CN106489047B - 管件连接布置以及密封地连接管件的方法 - Google Patents

管件连接布置以及密封地连接管件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管件连接布置，其包括具有第一肩部和第一螺纹的第一管件、具有第二肩部和第二螺纹的第二管件、可密封地接合到第一肩部和第二肩部两者的密封件、插入件以及套筒。所述插入件可附接到第二管件并且被构造成对第二管件提供径向支撑。所述套筒响应于相对于第一管件和第二管件两者在相同方向上旋转而与第一螺纹和第二螺纹两者可螺合地接合使得第一肩部和第二肩部朝向彼此移动以将密封件压缩在其间而不使第一管件相对于第二管件旋转移动。

Description

管件连接布置以及密封地连接管件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月7日提交的美国申请号14/271688的权益，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
存在许多形状和构型的密封件以将物件彼此密封。聚合物o形环是所用的密封件中最常见的类型之一。这类密封件出于其设计目的而运作良好。然而，一些应用要求更稳健并且需要能够在高温和/或高压下密封的密封件。二氧化碳隔离、发电厂和烃回收行业是可能存在苛刻的密封条件的两个行业。由金属制成的密封件有时用在其中预期苛刻条件的应用中。金属密封件具有某些限制，需要考虑那些限制以确保获得充分密封。一个实例是允许金属密封件与将用密封件密封的两个表面中的一个或多个之间具有极小的相对移动或不允许有任何相对移动。这种限制是为了避免密封件表面的磨损，如果允许相对移动发生，则可不利地影响其密封性能。采用密封件来避免密封件自身的这类降级的设计和方法受到从事这类行业的人员的关注。
发明内容
本文公开了一种管件连接布置。所述布置包括具有第一肩部和第一螺纹的第一管件、具有第二肩部和第二螺纹的第二管件、可密封地接合到第一肩部和第二肩部两者的密封件、插入件以及套筒。所述插入件可附接到第二管件并且被构造成对第二管件提供径向支撑。所述套筒响应于相对于第一管件和第二管件两者在相同方向上旋转而与第一螺纹和第二螺纹两者可螺合地接合使得第一肩部和第二肩部朝向彼此移动以将密封件压缩在其间而不使第一管件相对于第二管件旋转移动。
本文进一步公开了一种密封地连接管件的方法。所述方法包括：旋转与第一管件和第二管件两者可螺合地接合的套筒，将插入件附接在第二管件内，将密封件密封地压缩在第一管件上的第一肩部和第二管件上的第二肩部之间而使第一管件和第二管件之间不发生相对旋转，以及用插入件径向地支撑第二管件。
附图说明
不应以任何方式将以下描述视为限制性。参考附图，相似元件的编号相同：
图1描绘了本文所公开的管件连接布置的透视横截面视图；
图2描绘了图1的管件连接布置的放大横截面视图；
图3描绘了本文所公开的管件连接布置的替代实施例的横截面视图；
图4描绘了管件连接布置的另一替代实施例的横截面视图；以及
图5描绘了管件连接布置的另一替代实施例的横截面视图。
具体实施方式
所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述参考各图以示例并且非限制的方式提出。
参考图1和2，本文所公开的管件连接布置整体以10示出。管件连接布置10包括具有第一肩部14和第一螺纹16的第一管件12，以及具有第二肩部24、第二螺纹26和第三螺纹28的第二管件22。密封件32可与第一肩部14和第二肩部24两者可密封地接合；并且插入件36可与第三螺纹28可螺合地接合并且被构造成对第二管件22提供至少径向支撑。套筒40响应于相对于第一管件12和第二管件22在相同方向上旋转而与第一螺纹16和第二螺纹26两者可螺合地接合。此可螺合接合促使第一肩部14和第二肩部24朝向彼此移动并且将密封件32压缩在其间而无需第一管件12相对于第二管件22旋转。
前述结构允许第二管件22的最小内部径向尺寸44在距离端部48较远处比较靠近端部48处大，同时在端部48附近仍然维持第二管件22的足够壁厚。这是因为插入件36对第二管件22的端部48提供结构径向和轴向支撑，需要所述支撑来防止对端部48的损坏，所述损坏可能因从第一管件12传输到以及由第二管件22周围的压力施予到端部48的高负荷而发生。(当然，替代方式将是，仅仅使第二管件22的壁厚贯穿其全长变厚。然而，这样做将引起安装在第二管件22内部的任何工具的内部径向尺寸都比第二管件22的内部径向尺寸小，这是避免使用插入件36的条件。)来自第一管件12的负荷包括由横跨管件连接布置10施加的弯曲力引起的轴向压缩和轴向张力负荷。这些轴向负荷可因间隙尺寸52(限定在两个肩部14和24之间)的变化和随后密封件32在期望压缩范围外的压缩变化而导致泄漏经过密封件32。如果不存在插入件36，那么第二管件22的端部48的这类压缩负荷变化可能发生。此外，插入件36可包括接触第一肩部14的第三肩部54，从而直接支撑来自第一管件12的至少一些轴向负荷。插入件36允许在除了第一螺纹16所在的区域之外的区域中最小内部径向尺寸44与第一管件12的最小内部径向尺寸56一样大。因此，一般为管件形状的，举例来说，诸如传感器探头等工具(未示出)可在将插入件36接合到第二管件22之前安装到第二管件22中。所述工具可具有基本上匹配最小径向尺寸44的外部径向尺寸和匹配插入件36的最小径向尺寸的内部径向尺寸。
尽管在图1和2的实施例中，插入件36被附接到第二管件22，但是替代实施例可替代地经由熔焊、粘合、夹持、钎焊以及前述项的组合将插入件附接到第二管件。
在图1和2的实施例中，插入件36包括任选的凸缘60，当插入件36与第二管件22完全可螺合地接合时，所述凸缘60从插入件36的剩余部分向外径向延伸并且邻接第二肩部24。在本实施例中，凸缘60充当插入件36可螺合地接合到第二管件22的止挡件。凸缘60也可帮助防止肩部14、24之间的间隙尺寸52减小为低于期望的最小尺寸。对于不具有凸缘60的实施例，插入件36可被构造成用第二螺纹26在某个位置降至最低点使得第三肩部54相对于第二管件22定位在期望位置。
所示实施例中的插入件36还包括任选的非圆形内部部分64。内部部分64接收工具(未示出)，所述工具用于在可螺合地将插入件36接合到第二管件22时施加扭矩到插入件36。尽管所示实施例的内部部分64为六边形，但是任何非圆形形状(包括例如正方形、三角形、五边形、卵形、星形和八边形)将是合格的。
参考图3，本文所公开的管件连接布置的替代实施例以110示出。布置110中类似于布置10的部件的部件用相同参考符号指定并且下面不再进行描述。布置110的插入件136在第三螺纹128内可螺合地接合到第二管件122内更深于布置10的位置。插入件136上的第三肩部154为第一管件112的第四肩部166所邻接以帮助承载第一管件112和第二管件122之间的负荷。
定位在第二管件122中的凹部170内的任选的键槽168接合第一管件112中的狭槽172以在套筒40与第一螺纹16和第二螺纹26可螺合地接合时防止管件112、122之间的相对旋转。另选地，工具可定位在管件112、122外部以在套筒40与管件112、122可螺合地接合时防止它们的相对旋转。第一管件112或第二管件122中的任一者或两者上的任选的第五肩部176(在本实施例中示为仅在第一管件112上)接触第一管件112或第二管件122的另一者上的肩部114、124以帮助将负荷轴向支撑在管件112、122之间并且维持密封件32维持密封完整性所需的间隙尺寸52。
参考图4，本文所公开的管件连接布置的替代实施例以210示出。布置210中类似于布置10的部件的部件用相同参考符号指定并且下面不再进行描述。布置210的套环237可螺合地接合在第一管件212中的第四螺纹229内。套环237上的第六肩部255邻接插入件36上的第三肩部54以帮助承载第一管件212和第二管件22之间的负荷。套环237的任选的凸缘261和插入件36的凸缘60一起限定并帮助维持间隙尺寸52以及密封件32与第一肩部14和第二肩部24的密封完整性。前述结构允许第一管件212的最小径向尺寸继续通过第一管件212的端部249。这允许诸如传感器探头等工具安装在第一管件212内以及第二管件22内，而无需为了这样做而将其径向尺寸减小为低于最小径向尺寸44和56。
参考图5，本文所公开的管件连接布置的替代实施例以310示出。布置310类似于布置10，它们的主要不同点在于布置310的插入件336与第二管件22的第三螺纹28和第一管件12的第四螺纹229可螺合地接合。插入件336包括凸缘360，凸缘360限定并帮助维持间隙尺寸52以及密封件32与第一肩部14和第二肩部24的密封完整性。
在所示实施例中采用的密封件32是“C”形并且由金属制成，但是其它实施例可采用由聚合物、弹性体和其它材料制成的密封件。此外，也可在实施例中采用具有除“C”形以外的横截面形状的密封件。对于密封件32由金属制成的实施例，密封件32、第一肩部14和第二肩部24中的至少一者可被电镀有金、银、铜或PTFE的涂层。此外，密封件32、第一肩部14和第二肩部24中的至少一者的表面粗糙度小于约Ra 1.6。由于金属趋于比其它材料具有更高的耐温性，所以由金属制成密封件32可增加布置10、110、210、310可使用的温度和压力。然而，对于金属可维持密封的压缩范围等级的变动，金属趋于具有较小耐性。本文所公开的实施例允许对密封件32的压缩负荷维持紧密度容限。此外，本文所公开的实施例防止密封件32和其所密封的肩部14、24之间的相对旋转运动以使对肩部14、24、密封件32和这些部件的表面的任何表面涂层或处理的可能损坏最小化。
尽管已经参考一个或多个示例性实施例描述了本发明，但是本领域中的技术人员应当理解可在不脱离本发明的范围的情况下作出各种改变并且等同物可替代其元件。此外可在不脱离本发明的基本范围的情况下作出许多修改以使特定情形或材料适于本发明的教示。因此，希望本发明不限于公开为预期用于实行本发明的最佳模式的特定实施例，而是希望本发明将包括落在权利要求书范围内的所有实施例。此外，在附图和说明书中，已经公开了本发明的示例性实施例，并且尽管已经采用特定术语，但是除非另有指示，否则这些术语仅以一般性和描述性意义使用并且不是出于限制目的，因此本发明的范围不因此受限。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等用于区分一个元件与另一个元件。此外，术语“一”、“一个”等的使用不表示数量限制，而是表示至少一个引用项的存在。

Claims (10)

1.一种管件连接布置，其特征在于，所述管件连接布置包括：
第一管件，其具有第一肩部和第一螺纹；
第二管件，其具有第二肩部和第二螺纹，所述第二管件构造成能够具有最小内部径向尺寸；
密封件，其能够密封地接合到所述第一肩部和所述第二肩部两者；
插入件，其构造成经由可螺合接合而附接到所述第二管件并且包括与所述第一肩部接触的第三肩部，以对所述第二管件提供径向和轴向支撑，所述插入件的最小内部径向尺寸小于所述第二管件的最小内部径向尺寸，所述插入件还具有用于接收工具的非圆形内表面以允许扭矩通过所述工具施加到所述插入件；以及
套筒，其响应于相对于所述第一管件和所述第二管件两者在相同方向上旋转而与所述第一螺纹和所述第二螺纹两者可螺合地接合，使得所述第一肩部和所述第二肩部朝向彼此移动以将所述密封件压缩在其间而不使所述第一管件相对于所述第二管件旋转移动；
其中，所述管件连接布置适于将管件形状的传感器探头接纳在第二管件中，所述传感器探头的外部径向尺寸匹配所述第二管件的最小内部径向尺寸而所述传感器探头的内部径向尺寸匹配所述插入件的最小内部径向尺寸，并且
其中，所述管件连接布置构造成在所述第一肩部和第二肩部之间维持所选择的用于密封件的最小间隙尺寸。
2.根据权利要求1所述的管件连接布置，其特征在于，所述插入件和所述第二管件之间的可螺合接合被构造成降至最低点，使得所述第三肩部相对于所述第二肩部处在选定位置。
3.根据权利要求1所述的管件连接布置，其中所述插入件包括凸缘，当所述密封件与所述第一肩部和所述第二肩部密封地接合时，所述凸缘被压缩在所述第一肩部和所述第二肩部之间。
4.根据权利要求1所述的管件连接布置，其特征进一步在于所述管件连接布置包括键，所述键能够与所述第一管件和所述第二管件二者接合使得所述键防止所述第一管件和所述第二管件之间的相对旋转运动。
5.根据权利要求1所述的管件连接布置，其中所述密封件由金属制成。
6.根据权利要求5所述的管件连接布置，其中所述密封件、所述第一肩部和所述第二肩部中的至少一者被电镀有金、银、铜或PTFE的涂层。
7.根据权利要求5所述的管件连接布置，其中所述密封件、所述第一肩部和所述第二肩部中的至少一者的表面粗糙度小于Ra 1.6。
8.根据权利要求1所述的管件连接布置，其中所述第二管件在其内部上具有第三螺纹并且所述插入件与所述第三螺纹可螺合地接合。
9.一种密封地连接管件的方法，其特征在于，所述方法包括：
旋转与第一管件和第二管件两者可螺合地接合的套筒，所述第一管件具有第一肩部和第一螺纹，所述第二管件具有第二肩部和第二螺纹，所述第二管件构造成能够具有最小内部径向尺寸，所述套筒响应于相对于所述第一管件和所述第二管件两者在相同方向上旋转而与所述第一螺纹和所述第二螺纹两者可螺合地接合，使得所述第一肩部和所述第二肩部能够朝向彼此移动以将密封件压缩在其间而不使所述第一管件相对于所述第二管件旋转移动；
将插入件经由可螺合接合而附接在所述第二管件内，所述插入件构造成附接到所述第二管件并且包括与所述第一肩部接触的第三肩部，以对所述第二管件提供径向和轴向支撑，所述插入件的最小内部径向尺寸小于所述第二管件的最小内部径向尺寸，所述插入件还具有用于接收工具的非圆形内表面以允许扭矩通过所述工具施加到所述插入件；所述插入件和所述第二管件布置成适于将管件形状的传感器探头接纳在第二管件中，其中，所述传感器探头的外部径向尺寸匹配所述第二管件的最小内部径向尺寸而所述传感器探头的内部径向尺寸匹配所述插入件的最小内部径向尺寸；
将密封件密封地压缩在所述第一管件上的第一肩部和所述第二管件上的第二肩部之间而不使所述第一管件和所述第二管件之间发生相对旋转，并且在所述第一肩部和第二肩部之间维持所选择的用于密封件的最小间隙尺寸；以及
用所述插入件径向地和轴向地支撑所述第二管件。
10.根据权利要求9所述的密封地连接管件的方法，其特征在于，将所述插入件和所述第二管件之间的可螺合接合降至最低点。
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