為約5°-9°。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，球形凸緣104被限制為相對于軸線A 132轉(zhuǎn)動(dòng)約7°。球形凸緣104的有限程度的轉(zhuǎn)動(dòng)防止可能會(huì)損傷管組件100、或管道108與球形凸緣104之間的連接部的過多轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于將管道與系統(tǒng)連接的管組件，包括: 構(gòu)造成接納連接部件并具有第一腔室的保持凸緣； 具有上部部分、底部部分和球形部分的球形凸緣，所述上部部分被接納在所述保持凸緣中并能與所述管道連接； 形成在所述球形凸緣的所述底部部分處的三角形的溝槽； 位于所述三角形的溝槽中的密封部件； 杯形凸緣，所述杯形凸緣構(gòu)造成在第二腔室中接納球形凸緣的底部部分，并接納所述連接部件;和 腿部，所述腿部形成在所述球形凸緣的底部部分處并且構(gòu)造成與所述杯形凸緣的表面配合，其中，所述球形凸緣相對于軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由所述第一腔室的成角度部分限制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述腿部具有構(gòu)造成減少節(jié)流的成角度部分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述連接部件將所述保持凸緣和所述杯形凸緣聯(lián)接在一起。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中，當(dāng)所述保持凸緣和所述杯形凸緣聯(lián)接在一起時(shí)，所述球形凸緣的轉(zhuǎn)動(dòng)角度被進(jìn)一步限制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述球形凸緣的上部部分經(jīng)由釬焊連接、機(jī)械連接或熔焊連接中的一者與所述管道連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度在5°-9°之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述上部部分具有第一直徑，所述底部部分具有第二直徑，所述球形部分具有第三直徑，并且其中，所述第一直徑、所述第二直徑和所述第三直徑的大小彼此不同。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組件，其中，所述第二直徑大于所述第三直徑，所述第三直徑大于所述第一直徑。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述三角形的溝槽包括垂直于所述軸線的第一長度和平行于所述軸線的第二長度。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述三角形的溝槽包括不垂直于所述軸線的第一長度和不平行于所述軸線的第二長度。
【文檔編號】F16L27/06GK106051343SQ201610210133
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月6日 公開號201610210133.0, CN 106051343 A, CN 106051343A, CN 201610210133, CN-A-106051343, CN106051343 A, CN106051343A, CN201610210133, CN201610210133.0
【發(fā)明人】B·里卡茲, C·雷姆波特, P·康西丁, S·阿拉姆, C·索博塔
【申請人】卡特彼勒公司