太阳城集团

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具有扭矩箍的导管配件.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510537977.1

申请日:

2010.02.19

公开号:

CN105065807A

公开日:

2015.11.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F16L 13/14申请日:20100219|||公开
IPC分类号: F16L13/14 主分类号: F16L13/14
申请人: 斯瓦戈洛克公司
发明人: P.C.威廉斯; M.A.克拉森; C.R.布朗; D.C.阿斯泰恩; J.S.雷尔; J.D.卡科西亚克; G.S.卡拉塔
地址: 美国俄亥俄州
优先权: 61/154144 2009.02.20 US
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司72001 代理人: 傅永霄
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510537977.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.04.10|||2015.12.16|||2015.11.18

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种具有第一和第二带螺纹配件部件以及至少一个导管夹持设备的类型的导管配件,还包括允许通过施加预定扭矩拉近配件的行程限制构件。在一个实施例中,行程限制构件可以是非一体的扭矩箍,并且在另一个实施例中,行程限制构件可以是与配件部件一体形成的两个接合表面。替代地,配件也可以通过圈数而拉近。在又一个实施例中,提供一种行程限制构件,其可以被使用来使被设计成通过圈数拉近的配件也能够通过扭矩来拉近。行程限制构件促进配件的多次再拉近,包括通过扭矩的再拉近。

权利要求书

1.一种用于导管的配件,包括:主体、螺母和至少一个套圈,所述主体和螺母都带有螺纹以便在被装配在导管上时所述主体和螺母被拧紧在一起至第一相对轴向位置,以在所述第一相对轴向位置处通过所述至少一个套圈实现导管密封和夹持,表面,当所述表面与所述主体和螺母中的至少一个接合时,所述表面阻止所述主体和螺母的相对轴向行程,所述表面允许所述主体和螺母之间的附加相对轴向行程,以在所述主体和螺母已经被拧紧在一起至所述第一相对轴向位置之后再拉近所述配件,所述表面在轴向上定位成使得,可选地,在初次拉近所述配件至所述第一相对轴向位置时所述表面可以无需接合所述主体和螺母中的所述至少一个,且如果在初次拉近所述配件至所述第一相对轴向位置时所述表面不接合所述主体和螺母中的所述至少一个,那么所述表面将会在超过所述第一相对轴向位置达到附加相对轴向行程后接合所述主体和螺母中的所述至少一个。2.如权利要求1所述的配件,其中所述表面包括在由所述主体和螺母中的所述至少一个接合的构件上。3.如权利要求2所述的配件,其中所述主体、螺母、至少一个套圈以及所述构件中的每个都包括金属。4.如权利要求1所述的配件,其中所述配件的初次拉近是通过规定圈数实现的。5.如权利要求1所述的配件,其中所述配件的初次拉近是通过施加规定扭矩实现的。6.如权利要求1所述的配件,其中施加规定扭矩来将所述主体和螺母拧紧在一起以初次拉近配件并且实现导管夹持和密封。7.如权利要求6所述的配件,其中在再拉近期间,以规定扭矩建立导管夹持和密封。8.如权利要求7所述的配件,其中所述规定扭矩包括扭矩值范围。9.如权利要求8所述的配件,其中所述扭矩值范围包括离散扭矩值+/-15%的离散扭矩值。10.如权利要求8所述的配件,其中用于初次拉近配件所施加的所述规定扭矩值比为再拉近配件所施加的扭矩值大。11.如权利要求7所述的配件,其中在再拉近期间,将所述主体和螺母再次拧紧到受控制的附加相对轴向行程以在所述规定扭矩处产生导管夹持和密封。12.如权利要求1所述的配件,其中所述附加相对轴向行程是在大约千分之0.1英寸到大约千分之10英寸的范围内。13.如权利要求1所述的配件,其中所述表面允许至少5次再拉近。14.如权利要求1所述的配件,其中所述表面允许至少15次再拉近。15.如权利要求1所述的配件,其中所述表面允许至少25次再拉近。16.如权利要求1所述的配件,其中在所述配件的拉近期间所述表面与所述主体和螺母中的至少一个的接合导致扭矩增加,该扭矩增加远远大于如果不存在所述表面时在配件的拉近期间在所述第一相对轴向位置处产生的扭矩增加。17.如权利要求1所述的配件,其中所述配件可以替代地在带有或不带有接合的所述表面的情况下通过圈数被拉近。18.如权利要求1所述的配件,其中所述表面设置在可以与可通过圈数拉近的配件一起组装的单独零件上,从而也允许该配件通过扭矩拉近。19.如权利要求3所述的配件,其中所述金属包括不锈钢。20.如权利要求1所述的配件,其中所述主体带有公螺纹,而所述螺母带有母螺纹。21.如权利要求1所述的配件,其中所述主体带有母螺纹,而所述螺母带有公螺纹。22.如权利要求1所述的配件,其中所述表面与所述螺母和主体中的所述至少一个是一体的。23.如权利要求1所述的配件,其中所述螺母包括套圈驱动表面和从所述套圈驱动表面延伸的内部锥形表面。24.如权利要求23所述的配件,其中所述内部锥形表面相对于配件的纵向轴线形成大约30度到大约60度的角度。

说明书

具有扭矩箍的导管配件

本申请是申请号为201080017315.7、国际申请日为2010年2月19日的同名的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月20日提交的、名称为“CONDUITFITTINGWITHTORQUECOLLAR(具有扭矩箍的导管配件)”的美国临时专利申请序列号No.61/154,144的权益,其整个公开在此通过参考完全并入本发明。

技术领域

本发明涉及用于金属导管,例如金属管子或公称管的配件。更具体地,本发明涉及通过将匹配螺纹配件部件拧紧在一起来提供导管夹持和密封的配件。配件的一个实例是使用一个或以上的套圈建立导管夹持和密封的非扩口配件。

背景技术

配件使用在气体或液体流体系统中以提供在导管与另一个流体流动设备,例如另一个导管、流动控制设备(例如阀或调节器)、端口等之间的流体紧密机械连接。通常使用的特定类型的配件称为非扩口配件,其使用一个或以上的例如套圈的导管夹持设备,以例如提供夹持和密封功能。这种配件是流行的,因为它们不需要导管端部的太多准备,除了摆好姿势的和去毛刺。

太阳城集团然而,其他配件也可与本发明一起使用,包括通过将两个匹配螺纹配件部件拧紧在一起来组装的任何配件设计。

套圈类型配件现在是通过圈数拉近的,通过将多个配件部件一起拧过参考位置规定数量圈数和部分(partial)圈数来拧紧。通过控制圈数的数量,可以控制多个配件部件一起的行程或轴向前进距离来保证套圈有效地夹持和密封导管。通常,这种配件被松开以进行在流体系统中的各种修理和维护活动,并且随后松开的配件被重新拧紧,通常称为“再拉近”配件。这种再拉近可以用相同配件部件和套圈来完成,或者有时候更换一个或以上的零件。

发明内容

根据在本公开中呈现的一个或以上的本发明的实施例,提供一种用于导管配件的扭矩箍或环,其允许配件通过施加预定扭矩而被拉近。在一个实施例中,配件也可以通过旋转被拉近。在又另一个实施例中,提供扭矩箍或环,其可以被使用来使被设计成通过圈数拉近的配件也能够通过扭矩而被拉近。

太阳城集团根据在本公开中呈现的另外一个或以上的本发明的实施例,一种用于导管配件的扭矩箍或环,包括扩大的凸缘,该凸缘允许装配者或者其他人试图旋转或转动扭矩箍来证实配件是否已经被彻底拉近。

根据本文另外一个或以上的本发明的实施例,行程限制特征可以是配件部件中的一个或全部两个的外表面上形成或设置的一体结构。

太阳城集团根据本文公开的本发明的另一个实施例,通过扭矩的拉近不仅提供给第一次拉近,而且提供给再拉近,替换地包括多次再拉近,其中在每次再拉近时都有可靠的导管夹持和密封。在更特别的实施例中,提供具有内部锥形的螺母来使用于再拉近的套圈居中,以改进行程恢复。

在另一个实施例中,一种配件,包括行程限制特征,其促进通过扭矩的拉近。通过扭矩拉近的过程还可以用于每次再拉近,并且行程限制特征促进用于多次再拉近的通过扭矩拉近。在更具体实施例中,可以使每次再拉近达到与配件的初次或首次拉近一样的预定扭矩。在又一另外实施例中,可以例如利用扭矩箍来实现行程限制特征。扭矩箍可以是非一体的、单独的配件零件或者可以是与配件部件一体形成的。扭矩箍可以在首次拉近时实现接触,或者直到一次或以上再拉近之后才实现接触。

太阳城集团在另一个实施例中,还可以通过任选地利用具有辅助将一个或以上的导管夹持设备居中和定位的一个或以上的内部锥形表面的配件部件来促进通过扭矩拉近。内部锥形不仅有益于初次通过扭矩拉近,并且可以显著增加通过扭矩实现的有效再拉近的次数。

考虑附图,本领域的技术人员将会理解本文公开的各个发明的这些和其他实施例。

附图说明

图1为示出本文的一个或以上本发明的一个实施例的导管配件的实施例,显示在纵向剖面中并且处于手紧位置;

太阳城集团图2为在图1的圆圈A中部分的放大视图;

太阳城集团图3为在图1的圆圈A中部分的放大视图,但是配件处于彻底拉近位置;

太阳城集团图3A为示出扭矩比圈数的实例的图表;

太阳城集团图4为处于手紧位置的通过扭矩拉近的配件的另一个实施例;

图5为在图4的圆圈B中部分的放大视图;

太阳城集团图6为在图4的圆圈B中部分的放大视图,但是配件处于彻底拉近位置;

图7为处于手紧位置的通过扭矩拉近的配件的另一个实施例;

太阳城集团图8为在图7的圆圈B中部分的放大视图;

图9为通过扭矩拉近的配件的另一个实施例,其装配在导管端部上并处于手紧位置;

太阳城集团图10为在图9的圆圈A中部分的放大视图;

图11为通过扭矩拉近的母配件的另一个实施例,其装配在导管端部上并处于手紧位置且带有非一体的扭矩箍;

太阳城集团图12为通过扭矩拉近的母配件的另一个实施例,其装配在导管端部上并处于手紧位置且带有一体的扭矩箍;

图13示出具有非一体扭矩箍的公配件的另一个实施例,也利用母配件的内部锥形表面;以及

图14示出与图13相似的实施例,但是利用一体的扭矩箍。

具体实施方式

虽然本文的示例性实施例是在不锈钢管配件背景下呈现的,但是本发明不被限制于这种应用,并且本发明可与许多不同金属导管一起使用,例如管子和公称管,以及与不同于316不锈钢的不同材料一起使用,并且还可以用于液体或气体流体。虽然本发明是相对于导管夹持设备和配件部件的特定设计示出的,但是本发明不被限制于与这种设计一起使用,并且可用于使用一个或以上的导管夹持设备的许多不同的配件设计中。在一些配件中,除了导管夹持设备,还可以存在一个或以上的附加零件,例如密封件。本发明可以与管子或公称管一起使用,所以我们使用术语“导管”来包括管子或公称管或者两者。我们通常可互换地使用术语“配件组件”和“配件”作为对一般包括第一和第二配件部件以及一个或以上导管夹持设备的组件的速记参考。“配件组件”的概念因此可以包括以手紧位置、部分拉近位置或彻底拉近位置位于导管上的多个零件;但是术语“配件组件”也用于包括将多个零件(不包括导管)一起的组件,例如用于航运或管理,以及即使在没有组装在一起的情况下的组成零件本身。配件通常包括联接在一起的两个配件部件,以及一个或以上的夹持设备,然而,本发明可以与包括附加构件和零件的配件一起使用。例如,联管节配件可以包括主体和两个螺母。我们在本文中也使用术语“配件再拉近”和衍生术语指代配件组件,该配件组件已经被拧紧或彻底拉近至少一次、松开、以及随后重新拧紧到另一个彻底拉近位置。例如,可以通过相同配件组件零件(例如螺母、主体、套圈)实现再拉近,或者再拉近可以包括配件组件的一个或以上零件的更换。这里的标记“外侧”和“内侧”是为了简便,并且简单地指代方向是轴向地指向配件中心(内侧)还是远离中心(外侧)。

当将两个螺纹零件拧紧在一起时,圈数和扭矩是相关的因素并且可以用于拧紧过程。不过,为了本发明的目的,在通过将两个螺纹配件部件(例如螺母和主体)拧紧在一起来拉近或构成配件的背景下,“通过扭矩”的拉近表示使用规定或预定扭矩将零件拧紧在一起,而不需要计数相对圈数或者部分圈数的数量。规定或预定扭矩可以是明确的或精确的扭矩值或者规定或预定扭矩可以是扭矩值范围。根据应用,预定扭矩可以是任何范围的扭矩值。在一个示例性实施例中,预定扭矩是在保证配件被正确地拉近来夹持和密封导管的预定扭矩处或之上的任何扭矩。在另一个实施例中,预定扭矩可以是预定扭矩+/-一定可容忍误差。例如,规定或预定扭矩可以是扭矩值+/-0到15%的扭矩值,例如+/-10%的扭矩值、或者+/-15%的扭矩值、或者在+/-15%的扭矩值内的任何范围。“通过圈数”的拉近表示利用从参考位置的规定数量的相对圈数和/或部分圈数将零件拧紧在一起,而不需要规定的扭矩。如下面进一步解释,通过扭矩的拉近和通过圈数的拉近与初次拉近和再拉近联合使用。

虽然本发明的各种创造性方面、概念和特征在本文中可能被描述和示出为组合地体现在示例性的实施例中,但是这些各种方面、概念和特征可以单独地、或以它们的各种不同的组合和子组合的方式被用于许多其他的实施例中。除非本文中明确排除,所有这些组合和子组合旨在落入本发明的范围内。仍然进一步,虽然本文可能描述了太阳城集团本发明各种创造性方面、概念和特征的各种不同的替代实施例,例如替代的材料、结构、构造、方法、电路、设备和部件、软件、硬件、控制逻辑、太阳城集团形成、装配或起作用的替代方式等,但是这些描述不是旨在为现在已知或后续开发的可用替代实施例的完全或穷尽列表。本领域的技术人员可轻易地在本发明范围内的附加的实施例或用途中采用一个或以上的创造性方面、概念或特征,即使这些实施例在本文中没有明确公开。此外,即使本发明的一些特征、概念或方面在本文中可能被描述为优选布置或方法,但这些描述也不是旨在暗示这些特征是必需或必要的,除非有专门的陈述。仍然进一步,可能包括示例性或代表性值和范围以帮助理解本发明,然而,这些值和范围不被解释为限制意义,并且仅在专门陈述时才用作关键的值和范围。并且,虽然各种方面、特征和概念可能在本文中被明确地确认为有创造性的或形成发明的一个部分,但是这种确认不是旨在排他的,而是可能存在本文中已经充分描述但没有明确地被如上地确认或被确认为特定发明的一部分的具有创造性的方面、特征和概念,这些发明在所附的权利要求中公开。对示例性方法或过程的描述不被限制为包括在所有实例中需要的所有步骤,所展示的步骤的顺序也不应被理解为是必需的或必要的,除非专门陈述。

参考图1和2,展现了一个或以上发明的第一实施例。在这个实例中,用于管子或公称管的导管配件10包括第一配件部件12和第二配件部件14。这些零件在本领域通常分别称为主体和螺母,其中主体12接纳导管端部C1,并且螺母14在配件的构成期间可以被联接到主体12。虽然本文为了方便我们使用通用术语主体和螺母,但是本领域的技术人员应该认识到本发明不被限制于上述术语可以被使用来描述零件的应用中。主体12可以是如示出的独立式部件或者可以是与另一个部件或组件一体的或被集成或组装到到另一个部件或组件,例如像阀、箱、或其他流动设备或流体容纳设备。主体12可以具有许多不同的构造,例如,联管节、T型、肘型等,仅列举本领域公知的几项。配件在现有技术中也通常称为公配件或母配件,其区别在于对于公配件公主体12包括外螺纹部分,而母螺母14包括内螺纹部分。对于母配件,公螺母12包括外螺纹部分,而母主体14包括内螺纹部分。本文中我们既提供公配件又提供母配件的实施例。

典型配件还包括一个或以上的导管夹持设备16。在许多配件中,这些导管夹持设备16称为套圈。在本发明中我们将互换地使用导管夹持设备和套圈,应该理解,导管夹持设备可以替代地实施为不同于通常被已知为或称作套圈的部件的部件形式,并且可以包括附加零件,例如像密封件。在本公开中,配件的各个实施例包括两个导管夹持设备,例如像第一或前套圈18和第二或后套圈20。在“前”和“后”之间的区分是用来简便地指示导管夹持设备相对于主体沿着中心纵向轴线X的轴向移动的方向。本文太阳城集团“径向的”和“轴向的”的所有标记都是参考X轴线的,除非另外注明。并且,太阳城集团角度的所有标记都是参考X轴线的,除非可能的另外注明。

如所指出的,主体12通常理解为接纳导管C的端部C1的配件部件。螺母14通常理解为可与主体螺纹配合的部件,并且包括至少一个驱动表面22,其与第二或后套圈20的后端或被驱动表面24接合。在图1中,配件10包括与在主体12上的外螺纹28和在螺母14上的内螺纹29一致的螺纹连接部26(图2)。

重要的是注意到配件联接部件12、14以及导管夹持设备24、30的几何形状、构造和设计是设计选择的问题,并且在很大程度上依赖于所使用的材料、以及所期望的配件的设计和性能标准。许多不同联接部件和导管夹持设备的设计是现有技术公知的,并且可能是在将来被设计的。本文中描述和在示例性实施例的背景下说明的本公开和各发明都致力于用于提供通过扭矩拉近或任选地通过扭矩或圈数拉近的能力的结构和方法。

太阳城集团当在本文中使用时术语“彻底拉近”是指将配件部件联接在一起以便于使一个或以上导管夹持设备变形,但通常不需要是塑性变形,以产生配件组件10在导管18上的流体紧密密封和夹持。当在本文中使用时部分拉近是指部分但足够地将公和母配件部件拧紧在一起以便于使一个或多个导管夹持设备变形,以便于这些导管夹持设备被径向地压靠在并因此附接到导管,但不必已经产生流体紧密连接或所要求的导管夹持,这在彻底拉近之后才实现。术语“部分拉近”因此也可以理解为包括通常在现有技术中称为预旋锻的内容,其中旋锻工具用来使套圈充分地在导管上变形,以便在被与第二配件部件配合形成配件组件之前套圈和螺母被保持在导管上。手紧位置或状态是指配件部件和导管夹持设备被松散地装配在导管上、但没有任何明显地间公和母配件部件拧紧在一起,通常典型的是一个或多个导管夹持设备没有经历塑性变形。我们也提到初次或首次拉近或构成以指示第一次将配件拧紧到彻底拉近位置,这意味着套圈和导管没有事先被变形。随后的拉近或再拉近是指在先前的拉近之后的任何彻底拉近,不管先前的拉近是初次拉近或是配件的更后的拉近或再拉近。

主体12包括截头圆锥表面30,其用作用于前套圈18的凸轮表面。前套圈18的后端部包括截头圆锥凹部32,其用作用于后套圈20的凸轮表面。为了实现彻底的导管夹持和密封,螺母和主体被拧紧在一起—通常在现有技术中称为拉近或构成或拉近配件以及衍生术语—以便后套圈20和前套圈18轴向前进到抵靠它们各自的凸轮表面32和30。这样导致套圈径向向内压缩抵靠在导管C的外表面,以实现导管夹持和密封。在图1和2的示例性配件组件中,导管夹持主要是通过后套圈实现的,前套圈主要供流体紧密密封。然而,在一些设计中,前套圈也可以夹持导管,而后套圈也可以提供流体紧密密封。因此,术语“导管夹持设备”可以包括两个不同功能,即导管夹持和密封,不管具体的导管夹持设备是执行这些功能的一个还是全部两个。本发明可替代地可以被与具有单个导管夹持设备类型的配件一起使用,其中单个导管夹持设备既执行夹持又执行密封功能,并且仍然还可替代地可以被与具有使用超过两个导管夹持和密封设备的配件一起使用。

图1示出处于手紧位置的配件10。在这个位置中,在导管C已经插入主体12之前或之后,已经安装了套圈18、20,并且螺母14已经与螺母配合到这样的位置,既感受到相对于主体12旋转螺母14的阻力。优选地,导管端部C1的底部靠在主体12中的沉孔肩部13上。在这个手紧位置中,螺母驱动表面22处于与后套圈的后端部24接触中,并且当螺母被旋转到主体上时,后套圈22被推进到与前套圈18接触,并且前套圈18与主体凸轮表面30接触。通常,装配者将手动地将螺母14拧紧到主体上直到感受到进一步拧紧的阻力,这说明部件大体上邻接和处于图1所示的位置中。

为了完成连接,相对于彼此旋转主体和螺母,也称为构成和拉近配件。驱动表面22向前推动后套圈20,其进而向前推动前套圈18,以便推动前套圈的向前部分18a抵靠凸轮表面30。这样导致径向压缩前套圈以形成与凸轮表面30以及和导管C的流体紧密密封。后套圈的向前部分20a被推动抵靠前套圈的截头圆锥凹部32。这样导致后套圈20塑性变形,并且被径向压缩,以便后套圈紧密地与导管接合。后套圈的前边缘20b(图3)咬入导管C的外表面以形成肩部S。这个肩部与后套圈20配合来提供良好的导管夹持,即使是在若没有上述配合往往会将导管推出主体12的压力作用下。后套圈也可实现与导管的流体紧密密封,虽然它的主要功能是导管夹持。连接在螺母14已经相对于主体12在轴向上充分前进以便配件10和导管端部具有流体紧密密封和抵抗压力的强导管夹持时完成。这个位置示出在图3中并且通常称为彻底构成或拉近位置。

主体通常具有扳扭平面34并且螺母通常具有扳扭平面36(图1),以帮助装配者拉近配件10。虽然可以旋转任何一个配件部件,但是通常装配者使用扳手来将主体12保持为静止,同时利用另一个扳手旋转螺母14。或者可替代地,有时候主体12被保持在固定夹具中,并且在一些设计中主体已经被安装或集成到另一个结构,尤其是对于母配件。

公配件主体,例如示例性主体12,通常具有圆柱体颈部38,其设置在主体螺纹28的内端与六边形平面34的面向肩部34a之间。对于例如在本文图11和12示出的母配件,公螺母可以具有在螺纹与面向肩部之间的颈部,如下文将要描述的。

太阳城集团到现在为止,本文描述的螺母、主体以及实现导管夹持和密封的一个或以上的导管夹持设备的基本结构是非常公知的,并且是许多配件设计共有的,包括单个套圈和两个套圈的配件。本文示出的特定配件和操作包含在由俄亥俄州梭伦的Swagelok公司销售的管配件中,并且描述在多个专利、公开的专利申请和其他可公开获得的文献中,例如参见US专利No.5,882,050和6,629,708。然而,在本公开中的发明适于与现在知道或以后开发的许多不同配件设计一起使用。

太阳城集团手紧位置对于理解是重要的,因为以前的配件,特别是管配件,已经被设计成通过计数螺母相对于主体经过手紧位置的规定数量圈数(其中“圈数”可以包括并且通常确实包括部分圈数),而被拉近或构成为最终完成位置(例如图3)。例如像本文所示的管配件被拉近到经过手紧位置的一又四分之一圈的规定状况。其他制造商的管配件可以被拉近到不同数量的圈数和部分圈数。实际情况中圈数相当于螺母和主体的预定或期望相对轴向移动(以及套圈或导管夹持设备的最终轴向移动),也称为配件行程或行程。对于任何给定配件设计,都存在确保配件被恰当地拉近经过手紧位置所需的相应最小行程。通过在手紧位置中密切接触的所有配件零件,将存在螺母和主体的相对轴向移动的最小量,其将允许前套圈密封以及后套圈恰当地塑性变形来实现期望的导管夹持,或者可替代地用于单个套圈实现夹持和密封。这个最小相对轴向移动或行程相当于基于螺纹节距和各种零件的具体设计特征的规定圈数数量,特别是套圈的材料性质和几何形状,以及导管的材料性质。因为经过手紧位置的圈数容易转换为相对轴向移动或行程,所以导管配件历史上已经通过圈数来拉近。

恰当或有效的初次或首次拉近是实现了有效导管夹持和密封以便配件可以按照配件制造商提供的规格工作的拉近。这种性能规格或额定值可以包括例如保证流体紧密无泄漏连接的最大流体压力。在本文中我们可互换地使用术语“有效再拉近”和“可靠再拉近”。

配件的每个部件或零件,包括导管,将具有它自己的一组公差和材料特性。例如,给定尺寸的商用导管具有在可接受公差或范围内的外部直径。导管也将具有在规定公差内的壁厚和硬度。相似地,加工或形成的零件,例如螺母、主体和套圈每个将具有在规定范围内的各种尺寸和材料性质。结果,在任何给定配件型号或设计的大量的零件中,公差累积将必然发生并且将随机发生,但是可能是统计意义上可预测的。通过公差累积我们的意思是配件零件的任何随机组件将包含具有最大公差的一些零件,具有最小公差的一些零件,并且接近标称值的许多(如果不是大多数)零件。但是为了保证正确的初次拉近,规定的圈数数量将考虑配件组件会随机包含具有接近或者处于要么高要么低的公差极限的公差累积的零件的可能性。因此,经过手紧位置的规定圈数数量将被选择来保证实现导管夹持和密封的足够行程,以便每个配件在初次拉近后按照它的压力和密封额定值工作。

导管配件的另一个方面是再拉近的理念。本文示出和可以从Swagelok获得的配件能够进行多次有效再拉近,而在性能方面没有损失。配件以成千上万的数量被使用并且在气体和液体容纳管线和系统中的设施和装置各处经常可见。一个或以上的配件在被安装进特定位置之后又不得不被拆卸是相当普遍的。不得不拆卸配件的原因是随配件的不同使用而变化的,但典型的实例包括需要更换或维修或保养一段导管、或机械连接的零件,例如在流体管线上的阀、调节器、过滤器等。在配件已经被拆卸之后,重新使用相同配件和配件部件通常是最容易和最低成本的,特别是相同的套圈、螺母和主体。因此,如本文使用的有效再拉近或者有效被再拉近配件是有效地在被拧紧的利用相同配件零件或在某种情况下利用一个或以上替换配件零件来建立与导管的机械附接连接的有效再拉近或者有效被再拉近配件,而在太阳城集团流体密封和夹持方面,不会消极影响配件性能。换句话说,如本文使用的有效再拉近表示其中配件性能与其原始性能标准、规格或额定值相比不会打折扣或改变的再拉近(例如在可能由制造商规定的允许数量的再拉近内在再拉近时会实现相同的压力额定值)。当我们在本文中的各个实施例和发明背景下使用术语再拉近时,我们是指有效的再拉近。

为了正确地再拉近配件,通常将需要实现螺母相对于主体的超过上一构成的轴向位置的附加轴向位移,不管上一构成是配件的初次构成(初次构成意味着配件第一次拧紧到彻底构成位置)或者是前次再拉近。每次再拉近的附加轴向位移是重新建立正确密封和夹持所需要的。这通常通过如下实现:重新将配件拧紧到它的原始拉近位置并且随后装配者将通过旋转螺母更多一点来使配件紧接以重新建立导管夹持和密封。配件大体上可以承受有限次数的有效再拉近,因为每次再拉近需要螺母相对于主体并朝向主体的进一步轴向前进。不是所有配件设计都适于有效再拉近。例如,其中多个套圈一起被压坏从而没有空隙地完全接触的配件对于有效再拉近来说不是非常有用的,并且对于这种再拉近密封不是可靠的。并且,初次被拉近到前挡块的配件不能利用相同前挡块被可靠地再拉近,因为前挡块阻止可靠的附加轴向移动。

设计成通过圈数拉近的配件已经在世界范围内在各种应用中被广泛接受和使用。然而,一些工业勉强使用需要通过圈数拉近的配件,因为这些工业通常更习惯于通过扭矩的零件装配。例如,在汽车工业中,通常将零件装配到规定最小扭矩,以允许使用简单扭矩扳手和其他工具以便装配者立即知道正确拧紧了零件。

已经设计成通过圈数拉近的配件通常不推荐通过扭矩拉近。这是因为在材料性质(例如,导管外部直径、壁厚、硬度特性等,以及螺母、主体和套圈的各种尺寸的固有变量,再一次即使在规格内)中的各种变化和公差累积会产生在扭矩和行程之间的可预测相关性的缺失。换句话说,当配件拉近时,扭矩将自然和逐渐地增加,但是除了利用本文所示出的最高质量的配件工作的最熟练和有经验的装配者以外,难以“感觉”正在施加与适当数量的圈数相一致的足够的扭矩。虽然可以使用扭矩扳手来试着拉近规定为通过圈数拉近的配件,以便保证扭矩可能需要的足够的行程比必需的还高,但这样会潜在地以限制后续再拉近的次数为代价。由于配件工业基本上顺应通过圈数拉近,这说明在这些已知配件上通过扭矩的拉近是不可行的。

太阳城集团前挡块可以用来拉近配件从而模仿通过扭矩的拉近,因为当前挡块被接合时,需要来继续拧紧配件部件的扭矩将急剧增加。通过前挡块来表示表面接合,通过该表面接合实际上阻止了进一步轴向前进,只要没有过度拧紧配件零件。前挡块的使用不是真实的通过扭矩的拉近,但是前挡块确实简单地限制了进一步使螺母相对于主体轴向前进的能力。因此,带有前挡块的再拉近是不可靠的,因为不能提供套圈的进一步轴向前进以实现夹持和密封。并且,另外,前挡块的使用不允许有效的后续通过扭矩的拉近或再拉近。

本文公开的发明的下述实施例涉及一种用于导管的配件,其可以通过扭矩或者任选地通过圈数来拉近。对于这个概念有多个不同的方面。本文的示例性实施例公开了用于可以通过圈数、通过扭矩、或通过这两者拉近的配件的装置和方法。有利地,虽然不所要求的,但是配件可以首先通过扭矩或圈数拉近并且经历了多次通过扭矩或圈数的再拉近。仍然进一步,这些再拉近每个可以通过与初次构成或前次再拉近相同的扭矩值或相同范围的预定扭矩值完成。作为又另一个重要方面,提供了装置和方法,通过该装置和方法设计成通过圈数拉近的配件可如本文所教导地被改造成替换地通过扭矩拉近。

我们的可以通过扭矩拉近、或者替代地可以通过扭矩或圈数拉近的配件的概念可以通过包含行程限制特征来实现。行程限制特征不仅允许通过扭矩的拉近,而且也促进通过扭矩的再拉近,以及非常令人惊奇的,许多次的通过扭矩的再拉近。

首先考虑,本领域普通技术人员的观点是任何配件都可以通过扭矩拉近,并且在经过手紧位置的初次拉近方面这在一定程度上是正确的。然而,成功地实现这个结果的挑战将导致不使用通过扭矩拉近。为了克服固有公差累积和包括诸如摩擦的因素的各种扭矩,我们将不得不选择这样的扭矩值,其将是足够高的以保证正确行程来实现导管夹持和密封,特别对于处于高公差端的配件。例如,对于其中导管硬度、壁厚和/或外直径都接近最大允许公差累积的配件,与处于标称公差累积或处于公差累积的低端的导管相比,将需要显著更多的扭矩来保证到达正确的行程。

太阳城集团但是,类似于最糟糕情况设想类型的分析,用于初次拉近的这个高扭矩值将导致过度拧紧,并且对于其中导管性质随机地处于标称或低公差累积的配件来说使用了太多的行程。这个浪费的行程将消极甚至严重地影响可利用的再拉近的次数,因为任何配件基于可利用的附加行程量会具有有限次数的可能再拉近。并且即使可以使用前挡块来限制在初次拉近时的行程,但是前挡块也在再拉近期间阻止附加行程,以致于带有前挡块的再拉近不会可靠地重新密封导管。我们的通过扭矩拉近的概念也促进通过扭矩的再拉近,并且任选地再拉近到与用于初次构成或前次再拉近相同的扭矩。这不能通过用于通过扭矩的初次拉近的前挡块来完成。并且,假设为了再拉近前挡块(例如像止动箍)被去除。现在后续再拉近在行程方面将没有限制,并且再一次地用于初次拉近的高扭矩将消耗再拉近时的行程,由此再一次地限制可靠再拉近的次数。

因此,不像现有技术中通过不可靠再拉近可以实现的那样,我们的通过扭矩拉近的概念促进通过扭矩的初次构成,并且也允许终端用户选择不仅一次或两次进行可靠再拉近,而根据需要可多次再拉近。

使用我们这里的教导,配件设计者可以选择预定扭矩,该预定扭矩将实现制造商期望的任何置信水平内的防泄漏初次拉近。有些制造商可能每次都需要预定扭矩以提供没有泄漏的初次拉近,其他制造商可能需要97%的可靠性,其他制造商可以甚至更低,仅作示例。即使预定扭矩不产生100%的没泄漏初次拉近,如果必要,装配者也仍然可以进一步使配件更加紧接,同时仍然允许大量的通过扭矩的再拉近。

太阳城集团我们的通过扭矩拉近的概念,具有多次可靠再拉近的选择,也来源于我们在本文中的理解和教导,即初次拉近所消耗的行程通常将是最高拉近行程。换句话说,通常在初次拉近时需要大量的行程来保证套圈和导管的正确变形以实现正确夹持和密封。但是我们已经认识到对于连续的再拉近,每次再拉近通常需要比初次拉近更少的附加行程。例如,再拉近可以仅利用在大约千分之0.1到大约千分之10英寸范围的附加相对行程。甚至更值得注意的是每次连续的再拉近通常比前次再拉近使用更少的行程,甚至在高次数的再拉近时,例如20或以上,以及甚至超过50次的再拉近,成功的再拉近需要的附加行程量变得小到接近不可测量。但是,重要的一点是不管附加行程有多小,还是需要一些附加行程来保证再拉近时的正确有效密封。所以在经过一定次数的再拉近之后,有效再拉近需要的附加相对轴向行程变得越来越小,以渐进曲线的形式接近但不完全到零英寸。虽然每个配件在成功的再拉近可能需要多少行程方面都是唯一的,但是在初次拉近和低次数早期再拉近(或许是最初两或三次再拉近,例如)需要的较高行程量与之后的再拉近需要的较低且一定程度上狭窄变化的行程量之间大体上会有可识别的过渡。这个过渡显示了优化在已经执行较大行程拉近(例如,初次拉近或几次的早期再拉近)之后所要初次接合的行程限制特征的可选机会,以便行程限制特征此后可以用来严格地控制用于之后的再拉近的附加相对轴向行程。

太阳城集团对连续再拉近为实现有效再密封需要越来越少行程的认识可以从意识到每次再拉近都使套圈以及导管塑性变形更多一点使得套圈可以更可预测地保持不变或返回它们上一次的位置从而浪费的行程很少或没有来理解。因此,消耗越来越少的行程和扭矩来首先使套圈返回在重新施加扭矩以正确地再拉近配件之前的位置中。

因此,通过我们的教导,对于任何公差累积,根据期望可以选择预定扭矩来产生可靠初次拉近。我们随后提供行程限制特征,其在初次拉近时或一次或以上再拉近之后被首次接合,以便于限制在再拉近期间使用的行程。我们已经相当令人惊奇地发现,这有利于甚至达到相同预定扭矩值(如果期望这样的话)、甚至多达50次或更多次的可靠再拉近的多次再拉近。可以选择通过扭矩的初次拉近以使用实现正确夹持和密封所需要的行程,并且任选地达到最佳行程,超过该最佳行程时可利用小增量轴向前进来实现成功的可靠再拉近,因为此时由行程限制特征控制。

太阳城集团为了进一步强调,在通过扭矩的初次拉近期间,行程限制特征可以但不一定被接合。任选地,行程限制特征可以直到首次或随后的再拉近时才接合。任选地可以设计行程限制特征,以便行程被消耗到每次连续再拉近仅需要小增量附加轴向行程的近似位置,在该位置行程限制特征可以接合来控制用于再拉近的这种增量附加行程。行程限制特征因此实际上将若非如此可能会成为不必要高的扭矩的情况剔出,该不必要高的扭矩浪费不然本来可以用于再拉近的行程。

太阳城集团例如,对于给定的一又四分之一圈数的配件设计总体,假设15N-m(牛顿米)是用于初次拉近具有高公差累积的配件的预定扭矩。相同的15N-m的扭矩也将拉近处于公差累积的低端的配件,但是将产生超过一又四分之一的圈数,或许甚至是两整圈或更多。可以轴向定位扭矩限制特征以在消耗这种过多行程之前接合,并且因此在初次拉近期间可以但不必接合。然而,对于接近标称公差累积或在公差累积较高侧上的配件,扭矩限制特征可直到第一、第二或可能甚至更后面的再拉近时才接合。扭矩限制特征因此已经允许通过达到用于配件设计总体的预定扭矩的扭矩进行拉近,与此同时阻止对低端公差累积组件的过度拧紧,从而促进许多可靠的再拉近。行程限制特征为每个通过扭矩的再拉近提供行程受控的拉近,这也有助于允许多次通过扭矩的可靠再拉近。

太阳城集团不是来自制造商的所有配件都具有相似的扭矩-行程特征。一些制造商在尺寸和材料性质方面会具有更松的公差,而其他制造商具有很严的控制。一些配件可以被设计为具有扭矩降低特征,例如使用润滑油,或者一些配件可以被设计为具有用于更低压力应用的较软材料。但是无论对配件设计作出的众多选择,预定扭矩可以被选择为确保正确的行程以实现导管夹持和密封。预定扭矩可以任选地被设置为足够高以使得行程限制特征在每次拉近时都接合,包括初次拉近和再拉近。一旦接合,不管是在初次拉近首次接合还是在之后再拉近时接合,行程限制特征将允许对于每次再拉近的附加轴向移动或行程的控制,从而使得特定配件设计的可用再拉近次数最大化。

参考图1-3,在一个实施例中,行程限制构件40,其可以实现为扭矩箍40的形式,可以被包括于配件10中,以促进通过扭矩的拉近。扭矩箍40可以例如实现为非一体的环形环状主体42的形式。主体42可以任选地包括内螺纹44(通过虚线表示),内螺纹允许扭矩箍40被安装在主体12上,例如安装在颈部38上,通过将扭矩箍40旋拧在主体螺纹28上。然而在所有应用中主体42不必是带螺纹的。带螺纹方案的一些优点是螺纹44帮助在颈部38上使扭矩箍40居中和对齐,并且当扭矩箍在使用中被轴向压缩时,还提供用于扭矩箍40的强度和支撑。

在这点我们注意到,在这个实施例中扭矩箍40可以设计成与被设计成通过圈数拉近的配件一起使用。扭矩箍40也可以使用在专门设计成用于通过扭矩拉近的新配件中。扭矩箍40与通过圈数拉近的配件结合的优点是配件,例如本文的配件10,可以通过圈数、或者可替代地通过扭矩或者通过这两者拉近。扭矩箍40允许使用通过圈数拉近的配件以便终端用户不需要库存或购买除扭矩箍本身以外的专门配件零件。例如,即使初次拉近是通过圈数的,一次或以上的再拉近可以通过扭矩拉近。并且即使初次拉近可能是通过扭矩的,一个或以上的再拉近可以通过圈数拉近。并且一些再拉近可以是通过圈数的,而其他通过扭矩。

太阳城集团行程限制构件或扭矩箍40概念是部分因为两个相互关联的效果而奏效。首先,在拉近(不管它是初次拉近或后续再连接)期间和在螺母相对于主体的预定量轴向位移或行程之后,扭矩箍40将实现与螺母14接触,并且为此后的每次再拉近建立了螺母14相对于主体12的受控轴向位移或行程。这个受控轴向行程可以设计成与螺母和主体之间的相对轴向行程相一致,以保证,优选地没有不必要的过度拧紧地,已经实现导管夹持和密封。

因此,优选地扭矩箍40直到已经发生预定行程时才接触螺母14以保证对于初次拉近,已经实现导管夹持和密封。实际的预定行程值和导致发生该预定行程所需要的相应的预定扭矩将是配件许多不同设计标准和期望可靠性的函数。扭矩箍40可以设计成在初次拉近期间接合螺母14,以阻止过度拧紧以及行程损失,或者可以仅在一次或以上再拉近之后才接合螺母。可以选择预定扭矩来保证正确的初次拉近,不管扭矩箍40接触螺母14与否。但是在扭矩箍40接合螺母14之后,那么扭矩箍40将抵抗但不阻止进一步行程以便于在每次通过扭矩的再拉近期间、或者甚至对于每次通过圈数的再拉近控制行程。

在这点我们注意到通过圈数拉近的配件通常通过重新拧紧配件被再拉近以便于使套圈返回到它们前一次的位置(也称为行程恢复)并且随后提供另外的部分圈数,例如可以是1/8圈数来再拉近配件。如果期望这样,扭矩箍40可以被使用于通过扭矩或通过圈数的再拉近,因为扭矩箍给每次再拉近提供受控轴向位移。

其次,在螺母14已经前进到足够保证配件10已经彻底拉近之后,扭矩箍40在扭矩方面将产生显著和可察觉的增加。因此,配件可以被拉近到预定扭矩,因为这个预定扭矩将与正确的导管夹持和密封所需要的预定行程相一致,并且任选地不会过度拧紧。预定扭矩可以通过扭矩扳手来实现或者被感测为进一步相对于主体12旋转螺母14所需要的扭矩中的明显的和任选地急剧的上升。换一种方式表述,装配者可以感觉或感测到螺母的相对于主体12旋转的阻力中的显著增加。这将会是对螺母的行程的明显限制,并且所感测到的在试着进一步使螺母前进所需要的扭矩中的增加将会清晰。在扭矩方面的这个明显上升将优选地是显著地大于用来将配件拧紧到它的最终彻底拉近位置的预定扭矩,但无论如何当应用扭矩时该明显上升将伴随有螺母行程的限制。优选地设计这个行程限制特征,以便在扭矩方面的明显上升在已经达到预定相对轴向行程同时或之后发生以保证正确拉近。因此,可以使用例如使用扭矩扳手的通过扭矩拉近,或者可以使用基于对装配者的在扭矩方面显著和明显增加的感觉反馈的通过扭矩拉近。

为了进一步详细描述,设计成通过圈数拉近的配件的安装者或者配件装配者在配件拉近期间将感觉到在增加的扭矩,因为当相对于主体旋转螺母时套圈在变形并且被径向压缩抵靠导管。通过使用扭矩箍,可以施加预定扭矩,并且随后将感觉到在扭矩方面的急剧或显著的增加,但是不会有螺母超过由衬套的设计设置的预定行程的大量的进一步行程。这是因为在到达正确拉近之后,扭矩箍将用来显著地增加对螺母的相对于主体的附加轴向行程的阻力。正是扭矩与螺母和主体的相对行程之间的相互影响使得能够恰当地设计扭矩箍40,以便可以将扭矩值或扭矩值的范围规定成以确信正确的行程会发生以实现导管夹持和密封的方式来拉近配件和/或再拉近配件。通过阻止超过预定轴向行程位置的附加相对轴向行程,预定轴向行程可以接近地相当于保证任选地对于通过扭矩的初次拉近和每次再拉近都没有过度拧紧地实现导管夹持和密封所需要的行程。

太阳城集团虽然可以任选地对再拉近使用与用于初次拉近相同的预定扭矩,但是可以预见这对于终端用户来说是极方便的,因为仅需要使用单个扭矩扳手或者扭矩规格。扭矩箍40、或者其他行程限制构件,通过以规定的施加扭矩提供每次再拉近的受控附加轴向位移来促进这个优点。每次再拉近的附加轴向位移将依赖于多个因素,包括但不限于接合表面(48,50)的角度、摩擦值、硬度、屈服强度、蠕变等、以及已经实现了多少次的再拉近。

扭矩箍40还通过允许进一步拧紧螺母和主体以实现附加轴向前进从而在再拉近时可靠地确保夹持和密封来用于通过扭矩的再拉近。这个不仅实现于一次或两次再拉近,而是实现于多次再拉近。我们已经观察到50次或更多的通过扭矩的可靠再拉近的能力。这种通过扭矩再拉近的能力不能简单地通过之前已知的前挡块设计来实现。仍然进一步我们还观察到再拉近可以任选地实现为与前次拉近相同的扭矩值,并且这个相同扭矩值可以任选地用于预旋锻。

太阳城集团这个高再拉近次数对于诸如不锈钢的高合金材料配件是尤其令人惊奇的。这种配件经历用于正确拉近到硬导管上的大量扭矩和压缩力。虽然过去已经付出一定努力来通过使用在再拉近期间可以进行附加“变硬”的较软材料来提供允许再拉近的前挡块箍,但是这种挡块箍不适合于大次数的再拉近、例如五次或以上,或者不适合于其中施加在前挡块箍上的压缩力导致前挡块箍屈服的高合金配件。因此可以将扭矩箍40设计成承受高载荷以便于提供对附加行程的期望阻力,同时允许对于一次或以上再拉近的附加行程。

参考图3A,我们进一步通过扭矩与螺母相对于主体的圈数(行程)的示例性图表示出这些概念。重要的不是行程与扭矩的实际值,而是扭矩与行程之间关系的概念。注意到对于直到期望或预定的行程,扭矩如由斜坡A表示地逐渐增加。然后在螺母已经接合扭矩环之后扭矩增加速率明显变化,例如由斜坡B表示。在过渡区域AB中,扭矩箍40可以被设计成产生对与扭矩密切相关的附加行程的显著阻力(感觉为扭矩,或者相当于例如可以被用来使扭矩扳手能被用于拉近的规定扭矩)。认识到在图3A中的图表仅为示例性的并且旨在说明本文的一些概念是重要的。例如,相对于圈数数量而发生过渡区域AB的位置可以被向左和右推移。并且,扭矩变化的量和对进一步行程的阻力也可以通过扭矩箍的设计来设置。

太阳城集团优选地扭矩箍40设计成使得用于正确拉近的预定扭矩与考虑到在许多配件上的公差累积的预定最小行程相一致。如上面提及的,所有配件具有制造到特定公差的零件,并且在大量配件中,不同配件将包括具有在允许公差内的不同尺寸的零件。设计扭矩箍40以便就算在配件的公差累积最坏情况方案的情况下,在预定扭矩处或者对于在预定扭矩范围内的每个扭矩值将实现足够的行程,以保证导管夹持和密封。也就是,当预定扭矩位于可接受扭矩范围内时,该范围的最小扭矩保证导管夹持和密封。换句话说,预定拉近扭矩将与保证配件已经被正确拉近同时允许可靠的和有效的多次再拉近的可接受行程范围相一致。这就是为什么使用扭矩箍来提供扭矩和行程之间的密切相关,从而不仅阻止配件的过度拧紧,并且阻止配件的拧紧不足,同时仍然允许在后续再拉近期间的附加轴向位移(螺母与主体进一步拧紧在一起)。用于再拉近的这个附加轴向移动可以是很小的,例如在千分之0.1到10英寸的量级,但足够保证可靠再拉近,并且与前挡块形成鲜明对比,前挡块不能可靠地允许这种附加轴向移动,尤其在相同的扭矩值时。

因为颈部38的外径比扭矩箍螺纹44的内径更小,所以在许多情况下当配件10处于手紧位置时扭矩箍40可以自由地旋转在颈部38上。

太阳城集团在图1-3的实施例中,扭矩箍40可以具有接触螺母肩部34a的平坦后面46。当配件10处于手紧位置时,这个接触可以出现也可以不出现。然而,因为扭矩箍40控制螺母14相对于主体12的轴向前进或行程,所以在扭矩箍40已经接合螺母14后拉近配件10时,扭矩箍40优选地是轴向固定的。在这个实施例中,扭矩箍40可以通过具有长度L使得当螺母14与扭矩箍40接触时后面46接触主体肩部34a而被轴向固定。后面46可以具有减少的表面面积,以便于在拉近期间提供对扭矩箍旋转的阻力。后面46也可以是滚花的或以其他方式被成型以在拉近期间阻止扭矩箍40的旋转。

优选地但不是必须地,扭矩箍40是太阳城集团它的主轴线Y对称的(图1)。这个特征允许简化装配,因为扭矩箍40可以以任何方向被装配在颈部38上,产生相同的性能。

扭矩箍40还包括楔形表面48,其接触在螺母14的开口端52的螺母锥形表面50。楔形表面48可以是,例如,截头圆锥表面,虽然根据需要也可以使用其他形状或轮廓。螺母锥形表面50根据需要也可以是截头圆锥形或者任何其他形状,包括但不限于尖锐或倒圆/弧形角的角部。当从剖面观察时,楔形表面48可以以相对于扭矩箍40的中心轴线X(图1)的角α形成。当从剖面观察时,螺母锥形表面50可以以相对于螺母的中心纵向轴线的角β形成,螺母的中心纵向轴线在大多数配件情况中也是轴线X。根据需要可以将螺母14的任何表面用于在用于拉近的预定轴向位移处接触扭矩箍的楔形表面。可替代地,与螺母、甚至附加部件的移动相关的表面可以用来接触楔形表面48。

如从图1和3显然可见的,当配件10位于手紧位置时,螺母锥形表面50与楔形表面48轴向地间隔开,并且在彻底拉近之后,螺母锥形表面50被轴向推压抵靠楔形表面48。我们将扭矩箍表面48称为楔形表面,因为在螺母锥形表面50首次与楔形表面48实现接触之后,该表面用来显著阻止螺母的轴向移动,但在后续再拉近期间又将允许附加轴向行程。这个接触在扭矩方面产生明显和任选地急剧的增加,该增加可以由装配者感觉到,或者将允许使用扭矩扳手来构成配件10。角度α和β可以相同,但不是必须相同。我们已经发现大约45度的角α工作得特别好,但是也可以使用许多不同的角度值。当角α接近90度时,扭矩箍40基本上用作前挡块。虽然对于初次拉近这样是可以接受的,但是它不允许再拉近,特别是大约10次或以上的多次再拉近。当角α接近0时,扭矩箍40将对螺母14相对于主体轴向前进提供越来越少的阻力,并且因此不能利用增加的扭矩在螺母行程上提供明显足够限制。然而,根据扭矩箍40的材料和表面48的硬度以及摩擦力(对于螺母锥形表面50来说也是类似的),低至10度的小角度在许多应用中可以很好工作。角α的上边界将依赖于期望的再拉近次数和期望的扭矩增加量,但是根据总体上所需要的性能,α的角度值可以高到75度或以上。

太阳城集团当拉近配件10时,螺母锥形表面50的前边缘54将首先接触楔形表面48。螺母14相对于主体12的进一步前进将导致扭矩箍40的前部56进入由螺母锥形表面50限定的截头圆锥凹部,在楔形表面48与螺母锥形表面50之间具有越来越紧的接合。与如果没有扭矩箍40时对于相同螺母行程所注意到的扭矩增加相比,这将导致在扭矩方面的明显和显著增加。在拉近期间扭矩箍40和螺母14相配合来产生在扭矩方面的明显和可察觉的增加,其高于预定扭矩值,该预定扭矩值与用于正确构成配件10的预定相对轴向行程相一致并且伴随有对螺母与主体的附加相对轴向行程的显著阻力。换句话说,扭矩箍40和螺母14设计成由于当被利用导管夹持设备和导管之间的相互作用进行组合时在螺母14和扭矩箍40之间的增加载荷而产生明显的扭矩增加。如图3所示,扭矩箍40和螺母14的这个配合会导致在螺母锥形表面50与楔形表面48之间显著地的表面到表面接触和载荷,但是这个图仅旨在为示例性的。初次拉近以及一次或以上的再拉近的实际接触量将通过对配件10的总体设计标准来确定。

如图3所示,当彻底拉近时,前套圈18已经被主体凸轮表面30径向压缩而形成抵靠凸轮表面30和抵靠导管C的流体紧密密封。后套圈20的后部也已经被径向压缩以便后套圈优选地咬合进入导管C而形成肩部S。然而,本发明可以与其中后套圈不必咬合进入导管的配件设计一起使用。

如上文提及的,当配件10正在被拉近到图3表示的彻底拉近位置时,扭矩箍40起到严格地控制在相对的螺母与主体行程和扭矩增加之间的关系的作用。预定扭矩应该与螺母14相对于主体12预定行程相一致从而实现正确拉近并且保证正确的导管夹持和密封。因而,优选地仔细控制扭矩箍40的轴向位置,并且在本文的示例性实施例中通过扭矩箍40与主体肩部34a之间的接触来实现该轴向位置。这样保证用于与螺母14接触的楔形表面48的精确轴向位置。通过对(螺母和主体的)螺纹节距、以及扭矩箍40的轴向长度L、角α和角β、以及首先接触楔形表面48的前边缘54与接触后套圈20的驱动表面22之间的轴向距离的仔细制造过程控制将进一步保证性能。虽然在本文实施例中初次接触或前边缘54碰巧也是螺母14的前外端部,但是不是在所有设计情况中必须如此。

行程限制特征的另一个方面是为了允许配件10的再拉近。这个可以通过如下实现:设计扭矩箍40以允许用于配件再拉近的螺母14相对于主体12的进一步轴向前进,相对于前一次拉近的螺母14相对于主体12的轴向位置。例如,假设图3表示配件10的初次或首次彻底拉近。螺母14已经从在配件10处于手紧位置(图1)的位置P1轴向前进到配件10处于彻底拉近位置的位置P2。距离D1(从P1到P2的距离)随后相当于用于彻底拉近的螺母14相对于主体12的预定轴向前进。接下来假设拆卸已经被初次拉近的配件10。为了配件10的再拉近,重新装配零件并且螺母14通常可以被旋转以将螺母14定位在P2,因为导管和套圈已经有点塑性变形。这样也将意味着扭矩箍40处于与螺母14接触中,但是在两者之间可能具有相当低的载荷。如果期望,随后可以利用用于初次拉近的预定扭矩进一步使螺母14轴向前进,直到扭矩再次明显增加。例如,螺母14可以前进到位置P3,以便实现足够的导管密封和夹持(即再拉近)。在图3中,为了清楚放大了从P2到P3的距离。实际上,每次再拉近通常使用螺母14相对于主体12更小的进一步轴向前进。例如,对于四分之一英寸管配件(例如意味着标称导管外直径为大约四分之一英寸),每次再拉近可能需要大约千分之0.1到大约千分之10英寸的进一步前进,以正确地再拉近配件10。

太阳城集团然后在这个实施例中,楔形表面48因此通过允许螺母14相对于主体12进一步轴向前进而允许再拉近。然而,可以使用其他表面轮廓来提供相对于螺母行程的期望扭矩增加,同时还允许一次或以上的再拉近。我们已经发现大约45度的角α可以产生25次或更多的再拉近。扭矩增加也是螺母锥形表面50的形状的函数。设计者可以选择这些形状和角度,从而最佳地实现用于通过扭矩的拉近和再拉近的期望性能。

太阳城集团许多因素可以使用来控制用于每次再拉近的附加轴向行程的量。除了楔形表面48和螺母锥形表面50的角度和轮廓,附加轴向位移实际上还由于以下原因而发生:螺母14的任意径向向外张开或膨胀、扭矩箍40的径向向内压缩、在接合表面48、50处的塑性变形,例如蠕变,或者它们的任意组合。这些变形可以例如通过部件的硬度、表面抛光等来控制。设计者因此具有可获得的多种不同因素,包括这里没有列出的其他因素,以实现对于每次再拉近的受控轴向位移,但不会不利地影响配件的性能。

然后图1-3的配件10可以被通过扭矩拉近,或者可替代地通过圈数拉近,并且不同次数的再拉近可以通过扭矩或圈数或两者的组合来拉近。这样对于已经设计为通过圈数拉近的配件是尤其有利的。不需要改变螺母、主体或套圈的设计,通过简单地增加行程限制特征,通过圈数拉近的配件可以任选地转化为可以通过扭矩拉近的配件。这样避免了对用于通过圈数拉近和通过扭矩拉近的配件的螺母和主体的大量库存的任何需要。

如上文提及的,行程限制特征,例如一体的或非一体的扭矩箍,在初次拉近期间不需要必须接合,而是可以在一次或以上的再拉近之后才接合。这对于顾客期望其具有通过圈数或通过扭矩拉近的选择的配件来说是特别有用的特征。对于将通过圈数拉近的配件,可以期望确定行程限制特征的大小以在初次拉近期间不接合,从而保证发生规定数量的圈数并且产生在螺母与主体之间的预定相对行程,以实现正确的导管夹持和密封。但是对于相同配件,如果通过扭矩拉近,可以选择预定扭矩并且恰当确定行程限制特征的大小,以便在初次拉近时行程限制特征就接合,或者任选地在初次拉近时不接合。还存在用于通过圈数拉近的可用选择,行程限制特征设计成在规定数量的圈数时接合,并且如果替代地选择扭矩用于初次拉近,那么也将在施加的预定扭矩时接合。

太阳城集团许多因素将影响最终设计,包括但不限于扭矩箍40的硬度、楔形表面48和螺母锥形表面50的实现在扭矩箍40与螺母14之间的期望摩擦力的表面特性、以及角α和β。作为一般标准,对于将与例如不锈钢的高强度合金金属导管一起使用的配件来说,主体和螺母通常也由不锈钢制成。扭矩箍40因此将需要能够承受当拉近配件10时会发生的相当大的载荷。然后扭矩箍40同样也通常可以由不锈钢、以及在一些情况下由硬化不锈钢制成,以便于在与螺母14接触时提供期望的摩擦量的低蠕变。扭矩箍40应该能够承受当已经完全装配配件10时施加到它的载荷,并且也具有高的屈服强度以便于能够承受配件10的再拉近。但是,扭矩箍40必须也能允许螺母相对于主体的进一步轴向前进,如果期望通过扭矩的再拉近的话。当然,扭矩箍的强度和它的材料特性将依赖于配件10自身的性能标准和配件零件及导管的材料属性。

因为扭矩箍40允许一次或以上的再拉近,所以楔形表面48可以被认为是动态楔形,因为扭矩箍对于每次再拉近允许螺母与主体的受控附加相对轴向前进或行程,这意味着螺母锥形表面50抵靠楔形表面48的接触位置将随着每次再拉近改变,即使是非常轻微地。因此扭矩箍4的特征优选地是高屈服强度但是可以稍微有点屈服,以在多次再拉近是配件10的期望性能特征时促进多次再拉近。

利用不论是一体的或作为单独零件的扭矩箍的成功的再拉近,如本文所述地可归因于其他因素,而不只是楔形或锥形表面的角度、摩擦力、蠕变等。根据接合表面的设计,还可以存在螺母的径向膨胀或扭矩箍的径向压缩,仅给出两个示例。重要方面是接合表面与例如螺母和主体的配件部件的互相作用或配合以便于保证对于每次期望再拉近,都实现受控附加轴向位移,以便于利用扭矩有效地再拉近配件。这将通常,虽然不是必须地,通过每次拉近的塑性变形或变硬实现,以便在再拉近期间,零件被重新拧紧到它们前一次的位置,并且随后再稍多拧附加轴向位移,任选地达到前一次拉近所使用的相同预定扭矩。基于重新建立正确的导管夹持和密封的评价,每次再拉近都是有效的,以便利用每次再拉近,配件将继续执行到它的规定额定值,例如压力和泄漏相关额定值。

太阳城集团我们已经发现,动态楔形概念任选地促进另一个发明方面。不仅配件10可以通过扭矩初次拉近、并且通过扭矩再拉近,而且有重大意义地并且非常出乎意料地配件10可以被初次拉近并且多次再拉近到相同扭矩值。即使在配件被通过圈数拉近一次或多次的情况下,我们也已经实现了这些。这方面对于低成本实施来说具有极大的优点,因为装配者仅需要具有单个扭矩扳手或其他工具来拉近配件10。在一些设计中我们已经能够再拉近这种配件超过50次或者甚至100次,包括达到相同预定扭矩。可替代地,用于再拉近所施加的扭矩可以不同于用于初次拉近的预定扭矩。例如每次连续拉近可以使用稍微更高的施加扭矩。

我们也已经发现当预定扭矩是一定扭矩值范围时,不仅配件10可以通过施加在该范围内的任何扭矩值来初次拉近,以及通过扭矩再拉近,而且有重大意义地并且非常出乎意料地配件10可以通过在该范围内的任何扭矩值初次拉近和多次再拉近。例如,配件10可以通过施加在预定可接受扭矩范围内的相对较高的扭矩值而初次拉近。然后,配件10可以通过施加在预定扭矩范围内的任何扭矩值来再拉近一次或多次,包括比施加来初次拉近配件的扭矩值低的扭矩值。通过施加在扭矩范围内的任何扭矩值可以实现每次再拉近。像初次拉近和再拉近一样,通过施加在预定扭矩范围内比施加来实现较早再拉近的扭矩值小的扭矩值可以实现后续再拉近。即使配件被通过圈数拉近一次或多次,我们也已经实现了这些。这样方面具有极大的优点,因为它允许在扭矩施加工具中的公差,例如由装配者使用的扭矩扳手。

太阳城集团如上面提及的,预定扭矩可以是一定范围的扭矩值。根据应用预定扭矩可以是任何范围的扭矩值。在一个示例性实施例中,预定扭矩是等于或大于保证正确拉近配件来夹持和密封导管的预定扭矩的任何扭矩。在另一个实施例中,预定扭矩可以是预定扭矩+/-某些可接受的公差。例如,规定或预定扭矩可以是扭矩值+/-0到15%的扭矩值,例如+/-10%的扭矩值,或+/-15%的扭矩值,或在+/-15%的扭矩值范围内的任何扭矩值。规定或预定扭矩可以是明确或精确扭矩值,或者规定或预定扭矩可以是一定范围的扭矩值。例如,规定或预定扭矩可以是扭矩值+/-0到15%的扭矩值,例如+/-10%的扭矩值,或+/-15%的扭矩值,或在+/-15%的扭矩值范围内的任何扭矩值。

从图1-3将会注意到,优选地但不是必须地,扭矩箍40的外直径小于主体六边平面34的外直径。这样帮助保证在装配和拧紧期间扭矩箍40将不会与用于保持主体12的扳手或夹具的使用互相干涉。

参考图4-6,我们示出了可以通过扭矩、通过圈数或者它们的组合拉近的配件的替换实施例,包括初次拉近和一次或以上的再拉近。在这个实例中,配件100包括可以是与图1的实施例相同的多个零件。在这个实例中尤其是具有主体102、螺母104、以及套圈106、108形式的两个导管夹持设备。这些零件可以设计成与前述实施例相同且功能相同,除了主体102具有一体的楔形表面110形式的行程限制特征,其可以方便地和任选地被机加工或者以其他方式作为主体102的机加工的一部分,并且因此可以被认为是一体的扭矩箍。楔形表面110是倾斜的并被设计为以如在前面实施例中非一体的扭矩箍40的楔形表面48一样方式的工作。螺母104也包括螺母锥形表面112,其可以是倾斜的并以与图1-3的实施例相似的方式来设计。可替代地,可以使用螺母14的任何表面来接合一体的楔形表面110。如图6所示,楔形表面110和螺母锥形表面112在拉近期间以与非一体的扭矩箍40实施例相似的方式接合,以在已经到达正确螺母行程时提供在拉近扭矩方面的明显和任选地急剧增加。楔形表面110像上述实施例一样能实现再拉近,并且初次拉近和一次或以上的再拉近可以通过相同预定扭矩来完成。配件100也可以通过圈数拉近。

太阳城集团图4-6的实施例的优点是,不需要单独的扭矩箍40,而是行程限制特征与主体设计集成在一起。这个实施例例如对于不想包括单独零件、但可以使用大成交量购买来实现规模经济的大成交量用户会是有用的。

重要的是注意到,一体的或非一体的扭矩箍的使用仅是一种实现其也允许再拉近的行程限制特征的方法。本领域的技术人员可以设计其他结构来实现这些效果。

在这个实施例中楔形表面110被图示为形成在主体102的六边形区域中,该区域在图1的实施例中提供主体肩部34a(图2)。楔形表面110可以可替代地定位在其他地方,例如作为颈部114的一部分。注意主体肩部116可以根据需要向回倾斜容纳较长螺母。

参考图7和8,在这个实施例中,配件150的所有零件可以是与图1-3的实施例相同的并且作用相同(并且给了相同参考标记),明显的例外是,在这个实施例中,扭矩箍152不是对称体。相反,扭矩箍152的前部可以包括楔形表面48,并且扭矩箍152将与螺母锥形表面50配合来提供与上文参考图1-3描述的相同性能特征。然而,扭矩箍152可以具有径向延伸环形表面154,其在拉近期间接触主体肩部34a。通过省略镜像的锥形表面,扭矩箍152在高载荷区域156提供更多的材料,其可以帮助稳定用于高载荷应用的扭矩箍并且增加环形表面154与主体肩部34a之间的接触面积。

参考图9和10,在这个实施例中,配件160的所有零件可以是与图1-3和7及8的实施例相同的并且功能相同(并且给了相同参考标记),明显的例外是,在这个实施例中,扭矩箍162不是对称体,并且还具有径向延伸环形凸缘164。与在图7和8的实施例中一样,扭矩箍162的前部可以包括楔形表面48,并且扭矩箍162将与螺母锥形表面50配合来提供与上文参考图1-3和7-8描述的相同性能特征。然而,扭矩箍162可以具有径向延伸环形表面166,其在拉近期间接触主体肩部34a。通过省略镜像锥形表面,扭矩箍162在高载荷区域168提供更多的材料,其可以帮助稳定用于高载荷应用的扭矩箍并且增加环形表面166与主体肩部34a之间的接触面积。

太阳城集团在这个实例中径向凸缘164向外延伸超过螺母六边平面36和主体六边平面34。因为在彻底拉近之后扭矩箍162被轴向压缩抵靠主体12,装配者或检查者可以试着旋拧或旋转扭矩箍162。如果扭矩箍162可以被旋转,那么配件160还没有被完全拧紧和拉近。凸缘164的外周可以被滚花或者以其他方式处理来帮助施加力到扭矩箍162以试着绕着颈部38旋转它。

本领域的技术人员将会认识到,如上文提及的,在一些实例中在初次拉近或甚至对于一次或以上的后续再拉近行程限制特征不需要必须接合。在这些实例中,扭矩箍可以仍然自由旋转或即使在彻底拉近之后自由地被旋拧。但是对于在其中甚至对于初次拉近行程限制特征就接合的设计,能或不能旋拧或旋转扭矩箍的能力可以使用来判断配件是否已经正确被拧紧。

参考图11,我们示出了另一个实施例。在这个实施例中,配件组件200实现为母配件的形式,因此具有母螺纹主体202和公螺纹螺母204。也提供了第一和第二套圈206和208,虽然单个套圈可以可替代地使用于其他配件设计,并且可以、但不必须与在上述确定的专利中提及的套圈相同。如果期望,配件组件200可以通过圈数拉近。可替代地,扭矩箍210可以使用来以与上面所述实施例相似的方式提供通过扭矩的拉近和再拉近。扭矩箍210提供楔形表面212,其接合主体202的锥形表面214。锥形表面214接合楔形表面212以在已经响应于为实现彻底拉近而施加的预定扭矩而发生了螺母204相对于主体202的正确轴向前进时提供明显的扭矩增加。扭矩箍210可以方便地设置在公螺母在公螺纹218与面向肩部220之间的颈部216中。用于通过扭矩拉近的配件的操作可以与上文太阳城集团图1的实施例描述的相同。

参考图12,我们示出另一个实施例。在这个实施例中,配件组件250实现为母配件的形式,因此具有母螺纹主体252和公螺纹螺母254。也提供了第一和第二套圈256和258,虽然单个套圈可以可替代地使用于其他配件设计,并且可以、但不必须与在上述确定的专利中提及的套圈相同。如果期望,配件250可以通过圈数拉近。可替代地,一体的扭矩箍260可以使用来以与上面所述实施例相似的方式提供通过扭矩的拉近和再拉近。一体的扭矩箍260提供楔形表面262,其接合主体252的锥形表面264。锥形表面264接合楔形表面262以在产生螺母254相对于主体252的正确轴向前进时提供预定扭矩,以实现彻底拉近。一体的扭矩箍210可以方便地设置为邻近公螺母在公螺纹268与面向肩部270之间的颈部266。用于通过扭矩拉近的配件的操作可以与上文太阳城集团图4的实施例描述的相同。

现在参考图13和14,我们分别显示非一体的和一体的扭矩箍的附加实施例。大多数部件可以与图3和6的实施例相同,并且相同参考标记使用于相同部件,并且不需要重复对其的描述。

在这些实施例中,然而,母螺母已经被修改,因此通过数字280来表示。将会注意到,在其他实施例中的母螺母14(例如参见图3)包括内锥形驱动表面282,其实现与后套圈20的驱动表面284接触。驱动表面282可以倾斜为大约15度的角度θ,虽然θ的值将根据配件设计而从5度或更小变化到大约20度或更大。

驱动表面282连接到第一圆柱体壁286,其具有足够的直径来容纳后套圈20的外凸缘。可以提供第二圆柱体壁288来容纳前套圈18的扩大后部。在这个示例性配件中,在拉近期间前和后套圈的后部都径向向外膨胀,并且可实现与圆柱体壁286、288的接触。

再次参考图13和14,螺母280被修改来包括第一锥形对中表面290,其从锥形驱动表面292的径向外端部延伸。对中锥形表面290可以以例如45°的角度€形成,但是根据需要也可以使用其他角度。合适的范围可以是例如大约20°到60°。在初次拉近期间或者在再拉近期间,对中锥形表面290可以接触后套圈的后端或后部20a。第二锥形表面294可以从对中锥形表面290的径向外端部延伸。

如上文解释的,通过扭矩的有效再拉近可以通过使套圈返回它们在前一次拉近时的前次位置来实现。在一些配件设计中,在拆卸期间,套圈可以呈现某种回弹,尤其对可以适应通过圈数再拉近的管配件。这样导致需要在再拉近时的进一步拧紧之前恢复一些行程来重新定位套圈。如果在拆卸之后套圈不居中或者偏心对齐(相对于轴线X),那么会出现侧对侧的滑动以及需要附加行程和扭矩来再拉近配件。对中锥形表面290可以帮助沿着X轴线重新对齐和对中套圈和螺母,特别是后套圈,以便于减少重新定位套圈的行程损失。我们已经发现这个对中作用可通过减少再拉近配件的行程损失,在通过扭矩再拉近的次数方面有显著的影响。第二锥形表面294可以帮助对中套圈和螺母的任意一个或全部两个。我们已经观察到利用锥形螺母概念,通过扭矩的再拉近的次数有两到三倍增加和更多。

对中锥形或其他内部锥形更完整地描述在2008年7月24日提交的未决PCT申请号PCT/US2008/070991、名称为TAPEREDNUTFORTUBEORPIPEFITTING(用于管子或公称管配件的锥形螺母)的、2009年2月5日公开的WO2009/018079A1中,其整个公开在此通过参考完全并入本发明。

锥形螺母概念在例如使用在本文示例性实施例中的配件设计情况下特别有用,这是因为在拉近过程中后套圈的径向向内的铰链变形,这引起后部20a径向向外旋转远离导管壁。然而,如本文公开的锥形的使用将对其他配件设计有益,并且甚至是使用径向向外弯曲的单个套圈的那些。锥形螺母概念也将容易地被结合进用于母类型配件的公螺纹螺母。

太阳城集团因此通过扭矩拉近的结合可以非常大地得益于本文上述公开的内部锥形螺母的任选使用。这中益处来源于锥形将螺母和套圈对中返回到它们前一次的拉近位置以使行程恢复最小化,以便所施加的扭矩将主要仅通过小的附加相对轴向行程再拉近配件。并且,通过使用形成限制特征来提供再拉近时的受控附加相对形成,与锥形螺母一起作用,从而通过最小化由于过度拧紧或偏心对准套圈和螺母所引起的行程损失来促进许多次的再拉近。

已经参考示例性实施例描述了发明的多个方面。在阅读和理解本发明后其他人会想到修改和改变。旨在包括所有这些修改和改变,只要它们落入附属权利要求或其等同方式的范围内。

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