扭矩保持裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】扭矩保持裝置
[0001]本發(fā)明要求2014年2月7提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)系列號(hào)N0.61/937041的優(yōu)先權(quán)，其在此納入引用。
[0002]本發(fā)明涉及可以用于與螺栓連接和其他類型連接裝置有關(guān)的扭矩保持裝置。在一個(gè)典型實(shí)施方式中，扭矩保持裝置可以用于螺栓和螺母組件，以促進(jìn)螺栓上螺母的扭轉(zhuǎn)。一個(gè)非限制性應(yīng)用是法蘭和管道接頭組件中扭矩保持裝置的使用，其中扭矩保持裝置與管道系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)法蘭螺栓協(xié)同使用，并且將會(huì)以其特別參考說(shuō)明。然而，可以理解的是，本典型實(shí)施方式也可用于其他相似應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]扭轉(zhuǎn)法蘭螺栓可用于使用大量管道的企業(yè)的持續(xù)維護(hù)。該管道例如用于化學(xué)處理企業(yè)或類似企業(yè)，包括經(jīng)受化學(xué)循環(huán)條件的各種架空管道和保溫/加襯管道。用于這種管道系統(tǒng)的典型扭轉(zhuǎn)法蘭螺栓包括在管道法蘭接頭兩端的平墊圈。緊固法蘭螺栓通常包括校準(zhǔn)扭力扳手以施加特定螺栓扭矩(即英尺-鎊扭矩)。當(dāng)使用防咬死化合物時(shí)，扭矩值是不同的。用扭力扳手緊固法蘭螺栓通常以“交錯(cuò)”模式完成，交替緊固置于180°分離的螺栓。使用這種模式，螺栓以特定百分比增量的所需最終螺栓扭矩(即英尺鎊扭矩)緊固，直到完成大部分最終螺栓扭矩。為了緊固到最終扭矩值，螺栓隨后圍繞法蘭繼續(xù)以順時(shí)針方式緊固。這樣做以確保螺栓均勻的施加壓力。必須注意避免超過(guò)可以對(duì)任何塑料密封表面、襯套、塑料喇叭口(flare)、和/或塑料表面導(dǎo)致?lián)p壞的扭轉(zhuǎn)。
[0004]通常螺栓的再扭轉(zhuǎn)在初始扭矩之后或第一熱循環(huán)之后施加至少二十四小時(shí)。該再扭轉(zhuǎn)允許塑料襯套和喇叭口的就位和螺栓的松馳。通常扭轉(zhuǎn)僅在環(huán)境溫度、冷卻狀態(tài)下在系統(tǒng)上完成，典型的從不在升高溫度的處理時(shí)完成。
[0005]在螺栓的初始扭轉(zhuǎn)和再扭轉(zhuǎn)之后，可以進(jìn)行按照ANSI要求的水壓試驗(yàn)。通常在之后完成每年的再扭轉(zhuǎn)，特別是如果處理線路經(jīng)歷升高溫度或極端環(huán)境溫度條件。重申，每年的再扭轉(zhuǎn)通常僅在環(huán)境溫度或冷卻狀態(tài)下在系統(tǒng)上完成。
[0006]由于對(duì)聚四氟乙烯(PTFE)襯層和/或PTFE襯管產(chǎn)品、或類似產(chǎn)品化學(xué)損壞的可能性，通常不建議將碟形彈簧或盤形彈簧用于迄今為止使用的法蘭螺栓扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中，對(duì)使用PTFE管道產(chǎn)品不建議使用碟形彈簧或盤形彈簧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及這樣的扭矩保持裝置，其可以用于有關(guān)螺栓連接或其他類型連接裝置形式的扭矩保持裝置，更具體的涉及可以用于法蘭連接器裝置中的扭矩保持裝置，其中扭矩保持裝置包括具有載架的整體式本體。載架可選地包括圍繞圓周分布的一個(gè)或多個(gè)通孔。載架包括垂向置于或堆疊在一個(gè)或多個(gè)通孔內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)彈簧。當(dāng)使用多個(gè)彈簧時(shí)，每個(gè)彈簧可選擇地在垂向布置中對(duì)齊，用于接納螺栓穿過(guò)其中。一個(gè)或多個(gè)彈簧可以與載架在預(yù)扭轉(zhuǎn)方位上非共面。該一個(gè)或多個(gè)彈簧可以與載架在加載和扭轉(zhuǎn)方位上共面。使一個(gè)或多個(gè)彈簧與載架對(duì)齊成共面可以用于指示適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)作用力。
[0008]本發(fā)明的扭矩保持裝置可以包括用于金屬、塑料、陶瓷、玻璃、和/或復(fù)合材料帶內(nèi)襯管道的法蘭螺栓連接器，其中法蘭螺栓連接器包括整體式主體。法蘭螺栓連接器包括載架體和一個(gè)或多個(gè)彈簧。載架體可選地包括一個(gè)或多個(gè)孔、或圍繞外周等間隔的彈簧孔。當(dāng)使用多個(gè)彈簧時(shí)，多個(gè)彈簧可選擇地垂向堆疊或安裝在多個(gè)孔或彈簧孔的每個(gè)內(nèi)。每個(gè)彈簧可選擇地在預(yù)扭轉(zhuǎn)條件下以凸向和可選擇地在扭轉(zhuǎn)后條件下以平面定位。在扭轉(zhuǎn)條件下以垂向堆疊的一個(gè)或多個(gè)彈簧的高度或結(jié)合高度可以等于載架的厚度；然而，這不是必需的。
[0009]本發(fā)明的扭矩保持裝置可以用于消除由于超過(guò)扭矩而對(duì)塑料喇叭口(例如PTFE喇叭口等)造成機(jī)械損害的可能性；然而，這不是必需的。本發(fā)明的扭矩保持裝置也可以用于消除每年的再扭轉(zhuǎn)程序或劇烈溫度周期之后再扭轉(zhuǎn)；然而，這不是必需的。此外，本發(fā)明的扭矩保持裝置可以用做塑料和/或軟材料(例如軟金屬，復(fù)合材料等)的喇叭口變形(即冷變形)的自動(dòng)補(bǔ)償器；然而，這不是必需的。
[0010]本發(fā)明的扭矩保持裝置可以用于提供在管道連接控制排放和保持最佳密封壓力的環(huán)境友好和無(wú)泄漏系統(tǒng)；然而，這不是必需的。
[0011]本發(fā)明的扭矩保持裝置提供用于減少設(shè)備維護(hù)成本的系統(tǒng)；然而，這不是必需的。如下文詳細(xì)說(shuō)明的，扭矩保持裝置的載架，包括管道法蘭螺栓彈簧，可以用于增加法蘭密封可靠性，提供預(yù)加載/扭矩的可見指示，和/或減少或消除再扭轉(zhuǎn)的需求。由于前述原因可使維護(hù)減少，因此可以節(jié)省卷軸和管接頭的使用，這可以顯著節(jié)省法蘭再扭轉(zhuǎn)成本(即材料成本和維護(hù)人力成本)。
[0012]在一個(gè)非限制設(shè)置中，提供一種扭矩保持裝置，包括載架，其具有第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)且隔開的第二側(cè)，所述載架包括圍繞外周間隔布置的多個(gè)穿過(guò)彈簧孔；第一組彈簧，其堆疊在所述載架的第一彈簧孔內(nèi)，所述第一組彈簧中的每個(gè)所述彈簧以垂向布置對(duì)齊，用于接納螺栓通過(guò)，在預(yù)扭轉(zhuǎn)方位，所述第一組彈簧中的至少一個(gè)彈簧與所述載架不共面，并且在被加載和扭轉(zhuǎn)方位，所述第一組彈簧中的所有彈簧與所述載架共面；第二組彈簧，其堆疊在所述載架的第二彈簧孔內(nèi)，所述第二組彈簧中的每個(gè)所述彈簧以垂向布置對(duì)齊，用于接納螺栓通過(guò)，在預(yù)扭轉(zhuǎn)方位，所述第二組彈簧中的至少一個(gè)彈簧與所述載架不共面，并且在加載和扭轉(zhuǎn)方位，所述第二組彈簧中的所有彈簧與所述載架共面；以及其中，使所述彈簧與所述載架對(duì)齊成共面能視覺地指示適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)作用力。彈簧可選的是盤式彈簧。第一和第二組彈簧中的所有彈簧可選地在預(yù)扭轉(zhuǎn)方位上與載架非共面。第一和第二組彈簧中的至少一個(gè)彈簧可選地包括涂層。載架可選地包括圍繞載架的至少一個(gè)彈簧孔周邊的O形環(huán)。載架可選地包括擋板，擋板至少部分地插入到載架中，以在彈簧從預(yù)扭轉(zhuǎn)方位移動(dòng)到扭轉(zhuǎn)方位時(shí)，限制第一和第二組彈簧中的至少一個(gè)彈簧移動(dòng)。載架可選地包括多個(gè)指狀物，其中第一指狀物包括一個(gè)彈簧孔，該彈簧孔包括第一組彈簧；和第二指狀物，第二指狀物包括一個(gè)彈簧孔，該彈簧孔包括第二組彈簧。載架可選地包括第一封圈，其中第一封圈定位于并連接到一個(gè)彈簧孔，其中第一封圈包括第一組彈簧，其中第一組彈簧位于第一封圈的內(nèi)部空腔中。載架可選地包括置于一個(gè)彈簧孔內(nèi)的彈性密封件，所述密封件與所述第一組彈簧中的多個(gè)所述彈簧相配合，當(dāng)所述彈簧從所述預(yù)扭轉(zhuǎn)方位移動(dòng)到所述扭轉(zhuǎn)方位時(shí)，所述第一組彈簧中的多個(gè)所述彈簧引發(fā)所述彈性密封件變形。載架可選地包括位于一個(gè)彈簧孔中的彈性密封襯套，其中密封襯套與第一組彈簧中的多個(gè)彈簧相配合，其中彈簧孔具有非平面內(nèi)表面，其中當(dāng)彈簧從預(yù)扭轉(zhuǎn)方位移動(dòng)到扭轉(zhuǎn)方位時(shí)彈性密封件被引發(fā)變形。載架可選是彈性的，并且包括側(cè)面槽以使載架圍繞管道裝配。第一和第二組彈簧分別可選地包括垂向堆疊的至少兩個(gè)彈簧。第一和第二組彈簧的每組中的一個(gè)或多個(gè)彈簧包括總高度，其中在加載和扭轉(zhuǎn)方位一個(gè)或多個(gè)彈簧的總高度可選地等于包括第一個(gè)第二組彈簧的載架一部分的厚度。第一和第二組彈簧的每組可選地包括圍繞第一和第二組彈簧外圓邊的涂層。載架是連續(xù)圓周形的?？商娲?，載架是非連續(xù)圓周形的。還可選地提供一種用于將管道段連接在一起的方法，包括a)提供具有第一法蘭的第一管道段；b)提供具有第二法蘭的第二管道段；c)提供上述的扭矩保持裝置，其中扭矩保持裝置中的彈簧在預(yù)扭轉(zhuǎn)方位；d)圍繞管道并且鄰近第一法蘭來(lái)插入扭矩保持裝置；e)將第一螺栓的主體插入通過(guò)第一和第二法蘭，使螺栓的主體穿過(guò)扭矩保持裝置中的第一組彈簧、第一法蘭中的第一螺栓開口、和第二法蘭中的第一螺栓開口 ；f)將第二螺栓的主體插入通過(guò)第一和第二法蘭，使螺栓的主體穿過(guò)扭矩保持裝置中的第二組彈簧、第一法蘭中的第二螺栓開口、和第二法蘭中的第二螺栓開口 ；和g)將螺母擰緊和緊固到第一和第二螺栓的端部，以使第一和第二法蘭被拉到一起，使第一和第二彈簧組中的彈簧與載架對(duì)齊成共面，使第一和第二彈簧組中的彈簧與載架對(duì)齊成共面可以用于指示螺母上適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)作用力。
[0013]在另一個(gè)非限制設(shè)置中，提供一種用于塑料內(nèi)襯管道的包括一體式載架的扭矩保持裝置。載架包括圍繞外周等間隔布置的多個(gè)彈簧孔和多個(gè)彈簧。多個(gè)彈簧可選地由金屬制成。至少一個(gè)彈簧安裝在多個(gè)彈簧孔的每個(gè)中。每個(gè)彈簧可選地在預(yù)加載狀態(tài)下具有凸起方位，并且每個(gè)彈簧在扭轉(zhuǎn)后方位上具有平面方位。該塑料襯管可以是，但不限制于，PTFE材料。彈簧可選地是盤式彈簧。每個(gè)彈簧孔可選地包括至少兩個(gè)垂向堆疊的彈簧。在每個(gè)垂向堆疊中的至少一個(gè)彈簧包括涂層。至少兩個(gè)彈簧包括高度并且至少兩個(gè)彈簧的高度在加載和扭轉(zhuǎn)方位可選地等于或稍大于載架的厚度。載架可選地包括圍繞每個(gè)彈簧孔周邊的O形環(huán)。垂向堆疊的彈簧可選地包括圍繞堆疊彈簧外周邊的涂層。載架可選地包括位于每個(gè)彈簧孔下邊緣的擋板。載架可選地包括圍繞每個(gè)彈簧孔內(nèi)壁的密封件(例如橡膠密封件、塑料密封件、聚合物密封件等)。載架具有連續(xù)圓周形狀?？商娲?，載架具有非連續(xù)圓周形狀。扭轉(zhuǎn)方位可選地從與載架非共面方位壓縮彈簧至與載架平面方位。扭轉(zhuǎn)方位可選地使彈簧與載架平面方位對(duì)齊并且提供所需螺栓扭矩值的視覺指示。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)非限制性目的是，提供一種扭矩保持裝置，其可以用于增加法蘭密封可靠性，提供預(yù)加載