CN101432559A - 多用途扭矩接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用途扭矩接头(10)，该扭矩接头构造用于以气密地密封的方式或者基本防漏的方式将一段管子(50)接合到流体端口。概括而言，该接头构造成提供一定程度的压缩，该压缩足以实质上阻止在管子/端口界面处的流体泄漏。该接头大体包括带螺纹的本体部分(20)和扭矩限制本体部分(30)，其中带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分沿着接头的纵向轴线基本同心地布置。

Description

多用途扭矩接头

本发明涉及一种扭矩接头(torque fitting)，该扭矩接头用于将一段管子固定到流体歧管、流体阀组件、流体容器或者其它类型的流体处理装置的端口上。本发明还更为普遍地涉及五金制品(hardware)装置，其中可以对施加到带螺纹的本体部分上的扭矩进行有利的控制。

本发明涉及一种多用途扭矩接头，该多用途扭矩接头构造为以气密地密封的方式或者基本防漏的方式将一段管子接合到流体端口上。概括而言，接头构造为防止在接头和该接头所接合的流体处理装置之间的密封件的过度上紧或者过度压缩，同时保证在接头和流体处理装置的端口之间的密封件有足够的压缩。

根据本发明的一种实施方式，提供一种扭矩接头，该扭矩接头包括带螺纹的本体部分、扭矩限制本体部分以及通道。带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分典型地沿着接头的纵向轴线基本同心地布置。通道沿着接头的该纵向轴线而定向，并且通道所限定的横截面面积足以沿着轴线容纳一段管子。带螺纹的本体部分大体地包括机械螺纹，该机械螺纹限定出压缩旋转方向以及解压缩旋转方向。

带螺纹的本体部分以及扭矩限制本体部分大体地构造为使得，当低于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分时，扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转。而且，带螺纹的本体部分以及扭矩限制本体部分大体地构造为使得，当高于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分时，扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向的旋转不能迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转。

带螺纹的本体部分以及扭矩限制本体部分大体地进一步构造为使得，扭矩限制本体部分沿解压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转，无论施加在本体部分上的扭矩的水平如何。

根据本发明的另一种实施方式，接头的带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的一个包括杆件，而另一个本体部分包括支座。杆件包括第一阻止表面和屈服表面，而支座包括第二阻止表面和接合表面。杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加低于阈值水平的扭矩时，杆件的屈服表面与支座的接合表面相接合。杆件和支座进一步构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加高于阈值水平的扭矩时，接合表面接触屈服表面并且使杆件偏转一个足以允许杆件越过支座的量。由支座引起的杆件的这种偏转导致杆件朝向包括杆件的本体部分并远离包括支座的本体部分弯曲。杆件优选地构造为具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件能重复地弯曲。同时，第一和第二阻止表面构造为当接合时阻止在带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分之间的相对旋转。当沿解压缩旋转方向向扭矩限制本体部分施加扭矩时，第一和第二阻止表面的这种接合迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转。

根据本发明的另一种实施方式，一种组件包括一段管子以及本发明的扭矩接头。该实施方式与前述实施方式的不同之处在于，它涉及一种组件，其中一段管子被容纳在接头的通道中。该一段管子然后可以在接头所提供的压缩的作用下流体地接合到流体处理装置的端口上。

根据本发明的另一种实施方式，扭矩限制本体部分和带螺纹的本体部分不是必须要包括用于容纳一段管子的通道，并且预期对于任何五金制品装置(在对施加到带螺纹的本体部分上的扭矩进行控制是有利的情况下)而言，扭矩限制本体部分和带螺纹的本体部分具有更为普遍的应用性。带螺纹的本体部分例如可以用来代替作为用于机械固定的五金制品的常规的螺栓或螺母。

相应地，本发明的一个目的是提供多用途扭矩接头包括该扭矩接头及与之连接的物体的组件。本发明的其它目的通过在此呈现的对发明的具体说明而将变得更为明显。

结合下述的附图来阅读，可以对本发明的具体实施方式的下述具体描述作最好的理解，在附图中，类似的结构采用类似的附图标记来指代，附图中：

图1是根据本发明的扭矩接头的一种实施方式的视图，该扭矩接头包括带螺纹的本体部分、扭矩限制本体部分以及通道。

图2是根据本发明的组件的一种实施方式的视图，该组件包括本发明的扭矩接头以及一段管子。

图3是根据本发明的扭矩接头的一种实施方式的视图，其中在支座(abutment)和杆件之间的接合迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同沿压缩(compressive)旋转方向旋转。

图4是根据本发明的扭矩接头的一种实施方式的视图，其中支座对杆件的偏转不能迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同沿压缩旋转方向旋转。

图5是根据本发明的扭矩接头的视图，其中在支座和杆件之间的接合迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同沿解压缩(decompressive)旋转方向旋转。

先来参看图1-5，扭矩接头10大体包括带螺纹的本体部分20，扭矩限制本体部分30，以及通道40。带螺纹的本体部分20和扭矩限制本体部分30典型地沿着接头10的纵向轴线12基本同心地布置。通道40沿着接头10的该纵向轴线12而定向，并且该通道所限定的横截面面积足以沿着该轴线12容纳一段管子50。同时，带螺纹的本体部分20一般地包括机械螺纹22，该机械螺纹限定出压缩旋转方向，如图3和图4中描绘的顺时针方向箭头所示；以及解压缩旋转方向，如图5中描绘的逆时针方向箭头所示。

如下文对图3-5的详细说明中所述的那样，带螺纹的本体部分20以及扭矩限制本体部分30大体构造为：当低于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分30上时，扭矩限制本体部分30沿压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分20与扭矩限制本体部分30一同旋转。从而，接头10沿压缩旋转方向旋转，使得接头10可以压缩可压缩密封件52，该可压缩密封件设置在接头10和例如流体处理装置的端口的另一个物体之间。然而，当高于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分30上时，扭矩限制本体部分30沿压缩旋转方向的旋转不能迫使带螺纹的本体部分20与扭矩限制本体部分30一同旋转。此时，虽然施加了高于阈值水平的扭矩，只有接头10的扭矩限制本体部分30沿压缩旋转方向继续旋转，而带螺纹的本体部分20不能旋转，从而排除了对可压缩密封件52的任何进一步压缩。接头10的这种构造实质上排除了在管子/端口界面处的流体泄漏。

如果接头被过度旋紧或者如果密封件被过度压缩，在管子/端口界面处将会发生流体泄漏或者发生过早的密封退化。更具体地说，如果在密封件52上施加过多的压缩，密封件会发生变形，开裂，或者退化。或者，如果接头的旋紧不足(under-tightened)，会导致可压缩密封件52压缩不足(under-compression)，从而会发生流体泄漏。在下文中更为具体地描述的本发明的接头10构造为防止密封件52被过度地压缩，同时保证密封件52被充分地压缩。接头10的构造能够使得扭矩限制本体部分30迫使带螺纹的本体部分20旋转到这样一个程度：在可压缩密封件52上施加充分的压缩，而不会损害密封件52的完整性或者允许流体越过(bypass)密封件52。接头10允许使用者沿压缩旋转方向旋转扭矩限制本体部分30，直到不能迫使带螺纹的本体部分20随着扭矩限制本体部分30一同旋转。接头10构造成使得：在扭矩限制本体部分30不能迫使带螺纹的本体部分20随同它沿压缩旋转方向一同旋转时，达到了适当的压缩量。由于在扭矩限制本体部分30中发生旋转阻力的显著下降，该状况对于使用者而言可以轻易地感知。通过下文对接头的具体实施方式的详细描述，可以理解的是，当达到适当的压缩量时，使用者还可以注意到可听辨的卡嗒声。

带螺纹的本体部分20和扭矩限制本体部分30大体进一步构造为使得扭矩限制本体部分30沿解压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分20与扭矩限制本体部分30一同旋转，而无论施加在本体部分30上的扭矩的水平如何。如此，带螺纹的本体部分20以及扭矩限制本体部分30二者一同沿解压缩旋转方向旋转。

如图3-5所示，带螺纹的本体部分20包括杆件60，而扭矩限制本体部分30包括支座70。杆件60包括第一阻止表面(arrestingsurface)62和屈服表面(yielding surface)64，而支座70包括第二阻止表面72和接合表面74。参看图3，屈服表面64和接合表面74构造为相互接合，从而当施加到扭矩限制本体部分30的扭矩低于阈值水平时，屈服表面64和接合表面74的接合迫使带螺纹的本体部分20与扭矩限制本体部分30一同旋转。该状况保持直到在可压缩密封件52上施加了适当的压缩量为止。

具体地说，如图3和图4所示，当施加扭矩以沿压缩旋转方向旋转扭矩限制本体部分30时，接合表面74与屈服表面64接触并且偏转杆件60。在所示出的实施方式中，支座70对杆件60的这种偏转导致杆件60朝向带螺纹的本体部分20并远离扭矩限制本体部分30弯曲。这种偏转的程度将根据为了使扭矩限制本体部分30沿压缩旋转方向旋转所施加的扭矩而变化。图3示出一种状况，其中的偏转程度最小，并且由此扭矩限制本体部分30将迫使带螺纹的本体部分20随同它沿压缩旋转方向旋转。图4示出一种状况，其中施加到扭矩限制本体部分的扭矩的量业已达到或者超过扭矩阈值水平。在这种状况下，扭矩限制本体部分30将不能迫使带螺纹的本体部分20随同它沿压缩旋转方向旋转，这是由于杆件60的偏转量足以允许杆件60越过(bypass)支座70。一旦杆件60越过支座70，扭矩限制本体部分30基本自由地围绕带螺纹的本体部分20沿压缩旋转方向旋转。杆件60优选具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件60能重复地偏转。

接头10构造为使得施加到密封件52上的压缩量根据支座70的尺寸和形状以及杆件60的尺寸、形状和刚性而确立。用于设计(tailoring)能够施加到带螺纹的本体部分上的扭矩程度的手段的具体例子在下文中给出。然而，应注意的是，对于那些实践本发明的人士而言，能够预知的是，可以构造出多种杆件和支座特征来设计能够施加到带螺纹的本体部分上的扭矩量。

例如，杆件的刚性，其可以根据很多因素(组成、尺寸、形状、定向、厚度，等等)而变化，该刚性可以被设计以确定能够通过扭矩限制本体部分30施加到带螺纹的本体部分20上的扭矩量。杆件60构造的刚性越低，则所施加扭矩的阈值水平越低。杆件60构造的刚性越高，则所施加扭矩的阈值水平越高。一旦超出扭矩的阈值水平，屈服表面64和接合表面74之间的接合将无法保持，使得杆件60越过支座70，从而不能向可压缩密封件52施加进一步的压缩。

作为一个进一步的例子，支座70从承载该支座的本体部分的在该支座以外处均匀(uniform)表面突出的程度、以及杆件60的屈服表面62延伸进入由支座70限定的深度维度的程度也可以被设计以确定可以施加到带螺纹的本体部分20上的扭矩量。如我们在上文中注意到的那样，杆件60需要给定程度的偏转以越过支座70。那些实践本发明的人士可以构造接头10以通过设置相对较大的支座70、并且将杆件60构造成以相对较大的程度突出进入由支座限定的深度，以允许施加程度相对较大的扭矩。相反，较小的支座70或者较小的杆件突出将允许施加程度相对较低的扭矩。

如图5所示，当扭矩限制本体部分30沿解压缩旋转方向旋转时，第一和第二阻止表面62、72的接合迫使带螺纹的本体部分20与扭矩限制本体部分30一同旋转。换言之，第一和第二阻止表面62、72构造为：当第一和第二阻止表面62、72接合时，阻止在带螺纹的本体部分20和扭矩限制本体部分30之间的相对旋转。

在本发明的描述中，参照着杆件60越过支座70的这种状况来作说明。这种叙述并非需要使扭矩限制本体部分30包括杆件60。而是，越过状况(bypass condition)的应用在此仅仅涉及当达到扭矩的阈值水平时在杆件60和支座70之间的相对运动这样一种状况，无需考虑哪一个部分包括杆件60。本发明还预期的是，带螺纹的本体部分20可以包括支座70，而扭矩限制本体部分30可以包括杆件60。本发明还预期的是，接头10的一个本体部分可以包括多于一个杆件60，而接头10的另一个本体部分可以包括多于一个支座70。而且，带螺纹的本体部分20可以构造成使得机械螺纹22可以位于带螺纹的本体部分20的外表面上、内表面上或者两个表面之上。

再来参看图1和图2，接头10的带螺纹的本体部分20可以进一步包括一个端部，该端部包括密封边缘24。该密封边缘24可以构造为在带螺纹的本体部分20的下侧上的一个平面，并且一般地构造为与在一段管子50的端部上形成的可压缩密封件52相配合。可以预期可压缩密封件52可以是与管子50分开形成的或者是与之一体形成的，而且可以采取垫片、O形圈或者其它密封装置的形式。当接头10沿压缩旋转方向旋转时，它对介于密封边缘24和流体处理装置的端口表面之间的密封件52加以压缩。与密封边缘24相配合的可压缩密封件52构造成实质上阻止在管子/端口界面处的流体泄漏。由接头10所实现的压缩一般是由与带螺纹的本体部分20的机械螺纹22对应的带螺纹表面的端口结构(port′s composition)而实现的。

图2示出本发明还可以涉及一种组件，该组件包括接头10以及一段管子50，管子50容纳在接头10的通道40中。该组件可以进一步包括上述的流体处理装置，该装置具有端口，并且进一步地，还具有垫片、O形圈或者其它密封装置。

应当注意的是，在此使用的“优选地”、“一般地”、“大体地”以及“典型地”并非用于限制所要保护的发明的范围，也并非是暗示某些特征对于所要保护的发明的结构或者功能而言是关键的、不可或缺的或者甚至是重要的。实际上，这些表述仅仅用于强调一些可替代特征或者附加特征，这些特征可以应用于、也可以不应用于本发明的具体实施方式之中。

出于描述和限定本发明的目的，应予注意的是，在此使用的表述“组件”是用于表达元件的组合和各单独元件，而无需考虑元件是否与其它元件相结合。例如，根据本发明的“组件”可以包括流体歧管，除了根据本发明的扭矩接头10之外，该流体歧管还具有端口以及垫片、O形圈或者其它密封装置。

出于描述和限定本发明的目的，应予注意的是，在此使用的表述“基本上”是用于表达不确定性的固有程度，该不确定性可以归因于任何数量对比、数值、测量，或者其它因素。在此使用的表述“基本上”还用于表达这样的程度：数量因素可以变化而不同于所描述的值，而不会导致所讨论的主题的基本功能发生变化。

业已通过参照本发明的具体实施方式对本发明做了详细描述，不言而喻，可以不脱离在所附权利要求中限定的发明范围而作出种种修改和变化。更具体地说，虽然本发明的某些形式被描述为优选的或者是尤其有利的，能够预期的是，本发明无需局限于这些优选的发明形式。

Claims (23)

1.一种扭矩接头，该扭矩接头包括带螺纹的本体部分、扭矩限制本体部分以及通道，其中：

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分沿着接头的纵向轴线基本同心地布置；

通道沿着接头的纵向轴线而定向，并且通道所限定的横截面面积足以沿着轴线容纳一段管子；

带螺纹的本体部分包括机械螺纹，该机械螺纹限定出压缩旋转方向以及解压缩旋转方向；并且

带螺纹的本体部分以及扭矩限制本体部分构造为使得，

当低于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分时，扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转，

当高于阈值水平的扭矩施加到扭矩限制本体部分时，扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向的旋转不能迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转，并且

扭矩限制本体部分沿解压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转。

2.如权利要求1所述的接头，其中：

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分中的一个包括杆件；并且

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分中的另一个包括支座。

3.如权利要求2所述的接头，其中杆件构造为具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件能重复地偏转。

4.如权利要求2所述的接头，其中：

杆件包括第一阻止表面和屈服表面；并且

支座包括第二阻止表面和接合表面。

5.如权利要求4所述的接头，其中杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加低于阈值水平的扭矩时，接合表面与屈服表面相接合。

6.如权利要求4所述的接头，其中杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加高于阈值水平的扭矩时，接合表面接触屈服表面并且杆件偏转一个足以允许杆件越过支座的量。

7.如权利要求6所述的接头，其中由支座引起的杆件偏转导致杆件朝向包括杆件的本体部分并远离包括支座的本体部分弯曲。

8.如权利要求4所述的接头，其中杆件的第一阻止表面和支座的第二阻止表面构造为相接合，从而扭矩限制本体部分沿解压缩旋转方向的旋转迫使带螺纹的本体部分与扭矩限制本体部分一同旋转。

9.如权利要求1所述的接头，其中机械螺纹位于带螺纹的本体部分的外表面上、内表面上或者这两个表面之上。

10.如权利要求1所述的接头，其中带螺纹的本体部分的一个端部包括密封边缘。

11.如权利要求10所述的接头，其中密封边缘构造为与可压缩密封件相配合。

12.一种组件，该组件包括如权利要求1所述的接头以及由通道所容纳的一段管子。

13.如权利要求12所述的组件，其中组件进一步包括流体处理装置，该流体处理装置包括端口。

14.如权利要求13所述的组件，其中所述一段管子的一个端部形成介于带螺纹的本体部分的密封边缘和流体处理装置的端口之间的可压缩密封件。

15.如权利要求13所述的组件，其中组件进一步包括垫片、O形圈或者其它密封装置。

16.如权利要求15所述的组件，其中垫片、O形圈或者其它密封装置形成介于带螺纹的本体部分的密封边缘和流体处理装置的端口之间的可压缩密封件。

17.一种扭矩接头，该扭矩接头包括带螺纹的本体部分、扭矩限制本体部分以及通道，其中：

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分沿着接头的纵向轴线基本同心地布置；

通道沿着接头的纵向轴线而定向，并且通道所限定的横截面面积足以沿着轴线容纳一段管子；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的一个包括杆件；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的另一个包括支座；

杆件包括第一阻止表面和屈服表面；

支座包括第二阻止表面和接合表面；

杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加低于阈值水平的扭矩时，杆件的屈服表面与支座的接合表面相接合；

杆件和支座进一步构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加高于阈值水平的扭矩时，接合表面接触屈服表面并且杆件偏转一个足以允许杆件越过支座的量；

其中由支座引起的杆件偏转导致杆件朝向包括杆件的本体部分并远离包括支座的本体部分弯曲；

其中杆件构造为具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件能重复地弯曲；并且

第一和第二阻止表面构造为当接合时阻止在带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分之间的相对旋转。

18.一种装置，包括带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分，其中：

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分沿着接头的纵向轴线基本同心地布置；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的一个包括杆件；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的另一个包括支座；

杆件包括第一阻止表面和屈服表面；

支座包括第二阻止表面和接合表面；

杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加低于阈值水平的扭矩时，杆件的屈服表面与支座的接合表面相接合；

杆件和支座进一步构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加高于阈值水平的扭矩时，接合表面接触屈服表面并且该偏转一个足以允许支座摩擦地越过杆件的量；

其中由支座引起的杆件偏转导致杆件朝向包括杆件的本体部分并远离包括支座的本体部分弯曲；

其中杆件构造为具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件能重复地弯曲；并且

第一和第二阻止表面构造为当接合时阻止在带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分之间的相对旋转。

19.一种组件，该组件包括一段管子以及扭矩接头，该扭矩接头包括带螺纹的本体部分、扭矩限制本体部分以及通道，其中：

带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分沿着接头的纵向轴线基本同心地布置；

通道沿着接头的纵向轴线而定向，并且通道所限定的横截面面积足以沿着轴线容纳一段管子；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的一个包括杆件；

带螺纹的本体部分或扭矩限制本体部分中的另一个包括支座；

杆件包括第一阻止表面和屈服表面；

支座包括第二阻止表面和接合表面；

杆件和支座构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加低于阈值水平的扭矩时，杆件的屈服表面与支座的接合表面相接合；

杆件和支座进一步构造为使得当在使扭矩限制本体部分沿压缩旋转方向旋转过程中施加高于阈值水平的扭矩时，接合表面接触屈服表面并且杆件偏转一个足以允许杆件越过支座的量；

其中由支座引起的杆件偏转导致杆件朝向包括杆件的本体部分并远离包括支座的本体部分弯曲；

其中杆件构造为具有一定程度的弹性，该弹性的程度足以使得杆件能重复地弯曲；

第一和第二阻止表面构造为当接合时阻止在带螺纹的本体部分和扭矩限制本体部分之间的相对旋转；并且

所述一段管子容纳在通道中。

20.如权利要求19所述的组件，其中组件进一步包括流体处理装置，该流体处理装置包括端口。

21.如权利要求20所述的组件，其中所述一段管子的一个端部形成介于带螺纹的本体部分的密封边缘和流体处理装置的端口之间的可压缩密封件。

22.如权利要求20所述的组件，其中组件进一步包括垫片、O形圈或者其它密封装置。

23.如权利要求22所述的组件，其中垫片、O形圈或者其它密封装置形成介于带螺纹的本体部分的密封边缘和流体处理装置的端口之间的可压缩密封件。

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