專利名稱：用于管狀元件的管端接頭和其應(yīng)用方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明要求申請日為2001年12月13日、申請?zhí)枮?0/340610的在先申請的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明主要涉及用于管狀元件的鍛造管端接頭和其應(yīng)用方法。
人們所熟知的用來輸送流體的空心撓性管，如用于石油和天然氣工業(yè)的管道，通常是由一個內(nèi)空心管件和一個外絕緣套組成。為了在保持其柔性的同時增加其強(qiáng)度，在空心管件的外部裹有一層或多層材料。外絕緣套用來保護(hù)內(nèi)部的材料不受風(fēng)雨的侵蝕。每個管子都必須裝配有管端接頭以與其它管子相互連接或者連接到其他元件上。然而，許多管端接頭不能牢固地連接在管端以充分承受施加于管子上的拉力。因此，隨著管子間拉力的增加，管端接頭施加于管子的夾緊力也增加才是真正需要的管端接頭和其連接方法。
圖2-4與

圖1相似，描述了處于不同安裝階段的管端接頭和空心管件。
從圖1可以看出，相對插入件12的軸線并沿從左至右的方向，12a部分的內(nèi)壁沿徑向向內(nèi)呈小錐角分布，12b部分的內(nèi)壁和外壁各自以不同的相對較大的角度沿徑向向外呈錐形。因此，12c部分的內(nèi)壁和外壁直徑要遠(yuǎn)大于12a的直徑。
外金屬套14環(huán)套在插入件12的外圈，它由14a部分形成，其內(nèi)壁面由相對插入件相互間隔的平行面組成，且內(nèi)壁沿著該插入件的軸線方向從左至右以相對較小的角度呈沿徑向向外的錐形。因此，在圖中還可以看出，在由插入件12a部分的外壁個金屬套14a的內(nèi)壁共同形成的環(huán)狀空間的直徑沿從左至右的方向逐漸增大。
金屬套還包括一個由14a延伸出的4b部分，該部分以相對較大的角度從左至右呈錐形收縮。14b部分的末端延伸至插入件12c部分，并以任何已知的連接方式與后者固接，例如焊接方式。
插入件12的部分12a的外壁面由多個鋸齒狀的面20組成，金屬套14的14a部分的內(nèi)壁由多個于鋸齒面20同軸線對齊的鋸齒面22組成，鋸齒面20和22分別沿著12a部分的外壁和14a部分的內(nèi)壁的整個圓周方向延伸，并沿著這些壁面同軸線地間隔開。因此，在插入件12和金屬套14的鋸齒面20和22間形成了一個環(huán)狀空間。
從圖2可以看出，管端接頭安裝到一個型鍛機(jī)器上，并受到其支撐。其中，型鍛機(jī)器的金屬板30緊靠在插入件12的12c部分的一端，一個柱塞32從金屬板30上的孔伸出。一個圓形墊盤34安裝在柱塞32的一端，在圖2中示出了其最初位置，剛好伸出管端接頭10和金屬套14外部相應(yīng)的一端之外。圓形墊盤34的橫截面漸縮的錐形，其最大外徑略大于插入件12的12a部分的另一端的內(nèi)徑，其原因?qū)⒃谝院笳f明。在圖2中示出，型鍛機(jī)器包括一個主發(fā)動機(jī)(圖中未示出)，該發(fā)動機(jī)連接到柱塞32的另一端，并推動柱塞32不停地從左至右和從右至左作往復(fù)運(yùn)動。
管端接頭10設(shè)計成與空心撓性管40(圖2)的一端連接，其目的僅在于舉例說明，該空心撓性管至少有一部分是由熱塑性材料制成的。為此，把空心撓性管40的一端插進(jìn)上述的分別由插入件12和金屬套14上的鋸齒面組成的環(huán)狀空間內(nèi)。柱塞32，并由此帶動圓形墊盤34，沿圖2示出的箭頭方向從左至右地從圖2所示的位置被壓至圖3所示的位置。比較圖2和圖3可以看出，圓形墊盤34的錐形面擠壓插入件12的12a部分的內(nèi)壁面，并使插入件的12a部分沿徑向向外擴(kuò)大，或塑形。因此，12a部分的外壁上的鋸齒面20被迫擠進(jìn)空心撓性管40的內(nèi)形內(nèi)壁受到的圓形墊盤34施加給12a徑向向外的壓力隨著圓形墊盤從左至右的移動而逐漸增加，促進(jìn)和增加了鋸齒面20與管端接頭的嚙合。
在上述工作完成之后，可以執(zhí)行一個外部壓形操作。為此，如圖3所示，把金屬套的另一端與工模具44的錐形表面配合，工模具44的內(nèi)徑小于金屬套14的外徑。
圓形墊盤34從柱塞32的一端取出，相對于壁面30重新放置柱塞32。因此，當(dāng)啟動時，它將沿圖3所示的方向迫使金屬板30，進(jìn)而迫使插入件12、金屬套14和空心撓性管40，沿從右至左的方向從圖3所示位置移至圖4所示位置，這使工模具44的錐形面擠壓金屬套14的14a部分的外壁面，比較圖3和圖4可以得出，14a部分沿徑向向里受力或塑形。因此，14a部分內(nèi)壁面上的鋸齒面受力插入空心撓性管的外壁面中，從而進(jìn)一步把管端接頭鎖定在空心撓性管40上，14a部分的錐形內(nèi)壁面促進(jìn)了鋸齒面22與管端接頭10的嚙合。
在不偏離本發(fā)明的范圍下，前面所述的方式還可以進(jìn)行變化。例如，發(fā)明并不僅限于如前所述的內(nèi)部和外部的變形，其中任一技術(shù)均可以單獨(dú)使用，上述的空間方向和移動方向也僅僅是為了舉例目的，并可以隨發(fā)明范圍的不同而改變。進(jìn)而，鋸齒面20和22的數(shù)量、形狀、方向可以隨發(fā)明范圍的不同而有所不同。例如，可以不采用鋸齒面，而應(yīng)用表面紋理，而且鋸齒面20和22可以不對齊。進(jìn)一步還可以把插入件12和外金屬套14的12a、12b、12c、14a和14b部分制成一個整體，或者分別成型獨(dú)立部件并且以可選擇的連接方式連接。而且，空心撓性管40還可以為一個剛性管、導(dǎo)管、膠皮管或任何其它類似裝置。
盡管在前面僅描述了本發(fā)明極少的具體實(shí)施例，但這些技術(shù)可以巧妙而容易的得到應(yīng)用，在本質(zhì)上不超出本發(fā)明的獨(dú)特的教導(dǎo)和優(yōu)越性的前提下，在本發(fā)明的具體實(shí)施例基礎(chǔ)上可以得到許多其它優(yōu)化設(shè)計。因此，所有這些優(yōu)化修改都不會超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一個用于管子連接的管端接頭，它包括一個管狀插入件，一個環(huán)套在插入件外周的金屬套，和該金屬套與插入件形成的環(huán)狀空間，其用來容納管的端部，所述管狀插入件具有錐形內(nèi)比，從而當(dāng)施壓件通過插入件時，其能夠施加給插入件沿徑向向外的壓力，該壓力隨著該施壓件在插入件內(nèi)的移動逐漸增大，并迫使插入件與空心撓性管的端部嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于在該施壓件通過插入件的通道方向上，該插入件內(nèi)壁面呈截面半徑逐漸縮小的錐形。
3.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于在該施壓件通過插入件的通道方向上，金屬套的內(nèi)壁面呈截面半徑逐漸擴(kuò)大的錐形。
4.如權(quán)利要求2所述的管端接頭，其特征在于金屬套內(nèi)壁面的錐角與插入件內(nèi)壁的錐角不相等。
5.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于在該施壓件通過插入件的通道方向上，環(huán)形空間的直徑逐漸增加。
6.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于金屬套的第一部分的內(nèi)壁呈錐形，金屬套還包括第二部分，在施壓件通過插入件的通道方向上，該部分呈截面半徑逐漸縮小的錐形。
7.如權(quán)利要求6所述的管端接頭，其特征在于金屬套的第二部分的末端與插入件配合并與之固接。
8.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于在插入件的第一部分形成截面半徑漸縮的錐形內(nèi)壁，其第二部分的內(nèi)壁以相對其軸線較大的錐角呈截面半徑逐漸擴(kuò)大的錐形。
9.如權(quán)利要求8所述的管端接頭，其特征在于在該施壓件通過插入件的通道方向上，插入件第一部分的錐形內(nèi)壁相對該插入件的軸線錐度較小，其第二部分的內(nèi)壁相對該插入件的軸線，錐角較大。
10.如權(quán)利要求8所述的管端接頭，其特征在于在該施壓件通過插入件的通道方向上，插入件的第二部分以相對軸線較大的錐角呈截面擴(kuò)大的錐形。
11.如權(quán)利要求10所述的管端接頭，其特征在于插入件第二部分的錐角與第一部分的錐角不相等。
12.如權(quán)利要求8所述的管端接頭，其特征在于插入件還包括一個從其第二部分延伸出的第三部分。
13.如權(quán)利要求8所述的管端接頭，其特征在于插入件的各個部分成型為一個整體。
14.如權(quán)利要求1所述的管端接頭，其特征在于插入件外壁上成型有多個鋸齒面，金屬套內(nèi)壁上成型有多個鋸齒面，并與插入件內(nèi)壁上的鋸齒面共軸。因此，當(dāng)插入件受壓與管子端部嚙合時，鋸齒面與管子嚙合在一起。
15.一種把該管端接頭應(yīng)用于管子連接的方法，其包括把管子的一端放置于形成的環(huán)形空間內(nèi)，該環(huán)形空間被限定于外金屬套和具有錐形內(nèi)壁的管狀插入件之間，使施壓件通過插入件以施加徑向向外的壓力于插入件上，并隨施壓件的移動該壓力不斷增大，以使施壓件與管子端部嚙合。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于在施壓件通過插入件的通道方向上，插入件呈截面半徑漸縮的錐形。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于在施壓件通過插入件的通道方向上，環(huán)形空間的直徑逐漸增加。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于插入件外壁上成型有鋸齒面，該鋸齒面與管子端部嚙合。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于壓力迫使金屬套沿徑向向里與管子端部嚙合。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于金屬套內(nèi)壁相對插入件軸線呈截面半徑擴(kuò)大的錐形。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于金屬套內(nèi)壁的錐角于插入件內(nèi)壁的錐角不相等。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于金屬套內(nèi)壁上成型有多個鋸齒面，該鋸齒面于管子端部嚙合。
23.一種把管端接頭應(yīng)用于管子連接的方法，其包括放置插入件于外金屬套內(nèi)，該金屬套的內(nèi)壁呈錐形，以便在金屬套和插入件之間限定環(huán)形空間。把管子端部插入環(huán)形空間內(nèi)，壓力迫使金屬套沿徑向向里與管子端部嚙合。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于環(huán)形空間的直徑沿該插入件的軸線方向逐漸增加。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于金屬套內(nèi)壁上成型有多個鋸齒面，該鋸齒面與管子端部嚙合。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于壓力最初施加在金屬套一端，然后施加在沿該金屬套的軸線方向上，在該方向上，金屬套呈截面半徑增大的錐形。
全文摘要
一種用于管狀元件的管端接頭和把該管端接頭用于管狀元件連接的方法。管狀元件的一端放入由外金屬套和管狀插入件限定的環(huán)狀空間內(nèi)，該外金屬套和管狀插入件的內(nèi)壁都呈錐形。對管狀插入件施加沿徑向向外的壓力，壓力迫使該管狀插入件與空心撓性管嚙合。
文檔編號F16L33/213GK1430007SQ02139999
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者D·J·弗拉塞爾 申請人:韋爾斯特里姆公司