專利名稱：球形法蘭接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于將兩個(gè)部件連接在一起的法蘭接頭，并且更具體地，涉及用于在適應(yīng)兩個(gè)部件之間的角度錯(cuò)位的同時(shí)將該兩個(gè)部件連接在一起的球型法蘭接頭。
背景技術(shù)：
法蘭型接頭被廣泛地用于將兩個(gè)部件聯(lián)接在一起。一般而言，每個(gè)部件包括附接的法蘭或整體法蘭。部件的法蘭被放在一起并且使用各種技術(shù)固定到彼此以形成接頭。一 個(gè)常規(guī)技術(shù)包括使用夾緊裝置將法蘭夾在一起。往往諸如墊片的密封構(gòu)件定位在法蘭之間以防止材料從法蘭之間經(jīng)過。在某些汽車應(yīng)用中，法蘭型接頭將相對(duì)的管聯(lián)接在一起，這些相對(duì)的管被用來容納諸如空氣、排氣等的材料流。相應(yīng)地，使用墊片來密封法蘭型接頭以防止流經(jīng)這些管的材料的泄漏。許多常規(guī)法蘭型接頭不能適應(yīng)聯(lián)接部件之間的角度錯(cuò)位。往往典型的法蘭型接頭被設(shè)計(jì)用以將僅同軸對(duì)齊的部件或平行的部件聯(lián)接在一起。然而，在一些汽車應(yīng)用中，將有意或無意錯(cuò)位的(即，不同軸或不平行)管聯(lián)接在一起可能是期望的。例如，排氣管可以有意地錯(cuò)位以避開排氣或其它汽車系統(tǒng)內(nèi)的其它部件或?yàn)槠潋v出地方?？商娲?，當(dāng)將管聯(lián)接在一起時(shí)，排氣管可能因人為誤差而無意地錯(cuò)位。大多數(shù)常規(guī)法蘭型接頭不能充分地起到將有意或無意錯(cuò)位的部件適當(dāng)?shù)芈?lián)接在一起的作用。已經(jīng)設(shè)計(jì)了一些常規(guī)接頭來適應(yīng)聯(lián)接部件之間的角度錯(cuò)位。雖然這樣的接頭可以提供對(duì)錯(cuò)位部件的至少部分聯(lián)接，但是一般而言，這些接頭不能在部件之間提供用于防止材料通過接頭泄漏的充分的密封。另外，這些常規(guī)接頭中的某些可以僅適應(yīng)不太令人滿意的錯(cuò)位量。用于將部件連接在一起的某些典型的法蘭型接頭往往易受部件內(nèi)不期望的反壓增加的影響，這能夠使系統(tǒng)堵塞并且造成不期望的后果。當(dāng)一部件相比另一部件的內(nèi)部尺寸具有顯著減少的內(nèi)部尺寸(例如，直徑)時(shí)，能夠引起這樣的反壓增加。另外，許多利用墊片的典型的法蘭型接頭難以裝配并且不能確保適當(dāng)?shù)拿芊?。例如，典型接頭中的墊片在裝配接頭期間被手動(dòng)地保持就位，尤其是在豎直定向的應(yīng)用中。而且，應(yīng)該相對(duì)于部件居中的墊片在安裝期間和之后易于隨部件移出中心。另外，在常規(guī)法蘭型接頭中所使用的大多數(shù)墊片不能適應(yīng)部件大小上的差異，這會(huì)導(dǎo)致墊片的不適當(dāng)座置和泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
響應(yīng)于本領(lǐng)域現(xiàn)狀，并且具體地，響應(yīng)于本領(lǐng)域中通過目前可用的法蘭型接頭尚未完全解決的問題和需求，而研發(fā)了本申請(qǐng)的主題。因此，本申請(qǐng)的主題被研發(fā)以提供克服現(xiàn)有技術(shù)法蘭型接頭的至少一些缺點(diǎn)的球形法蘭接頭以及關(guān)聯(lián)的設(shè)備和系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于將第一管連接到第二管的法蘭接頭包括適配器，該適配器聯(lián)接到第一管。該適配器包括凸表面。該法蘭接頭還包括墊片，該墊片帶有第一凹表面和第二凸表面。該墊片的第一凹表面可與適配器的凸表面匹配地接合。該第二凸表面可與第二管匹配地接合。墊片被支撐在第一管上。該法蘭接頭進(jìn)一步包括夾具，該夾具包括凹表面，該凹表面可與第二管匹配地接合以將墊片固定到適配器。在一些實(shí)施方式中，法蘭接頭的適配器的凸表面包括第一曲率半徑，墊片的第一凹表面包括第二曲率半徑，墊片的第二凸表面包括第三曲率半徑，并且夾具的凹表面包括第四曲率半徑。第一曲率半徑能夠等于第二曲率半徑，第一曲率半徑和第二曲率半徑中的每一個(gè)能夠小于第三曲率半徑，并且第三曲率半徑能夠小于第四曲率半徑。
根據(jù)某些實(shí)施方式，法蘭接頭的適配器的凸表面是第一凸表面，并且適配器進(jìn)一步包括第二凸表面。而且，夾具的凹表面能夠是第一凹表面，夾具進(jìn)一步包括第二凹表面。夾具的第二凹表面能夠與適配器的第二凸表面匹配地接合。在一些實(shí)施方式中，適配器的第一凸表面的曲率半徑能夠小于適配器的第二凸表面的曲率半徑。在特定的實(shí)施方式中，夾具的第一凹表面的曲率半徑能夠等于夾具的第二凹表面的曲率半徑。在某些實(shí)施方式中，法蘭接頭的夾具在橫截面上能夠是對(duì)稱的。墊片能夠包括脊部，該脊部形成在墊片的第一凹表面和第二凸表面中的至少一個(gè)中。根據(jù)一些實(shí)施方式，適配器包括中空內(nèi)部。適配器也可以具有大體上V形的橫截面。在一些實(shí)施方式中，法蘭接頭的墊片具有限定了中央開口的基本上環(huán)形的形狀。墊片可以進(jìn)一步包括多個(gè)耳片(tab)，該多個(gè)耳片至少部分地延伸到該開口中。適配器、墊片、和夾具能夠被構(gòu)造用于當(dāng)?shù)谝还芎偷诙茉诮嵌壬襄e(cuò)位達(dá)到預(yù)定的角度時(shí)，連接第一管和第二管。在某些實(shí)施方式中，該預(yù)定的角度能夠是約2度。在另一實(shí)施例中，管組件包括第一管，該第一管包括第一端部；以及第二管，該第二管包括擴(kuò)口端部，該擴(kuò)口端部具有彎曲壁，該彎曲壁具有特定的曲率。該管組件還包括適配器，該適配器聯(lián)接到第一管。該適配器能夠包括彎曲表面，該彎曲表面具有與所述特定的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率。此外，該管組件包括墊片，該墊片定位在擴(kuò)口端部的彎曲壁和適配器的彎曲表面之間。該墊片具有與所述特定的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率，并且該墊片被支撐在第一管上。管組件可以進(jìn)一步包括夾具，該夾具包括彎曲表面，該彎曲表面具有與所述特定的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率。該夾具能夠被以使擴(kuò)口端部的彎曲壁抵靠墊片而固定，并且使墊片抵靠適配器的彎曲表面而固定。管組件的墊片能夠具有限定了中央開口的基本上環(huán)形的形狀，該中央開口比第一管的外周稍大。墊片能夠包括至少一組相對(duì)的耳片，該至少一組相對(duì)的耳片至少部分地延伸到所述開口中，其中所述相對(duì)的耳片之間的最大距離小于第一管的直徑。墊片可以在適配器和第二管的擴(kuò)口端部之間形成密封，其中當(dāng)?shù)谝还芟鄬?duì)于第二管錯(cuò)位時(shí)，所述密封被維持。墊片能夠從第一管徑向向外延伸到適配器的近似徑向最外周。在某些實(shí)施方式中，管組件進(jìn)一步包括環(huán)狀加強(qiáng)圈，該環(huán)狀加強(qiáng)圈定位在第二管的擴(kuò)口端部和夾具之間。管組件能夠包括環(huán)狀加強(qiáng)圈，該環(huán)狀加強(qiáng)圈聯(lián)接到夾具的外表面。根據(jù)一些實(shí)施方式，適配器能夠形成在第一管的壁中。
根據(jù)又一實(shí)施例，球形接頭組件包括第一管的第一端部，其中該第一端部具有非擴(kuò)口端。該球形接頭組件還包括第二管的第二端部。該第二端部包括擴(kuò)口端，該擴(kuò)口端具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面具有第一曲率半徑；以及外表面，該外表面具有第二曲率半徑。該第二端部進(jìn)一步包括毗鄰擴(kuò)口端的臺(tái)階。此外，該球形接頭組件包括適配器，該適配器聯(lián)接到第一端部。該適配器包括第一彎曲表面，該第一彎曲表面具有第三曲率半徑；以及第二彎曲表面，該第二彎曲表面具有不同于該第三曲率半徑的第四曲率半徑。該球形接頭組件還包括墊片，該墊片定位在第二端部的擴(kuò)口端和適配器的第一彎曲表面之間。該墊片由第一管的第一端部支撐，并且具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面具有第三曲率半徑；以及外表面，該外表面具有第一曲率半徑。墊片的內(nèi)表面與適配器的第一彎曲表面匹配，并且墊片的外表面與擴(kuò)口端部的內(nèi)表面匹配。該墊片可以進(jìn)一步包括隆起的脊部，該脊部密封地接合第二端部的擴(kuò)口端。另外，該球形接頭組件包括夾具，該夾具具有對(duì)稱的V形卡箍，該V形卡箍具有第一彎曲表面和第二彎曲表面。V形卡箍的第一彎曲表面具有第二曲率半徑，并且V形卡箍的第二彎曲表面具有第四曲率半徑。V形卡箍的第一彎曲表面與擴(kuò)口端部的外表面匹配，并且V形卡箍的第二彎曲表面與適配器的第二彎曲表面匹配。、
在整個(gè)說明書中，對(duì)特征、優(yōu)勢(shì)、或類似語言的提及并不意味著可以通過本公開的主題實(shí)現(xiàn)的所有的特征和優(yōu)勢(shì)應(yīng)該在任何單個(gè)實(shí)施例中或在任何單個(gè)實(shí)施例中。相反，提及特征和優(yōu)勢(shì)的語言應(yīng)理解為意指結(jié)合一實(shí)施例所描述的特定特征、優(yōu)勢(shì)、或特性被包括在本公開的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書中，對(duì)特征和優(yōu)勢(shì)以及類似語言的討論可以但不一定涉及同一實(shí)施例。此外，所描述的本公開的主題的特征、優(yōu)勢(shì)、和特性在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中可以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，本主題可以在沒有特定實(shí)施例的特定特征或優(yōu)勢(shì)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下實(shí)踐。在其它情況下，可能未出現(xiàn)在所有實(shí)施例中的另外的特征和優(yōu)勢(shì)可以在某些實(shí)施例中意識(shí)到。這些特征和優(yōu)勢(shì)將從下面的描述和所附權(quán)利要求中變得更加充分地明顯，或者可通過實(shí)踐如在下文中所闡明的本主題而認(rèn)識(shí)到。


為了可以更容易地理解本主題的優(yōu)勢(shì)，將通過參考附圖中示出的特定的實(shí)施例提供上文簡要描述的本主題的更具體的描述。應(yīng)理解的是，這些附圖僅描繪了本主題的典型實(shí)施例并且因此不應(yīng)被視為對(duì)本主題的范圍的限制，將通過使用這些附圖用另外的特性和細(xì)節(jié)來描述和解釋本主題，其中
圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有球形法蘭接頭的管組件的截面?zhèn)纫? 圖2是圖I的球形法蘭接頭的截面?zhèn)纫? 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的球形法蘭接頭的適配器的截面?zhèn)纫? 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的球形法蘭接頭的墊片的前視 圖5的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的管的法蘭端的截面?zhèn)纫? 圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的球形法蘭接頭的夾具的截面?zhèn)纫? 圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有球形法蘭接頭的管組件的截面?zhèn)纫晥D，該球形法蘭接頭具有一體化到該組件的管中的適配器；以及
圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有球形法蘭接頭的管組件的截面?zhèn)纫晥D，該球形法蘭接頭具有加強(qiáng)構(gòu)件。
具體實(shí)施例方式在整個(gè)說明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例(one embodiment), ”“一實(shí)施例(anembodiment)”或類似語言的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性被包括在本公開的至少一個(gè)實(shí)施例中。在整個(gè)說明書中，短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在一實(shí)施例中”以及類似語言的出現(xiàn)可以但不一定均涉及同一實(shí)施例。類似地，對(duì)術(shù)語“實(shí)施方式(implementation)”的使用意指具有結(jié)合本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性的實(shí)施方式，然而，在缺乏指示其它意思的明確關(guān)系的情況下，一實(shí)施方式可與一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)。此外，所描述的此處所描述的主題的特征、結(jié)構(gòu)、或特性在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中可以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。在下列說明中，提供了許多特定細(xì)節(jié)，諸如控制、結(jié)構(gòu)、裝置、算法、編程、軟件模塊、用戶選擇、硬件模塊、硬件電路、硬件芯片等的例子，以提供對(duì)本主題的實(shí) 施例的徹底的理解。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，本主題可以在沒有特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)或用其它方法、部件、材料等的情況下實(shí)踐。在其它情況下，眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料、或操作未詳細(xì)地示出或描述以避免對(duì)所公開的主題的方面造成模糊。圖I示出球形法蘭接頭10的一個(gè)實(shí)施例，該球形法蘭接頭將第一管12聯(lián)接到第二管14。球形法蘭接頭10被構(gòu)造成用以相對(duì)于第一管12保持第二管14的擴(kuò)口端部18并且在第一管和第二管之間提供密封接合。更具體地，該球形法蘭接頭10方便第一管和第二管12、14之間的密封接合，即使在第二管14相對(duì)于第一管以角度P定向的情況下。角度^被定義為第一管12的中心軸線50和第二管14的中心軸線52之間的夾角。角度P能夠是各種角度中的任一種。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，角度P在零度和約2度之間。然而，在一些實(shí)施方式中，角度P大于約2度。該球形法蘭接頭10包括適配器20、墊片30和夾具40。適配器20環(huán)繞第一管12的周邊固定到該第一管的端部16。在一些實(shí)施方式中，適配器20通過將該適配器焊接到端部16而固定到該端部。根據(jù)某些實(shí)施方式，適配器20使用諸如粘附、粘結(jié)、或緊固之類的其它附接技術(shù)固定到端部16。墊片30被支撐在第一管12的端部16的外表面上，并且定位在適配器20和擴(kuò)口端部18之間。夾具40定位成環(huán)繞擴(kuò)口端部18、適配器20、和墊片30，使得該擴(kuò)口端部、適配器、和夾具的至少一部分定位在該夾具之間。夾具40包括緊固機(jī)構(gòu)48，該緊固機(jī)構(gòu)可操作用以抵靠擴(kuò)口端部18和適配器20扣緊該夾具。抵靠擴(kuò)口端部18和適配器20扣緊緊固機(jī)構(gòu)48使得擴(kuò)口端部和適配器抵靠墊片30扣緊從而形成密封。一般而言，擴(kuò)口端部18、適配器20、墊片30、和夾具40包括匹配的彎曲表面，即使第二管14與第一管12錯(cuò)位，這些匹配的彎曲表面允許擴(kuò)口端部18、適配器20、和墊片30扣緊在一起以形成密封。參照?qǐng)D2，適配器20固定到第一管12的端部16，該端部正好在第一管的下游端60的上游。第一管12的在適配器20和下游端60之間的那段限定了凸出部62。適配器20具有基本上環(huán)形的形狀并且在橫截面上是大體上V形(參見例如圖3)。換言之，在某些實(shí)施方式中，適配器20能夠被描述為具有基本上三角形的橫截面但具有中空內(nèi)部23 (例如，具有與圓錐形類似的橫截面形狀)。適配器20的中空內(nèi)部帶來重量減輕并且因此帶來接頭10和管12、14上所引起的應(yīng)力上的減少。在一些實(shí)施例中，適配器20不具有中空內(nèi)部。適配器20包括兩個(gè)外(例如，外部)接觸表面，該兩個(gè)外接觸表面相對(duì)于第一管12的中心軸線50成角度。如圖2和圖3中所示，這些外接觸表面包括上游表面22和下游表面24。優(yōu)選地，上游和下游表面22、24相對(duì)于中心軸線50分別形成相同的夾角。上游表面和下游表面22、24中的每一個(gè)是凸面(例如，向上變圓或彎曲)。上游表面和下游表面22、24限定了各自的曲面，所述各自的曲面具有各種半徑中任一種。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)曲面的半徑能夠在約90mm和約IlOmm之間。優(yōu)選地，由上游表面和下游表面22、24所限定的各自的曲面具有不同的半徑，以便于使用如 將在下文更詳細(xì)地解釋的對(duì)稱夾具40。在特定實(shí)施方式中，上游表面22的半徑比下游表面24的半徑大的量大約為墊片30和第二管14的擴(kuò)口端部18的總厚度。如上所討論的，適配器20能夠使用諸如焊接、粘附、緊固等各種固定技術(shù)中的任一種固定到端部16的外表面。此外，適配器20能夠用各種剛性材料中的任一種制成，所述剛性材料諸如金屬和金屬合金、復(fù)合材料、陶瓷等。適配器20包括至少一個(gè)附接表面21，該附接表面由第一管12的端部16支撐并且接觸該端部。在附接表面21處或毗鄰該附接表面使用焊接技術(shù)將適配器20焊接到端部16。因此，適配器20在附接表面21處的厚度大得足以將堅(jiān)固的焊接件支撐在適配器20和端部16之間，以及防止適配器20沿著附接表面21破裂。替代獨(dú)立地形成適配器20并將其附連到管12的是獨(dú)立的有前景的過程(a separateand future process),該適配器能夠一體化到管的端部中以與管形成一件式單體結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)圖7中所示的一個(gè)實(shí)施例，適配器100被一體化到管120的端部110中。在某些實(shí)施方式中，諸如該示出的實(shí)施方式，適配器100形成在第一管120的壁中。因此，適配器100能夠具有與第一管120的壁相同的厚度。適配器100能夠包括與適配器20相同的彎曲表面，并且能夠與和適配器20相同的墊片、擴(kuò)口端部、和夾具一起使用以形成球形法蘭接頭。在某些情況下，與適配器20相比，一體化的適配器100能夠降低與接頭相關(guān)聯(lián)的制造成本。墊片30定位在適配器20的下游表面24和第二管14的擴(kuò)口端部18之間。墊片30具有基本上環(huán)形的形狀(參見圖4)，該環(huán)形具有中央開口 32，第一管12的端部16延伸通過該中央開口。墊片30分別包括上游表面和下游表面34、36(參見例如圖2)。上游表面34是凹面(例如，向內(nèi)變圓或彎曲)，并且下游表面36是凸面。墊片30的上游表面和下游表面34,36中的每一個(gè)限定了各自的曲面，所述各自的曲面具有與適配器20的下游表面24的半徑對(duì)應(yīng)的半徑。換言之，墊片30的上游表面34的半徑近似等于適配器20的下游表面24，并且該墊片的下游表面36的半徑近似等于該墊片的上游表面的半徑加上該墊片的厚度。如圖2中所示，當(dāng)被裝配好時(shí)，墊片30相對(duì)于中心軸線50形成的夾角與適配器20的下游表面24相對(duì)于中心軸線50形成的夾角相同。以這種方式，墊片30的凹形上游表面34匹配地接合或可嵌套地接納適配器20的凸形下游表面24。換言之，凹形上游表面34基本上平齊緊靠凸形下游表面24。返回參照?qǐng)D4，墊片30包括多個(gè)沿開口 32的周邊形成的耳片38。耳片38被構(gòu)造用以適當(dāng)?shù)囟ㄎ?、定中心、以及至少部分地將墊片30固定在第一管12的端部16上。在某些實(shí)施方式中，開口 32具有比端部16的外直徑稍大的直徑以減輕或排除開口和端部之間的干涉，該干涉可能因第一管12和/或墊片30的制造而產(chǎn)生的制造差異所致。耳片38伸入到開口 32中，使得相對(duì)的耳片之間的距離小于端部16的外直徑。
因此，當(dāng)被放置成環(huán)繞端部16時(shí)，耳片38受到端部16的干涉(例如，當(dāng)被定位成環(huán)繞該端部時(shí)變形、彎曲、或偏轉(zhuǎn))。耳片38和端部16之間的干涉力起到如下作用即使在第一管12和/或墊片中存在制造差異的情況下，也能確保墊片30相對(duì)于該端部適當(dāng)?shù)乇３?、定位、和定中?參見圖2)。墊片30抵靠第一管12的端部16更具體地第一管的凸出部62并且由此支撐，使得無論是對(duì)于水平安裝、豎向安裝還是其它安裝，在接頭10的裝配期間，該墊片使其本身保持就位。以這種方式，在接頭10的裝配期間，用戶或安裝工不必手動(dòng)地將墊片30保持就位。與如果墊片僅由適配器20支撐和保持相比，使用第一管12的凸出部62以這種方式支撐和保持墊片30提供了更安全可靠的裝配。另外，在某些實(shí)施方式中，因?yàn)閴|片30直接由第一管12支撐，所以該墊片從下游附接表面21到幾乎適配器20的外周覆蓋該適配器的基本上整個(gè)上游表面24。以這種方式，上游表面24沒有哪個(gè)部分暴露于該擴(kuò)口端部18。因此，在裝配期間或之后，擴(kuò)口端部18被阻止接觸及潛在地?fù)p壞適配器20。墊片30被構(gòu)造用以在適配器20和第二管14的擴(kuò)口端部18之間提供密封。在某些實(shí)施方式中，墊片30由柔性材料制成，所述柔性材料諸如橡膠、泡沫、硅樹脂、聚合物、石墨等。在一些實(shí)施方式中，該柔性材料是可變形的、可壓縮的、和/或有彈性的。在夾具40被扣緊時(shí)，墊片30擠壓適配器20和擴(kuò)口端部18，并且抵靠適配器20和擴(kuò)口端部18至少部分地變形，從而在適配器和擴(kuò)口端部之間形成密封或屏障。換言之，墊片30促進(jìn)消除該墊片、適配器20、和擴(kuò)口端部18之間的開口。然而，在制造期間所引起的不一致會(huì)造成適配器20、墊片30、和/或擴(kuò)口端部18中的差異，這會(huì)導(dǎo)致該墊片和該適配器和/或擴(kuò)口端部之間更寬的間隙。為此，在某些實(shí)施方式中，墊片30可以包括隆起的環(huán)狀脊部39(例如，突起部)，形成在該墊片的下游表面36中(參見例如圖2和圖4)。環(huán)狀脊部39被構(gòu)造用以確保在適配器20或擴(kuò)口端部不均勻或具有不一致或制造差異的情況下，在墊片30和擴(kuò)口端部18之間形成密封。在其它實(shí)施例中，代替在下游表面36上的隆起的環(huán)狀脊部39或除此之外，墊片30可以包括在上游表面34上的隆起的環(huán)狀脊部。參照?qǐng)D5，第二管14的擴(kuò)口端部18分別包括上游擴(kuò)口表面和下游擴(kuò)口表面70、72以及臺(tái)階74。上游擴(kuò)口表面70是凹面并且下游擴(kuò)口表面72是凸面。擴(kuò)口端部18的上游擴(kuò)口表面70限定了一曲面，該曲面具有與墊片30的凸形下游表面36的半徑相對(duì)應(yīng)的半徑。換言之，擴(kuò)口端部18的上游擴(kuò)口表面70的半徑近似等于墊片30的下游表面36，并且該擴(kuò)口端部的下游擴(kuò)口表面72的半徑近似等于該擴(kuò)口端部的上游表面的半徑加上該擴(kuò)口端部的厚度。當(dāng)被裝配好時(shí)，擴(kuò)口端部18的上游擴(kuò)口表面70匹配地接合或可嵌套地接納墊片30的凸形下游表面36。因此，凹形上游擴(kuò)口表面70基本上平齊抵靠凸形下游表面36。在上游擴(kuò)口表面70由于制造異常或其它原因而不平齊抵靠墊片30的凸形下游表面36的情況下，該墊片的環(huán)狀脊部39被構(gòu)造用以確保在墊片30和擴(kuò)口端部18之間形成密封。在第二管的外徑與第一管的外徑相同或類似的情況下，擴(kuò)口端部18的臺(tái)階74便于第二管14與第一管12的聯(lián)接和錯(cuò)位。換言之，即使第一管和第二管12、14的外徑相同，因?yàn)榕_(tái)階74,該第二管仍然能夠與該第一管軸向錯(cuò)位且密封到該第一管。一般而言,管的內(nèi) 徑與管的外徑成正比。換言之，一管的外徑越大或越小，那么該管的內(nèi)徑分別越大或越小。因此，因?yàn)榻宇^10方便了具有類似外徑的管的聯(lián)接和錯(cuò)位，所以該接頭還方便了具有類似內(nèi)徑的管的聯(lián)接和錯(cuò)位，與不同內(nèi)徑相比，類似內(nèi)徑對(duì)應(yīng)于管中壓降的減少。參照?qǐng)D6，夾具40包括基本上環(huán)狀的V形卡箍42和張緊帶44。V形卡箍42和張緊帶44共同地促使擴(kuò)口端部18抵靠墊片30和適配器20，以及促使該適配器抵靠墊片30。能夠通過緊固機(jī)構(gòu)48 (參見圖I)對(duì)張緊帶44進(jìn)行調(diào)整以扣緊V形卡箍42抵靠擴(kuò)口端部18、墊片30、和適配器20，這最終在第一管和第二管12、14之間形成接頭。V形卡箍42包括兩個(gè)成角度的壁45、46，所述每個(gè)壁具有內(nèi)表面和外表面80、82。內(nèi)表面80中的至少一個(gè)并且優(yōu)選地兩個(gè)是凹面并且限定具有與下游擴(kuò)口表面72相同半徑的曲面，該半徑分別對(duì)應(yīng)于墊片30和適配器20的下游表面36、24的半徑。以這種方式，凹形內(nèi)表面80中的任一個(gè)能夠匹配地接合或可嵌套地接納第二管14的凸形下游擴(kuò)口表面72。換言之，夾具40的凹形內(nèi)表面80能夠基本上平齊抵靠凸形下游擴(kuò)口表面72。內(nèi)表面80中的另一個(gè)(即，不與下游擴(kuò)口表面72匹配地接合的內(nèi)表面)被構(gòu)造用以匹配地接合或可嵌套地接納適配器20的上游表面22。如上所討論的，適配器20的上游表面22具有比下游表面24稍大的半徑。更具體地，在一些實(shí)施例中，上游表面22的半徑近似等于第二管14的下游擴(kuò)口表面72的半徑。因?yàn)閂形卡箍42的內(nèi)表面80可匹配地接 合的表面具有相同的半徑，所以內(nèi)表面80也能夠具有相同的半徑，這允許夾具40是對(duì)稱的。提供對(duì)稱的夾具40能夠消除通常與如下夾具相關(guān)聯(lián)的安裝誤差和時(shí)間具有指定的且不同構(gòu)造的上游側(cè)和下游側(cè)。如上所討論的，彎曲的匹配表面的半徑彼此對(duì)應(yīng)并且在某些實(shí)施例中可以相同。而且，該半徑能夠是不同的，這基于第一管和第二管12、14的直徑。例如，對(duì)于具有第一直徑(例如，四英寸)的管，適配器20的下游表面24的半徑能夠具有第一尺寸(例如，90mm)。相反，對(duì)于具有第二直徑(例如，五英寸)的管，適配器20的下游表面24的半徑能夠具有不同于該第一尺寸的第二尺寸(例如，110mm)。以這種方式，對(duì)于不同規(guī)格的管，接頭10允許類似的錯(cuò)位能力。參照?qǐng)D8，接頭200圖示為類似于接頭10，除了適配器210不具有中空內(nèi)部并且接頭200包括環(huán)狀加強(qiáng)特征或加強(qiáng)圈220、230之外。加強(qiáng)特征220定位成在下游管的擴(kuò)口端部240和夾具250之間。加強(qiáng)特征220能夠具有對(duì)應(yīng)于擴(kuò)口端部240和夾具250的曲率的曲率。更具體地，該加強(qiáng)特征具有上游表面，該上游表面的曲率半徑與擴(kuò)口端部240的下游表面的曲率半徑相同；以及下游表面，該下游表面的曲率半徑與夾具250的上游或內(nèi)表面的曲率半徑相同。在某些實(shí)施方式中,加強(qiáng)特征220由剛性材料制成。加強(qiáng)特征230能夠被一體化到夾具250中或固定到該夾具的外表面。加強(qiáng)特征220、230對(duì)接頭200提供補(bǔ)加強(qiáng)度和應(yīng)力減低。雖然以上說明書使用了諸如“上游”或“下游”之類的描述性術(shù)語，但是這樣的描述是相對(duì)于接頭10在所示的實(shí)施例中相對(duì)于流經(jīng)管的流體的特定定向而言的。鑒于本公開，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，如果接頭10的定向或流向是反向的，則這類描述性術(shù)語可以顛倒。在不脫離其精神或基本特性的前提下，本主題可以其它特定形式具體化。所描述的實(shí)施例將被視為在所有方面僅僅只是說明性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍是通過所附的權(quán)利要求而不是通過前面的描述而指明的。在權(quán)利要求的等同的含義和范圍內(nèi)的所有更改將包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將第一管連接到第二管的法蘭接頭，包括 適配器，所述適配器聯(lián)接到所述第一管，所述適配器包括凸表面； 墊片，所述墊片包括第一凹表面和第二凸表面，所述墊片的所述第一凹表面能與所述適配器的所述凸表面匹配地接合，并且所述第二凸表面能與所述第二管匹配地接合，其中所述墊片被支撐在所述第一管上；以及 夾具，所述夾具包括凹表面，所述凹表面能與所述第二管匹配地接合以將所述墊片固定到所述適配器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述適配器的所述凸表面包括第一曲率半徑，所述墊片的所述第一凹表面包括第二曲率半徑，所述墊片的所述第二凸表面包括第三曲率半徑，并且所述夾具的所述凹表面包括第四曲率半徑，其中所述第一曲率半徑等于所述第二曲率半徑，所述第一曲率半徑和所述第二曲率半徑中的每一個(gè)均小于所述第三曲率半徑，并且所述第三曲率半徑小于所述第四曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述適配器的所述凸表面包括第一凸表面，所述適配器進(jìn)一步包括第二凸表面，其中所述夾具的所述凹表面包括第一凹表面，所述夾具進(jìn)一步包括第二凹表面，并且其中所述夾具的所述第二凹表面能與所述適配器的所述第二凸表面匹配地接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的法蘭接頭，其中所述適配器的所述第一凸表面的曲率半徑小于所述適配器的所述第二凸表面的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的法蘭接頭，其中所述夾具的所述第一凹表面的曲率半徑等于所述夾具的所述第二凹表面的曲率半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述夾具在橫截面上是對(duì)稱的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述墊片包括脊部，所述脊部形成在所述墊片的所述第一凹表面和所述第二凸表面中的至少一個(gè)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述適配器包括中空內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的法蘭接頭，其中所述適配器具有大體上V形的橫截面。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述墊片具有限定了中央開口的基本上環(huán)形的形狀，并且其中所述墊片包括多個(gè)耳片，所述多個(gè)耳片至少部分地延伸到所述開口中。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的法蘭接頭，其中所述適配器、所述墊片、和所述夾具被構(gòu)造用以當(dāng)所述第一管和所述第二管在角度上錯(cuò)位達(dá)到預(yù)定的角度時(shí)，連接所述第一管和所述第二管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的法蘭接頭，其中所述預(yù)定的角度是約2度。
13.一種管組件，包括 第一管，所述第一管包括第一端部； 第二管，所述第二管包括擴(kuò)口端部，所述擴(kuò)口端部具有彎曲壁，所述彎曲壁具有特定的曲率； 適配器，所述適配器聯(lián)接到所述第一管，所述適配器包括彎曲表面，所述彎曲表面具有與所述特定的曲率相應(yīng)的曲率； 墊片，所述墊片定位在所述擴(kuò)口端部的所述彎曲壁和所述適配器的所述彎曲表面之間，所述墊片具有與所述特定的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率，其中所述墊片被支撐在所述第一管上；以及 夾具，所述夾具包括彎曲表面，所述彎曲表面具有與所述特定的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率，所述夾具能被扣緊以使所述擴(kuò)口端部的彎曲壁抵靠所述墊片而固定，并且使所述墊片抵靠所述適配器的所述彎曲表面而固定。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，其中所述墊片具有限定了中央開口的基本上環(huán)形的形狀，所述中央開口比所述第一管的外周稍大，并且其中所述墊片包括至少一組相對(duì)的耳片，所述至少一組相對(duì)的耳片至少部分地延伸到所述開口中，所述相對(duì)的耳片之間的最大距離小于所述第一管的直徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，其中所述墊片在所述適配器和所述第二管的所述擴(kuò)口端部之間形成密封，并且其中當(dāng)所述第一管相對(duì)于所述第二管錯(cuò)位時(shí)，所述密封被維持。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，其中所述墊片從所述第一管徑向向外延伸到所述適配器的近似徑向最外周。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，進(jìn)一步包括環(huán)狀加強(qiáng)圈，所述加強(qiáng)圈定位在所述第二管的所述擴(kuò)口端部和所述夾具之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，進(jìn)一步包括環(huán)狀加強(qiáng)圈，所述加強(qiáng)圈聯(lián)接到所述夾具的外表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管組件，其中所述適配器形成在所述第一管的壁中。
20.一種球形接頭組件，包括 第一管的第一端部，所述第一端部具有非擴(kuò)口端； 第二管的第二端部，所述第二端部包括擴(kuò)口端，所述擴(kuò)口端具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有第一曲率半徑；以及外表面，所述外表面具有第二曲率半徑，并且所述第二端部進(jìn)一步包括毗鄰所述擴(kuò)口端的臺(tái)階； 適配器，所述適配器聯(lián)接到所述第一端部，所述適配器包括第一彎曲表面，所述第一彎曲表面具有第三曲率半徑；以及第二彎曲表面，所述第二彎曲表面具有不同于所述第三曲率半徑的第四曲率半徑； 墊片，所述墊片定位在所述第二端部的所述擴(kuò)口端和所述適配器的所述第一彎曲表面之間，所述墊片由所述第一管的所述第一端部支撐，所述墊片具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有所述第三曲率半徑；以及外表面，所述外表面具有所述第一曲率半徑，所述內(nèi)表面與所述適配器的所述第一彎曲表面匹配并且所述外表面與所述擴(kuò)口端部的所述內(nèi)表面匹配，其中所述墊片進(jìn)一步包括隆起的脊部，所述脊部密封地接合所述第二端部的所述擴(kuò)口端；以及 夾具，所述夾具包括對(duì)稱的V形卡箍，所述V形卡箍具有第一彎曲表面和第二彎曲表面，所述第一彎曲表面具有所述第二曲率半徑并且所述第二彎曲表面具有所述第四曲率半徑，并且其中所述V形卡箍的所述第一彎曲表面與所述擴(kuò)口端部的所述外表面匹配，并且所述V形卡箍的所述第二彎曲表面與所述適配器的所述第二彎曲表面匹配。
全文摘要
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于將第一管(12)連接到第二管(14)的法蘭接頭(10)包括適配器(20)，該適配器聯(lián)接到第一管。該適配器包括凸表面(24)。該法蘭接頭還包括墊片(30)，該墊片帶有第一凹表面(34)和第二凸表面(36)。該墊片的第一凹表面可與適配器的凸表面匹配地接合。該第二凸表面可與第二管匹配地接合。墊片被支撐在第一管上。該法蘭接頭進(jìn)一步包括夾具(40)，該夾具包括凹表面(80)，該凹表面可與第二管匹配地接合以將墊片固定到適配器。
文檔編號(hào)F16L21/06GK102713395SQ201080053740
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者J.德羅斯特, R.謝林 申請(qǐng)人:卡明斯Ip公司