本申請是申請日為2013年10月2日、國際申請號為pct/us2013/063023、國家申請號為201380059749.7、發明名稱為“聯接元件以及包含聯接元件的管道加工設備”的發明專利申請的分案申請。

相關申請

本申請要求享有2012年10月4日提交的共同懸而未決的美國臨時專利申請號61/709,742的權益，茲以參見的方式將其全部內容并入本文中。

本公開總體上涉及管道加工設備，并且更具體地，涉及用于加工大直徑管道的管道加工設備。

背景技術：

存在各種不同的聯接元件用于各種不同的環境和應用中。一種需要聯接元件的示例性應用是管道加工設備，上述管道加工設備可實現在管道上的各種加工工藝。一種上述工藝包括切割管道。大直徑的管道可通過分割式框架管道加工設備來進行切割，該分割式框架管道加工設備包括從相應側環繞管道并圍繞管道聯接在一起的的兩個半框架。上述管道切割機包括工具或切割裝置，該工具或切割裝置包圍管道并在切割工藝過程中以小增量朝著管道移動，以便慢慢地切入管道中。最后，在朝著管道調節許多小增量之后，管道將被完全切開。

上述管道加工設備包括適于支承切割工具的工具支承件。上述工具支承件通過多個螺紋緊固件固定就位。每個工具支承件均必須通過一只手保持就位，而另一只手開始擰緊所述多個緊固件。必須充分擰緊幾個螺紋緊固件以便于操作者通過另一只手松開工具支承件。而且，為了充分擰緊緊固件，必須旋轉許多次緊固件。因此，將工具支承件固定就位的工藝是需要大量時間和精力來實現的繁瑣的任務。

另外，在其它應用中的聯接元件的使用也是繁瑣的。此外，聯接元件可能在實現所需的聯接方面是無效的和/或當需要聯接時，聯接元件可能易于變成斷開聯接。

聯接元件還具有被限制的使用。也就是說，有些聯接元件適于一種特定的應用或環境，并且上述聯接元件在其它應用或環境中不能使用，從而限制了聯接元件的可用性。

因此，希望提供一種聯接元件，該聯接元件易于使用，在提供所需的聯接方面是有效的，并且可用于多種環境。

技術實現要素：

本公開由所附權利要求限定，并且在該部分中不應當做對這些權利要求的限制。

在一個方面，提供了一種管道加工設備，該管道加工設備包括：框架；聯接到框架并可相對于框架移動的工具承載體；聯接到工具承載體并適于支承工具用于與工具承載體一起相對于框架移動的工具支承件；以及適于將工具支承件聯接到工具承載體的聯接元件。聯接元件包括適于接合工具承載體的軸以及聯接到軸并可在聯接狀態和斷開聯接狀態之間相對于軸旋轉的接合元件，在該聯接狀態下，接合元件將工具支承件聯接到工具承載體，在該斷開聯接狀態下，接合元件不將工具支承件聯接到工具承載體。

在另一個方面，提供了一種聯接元件，并且該聯接元件包括軸和限定從其穿過并包括凸出部的接合元件。軸至少部分地定位在空腔中并延伸穿過空腔。軸適于相對于接合元件旋轉。聯接元件還包括：至少部分地定位在空腔中并可相對于接合元件移動的柱塞；以及至少部分地定位在柱塞和接合元件之間的空腔中的偏置元件。

附圖說明

結合下列附圖和具體實施方式能夠更好地理解本公開。在附圖中的部件不一定是按比例繪制的，而是把重點放在示出本公開的原理。

圖1是根據一實施例的示例性環境的頂部前立體圖，在該環境下可利用示例性聯接元件，示例性環境包括聯接到管道的示例性管道加工設備。

圖2是根據一個實施例的圖1中示出的管道加工設備的底部后立體圖。

圖3是根據一個實施例的圖1中示出的管道加工設備的前視圖，其中拆去其一部分以示出管道加工設備的內部部件。

圖4是根據一實施例的圖1中示出的示例性工具支承件和多個示例性聯接元件的放大前視圖，其中示出的聯接元件處于聯接狀態中。

圖5是根據一實施例的圖1中示出的工具支承件和多個聯接元件的放大前視圖，其中示出的聯接元件處于斷開聯接狀態中。

圖6是根據一實施例的圖1中示出的聯接元件之一的頂部立體圖。

圖7是根據一實施例的圖6中示出的聯接元件的底部立體圖。

圖8是根據一實施例的圖6中示出的聯接元件的底部視圖。

圖9是根據一實施例的沿聯接元件的圖8中的線9-9剖開的剖視圖。

圖10是根據一實施例的圖6中示出的聯接元件的分解圖。

具體實施方式

參照圖1至圖3，示出了適于加工不同直徑的管道p的管道加工設備20的一個示例性實施例。在一些示例性實施例中，設備20完全切斷管道p。在另一些示例性實施例中，設備20制備用于聯接到另一管道的管道p的端部。在又一些示例性實施例中，設備20既完全切割又制備用于聯接到另一管道的管道p。

在示出的示例性實施例中，管道加工設備20由兩個結合在一起的半圓形節段24a、24b形成并包括框架28和工具承載體32。兩個節段24a、24b一起包括框架28和工具承載體32，使得框架28的第一部分和工具承載體32的第一部分包含在一個節段24a中，并且框架28的第二部分和工具承載體32的第二部分包含在另一個節段24b中?？蚣?8具有柱形件36，該柱形件延伸到兩個半圓形節段24a、24b外側并容納適于與適合的驅動馬達44(例如具有適合的齒輪減速裝置的空氣馬達)的小齒輪40?？蚣?8適于聯接到管道p并相對于管道p固定，并且工具承載體32可相對于固定的框架28和管道p轉動?？諝怦R達44適于通過柱形件36中的齒輪傳動系統將工具承載體32相對于框架28旋轉。工具承載體32具有用于與可旋轉地安裝在柱形件36中的小齒輪40嚙合的圓形齒條56。小齒輪40具有開口60，該開口60設置有用于接納驅動馬達44的互補形狀的驅動頭64的多邊形周邊。因此，可以看出，驅動馬達44適于通過由柱形件36中的小齒輪40提供的齒輪系統和工具承載體32上的圓形齒條56將工具承載體32相對于框架28旋轉。

可旋轉的工具承載體32包括一個或多個工具支承件48(在示出的示例性實施例中示出的兩個工具支承件)，該工具支承件支承工具52，用于當工具52圍繞管道p周向旋轉時在管道p上實施切割或加工操作。工具支承件48通過多個聯接元件116聯接到工具承載體32(下面更詳細地描述)。由工具52實施的加工操作可形成垂直于管道p的縱向長度的直邊緣、在管道p的端部上橫向于管道p的縱向長度以及以除了九十度之外的任何角度的斜面或者管道p的具有任意角的邊緣。

設備20還包括四個可調節的夾持元件或聯接元件68，該夾持元件或聯接元件可與管道p的外部接合并具有適合的調節能力，以將設備20聯接到管道p并將設備20定位在管道p的中心。

如在圖3中最佳看到的那樣，工具承載體32通過多個滾柱軸承72可旋轉地安裝在框架28上并由框架28支承。滾柱軸承72騎在工具承載體32內部上的圓形軸承座圈76中。

多個凸出部80可調節地移動到推進元件84的路徑中以及從推進元件84的路徑中移出，該推進元件84聯接到每個工具支承件48，以將工具52朝著管道p推進。在示出的示例性實施例中，設備20包括用于接合推進元件84的總共兩個凸出部80，然而，設備20可包括任意數量的凸出部80。每個凸出部80聯接到桿88，該桿可由用戶致動以選擇性地將凸出部80移動到推進元件84的路徑中以及從推進元件84的路徑移出。

繼續參照圖1和圖3，并進一步參照圖4至圖10，更具體地示出了工具支承件48之一和用于將工具支承件48聯接到工具承載體32的多個聯接元件116。工具支承件48包括：基部92，可旋轉地聯接到基部92的進給螺桿96；適于支承工具52并且可沿進給螺桿96移動的工具夾持件100；聯接到基部92的渦輪殼體104；由渦輪殼體104支承并至少部分地定位在渦輪殼體104中的渦輪組件108；以及聯接到渦輪組件108的推進元件84。

工具支承件48通過一個或多個聯接元件116(在示出的示例性實施例中示出兩個)聯接到工具承載體32并且可相對于管道p調節，以使基部92的弓形邊緣120與管道p的外周邊接觸或者非常接近于管道p的外周邊。工具夾持件100適于支承工具52并且可沿進給螺桿96朝著管道p和遠離管道p移動(取決于進給螺桿旋轉的方向)。進給螺桿96可具有各種不同的牙型、尺寸、螺距和構造，以便在設備20的使用過程中提供所需的工具移動量。推進元件84聯接到渦輪組件108，并且渦輪組件108聯接到進給螺桿96使得推進元件84與凸出部80的接合使得推進元件84旋轉，從而造成渦輪組件108旋轉，這會旋轉進給螺桿并最終將工具夾持件100和工具52在所需的方向沿進給螺桿96移動。工具聯接器128(例如六角螺母)例如聯接到進給螺桿96的端部，從而提供工具可根據需要聯接到進給螺桿96并旋轉進給螺桿96的位置處。

聯接元件116包括軸132、接合元件136、第一彈性元件140、偏置元件144、柱塞148以及第二彈性元件152。軸132包括靠近其第一端部的加大頭部156，該加大頭部包括適于由工具接合的工具聯接器160，用于軸132的旋轉。在示出的示例性實施例中，工具聯接器160是六角頭型聯接器?？蛇x地，工具聯接器160可以是任何類型的工具聯接器，例如，平頭型或菲利普斯型螺釘驅動聯接器、艾倫扳手聯接器(六角鍵聯接器)或任何其它類型的聯接器。加大頭部156的底部表面164接合接合元件136的頂部表面168。軸132還在其中限定用于接納第一彈性元件140的凹部172。凹部172具有適合的深度，使得第一彈性元件140突出超過軸132并接合限定在接合元件136中的空腔180的內表面。軸132的第二端部184是帶螺紋的并且適于以螺紋的方式接合在工具承載體32的互補的螺紋開口。

具體參照圖6至圖10，接合元件136限定穿過其中的空腔180，該空腔包括第一部分188和第二部分192，該第一部分188適于接納軸132的一部分和第一彈性元件140，該第二部分192適于接納軸132的一部分、偏置元件144、柱塞148和第二彈性元件152。第一部分188的直徑小于第二部分192，并且在第一和第二部分188、192之間提供有肩部194。第一彈性元件140接合空腔180的第一部分188的表面176，并且第二彈性元件152接合第二部分192的表面196。軸132完全延伸穿過空腔180，其中加大頭部156的底部表面164接合接合元件136的頂部表面168，并且軸132的螺紋端部184伸至接合元件136的底部表面198下面。接合元件136還包括凸出部200，該凸出部具有適于接合工具支承件48的基部92的頂部表面208的底部表面204，用于將工具支承件48相對于工具承載體32固定就位。另外，接合元件136包括側表面212，該側表面通常在凸出部200下面取向并適于接合工具支承件48的基部92的側表面216。側表面212包括：第一止動元件或第一通常直的或平坦的部分220；第二止動元件或第二通常直的或平坦的部分224；以及在第一和第二止動元件220、224之間的弓形部分228。此外，接合元件136包括從接合元件136的底部表面198延伸并適于接合工具承載體32的趾或突出部232。突出部232的內含物提供具有類似于趾夾持件的特征的聯接特征的接合元件136。

具體參照圖9和圖10，偏置元件144限定穿過其中的孔洞236并且定位在空腔180的第二部分192中。偏置元件144的頂部表面240接合空腔180的肩部194，并且偏置元件144的底部表面244接合柱塞148的頂部表面248。軸132延伸穿過限定在偏置元件144中的孔洞236。在一些示例性實施例中，偏置144元件可以是聚氨酯彈簧。在其它示例性實施例中，偏置元件144可以是任意類型的偏置元件，例如卷簧、片簧、盤簧、彈性元件等。

現在參照圖7至圖10，柱塞148限定穿過其中的空腔252，該空腔包括第一部分256和第二部分260，其中第一部分256的直徑小于第二部分260的直徑。軸132延伸穿過空腔252，并且第一部分256的尺寸適于提供在軸132和第一部分256之間的小間隙。第二部分260比第一部分256寬，并且尺寸足夠大以提供在軸132的螺紋端部184上的螺紋和空腔252之間的間隙。柱塞148在其外表面268中還限定有凹部264，用于在其中接納第二彈性元件152。凹部264具有適合的深度，使得第二彈性元件152突出超過柱塞148的外表面268并且接合空腔180的第二部分192的內表面196。柱塞148延伸到空腔180外，突出到接合元件136的底部表面198下面，并且柱塞148的底部表面276適于接合工具承載體32。

現在參照圖4和圖5，聯接元件116適于在聯接狀態(見圖4)和斷開聯接狀態(見圖5)之間旋轉。在示出的示例性實施例中，聯接元件116配置成以順時針方向旋轉以將聯接元件116移至聯接狀態，并配置成以逆時針方向旋轉以將聯接元件116移至斷開聯接狀態。可選地，聯接元件116可配置成以逆時針方向旋轉以將聯接元件116移至聯接狀態，并且可配置成以順時針方向旋轉以將聯接元件116移至斷開聯接狀態。

繼續參照圖4和圖5，并進一步參照圖6至圖9，將描述聯接元件116的操作，并且更具體地，描述當聯接元件116在聯接狀態和斷開聯接狀態之間移動時聯接元件的操作。

為了將聯接元件116從斷開聯接狀態移至聯接狀態，用戶通過具有互補構造的工具接合工具聯接器160，并以順時針方向旋轉軸132。當聯接元件116處于斷開聯接狀態下并且軸132開始以順時針方向旋轉時，聯接元件116的側表面212接合基部92的側表面216(如果其未準備接合的話)，以在這兩個接合表面212、216之間產生摩擦力。只要在兩個接合表面212、216之間的摩擦力大于在軸132和接合元件136之間的摩擦力，則軸132將在空腔180內相對于接合元件136旋轉。在軸132和接合元件136之間的摩擦力可至少部分地包括在第一彈性元件140和空腔180的內表面176之間產生的摩擦以及在加大頭部156的底部表面164和接合元件136的頂部表面168之間的摩擦。當軸132旋轉時，軸132的螺紋端部184進一步旋入工具承載體32內，這造成通過加大頭部156施加在接合元件136上的向下的力以及施加在柱塞148的底部表面276上的向上的力。柱塞148的上述向上的力壓縮柱塞148和接合元件136的肩部194之間的偏置元件144，從而將加大頭部156的底部表面164更多地壓入接合元件136的頂部表面168內。這增加了在軸132和接合元件136之間的摩擦力，并且最終上述摩擦力將超過在接合元件136的側表面212和基部92的側表面216之間的摩擦力。當在軸132和接合元件136之間的摩擦力超過在側表面212、216之間的摩擦力時，接合元件136與軸132一起旋轉并且接合元件136的側表面212靠著基部92的側表面216以凸輪方式運動、騎乘、滾動或滑動。側表面212的弓形部分228有助于接合元件136的側表面212靠在基部92上的滾動運動。接合元件136與軸132一起旋轉，直到第一止動元件220接合基部92的側表面216。凸出部200現在位于基部92的頂部表面208上面。由于第一止動元件200通常是平坦的表面，所以克服在第一止動元件220和基部92的側表面216之間產生的摩擦力所需要的力的量太大并且不能通過旋轉軸132來實現。在接合元件136在上述固定位置的情況下，軸132可以相對于接合元件136繼續旋轉，以進一步將接合元件136的凸出部200向下拉至基部92的頂部表面208上。軸132的上述額外旋轉還進一步將柱塞148向上按壓，以進一步壓縮偏置元件144。軸132旋轉直到在聯接元件116和基部92之間產生所需數量的聯接力。現在聯接元件116處于圖4中示出的聯接狀態下。

為了將聯接元件116從聯接狀態移至斷開聯接狀態，用戶通過具有互補構造的工具再次接合工具聯接器160，并以逆時針方向旋轉軸132，以減小在接合元件136的凸出部200和基部92的頂部表面208之間的聯接力的量。當上述聯接力大于軸132和接合元件136之間的摩擦力的量時，軸132將相對于接合元件136旋轉。軸132和接合元件136之間的摩擦力可至少部分地包括在第一彈性元件140和空腔180的內表面176之間產生的摩擦以及在加大頭部156的底部表面164和接合元件136的頂部表面168之間的摩擦。在柱塞148和空腔180的肩部194之間的偏置元件144的壓縮提供了對接合元件136的提升力，使得當通過軸132的加大頭部156對接合元件136施加的向下的力減小時，偏置力向上提升接合元件136遠離基部92。凸出部200和基部92的頂部表面208之間的聯接力將最終小于軸132和接合元件136之間的摩擦力，在此時，接合元件136將與軸132一起旋轉。接合元件136的側表面212將靠在基部92的側表面216上以凸輪方式運動、騎乘、滾動或滑動，直到側表面212的第二止動元件224接合基部92的側表面216?，F在從基部92的頂部表面208上面將凸出部200移出。由于第二止動元件224通常是平坦的表面，所以克服在第二止動元件224和基部92的側表面216之間產生的摩擦力所需要的力的量太大并且不能通過轉動軸132來實現。在接合元件136在上述固定位置的情況下，軸132可以相對于接合元件136繼續旋轉，以進一步將接合元件136向上移動或松開。現在聯接元件116處于圖5中示出的斷開聯接狀態下，并且工具支承件48可根據需要進行調節或移除。

應當理解的是，在這里的任何取向或方向術語的使用，例如“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“側”等，并不旨在僅意味著與其相關聯的術語的單個取向，或者并不旨在以任何的方式限制本公開。上述取向或方向術語的使用旨在有助于這里公開的原理的理解并且旨在對應于在附圖中示出的示例性取向。例如，聯接元件可以任意取向使用，并且使用術語例如“頂部”、“底部”、“側”等的使用對應于在附圖中示出的聯接元件的示例性取向。與聯接元件相關聯的這些術語的使用并不旨在限制聯接元件為單個取向或以任意的方式限制聯接元件。

提供了本公開的摘要，以允許讀者快速地確定本技術公開的性質。通過理解主張其不用于解釋或者限制本權利要求的范圍或含義。另外，在前述的具體實施方式中，可以看出，為了本公開的簡化，在各實施例中將各特征集合在一起。公開的該方法不應解釋為反映要求保護的實施例需要比每個權利要求中明確引用的更多特征的意圖。而是，正如下列權利要求反映的那樣，發明的主題在于少于單個公開的實施例的所有特征。因此，茲將下列權利要求結合到具體實施方式中，其中每個權利要求站在自己的角度作為單獨的要求保護的主題。

雖然已描述了本公開的各實施例，但是對本領域的技術人員來說，在本公開的范圍內的其它實施例和實施方式是顯而易見的。因此，除了按照所附權利要求及其等同變換之外，本公開并不受限制。