專(zhuān)利名稱(chēng)：用于金屬管子和管道的配件的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)是2003年8月6日提交的名稱(chēng)為“用于不銹鋼管道的管配件”的共同未決的美國(guó)國(guó)家專(zhuān)利申請(qǐng)(系列號(hào)為)No._____的部分繼續(xù)，其為來(lái)自于2002年2月6日提交的題目為“用于不銹鋼管道的管配件”的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.PCT/US02/03430的國(guó)家階段申請(qǐng)，這兩件申請(qǐng)均要求享有于2001年2月6日提交的名稱(chēng)為“帶一體式螺母和箍的管配件”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)(系列號(hào)為)No.60/266735的優(yōu)先權(quán)，所有這些申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而完全地結(jié)合于本文中。
發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域題述發(fā)明大體上涉及不銹鋼管子和管配件的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及非擴(kuò)口式配件，其包括管夾持機(jī)構(gòu)、例如箍或管夾持環(huán)的材料的較陡角度凸輪面和/或幾何形狀和性能。
背景技術(shù)：
管配件用于將管端結(jié)合或連接在另一部件上，無(wú)論其它的部件是另一管端，例如通過(guò)T-配件和肘管配件，或者是需要與管端流體連通的裝置，例如閥。本文所用的用語(yǔ)″管″和″管道″旨在包括但不限于管子。任何管配件必須在管配件設(shè)計(jì)成可滿足的壓力、溫度和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)下能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)重要功能。首先，管配件必須能夠夾持管端，以便防止喪失密封或管?chē)姵?。其次，管配件必須保持主密封以防止泄漏。管配件?shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能的要求幾十年來(lái)一直是管配件設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素。多種因素影響管配件的設(shè)計(jì)，以滿足所需的夾持和密封性能標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于任何管配件設(shè)計(jì)而言基本的是1)配件必須使用于其上的管道的特征，包括材料、外直徑和壁厚度；和2)管配件用于其預(yù)定應(yīng)用所需的管夾持和密封性能水平。目的是能夠通過(guò)在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)，在強(qiáng)加于產(chǎn)品上的任何成本制約條件內(nèi)，能夠設(shè)計(jì)出能夠可靠地實(shí)現(xiàn)所需的管夾持和密封功能的管配件。
非擴(kuò)口式管配件一般指與其中管端在配件部件上向外擴(kuò)口的擴(kuò)口式管配件相比，其中管端保持基本上管狀的管配件類(lèi)型。擴(kuò)口式管端常常與塑料管道和塑料管配件一起使用。本發(fā)明并不涉及塑料的管道或管配件，因?yàn)檫@類(lèi)配件具有明顯不同的挑戰(zhàn)性問(wèn)題和材料性能，其會(huì)影響配件夾持管以及提供充分密封的能力。工作壓力和溫度一般在塑料技術(shù)領(lǐng)域中也要低得多。換句話說(shuō)，就管夾持和密封而言，塑料管配件中的任何功能對(duì)非塑料的管配件幾乎未提供很少或未提供任何指導(dǎo)。
例如，預(yù)期用于不銹鋼管道的管配件，在設(shè)計(jì)上尤其是具有挑戰(zhàn)性的，以便實(shí)現(xiàn)所需的管夾持和密封功能。這是由于不銹鋼的性質(zhì)，其在典型的可購(gòu)買(mǎi)到的管道材料方面是非常堅(jiān)硬的材料，通常高達(dá)大約200維氏硬度。不銹鋼管道也用于其中管道壁厚度比較堅(jiān)固的高壓力應(yīng)用中(在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中稱(chēng)為“厚壁”管道)。厚壁管道難于夾持，因?yàn)樗粌H堅(jiān)硬，而且它也尤其是沒(méi)有延展性。低延展性使得管道更難于塑性地變形以便實(shí)現(xiàn)所需的管夾持。
用于不銹鋼管道的管配件典型地包括組件1)管夾持機(jī)構(gòu)，通常為箍的形式，或夾持環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，和2)上緊機(jī)制，用于使管夾持機(jī)構(gòu)安裝在管端上以便夾持管端以及提供防止泄漏的密封。用語(yǔ)″上緊″簡(jiǎn)單地指上緊管配件組件的操作，用于將配件安裝在管端上，從而實(shí)現(xiàn)所需的管夾持和密封。
通常，不銹鋼管配件安裝成處于″手指擰緊″狀態(tài)下，然后采用扳手或其它的合適工具來(lái)緊固或″上緊″配件，直到其達(dá)到最終的初始狀態(tài)和完全的組裝狀態(tài)。在一些情形下，尤其是用于更大尺寸的管，接套工具用于將箍預(yù)安裝在管道上。最常用的上緊機(jī)制是陰螺紋式螺母部件和陽(yáng)螺紋式主體部件的螺紋式連接，其中管夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)這兩個(gè)部件作用于其上，好象它們旋擰和上緊在一起一樣。主體包括管端接受孔，其帶有該孔外部分處的斜角凸輪面。最常用的凸輪面是截頭錐體，因此用語(yǔ)″凸輪角″指凸輪面相對(duì)于管端縱軸線或外表面的錐角。夾持機(jī)構(gòu)滑動(dòng)地套在管端上，并且將管端軸向地插入主體孔中并延伸穿過(guò)截頭錐體凸輪面。螺母部分地旋擰在主體上而到達(dá)手指擰緊位置，使得管夾持機(jī)構(gòu)被軸向地保持在凸輪面和螺母之間。螺母典型地包括向內(nèi)的臺(tái)肩，其在螺母和主體部件螺紋式地上緊在一起時(shí)，可驅(qū)動(dòng)管夾持機(jī)構(gòu)與主體上的斜角凸輪面形成接合。斜角凸輪面將徑向的壓力傳遞至管夾持機(jī)構(gòu)，從而迫使管夾持機(jī)構(gòu)與管端夾持接合。管夾持機(jī)構(gòu)典型地用于形成靠在管道外表面上并且也靠在斜角凸輪面上的密封。
如今不銹鋼管配件(最常用的是箍-類(lèi)型管配件)中最常用的管夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)促使管夾持機(jī)構(gòu)的前或凸頭部分咬合在管端外表面中來(lái)實(shí)現(xiàn)管夾持。這里所用的用語(yǔ)″咬合″指管夾持機(jī)構(gòu)塑料變形進(jìn)入管端外表面以便以非常類(lèi)似于切割的動(dòng)作塑性地變形和壓入管道中，以便在管夾持機(jī)構(gòu)的前端形成大致徑向的臺(tái)肩或壁。這種″咬合″因此用作高強(qiáng)度的特征以防止在高壓力下形成管?chē)姵?，尤其是用于更大的直徑管道例?/2英寸或更大。
多年來(lái)，具有不依賴于″咬合″類(lèi)型動(dòng)作的大量管配件設(shè)計(jì)，而是僅僅徑向地將管夾持機(jī)構(gòu)壓在管道外表面上，其中一些設(shè)計(jì)帶有壓入管道中而未形成咬合的效應(yīng)。這些設(shè)計(jì)不適用于高壓力的不銹鋼管配件。尤其用于高壓力應(yīng)用的最常見(jiàn)的可買(mǎi)到的不銹鋼管配件是兩種完全不同設(shè)計(jì)的管夾持機(jī)構(gòu)，即，單一箍管配件和兩個(gè)箍管配件。
單一箍管配件，如其名一樣，使用單一箍來(lái)實(shí)現(xiàn)管夾持和密封功能。然而，越來(lái)越認(rèn)識(shí)到，當(dāng)設(shè)計(jì)可滿足所需的管夾持和密封性能標(biāo)準(zhǔn)的管配件時(shí)，這兩個(gè)功能相互不一致。這是因?yàn)榇_保管配件實(shí)現(xiàn)充分的管夾持所需的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通常對(duì)單一箍還能提供有效密封的能力有不利影響。因此，盡管在一些情形下，現(xiàn)有技術(shù)的單一箍配件可實(shí)現(xiàn)充分的管夾持，然而，這種管夾持性能需要付出降低有效密封的代價(jià)。這種情形的一種結(jié)果就是，一些單一箍管配件已設(shè)計(jì)成帶有另外的部件和技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)充分的密封。略遜于最佳的密封性能尤其在試圖密封氣體、尤其是高壓力氣體的單一箍配件中是比較顯眼的。因此，單一箍管配件通常更適用于更低壓力的液體應(yīng)用例如液壓應(yīng)用，然而，即使在這種更低的壓力應(yīng)用中，單一箍密封性能仍然比所需的要低。
對(duì)于單一箍管配件，咬合動(dòng)作通常與單一箍相關(guān)聯(lián)，其設(shè)計(jì)成從單一箍主體的其前端和后端之間的中心區(qū)域或中部中的管壁在徑向向外向上弓出。箍的前端通過(guò)推壓在箍后端的螺母而被驅(qū)動(dòng)靠在主體的斜角凸輪面上。弓出動(dòng)作有助于將單一箍的前端引導(dǎo)至管端中。弓出動(dòng)作也用于使箍的后端同樣地接合并夾持管端。這通常通過(guò)提供位于螺母臺(tái)肩上的斜角驅(qū)動(dòng)面來(lái)實(shí)現(xiàn)，其與單一箍的后端相接合，以便徑向地對(duì)箍的后端壓緊而形成作用于管端上的夾持動(dòng)作。在一些單一箍設(shè)計(jì)中，箍的后端似乎用于咬合到管端中。這種后端管夾持有時(shí)與單一箍一起使用，以便試圖改善管配件在振動(dòng)下的性能，因?yàn)楹蠖藠A持試圖用于隔離來(lái)自配件外部的振動(dòng)以免影響前端管咬合，配件外部例如在配件安裝中包括泵。
后端管夾持的使用實(shí)際上對(duì)在單一箍的前端夾持住管端有不利影響。理論上，為了更有效地耐受夾持管在壓力下作用于箍前端上的負(fù)荷，單一箍應(yīng)在螺母和主體的凸輪面之間基本上處于三維的(軸向、徑向和環(huán)向)壓力下。提供后端夾持實(shí)際上將反作用的張力或變小的軸向壓力施加在單一箍上，其對(duì)用于提供管夾持的前端壓力有不利影響。另外，向外弓出動(dòng)作傾向于對(duì)在單一箍的前端夾持住管的努力有不利影響，因?yàn)?，為了促成向外弓出?dòng)作，單一箍要求在相鄰于管夾持″咬合″部位具有較少的質(zhì)量。向外弓出動(dòng)作將箍主體中心的箍質(zhì)量徑向地移動(dòng)離開(kāi)管端。因此，向外弓出的單一箍配件可能更易于出現(xiàn)箍破壞，從而喪失密封以及在更高的壓力下可能出現(xiàn)管?chē)姵觥?br> 為了實(shí)現(xiàn)在不銹鋼管道上的充分管夾持，單一箍不銹鋼管配件以前采用十和二十度之間的相當(dāng)淺的凸輪角度。在這里稱(chēng)為″淺的″該角度范圍僅僅是出于方便的目的，來(lái)表示該角度相當(dāng)小。淺的凸輪角度已用于單一箍配件以實(shí)現(xiàn)機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)闇\的角度提供了軸向地延長(zhǎng)的凸輪面，以便在該凸輪面上滑動(dòng)以及對(duì)單一箍前端徑向地壓緊，以便咬合到管端外表面中。堅(jiān)硬的不銹鋼管道材料使得必須有這種延長(zhǎng)的滑動(dòng)凸輪動(dòng)作，以便能夠使單一箍形成充分的咬合以用于管夾持。多年來(lái)，單一箍是完全硬化或表面硬化的，以便比不銹鋼管道要硬得多，然而，淺的凸輪角度如今仍然用于這種單一箍配件中，以便從箍沿著凸輪面滑動(dòng)以產(chǎn)生″咬合″而確保充分的管夾持中，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械優(yōu)點(diǎn)。使用表面硬化的箍和大約二十度的淺凸輪角度的可買(mǎi)到的單一箍管配件示例是CPI配件管線，其可從Parker-Hannifin Corporation公司得到。另一示例是可從Ermeto GmbH得到的EO配件管線，其采用完全硬化的單一箍和十二度的凸輪角度。
在一些單一箍設(shè)計(jì)中，已嘗試采用非錐形的凸輪面，以便試圖僅僅將箍壓在管端的外表面上，從而不形成咬合。然而在這種情況下所得的效果是低夾持或低壓力，僅僅是不能很好地適于不銹鋼配件的配件。
然而，利用單一箍配件實(shí)現(xiàn)充分的管夾持所需的淺凸輪角度和延長(zhǎng)的凸輪面以及軸向的運(yùn)動(dòng)，對(duì)單一箍實(shí)現(xiàn)密封功能的能力有不利影響，尤其在極端環(huán)境下和用于密封氣體時(shí)。這是因?yàn)閱我还康那岸嗽噲D實(shí)現(xiàn)軸向地壓在延長(zhǎng)凸輪面上的密封。徑向地向外弓出的動(dòng)作導(dǎo)致單一箍前端的外表面的更大部分與其將被驅(qū)動(dòng)至靠在其上的凸輪面形成接觸。結(jié)果是在單一箍的外表面和凸輪面之間具有更大的密封表面積。這種加大的密封面積導(dǎo)致在單一箍和凸輪面之間的密封力的非所需分布，并且也產(chǎn)生了允許發(fā)生泄漏的更大面積的表面缺陷。這尤其是金屬至金屬密封的問(wèn)題(與非金屬至非金屬的密封相比例如，在塑料配件中，通常需要提供增大的密封接觸面積，因?yàn)楦哐诱剐缘乃芰喜牧峡筛玫匦纬蓛蓚€(gè)表面之間的密封)。
因?yàn)檫^(guò)去單一箍配件采用淺的凸輪角度來(lái)實(shí)現(xiàn)充分的管夾持，因此小于最佳的密封功能作為配件應(yīng)用上的已知局限性而得以容許，或者另外的特征設(shè)計(jì)到單一箍配件中，最值得注意的嘗試是在單一箍中包括一個(gè)或多個(gè)彈性體密封件或與單一箍相配合，以提供與不銹鋼管道的更好密封。例如見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No.6073976和5351998。美國(guó)專(zhuān)利No.6073976顯示了單一″箍″(在專(zhuān)利中稱(chēng)為″切環(huán)″)配件的典型示例，其試圖利用增加的彈性體密封來(lái)解決″密封″問(wèn)題。專(zhuān)利5351998專(zhuān)利介紹了通過(guò)將管夾持和密封功能分開(kāi)到兩個(gè)單獨(dú)的部件中所得到的好處。
用于管道的可買(mǎi)到的和非常成功的兩個(gè)箍配件可從Ohio州Solon的Swagelok Company公司買(mǎi)到，并且在美國(guó)專(zhuān)利No.5882050、6131963(以下稱(chēng)為963專(zhuān)利″)和3103373中有介紹，所有這些專(zhuān)利都由本發(fā)明的受讓人擁有，并且這些專(zhuān)利的全部公開(kāi)內(nèi)容均通過(guò)引用而完全地結(jié)合于本文中。在這兩個(gè)箍配件中，管夾持和密封功能也通過(guò)使用兩個(gè)箍而單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)。向前箍或前箍提供了極好的密封，即使是在用于密封氣體時(shí)，并且后箍提供了極好的管夾持。
前箍通過(guò)在淺的凸輪面角度例如二十度上的凸輪運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)了極好的密封。這是因?yàn)榍肮坎槐貫榱藢?shí)現(xiàn)管夾持功能而在凸輪面過(guò)度地滑動(dòng)。同樣地，前箍未經(jīng)表面硬化，因?yàn)榍肮康闹饕猛臼敲芊舛且Ш系焦芏酥小Ｒ虼?，相?duì)″更柔軟的″前箍實(shí)現(xiàn)了極好的密封，尤其是密封氣體，即使主體的錐形凸輪面呈大約二十度的凸輪角度。
后箍在上述兩個(gè)箍管配件中實(shí)現(xiàn)了管夾持功能。后箍是表面硬化的，從而比管端硬得多。后箍凸輪的前端作用在形成于前箍的后端中的截頭錐體凸輪面上。該凸輪面的名義角度是45度，但是由于前箍的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，有效的凸輪角度實(shí)際上為大約十五至二十度的淺角度。盡管用于后箍的有效的凸輪角度是較淺的，然而，并不要求后箍提供主密封(盡管它可形成次級(jí)或備用密封)。后箍也未展示非所需的弓出動(dòng)作，而是與徑向向內(nèi)的鉸接動(dòng)作相關(guān)聯(lián)地夾持住管端。這里所用的用語(yǔ)″鉸接″指箍的受控變形，使得箍主體的中心區(qū)域或中部承受徑向向內(nèi)的壓力，這與弓出或向外徑向的位移形成鮮明的對(duì)比。因此，有效的淺的凸輪角度不僅不損害配件密封能力，它實(shí)際上還顯著地提高了尤其是用于不銹鋼管道的管配件的總體性能。
使用單獨(dú)的箍，用于各自主要實(shí)現(xiàn)鍵式管配件功能之一，兩個(gè)箍管配件實(shí)現(xiàn)了極好的管夾持和密封功能。該現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)箍管配件因此取得了巨大的商業(yè)成功，尤其在不銹鋼管道技術(shù)領(lǐng)域中，這是部分地因?yàn)槠湫阅芴卣?，例如大約15000psi的高壓力等級(jí)，低溫至1200°F的寬的溫度等級(jí)，以及在許多應(yīng)用中大量的重制(″重制″指配件在最初上緊之后的松開(kāi)和重新上緊)。
美國(guó)專(zhuān)利No.3248136顯示了單一鎖定環(huán)的使用，這與箍相反，其中鎖定環(huán)作用于具有似乎大于二十度或更大角度的表面上，但是環(huán)似乎并不塑性地變形到管道中，而是保持彈性，因此環(huán)設(shè)計(jì)成可在上緊后保持其原始形狀，這都是不適用于本文所考慮的不銹鋼管配件類(lèi)型的特征。日本實(shí)用新型專(zhuān)利出版物44-29659顯示了上緊環(huán)，其顯示為預(yù)定具有弓出效應(yīng)以及在前端和后端夾持住管。這些配件似乎并不適用于不銹鋼管道，因?yàn)檫@種管覆蓋有樹(shù)脂覆層。
所述兩個(gè)箍管配件的許多應(yīng)用和用途并不要求這種高的壓力、溫度和重制性能特征。本發(fā)明涉及新穎的配件構(gòu)思，其可滿足更低的性能特征，而不會(huì)有損于總體的配件完整性和性能。另外，本發(fā)明涉及新穎的單一箍管配件及其變型，其可展示出比現(xiàn)有技術(shù)的單一箍管配件大大提高的性能，尤其是用于不要求上述兩個(gè)箍管配件的端部高性能特征的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于不銹鋼管道或管子的單一箍管配件，其實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)有單一箍管配件大大提高的密封功能，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了極好的管夾持功能。這種密封功能的實(shí)現(xiàn)無(wú)需使用另外的彈性體或其它的非金屬密封。在一個(gè)實(shí)施例中，單一箍管配件利用了用于配件主體的凸輪面的比較陡的凸輪角度。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在一個(gè)實(shí)施例中凸輪角度在至少大約35度至大約60度的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約40至大約50度的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為大約45度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，單一箍管配件設(shè)置成可提供形成于較陡斜角凸輪面上的主密封。在該主實(shí)施例中，這種密封通過(guò)箍的外漸縮的表面來(lái)形成，其不象凸輪面那樣陡地成斜角，而是利用在上述范圍內(nèi)的凸輪面角度上的大致較窄線接觸來(lái)塑性變形或精壓出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過(guò)采用帶有設(shè)計(jì)成改善箍管夾持的幾何形狀的表面硬化箍，來(lái)構(gòu)思出具有改進(jìn)的管夾持的單一箍管配件。在一個(gè)實(shí)施例中，箍表面硬化至在維氏硬度標(biāo)度上為不銹鋼管道的硬度的至少大約3.3倍，更優(yōu)選為不銹鋼管道的硬度的至少4倍。表面硬化可在部分或全部的箍表面上形成。這就允許單一箍充分地咬合到堅(jiān)硬的不銹鋼表面中，以便利用更陡的凸輪角度和更小的軸向行程來(lái)夾持管端。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，單一箍在帶有鉸接效應(yīng)的上緊過(guò)程中發(fā)生塑性變形。該鉸接動(dòng)作從咬合入管端的箍的前端軸向地產(chǎn)生作用于箍主體的中心或中部上的徑向向內(nèi)的壓力。該鉸接效應(yīng)將更多的箍材料設(shè)在管夾持咬合的位置，并且在箍的中心或中部產(chǎn)生集中類(lèi)型或接套的動(dòng)作，這可有助于將管的夾持咬合與振動(dòng)效應(yīng)隔開(kāi)。在一個(gè)選擇性實(shí)施例中，箍幾何形狀包括至少一個(gè)內(nèi)圓周凹口，以在上緊過(guò)程中改進(jìn)鉸接動(dòng)作。鉸接動(dòng)作也有助于促使箍的外漸縮表面選擇性地與凸輪面形成一般的較窄線接觸。在另外的實(shí)施例中，通過(guò)具有一定輪廓如凸型的后壁，或具有可選凹型的漸縮外壁的箍，可進(jìn)一步促進(jìn)鉸接效應(yīng)。選擇用于箍的各種幾何形狀也可選擇成可產(chǎn)生所需的鉸接和集中效應(yīng)，同時(shí)選擇性地導(dǎo)致箍的后端在上緊后與管端徑向地間隔開(kāi)。本發(fā)明因此考慮了對(duì)于單一箍管配件而言，設(shè)計(jì)者可以較寬的各種組合和子組合來(lái)采用許多選擇的箍幾何形狀和材料性能，以通過(guò)鉸接和集中效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的管夾持，和/或選擇用于實(shí)現(xiàn)所需的密封特征。
本發(fā)明還涉及新穎的管配件構(gòu)思，其只利用兩個(gè)部件，即配件主體和改進(jìn)的配件螺母。螺母和主體適于通過(guò)這兩者之間的相對(duì)的旋轉(zhuǎn)而螺紋式地接合或以其它方式結(jié)合在一起。例如可為陰螺紋式螺母的螺母包括一體的管夾持環(huán)，其在裝配配件時(shí)與主體上的凸輪面相配合。主體包括凸輪面，管夾持環(huán)的前部分或凸頭在上緊過(guò)程中被驅(qū)動(dòng)而靠在該凸輪面上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選方面，凸輪面比用于管配件凸輪面的傳統(tǒng)技術(shù)更陡。在一個(gè)實(shí)施例中更陡的凸輪面在大約35度至大約60度的范圍內(nèi)。管夾持環(huán)可機(jī)加工而帶有螺母，或者例如通過(guò)任何方便的工藝如銅焊、焊接或釬焊而單獨(dú)地連接于其上。環(huán)被徑向地壓緊并塑性變形而靠在管外壁上，以形成密封和緊密的管夾持咬合。環(huán)也形成靠在更陡的凸輪面上的密封。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)包括漸縮的外表面，即不象凸輪面角度那樣陡，從而形成了靠在更陡凸輪面上的一般較窄線接觸類(lèi)型的密封。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)設(shè)計(jì)成在上緊過(guò)程中具有鉸接動(dòng)作并塑料變形，以便將凸頭部分嵌入管道壁中以用于形成極好的管夾持，并且具有用于將嵌入的凸頭部分與振動(dòng)效應(yīng)隔離的軸向相鄰的接套或集中區(qū)。配件部件、尤其是環(huán)優(yōu)選但并非必須是表面硬化的。新穎的配件尤其用作不銹鋼管配件，然而本發(fā)明并不限于任何特定的金屬。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，配件可包括自測(cè)量特征，以顯示充分的上緊以及用于防止部件過(guò)度上緊。環(huán)可選擇性地利用針對(duì)相對(duì)于單一箍管配件所述的幾何形狀和材料性能的一種或多種，反之亦然。
從結(jié)合附圖來(lái)看的優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中，本發(fā)明的這些和其它的方面和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。


本發(fā)明可在部件的某些部分和設(shè)置中采取一定的物理形式，其優(yōu)選的實(shí)施例和方法將在本說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)描述，并且在形成了本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖中顯示出，其中圖1以縱向半剖面顯示了處于手指擰緊位置中的根據(jù)本發(fā)明的管配件的第一實(shí)施例；圖2顯示了上緊位置中的圖1所示實(shí)施例；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一體式螺母和管夾持機(jī)構(gòu)；圖3和4顯示了帶有自測(cè)量特征的本發(fā)明的另一方面，其中配件分別處于手指擰緊位置和上緊位置；圖5和6顯示了本發(fā)明的測(cè)量特征的另一實(shí)施例；圖7、7A和8顯示了分別處于手指擰緊位置和上緊位置中的根據(jù)本發(fā)明的單一箍和單一箍管配件的凸輪面的縱向半剖視圖；圖9-12顯示了用于與螺母成一體的管夾持環(huán)的另外的幾何形狀示例；圖13是用于單一箍管配件的本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖13A是圖13所示配件的一部分的放大圖，顯示了不同角度的構(gòu)思；圖14顯示了處于上緊狀態(tài)中的圖13所示配件；和圖15A、15B和15C顯示了可用在用于螺紋式接合的本發(fā)明實(shí)施例的管配件部件上的不同螺紋選擇。
本發(fā)明的詳細(xì)描述然后根據(jù)本發(fā)明的一方面，管配件設(shè)置成具有管夾持機(jī)構(gòu)，其作用于其中一個(gè)配件部件的陡的凸輪角度表面上。當(dāng)管夾持機(jī)構(gòu)的硬度在維氏硬度標(biāo)度上為管道材料硬度的至少大約3.3倍并且優(yōu)選為至少4倍時(shí)，陡的凸輪面角度尤其是有利的。本公開(kāi)在兩個(gè)不同的一般實(shí)施例中利用了本發(fā)明的這些方面。將介紹的第一一般實(shí)施例是這樣的管配件設(shè)置，其中管夾持機(jī)構(gòu)設(shè)置成與兩個(gè)螺紋式部件中的其中一個(gè)、即陰螺紋式螺母部件成一體。第二一般實(shí)施例是用于不銹鋼管道的管配件，其使用單獨(dú)的單一箍作為帶有陽(yáng)和陰螺紋式部件的管夾持機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)一般實(shí)施例可分享本發(fā)明的許多共用方面，其中許多方面是可用于各種組合和子組合的可選備選方面，例如凸輪面輪廓、凸輪面角度、管夾持機(jī)構(gòu)的幾何形狀選擇，以及管夾持機(jī)構(gòu)相對(duì)于管道材料的硬度特征。
盡管本發(fā)明的許多方面在本文中結(jié)合于示例性實(shí)施例中來(lái)進(jìn)行介紹，然而，這些描述不應(yīng)視為具有限制意義。對(duì)于任何特定應(yīng)用，本發(fā)明的各種方面可根據(jù)其不同的組合和子組合的要求來(lái)應(yīng)用。另外，盡管本公開(kāi)介紹和/或顯示了許多設(shè)計(jì)選擇和備選實(shí)施例，但這些描述并非試圖并且不應(yīng)解釋為是對(duì)這類(lèi)選擇和備選的窮舉性列舉。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解和懂得屬于所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其它備選和設(shè)計(jì)選擇。
盡管具體參考配件部件于本文中所述的各種實(shí)施例由不銹鋼、尤其是316不銹鋼制成，但這種描述本質(zhì)上是示例性的，不應(yīng)解釋為具有限制意義。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明可利用用于配件部件的任何數(shù)量的不同類(lèi)型金屬材料、以及金屬管道和管子材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括但不限于316，316L，304，304L，任何奧氏體或鐵素體不銹鋼，任何雙煉不銹鋼，任何鎳合金例如HASTALLOY，INCONEL或MONEL，任何沉淀硬化不銹鋼如17-4PH，例如黃銅，銅合金，例如，任何碳或低合金鋼如1018鋼，以及任何加鉛的、再磷化的或再硫化的鋼，例如12L14鋼。材料選擇的重要方面在于，管夾持機(jī)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選被表面硬化或完全硬化至在維氏硬度標(biāo)度上是其上將使用配件的最硬管道材料硬度的至少大約3.3倍，優(yōu)選為4倍或更多倍。因此，管夾持機(jī)構(gòu)不必由與管道本身相同的材料制成。例如，如下文所述，管夾持機(jī)構(gòu)可選自上述不銹鋼材料，或者可表面硬化的其它合適材料，例如鎂、鈦和鋁，即一些另外的示例。盡管本發(fā)明在本文中具體參考管配件來(lái)進(jìn)行介紹，然而，這里的用語(yǔ)″管″不應(yīng)解釋為具有限制意義，相反，管和管子作為金屬管道的一般引用而可互換地使用，并且本發(fā)明覆蓋了這兩種用法。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明構(gòu)思出管配件50，其中只有兩個(gè)分開(kāi)的部件，即陰螺紋式螺母52和陽(yáng)螺紋式主體54。螺母52明顯不同于用于金屬管道的現(xiàn)有技術(shù)箍類(lèi)型管配件所用的典型螺母。主體54可在設(shè)計(jì)上類(lèi)似于用于現(xiàn)有配件的典型主體，然而，如本文中進(jìn)一步所述，優(yōu)選但并非必須的是，主體54也可優(yōu)化以用于適當(dāng)?shù)匮b配上新穎的螺母52。另外，主體54不必是分開(kāi)的單獨(dú)部件，而是可連接在另一部件如閥體、歧管或其它部件上，或者與其形成為一體。
可以注意到，在附圖中，配件以縱剖面顯示，但只是顯示了一半剖面，可以理解，另一半是相同的，為了清楚和易于說(shuō)明起見(jiàn)而被省略掉。在本文所示的所有圖示中，各種間隙和尺寸被稍微地放大以便易于圖示。
主體54是大致圓柱形主體56，其具有一體的延伸部或端56a。例如，端延伸部56a可以是六角形主體，或者是如上所述的另一部件如閥體的一部分。主體56可由與端延伸部56a相同的材料加工而成，或者可通過(guò)其它方式而相連，例如通過(guò)焊接或其它的合適技術(shù)。主體56包括第一中心縱向孔58，其在尺寸上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成可緊密地和可滑動(dòng)地接受管端1 3。第一孔58在直徑上稍微大于同軸的第二孔59，其延伸穿過(guò)主體54的端延伸部56a。當(dāng)然，如果配件50是封閉端接頭，則內(nèi)孔59可不是通孔。
管端13優(yōu)選底靠在埋頭孔60上。主體56機(jī)加工或以其它方式形成有外陽(yáng)螺紋62，其與在螺母52中形成或機(jī)加工出的相應(yīng)的陰螺紋64螺紋式地相配?？梢詷?gòu)思出，為了避免新、舊樣式的主體及螺母部件與現(xiàn)有技術(shù)的配件部件的無(wú)意相混，本發(fā)明的螺母和主體上的螺距可基本上不同于現(xiàn)有技術(shù)箍類(lèi)型管配件螺母和主體的螺距值。這就避免了互換問(wèn)題，并且也允許用于滑道節(jié)距，其通過(guò)較少的螺母旋轉(zhuǎn)而提供高的軸向行程，以用于完全的上緊。例如，本發(fā)明所涉及的配件可使用滑道節(jié)距螺紋，其提供了充分的軸向位移以便以半圈來(lái)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)纳暇o。作為對(duì)比，典型的現(xiàn)有技術(shù)配件通過(guò)1又1/4至1又1/2圈來(lái)上緊。然而，設(shè)計(jì)者可采取任何值的螺距以適用于特定的應(yīng)用，因?yàn)橛衅渌募夹g(shù)以避免互換問(wèn)題。因此，二分之一圈用于上緊只是各種可得設(shè)計(jì)選擇的一個(gè)示例。
中心的主體孔58優(yōu)選但并非必需地形成有相對(duì)于管端13的縱軸線X(圖1)的稍微徑向向內(nèi)的漸縮α，使得孔58的直徑在朝著埋頭孔60的軸向方向上徑向地減小。例如，盡管所選的角度不是特別重要，但這種漸縮可為大約2度至大約4度。埋頭孔臺(tái)肩處的孔58直徑僅僅略小于管端13的外徑。這樣，管端13例如與孔58具有千分之幾英寸的略微徑向干涉配合。孔58和管端13之間的這種干涉提供了防旋轉(zhuǎn)作用，以便有助于防止管端13在上緊過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。這也減小了可因上緊過(guò)程中管夾持件80的旋轉(zhuǎn)而被引入管端中的殘余扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。管端13不必完全地底靠在埋頭孔臺(tái)肩60上。這是因?yàn)楦缮媾浜嫌兄谠诳?8和管端13之間提供良好的主密封。干涉配合也可通過(guò)在上緊過(guò)程中軸向地保持管端固定而有助于改善管夾持件80所提供的管夾持，因此管夾持件80的完全軸向位移用于適當(dāng)?shù)淖冃魏凸軍A持，而非在上緊過(guò)程中喪失管端的任何軸向動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)?？?8的漸縮可沿著其整個(gè)軸向長(zhǎng)度或相鄰于埋頭孔60的更短軸向部分逐漸地延伸。
在圖1和2的實(shí)施例中，螺母52和主體54在軸向尺寸上設(shè)置成使得通過(guò)適當(dāng)?shù)纳暇o，例如螺母52相對(duì)于主體54的二分之一圈，螺母的前端66軸向地接觸端臺(tái)肩68或主體54的其它軸向止擋表面。因此，該特征將自測(cè)量特征結(jié)合在配件50上，以便由此而可指示螺母52的充分上緊以及可防止過(guò)度上緊。然而，對(duì)于可能需要允許螺母52相對(duì)于主體54的另外軸向位移的情況而言，例如在配件50的重制的情況下，螺母52和主體54可在軸向尺寸上設(shè)置成通過(guò)完成初始的適當(dāng)上緊，來(lái)保持這兩者之間的(例如各自的端66和68之間)軸向間隙。在后一種情況下，測(cè)量工具可用于證實(shí)適當(dāng)?shù)某跏忌暇o，例如，間隙測(cè)量器件可證實(shí)表面66和68之間的軸向間隙不超過(guò)預(yù)定的值或尺寸。止擋特征也可用于為配件50實(shí)施有限數(shù)量的重制。
還參見(jiàn)圖3，螺母52包括第一中心孔70，其具有相對(duì)于配件50的縱軸線的第一直徑D1。螺母52還包括第二孔72，其具有相對(duì)于配件50的中心縱軸線的第二直徑D2。在該實(shí)施例中，直徑D2小于直徑D1。另外，直徑D2在尺寸上設(shè)置成使得孔72限定了可接受管端13(圖1)的大致圓柱形壁。第一孔70終止在與螺母后端74軸向地間隔開(kāi)以形成套孔75的位置處，使得螺母52包括徑向地向內(nèi)延伸的套圈76。套圈76通過(guò)螺母52的后端壁74、更小的直徑孔72和更大的直徑孔70來(lái)限定。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，螺母52包括管夾持機(jī)構(gòu)80，其以從套圈76稍微懸出的方式軸向向內(nèi)地延伸。管夾持機(jī)構(gòu)在該示例中一般形式為夾持環(huán)80，并且包括限定了緊密地接受管端13(圖1)的大致圓柱形壁的內(nèi)孔82。環(huán)孔82的直徑D3可相同于或不同于第二螺母孔72的直徑。限定了夾持環(huán)孔82的圓柱形壁從夾持環(huán)80的漸縮前部分或凸頭部分84軸向地延伸。凸頭部分84包括軸向漸縮的外表面86，其在徑向尺寸上朝著環(huán)80的后端增加。漸縮的外表面86從夾持機(jī)構(gòu)80的大致徑向前端85延伸。該一般徑向的前端85可具有小的角度或漸縮，并且在優(yōu)選銳利轉(zhuǎn)角87處結(jié)合在內(nèi)圓柱形孔82上。或者，然而，可在環(huán)80的前端中設(shè)有周向凹口或臺(tái)階或槽口或其它的幾何形狀(未示出)，其具有稍微大于直徑D3的直徑，并且從螺母52的前端85朝著后端74軸向地延伸。
漸縮的表面86′優(yōu)選通過(guò)半徑部分89以及在其軸向的相對(duì)端通過(guò)半徑86a而將前端85結(jié)合在大致圓柱形部分91上，其又經(jīng)由半徑93而結(jié)合在漸縮的外壁部分95上。漸縮的外壁部分95沿著半徑結(jié)合在套孔75上。
就此而言，可以注意到，管夾持機(jī)構(gòu)80(例如，各種凹口、槽口、漸縮的部分、半徑部分等等)的各種幾何形狀特征選擇成以便進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹较蛳騼?nèi)的鉸接動(dòng)作，如下文中進(jìn)一步解釋的。因此，管夾持機(jī)構(gòu)80的幾何形狀將取決于管道材料的特征如硬度和配件部件、管道尺寸以及用于特定應(yīng)用所要求的管夾持和密封性能。因此，本文所示的具體實(shí)施例在本質(zhì)上是示例性的，而并不限于管夾持機(jī)構(gòu)的幾何形狀。通過(guò)示例的方式，但并非具有限制性的是，圖9-12顯示了用于管夾持機(jī)構(gòu)的其它幾何形狀變型。以上所引用的用于兩個(gè)箍配件的專(zhuān)利也顯示了有助于鉸接作用的另外的幾何形狀變型，以獲得所需的管夾持。
參見(jiàn)圖1、2和4，漸縮的凸頭部分84最初接合在軸向地漸縮的凸輪面88上，其形成通往主體56中的管孔58的開(kāi)口。漸縮的凸輪面88是將孔58壁結(jié)合在主體54的后端壁90上的表面。在圖1和2的實(shí)施例中，該凸輪面88具有大致凸形輪廓的特征。然而，表面88的形狀可選擇其它的形狀，這取決于特定應(yīng)用中配件50所要求的特定環(huán)變形和管夾持特征。因此，如圖4所示，凸輪面88′例如可以為截頭錐體形狀。也應(yīng)注意，圖4顯示了軸向漸縮管孔58可僅在相鄰于埋頭孔60的軸向更短部分處漸縮的構(gòu)思。
管夾持環(huán)80形成為可執(zhí)行配件50的若干重要功能。夾持環(huán)80必須提供適當(dāng)?shù)纳暇o來(lái)提供密封在漸縮的凸輪面88上的流體不能透過(guò)的主密封。該密封可以是用于管配件50的主要外密封，或者實(shí)際上次級(jí)或備用密封以至任何密封可形成于管端13和主體54之間，例如沿著孔壁58和/或埋頭孔60。夾持環(huán)80也將在環(huán)80咬合到管端13的外表面中的位置處形成主密封，該咬合區(qū)域位于環(huán)80的圓柱形孔82與管端外表面相接合之處。而且，該主密封實(shí)際上可以是通過(guò)管端13靠在主體54上所形成的備用或次級(jí)密封至任何密封。在任何情況下，夾持環(huán)80必須形成靠在凸輪面88和管端13的外表面上的主密封。另外，環(huán)80必須充分地夾持管端13以便在壓力、溫度和振動(dòng)效應(yīng)下保持密封的完整性，以及可防止管端在這種情形下與配件分離。
為了實(shí)現(xiàn)流體不能透過(guò)的密封和管夾持動(dòng)作，環(huán)80設(shè)計(jì)成可通過(guò)上緊而塑性變形并接套在管端中，如圖2所示。這種結(jié)果通過(guò)設(shè)計(jì)出具有鉸接動(dòng)作的環(huán)80來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此漸縮的凸頭部分84不僅在螺母52旋擰在主體54上時(shí)被軸向向前地驅(qū)動(dòng)，而且也被徑向地移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)至與管端13壁的外表面形成接合。凸頭部分84的前端92因此被壓緊并嵌入管道壁中，并且所得的應(yīng)力集中凹槽或咬合形成于圖2中的區(qū)域94中。前端咬合94產(chǎn)生了大致徑向延伸的壁或臺(tái)肩99，其形成于塑性變形的管端材料之外。臺(tái)肩99接合在夾持環(huán)80的嵌入前端上，從而形成對(duì)更高壓力下的管?chē)姵龅姆浅＠喂痰臋C(jī)械阻力。嵌入的凸頭部分92因此在管端13上提供了極好的密封和牢固的夾持。環(huán)80還設(shè)計(jì)成可展示上述徑向向內(nèi)的鉸接動(dòng)作，以便在軸向相鄰于或位于應(yīng)力集中凹槽咬合94后面的位置(一般以標(biāo)號(hào)96表示)處，將圓柱形壁82接套在或夾靠在管端上。這種接套和集中效應(yīng)大大地改善了管夾持功能，并且用于將嵌入的凸頭部分和咬合94與下管振動(dòng)效應(yīng)和溫度變化隔離開(kāi)。
盡管本發(fā)明在本文中在各種實(shí)施例中描述為可執(zhí)行嵌入的凸頭部分和伴隨的接套動(dòng)作，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在一些應(yīng)用中，并非總是需要這些嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是用于要暴露于一般的溫度、振動(dòng)和壓力效應(yīng)下的配件。因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思之一是提供非擴(kuò)口式管配件，其未采用一個(gè)或多個(gè)箍，而是采用了管與螺紋式配件部件之一成一體的夾持環(huán)。因此，在本文中描述為優(yōu)選實(shí)施例的螺母、主體和夾持環(huán)的其它設(shè)計(jì)方面不應(yīng)解釋為具有限制性意義，而是作為對(duì)本發(fā)明的基本概念的可選改進(jìn)以適于特定應(yīng)用的要求。
為了實(shí)現(xiàn)所需的接套動(dòng)作和管夾持，環(huán)80設(shè)計(jì)成可展示鉸接動(dòng)作，其在夾持環(huán)80與主體56的漸縮的凸輪口部88相接合時(shí)，允許漸縮的凸頭部分84和夾持環(huán)80的中心或中部(如在圓柱形孔82的區(qū)域或區(qū)域94)徑向向內(nèi)地壓緊。該鉸接動(dòng)作也用于提供圓柱形壁82的重要徑向位移和壓力，以便將環(huán)80接套在管端13上且軸向地相鄰于應(yīng)力集中凹槽94。在圖1-4的實(shí)施例中，通過(guò)提供軸向地設(shè)在圓柱形部分72和82之間的優(yōu)選為但并非一律要求的徑向內(nèi)周向槽口98，可有助于鉸接動(dòng)作。槽口98適當(dāng)?shù)爻尚螢榭稍试S環(huán)80塑性變形并以受控的方式破壞，以便利用所需的集中效應(yīng)將圓柱形壁82徑向地壓緊靠在管端上。這種結(jié)果可通過(guò)在夾持環(huán)80的外壁部分中包括外槽口100來(lái)改進(jìn)。因此，夾持環(huán)80的特定幾何形狀將設(shè)計(jì)成使得當(dāng)螺母52旋擰在主體54上時(shí)，夾持環(huán)鉸接并塑性地變形，以便夾持管端，并將這兩者密封在管端和漸縮的凸輪口部88上。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)程序如有限元分析可用于根據(jù)可變因素如管道材料、管道硬度和壁厚度以及所需的壓力、溫度和振動(dòng)性能特征，來(lái)優(yōu)化環(huán)80的幾何形狀。
夾持環(huán)80的適當(dāng)變形可通過(guò)選擇用于漸縮表面88的合適輪廓來(lái)進(jìn)一步受控。該表面與環(huán)80的漸縮凸頭相接合，因此將部分地確定環(huán)80鉸接、壓緊和塑性變形的時(shí)間和方式，以便適當(dāng)?shù)厍度胪诡^部分以便咬合入管道中，并且也提供了所需的集中或接套動(dòng)作。另外，凸輪面88的輪廓可設(shè)計(jì)成在環(huán)80凸頭部分和漸縮的表面88之間實(shí)現(xiàn)所需的密封。這種密封對(duì)于配件的總體性能是重要的，如同設(shè)在夾持環(huán)80和管端13之間的密封一樣。
螺母52及其一體式夾持環(huán)80可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)加工操作來(lái)制造，并且典型地包括套孔操作以形成環(huán)80的外輪廓，例如第二槽口100。螺母52的其它特征可通過(guò)眾所周知的機(jī)加工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選但是并非必須的是，螺母52包括扳手卡面102，以允許使用者將螺母52上緊在主體54上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，配件50的使用只要求螺母52和主體54之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得任一部件或兩者可在上緊操作過(guò)程中根據(jù)需要來(lái)旋轉(zhuǎn)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別理想的是，凸輪面88可相對(duì)于配件50和管端13的縱軸線X而形成大約35°-60°的凸輪角度θ。凸輪面88的更優(yōu)選角度θ應(yīng)為40度-50度，最優(yōu)選角度θ應(yīng)為大約45度。用于凸輪面88的該角度范圍與已知的金屬管配件設(shè)計(jì)顯著不同。常用的管配件具有10度-25度范圍內(nèi)的凸輪面角度，其具有比本明發(fā)要淺得多的凸輪角度。更淺的凸輪角度在現(xiàn)有技術(shù)配件中是必須的，以便使箍沿著凸輪面滑動(dòng)更大的軸向距離，這是因?yàn)橐恍┈F(xiàn)有技術(shù)的箍不具有高的硬度差別。更淺的凸輪角度提供了逐漸的變化或機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，以便將螺母加在箍上的軸向負(fù)荷轉(zhuǎn)化成箍前端徑向地進(jìn)入管中的放大負(fù)荷。這種更大的滑動(dòng)動(dòng)作允許管夾持機(jī)構(gòu)更漸變地徑向地變形至管端中，以形成夾持或咬合在管上的作用。這種更大的滑動(dòng)動(dòng)作還允許箍前端逐漸咬入管中，并且犁出變形管道材料的積聚物。包括看起來(lái)更陡凸輪角度的現(xiàn)有管配件實(shí)際上或者依靠凸輪面的淺部分，或者不產(chǎn)生進(jìn)入管道中的咬合，從而限制了配件的抗壓性能。然而，現(xiàn)有技術(shù)的淺凸輪角度，對(duì)單一箍形成可懸掛式密封的能力有不利影響，并且還使得必須具有箍前部分，其尤其不是高強(qiáng)度的，因?yàn)楣康耐诡^必須類(lèi)似地漸縮以便滑入淺凸輪口部中。作為鮮明的對(duì)比，本發(fā)明利用了陡得多的凸輪面角度θ，這就允許夾持環(huán)凸頭部分84實(shí)際上無(wú)需較大的滑動(dòng)動(dòng)作而壓入凸輪面88中，從而形成極好的密封。然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，更陡的凸輪角度是可選的并且不是在所有應(yīng)用中都有要求，尤其是用于其中不要求牢固密封例如氣體密封的應(yīng)用中。
在這里的示例性實(shí)施例中，凸頭部分84包括過(guò)渡至漸縮外表面86的半徑部分89。該外表面86一般以沒(méi)有凸輪面88角度那么陡的角度來(lái)漸縮。漸縮的外表面86優(yōu)選軸向地漸縮，同時(shí)徑向尺寸朝著夾持環(huán)80的后端而增大。該漸縮的外部分86和/或半徑部分89使凸輪面88實(shí)際上通過(guò)上緊與具有高應(yīng)力和材料壓緊的一般較窄區(qū)或線接觸區(qū)接觸，以允許夾持環(huán)80的前端壓入凸輪面88中。用語(yǔ)″一般較窄線接觸″并不排除漸縮外表面86和凸輪面88之間的另外接觸面積，而是更普遍地適用于如下構(gòu)思，即接近或處在凸輪面88的高應(yīng)力和壓緊材料的最內(nèi)范圍的局部接觸區(qū)，該壓緊材料處于漸縮外表面86和/或靠在凸輪面88上的半徑部分89之間?！鍓壕o″簡(jiǎn)單地指通過(guò)形成其中拋光金屬壓在金屬上以實(shí)現(xiàn)氣密式主密封的一般較窄圓周線接觸，夾持環(huán)80實(shí)現(xiàn)了靠在凸輪面88上的金屬至金屬良好密封。
重要的是要注意，特定凸輪角度的使用并不必取決于表面88的輪廓。換句話說(shuō)，所關(guān)注的角度是夾持環(huán)80的前端接觸凸輪面88以便在此形成密封的角度。因此，凸輪面88實(shí)際上可制成為帶有非截頭錐體的輪廓，例如圖1和2所示的凸形，但是密封仍然通過(guò)與陡角度表面88相接觸的夾持環(huán)80的前端而形成。凸輪面88的另外的復(fù)合角度或輪廓可用于更好地促進(jìn)夾持環(huán)80所實(shí)現(xiàn)的鉸接動(dòng)作和管咬合。
無(wú)論凸輪面88是否形成為復(fù)合角度的表面，該復(fù)合角度的表面帶有更陡的或更淺的另外斜角部分以便促進(jìn)夾持環(huán)80進(jìn)入管端13的鉸接動(dòng)作和咬合，根據(jù)本發(fā)明的這方面，夾持環(huán)80的前端的密封部分(在示例性實(shí)施例為半徑部分89)都會(huì)形成凸輪面88的陡角度部分上的主密封，陡角度部分優(yōu)選角度θ范圍為相對(duì)于配件50和管端13的縱軸線X的大約35度至60度，凸輪面88的更優(yōu)選角度θ應(yīng)為40度50度，最優(yōu)選的角度θ在待形成主密封的位置應(yīng)為大約45度。優(yōu)選但并非必須的是，該主密封通過(guò)夾持環(huán)80的前端和凸輪面88之間的線接觸型接合來(lái)執(zhí)行。
更陡的凸輪面角度具有的另外的優(yōu)點(diǎn)是，與前部分必須接合現(xiàn)有技術(shù)單一箍和夾持環(huán)設(shè)計(jì)中的更淺凸輪面角度相比，管夾持機(jī)構(gòu)80的凸頭或前部分可形成具有多得多的質(zhì)量。這種質(zhì)量的增加以及鉸接動(dòng)作，傾向于將多得多的材料定位在管咬合94的位置或其附近。與現(xiàn)有技術(shù)單一箍或夾持環(huán)設(shè)計(jì)相比，這就大大增強(qiáng)了管夾持機(jī)構(gòu)耐受壓力的性能，并且也強(qiáng)化了使咬合與振動(dòng)和溫度效應(yīng)隔開(kāi)的集中效應(yīng)。在箍前部分的更大質(zhì)量連同不同的硬度，具有另外的優(yōu)點(diǎn)，即允許正前角γ幫助將箍的前邊緣壓入管端中。通過(guò)箍前端在嵌入管壁中時(shí)候變形至一定程度，正前角γ不可能變得大于90度。如果前角將變得大于90度，則它會(huì)傾向于將箍前端引導(dǎo)至脫離其管壓痕。鉸接動(dòng)作也防止管夾持機(jī)構(gòu)的后端(即與凸頭端84相反的端)接觸管端，因此整個(gè)管夾持機(jī)構(gòu)處于軸向的和徑向的受壓下。
一般而言，為了管夾持機(jī)構(gòu)嵌入、咬合和夾持住管端，管夾持機(jī)構(gòu)必須更硬于管端。這尤其是對(duì)于更厚的壁管道而言。箍在現(xiàn)有技術(shù)的淺角度凸輪口部中的更大軸向運(yùn)動(dòng)允許箍嵌入管中，即使在箍只是比管一般程度地更硬時(shí)。在這些情形下，如果管夾持機(jī)構(gòu)80只是比管端一般程度地更硬，則對(duì)于陡的角度凸輪面而言，該裝置就不能充分地夾持住管，因?yàn)橛筛傅耐馆喗嵌仍斐傻墓軍A持機(jī)構(gòu)在上緊過(guò)程中的短得多的軸向運(yùn)動(dòng)。然而，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)制作比管道硬很多的管夾持機(jī)構(gòu)，就可以使用更陡的角度凸輪面，并且可用于使管夾持機(jī)構(gòu)充分地咬合入管端中，以便夾持住管。
本發(fā)明的更陡的凸輪角度θ也導(dǎo)致在上緊過(guò)程中環(huán)80的短得多的軸向位移距離。因此，凸頭部分84將需要通過(guò)短得多的軸向位移或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)而徑向地變形和壓入管端13中。因此，為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓軍A持，夾持環(huán)80優(yōu)選表面硬化至這樣的硬度，其在維氏硬度標(biāo)度上為管道材料硬度的至少大約3.3倍。例如，如果管道材料是不銹鋼，它可具有高達(dá)大約200維氏硬度的硬度。因此，根據(jù)本發(fā)明的這一方面，當(dāng)配件50與這種堅(jiān)硬的材料一起使用時(shí)，管夾持機(jī)構(gòu)應(yīng)被硬化至其硬度為管道硬度的至少大約3.3倍的程度。更優(yōu)選地，管夾持機(jī)構(gòu)應(yīng)被硬化至其硬度為管道硬度的至少4倍。另外，不必對(duì)整個(gè)夾持環(huán)80進(jìn)行表面硬化，而可僅對(duì)凸頭部分84進(jìn)行選擇性的表面硬化。
根據(jù)本發(fā)明的該方面，全部或一部分螺母52和主體54可被完全硬化或表面硬化，以便在與更硬的管道材料例如不銹鋼一起使用時(shí)，可提高配件50的管夾持能力。合適表面硬化工藝在公布給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利No.6547888、No.6461448、No.6165597和No.6093303中進(jìn)行了全面的描述，這些專(zhuān)利的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而全面地結(jié)合于本文中。這些工藝產(chǎn)生了管夾持機(jī)構(gòu)的大約800至1000維氏硬度或更高的硬度，同時(shí)不會(huì)有損于配件的防腐性能。然而，可根據(jù)要求使用其它的表面硬化技術(shù)。管夾持環(huán)80的表面硬化允許環(huán)80充分地夾持和密封在管道材料上，例如包括二聯(lián)不銹鋼在內(nèi)的不銹鋼。以上引用的表面硬化專(zhuān)利具有另外的優(yōu)點(diǎn)，即，在環(huán)80上提供了可減輕或防止環(huán)80(其與螺母52一同旋轉(zhuǎn))和管道之間的磨損擦傷的表面。
各種潤(rùn)滑劑也可與管夾持環(huán)80一起使用，以減輕磨損擦傷和殘余的扭轉(zhuǎn)，例如PTFE潤(rùn)滑脂，以及含有二硫化鉬或二硫化鎢的潤(rùn)滑脂。
表面硬化技術(shù)一般會(huì)導(dǎo)致整個(gè)螺母52和一體的管夾持環(huán)80表面硬化。當(dāng)在不銹鋼上進(jìn)行表面硬化，例如如以上所引用的專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)中所述的那樣時(shí)，就會(huì)形成附著的氧化膜。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，固體潤(rùn)滑劑可施加在不銹鋼螺母52的螺紋上，以減小緊固過(guò)程中的摩擦和上緊扭矩?？捎糜谠撚猛镜娜魏喂腆w潤(rùn)滑劑和許多這類(lèi)固體潤(rùn)滑劑是眾所周知的。若干示例為石墨、二硫化鉬、二硫化鎢和UHMWPE(超高分子量聚乙烯)。這些潤(rùn)滑劑可單獨(dú)地使用，即不與另一材料組合，或與另一材料例如樹(shù)脂載體等相混合。另外，這些潤(rùn)滑劑可以基本上任何固體形式來(lái)使用，包括粉末、顆粒和膏狀物。
這種類(lèi)型的固體潤(rùn)滑劑是眾所周知的商品。示例包括可從密歇根州Midland的Dow Corning Corporation公司得到的DowCorning321干膜潤(rùn)滑劑，以及可從加利福尼亞州Monrovia的TransChem Coatings公司得到的SlickoteDry Lube100。
這些潤(rùn)滑劑可通過(guò)任何標(biāo)準(zhǔn)的方法來(lái)施加，例如通過(guò)手，通過(guò)氣溶膠或噴霧或通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備來(lái)進(jìn)行?？商峁?rùn)滑性能的任何涂層厚度都是可使用的。通常不要求超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)2螺紋間隙的固體潤(rùn)滑劑厚度。如果合適，潤(rùn)滑劑可也可被加熱以提高其附著力。例如，一些潤(rùn)滑劑，尤其是以樹(shù)脂粘合劑來(lái)提供的潤(rùn)滑劑，可被加熱以便實(shí)現(xiàn)粘合劑的固化。例如，SlickoteDry Lube100可遵循制造商的使用說(shuō)明例如在300華氏度加熱1小時(shí)。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，如上所述的干型潤(rùn)滑劑用在不銹鋼螺母52上，螺母52已接受了利用一氧化碳作為碳源的低溫滲碳處理。不銹鋼是不會(huì)生銹的，這是因?yàn)楫?dāng)鋼暴露于空氣中時(shí)，自然地形成的薄的固有鉻氧化膜。不銹鋼部件、例如由AISI316和316L不銹鋼制成的不銹鋼部件的低溫度滲碳，通常使部件表面涂覆有少量的煙灰。在使用前，這些煙灰通常通過(guò)清洗而去掉。當(dāng)一氧化碳在低溫滲碳中用作碳源時(shí)，不僅可形成煙灰，而且另外還會(huì)形成較厚的氧化膜。這種厚氧化膜與使不銹鋼不生銹的固有鉻氧化膜的明顯不同之處在于，它更厚，并且明顯不是鈍化膜。一般情況下，這種膜也在使用前去掉，以便露出部件的滲碳表面。
根據(jù)該特定實(shí)施例，該較厚氧化膜在施加固體潤(rùn)滑劑之前不去掉。相反，它留在滲碳部件表面上，或至少部分的待潤(rùn)滑滲碳表面上。根據(jù)該特定實(shí)施例，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種較厚氧化膜的天然多孔結(jié)構(gòu)用作錨固結(jié)構(gòu)，以用于將潤(rùn)滑劑結(jié)合在部件表面上。結(jié)果，潤(rùn)滑劑就更具附著性，并因此而能夠承受重復(fù)的配件重制(即，螺母的松開(kāi)和重新上緊)，而不會(huì)被去掉。2003年2月5日提交的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(系列號(hào)為)No.10/358946“潤(rùn)滑的低溫滲碳不銹鋼部件”介紹了潤(rùn)滑氧化膜的其它的方面，其整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而完全地結(jié)合于本文中。
參見(jiàn)圖5和6，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，配件50′包括螺母52，其與如上所述的螺母相同。主體54′如下所述地改動(dòng)。在這種情況下，主體后端壁110軸向地延伸。過(guò)渡部輪廓112可用于將端壁110結(jié)合在軸向漸縮的凸輪口部88上。配件50′的所有其它方面與參見(jiàn)圖1-4的上述配件50相同。端壁110的延伸軸向長(zhǎng)度導(dǎo)致在螺母的前壁66接合在主體端壁68上之前，螺母內(nèi)臺(tái)肩或套孔114軸向地接觸主體端壁110。這顯示于圖6的上緊位置中。換句話說(shuō)，自測(cè)量特征設(shè)在螺母和主體的后部分處，并且只要求在主體后端壁110的套孔面積和軸向長(zhǎng)度上的緊密公差控制，而在圖1和2的實(shí)施例中，會(huì)涉及更多的尺寸和公差，以確保因更大量公差重疊而導(dǎo)致的精確自測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明，也可考慮單一箍管配件。單一箍管配件將設(shè)計(jì)成帶有利用本文所述的一體式螺母和管夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(反之亦然)實(shí)現(xiàn)的許多相同的構(gòu)思和優(yōu)點(diǎn)(其中，單一箍現(xiàn)在為管夾持機(jī)構(gòu))，尤其是但并不限于鉸接的各種可選特征，管咬合，集中或接套效應(yīng)，一定輪廓的后壁，帶有可選凹型的漸縮形外壁，內(nèi)槽口或凹口的選擇性使用，在凸輪面處的線接觸，在上緊后的徑向間隔開(kāi)的后端，以及與管端相比的高硬度差別。因此，這些好處具體并不重復(fù)，可以認(rèn)識(shí)到，一體的螺母和管夾持環(huán)功能非常類(lèi)似于本文的單一箍實(shí)施例，但是帶有與陰螺紋式螺母成一體的箍。
圖7，7A和8顯示了本發(fā)明的單一箍管配件181的實(shí)施例。在該示例中，箍180是單獨(dú)的部件，從而提供了三件式的管配件181，包括螺母182、主體184和單一箍180。該配件尤其是并非排他地很好地適用于不銹鋼管道。
主體184包括斜角凸輪面186，其優(yōu)選在上述角度θ范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選為大約45度。單一箍180也優(yōu)選表面硬化至大約800或更大的維氏硬度，或?yàn)楣芏?3的至少大約3.3倍硬。箍的前部分188包括半徑過(guò)渡部190，其在配件上緊過(guò)程中接觸陡角度的凸輪面186，以形成靠在陡角度的凸輪面186上的線接觸型主密封。箍的前部分188包括大致徑向的前端表面188a，其中箍的前銳利邊緣192咬合在管端13的外表面中。箍產(chǎn)生塑性變形，并且在管咬合位置處形成了大致徑向延伸的臺(tái)肩194。箍180展示出相對(duì)于管夾持件80的上述鉸接效應(yīng)，使得箍主體的中心部分或中部196承受徑向向內(nèi)的壓力，以便在管咬合194處或附近進(jìn)行集中或接套。箍的特定幾何形狀可根據(jù)要求來(lái)選擇，以便促進(jìn)鉸接動(dòng)作和管夾持咬合和集中動(dòng)作，如上所述并且也在關(guān)于兩個(gè)箍配件的以上所包含專(zhuān)利中進(jìn)行了描述。箍180可設(shè)有內(nèi)圓周槽口或凹口198以便促進(jìn)鉸接作用，還可設(shè)有上述的漸縮外壁200。箍180包括漸縮的后壁202，其在上緊過(guò)程中通過(guò)螺母臺(tái)肩204驅(qū)動(dòng)。箍180還包括中心的縱向的和大致圓柱形的孔部分206，其軸向地設(shè)在前端188a和凹口198之間。優(yōu)選的是，漸縮的凸頭部分208是斜角，以便在上緊過(guò)程中保持與凸輪面脫離接觸，從而有助于形成線接觸主密封。
軸向地處在箍后端202和凹口198之間的圓柱形孔部分206a可具有與圓柱形前部分206相同的直徑或不同的直徑。另外，可實(shí)現(xiàn)鉸接效應(yīng)，使得內(nèi)圓柱形孔的后端部分206a在上緊后保持與管端13徑向地間隔開(kāi)并脫離接觸。
單一箍180完全硬化或表面硬化至為管端13硬度的至少大約3.3倍硬，更優(yōu)選為至少大約4倍硬。關(guān)于表面硬化的上述專(zhuān)利可引用為合適的工藝，然而可根據(jù)要求采用其它的工藝。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)單一箍配件設(shè)計(jì)相比，通過(guò)使用更陡的凸輪面角度以用于金屬至金屬密封、使用比管道硬得多的箍，以及牢固的管夾持咬合動(dòng)作，單一箍配件181就提供了極好的管夾持和密封功能。比管道硬度硬得多的箍允許即使在更陡的凸輪角度下也可形成極好的管夾持，而更陡的凸輪角度可促進(jìn)金屬至金屬密封。
上述本發(fā)明構(gòu)思了許多方面和特征，其可應(yīng)用于單一箍和一體的管夾持環(huán)實(shí)施例之一或兩者上，可促進(jìn)密封和管夾持的主要的但非排他的性能特征。例如，在一些應(yīng)用中重要的另一性能特征是管配件耐受溫度效應(yīng)的能力。其它的標(biāo)準(zhǔn)可包括制造成本、裝配的容易程度和裝配檢驗(yàn)。本發(fā)明為設(shè)計(jì)者提供了用于設(shè)計(jì)管配件的各種方面和構(gòu)思，其可滿足特定應(yīng)用或應(yīng)用范圍的性能要求。這些不同的設(shè)計(jì)方面包括管夾持機(jī)構(gòu)(它為單一箍或一體的管夾持環(huán))材料的幾何形狀和特征的各種選擇，以及管配件部件如示例性實(shí)施例的螺紋式陽(yáng)主體和陰螺母的可選方面。本發(fā)明的單一方面或特征或其組合在所有的設(shè)計(jì)中都不是完全必要的，作為示例，本發(fā)明可很好地應(yīng)用于管配件，其未利用構(gòu)成配件的管配件第一和第二部件之間的螺紋式接合。因此在廣義上，本發(fā)明提供了單一箍(一體的或單獨(dú)的)管配件，其與現(xiàn)有技術(shù)的單一箍管配件不同，當(dāng)箍在上緊過(guò)程中塑性變形時(shí)包含鉸接動(dòng)作，而導(dǎo)致通過(guò)箍的中心部分靠在管端上的徑向壓力所形成的集中效應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)了管夾持和密封。因此該鉸接動(dòng)作產(chǎn)生了在所有應(yīng)用中優(yōu)選但并非必須的箍凸部分，其徑向地壓緊在管端上(而在現(xiàn)有技術(shù)中，單一箍管配件的箍凹形地弓出離開(kāi)管端)。鉸接和集中效應(yīng)允許利用箍在上緊過(guò)程中的更短的凸輪行程或軸向位移，即使在更硬的管道材料上也能夠形成充分的管夾持，因此也確保了靠在凸輪面上的充分密封。
設(shè)計(jì)者根據(jù)本發(fā)明可用于實(shí)現(xiàn)所需的管夾持和密封的各種方面和選擇包括但不限于以下所述。一方面是使用如上所述的更陡凸輪角度θ。另一方面是使用硬化技術(shù)，例如上述示例性工藝，使得箍/夾持環(huán)在維氏硬度標(biāo)度上為管道硬度的至少大約3.3倍。硬化可以是在管夾持機(jī)構(gòu)/箍的部分或全部表面上的表面硬化或完全硬化。另一方面是箍/夾持環(huán)的合適的幾何形狀，以便在上述的配件上緊過(guò)程中形成鉸接功能或效應(yīng)，以便確保凸頭利用處于壓痕軸向后面的集中或接套效應(yīng)，而適當(dāng)?shù)貕喝牍艿辣谥?。?管夾持機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)成咬合入管端中，這在更高的壓力應(yīng)用中是典型的，或徑向地壓緊在管端上，這在薄壁管道或更軟管道中是典型的。幾何形狀的考慮可包括使用內(nèi)槽口/凹口或凹型，使用帶有或沒(méi)有凹型的外漸縮壁，以及使用一定輪廓的后壁，例如凸面。另外的幾何形狀特征可包括使用半徑部分，以便利用一般線接觸而接合在凸輪面上，以用于執(zhí)行牢固的密封以及將箍的前邊緣壓入管壁中，以形成牢固的咬合和管夾持。另一方面是設(shè)計(jì)鉸接動(dòng)作，使得在完全上緊后箍的后部分保持與管端徑向地間隔開(kāi)。這有助于防止形成應(yīng)力集中凹槽或區(qū)域，其會(huì)受到沿著管道的振動(dòng)效應(yīng)的影響。另一方面是在管配件部件之一的驅(qū)動(dòng)面和相關(guān)的箍從動(dòng)面之間、例如在螺母壓靠在箍的后端之處提供不同的角度。不同角度促進(jìn)了適當(dāng)?shù)你q接動(dòng)作，以便有效地將箍集中在管端上，并且也促進(jìn)了箍后部分與管端的徑向間隔開(kāi)。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的單一箍管配件進(jìn)行了顯著的增加，尤其是用于結(jié)合了更陡凸輪角度、不同的硬度和鉸接動(dòng)作選擇的示例性實(shí)施例。這三個(gè)方面的工作一起導(dǎo)致單一箍管配件展示良好密封和管夾持特征，這與現(xiàn)有技術(shù)單一箍管配件不一樣。另外，在許多應(yīng)用中，使用鉸接動(dòng)作和單獨(dú)使用硬度差也足夠了。
我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單一箍180(因此也包括一體式管夾持環(huán)實(shí)施例)的一些應(yīng)用，尤其是但并非排他地對(duì)于1/2″和更大的管道或?qū)τ诜浅?jiān)硬的管道，并不要求內(nèi)槽口198。在更小的管道中，內(nèi)槽口也可在一些應(yīng)用中被忽略，盡管在這些情形下，箍的適當(dāng)鉸接在沒(méi)有槽口時(shí)會(huì)更難于實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)楦〉墓烤哂懈叩膭偠取?br> 鉸接動(dòng)作尤其可用于管道材料比較堅(jiān)硬例如為二聯(lián)不銹鋼時(shí)的應(yīng)用中，使得箍必須充分地表面硬化，以允許箍凸頭壓入管道壁中。箍制作成更硬，則就更難于使箍以合適方式變形，以確保適當(dāng)?shù)墓軍A持和密封。鉸接動(dòng)作允許箍適當(dāng)?shù)刈冃魏蛫A持住管道。對(duì)于更軟的管道材料如銅，更陡的凸輪角度θ就可單獨(dú)地足以確保管夾持和密封。
如上所述，鉸接動(dòng)作可通過(guò)各種設(shè)計(jì)選擇來(lái)執(zhí)行，這些設(shè)計(jì)選擇可單獨(dú)地或以任何數(shù)量的各種組合和子組合來(lái)使用。這些選擇之一是所知的內(nèi)槽口或凹口。另一選擇是漸縮的外壁200。另外，箍的后端202可形成如′963專(zhuān)利中所述的一定輪廓，例如帶有凸形，這就區(qū)別于如圖7和7A所示的直錐形輪廓。在箍后端202采用凸形輪廓(或者螺母182的一定輪廓的驅(qū)動(dòng)面204，或這兩者)通過(guò)更均勻地分布箍和螺母之間的相互作用力，而減小了磨損擦傷和上緊用扭矩。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，一定輪廓的后端可采取許多不同的形狀，例如在2000年12月20日提交的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.PCT/US00/34828“帶有可減小磨損擦傷的間隙的箍”，及其1999年12月22日提交的相應(yīng)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(系列號(hào)為)No.09/469549(未決公布)“帶有可減小磨損擦傷的間隙的箍”中所述，這些專(zhuān)利申請(qǐng)的整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而完全地結(jié)合于本文中。這些應(yīng)用的講述內(nèi)容不需用于本發(fā)明的理解和實(shí)踐，而是提供了一定輪廓后壁的另外的備選設(shè)計(jì)構(gòu)造以及用于鉸接操作的其它幾何形狀構(gòu)思，或者用于兩個(gè)箍管配件的后箍，或用于單一箍管配件。一定輪廓的后壁也促進(jìn)了鉸接動(dòng)作，因此箍的后端可在如上所述的上緊之后，與管道徑向地間隔開(kāi)。防止箍后端和管道壁之間的接觸就防止形成應(yīng)力集中凹槽，其易于受到有害的振動(dòng)影響。
參見(jiàn)圖13，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，單一箍管配件300以局部縱向半剖面而顯示了管端13上的松裝配狀態(tài)。在附圖中，如同其它附圖一樣，各種間隙和空間被放大，以出于清楚和易于理解的目的，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
配件300包括箍302、主體304和螺母306，其例如可通過(guò)這兩者之間的傳統(tǒng)螺紋式連接而結(jié)合在主體304上。主體304包括如上所述的陡的凸輪面304a。在該實(shí)施例中，箍302為大致圓柱形裝置，并且由任何上述示例性材料和表面硬化工藝制成，以便優(yōu)選但并非在所有情況下都要求在維氏硬度標(biāo)度上具有為管道材料的至少大約3.3倍硬度的不同硬度。箍302包括管端13可穿過(guò)其中的中心孔。孔由從箍的凸頭或前部分310延伸至后端或向后端312的大致連續(xù)圓柱形壁308來(lái)限定。凸頭部分310可包括前邊緣314，其通過(guò)半徑部分318結(jié)合在漸縮的部分316上。
箍302在該示例性實(shí)施例中還包括外壁320，其可選擇性地具有褶皺、凹口或槽口或其它的凹形322。該外凹形322在這種情況下由大致圓柱形壁部分320a和軸向漸縮的壁部分320b形成。凹形322在功能上類(lèi)似于圖7所示實(shí)施例的漸縮壁200，并且可用于在上緊過(guò)程中促進(jìn)箍302的徑向向內(nèi)壓力，以實(shí)現(xiàn)所需的鉸接操作，其形成了壓入凸頭314(和所得的應(yīng)力集中凹槽)以及位于壓痕的軸向后面的集中區(qū)。
箍還包括一定輪廓的后壁324。一定輪廓的后壁324在該示例中可根據(jù)以上結(jié)合的專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)的講述內(nèi)容，或如圖所示包括在后壁的徑向外端結(jié)合在半徑或其它的凸形324b上的大致直錐形部分324a。通過(guò)使箍302和螺母306沿著一定輪廓的表面初始接觸并與管端13徑向地間隔開(kāi)，這就在上緊過(guò)程中具有更少的磨損擦傷以及用于最終裝配的更低扭矩。這種構(gòu)造也有助于使箍的后端312在作為所需鉸接操作結(jié)果的上緊之后，與管端徑向地間隔開(kāi)(見(jiàn)圖14)。
如圖13A中更大比例地所示，箍后壁324一般具有凸形輪廓以便在表面324的最外凸形區(qū)域的切線Z和螺母的驅(qū)動(dòng)面306a之間形成包括的角度β(在這里稱(chēng)為″不同角度″)。因此，凸形輪廓的表面324的形狀可根據(jù)需要來(lái)選擇，以用于特定的應(yīng)用。螺母表面306a優(yōu)選在與管端徑向地間隔開(kāi)的位置首先接觸凸形表面324。盡管在圖13A實(shí)施例中，初始接觸在表面324的徑向遠(yuǎn)端部分或其附近，然而，這并非要求一定如此。初始接觸例如可更多地處于表面324的中心區(qū)域內(nèi)。
使用包括一定輪廓的后壁324、不同角度β和外壁320(例如帶有漸縮的部分和凹型)的一個(gè)或多個(gè)方面有助于鉸接動(dòng)作，其產(chǎn)生了牢固的管咬合和集中，以及在配件上緊后使箍的后端與管端徑向地間隔開(kāi)。
箍302的前部分310包括前邊緣314，其在上緊過(guò)程中優(yōu)選但并非必須地咬合并壓入管道壁中。箍的前端310a從前邊緣314以角度γ大致徑向地延伸，該角度γ是與配件300中心軸線X形成的夾角。角γ將取決于每一應(yīng)用中的配件總體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是，對(duì)于在超出手指擰緊位置的上緊過(guò)程中箍的給定軸向行程而言，該角度在實(shí)現(xiàn)入管道壁中的牢固咬合時(shí)是重要的。在大多數(shù)情況下，該角度將在大約75°至大約85°的近似范圍內(nèi)。
盡管箍302的后端312優(yōu)選在上緊后與管道徑向地間隔開(kāi)，但這并非在所有應(yīng)用中都需要這樣。對(duì)于其中要求這些間隔的那些應(yīng)用而言，另一備選是在箍的后端312中形成凹口，例如埋頭孔313(如虛線所示)。
用于本發(fā)明和用于本文所有實(shí)施例的鉸接動(dòng)作可參見(jiàn)圖14進(jìn)一步理解。鉸接動(dòng)作與現(xiàn)有技術(shù)的單一箍配件中箍的典型弓出或下凹變形不同，而是優(yōu)選包含圖14的方向箭頭C1和C2所示的雙旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。箍的后端312一般以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(這里，用語(yǔ)順時(shí)針和逆時(shí)針用于方便引用根據(jù)附圖所示的方位，而非任何所要求的實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向)或旋轉(zhuǎn)離開(kāi)管端13，而凸頭部分310一般以逆時(shí)針?lè)较?即與后端312的旋轉(zhuǎn)方向相反)旋轉(zhuǎn)。因此，凸頭部分的該旋轉(zhuǎn)有助于位于已壓入凸頭部分310的軸向后面的箍中心部分326的徑向壓緊?！逯行牟糠帧逡庵腹康暮蠖撕颓岸酥g的區(qū)域，不必處于箍的中間。相反，這里所用的中心部分指箍主體的徑向地壓在位于壓入前端的軸向后面的管壁上的那部分。這種徑向壓緊產(chǎn)生了位于壓入前端314的軸向后面的內(nèi)圓柱形壁308的部分308a的所需集中或接套效應(yīng)。集中區(qū)域308a的長(zhǎng)度將根據(jù)管配件的總體設(shè)計(jì)特征和性能要求而變動(dòng)。集中區(qū)域308a位于壓入前邊緣的軸向后方，但開(kāi)始夾入的精確位置取決于設(shè)計(jì)選擇，因此它可定位成相鄰于壓入凸頭和相關(guān)的應(yīng)力集中凹槽，或者可與之軸向地間隔開(kāi)或與之連續(xù)，即可稱(chēng)作若干示例。所示集中區(qū)域308a也可具有壓入管道壁中的凸形徑向部分的特征，其中鉸接操作優(yōu)選在上緊過(guò)程中產(chǎn)生了圓柱形壁308的這種凸形變形。這種效果易于區(qū)別于其中箍或者下凹地弓出離開(kāi)管道的現(xiàn)有技術(shù)配件，或可用于將保持大致圓柱形形狀的完全硬化的那些箍。
因此，可通過(guò)使用箍的各種幾何形狀特征中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)促進(jìn)雙旋轉(zhuǎn)鉸接操作，包括但不限于使用箍的一定輪廓的后壁，包括箍和驅(qū)動(dòng)螺母之間的不同角度，以及外壁中的凹型。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可選擇用于箍的最佳幾何形狀特征以用于特定應(yīng)用，以促進(jìn)使用陡的凸輪角度，以及選擇性地使用不同硬度的箍。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所需的集中結(jié)果是，其中正交于管表面而作用的夾入壓應(yīng)力沿著集中區(qū)域從箍的壓入前端沿著內(nèi)壁308返回的位置逐漸地且大致地減小。在其中需要減小或消除來(lái)自于上緊過(guò)程中金屬變形導(dǎo)致的應(yīng)力集中凹槽的應(yīng)用中，所需的集中效應(yīng)是優(yōu)選的。通過(guò)提供一般沿著集中區(qū)308a減小的集中應(yīng)力，可減小或消除在集中區(qū)的與壓入凸頭相反的尾部邊緣附近的應(yīng)力集中區(qū)域。
圖15A、15B和15C顯示了用于螺母306和主體304之間的螺紋接合的不同螺紋選擇。圖15A顯示了從法向(即60度的夾角)對(duì)稱(chēng)螺紋側(cè)面350和352的傳統(tǒng)30°。圖15B顯示了鋸齒螺紋設(shè)計(jì)的可選使用，其中螺紋側(cè)面與一般在大約45度范圍內(nèi)的一個(gè)側(cè)面350以及離法線為大約3度至大約7度范圍內(nèi)的相鄰側(cè)面不對(duì)稱(chēng)。鋸齒螺紋設(shè)計(jì)在一側(cè)上提供了高強(qiáng)度的加載，以便有助于在高扭矩裝配過(guò)程中和高壓力應(yīng)用中減小螺母擴(kuò)口。圖15C顯示了使用梯形螺紋，其中側(cè)面又是對(duì)稱(chēng)的，但具有更陡的角度，例如離法線為大約3度至大約7度。與傳統(tǒng)的60度螺紋相比，梯形螺紋設(shè)計(jì)提供了更高強(qiáng)度的均勻加載。
已經(jīng)參見(jiàn)優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀和理解了本說(shuō)明書(shū)之后，可以構(gòu)思出各種修改和變化。本發(fā)明旨在包括屬于所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的所有這類(lèi)修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬管道的管配件，包括a)可結(jié)合在一起的主體和螺母；所述主體具有適于沿著所述配件的中心縱軸線接受金屬管端的內(nèi)孔；所述孔具有在所述孔一端的凸輪面；b)所述螺母具有箍驅(qū)動(dòng)面；和c)具有前端和后端的箍；所述箍的后端具有箍從動(dòng)面，其在所述配件上緊時(shí)與所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面相接合；所述箍的前端與所述凸輪面相接合以形成密封；所述箍具有中心孔，其通過(guò)在裝配過(guò)程中緊密地接受在所述管端上的大致連續(xù)的圓柱形內(nèi)壁而形成；d)其中，所述凸輪面相對(duì)于所述縱軸線形成了至少大約35度至大約60度的夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管配件，其特征在于，所述箍前端接合在所述凸輪面上，以形成金屬至金屬主密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管配件，其特征在于，所述箍通過(guò)鉸接動(dòng)作塑性變形，所述鉸接動(dòng)作在所述箍的中心部分產(chǎn)生了壓在所述管端上的徑向壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管配件，其特征在于，所述箍前端形成了密封在所述凸輪面上的一般較窄線接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管配件，其特征在于，所述箍從動(dòng)面為凸形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管配件，其特征在于，所述箍前端壓入所述管端的外表面中，以形成接觸所述前端的臺(tái)肩；所述箍具有相鄰于所述前端的大致圓柱形內(nèi)孔部分；所述孔部分通過(guò)完成所述配件的初始上緊而徑向地壓入所述管端中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管配件，其特征在于，所述孔部分的徑向壓緊是凸式的，并且通過(guò)所述前端在上緊過(guò)程中的鉸接動(dòng)作而產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管配件，其特征在于，所述箍后端在完成所述配件的初始上緊之后與所述管端徑向地間隔開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍在維氏硬度標(biāo)度上為所述管端硬度的至少大約3.3倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的配件，其特征在于，所述箍從動(dòng)面為凸形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍包括具有凹型的外壁，其可促進(jìn)所述圓柱形內(nèi)壁的一部分在所述管端上的徑向加壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配件，其特征在于，所述徑向加壓的部分在所述箍前端的軸向后面將所述箍集中在所述管端上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍前端的一部分通過(guò)上緊壓入所述管端中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍從動(dòng)面與所述螺母的箍驅(qū)動(dòng)面相接合并且在這兩者之間形成了不同角度，使得所述箍后端與所述管端在完成上緊之后徑向地間隔開(kāi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍在上緊過(guò)程中通過(guò)鉸接操作塑性地變形，其中所述箍的前部分在第一方向上旋轉(zhuǎn)，使得其前邊緣被向內(nèi)徑向地加壓以便壓入所述管端中，使得所述箍的中心部分在所述壓入的前邊緣后面集中在所述管端上，并且所述箍后端在與所述第一方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)，以便在上緊之后與所述管端徑向地間隔開(kāi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述管端具有至少大約0.5英寸的直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述夾角為大約40度至大約50度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的配件，其特征在于，所述夾角為大約45度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍包括表面硬化的不銹鋼。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配件，其特征在于，所述凸形從動(dòng)面在與所述管端徑向地間隔開(kāi)的位置與所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面相接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的配件，其特征在于，所述箍后端在所述配件上緊后與所述管端徑向地間隔開(kāi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的配件，其特征在于，所述凸形從動(dòng)面包括半徑部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的配件，其特征在于，所述凸形從動(dòng)面還包括筆直部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配件，其特征在于，所述外壁凹型通過(guò)所述外壁的軸向漸縮的部分和大致圓柱形部分來(lái)形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，在上緊時(shí)，所述箍具有壓入所述管端的前端，與所述管端徑向地間隔開(kāi)的后端，以及利用凸形徑向加壓而集中所述箍的處于所述前端和后端之間的部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的配件，其特征在于，所述箍是表面硬化的，并且在維氏硬度標(biāo)度上為所述管端硬度的至少大約3.3倍。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配件，其特征在于，所述箍包括壓入所述管端的前邊緣，以及軸向地設(shè)在所述箍前端和后端之間的部分，其通過(guò)所述配件的上緊而徑向地壓在所述管端上，以便將所述箍集中在所述管端上，所述徑向壓緊部分沿著所述箍從所述箍的壓入前邊緣延伸出的長(zhǎng)度而具有大致增加的壓緊力。
28.一種用于金屬管道的管配件，包括a)可結(jié)合在一起的主體和螺母；所述主體具有適于沿著所述配件的中心縱軸線接受金屬管端的內(nèi)孔；所述孔具有在所述孔一端的凸輪面；b)所述螺母具有箍驅(qū)動(dòng)面；和c)具有前端和后端的箍；所述箍的后端具有箍從動(dòng)面，其在所述配件上緊時(shí)與所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面相接合；所述箍的前端與所述凸輪面相接合以形成密封；所述箍具有中心孔，其通過(guò)在裝配過(guò)程中緊密地接受在所述管端上的大致連續(xù)的圓柱形內(nèi)壁而形成；d)所述箍從動(dòng)面是凸形的，并且在與所述管端徑向地間隔開(kāi)的位置初始接觸所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面；e)其中，所述凸輪面相對(duì)于所述縱軸線形成了大約45度的夾角。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的配件，其特征在于，在所述配件已上緊之后，所述箍后端與所述管端徑向地間隔開(kāi)。
30.一種用于金屬管道的管配件，包括a)可結(jié)合的主體和螺母；所述主體具有適于沿著所述配件的中心縱軸線接受金屬管端的內(nèi)孔；所述孔具有在所述孔一端的凸輪面；b)所述螺母具有箍驅(qū)動(dòng)面；和c)具有前部和后端的箍；所述箍的后端具有箍從動(dòng)面，其在所述配件上緊時(shí)與所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面相接合；所述箍的前部包括前端，所述前端可與所述凸輪面相接合以形成密封；所述箍具有中心孔，其通過(guò)在裝配過(guò)程中緊密地接受在所述管端上的大致連續(xù)的圓柱形內(nèi)壁而形成；d)所述箍前端包括壓入所述管端中的前邊緣，所述箍具有在所述壓入前邊緣軸向后面的位置徑向地受壓的所述大致圓柱形內(nèi)壁的一部分，其中壓緊應(yīng)力在離開(kāi)所述壓入前邊緣的大致軸向方向上減小。
31.一種用于金屬管道的管配件，包括a)可結(jié)合的主體和螺母；所述主體具有適于沿著所述配件的中心縱軸線接受金屬管端的內(nèi)孔；所述孔具有在所述孔一端的凸輪面；b)所述螺母具有箍驅(qū)動(dòng)面；和c)具有前部和后端的箍；所述箍的后端具有箍從動(dòng)面，其在所述配件上緊時(shí)與所述螺母箍驅(qū)動(dòng)面相接合；所述箍的前部包括前端，所述前端可與所述凸輪面相接合以形成密封；所述箍具有中心孔，其通過(guò)在裝配過(guò)程中緊密地接受在所述管端上的圓柱形內(nèi)壁而形成；d)所述箍從動(dòng)面為凸形，所述箍為所述管端硬度的至少大約3.3倍，所述凸輪面相對(duì)于所述縱軸線形成至少大約35度至大約60度的夾角，所述箍圓柱形內(nèi)壁在所述箍前端的軸向后面徑向地壓在所述管端上。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的管配件，其特征在于，所述箍包括具有凹型的外壁，其有助于所述圓柱形壁部分在所述前端后面的所述徑向壓緊。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的管配件，其特征在于，所述箍是表面硬化的。
34.一種用于金屬管道的管配件，包括a)可結(jié)合的第一配件部件和第二配件部件；所述第一配件部件具有適于沿著所述管配件的中心縱軸線接受金屬管端的內(nèi)孔；所述孔具有在所述孔一端的凸輪面；b)所述第二配件部件具有箍驅(qū)動(dòng)面；和c)具有前端和后端的單一箍；所述箍的后端具有箍從動(dòng)面，其在所述配件上緊時(shí)與所述第二配件部件箍驅(qū)動(dòng)面相接合；所述箍的前端與所述凸輪面相接合以形成密封；所述箍具有中心孔，其通過(guò)在裝配過(guò)程中緊密地接受在所述管端上的大致圓柱形內(nèi)壁而形成；d)所述箍在維氏硬度標(biāo)度上為所述管端硬度的至少大約3.3倍，所述箍在上緊過(guò)程中通過(guò)鉸接操作塑性地變形，其導(dǎo)致所述大致圓柱形內(nèi)壁的一部分在所述箍前端的軸向后端而徑向地壓在所述管端上，以便將所述箍集中在所述管端上。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述圓柱形內(nèi)壁的徑向地受壓的所述部分在上緊時(shí)形成了凸形輪廓。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述凸輪面為大約40度至大約50度，所述從動(dòng)面為凸形。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述箍后端在所述配件上緊之后與所述管端徑向地間隔開(kāi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的管配件，其特征在于，所述箍后端包括內(nèi)埋頭孔。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述圓柱形內(nèi)壁基本上沿著其整個(gè)軸向長(zhǎng)度連續(xù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的管配件，其特征在于，所述箍后端包括內(nèi)埋頭孔。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述圓柱形內(nèi)壁包括徑向的凹口，其與所述箍的前邊緣軸向地間隔開(kāi)。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述箍包括軸向漸縮的外壁。
43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述箍包括具有在所述前端和后端之間的凹型的外壁，以便促進(jìn)所述鉸接動(dòng)作。
44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述第一和第二部件通過(guò)螺紋式連接結(jié)合。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的管配件，其特征在于，所述螺紋式連接包括鋸齒螺紋。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的管配件，其特征在于，所述螺紋式連接包括梯形螺紋。
47.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，當(dāng)所述箍從動(dòng)面和所述第二部件箍驅(qū)動(dòng)面在所述配件裝配過(guò)程中初始相遇時(shí)，所述表面形成這兩者之間的不同角度。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的管配件，其特征在于，所述不同角度使得所述驅(qū)動(dòng)面在與所述管端徑向地間隔開(kāi)的位置處接觸所述從動(dòng)面。
49.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述箍前端與所述管端的表面形成角度α，所述角度離法線為大約三度至大約五度。
50.在具有可螺紋式地結(jié)合在第二配件部件上的第一配件部件類(lèi)型的非擴(kuò)口式管配件中，其中至少一個(gè)箍包含在由所述結(jié)合的部件所限定的空腔中，所述的改進(jìn)包括具有鋸齒螺紋的所述螺紋式連接。
51.在具有可螺紋式地結(jié)合在第二配件部件上的第一配件部件類(lèi)型的非擴(kuò)口式管配件中，其中至少一個(gè)箍包含在由所述結(jié)合的部件所限定的空腔中，所述的改進(jìn)包括具有梯形螺紋的所述螺紋式連接。
52.根據(jù)權(quán)利要求28所述的管配件，其特征在于，所述箍在上緊過(guò)程中通過(guò)將所述箍集中在所述管端上的鉸接動(dòng)作而塑性地變形。
53.一種用于金屬管道的管配件，包括可沿著所述配件的中心軸線結(jié)合在一起的第一配件部件和第二配件部件；所述第一和第二配件部件由金屬制成；所述第一配件部件包括可滑動(dòng)地接受管端的孔和在所述孔一端的漸縮形凸輪面；所述第二配件部件具有管夾持機(jī)構(gòu)，其一體地連接于其上并且可在裝配所述配件時(shí)與所述凸輪面接合。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的管配件，其特征在于，所述管夾持機(jī)構(gòu)以懸臂方式從所述第二配件部件的一部分中延伸出。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的管配件，其特征在于，所述第一和第二部件包括不銹鋼。
56.一種用于非擴(kuò)口式金屬管配件的金屬配件部件，包括其中具有中心孔的金屬主體；和一體地連接在所述主體上并且延伸入所述中心孔中的金屬管夾持機(jī)構(gòu)。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的管配件，其特征在于，所述管夾持機(jī)構(gòu)以懸臂方式從所述主體的一部分中延伸出。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的管配件，其特征在于，所述管夾持機(jī)構(gòu)用作箍。
59.根據(jù)權(quán)利要求34所述的管配件，其特征在于，所述箍在其部分或全部表面上進(jìn)行了表面硬化。
60.根據(jù)權(quán)利要求31所述的配件，其特征在于，所述圓柱形內(nèi)壁包括徑向的圓周凹口。
61.根據(jù)權(quán)利要求31所述的配件，其特征在于，所述圓柱形內(nèi)壁沿著基本上其整個(gè)軸向長(zhǎng)度而基本上連續(xù)。
全文摘要
一種僅使用兩個(gè)部件、即配件主體(54)和配件螺母(52)的管配件(50)。螺母(52)和主體(54)適于通過(guò)這兩者之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而螺紋式地接合在一起。螺母(52)包括一體的管夾持環(huán)(80)，其在裝配配件時(shí)與主體(54)上的凸輪面(88)相配合。凸輪面(88)優(yōu)選具有陡的凸輪角度。環(huán)(80)徑向地壓在管(13)外壁上，以形成密封和緊密的管夾持。環(huán)還形成了靠在凸輪面上的線接觸型密封。環(huán)(80)設(shè)計(jì)成在上緊過(guò)程中具有鉸接動(dòng)作并且塑性地變形以便嵌入管道中，以便用于實(shí)現(xiàn)極好的管夾持，以及軸向相鄰的接套或集中區(qū)，其將來(lái)自于嵌入動(dòng)作的任何應(yīng)力集中凹槽與振動(dòng)效應(yīng)隔離開(kāi)。配件部件、尤其是環(huán)(80)可以是表面硬化的。配件(50)可包括自測(cè)量特征，以指示充分的上緊以及用于防止過(guò)度的上緊。還提供了單一箍管配件，其采用陡的凸輪面，并且具有在維氏硬度標(biāo)度上為不銹鋼管端硬度的至少大約3.3倍的硬度比。
文檔編號(hào)F16L19/08GK1836128SQ200480023125
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者P·C·威廉斯 申請(qǐng)人:斯瓦戈洛克公司