專利名稱：防止裝配錯誤的可互換的工藝連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊固件，在裝配永久性的緊固件之前，這些緊固件用于使連接法蘭定位并支承在傳感器殼體上。該法蘭在不密封狀態(tài)下用支承和定位緊固件保持，以便在裝配永久性的緊固件之前，如果有流體壓力被送至法蘭時流體能自由泄漏，不會建立壓力，因為壓力可能導(dǎo)致突然松脫。本發(fā)明還涉及到提供若干種永久性的緊固件螺栓，這種螺栓可擰入殼體上的螺紋內(nèi)，只有使用長度正確的螺栓才能保證完全符合要求的螺紋連接。
在使用過程控制壓力傳感器時，這種傳感器包括內(nèi)部裝有壓力敏感元件的壓力敏感元件殼體，為適應(yīng)各種壓力連接和專用工藝設(shè)備用戶的需求，需要幾種不同的連接件，這些連接件用于將流體壓力配管從過程管線連到壓力殼體上。例如，通常備有一個標(biāo)準(zhǔn)共面法蘭，該法蘭具有多個1/4英寸的管子分接接口，該法蘭在工廠已使用相配的永久性緊固件加以裝配。用于此目的的1/2英寸管螺紋連接件是可以買到的。一個標(biāo)準(zhǔn)共面法蘭可與3個閥的油路板一起使用，但在油路板的輸入側(cè)需要用法蘭連接件。安裝到傳感器殼體上的螺栓承裝部件的厚度在每種結(jié)構(gòu)上各不相同，因此，每種結(jié)構(gòu)都要求使用一種長度不同的永久性的安裝螺栓。為了使發(fā)貨標(biāo)準(zhǔn)化，隨每種傳感器一起裝運(yùn)3組不同的安裝螺栓，其中包括用來固定共面法蘭的已裝配好的標(biāo)準(zhǔn)組在內(nèi)。
共面法蘭也可用兩個定位或臨時安裝螺釘安裝，如果因某種原因，包括改變輸入的配置需拆掉永久性的緊固螺栓時，共面法蘭應(yīng)保持其在傳感器上的支承和定位位置。如果要改變法蘭的配置，將被使用的定位螺釘只用于使法蘭與殼體對位并臨時支承在一起。當(dāng)共面法蘭在工廠直接安裝到敏感元件殼體上時，應(yīng)使用短的(第一)永久安裝螺栓。如果要把1/2英寸的管螺紋連接件接到法蘭上，必須拆掉第一螺栓，裝上能穿過連接件和法蘭的長螺栓。此外，安裝到法蘭上的3個閥的油路板也需要比標(biāo)準(zhǔn)螺栓長的螺栓。如果當(dāng)改變輸入配置并施加壓力時，安裝者未能裝上長的永久性的螺栓，就可能損壞上述傳感器上使用的定位螺釘。同樣，如果試圖在需要較長螺栓的地方裝上較短的螺栓(如果安裝者完全疏忽了)，先前的較短的螺栓可稍微嚙入傳感器殼體的螺紋內(nèi)。將法蘭固定到位的定位螺釘沒有足夠的長度使法蘭承受壓力負(fù)載，錯誤裝配的主安裝螺栓可能脫扣，使定位螺釘斷裂，從而損壞傳感器。
本發(fā)明涉及一種緊固裝置，這種裝置用于使法蘭定位安裝到壓力敏感元件或傳感器殼體上，并提供一組可停止在某一位置上的定位緊固件，以便當(dāng)只有定位緊固件到位時，法蘭與殼體不能密封。在法蘭的一個表面和其上制有通至敏感元件或傳感器的入口的殼體表面之間留有間隙，以便在裝配能承受壓力負(fù)載的永久緊固件螺栓之前，一旦法蘭與流體相通并受壓時，工作流體能泄漏并警告安裝者沒有裝上永久緊固件螺栓。在傳感器建立壓力之前出現(xiàn)泄漏會使定位緊固件失靈。
具體地說，如圖所示，一個螺柱用于滑動地給壓力校正法蘭導(dǎo)向，一個第二臺肩螺栓用于定位并支承共面法蘭到位并控制法蘭和其上用于安裝法蘭的殼體表面之間的間隔。臺肩螺栓有一個臺肩止動面靠在傳感器或敏感元件殼體表面上，臺肩表面和釘頭之間的長度大于法蘭的厚度，以便當(dāng)法蘭被推向臺肩螺栓頭的時候，法蘭與殼體之間有一定間隔。當(dāng)然也可使用其它型式的止動裝置，如在螺栓上套上一個套筒，它限定了緊固件的擰緊的長度，或在螺柱外側(cè)的臺肩上制有螺紋，其上裝一個螺母，同樣可將有效長度控制到一個比被支承的法蘭的厚度大的長度上。
傳感器或敏感元件的殼體具有供擰入永久螺栓用的內(nèi)緊固螺紋，該內(nèi)螺紋從對著法蘭座的表面向里凹入，凹入部分的深度或高度與供傳感器使用的緊固件的長度相等，以便只有長度正確的緊固件用于被連接的法蘭裝置上才能同用于傳感器或敏感元件殼體的法蘭裝置以及連接件一起工作。


圖1是帶有敏感元件殼體的典型傳感器的頂視圖，圖中所示的法蘭與按照本發(fā)明制作的支承緊固件裝在一起;
圖2是圖1所示裝置的正視圖;
圖3是沿圖2中3-3線所取的局部剖視圖;
圖4是供需要不同長度的第二緊固件的1/2英寸的管螺紋使用的法蘭連接件的剖視圖;
圖5是具有3個閥的油路板和用成套提供的第3長度的緊固件裝配到位的法蘭連接件的傳感器的放大圖。
在圖1中，典型的過程控制傳感器10具有一殼體11，殼體內(nèi)裝有壓力敏感元件，該殼體還具有表面12，該表面包含有多個用于接受有壓流體的接口。這種流體壓力敏感元件用虛線13示意地示于殼體11的里面，圖示的表面12是一個平面，為了使輸送有壓流體的導(dǎo)管的過程管線與表面12的接口相連(部分示出的接口在圖2中以12A和12B表示)，將一個以數(shù)字15表示的連接件或法蘭連接到該殼體上。法蘭15被稱作共面法蘭，可用來安裝不同的管接頭和零件，以把壓力通至傳感器。法蘭15有一個與表面12相對配合并能密封的表面16。通孔17和18的外表面制有螺紋，用于與示意地表示在圖1中的1/4英寸的管螺紋導(dǎo)管20、21相連。這些管螺紋導(dǎo)管與待測量的有壓流體源相連。
此外，如圖所示，法蘭15具有4個通孔即螺栓孔22，以靠擰入殼體螺紋孔24中的螺紋緊固件-第一組螺紋緊固件23，使法蘭15相對表面12和敏感元件殼體11永久固定。如圖所示，螺紋孔24位于孔深為26的較大沉孔25的里端，螺紋孔24的長度足夠在法蘭15受壓時承受負(fù)荷所需的螺紋嚙合長度。
在圖1和圖3中，為了說明目的所示的法蘭15沒有用緊固件23加以固定，只示出了為支承法蘭到位的緊固件，但不是用于永久性的裝配。一個導(dǎo)向螺柱28和一個臺肩螺栓30分別穿入法蘭15的孔并擰入殼體11內(nèi)。螺柱28有光桿28A可滑配入法蘭15上的孔中。如圖所示，臺肩螺栓30具有一螺紋端32和與臺肩表面33相連的光滑的、直徑較大的螺栓段34，當(dāng)臺肩螺栓擰到位的時候，臺肩33靠在表面12上。表面12和臺肩螺栓頭36的內(nèi)表面之間的臺肩螺栓的光滑螺栓段34的長度大于在外表面38和表面16之間測得的法蘭15的厚度。這就保證了當(dāng)表面38被推至靠在臺肩螺栓頭36的內(nèi)表面時，在表面16和12之間留有間隙40。當(dāng)只是定位緊固件到位時，如果通過管接頭21輸入有壓流體，法蘭體的接合面將自由泄漏，流體不會使敏感元件殼體、殼體中的接口或通道、或者敏感元件13受壓。如果允許形成壓力的話，只是用上述的定位緊固件或螺釘，例如用兩個擰到位的螺柱28和臺肩螺栓30使法蘭固定到位的話，在壓力建立起來之后，該裝置就會損壞，形成的壓力足以使零件分離，造成破壞。
因此，當(dāng)需要更換已裝貨的即同傳感器殼體一起使用的專用法蘭裝置并拆掉標(biāo)準(zhǔn)螺栓23時，已在工廠裝入的導(dǎo)向螺柱28和臺肩螺栓30將支承法蘭15定位，但留有間隙40。在法蘭15和表面12之間圍繞表面12上的輸入口設(shè)有密封裝置，間隙40大到足以使密封裝置使去作用。
可與同一傳感器殼體一起使用的有多種法蘭和連接件的不同組合，這些組合的總厚度各不相同，也就是說，在與表面12相配合的表面16和用永久螺栓頭接合的被支承件的外側(cè)面之間的間距各不相同，因而用作永久緊固件的螺栓必須具有不同的長度。例如在圖1中，與法蘭15一起示出的第一螺栓23可擰入傳感器或敏感元件殼體。圖4所示的第二螺栓46是4個一組螺栓中的一個，它用于第二厚度法蘭組件。例如，法蘭15上可有一個可供較大輸入管接頭使用的1/2英寸的管螺紋連接件47，各零件的組合厚度要使長螺栓46能擰入非螺紋沉孔25里面的螺紋部分24。為在工作壓力下保證法蘭固定不動，螺栓46的長度要能保證有足夠的嚙合螺紋。
如圖5所示，當(dāng)3個閥的油路板52與法蘭15一起組合使用時，其厚度要能使第3螺栓50抵達(dá)殼體的螺紋孔部分24，螺栓50比螺栓46短。3個閥的油路板52的輸入側(cè)有一對連接件47，連接件47用標(biāo)準(zhǔn)螺栓23擰入螺紋孔54，使之固定到3個閥的油路板上。該連接件可使輸入管路與油路板52相連。
緊固件螺栓50穿過位于3個閥油路板52連接端上的孔53和法蘭15上的孔22，擰入傳感器殼體11中的孔的螺紋部分24，螺栓50的長度能充分地與螺紋24相嚙合。若這些螺栓比所要求的長，永久螺栓會穿過螺紋孔24，螺紋會完全嚙合，但不會使油路板52相對法蘭15密封。例如，若螺栓46被用來將法蘭15和油路板52固定到殼體11上，螺栓46會在到達(dá)油路板52的底部之前先到達(dá)殼體11的底部;反之，如果使用螺栓50或46將法蘭15固定到敏感元件的殼體11上時，螺栓就會在到達(dá)法蘭15的底部之前先到達(dá)殼體11的底部。
可以看出由于從表面12向里制有沉孔25，所以當(dāng)法蘭15和連接件47到位，螺栓23和50中的任何一組置入連接件和法蘭15的定位孔時，螺栓23和50的螺紋不會嚙入螺紋部分24。當(dāng)法蘭15和3個閥的油路板52到位并且螺栓已穿過孔53和22時，螺栓23不會嚙入螺紋部分24。沒有沉孔25，螺栓50的某些螺紋就可能被嚙合，即使連接件47到位，當(dāng)法蘭15受壓時，螺紋嚙合的量也不可能承受足夠的負(fù)載，螺紋就可能損壞。同樣，若沒有沉孔，如果螺栓23用在3個閥的油路板和共面法蘭裝置上螺栓50的位置上，螺栓23也可能嚙入幾扣螺紋。
所公開的每個傳感器都和固定法蘭到位的3組為一套的螺栓一起發(fā)貨，各螺栓組的長度以數(shù)字23，46和50表示。螺栓23通常在工廠裝配到位用以固定共面法蘭15，而其它各組螺栓則分開包裝發(fā)貨。沉孔25對于備用螺栓長度而言，其長度選擇應(yīng)適合于不同的法蘭組合，以使長度不正確的螺栓不能擰入孔24中，以此來保證為永久螺栓提供正確的螺紋嚙合長度。臨時定位緊固件停止在留有間隙40的位置上，當(dāng)長度正確的永久連接螺栓沒到位時，法蘭不會受壓?？墒褂貌煌姆ㄌm和連接件，當(dāng)然，所選擇的螺栓長度要與不同的法蘭和連接件相對應(yīng)。
即使是馬虎的操作者在裝備永久性的正確的螺栓時，也不會僅裝上這種臨時性的緊固件，因為在給系統(tǒng)加壓時，在建立壓力之前，由于泄漏會給操作者發(fā)出警告。
作為一個實(shí)施例，為了以本發(fā)明的一種形式來完成本發(fā)明的目的，法蘭15端部厚度取為T1，連接件的厚度取為T2，具有孔53的3個閥的油路板上的凸緣或法蘭的厚度取為T3，沉孔25的軸向長度在這一實(shí)施例中為0.429英寸。如果試圖裝入某一長度的螺栓，下表1所列出的關(guān)系式給出了要避免螺紋嚙合應(yīng)選擇的螺栓長度。螺紋完全嚙合意指螺紋段24中的螺紋基本全部嚙合。
盡管已結(jié)合最佳實(shí)施例對本發(fā)明作了描述，熟知這種技術(shù)的人士會理解，還可對結(jié)構(gòu)和細(xì)部作各種變化而不會超出本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括接受流體壓力的殼體和將輸入流體壓力通至該殼體表面上的接口的法蘭的組件，包括一個法蘭，該法蘭具有一定厚度和一個從第一連接側(cè)面到面向所述殼體表面的第二側(cè)面的孔，其特征在于包括用于保持法蘭不動的定位緊固件裝置，該裝置包括一個阻止法蘭相對該緊固件裝置沿離開所述表面的方向移動的定位器，該定位器防止法蘭運(yùn)動到離開所述表面一定距離，使該法蘭的所述第二側(cè)面與該殼體的所述表面離開一定距離。
2.按照權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于該定位緊固件裝置還包括一個與定位器分開的導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件用于使法蘭在可操作的位置上定位，該導(dǎo)向件與該法蘭滑動連接，允許法蘭不受限制地沿導(dǎo)向件離開該殼體的表面。
3.一種包括接受流體壓力的殼體和將輸入流體壓力通至該殼體表面上的接口的法蘭的組件，包括一個法蘭，該法蘭具有一定厚度和一個從第一連接側(cè)面到面向殼體表面的第二側(cè)面的孔，其特征在于包括用于保持法蘭不動的定位緊固件裝置，該裝置包括在緊固件裝置和殼體之間可操作的裝置，用于防止該緊固件裝置被調(diào)節(jié)，以便于使法蘭的第二側(cè)面和殼體表面之間形成密封。
4.按照權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于該定位緊固件裝置還包括一個與緊固件裝置的其它零件分開的導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件用于使法蘭在可操作的位置上定位，該導(dǎo)向件與法蘭滑動連接，允許法蘭不受限制地沿導(dǎo)向件離開該殼體的表面。
5.按照權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于緊固件裝置包括一個臺肩螺栓，該螺栓有一個支靠在殼體表面上的臺肩和一個釘頭，該釘頭距殼體表面的距離大于置于該釘頭和該殼體表面之間的法蘭的厚度。
6.按照權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于至少有一個可與該法蘭的第一連接側(cè)面相連接的連接件，該法蘭具有若干個第一緊固件孔，用于安裝與定位緊固件裝置分開的永久緊固件，該殼體具有多個與緊固件孔對準(zhǔn)的殼體孔，每個殼體孔都有一段未制螺紋的沉孔部分和一段有內(nèi)螺紋的用于安放穿過第一緊固件孔的第一永久緊固件的部分，用于將法蘭安裝到殼體上的一組第一永久緊固件，和至少一個可與該法蘭的第一連接側(cè)面相連接的連接件，該連接件具有多個與法蘭的第一緊固件孔和殼體上的孔對準(zhǔn)的第二緊固件孔，長度能穿過第二緊固件孔、法蘭孔并與殼體中的螺紋孔部分嚙入所需長度的第二組永久緊固件，殼體孔的沉孔長度的選擇要能保證當(dāng)?shù)谝唤M永久緊固件穿過第二緊固件孔并對準(zhǔn)法蘭上的第一緊固件孔進(jìn)入相配的殼體孔時，其中的每個螺栓都不能到達(dá)殼體孔的螺紋部分。
7.一種成套器材，包括一個接受流體壓力的殼體，一個法蘭和至少兩組長度不同的螺紋緊固件，每組緊固件都包含有多個長度相同的用于永久固定法蘭的螺紋緊固件，和所選擇的置于殼體上的輔助連接件，該法蘭具有一定厚度和多個法蘭通孔，這些法蘭通孔與各組緊固件中的一組一起使用，用于將法蘭固定到殼體表面上并使之密封，該殼體具有多個與法蘭孔對準(zhǔn)的殼體孔，每個殼體孔都有一沉孔，該沉孔包括沒有螺紋的部分和帶內(nèi)螺紋的部分，沒有螺紋的部分靠近殼體表面，帶內(nèi)螺紋部分用于容納穿過法蘭孔的第一組緊固件，以使法蘭固定到殼體上，第一組緊固件的長度應(yīng)設(shè)計成在其穿過法蘭孔時與殼體孔的螺紋部分嚙合到所要求的長度，和至少一個可和法蘭與殼體相反的一側(cè)相連接的連接件，該連接件具有與法蘭孔和殼體孔對準(zhǔn)的第二緊固件孔，該配套器材包括第二組緊固件，其長度可穿過第二組緊固件孔、法蘭孔并嚙入螺紋部分至所要求的長度，沉孔長度的選擇要保證當(dāng)?shù)谝唤M緊固件分別穿過第二緊固件孔、法蘭孔、并進(jìn)入殼體孔時，不能到達(dá)殼體孔的螺紋部分。
8.按照權(quán)利要求7所述的成套器材，其特征在于包括一個代替所述一個連接件可和法蘭與殼體相反的一側(cè)相連接的第二連接件，該連接件具有與法蘭和殼體孔對準(zhǔn)的第三緊固件孔，一個第三組緊固件，其長度能穿過第三緊固件孔、法蘭孔并進(jìn)入殼體孔與殼體孔的螺紋部分相嚙合，且所述第二連接件的第三緊固孔的長度大于第二緊固件孔的長度，因此，組成第三組緊固件的各緊固件的長度大于第一和第二組緊固件的長度，第三緊固件孔的長度是這樣的相對于第一和第二緊固件的長度和沉孔的長度，要使得當(dāng)?shù)谝缓偷诙o固件分別穿過第三緊固件孔、法蘭孔并進(jìn)入殼體孔時，不能到達(dá)殼體孔的螺紋部分。
9.按照權(quán)利要求7所述的成套器材，其特征在于包括當(dāng)拆下第一組緊固件時用于將法蘭保持在殼體上的定位緊固件裝置，所述的定位緊固件裝置包括含有一個止動裝置的緊固件裝置，在法蘭靠在殼體表面上處于壓力使用狀態(tài)之前，該止動裝置可阻止定位緊固件固緊。
10.一種接收流體壓力敏感元件的殼體和一種法蘭，該殼體的一個表面上有一壓力輸入口，該法蘭朝向上述表面并備有若干條通道，這些通道用于將輸送壓力管接頭連接到與殼體相反的一側(cè)和所述接口上，其特征在于包括定位裝置，當(dāng)從法蘭和殼體上拆掉永久緊固件時用于使法蘭保持在定位位置，所述定位裝置包括一個臺肩螺栓，該螺栓能擰入殼體內(nèi)并有一個釘頭，所述臺肩螺栓具有一個臺肩表面，當(dāng)該螺栓穿過設(shè)在法蘭上的孔時該臺肩表面與殼體表面相接合，該臺肩螺栓在臺肩表面和臺肩螺栓頭之間有一段沒有螺紋的部分，所述沒有螺紋部分的軸向長度大于裝在其上的法蘭的厚度，因而允許法蘭從殼體表面移開，直至受到臺肩螺栓的釘頭阻止為止。
11.一種按照權(quán)利要求10所述的殼體和法蘭，其特征在于一個定位螺柱安裝在殼體上并可滑動地穿過法蘭上的開孔，使法蘭不能繞臺肩螺栓旋轉(zhuǎn)，所述螺柱允許法蘭不受限制地沿該螺柱從該殼體表面移開。
全文摘要
一種用于使連接件法蘭15對準(zhǔn)并支承在殼體11上，同時保持不密封狀態(tài)，以避免在裝配永久緊固件之前使殼體和法蘭受壓的裝置，法蘭使流體壓力通至壓力敏感元件殼體。緊固件30保持法蘭離開殼體的距離足以使法蘭不被密封，防止法蘭和殼體在裝配永久緊固件之前受壓。殼體和法蘭與長度與緊固件23不同的備用永久螺栓(46，50)一起裝運(yùn)，使連接件47用于工藝連接，當(dāng)厚度不同的連接件用于工藝連接時，只有長度正確的緊固件才能擰入螺紋孔并密封法蘭或連接件。
文檔編號F16L23/00GK1070993SQ9211051
公開日1993年4月14日 申請日期1992年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月12日
發(fā)明者威廉姆·E·比特里奇, 查里斯·A·格拉澤 申請人:羅斯蒙德公司