锥形螺帽管头制造技术

本发明专利技术涉及锥形螺帽管头。具体而言，公开了一种用于管子或管道的配件（１０），该配件（１０）能够在高压下运行，该配件（１０）具有第一配件元件（１２）、导管夹持装置（２０和２２）和第二配件元件（１６），该第一配件元件（１２）适于容纳导管端部（Ｔ），导管夹持装置（２０和２２），第二配件元件（１６）可连接到该第一配件元件以在组装时使管子夹持装置夹持导管并密封。本发明专利技术的另一方面包括位于第二配件元件上的保持部分（３６），保持部分（３６）对管子夹持装置进行压力限制。保持部分还可构造成将管子夹持装置在安装之前保持到第二配件元件并处于手紧状态。本发明专利技术的再一个方面包括第一配件元件，在这种第一配件元件中，将元件的外部分（３１）从管子夹持装置径向向外加工硬化。该配件可有选择地设有实现由转矩进行的上紧的功能的结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管子和管道，具体涉及用于管子和管道的配件。
技术介绍
几十年以来，非扩口式配件一直用于导管，如管子和管道。非扩口式配件用于连接或结合两个管子或管道，或者将导管端连接到另一个组件，如容器、阀门、歧管等等。与配件一起使用的组件有多少种类，配件的用途就有多少种类。 一种非常普遍的非扩口式配件是箍式配件。在箍式配件中，使用一个或多个箍来将导管端连接到配件构件，这种配件构件典型地称为配件体。然后可将配件体连接到另一个组件(或者成为另一个组件的一部分)。在箍式配件中， 一个或多个箍必须建立流体密封，尤其是在压力下，并且足够地将导管夹紧并保护不受振动疲劳的影响。高性能配件，如可从俄亥俄州Solon市的Swagelok公司得到的配件，能够多次经受配件的额定压力，而并不泄漏、没有振动疲劳而且也不会爆裂到导管将在密封受到损害或箍可能失去对导管的夹紧之前爆裂的点。 与其它端连接相比，箍式配件的优点在于除了低成本的矩形成形和修边之外，它们并不依赖于管子或管道端的特别准备。这是因为箍产生密封和管的夹紧。 由于其高可靠性，使用箍的非扩口式配件广泛地用于精密化学处理装置。例如，在半导体工业中，这样的配件确保昂贵的或有毒化学物质不泄漏。典型地来讲，这些用途高度洁净，并因此而依赖于用不锈钢或其它低腐蚀性高强度合金制成的导管。 低成本市场，如汽车产业，对流体连接有着其本身的性能要求。最明显的是，汽车组装要求较为简单的组装程序。汽车产业一直以来坚持使用箍式配件，不仅仅是出于成本的原因，还因为组装的需要。箍是低成本高产量设备中成本可以降低或减少的非常小的环状构件。典型的箍式配件也通过旋转用一般称为上紧的方式组装。两个螺纹元件，如螺帽和本体，容纳导管端和一个或多个箍。组装首先是紧到手紧(finger tight)状态，然后，规定的圈数，如1又1/4圈或1又1/2圈，用于将配件上紧到其最终的组装状态。小心地对圈数做出规定以避免过转矩或上紧不足。而从另一方面来讲，汽车产业典型地需要通过转矩来组装零件。这就允许使用转矩扳手或工具来进行最终的组装，以确保配件已正确组装。 下一代机动车辆，尤其是客用车辆，可能会属于替代燃料领域，如高压氢，将会要求的压力等级要远远超过目前的箍式非扩口式配件的额定压力(虽然并不是高性能箍式非扩口式配件的压力容量)。例如，预计气态氢将会需要以15，000psi(15ksi)的压力来容纳。目前的非扩口式管道配件的额定压力在10ksi以下。 对于目前的高压非扩口式配件来讲，在至少某些用途中，必须将用于配件的流体元件的材料进行硬化。为了实现这个目的，制造配件体的材料模可以是通过热处理硬化的材料，或者在奥氏体不锈钢示例中，可用加工硬化棒料制造。对于直的连接配件来讲，用加工硬化棒料制造是适当的。不过，更复杂的构造，如弯头和T形，基本上要求更大的材料模。对于这些类型的配件来讲，必须将大量的材料排除，这样就提高了制造成本。 另一方面，一些螺纹管道配件用紧密锻件制造，紧密锻件既节约材料又节约成本。锻造配件元件在低压用途中被广泛地接受。不过，锻造工序会导致材料退火，而退火导致不能够进行任何前期的加工硬化。因此，锻造元件典型地不适于高压用途。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种配件，这种配件在高压等级下运行，而并不降低由较早的两个箍管道配件所实现的泄漏。夹紧和振动性能方面的品质，甚至在利用低成本制造工艺和材料的一些实施例中也是这样。在一个实施例中，阳配件元件，如螺帽，包括结构，这种结构限制管道夹紧装置，如一个或多个箍。这样，配合阴配件元件就无需用硬化材料制造。因此，根据本专利技术的其它方面，本专利技术提供利用一种材料的配件体的高压配件，且配合螺帽用较硬的材料制成。例如，配件体可以是退火不锈钢，且螺帽可以是加工硬化不锈钢。这种组合可用于具有大于8ksi甚至大于12ksi的额定压力的较高压力的用途中。这部分地是因为螺帽的使用，这种螺帽具有约i.3 : l至2 : i(维氏硬度表)甚至更大的相对于配件体的硬度比。在另一个实施例中，利用如低温渗碳工艺将箍进行表面硬化以提供非常硬的箍。在另一个实施例中，螺帽提供对配件体的表面的二次压力密封。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种配件，这种配件具有第一配件元件，第一配件元件具有适于限定管子夹紧装置的部分，将该元件的外部加工硬化，例如，在径向限定的区域。在一个实施例中，将配件的选定部分加工硬化，例如，通过将阴配件元件外部部分上或表面上的材料物理变形来将阴配件元件加工硬化。由于将选定的部分加工硬化，所以阴配件元件可在最初通过锻造或铸造方式用非硬化材料制成。在另一个实施例中，加工硬化向配件提供更有用的构造。例如，加工硬化可包括允许配件与另一装置或结构连接的外螺纹匝。本专利技术还涉及选择性地加工硬化的方法，如通过轧制圆周脊或螺纹，例如，在阴螺纹配件元件上，阴螺纹配件元件可在最初制成锻件。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种箍式非扩口式配件，可通过转矩而不是旋转将这种配件有选择地上紧到其最终组装状态。在一个实施例中，阳配件元件如螺帽包括一种结构，这种结构具有表面，该表面与阴配件元件上的表面接合以便于通过转矩上紧。在另一个实施例中，提供箍，且凸缘与阴配件元件上的表面接合以便于通过转矩上紧。在另一个实施例中，螺帽包括与配件体上的外表面接合的外表面，例如，工具接合部分的表面。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种箍式非扩口式配件，这种配件允许通过提供单一的组件来容易地安装，该单一组件具有用配件元件夹持的一个或多个箍。在一个实施例中，管头(cartridge)螺帽组件允许将一个或多个箍在安装之前牢固地保持在配件元件上，以使这些箍和配件元件在安装之前分离。在本专利技术的另一个实施例中，提供一种工具，这种工具将一个或多个箍在安装之前牢固地保持在配件元件上，并且在组装期间可以拆9去。 本专利技术还提供具有退火阴配件体和阳硬化螺帽组合的配件，这种配件具有通过转 矩进行的上紧功能。本专利技术还提供具有上紧至转矩功能组合的配件，这种配件的螺帽具有 将一个或多个箍保持在未安装状态的功能。本专利技术还提供具有上紧至转矩功能组合的配 件，这种配件的螺帽具有对配件体形成密封的功能。本专利技术还提供一种具有阴螺纹体的配 件，阴螺纹体具有至少两个锥形或凸轮形表面。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种箍式非扩口式配件，这种配件包括阳螺帽，当 配件处于上紧状态时，阳螺帽与配件体平齐或凹入配件体。在一个实施例中，提供对应于楔 形工具的楔形阳螺帽，将这种楔形阳螺帽的六角形区域去除以减少其总长度。附图说明 通过下面对本专利技术进行的描述并参考附图，本领域中熟练的技术人员会明白前面 所描述的本专利技术的特征，在这些图中 图1是根据本专利技术的配件的一个示范性实施例的纵向截面图； 图1A、B和C示出了用于示于图1的示范性配件的配件元件的不同螺纹选择； 图2是示于图1的示范性配件的第一箍的放大截面图； 图3是示于图1的示范性配件的第二箍的放大截面图； 图4是示于图1的示范性配件的螺帽的截面图； 图5是示于图5的螺帽的截面图，在管头区域放大； 图6是示于图1的示范性配件的配件体的截面图； 图7是示于图1的示范性配件的半纵向截面图，该配件处于手紧状态，且在箍区域 放大； 图8是示于图1的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导管配件，包括：　　　　第一配件元件，所述第一配件元件适于沿着中心轴线容纳导管端部；　　　　管子夹持装置；　　　　第二配件元件，所述第二配件元件可连接到所述第一配件元件，以在组装时使所述管子夹持装置夹持所述管子并密封，　　　　其中：所述第一配件元件用比用于制造所述第二配件元件的材料软的材料制造；　　　　其中：所述配件的额定压力高于约１２ｋｓｉ。

【技术特征摘要】
US 2004-4-22 60/564358;US 2004-12-7 60/633885一种导管配件，包括第一配件元件，所述第一配件元件适于沿着中心轴线容纳导管端部；管子夹持装置；第二配件元件，所述第二配件元件可连接到所述第一配件元件，以在组装时使所述管子夹持装置夹持所述管子并密封，其中所述第一配件元件用比用于制造所述第二配件元件的材料软的材料制造；其中所述配件的额定压力高于约12ksi。2. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第二配件元件与所述第一配件元 件的硬度比约为维氏硬度表1.3 : l至2 : 1。3. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件用退火材料制成且 所述第二配件元件用硬化材料制成。4. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件是锻件。5. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件是铸件。6. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件用奥氏体不锈钢制成。7. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于将从所述管子夹持装置径向向外定位 的所述第一配件元件的一部分选择性地加工硬化。8. 如权利要求7所述的导管配件，其特征在于所述选择性地加工硬化的部分包括周缘脊组。9. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述第二配件元件的前端部进一步地 限定保持部分，所述保持部分用于径向限制所述管子夹持装置以抵抗压力。10. 如权利要求l所述的导管配件，其特征在于所述第二配件元件还包括径向延伸的 表面，所述表面适于与所述第一配件元件上的径向延伸表面接合，以使它们的接合使得连 续上紧所述配件所要求的转矩量急剧增加。11. 如权利要求IO所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件上的径向延伸表 面包括第二凸轮表面，且所述第一配件元件上的径向延伸表面径向向外逐渐变细并离开所 述第二配件元件的前端部。12. 如权利要求11所述的导管配件，其特征在于所述螺帽上的径向延伸表面与所述 中心轴线成大约45度的角。13. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述管子夹持装置包括至少一个箍。14. 如权利要求1所述的导管配件，其特征在于所述管子夹持装置包括两个箍。15. —种导管配件，包括第一配件元件，所述第一配件元件适于沿着中心轴线容纳导管端部； 管子夹持装置；第二配件元件，所述第二配件元件可连接到所述第一配件元件，以在组装时使所述管 子夹持装置夹持所述管子并密封，其中所述第二配件元件包括前端部，所述前端部限定用于所述管子夹持装置的保持 部分；其中所述配件的额定压力高于约8ksi。16. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述保持部分径向限制所述管子夹 持装置以抵抗压力。17. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述管子夹持装置包括第一箍和第 二箍，且所述保持部分径向限制所述两个箍以抵抗压力。18. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述第二配件元件还包括径向延伸 的表面，所述表面适于与所述第二配件元件上的径向延伸表面接合，以使它们的接合使得 连续上紧所述配件所要求的转矩量急剧增加。19. 如权利要求18所述的导管配件，其特征在于所述所述第二配件元件的径向延伸 表面与所述第一配件元件的径向延伸表面之间的接合形成对流体压力的二次密封。20. 如权利要求18所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件上的径向延伸表 面包括第二凸轮表面，且所述第二配件元件上的径向延伸表面径向向外逐渐变细并离开所 述第二配件元件的前端部。21. 如权利要求20所述的导管配件，其特征在于所述第二配件元件上的径向延伸表 面与所述中心轴线成大约45度的角。22. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件包括加工硬化的外部部分。23. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述保持部分包括通常径向延伸的管头。24. 如权利要求23所述的导管配件，其特征在于所述通常径向延伸的管头包括圆锥 形壁，所述圆锥形壁以与所述中心轴线成大约5至20度的角延伸。25. 如权利要求24所述的导管配件，其特征在于所述管子夹持装置包括第一箍，所述 第一箍具有向后部分和锥形外壁部分，所述锥形外壁部分以与所述中心轴线成大约5至20 度的角延伸并离开所述向后部分。26. 如权利要求24所述的导管配件，其特征在于所述管子夹持装置还包括第二箍，所 述第二箍具有第一端部和第二端部，所述第一端部与至少一个箍接合并包括尖边缘以咬入 所述导管，所述第二端部限定从动表面，所述从动表面适于与所述第二配件元件的驱动表 面接合，所述第二配件元件的驱动表面与所述导管端部径向隔开，其中，所述第二箍由所述 保持部分径向限制。27. 如权利要求26所述的导管配件，其特征在于所述第二箍包括锥形外壁部分，所述 锥形外壁部分以与所述中心轴线成大约10至15度的角延伸并离开所述第二端部。28. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于在安装之前将所述管子夹持装置和 所述第二配件元件作为单一的组件夹持在一起并处于手紧状态。29. 如权利要求28所述的导管配件，其特征在于所述组件由工具夹持在一起。30. 如权利要求28所述的导管配件，其特征在于所述组件由粘合剂夹持在一起。31. 如权利要求15所述的导管配件，其特征在于所述第一配件元件包括阴螺纹部分 且所述第二配件元件包括阳螺纹部分，所述阳螺纹部分适于与所述第一配件元件的阴螺纹 部分螺纹接合。32. —种第一配件元件，所述第一配件元件适于与导管配件的第二配件元件连接以在组装时使管子夹持装置夹持管子并密封，所述第一配件元件包括用于在与所述第二配件元件连接之前将所述管子夹持装置保持到所述第一配件元件 而作为单一组件的结构。33. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于用于保持所述管子夹持装置的 所述结构还将所述管子夹持装置保持到所述第一配件元件并处于手紧状态。34. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于所述结构包括承座。35. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于所述管子夹持装置与所述第一 配件元件成整体。36. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于所述管子夹持装置附在所述第 一配件元件上并在所述配件的局部上紧时分离。37. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于工具与所述结构协作以将所述 管子夹持装置保持到所述第一配件元件。38. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于粘合剂与所述结构协作以将所 述管子夹持装置保持到所述第一配件元件。39. 如权利要求32所述的第一配件元件，其特征在于用于将所述管子夹持装置保持 到所述第一配件元件的所述结构包括锥形凹槽。40. —种导管配件，包括阴螺纹体，所述阴螺纹体具有内钻孔，所述内钻孔用于沿着中心轴线容纳导管，所述内 钻孔具有第一和第二凸轮表面，其中所述体用退火材料制成；第一箍，所述第一箍通常呈环状并具有第一端部部分和第二端部部分，所述第一端部 部分具有锥形外表面，所述锥形外表面用于与所述第一凸轮表面接合以形成对流体压力的 初级密封；第二箍，所述第二箍通常呈环状并具有与所述第一箍的第二端部部分接合的第一端 部部分和限定从动表面的第二端部部分，所述第一端部部分包括用于咬入所述导管的尖边 缘；以及阳螺纹螺帽，所述阳螺纹螺帽与所述阴螺纹体螺纹连接，所述螺帽包括用于容纳所述 导管的中心贯通钻孔和具有由轴向延伸的管头所限定的承座的前端部；所述承座具有适 于容纳所述第一箍的至少一部分的第一部分和适于容纳所述第二箍的第二部分；所述第二 部分限定驱动表面，所述驱动表面适于与径向与所述导管隔开的所述第二箍的从动表面接 合；所述管头具有锥形表面，所述锥形表面用于与所述第二凸轮表面接合以形成对流体压 力的备用密封，其中所述锥形表面与所述第二凸轮表面之间的接合使得连续上紧所述配 件所要求的转矩量急剧增加；因此，所述管头径向限制所述第一和第二箍。41. 一种将导管端部连接到具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：PC威廉斯，T贝里，G卡尔森，AP马沙尔，M克拉森，M贝内特，SS莫吉，
申请(专利权)人：斯瓦戈洛克公司，
类型：发明
国别省市：US[]