CN110242804A - 用于螺纹接头的视觉扭矩指示 - Google Patents

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CN110242804A CN201910175400.9A CN201910175400A CN110242804A CN 110242804 A CN110242804 A CN 110242804A CN 201910175400 A CN201910175400 A CN 201910175400A CN 110242804 A CN110242804 A CN 110242804A
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Abstract

用于机械接头的螺纹元件包括本体和设置在本体上的视觉扭矩指示器，本体包括螺纹，扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的预定第一量值的应变来改变视觉外观。

Description

用于螺纹接头的视觉扭矩指示
技术领域
该发明大体上涉及螺纹接头，且更特别地涉及具有适当扭转的视觉指示的螺纹接头。
背景技术
许多类型的机械包括螺纹接头，该螺纹接头为了安全且适当的操作必须保持固定。常见的螺纹接头的一个示例是使用扩口联接螺母(例如，SAE AS5175)的流体管道接头，该扩口联接螺母在航空工业中通常被称为“B-螺母”。用于该类型的接头的常见示例将为燃气涡轮发动机中传送空气、油或燃料的流体线路。
不适当上紧的B螺母是对现场泄漏事件的显著的促成因素，且具有产生诸如发动机着火和/或飞行中停机这样的显著后果的潜在性。尽管在受控条件(诸如，带有高度熟练工人的工厂)下扭转的螺纹紧固件造成很少问题，现场修复可能通常由不太有经验的人员和/或在未达最佳标准的条件下执行。
例如，通常现场可接近的螺纹接头(附件、管路等，其在燃气涡轮发动机的外部机罩下面)常规地在现场修复。大体上，不可能辨别螺纹接头是否已适当地扭转或接头是否已完全扭转。
发明内容
上文注意到的问题中的至少一个由包括视觉扭矩指示器的螺纹接头解决，该视觉扭矩指示器允许使用视觉检查方法确定适当的扭转。
根据本文中描述的技术的一个方面，用于机械接头的螺纹元件包括本体和设置在本体上的视觉扭矩指示器，本体包括螺纹，扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
根据本文中描述的技术的另一方面，螺纹接头组件包括：具有第一螺纹的第一元件；具有与第一螺纹互补的第二螺纹的第二元件；且其中第一元件和第二元件中的至少一个包括：本体；以及设置在本体上的至少一个视觉指示器，扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
技术方案1. 一种用于机械接头的螺纹元件，包括本体和设置在所述本体上的视觉扭矩指示器，所述本体包括螺纹，所述扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
技术方案2. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述本体包括联接螺母，所述联接螺母具有形成于其中的内螺纹。
技术方案3. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述扭矩指示器包括带有所述应变响应材料的所述本体的减小厚度的区域。
技术方案4. 根据技术方案3所述的元件，其中，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的环状凹槽，且所述应变响应材料形成为设置在所述环状凹槽中的环。
技术方案5. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的盲孔，所述应变响应材料设置在所述盲孔的底部壁上。
技术方案6. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述应变响应材料包括压致变色颜料。
技术方案7. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述应变响应材料是可逆的。
技术方案8. 根据技术方案1所述的元件，其中，所述本体包括两个或更多个视觉扭矩指示器，所述视觉扭矩指示器中的至少一个包括不可逆的应变响应材料。
技术方案9. 根据技术方案8所述的元件，其中，所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于预定第一量值的应变，且所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于比所述第一量值更大的预定第二量值的应变。
技术方案10. 一种螺纹接头组件，包括：
具有第一螺纹的第一元件；
具有与所述第一螺纹互补的第二螺纹的第二元件；且
其中所述第一元件和第二元件中的至少一个包括：
本体；以及
设置在所述本体上的至少一个视觉指示器，所述扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
技术方案11. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述本体包括联接螺母，所述联接螺母具有形成于其中的内螺纹。
技术方案12. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述扭矩指示器包括带有所述应变响应材料的所述本体的减小厚度的区域。
技术方案13. 根据技术方案12所述的元件，其中，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的环状凹槽，且所述应变响应材料形成为设置在所述环状凹槽中的环。
技术方案14. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的盲孔，所述应变响应材料设置在所述盲孔的底部壁上。
技术方案15. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述应变响应材料包括压致变色颜料。
技术方案16. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述应变响应材料是可逆的。
技术方案17. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中，所述本体包括两个或更多个视觉扭矩指示器，所述视觉扭矩指示器中的至少一个包括不可逆的应变响应材料。
技术方案18. 根据技术方案16所述的螺纹接头组件，其中，所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于预定第一量值的应变，且所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于比所述第一量值更大的预定第二量值的应变。
技术方案19. 根据技术方案10所述的螺纹接头组件，其中：
所述第一元件包括第一流体管道；且
所述第二元件包括第二流体管道。
技术方案20. 根据技术方案19所述的螺纹接头组件，其中，所述第一元件包括锥形突出部，且所述第二元件包括锥形座和联接螺母。
附图说明
参照连同附随的附图进行的以下描述可最佳地理解本发明，在附图中：
图1示出包括视觉扭矩指示器的螺纹接头组件；
图2为图1的螺纹接头组件的局部截面图；
图3示出图1的螺纹接头组件的联接螺母；
图4为沿着图3的线4-4截取的视图；
图5为图4的一部分的放大视图；
图6示出用于包括视觉扭矩指示器的螺纹接头组件的联接螺母；
图7为沿着图6的线7-7截取的视图；
图8为图7的一部分的放大视图；
图9示出用于包括视觉扭矩指示器的螺纹接头组件的联接螺母；
图10示出用于包括视觉扭矩指示器的螺纹接头组件的联接螺母；
图11示出用于包括可替换的视觉扭矩指示器的螺纹接头组件的联接螺母；以及
图12为沿着图11的线12-12截取的视图。
零件列表
10 螺纹接头组件
12 视觉扭矩指示器
14 第一管道
15 第一端部
16 第二管道
17 第二
18 联接螺母
19 凸缘
20 远侧端部
21 肩部
22 第一螺纹
24 突出部
26 远侧端部
28 座
30 第二螺纹
34 应变响应材料
36 盲孔
38 底部壁
40 凸缘
44 压致变色颜料
112 视觉扭矩指示器
136 盲孔
212 扭矩指示器
234 应变响应材料
236 环状凹槽。
具体实施方式
参照附图(其中相同的参考标号表示贯穿各种视图的相同元件)，图1和图2描绘包括根据本发明的方面构造的示例性视觉扭矩指示器12的螺纹接头组件10。螺纹接头组件10包括具有用于流体流的内部通道的第一管道14，其通过联接螺母18固定至具有用于流体流的内部通道的第二管道16。为了参考的目的，第一管道14构成螺纹接头组件10的“第一元件”，且第二管道16构成螺纹接头组件的“第二元件”。第一管道14、联接螺母18或两者可包括合适的工具接合表面，诸如，扳手平面。如图2中示出的那样，第一管道14的远侧端部20包括第一螺纹22和从第一螺纹22向外延伸的锥形突出部24。第二管道16的远侧端部26包括锥形扩口座28，其构造成用于与锥形突出部24的配合接合以提供不透流体的密封。联接螺母18包括第一开放端部15和相对的第二封闭端部17。联接螺母18包括凸缘19，其承靠第二管道16的肩部21。联接螺母18包括第二螺纹30，其用于与第一管道14的第一螺纹22的配合接合。应了解的是，本文中描述的视觉扭矩指示器概念可在其他合适的螺纹接头组件中使用，且不限于使用联接螺母的接头组件。此外，它可与其他螺纹连接一起使用。例如，视觉扭矩指示器可用来指示栓接的机械接头被适当地扭转。
在组装螺纹接头组件10时，锥形突出部24插入到扩口座28中以用于配合接合。一旦锥形突出部24与扩口座28接合，联接螺母18在锥形突出部24和扩口座28上滑动，直到第二螺纹30接合第一螺纹22。然后旋转联接螺母18以允许第一螺纹和第二螺纹22, 30选择成将联接螺母18接合和固定至第一远侧端部20，从而将锥形突出部24固定在扩口座28中。
通常理解的是，为了提供免于泄漏的密封，联接螺母18必须上紧以便在第一管道和第二管道14, 16上产生需要的轴向夹紧负载。所需的轴向夹紧负载可通过分析、参照认定的标准或尝试错误来确定。已知多种方法试图认定已施加需要的轴向夹紧负载。一种已知的方法为使用诸如扳手或插座这样的工具来将预定量值的扭矩施加至联接螺母18。扭矩可测量，例如，通过测量角位移或通过使用常规的扭矩扳手。大体上已发现，对于图1中示出的接头组件10的类型，流体密封的完整性对所施加的夹紧负载的准确值不是特别地敏感，只要它超过某个最小值。为了本发明的目的，用语“扭转”或“扭转过”指的是使用适合的工具来施加足够的轴向夹紧负载的过程。另一方式来说明，已“扭转过”的接头已超出实体模型或手紧的条件上紧。
如下文将进一步解释的那样，视觉扭矩指示器12提供已施加适合的轴向夹紧负载的直接指示，使用预定扭矩量值作为代表。
图3-图5更详细地示出联接螺母18和视觉扭矩指示器12。视觉扭矩指示器12包括应变响应材料34，其设置在联接螺母18的本体中或该本体上。(应变通常被限定为响应于所施加的力的物体的尺寸上的相对改变)。应变响应材料的一个合适示例为压致变色颜料。压致变色颜料可作为液体得到，该液体以与涂敷类似的型式施加且干燥至固体状态，形成薄层。这些颜料具有在施加预定量值的应变时改变颜色或它们视觉外观的其他可辨别方面的特性。另一方式来说明，它们构造成响应于应变的施加来改变视觉外观。视觉外观的这些不同状态在本文中指的是“不扭转”的外观和“扭转过”的外观。此外，这些颜料可为可逆的或不可逆的。可逆的颜料能够在施加和去除预定应变时从一种状态或视觉外观改变至另一种且再次改变回去。不可逆的颜料在第一次施加预定应变时从一种状态或视觉外观改变至另一种，且将保持改变的状态或视觉外观(即使在减小或去除应变时)。
合适的压致变色颜料是从法国佩萨克的OLIKROM公司(OLIKROM company ofPessac, France)市售的。在示出的示例中，压致变色颜料34是可逆的以允许再使用。
当联接螺母18被扭转时，它经受应变，该应变被传输至压致变色颜料34，压致变色颜料34然后改变颜色。例如，初始颜色可能为红色，在已施加适当的扭矩时改变至绿色。
可用的压致变色颜料需要预定的最小应变量值以便触发视觉改变。因此，视觉扭矩指示器12可在扭转下经受相对高应变的位置处定位至联接螺母18。在图3-图5中示出的示例中，压致变色颜料34施加在第二螺纹30的外部，在凸缘19相对的联接螺母18的开放端部15附近。图6-图8示出备选构造，其中压致变色颜料34被施加在联接螺母18的凸缘19附近。
为了进一步帮助视觉扭矩指示器12的效力，它可施加在减小的材料厚度“t”的区域中。在示出的示例中，压致变色颜料34被施加至在联接螺母的本体中形成的盲孔36的底部壁38。盲孔36可通过钻小孔至小于联接螺母18的厚度“T”的深度来产生。
例如，如果第二螺纹30处的标称壁厚度“T”为大约1.3mm(0.05英寸)，则盲孔36的壁厚度“t”可为该量的一半或更小。因此，盲孔36的底部壁38将为在凸缘19或螺纹30的基部处的减小厚度的小区域。应了解的是，视觉扭矩指示器12可仅包括压致变色颜料34而不带有盲孔36，或与另一合适结构(诸如，坑、槽等)组合的压致变色颜料34。
参照图9和图10，联接螺母18可包括多个视觉扭矩指示器12, 112。如示出的那样，图9示出位于端部17附近的两个视觉扭矩指示器12, 112，且图10示出在端部15附近的两个视觉扭矩指示器12, 112。尽管过度扭转的联接螺母18大体上不增加泄漏的风险，但它可损坏联接螺母18且防止它被适当地再使用。如上文论述的那样，可逆的压致变色颜料34用来指示适当的扭转；然而，如果过度扭转联接螺母18，压致变色颜料34将持久地显示“扭转过”的颜色。因此，如果再使用联接螺母18或如果联接螺母18意外地松脱(例如，通过振动)，视觉扭矩指示器12将显示“扭转了”的颜色，即使联接螺母18可能未适当地扭转或未完全扭转。
通过包括多个视觉扭矩指示器12, 112，除了可逆的压致变色颜料34之外或作为对可逆的压致变色颜料34的备选方案，可使用不可逆的压致变色颜料44。例如，如图9和图10中示出的那样，两个视觉扭矩指示器12, 112设在联接螺母18上。如上文论述的那样，视觉扭矩指示器12包括盲孔36, 136和压致变色颜料。在该特定情形中，在基础的扭矩水平(即，响应于预定第一量值的应变)下调节至转变颜色的可逆的压致变色颜料34被施加至第一盲孔36，且不可逆的压致变色颜料44被施加至第二盲孔136。不可逆的压致变色颜料44将在代表过度扭转的水平(即，响应于比第一量值更大的预定第二量值的应变)下调节至转变颜色。因此，如果不可逆的压致变色颜料44转变，这将指示联接螺母18被损坏或有缺陷，向用户指示联接螺母18需要被替换。
可选地，视觉扭矩指示器可构造为联接螺母的可替换元件。图11-12示出包括扭矩指示器212的联接螺母18的变型。
作为一个示例，视觉扭矩指示器212包括应变响应材料234，其构造成环或带形状。应变响应材料234可包括如上文描述的压致变色材料。多种构造是可能的。例如，应变响应材料可直接地形成为环形。备选地，环形可由易碎、有弹性或另外在不损坏联接螺母18的其余部分的情况下容易去除或切掉的材料形成。合适材料的一个示例为模制聚合物或弹性体，其用压致变色材料灌输或用压致变色材料覆盖。可提供适合的器件以确保应变在应变响应材料234与联接螺母18的本体之间传输。例如，粘合剂(未示出)可设在联接螺母18与应变响应材料234之间，或任意元件可设有粗糙或网纹表面，或可将应变响应材料用过盈配合连接至联接螺母18。
应变响应材料234是可替换的。如果通过使用被损坏或用坏，或如果期望在它已扭转一次之后再使用包括不可逆的压致变色颜料的联接螺母18，环可被撬动、切割或断开且用另一环替换。为了便于该过程，初始环或替换环可设有开口以允许它们被撬开，或可构造有棘轮类型的紧固件，诸如常规的拉链。
联接螺母18可包括如上文描述的减小的材料厚度的区域。在该示例中，存在于联接螺母18的本体中形成的360°环状凹槽236。应变响应材料234的环容纳在该凹槽236中。
在使用中，用户将扭转联接螺母18，直到压致变色颜料34转变至“扭转过”的颜色。在完成所有连接之后，用户然后可进行所有连接的快速视觉检查以验证所有的联接螺母18已适当地扭转，而不需要再扭转每个单独的联接螺母18。在其中使用可逆的和不可逆的压致变色颜料两者的情况下，视觉检查还将显示可能已发生的任何过度扭转，从而让用户知道联接螺母18需要被替换。
前文已描述用于螺纹接头的视觉扭转指示。该说明书(包括任何附随的权利要求书、摘要和附图)中公开的所有的特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有的步骤可以以任何组合(除了其中这样的特征和/或步骤中的至少一些是互斥的组合之外)来组合。
该说明书(包括任何附随的权利要求书、摘要和附图)中公开的每个特征可由用于相同、等同或类似目的的备选特征替换，除非另外明确地说明。因此，除非另外明确地说明，公开的每个特征仅为一般系列的等同或类似特征的一个示例。
本发明不限于前述实施例的细节。本发明延伸至该说明书(包括任何附随的权利要求书、摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或延伸至如此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (10)

1.一种用于机械接头的螺纹元件，包括本体和设置在所述本体上的视觉扭矩指示器，所述本体包括螺纹，所述扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述本体包括联接螺母，所述联接螺母具有形成于其中的内螺纹。
3.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述扭矩指示器包括带有所述应变响应材料的所述本体的减小厚度的区域。
4.根据权利要求3所述的元件，其特征在于，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的环状凹槽，且所述应变响应材料形成为设置在所述环状凹槽中的环。
5.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述扭矩指示器包括形成于所述本体中的盲孔，所述应变响应材料设置在所述盲孔的底部壁上。
6.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述应变响应材料包括压致变色颜料。
7.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述应变响应材料是可逆的。
8.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述本体包括两个或更多个视觉扭矩指示器，所述视觉扭矩指示器中的至少一个包括不可逆的应变响应材料。
9.根据权利要求8所述的元件，其特征在于，所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于预定第一量值的应变，且所述视觉扭矩指示器中的至少一个响应于比所述第一量值更大的预定第二量值的应变。
10.一种螺纹接头组件，包括：
具有第一螺纹的第一元件；
具有与所述第一螺纹互补的第二螺纹的第二元件；且
其中所述第一元件和第二元件中的至少一个包括：
本体；以及
设置在所述本体上的至少一个视觉指示器，所述扭矩指示器包括应变响应材料，其构造成响应于施加到此的应变来改变视觉外观。
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