TWI835109B - 用於形成液密接合之接頭及將螺紋灑水器密封至接頭之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種接頭，該接頭具有一導管，該導管具有一孔，其由面向相對於該孔同軸定位之一軸之一表面界定。該表面可具有三個部分，包含位於該導管之該入口附近之一圓錐形部分、位於該導管之該出口附近之一螺紋部分及位於該圓錐形部分與該螺紋部分之間的一圓柱部分。一墊圈定位於該導管內。該墊圈具有一外表面及面向該軸之一內表面。該墊圈內表面具有角定向台肩。該等台肩之一者面向該出口，且由該螺紋部分接收之一螺紋組件接合。該組件與該台肩之間的接合在該導管內徑向向外及縱向緊壓該墊圈。當墊圈變形時，一角定向肩部將該墊圈導引到由該圓錐形部分(當存在時)界定之一重定向空間。
Description
本發明關於用於形成液密接合面之墊圈及螺紋接頭。
在一滅火系統中，螺紋流體控制組件(諸如灑水器)與錐形螺紋接頭之連接傳統上需要將一密封化合物(稱為「管道塗料」)施加至組件之外螺紋上，以確保接頭與組件之間的螺紋接合處之一液密接合面。確保一液密接合面之一更現代方法涉及在將組件與接頭接合之前，將外螺紋包裹在包括聚四氟乙烯之一密封帶中。一些甚至已將管道塗料施加至一帶接頭上。
此等意在產生一液密接合面之步驟需要額外時間、精力及費用來實現。此外，即使在實施此等步驟時小心翼翼，將灑水器安裝至接頭上仍然會導致一定比例之洩漏接合面需要糾正。顯然有一機會藉由消除此等步驟來改良螺紋組件之安裝，同時保持一液密接合面。
本發明涉及一種接頭。一實例接頭可包括一異徑接頭、一彎頭接頭、一三通接頭或一四通接頭。在一實例實施例中，該接頭包括一導管，該導管具有一入口及一出口，該入口及出口經由在其等之間延伸之
一孔彼此連接。該導管包括圍繞且界定該孔之一表面。該表面之一第一部分定位於該出口附近。第一部分包括沿該孔延伸之螺紋。該螺紋可包括直螺紋，且例如，該直螺紋可包括NPSL螺紋。在另一實例中，該螺紋可包括錐形螺紋。該表面之一第二部分定位於該第一部分與該入口之間。該第二部分界定一截頭圓錐。該圓錐之一基底定位於該入口附近。該圓錐界定該孔內之一重定向空間。一肩部表面定位於該入口處。該肩部表面伸入該孔中。該肩部表面面向該出口，且相對於與該孔同軸配置之一軸橫向且非垂直地定向。
在一另一實例中，該接頭包括定位於其該第一部分與第二部分之間的該表面之一第三部分，該第三部分界定一圓柱形。
在一實例中，該接頭進一步包括定位於該表面之該第一及第二部分之間的該孔內之一墊圈。墊圈包括背向該軸之一外表面及面向該軸之一內表面。該墊圈之該外表面可具有大於該表面之該第三部分之一長度之一長度。該墊圈之該外表面具有一圓柱形。在一實例實施例中，該墊圈之該內表面包括定位於該表面之該第一部分附近之一第一台肩。該第一台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該表面之該第一部分附近之一點處比遠離該第一部分之一點處還大。此外，舉例而言，該墊圈之該內表面可進一步包括定位於該表面之該第二部分附近之一第二台肩。該第二台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該入口附近之一點處比遠離該入口之一點處還大。在一實例實施例中，該第二台肩具有大於該第一台肩之一表面積之一表面積。
舉例而言，根據本發明之該接頭可進一步包括該出口處螺紋接收在該孔內之一灑水器或其他流體控制組件，該灑水器之一端部接合
該第一台肩。該灑水器或其他流體控制組件可包括直螺紋，且該直螺紋可包括NPSL螺紋。在另一實例中，該灑水器或其他流體控制組件可包括錐形螺紋。在一實例實施例中，該灑水器之該端部包括一倒角。該倒角可具有與該第一台肩之角定向相同之一角定向。該灑水器與該第一台肩之間的接合將該墊圈壓抵於該肩部表面。
根據本發明之另一實例接頭包括一導管，該導管具有一入口及一出口，該入口及出口經由在其等之間延伸之一孔彼此連接。該導管包括圍繞且界定該孔之一表面。該表面之一第一部分定位於該出口附近，其包括沿該孔延伸之螺紋。定位於該第一部分與該入口之間的該表面之一第二部分界定一圓柱形。一肩部表面定位於該入口處且伸入該孔中。該肩部表面面向該出口，且相對於與該孔同軸配置之一軸橫向且非垂直地定向。該實例接頭可包括一異徑接頭及定位於該接頭之該出口處之一孔罩。
本發明亦包括一種使用定位於該導管內之一墊圈將一螺紋灑水器密封至界定具有一螺紋出口之一導管之一接頭之方法，該方法包括：在該螺紋出口內旋轉該螺紋灑水器，以推進該灑水器與該墊圈之一角定向台肩接合；繼續旋轉該螺紋灑水器，以便將該墊圈在該導管內縱向緊壓且徑向向外壓抵該導管。
該方法可進一步包括將該螺紋灑水器之螺紋與該台肩接合。
10:接頭
12:灑水器
14:導管
16:入口
18:出口
20:孔
22:內表面
24:第一部分
26:螺紋
28:第二部分
30:第三部分
32:截頭圓錐
34:基底
36:圓柱形
38:肩部表面
40:軸
42:墊圈
44:外表面
46:內表面
48:底切
50:重定向空間
52:第一台肩
54:內徑
56:定向角
58:第二台肩
60:內徑
62:表面積
64:表面積
66:定向角
68:端部
70:倒角
72:三通接頭
74:彎頭接頭
76:四通接頭
78:異徑接頭
80:端部
82:對置端部
84:異徑接頭
86:孔罩
88:孔
90:表面
92:第一部分
94:出口
96:螺紋
98:第二部分
100:圓柱形
102:入口
104:肩部表面
106:軸
圖1係根據本發明與一灑水器接合之一實例接頭及墊圈之
一縱剖面圖；圖2係圖1所展示之接頭之一部分之一放大縱剖面圖；圖3係圖1所展示之實例墊圈之一放大縱剖面圖；圖4至圖7係繪示根據圖1所展示之本發明將一組件安裝至接頭中之縱剖面圖；及圖8至圖14係根據本發明之接頭之不同實例實施例之縱剖面圖。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2021年4月6日申請美國臨時申請案第63/171,103號之優先權，該案之揭示內容以引用方式併入本文中。
圖1展示根據本發明之一接頭10之一實例實施例。在此實例中，接頭10係用於連接流體控制裝置之一「三通」，諸如一管道管路(未展示)中之實例灑水器12。實例接頭10包括一導管14，導管14具有經由一孔20彼此連接之一入口16及一出口18。如圖2所展示，導管14包括圍繞且界定孔20之一表面22。定位於出口18附近之表面22之一第一部分24包括沿孔20延伸之螺紋26，在一實例中，為內螺紋。在此實例中，螺紋26係直螺紋，諸如NPSL螺紋，其可有利地用於將接頭10與流體控制裝置(諸如灑水器)連接，該流體控制裝置可具有直外螺紋。然而，螺紋26亦可為錐形螺紋。表面22之一第二部分28定位於第一部分24與入口16之間。表面22之一第三部分30可定位於第一部分24與第二部分28之間。表面22之第二部分28有利地界定截頭圓錐32。圓錐32之基底34定位於入口16附近。當存在時，第三部分30界定一實質上圓柱形36。
一肩部表面38定位於入口16處。肩部表面38伸入孔20中且面向出口18。肩部表面38相對於與孔20同軸配置之一軸40橫向且非垂直地定向，藉此在縱截面上觀察時，為表面22之第二部分28提供一楔形榫頭形狀，如圖1及圖2所展示。肩部表面38之此角定向導引一墊圈42之變形行為，墊圈42定位於表面22之第一部分24與第二部分28之間的孔20內，如下文所描述。
墊圈42有利地由一彈性體(諸如EPDM)形成，如圖3所展示，且包括背向軸40之一外表面44及面向軸之一內表面46。在此實例實施例中，外表面44具有一圓柱形，其中一曲率半徑大體上與表面22之第三部分30之曲率半徑匹配。如圖1所展示，外表面44與表面22之第三部分30及第二部分28兩者重疊，墊圈42之外表面44之長度大於表面22之第三部分30之長度。墊圈42位於肩部表面38與一底切48之間，底切48標記表面22之第一部分24與第三部分30之間的一邊界。注意，由第二部分28界定之截頭圓錐32界定一重定向空間50，當墊圈緊壓時可能會在其中變形。
如圖3所展示，墊圈42之內表面46包括當安裝在孔20中時定位於表面22之第一部分24附近之一第一台肩52。第一台肩52相對於軸40成角度地定向，使得墊圈之一內徑54在第一部分24附近之一點處比遠離該第一部分之一點處還大。對於一實際設計，第一台肩52之定向角56可在25°到50°之範圍內，30°到45°之間的一角度被認為係有利的。
如圖3所進一步展示，墊圈42之內表面46可進一步包括定位於表面22之第二部分28附近之一第二台肩58。在此實例中，第二台肩58亦相對於軸40成角度地定向，但具有與第一台肩相反之一坡度，使得
墊圈42之一內徑60在入口16附近之一點處比遠離該入口之一點處還大。為了對墊圈42提供壓力回應，第二台肩58具有大於第一台肩52之一表面積64之一表面積62。第二台肩之定向角66可在20°到60°之範圍內，約25°之一角度被認為對一實際設計係有利的。
如圖1所展示，例如，接頭10及墊圈42可用附接錐形螺紋灑水器12或一滅火系統之一管道網路中之另一流體控制組件。灑水器12在出口18處螺紋接收在孔20內，灑水器之一端部68接合第一台肩52。灑水器12之端部68通常包括一倒角70，且若倒角具有與第一台肩52之一角定向相同之角定向，則認為此係有利的。
當按以下描述安裝時，預期對於直螺紋26將實現錐形螺紋灑水器12與接頭10之間的液密密封，而無需管帶或管道塗料。
根據本發明，將錐形螺紋灑水器12密封至接頭10之一實例方法如圖1及圖4所展示開始，藉由在直螺紋出口18內旋轉螺紋灑水器12以便推進灑水器與墊圈42之角定向第一台肩52接合。圖4詳細展示灑水器12與墊圈42之間的第一次接觸。注意，在此實例中，倒角70以實質上相同之定向角接合第一台肩52。
接下來，如圖5所展示，螺紋灑水器12繼續旋轉，以便在導管14內縱向緊壓墊圈42(緊壓肩部表面38)且徑向向外壓抵導管內之表面22。當灑水器12前進時，第一台肩52之角定向負責墊圈42之徑向緊壓，此自灑水器墊圈介面處之力向量之一解析度中可明白看出。圖5繪示在圖4之第一次接觸之後，灑水器12之一整圈。
圖6展示位於管道14內且處於密封接合之灑水器12。注意，實質上不可緊壓之墊圈42已變形進入由內表面22之圓錐32界定之重
定向空間50。墊圈42進入重定向空間50內之變形由墊圈被緊壓之肩部表面38之角定向導引。進一步觀察到，灑水器12之螺紋26接合第一台肩52且提供額外密封效果。圖6繪示在圖4之第一次接觸之後，灑水器12之兩整圈。
圖7展示灑水器12、墊圈42及導管14在圖4之第一次接觸之後之三整圈處。雖然在第一次接觸之後一圈時或之前實現一有效密封，但根據本發明預期接頭10及墊圈42將在第一次接觸後保持一液密密封至少三圈，且甚至可在此旋轉範圍內提供額外密封效果。因此，根據本發明之密封件及接頭預期允許對灑水器12之角定位進行有利調整，以在不損害密封件之完整性之情況下，實現灑水器之框架臂及偏轉器之期望定向。灑水器相對於接頭10之軸定位亦可使用根據本發明之密封件及接頭進行調節。
圖8至圖12展示根據本發明之接頭之額外實例實施例，包含具有兩個導管14及墊圈42(圖8)之一三通72，具有一個導管14及一個墊圈42(圖9)之一90°彎頭接頭74，及具有對置之兩個導管14及兩個墊圈42(圖10)之一四通接頭76。圖11展示可在其一個端部80處接收一灑水器12之異徑接頭78之一橫截面。異徑接頭78之對置端部82可連接至一撓性導管。
雖然對於圖1至圖12所展示之接頭之實例實施例包括一重定向空間50係有利的，但是實例墊圈42可有效地用於沒有重定向空間之接頭。圖13及圖14展示此一接頭84之一實例實施例。實例接頭84係一異徑接頭，如圖14所展示，當接收一灑水器12時，該接頭可能與一孔罩86一起使用。圖13展示異徑接頭84，其中具有以上描述之台肩52及58之一實例墊圈42被接收在接頭84之孔88內。界定孔88之一部分之一表面90包
圍墊圈42。表面90包括定位於接頭84之一出口94附近之一第一部分92。第一部分92包括螺紋96，以接收如圖14所展示之螺紋灑水器12。與前面描述之實例實施例不同，表面90不包括一截頭圓錐部分，而是包括界定定位於第一部分92與一入口102之間的一圓柱形100之一第二部分98。一肩部表面104定位於入口102處且伸入孔88中。肩部表面104面向出口94且相對於與孔88同軸配置之一軸106橫向且非垂直地定向。因此，如圖13及圖14所展示，當在縱截面觀察時，肩部表面104為第二部分98提供一楔形榫頭形狀。如圖14所展示，當墊圈42由灑水器12接合時，肩部表面104之角定向導引墊圈42之變形行為。
圖14展示密封地靠抵在墊圈42之灑水器12，灑水器之倒角70接合墊圈之第一台肩52。墊圈42因此被緊壓在肩部表面104，墊圈被牢固地固定在肩部表面104與灑水器12之間。
根據本發明之密封件及接頭預期提供更可靠接合面，具有更少洩漏傾向，同時可用於無密封帶或管道塗料之錐形及直螺紋兩者。此外，預期形成接合面所需之時間及精力將更少，因為以一液密方式固定組件所需之準備工作及扭矩將更少。
本文描述之本發明之所有實施例僅以實例之方式明確提供。在不背離本發明之概念之情況下，可對本文描述之實例實施例進行無數變動及修改。此外，本發明之範疇意在涵蓋說明書及申請專利範圍中描述且在圖式中所展示之所有元件、特徵及態樣之任何及所有修改及組合。任何及所有此等修改及組合意在本發明之範疇內。
10:接頭
12:灑水器
14:導管
16:入口
18:出口
20:孔
22:內表面
24:第一部分
26:螺紋
28:第二部分
30:第三部分
32:截頭圓錐
34:基底
36:圓柱形
38:肩部表面
40:軸
42:墊圈
44:外表面
48:底切
50:重定向空間
52:第一台肩
68:端部
70:倒角
Claims (37)
- 一種形成液密接合之接頭，該接頭包括：一導管，其具有一入口及一出口，該入口及出口經由在其等之間延伸之一孔彼此連接，該導管包括圍繞且界定該孔之一表面；該表面之一第一部分，其定位於該出口附近，包括沿該孔延伸之螺紋；該表面之一第二部分，其定位於該第一部分與該入口之間，界定一截頭圓錐，該圓錐之一基底定位於該入口附近，該圓錐界定該孔內之一重定向空間；一肩部表面，其定位於該入口處，且伸入該孔中，該肩部表面面向該出口，且相對於與該孔同軸配置之一軸橫向且非垂直地定向。
- 如請求項1之接頭，其進一步包括定位於其該第一部分與第二部分之間的該表面之一第三部分，該第三部分界定一圓柱形。
- 如請求項1之接頭，其中該螺紋包括直螺紋。
- 如請求項3之接頭，其中該直螺紋包括NPSL螺紋。
- 如請求項1之接頭，其中該螺紋包括錐形螺紋。
- 如請求項1之接頭，其進一步包括定位於該表面之該第一及第二部分 之間的該孔內之一墊圈，該墊圈包括背向該軸之一外表面及面向該軸之一內表面。
- 如請求項6之接頭，其中該墊圈之該外表面具有一圓柱形。
- 如請求項6之接頭，其中該墊圈之該內表面包括定位於該表面之該第一部分附近之一第一台肩，該第一台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該表面之該第一部分附近之一點處比遠離該第一部分之一點處還大。
- 如請求項8之接頭，其中該墊圈之該內表面進一步包括定位於該表面之該第二部分附近之一第二台肩，該第二台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該入口附近之一點處比遠離該入口之一點處還大。
- 如請求項9之接頭，其中該第二台肩具有大於該第一台肩之一表面積之一表面積。
- 如請求項8之接頭，其進一步包括在該出口處螺紋接收在該孔內之一灑水器或其他流體控制組件，該灑水器之一端部接合該第一台肩。
- 如請求項11之接頭，其中該灑水器或其他流體控制組件包括直螺紋。
- 如請求項12之接頭，其中該直螺紋包括NPSL螺紋。
- 如請求項11之接頭，其中該灑水器或其他流體控制組件包括錐形螺紋。
- 如請求項11之接頭，其中該灑水器之該端部包括一倒角，該倒角具有與該第一台肩之角定向相同之一角定向。
- 如請求項11之接頭，其中該灑水器與該第一台肩之間的接合將該墊圈壓抵於該肩部表面。
- 如請求項2之接頭，其進一步包括定位於該表面之該第一及第二部分之間的該孔內之一墊圈，該墊圈包括背向該軸之一外表面及面向該軸之一內表面。
- 如請求項17之接頭，其中該墊圈之該外表面具有一圓柱形。
- 如請求項18之接頭，其中該墊圈之該外表面具有大於該表面之該第三部分之一長度之一長度。
- 如請求項1之接頭，其中該接頭包括一異徑接頭、一彎頭接頭、一三通接頭或一四通接頭。
- 一種形成液密接合之接頭，該接頭包括：一導管，其具有一入口及一出口，該入口及出口經由在其等之間延伸之一孔彼此連接，該導管包括圍繞且界定該孔之一表面；該表面之一第一部分，其定位於該出口附近，包括沿該孔延伸之螺紋；該表面之一第二部分，其定位於該第一部分與該入口之間，界定一圓柱形；一肩部表面，其定位於該入口處，且伸入該孔中，該肩部表面面向該出口且相對於與該孔同軸配置之一軸橫向且非垂直地定向；一墊圈，其定位於該表面之該第一及第二部分之間的該孔內，該墊圈包括背向該軸之一外表面及面向該軸之一內表面，其中該墊圈之該內表面包括定位於該表面之該第一部分附近之一第一台肩，該第一台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該表面之該第一部分附近之一點處比遠離該第一部分之一點處還大。
- 如請求項21之接頭，其中該螺紋包括錐形螺紋。
- 如請求項21之接頭，其中該螺紋包括直螺紋。
- 如請求項23之接頭，其中該直螺紋包括NPSL螺紋。
- 如請求項21之接頭，其中該墊圈之該外表面具有一圓柱形。
- 如請求項21之接頭，其中該墊圈之該內表面進一步包括定位於該表面之該第二部分附近之一第二台肩，該第二台肩相對於該軸成角度地定向，使得該墊圈之一內徑在該入口附近之一點處比遠離該入口之一點處還大。
- 如請求項26之接頭，其中該第二台肩具有大於該第一台肩之一表面積之一表面積。
- 如請求項21之接頭，其進一步包括該出口處螺紋接收在該孔內之一灑水器或其他流體控制組件，該灑水器之一端部接合該第一台肩。
- 如請求項28之接頭，其中該灑水器或其他流體控制組件包括直螺紋。
- 如請求項29之接頭，其中該直螺紋包括NPSL螺紋。
- 如請求項28之接頭，其中該灑水器或其他流體控制組件包括錐形螺紋。
- 如請求項28之接頭，其中該灑水器之該端部包括一倒角，該倒角具有與該第一台肩之角定向相同之一角定向。
- 如請求項28之接頭，其中該灑水器與該第一台肩之間的接合將該墊 圈壓抵於該肩部表面。
- 如請求項21之接頭，其中該接頭包括一異徑接頭。
- 如請求項34之接頭，其進一步包括定位於該接頭之該出口處之一孔罩。
- 一種使用定位於一導管內之一墊圈將一螺紋灑水器密封至界定具有一螺紋出口之該導管之一接頭之方法，該方法包括：在該螺紋出口內旋轉該螺紋灑水器，以推進該灑水器與該墊圈之一角定向台肩接合；繼續旋轉該螺紋灑水器，以便將該墊圈在該導管內縱向緊壓且徑向向外壓抵該導管。
- 如請求項36之方法，其進一步包括將該螺紋灑水器之螺紋與該台肩接合。
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