[发明专利]具有楔入槽的管元件

说明书

管元件具有周向槽，该周向槽具有相对于其纵向轴线以一定角度定向的表面部分。槽的与成角度的表面部分相邻的表面部分定向成垂直于纵向轴线。机械联接件具有接合槽的突出键。键具有接触槽的垂直表面部分和成角度的表面部分两者的配合面。当管元件和联接件组合地用于形成管接头时，由机械联接件抵抗的管上的轴向负载在垂直表面部分与成角度的表面部分之间共担，这导致相比于轴向负载由垂直表面部分单独地承受的情况，管接头可承受更高的内压。

相关申请的交叉引用

本申请基于2016年1月26日提交的美国临时申请No. 62/287,015且要求享有该申请的优先权，并且该申请通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及由机械联接件联结的管元件的改进的槽形状和可与改进的槽形状相容的联接件的键形状。

背景技术

如图1中所示，用于将管元件12和管元件14端对端地联结的一类现有技术的机械联接件10依赖于被称为键16的弓状突出部，其机械地接合管元件中的周向槽18。虽然这些联接件已被证明为非常有效且高效，但现有技术的配置受到某些限制。例如，当这种接头受到负载，尤其是由于内压引起的端部负载、轴向张力以及弯曲而导致的负载时，接头可能不能够承受高达某些类型的管的全拉伸强度的这种负载。为了实现管元件的更大百分比的潜在强度，并从而提高接头的承压能力，可将包含槽的外部环状物焊接到管元件，从而以未变更管元件的侧壁的配置通过去除材料(机械加工的槽)或通过使侧壁变形(轧制的槽)提供与联接件的键的机械接合。

虽然焊接的外部环状物可允许在接头处实现更大百分比的全管强度，但此解决方案的缺点是，需要将环状物焊接到管元件上。该程序增加成本、时间，且需要技术熟练的焊工，导致制备复杂化。显然需要如下的管设计：在不需要外焊接环状物的情况下，就改进管元件强度的实现，且从而提高使用机械联接件可达到的内压性能和轴向拉伸负载极限。

发明内容

本发明涉及一种管元件，该管元件具有相反设置的第一和第二端部。在一个示例性实施例中，管元件包括侧壁，侧壁环绕纵向轴线，并限定膛孔。侧壁具有外表面。第一槽定位于外表面上。第一槽围绕膛孔周向地延伸，并定位成接近第一端部。第一槽由外表面的第一多个子表面限定，这些子表面包括：

第一子表面，其相对于纵向轴线以一定角度定向，并背向第一端部；

第二子表面，其相对于纵向轴线以一定角度定向，第二子表面远离第一子表面并处于与之隔开的关系，并面向第一子表面；

第三子表面，其与第一子表面毗连，第三子表面相对于纵向轴线以一定角度定向，并朝第二子表面倾斜；以及

第四子表面，其与第三和第二子表面毗连，第四子表面相对于纵向轴线以一定角度定向。

在具体的示例性实施例中，第一子表面具有相对于纵向轴线的80°至90°的定向角。进一步作为示例来说，第一子表面具有相对于纵向轴线的89°的定向角。在另一示例中，第三子表面具有相对于纵向轴线的1°至25°的定向角。在另一个示例中，第三子表面具有相对于纵向轴线的10°的定向角。在另一示例中，第二子表面具有相对于纵向轴线的90°的定向角。进一步作为示例来说，第二子表面具有相对于纵向轴线的40°至70°的定向角。在示例性实施例中，第二子表面具有相对于纵向轴线的50°的定向角。在另一个示例性实施例中，第四子表面具有相对于纵向轴线的+5°至-5°的定向角。

在示例性实施例中，管元件还包括定位于外表面上的第二槽。第二槽围绕膛孔周向地延伸，并定位成接近第二端部。第二槽由外表面的第二多个子表面限定，这些子表面包括：

第五子表面，其相对于纵向轴线以一定角度定向，并背向第二端部；

第六子表面，其相对于纵向轴线以一定角度定向，第六子表面远离第五子表面而处于与之隔开的关系，并面向第五子表面；