專利名稱：帶有可分開的管道夾緊裝置的管道配裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及管道配裝件的技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明針對一種無喇叭口的管道配裝件，它使用一種管道夾緊件，在初始時把該夾緊件連接到要連接起來的件中的一個件上，在組裝到管端上的過程中將該夾緊件與要連接起來的件分開。
背景技術(shù)：
管道配裝件被用來將一個管端連接到另一個件上，不管那個另一個件是另一個管端比如貫通的T形配裝件和肘形配裝件，還是需要與該管端處于流體連通狀態(tài)的一個裝置，比如一個閥門。同樣，在這里使用的術(shù)語“管”和“管道”這個詞希望包括但不限于管線。任何管道配裝件必須在管道配裝件設(shè)計(jì)成要滿足的壓力，溫度和震動的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個重要的功能。第一，管道配裝件必須夾緊管端，從而防止失去密封或者管道爆裂。第二，管道配裝件必須保持主要密封件不會泄漏。在幾十年期間內(nèi)，管道配裝件實(shí)現(xiàn)這兩個功能的要求是管道配裝件設(shè)計(jì)的推動因素。多個因素影響管道配裝件的設(shè)計(jì)，以便滿足所要求的夾緊和密封的性能標(biāo)準(zhǔn)，但是，對于任何管道配裝件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)將是1)配裝件必須與它一起工作的管道的特點(diǎn)，這包括材料，外徑，以及壁厚；和2)要使用該配裝件的應(yīng)用對管道配裝件要求的管道夾緊和密封的性能水平。目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一種管道配裝件，它可以在由設(shè)計(jì)在市場中的競爭而對產(chǎn)品提出的任何成本限制以內(nèi)可靠地實(shí)現(xiàn)所要求的管道夾緊和密封功能。
無喇叭口的管道配裝件一般是指一種類型的管道配裝件，在這種配裝件中管端基本上保持為管狀，與帶喇叭口的管道配裝件相反，在那種配裝件中將管端做成向外的喇叭口，套在一個配裝部件上。通常在與塑料管道和塑料管道配裝件一起使用中遇到帶喇叭口的管端。本發(fā)明不主要針對塑料管道和管道配裝件，因?yàn)檫@樣的配裝件提出的挑戰(zhàn)有明顯的不同，并且這樣的配裝件的材料性質(zhì)將在夾緊管道和提供適當(dāng)?shù)拿芊鈨煞矫嬗绊懪溲b件的能力。然而，本發(fā)明的某些方面可以用于非金屬的管道配裝件，特別是用于可分開的管道夾緊件方面。
想要與例如不銹鋼和其它金屬的管道一起使用的管道配裝件對于設(shè)計(jì)提出了特殊的挑戰(zhàn)，以便實(shí)現(xiàn)管道夾緊和密封的功能。這種挑戰(zhàn)是由于不銹鋼的性質(zhì)造成的，作為典型的商業(yè)上可供使用的管線材料，不銹鋼是一種非常硬的材料，硬度常常高達(dá)200Vickers量級。不銹鋼和其它金屬管線也用于高壓應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，管壁相當(dāng)厚(在工藝上被稱為“厚管壁”管線)。厚壁管線很難被夾緊，這是因?yàn)樗粌H硬，而且它也不是特別容易延展。延展性差使得它更難以使管道產(chǎn)生塑性變形，從而實(shí)現(xiàn)所要求的管道夾緊。
管道配裝件典型地包括一個組件，它包括1)一個管道夾緊裝置，其形式常常是一個或多個管箍，或者是一個夾緊環(huán)類型的結(jié)構(gòu)，以及2)一個向上拉的機(jī)構(gòu)，用來將夾緊管道的裝置裝在一個管端上，從而夾緊管端，并提供密封，防止泄漏?！跋蛏侠边@個詞簡單地指將管道配裝件組件緊固的操作，從而完成將配裝件組裝到管端上的操作，實(shí)現(xiàn)所要求的管道夾緊和密封。
常常首先在“手指擰緊”的條件下組裝管道配裝件，隨后使用一個扳手或其它適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⑴溲b件緊固到或者“向上拉”到它最終的初始和完全的組裝狀態(tài)。最通常使用的向上拉的機(jī)構(gòu)是有陰螺紋的螺母部件和有陽螺紋的本體部件的螺紋連接，當(dāng)用螺紋將它們緊固在一起時，這兩個部件作用在夾緊管道的裝置上。本體包括一個容納管端的孔，在該孔的外部有一個帶角度的凸輪形表面。最通常使用的凸輪形表面是截頭圓錐形表面，“凸輪角度”這個詞指的是凸輪形表面相對于管端縱向軸線或者外表面的錐形角度。沿著軸向?qū)⒐芏瞬暹M(jìn)本體孔中，并越過截頭圓錐的凸輪形表面伸展。把夾緊裝置滑動到管端上，并部分地用螺紋將螺母擰到本體上，達(dá)到手指擰緊的狀態(tài)，使得夾緊管道的裝置在軸向上固定在凸輪形表面與螺母之間。螺母典型地包括一個向里的肩部，當(dāng)用螺紋將螺母與本體部件緊固在一起時，它驅(qū)動夾緊管道的裝置與本體上的帶角度的凸輪形表面接合。帶角度的凸輪形表面將一個徑向的壓縮作用力施加到夾緊管道的裝置上，迫使夾緊管道的裝置實(shí)現(xiàn)與管端的夾緊接合。夾緊管道的裝置典型地形成對于管道的外表面的密封，并且也抵靠帶角度的凸輪形表面形成密封。
今天在不銹鋼管道配裝件中最通常使用的夾緊管道的裝置(最通常使用的是管箍類型的管道配裝件)通過使夾緊管道的裝置的前部或鼻部咬進(jìn)管端的外表面中實(shí)現(xiàn)管道夾緊。在這里使用的“咬住”這個詞指的是夾緊管道的裝置進(jìn)入管端的外表面的塑性變形，從而用幾乎是切割類型的作用使管道塑性變形并刻上齒痕，在夾緊管道的裝置的前端上產(chǎn)生一個大致徑向的肩部或壁。因此，這一“咬住”用作一個強(qiáng)烈的結(jié)構(gòu)特征，防止管道在高壓下爆裂，特別是對于較大直徑的管道，比如1/2英寸或更大的直徑。
多年以來，已經(jīng)有了大量的管道配裝件設(shè)計(jì)，不依賴“咬住”類型的作用，而僅只主要包括對著管道外表面的管道夾緊裝置，某些有將刻痕刻進(jìn)管道中的效果，而不產(chǎn)生牙(a bite)。這些設(shè)計(jì)不適用于高壓不銹鋼管道配裝件。在商業(yè)上最通?？晒┦褂玫牟讳P鋼管道配裝件特別是用于高壓應(yīng)用的管道配裝件從歷史上看為兩種根本不同的夾緊管道裝置的設(shè)計(jì)單一管箍的管道配裝件和兩個管箍的管道配裝件。
單一管箍的管道配裝件如它的名稱所表示的那樣使用單一的管箍實(shí)現(xiàn)管道夾緊和密封的功能。然而，人們越來越認(rèn)識到當(dāng)設(shè)計(jì)能夠滿足所要求的管道夾緊和密封性能標(biāo)準(zhǔn)的管道配裝件時，這兩個功能相互不均衡。這是因?yàn)榇_保管道配裝件實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊所需要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)常常與單一管箍也能夠提供有效的密封的能力有矛盾。結(jié)果，雖然先有技術(shù)的單一管箍配裝件在某些情況下能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊，但是，這種夾緊管道的性能以密封不太有效為代價。這種情況的一種結(jié)果是已經(jīng)設(shè)計(jì)出某些單一管箍的管道配裝件帶有附加的元件和技術(shù)以便實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)拿芊?。在想要對著氣體特別是高壓氣體實(shí)現(xiàn)密封的單一管箍配裝件中特別要提到的是密封性能達(dá)不到最佳。因此，單一管箍的管道配裝件通常更適合于低壓液體的應(yīng)用，比如液壓系統(tǒng)，然而，即使在這樣的低壓應(yīng)用中，單一管箍的密封性能依然比所要求的差。
對于單一管箍的管道配裝件來說，咬住作用常常與被設(shè)計(jì)成在徑向上向外的方向上離開單一管箍本體的中心區(qū)域或中間部分的管壁在它的前后端之間彎曲的單一管箍相關(guān)聯(lián)。對著管箍的后端推的螺母抵靠本體的帶角度的凸輪形表面驅(qū)動管箍的前端。彎曲作用幫助將單一管箍的前端引導(dǎo)進(jìn)入管端中。彎曲作用也用來使管箍的后端類似地與管端接合，并夾緊管端。通常靠在螺母肩部上設(shè)置一個帶角度的驅(qū)動表面實(shí)現(xiàn)上述操作，該螺母的肩部與單一管箍的后端接合，從而在徑向上壓管箍的后端，形成在管端上的夾緊作用。在某些單一管箍的設(shè)計(jì)中，明顯地想使管箍的后端咬進(jìn)管端中。有時與單一管箍一起使用這種后端管道夾緊，為的是改進(jìn)在震動條件下配裝件的性能，這是因?yàn)橄Ｍ蠖藠A緊可以使沿管道向下的震動不會影響前端管道的咬住。
使用后端管道夾緊實(shí)際上與在單一管箍的前端夾緊管端的努力沖突。理想上，單一管箍應(yīng)該完全處于在螺母與本體的凸輪形表面之間的三維壓縮狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)后端夾緊實(shí)際上對于單一管箍提供一個反方向作用的張力，它與用來實(shí)現(xiàn)管道夾緊的前端壓縮作用沖突。此外，向外彎曲的作用會與在單一管箍的前端夾緊管道的努力沖突，這是因?yàn)闉榱四苡邢蛲鈴澢淖饔茫瑔我还芄啃枰卩徑鼕A緊管道的“牙”的部位減輕重量。向外彎曲的作用在徑向上將管箍的重心移到管箍本體，離開管端。結(jié)果，向外彎曲的單一管箍配裝件可能會更容易受到管箍塌陷影響，失去密封，并且可能在較高的壓力下出現(xiàn)管道爆裂。
為了在不銹鋼管道上獲得適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊，單一管箍的不銹鋼管道配裝件在歷史上已經(jīng)使用了10度到20度之間的相當(dāng)小的凸輪角度。這個范圍的角度在這里被稱為“小角度”，只是作為一個方便的用詞，表示角度相當(dāng)小。在單一管箍的配裝件中已經(jīng)使用了小凸輪角度，以便獲得機(jī)械上的好處，這是因?yàn)樾〗嵌忍峁┮粋€在軸向上細(xì)長的凸輪形表面，在該表面上滑動并在徑向上壓縮單一管箍的前端，咬進(jìn)管端的外表面。剛硬的不銹鋼管線材料使得這種細(xì)長的滑動的凸輪作用是必須的，以便能夠使單一管箍產(chǎn)生對于管道夾緊來說適當(dāng)?shù)囊ё　６嗄暌詠?，已?jīng)將單一管箍整體硬化或者表面硬化，從而使它明顯地比不銹鋼管線更硬，然而，至今在這樣的單一管箍配裝件中仍然使用小凸輪角度，由管箍沿著凸輪形表面的滑動獲得機(jī)械上的好處產(chǎn)生“咬住”，從而確保適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊。商業(yè)上可供使用的單一管箍管道配裝件的一個示例是由Parker-Hannifin公司可以獲得的CPI配裝件，它采用了表面硬化管箍和大約20度的小凸輪角度。另一個示例是由Ermeto GmbH公司可以獲得的EO配裝件，它采用了整體硬化的單一管箍和12度的凸輪角度。
在某些單一管箍設(shè)計(jì)中，已經(jīng)試用了非錐形的凸輪形表面，企圖使將管箍壓靠在管端的外表面上變得簡單，從而不產(chǎn)生牙。然而在這些情況下的結(jié)果是夾緊程度差或者僅只有低壓力的配裝件，不能很好適用于不銹鋼配裝件。
然而，用單一管箍實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊所需要的小凸輪角度和細(xì)長的凸輪形表面和軸向上的移動犧牲了單一管箍獲得密封功能的能力，特別是犧牲了在極端環(huán)境下和用于密封氣體的密封能力。這是因?yàn)閱我还芄康那岸擞脕淼挚枯S向上細(xì)長的凸輪形表面實(shí)現(xiàn)密封。在徑向上向外彎曲的作用使得單一管箍的前端的外表面較大的一部分與正在對著其驅(qū)動管箍的凸輪形表面接觸。結(jié)果必然是在單一管箍的外表面與凸輪形表面之間有較大的密封表面積。這個被增大的密封面積造成在單一管箍與凸輪形表面之間密封作用力有不想要的分布，并且也產(chǎn)生較大面積的表面缺陷，會出現(xiàn)泄漏。這特別是金屬對金屬密封的問題(與非金屬對非金屬的密封相反；例如，在塑料配裝件中通常希望提供增大的密封接觸面積，這是因?yàn)檠诱剐暂^高的塑性材料可以較好地形成兩個表面之間的密封)。
因?yàn)樵跉v史上單一管箍配裝件已經(jīng)使用小凸輪角度來實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊，達(dá)不到最佳的密封性能或者作為對于配裝件的應(yīng)用的一個被承認(rèn)的限制被容忍，或者已經(jīng)設(shè)計(jì)出附加的結(jié)構(gòu)加到單一管箍配裝件中，大多數(shù)情況下包括帶有單一管箍的一個或多個彈性密封件，或者單一管箍與彈性密封件合作配合，實(shí)現(xiàn)與不銹鋼管線的較好密封。例如見美國專利6073976和5351998。美國專利6073976公開了單一“管箍”(在該專利中被稱為“切割環(huán)”)配裝件的一個典型示例，該專利企圖用添加的彈性密封件解決“密封”的問題。5351998專利描述了通過將管道夾緊與密封功能分成兩個分開的部件所獲得的好處。
一種商業(yè)上可以得到的并且非常成功的用于管線的兩管箍配裝件在商業(yè)上可以由Swagelok Company，Solon，Ohio獲得，在美國專利6131963和3103373中描述了這種配裝件，這兩個專利共同由本發(fā)明的受讓人所有，它們的整個內(nèi)容全部結(jié)合在這里作為參考。在這種兩管箍配裝件中，通過使用兩個管箍也分開地實(shí)現(xiàn)了管道夾緊和密封的功能。朝前的管箍或者前管箍提供即使對于氣體也是極好的密封，而后管箍實(shí)現(xiàn)極好的管道夾緊。
前管箍通過抵靠小凸輪形表面角度比如20度加工成凸輪形實(shí)現(xiàn)極好的密封。這是因?yàn)榍肮芄坎恍枰^多地在凸輪形表面上滑動，以便實(shí)現(xiàn)管道夾緊功能。同樣，前管箍沒有進(jìn)行表面硬化，這是因?yàn)榍肮芄康闹饕康氖敲芊?，不用咬進(jìn)管端中。因此，相對較“軟”的前管箍實(shí)現(xiàn)了極好的密封，特別是對于氣體實(shí)現(xiàn)極好的密封，即使本體的錐形的凸輪形表面有大約20度的凸輪角度也是如此。
在上面提到的兩管箍管道配裝件中，后管箍實(shí)現(xiàn)管道夾緊功能。對后管箍進(jìn)行表面硬化，使它比管端明顯地更硬。后管箍的前端抵靠前管箍的后端形成的一個截頭錐形凸輪形表面加工成凸輪形。這個凸輪形表面的表觀角度是45度，但是由于前管箍的滑移運(yùn)動，有效的凸輪角度實(shí)際上是一個大約15度到20度的小角度。雖然對于后管箍的有效凸輪角度是小角度，但是，不要求后管箍實(shí)現(xiàn)主要的密封(雖然它可以形成次要的或者備用的密封)。后管箍也不出現(xiàn)不希望的彎曲作用，而只是作為一種在徑向上向里面鉸接作用的功能將管端夾緊。在這里使用的“鉸接”這個詞指的使管箍的一種可控制的變形，這種變形使得管箍本體的中心區(qū)域或者中間部分經(jīng)受徑向上向里面的壓縮，與彎曲或者在徑向上向外的移動完全相反。因此，較小的有效凸輪角度不僅不會犧牲配裝件的密封能力，而且這實(shí)際上明顯地增強(qiáng)了管道配裝件的整體性能，特別是明顯地增強(qiáng)了對于不銹鋼管線的整體性能。
通過使用分開的管箍，每個管箍僅只主要實(shí)現(xiàn)管道配裝件的關(guān)鍵功能中的一種功能，兩管箍的管道配裝件實(shí)現(xiàn)了極好的管道夾緊和密封的功能。這種先有技術(shù)的兩管箍管道配裝件獲得了商業(yè)上的極大成功，特別是在不銹鋼管線的技術(shù)中獲得極大成功，這部分地是由于它的性能特點(diǎn)，比如標(biāo)稱值在15000psi量級的高壓，標(biāo)稱值由低溫到1200華氏度的寬的溫度范圍，以及在許多應(yīng)用中很大數(shù)目的反復(fù)使用(“反復(fù)使用”指的是在一次初始的向上拉之后配裝件的松開和重新緊固)。
美國專利3248136公開了使用單一的鎖定環(huán)，而不是使用一個管箍，其中鎖定環(huán)作用在一個表面上，該表面的角度似乎比20度以上的角度更大，但是該環(huán)似乎不能塑性變形進(jìn)入管線中，而仍保持是彈性的，從而將該環(huán)設(shè)計(jì)成在向上拉之后仍然保持它原來的形狀，這兩個特點(diǎn)對于在這里考慮的那種類型的不銹鋼管道配裝件來說都是不希望的。日本實(shí)用新型專利出版物44-29659公開了一種擰緊環(huán)，它企圖有一種彎曲的效果，并且在前端和后端夾緊管道。該配裝件似乎不能用于不銹鋼管線，因?yàn)楣艿烙靡环N樹脂外層覆蓋著。
已經(jīng)做出了許多努力設(shè)計(jì)出管道夾緊件在向上拉的過程中與單一部件的管道夾緊裝置的功能分開的管道配裝件。已知的設(shè)計(jì)在有陽螺紋的部件上設(shè)置可破裂的件。此外，已知的設(shè)計(jì)或者對著小的凸輪形表面角度施加作用力，或者不想產(chǎn)生咬進(jìn)管壁的管道夾緊作用。因此，先有技術(shù)的設(shè)計(jì)受到與先有技術(shù)單一管箍管道配裝件設(shè)計(jì)相同的限制。
上面描述的兩管箍SWAGELOK管道配裝件的許多應(yīng)用和使用都不要求那樣高的壓力，溫度和反復(fù)使用性能特點(diǎn)。本發(fā)明針對一種新的配裝件概念，它可以滿足較低的性能特點(diǎn)要求，而不會犧牲所有的配裝件整體性和性能。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一方面，一種管道配裝件的新概念要求使用者僅只組裝兩個部件，即，配裝件本體和配裝件螺母。螺母和本體適宜于通過它們之間的相對轉(zhuǎn)動用螺紋將它們連接在一起。螺母包括一個初始時為一體的管道夾緊件或管箍，當(dāng)裝配該配裝件時，該管箍與在本體上的一個凸輪形表面合作配合?？梢耘c螺母一起機(jī)械加工出管道夾緊件，或者分開地把管道夾緊件用任何方便的過程比如銅焊，焊接或者錫焊裝接到螺母上。在所描述的實(shí)施例中，管道夾緊件是一個環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，在它與把它安裝在其上的部件分開之后，它像一個單一管箍那樣工作。抵靠外壁在徑向上壓縮脫開的管箍，并使管箍塑性變形，形成密封和緊密的管道夾緊咬住。脫開的管箍也抵靠凸輪形表面形成主要密封。在一個實(shí)施例中，管箍在它的前端包括一個帶錐度的外表面，抵靠凸輪形表面形成一個通常較窄的線接觸類型的密封。把在一個實(shí)施例中的管箍設(shè)計(jì)成在向上拉的過程中有一種鉸接作用，并產(chǎn)生塑性變形，將鼻部嵌入管壁中，為的是極好地夾緊管道，管箍還有一個在軸向上相鄰的擠壓或夾住區(qū)域，此區(qū)域把嵌入的鼻部與震動效應(yīng)隔離開。鉸接作用也幫助管箍的帶錐度的外表面保持與凸輪形表面處于大致線接觸的狀態(tài)。最好但不是必須對配裝部件特別是可分開的管箍進(jìn)行表面硬化。新配裝件作為不銹鋼管道配裝件和其它金屬管道配裝件特別有用，但是，本發(fā)明不限于任何特定種類的金屬。按照本發(fā)明的另一方面，配裝件可以包括一種自動計(jì)量的特點(diǎn)，顯示出向上拉已經(jīng)足夠，并防止部件的過度擰緊。
按照本發(fā)明的又一方面，通過包括一個較大(陡)的凸輪角度由先有技術(shù)的單一管箍的管道配裝件設(shè)計(jì)明顯地改變得到凸輪形表面的形狀，該凸輪角度范圍在大約35度到大約60度。較大的凸輪角度比先有技術(shù)的單一管箍的管道配裝件產(chǎn)生更好的管道夾緊，特別是當(dāng)把管箍硬化到比管線材料硬至少大約3.3倍時是這樣。也可以將管箍設(shè)計(jì)成幾何形狀使得在向上拉的過程中徑向上向里面的鉸接作用變得容易。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的這些和其它方面和優(yōu)點(diǎn)將由下面考慮到附圖對優(yōu)選實(shí)施例的描述看清楚。


本發(fā)明在某些部件和部件的安排方面可以取實(shí)體形式，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和方法將在本文件中詳細(xì)地描述，并將在附圖中示出，這些附圖構(gòu)成它的一部分，其中圖1以半縱向剖面圖示出了處于手指擰緊狀態(tài)的本發(fā)明的管道配裝件的一個示例性實(shí)施例；圖2示出了在部分向上拉狀態(tài)的圖1的實(shí)施例；圖3示出了處于已經(jīng)完成的初始向上拉狀態(tài)的圖1的實(shí)施例；以及圖4示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種管道配裝件，它具有一個夾緊管道的裝置，該裝置初始時與其中一個連接件成為一體，并當(dāng)向上拉之后與之分開，以作為一個單一管箍配裝件起作用。在優(yōu)選實(shí)施例中，管道夾緊裝置或管箍與一個帶有陰螺紋的螺母整體地形成，并且通過一個易碎的薄幅面部分將該管箍安裝到螺母上，當(dāng)該管箍初始凸輪抵靠陽螺紋的元件的凸輪形表面上時，該薄幅面部分破裂。在分開后作為一個單一的管箍，該管箍作用在陽螺紋的本體的陡的凸輪角度的表面上。當(dāng)夾緊管道的裝置的硬度具有比管線材料的硬度大至少約3.3倍，最好至少大4倍時，陡的凸輪形表面角度是特別有利的。
雖然在這里描述結(jié)合到示例性實(shí)施例中的本發(fā)明的許多方面，但是，不應(yīng)該將這樣的描述解釋為一種限制性。對于任何具體的應(yīng)用來說，可以如在各個方面的不同的組合和其分組合中所要求的那樣使用本發(fā)明的各個方面。進(jìn)而，雖然本文件描述和/或示出了許多設(shè)計(jì)選擇和替代的實(shí)施例，但是，不希望將這些描述認(rèn)作并且不應(yīng)該被解釋為無遺漏地包括了這樣的選擇和所有替代方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易認(rèn)識和理解到，另外的替代方案和設(shè)計(jì)選擇是在由所附的權(quán)利要求書所描述的本發(fā)明的精神和范圍以內(nèi)。
雖然在這里具體地參考由不銹鋼特別是由316不銹鋼制成的配裝部件描述了各個實(shí)施例，但是，這樣的描述本質(zhì)上意在示例性的，而不應(yīng)該被理解為有限制性的含義。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易認(rèn)識到，可以使用任何數(shù)量的不同類型的用于配裝部件的金屬材料以及金屬管道材料實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，這包括但不限于316，316L，304，304L，任何奧氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼，任何雙元不銹鋼，任何鎳合金，比如HASTALLOY，INCONEL或者M(jìn)ONEL、任何沉積硬化的不銹鋼，比如17-4PH，例如，黃銅，銅合金，任何碳鋼或低合金鋼，比如1018鋼，以及任何含鉛的，重新磷化的或者重新硫化的鋼，比如12L14鋼。材料選擇的一個重要方面是最好將夾緊管道的裝置表面硬化或整體硬化到比配裝件將要與它一起使用的最硬的管線材料還要硬至少約3.3倍，最好4倍或者更高。因此，夾緊管道的裝置不需要由與管道自身相同的材料制成。例如，如下面將討論的那樣，夾緊管道的裝置可以由上面提到的不銹鋼或者其它適用的材料中選擇，它們可以是表面硬化的，比如鎂，鈦以及鋁，以及某些附加的示例。還有，管道夾緊環(huán)和有陰螺紋的螺母的易碎的特點(diǎn)也可以在非金屬管道配裝件中實(shí)現(xiàn)。
參見圖1，本發(fā)明設(shè)想一種管道配裝件50，在該配裝件中在組裝前只有兩個分開的部件，即，一個有陰螺紋的螺母52和一個有陽螺紋的本體54。螺母52與在先有技術(shù)管箍類型的管道配裝件中使用的典型螺母明顯地不同。本體54可以與在先有配裝件中使用的典型本體的一般設(shè)計(jì)類似，然而，如將在下面將進(jìn)一步解釋的那樣，優(yōu)選但不是必須的是也使本體54達(dá)到最佳，為的是與新的螺母52適當(dāng)?shù)匮b配。還有，本體54不需要是一個離散地分開的部件，而是，可以把該本體安裝到另一個部件上，或者另外地與另一個部件成為一體，另一個部件比如為閥門本體，多支管，或者其它的部件。
要注意到，在圖中以縱向的剖面圖示出了該配裝件，但是僅只示出剖面的一半，應(yīng)該理解到，另一半是相同的，為了清楚和容易表示而省略了。在這里的所有圖中，各種間隙和尺寸都在某種程度上夸大了，為的是容易表示。
本體54為大致圓柱形的主體56，它有一個整體的延伸部分或端部56a。端部延伸部分56a例如可以是一個六邊體，或者是另一個部件比如閥門本體的一部分，如上面提到的那樣。主體56可以由與端部延伸部分56a相同的坯料機(jī)械加工而成，或者可以另外地比如通過焊接或者其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)把它安裝上。本體56包括一第一中心縱向孔58，將它的尺寸適當(dāng)?shù)刈龀删o密地又可以滑動地容納一個管端13。第一孔58的直徑比同軸的第二孔59略大一些，該第二孔穿過本體54的端部延伸部分56a伸展。當(dāng)然，如果配裝件50是一個封閉端連接件，內(nèi)孔59可以不是一個通孔。
管端13的底部最好抵靠一個埋頭孔60。通過機(jī)械加工或者其它方式使本體56形成有外部陽螺紋62，該螺紋以螺紋與在螺母52中形成或機(jī)械加工成的對應(yīng)的陰螺紋64配合。可以設(shè)想到，為了避免在無意中將舊類型和新型的本體和螺母部件與先有技術(shù)的配裝部件弄混，可以使本發(fā)明的螺母和本體上的螺紋的螺距與先有技術(shù)管箍型管道配裝件的螺母和本體的螺距的數(shù)值明顯地不同。這樣將避免互換的問題，也使得可以有較大的螺距，其提供大的軸向行程，減少為了完成向上拉對螺母的旋轉(zhuǎn)。例如，與本發(fā)明結(jié)合的配裝件可以采用大螺距的螺紋，實(shí)現(xiàn)足夠的軸向移動，在半圈內(nèi)適當(dāng)?shù)赝瓿上蛏侠牟僮?。作為比較，典型的先有技術(shù)配裝件要用11/4到11/2圈完成向上拉的操作。然而，沒有任何因素妨礙設(shè)計(jì)者采用任何對于特殊的應(yīng)用適當(dāng)?shù)穆菥?，因?yàn)檫€有其它技術(shù)可以避免互換的問題。因此，為了向上拉轉(zhuǎn)半圈僅只是可供選擇的多種設(shè)計(jì)中的一個示例。
最好但是不是必須，把中心本體孔58做成有相對于管端13的縱向軸線X(圖1)在徑向上稍微向里的錐度α，使得在軸向方向上朝向埋頭孔60的孔58的直徑在徑向上減小。例如，這個錐度可以為大約2度到大約4度，但是，所選定的角度不是特別嚴(yán)格的?？?8在埋頭孔肩部的直徑僅只比管端13的外徑稍微小一點(diǎn)。這樣，管端13與孔58有在徑向上輕度的過盈配合，例如千分之幾英寸的過盈配合。這種孔58與管端13之間的過盈配合提供了一種防止旋轉(zhuǎn)的作用，以幫助防止管端13在向上拉的過程中轉(zhuǎn)動。這樣也減小了由于在向上拉的過程中夾緊管道的元件80的旋轉(zhuǎn)在管端中可能造成的殘余的扭曲應(yīng)力。管端13不必然地必須將底部完全抵靠在埋頭孔的肩部60上。這是因?yàn)檫^盈配合幫助在孔58與管端13之間實(shí)現(xiàn)良好的主要密封。這種過盈配合也通過夾緊管道的件(80)在向上拉的過程中在軸向上保持管端不動幫助改進(jìn)管道夾緊，使得夾緊管道的件(80)的整個軸向位移用來實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)淖冃魏凸艿缞A緊，而在擰緊的過程中管端的軸向運(yùn)動沒有任何損失?？?8的錐度可以沿著它的整個軸向長度逐漸地伸展，或者鄰近埋頭孔60伸展一個較短的軸向部分。
螺母52包括第一中心孔70，它有相對于配裝件50的縱向軸線的第一直徑D1。螺母52也包括第二孔72，它有相對于配裝件50的中心縱向軸線的第二直徑D2。在這一實(shí)施例中，直徑D2比直徑D1小。進(jìn)而，將直徑D2的尺寸做成使得孔70確定一個大致圓柱形的壁，其容納管端13(圖2)。第一孔70終止在軸向上與螺母后端74隔開一定距離的一個位置，從而形成一個凹孔(trepan)75，使得螺母52包括一個在徑向上向里面伸展的頸圈76。一般說來由螺母52的后端壁74、較小直徑的孔72和較大直徑的孔70形成該頸圈76。
按照本發(fā)明的一個重要的方面，螺母52包括一個夾緊管道的裝置80，它以一定程度的懸臂方式由頸圈76在軸向上向里伸展。在這個示例中夾緊管道的裝置的一般形式為一個夾緊環(huán)80，并且包括一個內(nèi)孔82，該內(nèi)孔形成一個基本上圓柱形的壁，其緊密地容納管端13(圖2)?？?2的直徑D3可以與第二螺母孔72的直徑相同或者不同。形成夾緊環(huán)孔82的圓柱形的壁在軸向上由夾緊環(huán)80的帶錐度的前部或鼻部84伸展。鼻部84包括一個在軸向上帶錐度的外表面86，其朝著環(huán)80的后端徑向尺寸增大。帶錐度的外表面86由夾緊裝置80的大致徑向上的前端85伸展。這個大致徑向上的前端85在一個最好是尖銳的角部87連接到圓柱形內(nèi)孔82上。然而，替代地，在環(huán)80的前端可以設(shè)置一個沿周向的凹入部或臺階或凹口或者其它的幾何形狀(未畫出)，它的直徑比直徑D3大一些，并且在軸向上由前端85朝向螺母52的后端74伸展。
帶錐度的表面86最好通過一個倒圓(或半徑)部分89和在它的軸向相對的端部靠倒圓86a(或半徑半徑)把前端85連接到大致圓柱形的部分91上，此圓柱形部分進(jìn)而通過一個倒圓93連接到凹孔75上。
在這一點(diǎn)要注意到，將夾緊管道的裝置80的多種幾何特點(diǎn)(比如各種凹進(jìn)部分、凹口、帶錐度的部分、倒圓部分，等)選擇成使得實(shí)現(xiàn)一種適當(dāng)?shù)脑趶较蛏舷蚶锩驺q接的作用，如下面將進(jìn)一步解釋的那樣。因此，夾緊管道的裝置80的幾何形狀將由管線的材料的特點(diǎn)比如硬度和配裝部件的特點(diǎn)，管線的尺寸和特殊應(yīng)用所要求的管道夾緊和密封性能確定。因此，在這里給出的具體的實(shí)施例希望本質(zhì)上是示例性的，對于夾緊管道的裝置的幾何形狀不是限定性的。上面關(guān)于兩管箍配裝件的參考專利也圖示出其它的幾何形狀改型，使得容易產(chǎn)生鉸接作用，以獲得所要求的管道夾緊。
按照本發(fā)明的另一方面，一個薄的易碎幅面部分95將夾緊管道的裝置或者管箍80安裝到有陰螺紋的螺母52上。當(dāng)在向上拉的過程中管箍80初始以凸輪形抵靠凸輪形表面88時，這個幅面部分?jǐn)嗔?如在圖2中所示出的那樣)，使得夾緊管道的裝置或管箍變成一個分開的件，并且與螺母和本體一起像單一管箍配裝件那樣起作用。被分開的管箍80具有通過螺母52的在徑向上向里面伸展的壁152在軸向上驅(qū)動的后端150，該壁152用作一個驅(qū)動表面，用于朝前驅(qū)動管箍80抵靠在凸輪形表面上，完成初始向上拉的操作。最好將易碎的幅面(或腹板)部分80設(shè)計(jì)成使得當(dāng)裝置80與螺母52分開時，沿著斷裂線暴露的表面95a在進(jìn)一步向上拉完成組裝的過程中對螺母的驅(qū)動表面152沒有干擾。當(dāng)描述與螺母52分開之后的裝置50時，可以互換地使用在這里使用的術(shù)語“夾緊管道的裝置”和“管箍”或“單一管箍”。
通過形成一個徑向槽154，將管箍80機(jī)械加工成帶有易碎的幅面部分95，該槽的角度為大致朝向有陰螺紋的螺母52的里面。這個槽154形成管箍80的后端150，也形成螺母的徑向壁152，在管箍80與螺母52分開之后，該壁152在軸向上對著凸輪形表面驅(qū)動管箍。最好但是不是必然地，把壁152和后端150相對于管道孔軸線X機(jī)械加工成大約75度左右的角度，但是，取決于特定的應(yīng)用這個角度可以不同。如果那樣要求，可以將這些表面152和150的形狀做成減小磨損和扭曲。
參見圖1，2和3，帶錐度的鼻部84初始時與軸向上帶錐度的凸輪形表面88接合，對于在主體56中的管道孔58形成一個開孔。帶錐度的凸輪形表面88是把孔58的壁連接到本體54的后端壁90上的表面。這個凸輪形表面88的特征在于為大致截頭圓錐的形狀。然而，可以由其它形狀中選擇表面88的形狀，這取決于對于在具體應(yīng)用中的配裝件50所要求的特定的環(huán)變形和夾緊管道的特點(diǎn)。
在已經(jīng)完成向上拉之后，本體54的后端90與凹孔75接觸，該凹孔用作一個可靠的止動件，防止過分地?cái)Q緊。如果要求反復(fù)使用，在完成第一次向上拉之后，可以使后端90與凹孔75在軸向上間隔開?？梢圆捎靡粋€間隙測量儀或者其它適用的技術(shù)檢驗(yàn)在這種情況下向上拉是否適當(dāng)，如眾所周知的那樣。
將夾緊管道的管箍80的形狀做成實(shí)現(xiàn)配裝件50的幾種重要的功能。在適當(dāng)?shù)叵蛏侠?，管?0必須提供抵靠在帶錐度的凸輪形表面88上對流體的嚴(yán)密的主要密封。這種密封可以是對于管道配裝件50的主要的外密封，或者對于在管端13與本體54之間形成的任何密封例如沿著孔壁58和/或埋頭孔60的密封來說，可以實(shí)際上是一種次要的或者備用的密封。被分開的管箍80也將在管箍80咬進(jìn)管端13的外表面中的位置在管箍80的圓柱形孔82與管端的外表面接合的區(qū)域形成主要的密封。再者，對于管端13抵靠本體54形成的任何密封來說，這種主要的密封可以是一種備用或次要的密封。在任何情況下，管箍80必須形成抵靠凸輪形表面88和管端13的外表面的主要密封。此外，管箍80必須適當(dāng)?shù)貖A緊管端13，從而保持在壓力，溫度和震動效應(yīng)下密封的完整性，并且防止管端與配裝件在這些情況下分開。
為了實(shí)現(xiàn)對流體密閉的密封和管道夾緊作用，將管箍80設(shè)計(jì)成在完成向上拉之后可以塑性變形，并且擠壓進(jìn)入管端，如在圖3中所示出的那樣。通過把管箍80設(shè)計(jì)成有一種鉸接作用實(shí)現(xiàn)這種效果，從而當(dāng)用螺紋將螺母52旋到本體54上時，不僅在軸向上向前驅(qū)動帶錐度的鼻部84，而且在徑向上移動或驅(qū)動鼻部84，與管端13的壁的外表面接合。因此壓縮鼻部84的前端92，并且用一個形成的提高應(yīng)力的裝置將該前端嵌入管壁中，或者在圖3用附圖標(biāo)記94表示的區(qū)域中咬住。前端的牙94產(chǎn)生一個由塑性變形的管端材料形成的大致在徑向上伸展的壁或肩部99。該肩部99與夾緊環(huán)80的嵌入的前端92接合，從而形成一個特別強(qiáng)的機(jī)械阻力，防止在較高壓力下的管道爆裂。因此，嵌入的前端92既產(chǎn)生極好的密封又獲得在管端13上很強(qiáng)的夾緊。進(jìn)一步將環(huán)80設(shè)計(jì)成給出上面提到的在徑向上向里面的鉸接作用，從而在軸向上與提高應(yīng)力的牙94鄰近或者分離開的一個位置將圓柱形的壁82擠壓或夾在管端上。這種擠壓或夾住的效果明顯地增強(qiáng)了夾緊管道的功能，并且用來將嵌入的鼻部和牙94與下面的管道震動的效應(yīng)隔離開，也與溫度變化隔離開。
雖然在這里用實(shí)現(xiàn)一個嵌入的鼻部和伴隨的擠壓作用的多種實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在某些應(yīng)用中，可能不總是要求有這樣高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是對于將暴露在中等的溫度，震動和壓力效應(yīng)的管線是這樣。因此，不應(yīng)該將在這里作為優(yōu)選實(shí)施例描述的螺母，本體和夾緊環(huán)的附加設(shè)計(jì)方面理解為限制的意義，而是應(yīng)該理解為如特別的應(yīng)用所要求的那樣可以使用的本發(fā)明的基本方面的可選措施。
為了獲得所要求的擠壓作用和管道夾緊，將管箍80設(shè)計(jì)成提供鉸接作用，這使得把帶錐度的鼻部84和夾緊環(huán)80的中心或中間部分(在圓柱形孔82的區(qū)域或者由附圖標(biāo)94表示的區(qū)域)當(dāng)它與本體56的帶錐度的呈凸輪形的口88接合時在徑向上被向里面壓。也使用這種鉸接作用提供圓柱形壁82的徑向上的明顯移動和壓縮，以把管箍80的中心或中間部分?jǐn)D壓到在軸向上鄰近升高應(yīng)力的裝置94的管端13上。在圖1-3的實(shí)施例中，通過設(shè)置最好但不是必須的徑向上沿圓周的內(nèi)凹口98使鉸接作用變得容易實(shí)現(xiàn)，該凹口在軸向上定位于圓柱形部分72與82之間。適宜于將凹口98的形狀做成容許管箍80以可控的方式實(shí)現(xiàn)塑性變形和塌陷，從而在徑向上抵靠管端壓圓柱形的壁82，有所要求的夾住效果。因此，將把夾緊環(huán)80的特別形狀設(shè)計(jì)成使得在管箍80分開之后繼續(xù)用螺紋將螺母52擰緊到本體54上，管箍80實(shí)現(xiàn)鉸接和塑性變形，以夾緊管端，并對著管端和帶錐度的呈凸輪形的口88都實(shí)現(xiàn)密封?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)步驟比如Finite Element Analysis(有限元分析)在可改變因素的基礎(chǔ)上使環(huán)80的形狀達(dá)到最佳，這些可改變的因素比如管線材料，管線硬度和壁厚，以及所要求的壓力，溫度和震動性能特點(diǎn)。
通過對于帶錐度的表面88選擇一種適當(dāng)?shù)男螤羁梢赃M(jìn)一步控制管箍80的適當(dāng)變形。這個表面與管箍80的帶錐度的鼻部接合，因此，將部分地確定管箍80實(shí)現(xiàn)鉸接，壓縮和塑性變形的時間和方式，將鼻部適當(dāng)?shù)厍度?，咬進(jìn)管線，并且也提供所要求的夾住或擠壓作用。進(jìn)而，可以將凸輪形表面88的形狀設(shè)計(jì)成在管箍80的鼻部與帶錐度的表面88之間實(shí)現(xiàn)所要求的密封。作為在管箍80與管端13之間提供的密封，這種密封對于配裝件的整個性能很重要。
可以通過標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械加工操作制造出帶有與它成為一體的管道夾緊管箍80的螺母52，并且將典型地包括一個開孔操作，形成環(huán)80的外部形狀。也可以用已知的機(jī)械加工操作實(shí)現(xiàn)螺母52的其它特點(diǎn)。最好但是不是必須，螺母52包括扳手平面102，使得使用者可以將螺母52擰緊到本體54上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易認(rèn)識到，配裝件59的使用只要求在螺母52與本體54之間的相對轉(zhuǎn)動，使得在向上拉的操作過程中可以使任何一個部件或者兩個部件都如所要求的那樣轉(zhuǎn)動。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，非常希望凸輪形表面88相對于配裝件50的縱向軸線X和管端13形成一個大約35-60度的凸輪角度θ。更可取地，凸輪形表面88的角度θ為40-50度，最可取地，角度θ大約為45度。凸輪形表面88的這個角度范圍與通常使用的金屬管箍類型的管道配裝件設(shè)計(jì)有極大的不同。通常使用的管道配裝件的凸輪形表面角度的范圍在10-25度，與本發(fā)明相比這是一個小得多的角度。在先有技術(shù)配裝件中較小的凸輪角度是必須的，使得管箍沿著凸輪形表面滑動較長的軸向距離。這種較大的滑動作用使得可以將夾緊管道的裝置逐漸地變形進(jìn)入管端中，以形成夾緊作用，或者在管道上咬住。對于不銹鋼管線特別是這樣的情況。包括較大(較陡)的凸輪角度的先有技術(shù)配裝件實(shí)際上或者是依靠凸輪形表面的較淺的部分，或者不在管線中產(chǎn)生牙，從而限制了配裝件的耐壓能力。然而，先有技術(shù)較小的凸輪角度犧牲了單一管箍形成可靠的密封的能力。作為強(qiáng)烈的對比，本發(fā)明采用明顯地大的凸輪形表面角度θ，這使得可以把夾緊環(huán)的鼻部84實(shí)際上壓進(jìn)凸輪形表面88中，而基本上沒有滑動作用，從而形成極好的密封。
在這里的示例性實(shí)施例中，鼻部84包括倒圓部分89，其過渡到外面的帶錐度的表面86。這個外表面86的錐度一般為不像凸輪形表面88的角度那樣大的角度。帶錐度的外表面86最好在軸向上帶有錐度，朝向夾緊環(huán)80的后端徑向尺寸逐漸增加。在向上拉之后，這個帶錐度的外部86以實(shí)際上通常較窄的區(qū)域接觸或者線接觸與凸輪形表面88接觸，這樣有高的應(yīng)力和材料壓入，使得夾緊環(huán)80的前端可以壓進(jìn)凸輪形表面88中。因此，“通常較窄的線接觸”這個詞不會排除在帶錐度的外表面86與凸輪形表面88之間的接觸面積，而是更一般地指靠近或者在帶錐度的外表面86與凸輪形表面88之間的高應(yīng)力和材料壓入的凸輪形表面88的最里面部分的局部化的接觸面積。“壓入”這個詞簡單地意味著夾緊環(huán)80在倒圓部分89與凸輪形表面88之間獲得金屬對金屬的好的密封，獲得這種密封是通過形成在金屬上打磨的金屬的通常較窄的周向上的線接觸，在帶錐度的表面86與凸輪形表面88之間實(shí)現(xiàn)氣密的主密封。
注意到下面一點(diǎn)是重要的一個特定的凸輪角度的使用不必然與表面88的形狀有關(guān)。換句話說，感興趣的角度是夾緊環(huán)80的前端與凸輪形表面88接觸在其上形成密封的那個角度。因此，確實(shí)可以將凸輪形表面88制作成不是截頭圓錐的形狀，但是，與一個帶很陡角度的表面88接觸的管箍80的前端仍然可以形成密封。可以采用凸輪形表面88的其它的復(fù)合角度或形狀，使得管箍80更容易實(shí)現(xiàn)鉸接作用和管道咬住。
不管是否將凸輪形表面88做成有附加的帶角度的部分的一個復(fù)合的帶角度的表面，這些附加的帶角度的部分較陡或者較淺，使鉸接作用和夾緊環(huán)80咬進(jìn)管端13變得容易，按照本發(fā)明的這一方面，夾緊環(huán)80的前端的密封部分(在示例性實(shí)施例中為倒圓部分89)在凸輪形表面88的一個很陡的帶角度部分上形成主要密封，陡的帶角度部分相對于配裝件50的縱向軸線X和管端13的角度θ范圍最好在大約35-60度，更可取地，凸輪形表面88的角度θ應(yīng)該為40-50度，最可取地，在形成主要密封的位置角度θ應(yīng)該大約為45度。最好但不是必須，由夾緊環(huán)80的前端與凸輪形表面88之間的通常較窄的線接觸類型的接合實(shí)現(xiàn)這個主要密封。
較陡的凸輪形表面角度還有附加的好處可以把夾緊管道的裝置80的鼻部或前部做成與如果該前部不得不與較小的凸輪形表面角度接合如在先有技術(shù)單一管箍和夾緊環(huán)設(shè)計(jì)中那樣相比，有大得多的質(zhì)量。這個添加的質(zhì)量與鉸接作用一起會將大得多的材料質(zhì)量定位在或者靠近管道牙94的位置。與先有技術(shù)單一管箍和夾緊環(huán)設(shè)計(jì)相比，這明顯地增強(qiáng)了夾緊管道的裝置在耐壓力方面的強(qiáng)度，也增強(qiáng)了夾住效果，這種效果將牙與振動和溫度效應(yīng)隔離開。鉸接作用也造成了夾緊管道的裝置的后端(即與鼻部端84相對的那一端)不與管端接觸，使得整個夾緊管道的裝置處在軸向上和徑向上的壓縮狀態(tài)。
一般說來，對于夾緊管道的裝置比如能夠嵌入進(jìn)管端，咬住和夾緊管端的管箍，夾緊管道的裝置必須比管端更硬。對于厚壁管線尤其是這樣。在先有技術(shù)的較小角度的凸輪形的口中管箍的較長距離的軸向運(yùn)動使得即使當(dāng)管箍比管道僅只中等程度地硬時管箍仍可以嵌入管道中。在這些情況下，如果夾緊管道的裝置80僅只比管道硬得不多，對于陡角度的凸輪形表面該裝置不能適當(dāng)?shù)貖A緊管道，這是因?yàn)樵谳^陡的凸輪角度所造成的向上拉的過程中夾緊管道的裝置在軸向上的移動短得多。然而，按照本發(fā)明，通過將夾緊管道的裝置做成比管線硬得多，可以使用角度較陡的凸輪形表面，并且這樣的表面可以有效地使夾緊管道的裝置適當(dāng)?shù)匾нM(jìn)管端，把管道夾緊。
本發(fā)明的比較陡的凸輪角度θ也造成在向上拉的過程中管箍80的軸向移動位移要短得多。結(jié)果，將需要短得多的軸向位移或滑動實(shí)現(xiàn)鼻部84在徑向上的變形，并且把鼻部84壓進(jìn)管端13中。為了獲得適當(dāng)?shù)墓艿缞A緊，最好對管箍80進(jìn)行表面硬化，達(dá)到比管線材料硬至少大約3.3倍的硬度。例如，如果管線材料是不銹鋼，它的硬度可以高到大約200Vickers。因此，按照本發(fā)明的這一方面，當(dāng)與這樣硬的材料一起使用配裝件50時，應(yīng)該把夾緊管道的裝置硬化到比管線硬至少大約3.3倍的硬度。更可取地，應(yīng)該把夾緊管道的裝置硬化到比管線硬至少4倍的硬度。更進(jìn)一步，不需要對整個夾緊環(huán)80進(jìn)行表面硬化，而可以僅只對鼻部84選擇性地進(jìn)行表面硬化。
按照本發(fā)明的這一方面，可以把螺母52和本體54的全部或一部分整體硬化或者表面硬化，當(dāng)與較硬的管線材料比如不銹鋼一起使用時，增加配裝件50對管道的夾緊。在美國專利6165597和6093303以及在2000年1月28日提交的授予本發(fā)明的受讓人的題為MODIFIED LOWTEMPERATURE CASE HARDENING POCESS的共同未決的專利申請序列號09/494093中充分描述了適用的表面硬化過程，它們的全部內(nèi)容完全結(jié)合在這里作為參考。這些過程產(chǎn)生夾緊管道的裝置大約800到1000Vickers或者更高的硬度，而不犧牲配裝件的耐腐蝕能力。然而，可以如要求的那樣使用其它的表面硬化技術(shù)。管道夾緊環(huán)80的表面硬化使得環(huán)80可以抵靠管線材料比如不銹鋼包括雙元不銹鋼實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膴A緊和密封。上面參考的表面硬化專利還有附加的好處在環(huán)80上提供的表面可以減少或者防止在環(huán)80(它與螺母52一起轉(zhuǎn)動)與管線之間的磨損。
也可以與管道夾緊環(huán)80一起使用多種潤滑劑，來減少磨損和殘余扭曲，比如PTFE潤滑脂，以及包含二硫化鉬或者二硫化鎢的潤滑脂。
表面硬化技術(shù)典型地將使得整個螺母52和一體的管道夾緊環(huán)80被表面硬化。當(dāng)在不銹鋼上進(jìn)行表面硬化時，例如在上面參考的專利應(yīng)用中，形成附著的氧化外層。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以將固體潤滑劑加到不銹鋼螺母52的螺紋上，以減小摩擦，從而在擰緊的過程中減小向上拉的扭曲。為了這個目的可以使用任何固體潤滑劑，許多這樣的潤滑劑是眾所周知的。一些示例為石墨，二硫化鉬，二硫化鎢，以及UHMWPE(超高分子量的聚乙烯)。這些潤滑劑可以單獨(dú)地使用，即，不與其它材料混合，或者與其它材料混合，比如一種樹脂狀的載體或類似物。此外，可以以任何固體形式使用它們，這包括粉末，顆粒，以及軟膏。
這種類型的固體潤滑劑是眾所周知的商業(yè)產(chǎn)品。例子包括可以由在Midland，Michigan的Dow Corning Corporation獲得的Dow Corning321 Dry Film Lubricant和可以由在Monrovia，California的TransChem Coatings獲得的SlickoteDry Lube 100。
可以用任何標(biāo)準(zhǔn)的方法施加這些潤滑劑，比如用手，用氣溶膠或空氣噴霧器，或者用自動化設(shè)備。可以使用將提供潤滑性能的任何的涂層厚度。通常不要求超過標(biāo)準(zhǔn)種類2的螺紋公差的固體潤滑劑厚度。如果適當(dāng)，也可以將潤滑劑加熱，以便增強(qiáng)它的附著力。例如，可以將某些潤滑劑特別是以一種樹脂狀的粘接劑形式提供的潤滑劑加熱，實(shí)現(xiàn)粘接劑的固化。例如，可以按照制造商的說明書將SlickoteDry Lube 100加熱到300華氏度1小時。
在本發(fā)明的一個特別的實(shí)施例中，在不銹鋼螺母52上使用如上面所描述的干燥潤滑劑，這些螺母已經(jīng)經(jīng)過采用一氧化碳為碳來源的低溫滲碳處理。不銹鋼不生銹是因?yàn)橛斜〉恼掣降你t的氧化物薄膜，當(dāng)鋼暴露給空氣時，自然地形成這樣的薄膜。不銹鋼部件比如由AISI 316和316L制成的部件的低溫滲碳處理常常在部件表面上留下一層積炭涂層。在使用前通常通過洗刷將這層積炭除去。當(dāng)使用一氧化碳作為低溫滲碳處理中碳的來源時，不僅形成積炭，而且形成一層重的氧化物薄膜。這層重的氧化物薄膜與天生的鉻氧化物薄膜明顯不同，這一層使得不銹鋼生銹，在于它比較厚并且不是天生的。因此，這層薄膜在使用之前也要除去，將部件的經(jīng)過滲碳處理的表面露出來。
按照這個特別的實(shí)施例，在施加固體潤滑劑之前不除去這層重的氧化物薄膜。而是，將它留在經(jīng)過滲碳處理的部件表面上，或者至少留在要潤滑的那部分經(jīng)過滲碳處理的部件表面上。按照這個特別的實(shí)施例，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種重的氧化物外層的天然多孔結(jié)構(gòu)用作把潤滑劑粘接到部件表面上的一種固定劑。結(jié)果，潤滑劑比在其它情況下可能的有更大的附著力，并且因此，能夠經(jīng)受重復(fù)的配裝件反復(fù)使用(即，螺母的松開并重新擰緊)，而不會被除去。
圖4示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，在此實(shí)施例中所有部件一般與前面的實(shí)施例相同，只有一個改變。在易碎的幅面部分95上，形成了一個應(yīng)力集中的凹口300。在這個實(shí)施例中，將這個應(yīng)力集中的凹口300做成通常嚴(yán)密的倒圓部分，它產(chǎn)生材料的一個較薄的幅面302，幫助管箍80與螺母52快速地干凈地?cái)嚅_。這樣，作為螺母52只經(jīng)過手指擰緊位置的最小的旋轉(zhuǎn)的跨度的結(jié)果出現(xiàn)這種斷開。端口的形狀也只有較少的鋸齒。也可以如所要求的那樣使用其它形狀的凹口300，這包括橢圓形，三角形，等等。
已經(jīng)參考著優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。很明顯，對于其它人在閱讀和理解本文件之后將會出現(xiàn)改型和變化。希望包括所有這些改型和變化，因?yàn)樗鼈兟湓谒降臋?quán)利要求書或者它的等價物的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來增強(qiáng)不銹鋼部件的經(jīng)過滲碳處理的表面的滑動程度的過程，由低溫滲碳過程產(chǎn)生所述經(jīng)過滲碳處理的表面，其中，經(jīng)過滲碳處理的表面基本上沒有碳化物沉積物，所述過程包括用固體潤滑劑涂布作為滲碳的副產(chǎn)品的金屬氧化物層。
2.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，在金屬氧化物層上還形成作為滲碳過程的副產(chǎn)品的一層積炭層，所述過程還包括在施加固體潤滑劑之前除去所述積炭層，而基本上不除去金屬氧化物層。
3.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，不銹鋼基本上或者部分是奧氏體。
4.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，不銹鋼是AISI 316、316L、304或304L不銹鋼，或者是它們的任何組合。
5.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，所述固體潤滑劑為石墨、二硫化鉬、二硫化鎢、超高分子量的聚乙烯，或者它們的混合物。
6.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，所述固體潤滑劑的形式為微粒，并包括粘接劑。
7.按照權(quán)利要求1所述的過程，其特征在于，所述經(jīng)過滲碳處理表面是支承表面。
全文摘要
一種用于管端的管道配裝件，其有一個有陰螺紋的部件，該部件與一個有陽螺紋的部件合作配合。內(nèi)凹部件包括一個夾緊管道的裝置，其形式為一個夾緊環(huán)或者管箍，一個易碎的幅面部分把它裝到內(nèi)凹部件上。在部分地向上拉之后，內(nèi)凹部件與在由陽螺紋的部件上的一個凸輪形表面接合，并且斷開或者與有陰螺紋的部件分開，變成一個分開的部件，使得配裝件的功能像一個單一管箍的管道配裝件。另外的特點(diǎn)包括在凸輪形表面上的很陡的凸輪角度，使管箍用咬住類型的作用夾緊管端，并且在凸輪形表面與被分開的管箍的前端之間形成主要密封。把管箍前端可選地把包括初始時為一體的夾緊管道的裝置的整個有陰螺紋的部件硬化，比管端的材料硬至少大約3.3倍。
文檔編號F16L19/10GK1916472SQ20061011483
公開日2007年2月21日 申請日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者M·A·本內(nèi)特, P·C·威廉斯 申請人:斯瓦戈洛克公司