CN106104131A - 面密封配件 - Google Patents

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Abstract

本发明的方面涉及用于与终止在凸缘中的管一起使用的套件，其中所述凸缘限定向外突出的凸缘肩部并且其特征在于最大外部凸缘直径。所述套件包括配对环、螺纹接头以及螺母。所述配对环限定配对环接合特征部。所述螺纹接头限定螺纹接头接合特征部和外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比所述最大外部凸缘直径大的最小内部螺纹接头直径。最后，所述螺母限定内部螺母螺纹和向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述最大外部凸缘直径大的最小内部螺母直径。所述套件适于配置成使得同时：(i)所述配对环围绕所述管的与所述凸缘相邻的一部分；(ii)所述配对环邻接所述向外突出的凸缘肩部；(iii)所述配对环邻接所述向内突出的螺母肩部；(iv)所述螺纹接头至少部分地围绕所述向外突出的凸缘肩部；(v)所述螺纹接头至少部分地围绕所述配对环；(vi)所述螺母至少部分地围绕所述配对环；(vii)所述内部螺母螺纹的至少一部分接合所述外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且(viii)所述螺纹接头接合特征部接合所述配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述配对环之间的相对旋转。

Description

面密封配件
技术领域
本发明涉及金属管联接件的领域，并且更具体地说，涉及用于面密封配件的改善组件。
背景技术
金属管通常用于转移诸如气体或液体的流体。具体地，优选在全金属的递送管件和歧管内处理高纯度流体、以及有毒的、腐蚀性的、易燃的或自燃的流体。包括递送管件、阀、过滤器、控制仪器以及许多其他部件的歧管的有效构造调用全金属联接件，其中管的区段以及其他部件连接到无溢出歧管中。这些联接件在本领域中已知为配件。
面密封配件通常包括限定高度抛光的圆形隆起(“珠缘”)的相对管端(经常被称为“压盖”)。当软化的金属垫圈通过两个螺纹螺母在两个管端之间压缩和变形时，创建联接。理想地，压盖与变形的垫圈之间的接触对应于无溢出和不漏联接。在Callahan等人的并且标题为“Tube Coupling”的美国专利号3,521,910中描述一个这种配件。在Yamaji等人的并且标题为“Fluid Coupling”的美国专利号6,161,875中描述另一个这种配件。
在图1A和1B中描绘根据美国专利号3,521,910的配件组件100，其中图1A示出截面图，并且图1B示出透视图。配件组件100包括终止在相对凸缘112、122中的压盖110、120。当凹形螺母130(具有内螺纹132)螺旋接合凸形螺母140(具有外螺纹142)时，凸缘112、122被拉在一起。这样做具有使珠缘111、121轴向拧紧到垫圈180中以便形成密封的效果。不幸地，与此同时，螺旋接合螺母130、140也倾向于产生在圆形珠缘111、121之间的、由凹形螺母肩部131与凸缘112之间的摩擦以及凸形螺母尖端141与凸缘122之间的摩擦促进的相对旋转。此不需要的相对旋转可能具有严重后果。相对旋转可能例如损坏密封表面，促进磨损擦伤，并且在组件内累积转矩，从而导致受损的密封性能、磨损和颗粒产生。更糟的是，累积的转矩具有使组件展开和解开的倾向(特别地当存在振动时)，从而导致潜在灾难性的泄漏和溢出。这种转矩累积可能因此导致由于泄漏和微粒的昂贵产品和产量损失、需要昂贵和大量的维修和修复的加速磨损、和昂贵的停机时间、以及多个危险情况、事故、溢出和相关的昂贵清洗和关闭。
尽管转矩累积问题及其影响，类似配件组件100的配件组件在许多不同应用和行业中已经成为标准金属对金属密封。这些配件被确立到全世界的工厂中，并且已经变成可在全球范围内购自许多制造商，具有在来自不同供应商的产品之间的全面兼容性。成为多个行业中的标准已经使得能够有利混合和匹配来自不同制造商(即模块性)的具有无前例的设计灵活性的许多不同部件。
尽管类似配件组件100的配件组件得到广泛使用，但其较不理想的特征已经造成试图处理转矩累积的替代性设计。特别希望能够与至少一些传统零件一起工作的新设计，因为这些零件是如此无处不在。在Aldridge等人并且标题为“High Purity Gas Fittingwith Grooved Gasket”的美国专利号5,887,876中描述一个这种替代性设计。在此设计中，修改的较厚垫圈包括圆槽，所述槽增加圆形珠缘与垫圈之间的接触面积和磨擦。因此，密封处的较高摩擦能够较好地平衡螺母与凸缘之间的摩擦，以便抑制旋转和转矩累积。这些修改的垫圈可以商标名TorqTite购自Parker Hannifin公司(美国俄亥俄州，MayfieldHeights)。不幸地，此改善未始终消除转矩累积问题。此外，带槽垫圈倾向于增加密封处的潜在流体截留，这在许多敏感应用中是不利的。
其他设计已经调用止推轴承的添加，以便减轻螺母与凸缘之间的摩擦。尽管不适用于现有安装的直接升级，但这些补救措施中的一些是完全兼容的并且可与传统配件完全匹配。例如Albright等人并且标题为“High Pressure Gas Fitting with Non-RotatableFeatures”的美国专利号6,382,683提出在凹形螺母结构内的滑动环，以便减轻从该螺母到配件剩余部分的转矩转移。这些配件可以商标名Non-Rotational Female Nut购自ParkerHannifin公司(美国俄亥俄州，Mayfield Heights)。类似地，包括位于延伸长度的凹形螺母内的转矩减轻滚珠轴承的传统配件可以商标名PureRing购自Fujikin公司(美国加利福尼亚州，Santa Clara)。然而，只在凹形螺母处的止推轴承不减轻凸形螺母处的摩擦，并且因此不始终消除转矩累积问题。尽管可通过还在凸形螺母与凸缘之间利用附加的低轮廓止推轴承来改善此情况，但本申请的发明人已经以经验为主地发现此类补救措施仍然未完全且始终地消除转矩累积问题。同样，本发明人已经进一步确定在修改的压盖上实现止推轴承的其他补救措施(诸如在Eidsmore的以及标题为“Fluid Fitting with TorqueSuppression Arrangement”的美国专利号6,308,994中公开的发明)并不执行得足够好以证明其附加的成本和复杂性是正当的。
在Weigl等人并且标题为“Anti-Twist Coupling Assembly with BiasingMeans”的美国专利号5,066,051中描述完全不同的方法，其中凹形螺母与相应凸缘之间的止推轴承通过轴向接合的部分来限制抵靠凸形螺母的旋转。然而，此改善仍然缺乏止推轴承或用于阻止凸形螺母向其相应压盖施加转矩的任何其他装置。可在Robinson并且标题为“Protection of Sealing Surfaces of Metal Face Seals in Tubing Fittings”的美国专利号5,829,796中解决该缺陷，其中两个螺母上的止推轴承轴向接合以有效地阻止从螺母到压盖的任何旋转转移。此设备确实似乎消除了转矩累积问题。配件可以商标名“TorqueSuppressed Fittings”商购获得，并且由Omnisafe公司(美国加利福尼亚州，Sunnyvale)销售。
然而，尽管具有积极效果，但转矩抑制改善(诸如在两个刚参考的专利中描述的改善)不是完全兼容的和/或能够与传统配件匹配。具体地，启用止推轴承接合的重新设计的螺母不能与传统螺母匹配。传统配件通常永久附接到部件和流体递送线。例如在图1A和1B的配件组件100中，凹形螺母130的凹形螺母肩部131具有小于凸缘112的最大外径的最小内径。因此，一旦压盖110焊接到流体递送线或部件，凸缘112就阻止凹形螺母130的移除。同样，凸形螺母140具有小于凸缘122的最大外径的最小内径。这里再一次，一旦压盖120焊接到流体递送线或部件，凸缘122就阻止凸形螺母140的移除。
此永久性附接禁止在现有设备和新设备中都实现无转矩配件的成本有效的转变。它也使得具有许多不同的凹形螺母和凸形螺母变型的部件库存的成本和物流相关的负担达到两倍以上。从而，使传统配件升级以使用转矩抑制螺母和轴向接合止推轴承需要大量重新工作，包括压盖切割和通过焊接的重新附接。毫无疑问，在几乎100％的全世界设备中已经避免此类过于昂贵和破坏性的升级。与此同时，这些设备内的数百万的流体递送线和部件的维护和修复使得传统配件兼容部件和气体线的市场符合新零件的市场。由于库存将必须包括传统零件和转矩抑制零件两者，支持具有其传统配件的现有设备以及使用转矩抑制配件的新设备和新装备(不兼容)的过渡两者对于大部分制造商和终端用户是过于昂贵的和物流困难的。可替代地，在每次要求时保持没有压盖和配件的零件持续最后一分钟焊接可能延长交付周期并且可能严重影响“节约型制造”的趋势。在此类不利的经济冲击下，转矩消除配件未获得广泛接收并且被边缘化到全世界市场的一小部分中。
未永久附接到部件或流体递送线的传统配件可以商标名“Split NutAssemblies”(SN组件)商购获得并且由Swagelok公司(美国俄亥俄州，Sohon)销售。这些配件在Eidsmore并且标题为“Fluid Coupling Assembly”的美国专利号5,547,229和5,636,876中公开。在这些设计中，凸形螺母被分成两个半块，所述两个半块在紧固到凹形螺母中时保持在一起。一旦通过将螺母分成两半解开配件，凸形螺母就可轻易地从压盖120移除。凹形螺母包括三个部件，其中凹形螺母肩部131的功能性由具有左旋螺纹的对开凸形螺母提供。此对开凸形螺母螺纹连接到衬套适配器中以创建凹形螺母。凹形衬套适配器包括位于一侧上的左旋螺纹以及位于另一侧上的右旋螺纹。左旋螺纹匹配带左旋螺纹的凸形对开螺母上的螺纹。右旋螺纹匹配传统凸形螺母的螺纹。凹形螺母通过将左旋对开螺母结合在凸缘112后面并且将对开螺母螺纹连接到衬套的左旋螺纹部分中来组装在压盖110上。凹形螺母通过反向操作来移除。这些对开螺母与传统配件完全兼容。通过减少的库存成本和可重用性来弥补其较高成本。它们还启用较短部件，因为在不存在螺母时较短压盖的焊接是可能的(由于螺母不必在焊接期间组装在压盖110、120上)。
原则上，SN配件可为可升级的无转矩配件铺设路径。例如，如果轴向接合的止推轴承可以对开形式(“对开转矩消除器”)制成，诸如“现场可附接”配件，如果它们存在，那么可破坏与传统配件的不兼容性的妨碍。通过此类现场可附接配件，新的部件和流体递送线将理想地不包括永久附接的配件。随后转矩消除现场可附接配件可用于新的设备和装备。没有永久附接配件的此类部件和流体递送线也可适用于通过应用传统(现场可附接的)SN配件来在传统设备和装备的维护、修复和升级中使用。此外，在许多情况下，部件和流体递送线可通过无转矩现场可附接配件安装在传统歧管中。例如，在这些情况下，永久附接螺母可能只是被推回、远离凸缘112、122，以便释放压盖110、120以用于现场可附接配件。
现场可附接无转矩配件的附加成本可能通过由于改善可靠性的成本节约、避免由于转矩劣迹驱动释放的停机和灾难性故障、消除的配件磨损、减少的部件库存和流体递送线(消除保持用于凹形变型和凸形变型的单独库存的需要)、避免由于从压盖/垫圈擦伤产生的颗粒的产量减少以及配件可重用性来抵消。也就是说，不可避免的较高成本仍可能限制这些无转矩对开配件进入全世界市场的一小部分。此外，为对开转矩消除器创建空间的需要将不可避免地导致螺母尺寸增长。此外，对开转矩消除器可能需要甚至更大的空间和甚至更大的螺母。这些“占有面积”问题可能减少无转矩SN配件的吸引力并且进一步减少其市场份额。不幸地，市场份额限制将消除减少库存的成本效益和其相关的成本吸引力。最终，有限市场的前景可能减少开发和商业化此类当前不存在的产品的动力。
因此，存在对成本有竞争力、现场可附接、无转矩配件的需要，所述配件能够与传统面密封零件匹配。此类配件应被限制到类似或小于传统面密封配件占有面积的占有面积。也存在对用于无性紧固面密封配件的组件的需要。
发明内容
根据本发明的方面的实施方案提供解决上述需要的设备和方法。
本发明的方面涉及用于与终止在凸缘中的管一起使用的套件，其中凸缘限定向外突出的凸缘肩部并且其特征在于最大外部凸缘直径。套件包括配对环、螺纹接头以及螺母。配对环限定配对环接合特征部。螺纹接头限定螺纹接头接合特征部和外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比最大外部凸缘直径大的最小内部螺纹接头直径。最后，螺母限定内部螺母螺纹和向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比最大外部凸缘直径大的最小内部螺母直径。套件适于配置成使得同时：(i)配对环围绕管的与凸缘相邻的一部分；(ii)配对环邻接向外突出的凸缘肩部；(iii)配对环邻接向内突出的螺母肩部；(iv)螺纹接头至少部分地围绕向外突出的凸缘肩部；(v)螺纹接头至少部分地围绕配对环；(vi)螺母至少部分地围绕配对环；(vii)内部螺母螺纹的至少一部分接合外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且(viii)螺纹接头接合特征部接合配对环接合特征部以便禁止螺纹接头与配对环之间的相对旋转。
本发明的附加方面涉及包括第一管、第一凸缘、第一配对环、螺纹接头以及螺母的组件。第一凸缘设置在第一管的终端处，限定第一向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第一最大外部凸缘直径。第一配对环限定第一配对环接合特征部。螺纹接头限定第一螺纹接头接合特征部和第一外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺纹接头直径。第一螺母限定第一内部螺母螺纹和第一向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺母直径。当被组装时：(i)第一配对环围绕第一管的与第一凸缘相邻的一部分；(ii)第一配对环邻接第一向外突出的凸缘肩部；(iii)第一配对环邻接第一向内突出的螺母肩部；(iv)螺纹接头至少部分地围绕第一向外突出的凸缘肩部；(v)螺纹接头至少部分地围绕第一配对环；(vi)第一螺母至少部分地围绕第一配对环；(vii)第一内部螺母螺纹的至少一部分接合第一外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且(viii)第一螺纹接头接合特征部接合第一配对环接合特征部以便禁止螺纹接头与第一配对环之间的相对旋转。
甚至本发明的附加方面涉及用于匹配管件的方法。初始接收第一管、第一凸缘、第一配对环、螺纹接头以及第一螺母。第一凸缘设置在第一管的终端处，限定第一向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第一最大外部凸缘直径。第一配对环限定第一配对环接合特征部。螺纹接头限定第一螺纹接头接合特征部和第一外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺纹接头直径。第一螺母限定第一内部螺母螺纹和第一向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺母直径。所述元件被组装成使得：(i)第一配对环围绕第一管的与凸缘相邻的一部分；(ii)第一配对环邻接第一向外突出的凸缘肩部；(iii)第一配对环邻接第一向内突出的螺母肩部；(iv)螺纹接头至少部分地围绕第一向外突出的凸缘肩部；(v)螺纹接头至少部分地围绕第一配对环；(vi)第一螺母至少部分地围绕第一配对环；(vii)第一内部螺母螺纹的至少一部分接合第一外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且(viii)第一螺纹接头接合特征部接合第一配对环接合特征部以便禁止螺纹接头与第一配对环之间的相对旋转。
值得注意的是，在本发明的一个或多个实施方案中，每个上述配对环可包括相应的第一配对环部分和相应的第二配对环部分，其中第二配对环部分可与第一配对环部分手动分离。
上述实施方案提供若干优点。更特别地，根据本发明的方面的实施方案可能提供以下中的一个或多个仅作为几个实例：
1.对称/无性的配件；
2.在先前焊接的压盖上现场可附接/可移除的配件；
3.无转矩的配件；以及
4.具有可与传统组件相比的或小于其的占有面积的配件。
附图说明
结合以上说明、附加权利要求和附图将更好地理解本发明的这些和其他特征和优点，在附图中：
图1A示出现有技术配件组件的剖面图；
图1B示出图1A配件组件的透视图；
图2A示出根据本发明的第一示例性实施方案的配件组件的剖面图；
图2B示出图2A配件组件的透视图；
图2C示出图2A配件组件的分解透视图；
图3A示出根据本发明的第二示例性实施方案的配件组件的剖面图；
图3B示出图3A配件组件的透视图；
图3C示出图3A配件组件的分解透视图；
图4A示出根据本发明的第三示例性实施方案的配件组件的剖面图；
图4B示出图4A配件组件的透视图；
图4C示出图4A配件组件的分解透视图；
图5A示出根据本发明的示例性实施方案的联接件的透视图；
图5B示出传统联接件的透视图；
图5C示出根据本发明的示例性实施方案的插头的透视图；
图5D示出传统盖的透视图；
图5E示出传统插头的透视图；
图5F示出根据本发明的示例性实施方案的联接件到隔板的透视图；
图5G示出传统联接件到隔板的透视图；并且
图6示出根据本发明的第四示例性实施方案的配件组件的分解透视图。
具体实施方式
将参考示例性实施方案来描述本发明。为此原因，可对这些实施方案进行多次修改，并且结果仍将落在本发明的范围内。相对于本文所述的具体实施方案的没有限制是预期的或应被推断。
本文所述的许多元件与管件相关联。如本文所使用的，“轴向”方向被限定为平行于相关联管件的中心纵向轴线的方向。与此同时，如果元件远离相关联管件突出，那么它是“向外突出的”。最后，如果元件朝向相关联管件突出，那么它是“向内突出的”。
根据本发明的第一示例性实施方案的配件组件200的方面在图2A-2C中描绘，其中图2A示出剖面图；图2B示出透视图；并且图2C示出分解透视图。在配件组件200中，在压盖110、120与垫圈180之间创建密封，所有都是传统设计。具有内部螺纹233、243的联接螺母230、240分别通过在凸缘112、122上滑动来组装在压盖110、120上。螺母230、240在肩部231、241处的开口232、242分别大于凸缘112、122。因此，螺母230、240可组装在先前焊接的压盖110、120上。配对环对应部分260、260’放置在压盖110上。同样地，配对环对应部分270、270’放置在压盖120上。配对环对应部分260包括肋261、262、齿263以及凸缘264。类似地，配对环对应部分260’包括肋261’、262’、齿263’以及凸缘264’。配对环对应部分270、270’还包括肋271、271’、272、272’、齿(即突出部)273、273’以及凸缘274、274’。螺母230配合在组装的配对环260+260’上，从而导致组合肋261+261’包含在开口232内。类似地，组装的配对环270+270’在放置在压盖120上之后由螺母240围绕。
螺纹接头250初始组装在压盖110、120中的一个上。螺纹接头250包括泄漏测试孔251、251’以及凸形螺纹252。螺纹接头250进一步限定两对凹口(即狭槽)：覆盖压盖120的凹口253、253’、以及覆盖压盖110的凹口254、254’(其中凹口254’与凹口254相反但不可见)。螺纹接头250的镗孔(即内部开口)256大于压盖110、120的直径。组装的配对环260+260’的齿263、263’配合并且轴向接合凹口254、254’。同样地，组装的配对环270+270’的齿273、273’配合并且轴向接合凹口253、253’。当螺母230、240拧紧在螺纹接头250上时，实现紧固。由于此拧紧，螺母230对凸缘264+264’施加力，所述力被轴向转移到凸缘112。同样地，螺母240对凸缘274+274’施加力，所述力被轴向转移到凸缘122。配对环260+260’通过齿263、263’和凹口254、254’的轴向接合、以及配对环270+270’通过齿273、273’和凹口253、253’的轴向接合阻止任何旋转从螺母230、240转移到压盖110、120。因此，容易实现无转矩紧固。
在形成配件组件200中，凹口253、253’、254、254’的轴向深度优选超过相应齿273、273’、263、263’的轴向长度，以便分别创建间隙258、258’、259、259’(其中间隙258’、259’与间隙258、259相反但不可见)。这些间隙258、258’、259、259’被优选设计来限制配件组件200的轴向拧紧，并且阻止由于过度拧紧和/或与缺失垫圈180拧紧的可能珠缘损坏。
配件组件200可向用户提供若干成本益处。配件组件200例如优选通过相同螺母230、240；相同配对环对应部分260、260’、270、270’以及螺纹接头250来实现。因此，需要三个不同变型的总共七个零件。此零件计数与每个标准传统配件两个不同零件、每个传统对开配件五个不同变型的五个零件或者每个转矩抑制配件三个不同变型的四个零件相比是有利的。
附加的成本益处还可包括通过消除永久附接的凸形螺母和凹形螺母的冗余减少的部件库存和流体递送线，以及与避免配件磨损、泄漏和溢出和由于颗粒的产量损失相关联的成本益处。如以上讨论的，这些成本益处具有到现有应用中的直接路径。当部件和流体递送线被替换作为维护和修复的一部分时，还存在由于重新使用根据本发明方面的现场可附接/可移除配件的附加成本益处。最终，本领域的技术人员将理解，尽管其看起来更复杂的组装，落在本发明范围内的配件实际上通过消除最小化传统配件中的转矩累积的笨拙尝试的协调，简化和减少紧固面密封配件的努力和持续时间。
一旦从本文提供的教导内容理解，就可利用很好理解的制造技术由常规材料形成配件组件200的各种元件。配件组件200可例如以不锈钢实现。例如，配对环对应部分260、260’、270、270’可以热处理的17-4PH不锈钢实现，联接螺母230、240可以回火416不锈钢实现，并且螺纹接头250可以416或304L不锈钢实现。也就是说，这些具体材料仅是示例性的，并且其他同样合适的材料也将落在本发明的范围内。在任何情况下，作为制造的一部分，配件组件200的三个不同零件优选以不同的耐腐蚀合金和/或回火变型实现以便抑制擦伤和磨损。联接螺母230、240和螺纹接头250可适用于低成本、瑞士的螺杆机器制造。类似地，配对环对应部分260、260’、270、270’可通过金属注射模制(MIM)制造形成。本领域普通技术人员将熟悉制造技术和同样合适的替代方案两者。还参考H.Youssef等人的MachiningTechnology:Machine Tools and Operations,CRC Press,2008；以及D.Heaney的Handbookof Metal Injection Molding,Elsevier,2012，其都据此以引用方式并入本文。
根据本发明的第二示例性实施方案的配件组件300在图3A-3C中描绘，其中图3A示出剖面图；图3B示出透视图；并且图3C示出分解透视图。在图3A-3C中(以及在附图的剩余部分中)，与图2A-2C所示元件相同的元件以相同附图标号识别。与配件组件200相比，在组件300中，一旦压盖110、120分别焊接到其相应的部件或流体递送线，联接螺母230、240和配对环360、370(其中配对环360、370中的每一个现在仅由单个相应元件构成)就永久附接到配件。在压盖110、120与垫圈180之间创建密封，所有都是传统设计。螺母230配合在配对环360上，从而允许肋361包含在开口232内。类似地，配对环370的肋371包含在开口242内。配件组件300不是现场可附接的，但然而是无性的并且与现场可附接配件组件200完全兼容。当不期望在维护、修复或升级期间替换部件和/或气体线时，配件组件300适用于应用。在另一个应用中，配对环360适用于紧固盲压盖以便创建插头。
螺纹接头250组装在压盖110、120中的一个上。配对环360的齿363、363’配合并且轴向接合到凹口254、254’中(其中齿363’与齿363相反但不可见；并且其中凹口254’与凹口254相反但不可见)。同样地，配对环370的齿373、373’配合并且轴向接合到凹口253、253’中(其中齿373’与齿373相反但不可见)。当螺母230、240拧紧在螺纹接头250上时，实现紧固。在如此拧紧时，螺母230向凸缘364施加力。此力轴向转移到凸缘112。同样地，螺母240向凸缘374施加力，所述力轴向转移到凸缘122。齿363、363’与凹口254、254’的轴向接合以及齿373、373’与凹口253、253’的轴向接合阻止任何旋转从螺母230、240转移到压盖110、120。因此，容易再次实现无转矩紧固。
根据本发明的第三实施方案的配件组件400在图4A-4C中描绘，其中图4A示出剖面图；图4B示出透视图；并且图4C示出分解透视图。在配件组件400中，在实心凸形螺母和压盖组合(在下文中“隔板”)410、压盖120及垫圈180之间创建密封，所有都是传统设计。隔板410通过适配器450固定到配件组件400的剩余部分。尽管示出实心凸形螺母和压盖组合，但在本发明的其他实施方案中，适配器450可将压盖120固定到其他主体，诸如但不限于双凸形联合、联合肘管、联合T形物、联合十字形物、具有整体凸形主体配件的部件以及各种联合适配器。可替代地，适配器450适用于将根据本发明的配件适配到传统压盖和凸形螺母组合。
联接螺母240通过在凸缘122上滑动来组装在压盖120上。位于肩部241处的开口242比凸缘122大。因此，螺母240可组装在先前焊接的压盖120上。同样地，适配器450通过在凸缘122上滑动来组装在压盖120上。适配器450的开口456和螺纹454比压盖120的直径大。在放置螺母240之后，适配器450在隔板410的凸形螺纹上拧紧。适配器450包括泄漏测试孔451、451’(其中测试孔451’与测试孔451相反但不可见)、内部适配螺纹454、凸形螺纹452以及位于螺纹452的边缘上的两个凹口453、453’。此外，适配器450包括六角螺母455，以用于在隔板410的凸形螺纹414上拧紧适配器450。当组装时，适配器450拧紧以到达端面457与隔板410的台阶413之间的接触。隔板410还包括珠缘411、六角415、螺纹416以及螺母417，如本领域已知的。
配对环对应部分270、270’放置在压盖120上，如附图中描绘的。配对环对应部分270、270’可以是两个相同的零件。配对环对应部分270包括肋271、272、齿273以及凸缘274。类似地，配对环对应部分270’包括肋271’、272’、齿273’以及凸缘274’。螺母240配合在组装的配对环270+270’上，其中组合肋271+271’包含在开口242内。配对环270+270’的齿273、273’配合并且轴向接合凹口453、453’。当螺母240在适配器450的螺纹452上拧紧时，完成紧固。如此拧紧，螺母240向凸缘274+274’施加力。所述力轴向转移到凸缘122。配对环270+270’通过齿273、273’和凹口453、453’的轴向接合阻止任何旋转从螺母240转移到压盖120。因此，实现无转矩紧固。当拧紧螺母240时，六角415用作用于第二扳手的锚固件。同样地，当适配器450用于无转矩紧固在传统凸形螺母和压盖组合上时，凸形螺母六角可用于锚固第二扳手。
不同于传统配件，螺母230、240的六角尺寸和适配器450的六角455优选是相同的。例如，7/16英寸、3/4英寸、3/4英寸和11/16英寸分别可用于具有1/8英寸、1/4英寸、3/8英寸和1/2英寸的管尺寸的面密封配件。这些六角尺寸匹配传统凹形螺母的六角尺寸。传统凸形螺母的相应六角尺寸当前为3/8英寸、5/8英寸、5/8英寸和15/16英寸。
以上描述的实施方案具有小于传统配件或可与其相比的占有面积。在图5A-5G中进行比较，其中：图5A示出根据本发明的示例性实施方案的联接件的透视图；图5B示出传统联接件的透视图；图5C示出根据本发明的示例性实施方案的插头的透视图；图5D示出传统盖的透视图；图5E示出传统插头的透视图；图5F示出根据本发明的示例性实施方案的联接件到隔板的透视图；图5G示出传统联接件到隔板的透视图。这些附图近似地按比例绘制。将注意到图5A中的联接件实施方案比图5B中的传统联接件短。同样地，图5C中的插头实施方案比对应地图5D中的传统盖和图5E中的插头短。最终，图5F中的联接件到隔板实施方案在长度上大约等于图5G中的传统联接件到隔板。
以上描述的实施方案，以及更一般地，落在本发明范围内的实施方案，由此提供首次是无转矩和现场可附接/可移除的成本和尺寸有竞争力的、可附接的、可移除的、较少转矩(ARTless)配件。凭借为现场可附接的/可移除的，并且为了较少转矩歧管的益处，ARTless附件可连同仅具有压盖(即没有永久附接的传统配件)的部件和流体递送线一起使用。这些仅具有压盖的部件和流体递送线在与传统SN配件一起使用时，与传统安装完全兼容。可替代地，当与ARTless配件联接时，此类仅具有压盖的部件和流体递送线促进到具有几个或任何当前已知的缺点的无转矩配件中的直接过渡。
代替只使用传统SN配件，传统配件可被升级以便例如在维修或修复期间替换部件或线时应用ARTless配件，或者在具有大量振动的区域中先行地阻止放松。在许多情况下，传统螺母可能仅被推回以便清理压盖区域以用于安装ARTless配件。另外，具有凸形螺母的紧密空间配件可被升级以便通过以上提出的类似适配器450的适配器来使用ARTless配件。最后，具有凹形螺母的紧密空间配件可通过切掉凹形螺母来升级。
总之，本发明的方面提供至少四个独特的关键特征部：
1.对称/无性的配件；
2.在先前焊接的压盖上现场可附接/可移除的配件；
3.无转矩的配件；以及
4.具有可与传统组件相比的或小于其的占有面积的配件。
最后，应再次强调本发明的以上描述的实施方案旨在仅为示例性的。其他实施方案可使用不同类型和布置的元件，以及不同的方法步骤来实现所描述的功能性。在本发明范围内的这些多个替代性实施方案对本领域的技术人员是显而易见的。
仅作为一个实例，尽管以上描述的实施方案描述具有轴向接合螺纹接头中的凹口(即狭槽)以便抑制配对环与螺纹接头之间的相对旋转的齿(即突出部)的配对环，但本领域的普通技术人员将认识到可利用这些接合特征部的多个替代性设计。这些替代性设计也将落在在本发明的范围内。图6仅作为一个实例示出类似于配件组件200的替代性配件组件600的分解透视图，但其中配对环605限定呈浅色、弯曲的峰和谷形式的四个配对环接合特征部610。螺纹接头615继而限定呈成型槽形式的四个互补螺纹接头接合特征部620。当配对环接合特征部610和螺纹接头接合特征部620彼此轴向接合时，配对环605与螺纹接头615之间的相对旋转被约束，从而允许无转矩拧紧。落在本发明范围内的附加替代性实施方案可具有限定突出部的螺纹接头以及限定互补狭槽的配对环。
本文所公开的所有特征可以由用于相同、等价或类似目的替代特征替换，除非另有明确规定。因此，除非另有明确规定，所公开的每个特征仅是一系列通用等效或类似特征的一个实施例。

Claims (23)

1.一种用于与终止在凸缘中的管一起使用的套件，所述凸缘限定向外突出的凸缘肩部并且其特征在于最大外部凸缘直径，所述套件包括：
配对环，所述配对环限定配对环接合特征部；
螺纹接头，所述螺纹接头限定螺纹接头接合特征部和外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比所述最大外部凸缘直径大的最小内部螺纹接头直径；以及
螺母，所述螺母限定内部螺母螺纹和向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述最大外部凸缘直径大的最小内部螺母直径；
其中，所述套件适于配置成使得同时：
所述配对环围绕所述管的与所述凸缘相邻的一部分；
所述配对环邻接所述向外突出的凸缘肩部；
所述配对环邻接所述向内突出的螺母肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述向外突出的凸缘肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述配对环；
所述螺母至少部分地围绕所述配对环；
所述内部螺母螺纹的至少一部分接合所述外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且
所述螺纹接头接合特征部接合所述配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述配对环之间的相对旋转。
2.如权利要求1所述的套件，其中所述螺纹接头进一步限定第二外部螺纹接头螺纹，所述第二外部螺纹接头螺纹与所述外部螺纹接头螺分离。
3.如权利要求1所述的套件，其中所述配对环包括：
第一环形配对环部分，所述第一环形配对环部分特征在于小于所述最小内部螺母直径的第一外部环形配对环部分直径；以及
第二环形配对环部分，所述第二环形配对环部分特征在于大于所述最小内部螺母直径的第二外部环形配对环部分直径。
4.如权利要求1所述的套件，其中所述配对环包括：
第一配对环部分；以及
第二配对环部分，所述第二配对环部分可与所述第一配对环部分手动分离。
5.如权利要求1所述的套件，其中；
所述配对环接合特征部包括突出部；并且
所述螺纹接头接合特征部包括被设定尺寸来接收所述突出部的狭槽。
6.如权利要求1所述的套件，其中；
所述螺纹接头接合特征部包括突出部；并且
所述配对环接合特征部包括被设定尺寸来接收所述突出部的狭槽。
7.如权利要求1所述的套件，其中：
所述配对环进一步限定第二配对环接合特征部；
所述螺纹接头进一步限定第二螺纹接头接合特征部；并且
所述套件进一步适于配置成使得同时，所述第二螺纹接头接合特征部也接合所述第二配对环接合特征部以便进一步禁止所述螺纹接头与所述配对环之间的相对旋转。
8.如权利要求1所述的套件，其中所述螺纹接头进一步限定适配器螺母，所述适配器螺母在其中限定内部适配器螺母螺纹。
9.如权利要求8所述的套件，其中所述适配器螺母是六角形的。
10.一种组件，其包括：
第一管；
第一凸缘，所述第一凸缘设置在所述第一管的终端处，限定第一向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第一最大外部凸缘直径；
第一配对环，所述第一配对环限定第一配对环接合特征部；
螺纹接头，所述螺纹接头限定第一螺纹接头接合特征部和第一外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比所述第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺纹接头直径；以及
第一螺母，所述第一螺母限定第一内部螺母螺纹和第一向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺母直径；
其中：
所述第一配对环围绕所述第一管的与所述第一凸缘相邻的一部分；
所述第一配对环邻接所述第一向外突出的凸缘肩部；
所述第一配对环邻接所述第一向内突出的螺母肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第一向外突出的凸缘肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第一配对环；
所述第一螺母至少部分地围绕所述第一配对环；
所述第一内部螺母螺纹的至少一部分接合所述第一外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且
所述第一螺纹接头接合特征部接合所述第一配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述第一配对环之间的相对旋转。
11.如权利要求10所述的组件，其还包括：
第二管；
第二凸缘，所述第二凸缘设置在所述第二管的终端处，限定第二向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第二最大外部凸缘直径；
第二配对环，所述第二配对环限定第二配对环接合特征部；以及
第二螺母，所述第二螺母限定第二内部螺母螺纹和第二向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述第二最大外部凸缘直径大的第二最小内部螺母直径；
其中所述螺纹接头进一步限定第二螺纹接头接合特征部和第二外部螺纹接头螺纹，并且所述最小内部螺纹接头直径比所述第二最大外部凸缘直径大；
其中：
所述第二配对环围绕所述第二管的与所述第二凸缘相邻的一部分；
所述第二配对环邻接所述第二向外突出的凸缘肩部；
所述第二配对环邻接所述第二向内突出的螺母肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第二向外突出的凸缘肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第二配对环；
所述第二螺母至少部分地围绕所述第二配对环；
所述第二内部螺母螺纹的至少一部分接合所述第二外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且
所述第二螺纹接头接合特征部接合所述第二配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述第二配对环之间的相对旋转。
12.如权利要求11所述的组件，其中在所述第一内部螺母螺纹以螺纹方式接合所述第一外部螺纹接头螺纹并且所述第二内部螺母螺纹以螺纹方式接合所述第二外部螺纹接头螺纹时，所述第一凸缘和所述第二凸缘朝向彼此推进。
13.如权利要求11所述的组件，其还包括垫圈，所述垫圈设置在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间。
14.如权利要求13所述的组件，其中所述垫圈在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间轴向压缩以便在两者间创建不透流体密封。
15.如权利要求10所述的组件，其中所述第一配对环包括：
第一环形配对环部分，所述第一环形配对环部分特征在于小于所述第一最小内部螺母直径的第一外部环形配对环部分直径；以及
第二环形配对环部分，所述第二环形配对环部分特征在于大于所述第一最小内部螺母直径的第二外部环形配对环部分直径。
16.如权利要求10所述的组件，其中所述第一配对环包括：
第一配对环部分；以及
第二配对环部分，所述第二配对环部分可与所述第一配对环部分手动分离。
17.如权利要求10所述的组件，其中；
所述第一配对环接合特征部包括突出部；并且
所述第一螺纹接头接合特征部包括被设定尺寸来接收所述突出部的狭槽。
18.如权利要求10所述的组件，其中；
所述第一螺纹接头接合特征部包括突出部；并且
所述第一配对环接合特征部包括被设定尺寸来接收所述突出部的狭槽。
19.如权利要求10所述的组件，其中：
所述第一配对环进一步限定第三配对环接合特征部；并且
所述螺纹接头进一步限定第四螺纹接头接合特征部；
其中所述第三配对环接合特征部接合所述第四螺纹接头接合特征部以便进一步禁止所述螺纹接头与所述第一配对环之间的相对旋转。
20.如权利要求10所述的组件，其中所述螺纹接头进一步限定适配器螺母，所述适配器螺母在其中限定内部适配器螺母螺纹。
21.如权利要求20所述的组件，其中所述适配器螺母是六角形的。
22.一种用于匹配管件的方法，所述方法包括以下步骤
接收第一管；
接收第一凸缘，所述第一凸缘设置在所述第一管的终端处，限定第一向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第一最大外部凸缘直径；
接收第一配对环，所述第一配对环限定第一配对环接合特征部；
接收螺纹接头，所述螺纹接头限定第一螺纹接头接合特征部和第一外部螺纹接头螺纹，并且其特征在于比所述第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺纹接头直径；
接收第一螺母，所述第一螺母限定第一内部螺母螺纹和第一向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述第一最大外部凸缘直径大的第一最小内部螺母直径；
组装以使得同时：
所述第一配对环围绕所述第一管的与所述凸缘相邻的一部分；
所述第一配对环邻接所述第一向外突出的凸缘肩部；
所述第一配对环邻接所述第一向内突出的螺母肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第一向外突出的凸缘肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第一配对环；
所述第一螺母至少部分地围绕所述第一配对环；
所述第一内部螺母螺纹的至少一部分接合所述第一外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且
所述第一螺纹接头接合特征部接合所述第一配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述第一配对环之间的相对旋转。
23.如权利要求22所述的方法，其还包括以下步骤：
接收第二管；
接收第二凸缘，所述第二凸缘设置在所述第二管的终端处，限定第二向外突出的凸缘肩部，并且其特征在于第二最大外部凸缘直径，其中所述螺纹接头进一步限定第二螺纹接头接合特征部和第二外部螺纹接头螺纹，并且所述最小内部螺纹接头直径比所述第二最大外部凸缘直径大；
接收第二配对环，所述第二配对环限定第二配对环接合特征部；
接收第二螺母，所述第二螺母限定第二内部螺母螺纹和第二向内突出的螺母肩部，并且其特征在于比所述第二最大外部凸缘直径大的第二最小内部螺母直径；
组装以使得同时：
所述第二配对环围绕所述第二管的与所述凸缘相邻的一部分；
所述第二配对环邻接所述第二向外突出的凸缘肩部；
所述第二配对环邻接所述第二向内突出的螺母肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第二向外突出的凸缘肩部；
所述螺纹接头至少部分地围绕所述第二配对环；
所述第二螺母至少部分地围绕所述第二配对环；
所述第二内部螺母螺纹的至少一部分接合所述第二外部螺纹接头螺纹的至少一部分；并且
所述第二螺纹接头接合特征部接合所述第二配对环接合特征部以便禁止所述螺纹接头与所述第二配对环之间的相对旋转。
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