TWI385331B - 用於管聯結器之密封構件 - Google Patents

Description

用於管聯結器之密封構件

本發明關於與機械式管聯結器一起使用以確保一流體密封接頭的可撓封件。

用於將管元件端對端地連結在一起的機械式聯結器包括可互連區段，其可定位成周向地圍繞同軸對準管元件之末端部分。本說明書中"管元件"一辭的使用係指任何管狀物品或是具有一管狀樣式的組件。管元件包含管料，管配件譬如彎頭、帽蓋和T形管以及流體控制組件譬如閥、異徑接頭、濾清器、限流器、壓力調節器及類似物。

每一機械式聯結器區段包括一具有拱形表面的殼體，此等拱形表面從殼體徑向向內地突出並且接合於平口管元件或是繞每一待連結管元件延伸的周向溝槽。拱形表面與管元件之間的接合對接頭提供機械式約束並且確保管元件即使是在高內部壓力及/或外力的條件下依然保持連結。殼體定義一環形通道收納一密封構件、通常是一彈性體環，其接合於每一管元件之末端並且與此等區段合作以提供一流體密封效果。此等區段具有連接構件，其通常呈從殼體往外突出之凸耳(lug)的樣式。此等凸耳適於接收可調整上緊以將該等區段互朝對方拉近的繫結件，譬如螺母和螺栓。

為確保聯結器與管元件之間有良好配合，習知聯結器上的拱形表面會有一與其希望接合之管元件之外表面之曲率半徑大致匹配的曲率半徑。就用於有槽管元件的聯結器來說，拱形表面的曲率半徑小於在溝槽外側之管元件外表面的曲率半徑，使得拱形表面貼切地裝入並接合於此等溝槽。

習知聯結器之此種聯結器拱形表面與管元件外表面的幾何關係會在使用機械式聯結器時得到一冗長耗時的安裝程序。一般而言，技工收到多個區段被螺栓接在一起且環封件被困在區段之通道內的聯結器。技工首先解除螺栓以拆解該聯結器，移除環封件，潤滑該聯結器(未經預潤滑的情況)且將其放在待連結之管元件的末端周圍。環封件之安裝作業要求其經過潤滑及拉伸以配合管元件，這常常是一項既困難又麻煩的工作，因為環封件通常是剛硬的，而且潤滑作用使得封件難以被人操縱。在環封件於兩個管元件上就定位之後，將該等區段一次一個地跨放在管元件的末端上且用這些區段抵緊環封件將其困住。在安放過程中，使這些區段接合於封件，拱形表面與溝槽對準，且將螺栓插穿過凸耳，將螺母旋到螺栓上並且旋緊、使聯結器區段互朝對方拉近、壓縮封件並使拱形表面接合在溝槽內。

如以上敘述明顯表示，依據習知技藝之機械式管聯結器的安裝作業要求技工處理通常至少七個的獨立零件(在聯結器具有二以上之區段時會有更多零件)，且必須徹底拆解及重新組裝該聯結器。如果技工可以不用先徹底拆解機械式管聯結器然後將其一塊一塊地重新組裝就能安裝該機械式管聯結器，則會省下大量的時間、心力和花費。

本發明關於一種密封構件，其可被定位在具有複數個區段之一聯結器的各區段之間。該聯結器係用於將管元件固定在一起成端對端關係。該等管元件有一大致圓柱形輪廓的外表面。該等區段具有面向內部的拱形表面，該等拱形表面可與該等管元件外表面接合。該等區段具有用以將該等區段拉到一起的可調整上緊連接構件。該密封構件包括一可撓彈性環，其有一適於接合該等管元件之外表面的環內表面。該環內表面有一大小設定為在該等管元件插入該等區段之間後接收該等管元件的直徑。該環有一環外表面，其具備一大小設定為將該等區段支撐在足以允許該等管元件插入該等區段間之分隔關係的直徑。該等連接構件之上緊作用使該等區段互朝對方移動，壓縮該環。該環可因該等區段之運動而變形以許可該等拱形表面與該等管元件接合。

較佳來說，該環內表面包括沿該環周向地延伸的第一和第二唇狀部。該等唇狀部被定位在該環之相反側上成分隔關係且大致向內互朝對方突出。該等唇狀部適於接合該等管元件之外表面且在該環被該等區段壓縮時構成一流體密封效果。

該第一和第二唇狀部每一者具有一從該環面向外部的錐形表面。該等錐形表面有一大小設定為在該等管元件被插入該等區段之間時接合並導引該等區段間之該等管元件的寬度。

該密封構件亦可有一構成該環外表面的背壁。第一和第二側壁被定位在該環之相反側上成分隔關係。該等側壁從該背壁大致徑向向內地延伸。該第一唇狀部被附接至該第一側壁，且該第二唇狀部被附接至該第二側壁。一舌狀部被附接至該背壁且沿該環周向地延伸。該舌狀部被定位在該第一和第二唇狀部之間且大致徑向向內地突出。該舌狀部在該等管元件插入該等區段之間後接合於該等管元件的末端。該舌狀部促進該等區段相對於該等管元件的定位。

較佳來說，該舌狀部包括一附接至該背壁的舌根部，及一從該舌根部伸出的舌尖部。該舌尖部有一小於該舌根部的厚度，且一對肩部形成在該舌狀部的相反側上介於該舌根部與該舌尖部之間。該等肩部之每一者有一用來在該等管元件插入該等區段之間後接合並導引該等管元件的錐形輪廓形狀。

圖1示出一依據本發明之密封構件10的透視圖。密封構件10包括一具有一環內表面14的可撓彈性環12。較佳來說，環內表面14係由一對唇狀部16構成，該對唇狀部被附接至從一背壁24伸出的相應側壁20和22。背壁24提供一沿該環周向地延伸的環外表面26。該等側壁及唇狀部被定位在環12之相反側上形成分隔關係。唇狀部16和18大致向內互朝對方突出且具有相應錐形表面28和30，其向內往環12之中心傾斜當作一導入件以將管元件導引至如下所述與密封構件接合。

在密封構件32之一較佳實施例中，示於圖2，環12更包含一舌狀部34。舌狀部34被定位在唇狀部16和18之間，且有一被附接至背壁24背對於環外表面26的舌根部36。舌狀部34從背壁24大致徑向向內地突出且沿環12周向地延伸。舌狀部可為大致連續的，如圖2所示，或者可如圖2A所示包括沿著該環相互呈分隔關係的複數個區段34a。在圖2B所示之另一實施例中，舌狀部34之舌根部36未被附接至背壁24，而是有一喇叭狀基礎36a接合於背壁及側壁20和22以維持舌狀部在唇狀部16和18之間就定位。

在一較佳實施例32中，最佳示於圖3，舌狀部34有一從舌根部36伸出的舌尖部38。舌尖部38之厚度40小於舌根部36之厚度42。這種尺寸關係導致一對肩部44和46形成在舌根部與舌尖部之間。較佳來說，肩部44和46具有錐形輪廓形狀用以如下所述接合並導引管元件。約不超過30°的錐角48對於舌狀部34的功能是有利的。

如圖4所示，密封構件譬如10和32被用於機械式聯結器50以將管元件固定在一起成端對端關係，此等密封構件確保一流體密封接頭。(以下就密封構件實施例32進行說明，應理解到這些說明適用於依據本發明之所有密封構件實施例。)

聯結器50包括複數個聯結器區段，在此實例中是二個區段52和54。該等聯結器區段藉由可調整上緊的連接構件56將其相互連接，此等連接構件較佳包括從每一區段之末端往外伸出且被定位成相面對關係用以接收繫結件60(譬如螺栓62和螺母64)的凸耳58。每一區段亦具有被定位成相互分隔關係且面向內部用以與如下所述之相應管元件之外表面接合的一對拱形表面66。

圖4更示出處於一預先組裝狀態的聯結器50，其中區段52和54被支撐在環外表面26上，該等區段由繫結件60將其固持在一起呈該預先組裝狀態。聯結器50在生產工廠於受控條件下被預先組裝，且在該預先組裝狀態下到達施工現場，立即可供使用。如圖5所示，密封構件32被設計成使得環外表面26有一大小設定為將區段52和54維持在有充分空隙之分隔關係的直徑68，藉以允許管元件70和72能在不拆解該聯結器之條件下被插入區段52和54之間。依據本發明之封件的使用因此在縮減管接頭之組裝作業所需勞力的方面提供顯著好處，因為聯結器在安裝之前不需要徹底或甚至部分的拆解作業。密封構件32亦有充分剛度使聯結器區段在運輸及安裝期間之處置的全程當中維持在分隔關係，但仍是彈性可撓的，允許其視需要在繫結件60被上緊以將聯結器區段52和54互朝對方拉近且使聯結器拱形表面66與管元件如圖6和7所示接合而將管元件70和72固定成端對端關係並提供一流體密封接頭之時變形。

要注意到唇狀部16和18之錐形表面28和30各有一寬度74(見圖3)，其大小被設定為使得管元件在被插入聯結器50內時即會在錐形表面上接合於唇狀部(見圖5)。這種錐形唇狀部幾何形狀促進管接頭與預先組裝聯結器的組裝作業。該等唇狀部當作一導入件將管元件導引至與封件正確接合，並且免除習知封件必須要進行之將封件移離聯結器及以人工方式將其拉伸變形使該封件能夠接收管元件的需求。

舌狀部34亦增進將管元件快速方便地安裝到預先組裝聯結器50內的能力。肩部44和46之錐形輪廓更當作一導入件將管元件導引至與密封構件32正確接合。肩部44和46接合於管元件之末端並且限制舌狀部伸入管元件內孔內的程度，其在此可能阻礙流體流動並且加大落差損失。因接頭內之阻力而導致的落差損失在擁有許多接頭的長管道會變得明顯的大，且是必須避免之事。舌狀部本身更當作一擋塊使區段52和54之拱形表面66對準於管元件外表面上之一期望目標處，在圖5和6所示實例中是周向溝槽74和76。溝槽與拱形表面之間的接合作用提供機械式約束使管元件固定於聯結器。

幾乎任何類型的管元件都會從依據本發明之封件的使用當中獲利。若是使用平口管元件(圖中未示)，則目標處可為形成在外表面上的目視記號以指出管元件與聯結器之間的正確接合深度。如圖8和9所示，可用具有肩部78之管元件(圖8)或是具有擴口端80之管元件(圖9)與依據本發明之密封構件一起使用，該密封構件可輕易做幾何形狀修飾以接收各種類型的管元件。

依據本發明之密封構件亦可用於任何類型的多區段聯結器，其中一封件被用來維持處於一預先組裝狀態下之各區段間的分隔。聯結器本身可具有會提供額外空隙讓管元件插入、允許各區段在預先組裝狀態下更為相互靠近且仍然許可在不進行任何拆解的條件下讓管元件直接插入的補強處。為此之故，圖4所示聯結器是可變形的，如圖4和7之比較可見。在未變形狀態下，拱形表面66有一大於其所連結之管元件的曲率半徑，且表面66亦正對著一小於180°的弧。這種幾何形狀在聯結器上之3點鐘位置及9點鐘位置(以兩區段聯結器為例)提供空隙允許管元件插入。聯結器區段因上緊繫結件60的作用而變形，這將區段52和54互朝對方拉近且強迫拱形表面66接合於管元件並符合於其曲率半徑。

圖10示出一管聯結器82，其具有在拱形表面66之相反端具備缺口86的區段84。此等缺口為該聯結器提供期望的空隙增補。圖11示出一有鉸鏈聯結器88，其中一利用一密封構件32將區段90和92維持敞開以許可管元件插入。在圖12中，密封構件94有一側壁96寬於其另一側壁98。這種幾何形狀使被附接至側壁96之唇狀部100定位在一小於被附接至側壁98之唇狀部102的直徑。不同直徑的唇狀部允許封件被用來連結具有不同直徑之管元件104和106。

依據本發明用於多區段聯結器的密封構件在管接頭的組裝作業方面提供顯著好處，因為其許可聯結器在一預先組裝狀態下被維持為分隔關係，有助於接頭之組裝而不需要先行拆解聯結器。

10．．．密封構件

12．．．可撓彈性環

14．．．環內表面

16．．．唇狀部

18．．．唇狀部

20．．．側壁

22．．．側壁

24．．．背壁

26．．．環外表面

28．．．錐形表面

30．．．錐形表面

32．．．密封構件

34．．．舌狀部

34a．．．舌狀部區段

36．．．舌根部

36a．．．喇叭狀基礎

38．．．舌尖部

44．．．肩部

46．．．肩部

50．．．機械式聯結器

52．．．聯結器區段

54．．．聯結器區段

56．．．連接構件

58．．．凸耳

60．．．繫結件

62．．．螺栓

64．．．螺母

66．．．拱形表面

70．．．管元件

72．．．管元件

74．．．周向溝槽

76．．．周向溝槽

78．．．管元件肩部

80．．．管元件擴口端

82．．．管聯結器

84．．．聯結器區段

86．．．缺口

88．．．有鉸鏈聯結器

90．．．聯結器區段

92．．．聯結器區段

94．．．密封構件

96．．．側壁

98．．．側壁

100．．．唇狀部

102．．．唇狀部

104．．．管元件

106．．．管元件

圖1是一依據本發明之一密封構件之一實施例的部分剖除的透視圖；圖2是一依據本發明之一密封構件之另一實施例的部分剖除的透視圖；圖2A是一依據本發明之一密封構件之另一實施例的部分剖除的透視圖；圖2B是一依據本發明之一密封構件之另一實施例的部分剖除的透視圖；圖3是一依據本發明之一密封構件實施例的橫向剖面圖；圖4是一使用依據本發明之一密封構件的聯結器的軸向剖面圖；圖5和6是圖4所示聯結器的縱向剖面圖；圖7是一圖4所示聯結器的軸向剖面圖；圖8和9是使用依據本發明之密封構件的管接頭的縱向剖面圖；圖10和11是使用依據本發明之密封構件的管聯結器實施例的軸向視圖；且圖12是一依據本發明之一密封構件之一實施例的縱向剖面圖。

10．．．密封構件

12．．．可撓彈性環

14．．．環內表面

16．．．唇狀部

18．．．唇狀部

20．．．側壁

22．．．側壁

24．．．背壁

26．．．環外表面

28．．．錐形表面

30．．．錐形表面

Claims (21)

1. 一種密封構件，其可被定位在具有複數個區段之一聯結器的各區段之間，該聯結器係用於將管元件固定在一起成端對端關係，該等管元件有一大致圓柱形輪廓的外表面，該等區段具有面向內部且可與該等管元件外表面接合的拱形表面，該等區段具有用以將該等區段拉到一起的可調整上緊連接構件，該密封構件包括：一可撓彈性環，其有一適於接合該等管元件之該等外表面的環內表面，該環內表面有一大小設定為在該等管元件插入該等區段之間後接收該等管元件的直徑，該環有一環外表面，其具備一大小被設定為將該等區段支撐在足以允許該等管元件插入該等區段間之分隔關係的直徑；且其中在該等連接構件上緊後，該等區段可互朝對方移動而壓縮該環，該環可因該等區段之運動而變形以許可該等拱形表面與該等管元件接合。
2. 如請求項1之密封構件，其中該環內表面包括沿該環周向地延伸的第一和第二唇狀部，該等唇狀部被定位在該環之相反側上成分隔關係且大致向內互朝對方突出，該等唇狀部適於接合該等管元件之該等外表面且在該環被該等區段壓縮時構成一流體密封效果。
3. 如請求項2之密封構件，其中該第一和第二唇狀部每一者具有一從該環面向外部的錐形表面，該等錐形表面有一大小被設定為在該等管元件被插入該等區段之間時接 合並導引該等區段間之該等管元件的寬度。
4. 如請求項2之密封構件，其中該密封構件包括一背壁以及被定位在該環之相反側上成分隔關係的第一和第二側壁，該等側壁從該背壁大致徑向向內地延伸，該第一唇狀部被附接至該第一側壁，該第二唇狀部被附接至該第二側壁，該第一側壁寬於該第二側壁，導致該第一唇狀部有一小於該第二唇狀部的直徑，許可該環將不同直徑的管密封成端對端關係。
5. 如請求項2之密封構件，其中該密封構件包括：一形成該環外表面的背壁；被定位在該環之相反側上成分隔關係的第一和第二側壁，該等側壁從該背壁大致徑向向內地延伸，該第一唇狀部被附接至該第一側壁，該第二唇狀部被附接至該第二側壁；及一被附接至該背壁且沿該環周向地延伸的舌狀部，該舌狀部被定位在該第一和第二唇狀部之間且大致徑向向內地突出，該舌狀部在該等管元件插入該等區段之間後接合於該等管元件的末端，該舌狀部將該等區段相對於該等管元件定位。
6. 如請求項5之密封構件，其中該舌狀部包括一被附接至該背壁的舌根部及一從該舌根部伸出的舌尖部，該舌尖部有一小於該舌根部的厚度，一肩部被形成在該舌根部與該舌尖部之間。
7. 如請求項6之密封構件，其中該肩部有一錐形輪廓形 狀，其用於在該等管元件插入該等區段之間後接收並導引該等管元件。
8. 如請求項5之密封構件，其中該舌狀部包括一被附接至該背壁的舌根部及一從該舌根部伸出的舌尖部，該舌尖部有一小於該舌根部的厚度，一對肩部被形成在該舌狀部的相反側上介於該舌根部與該舌尖部之間。
9. 如請求項8之密封構件，其中該等肩部之每一者有一錐形輪廓形狀，其用於在該等管元件插入該等區段之間後接收並導引該等管元件。
10. 如請求項9之密封構件，其中該等肩部之該錐形輪廓有一約不超過30°的錐角。
11. 如請求項2之密封構件，其中該密封構件包括：一形成該環外表面的背壁；被定位在該環之相反側上成分隔關係的第一和第二側壁，該等側壁從該背壁大致徑向向內地延伸，該第一唇狀部被附接至該第一側壁，該第二唇狀部被附接至該第二側壁；及一被附接至一舌根部且沿該環周向地延伸的舌狀部，該舌根部與該背壁及該等側壁接合以將該舌狀部定位在該第一和第二唇狀部之間，該舌狀部大致徑向向內地突出，該舌狀部在該等管元件插入該等區段之間後接合於該等管元件的末端，該舌狀部將該等區段相對於該等管元件定位。
12. 如請求項3之密封構件，其中該密封構件包括： 一形成該環外表面的背壁；被定位在該環之相反側上成分隔關係的第一和第二側壁，該等側壁從該背壁大致徑向向內地延伸，該第一唇狀部被附接至該第一側壁，該第二唇狀部被附接至該第二側壁；及一被附接至該背壁且沿該環周向地延伸的舌狀部，該舌狀部被定位在該第一和第二唇狀部之間且大致徑向向內地突出，該舌狀部在該等管元件插入該等區段之間後接合於該等管元件的末端，該舌狀部將該等區段相對於該等管元件定位。
13. 如請求項12之密封構件，其中該舌狀部包括一被附接至該背壁的舌根部及一從該舌根部伸出的舌尖部，該舌尖部有一小於該舌根部的厚度，一對肩部被形成在該舌狀部的相反側上介於該舌根部與該舌尖部之間。
14. 如請求項13之密封構件，其中該等肩部有一錐形輪廓形狀，其用於在該等管元件插入該等區段之間後接收並導引該等管元件。
15. 如請求項14之密封構件，其中該等肩部之該錐形輪廓有一約不超過30°的錐角。
16. 如請求項5之密封構件，其中該舌狀部沿該環大致連續地延伸。
17. 如請求項5之密封構件，其中該舌狀部包括被定位為沿該環成分隔關係的複數個區段。
18. 一種密封環，其可被定位在具有複數個區段之一聯結器 的各區段之間，該聯結器係用於將管元件固定在一起成端對端關係，該等管元件有一大致圓柱形輪廓的外表面，該等區段具有面向內部且可與該等管元件外表面接合的拱形表面，該等區段具有用以將該等區段拉到一起的可調整上緊連接構件，該密封環包括：一徑向面向的背壁，其有一環外表面，該環外表面具備一大小設定為將該等區段支撐在足以允許該等管元件插入該等區段間之分隔關係的直徑；從該背壁大致徑向向內地延伸的第一和第二側壁，該等側壁在該環之相反側上成分隔關係；分別被附接至該第一和第二側壁的第一和第二唇狀部，該等唇狀部向內互朝對方突出，每一唇狀部有一面向外部且適於接合並導引被插入該等區段間之該等管元件的錐形表面；一被附接至該背壁且沿該環周向地延伸的舌狀部，該舌狀部被定位在該第一和該第二唇狀部之間且大致徑向向內地突出，該舌狀部可在該等管元件插入後接合於該等管元件以將該等區段相對於該等管元件定位；且其中在該等連接構件上緊後，該等區段可互朝對方移動壓縮該環，該環可因該等區段之運動而變形以許可該等拱形表面與該等管元件接合。
19. 如請求項18之密封構件，其中該舌狀部包括一被附接至該背壁的舌根部及一從該舌根部伸出的舌尖部，該舌尖部有一小於該舌根部的厚度，一對肩部被形成在該舌狀 部的相反側上介於該舌根部與該舌尖部之間。
20. 如請求項19之密封構件，其中該等肩部有一錐形輪廓形狀，其用於在該等管元件插入該等區段之間後接收並導引該等管元件。
21. 如請求項20之密封構件，其中該等肩部之該錐形輪廓有一約不超過30°的錐角。