CN114207303B - 用于螺纹管件的混合螺纹几何结构 - Google Patents

Abstract

螺纹管件(10)包括从该管件的第一端部到过渡螺纹(TT)的第一多个螺纹(T)和从该过渡螺纹到该管件的第二端部的第二多个螺纹(S)。该第一多个螺纹(T)被配置为提供迷宫式密封件，以用于使至少粉尘和/或气体跨厚壁外壳的迁移最小化。该第二多个螺纹(S)被配置为接合薄壁外壳中的锁紧螺母，或厚壁外壳的孔口内的多个预成形螺纹，以用于使至少流体/水跨薄壁或厚壁外壳中的一者的迁移最小化。该第一多个螺纹和该第二多个螺纹连续布置并且可以用于薄壁或厚壁外壳，以阻碍气体、流体、粉尘和火焰中的至少一者的通过。

Description

用于螺纹管件的混合螺纹几何结构

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119和37CFR§1.53的相关章节，本申请要求2019年8月1日提交的美国专利申请62/881,742的权益和优先权，其全部内容据此以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及螺纹轮廓几何结构，并且更具体地，涉及用于锁紧螺母的新型可用的螺纹构型，该螺纹构型使其能够在美制锥管螺纹(NPT)、英制标准锥管螺纹(BSPT)、美制直管机械螺纹(NPSM)、美制直管锁紧螺母(NPSL)、英制标准圆柱管螺纹(BSPP)和非螺纹应用中使用。

背景技术

处理危害性材料(例如易燃蒸气、液体或气体、可燃粉尘或纤维、有毒材料等)的行业在制造、处理和/或储存此类材料时必须遵守某些安全标准。根据特定的危害性，安全标准和法规要求将危害性材料容纳/封闭在容器或外壳内，从而防止危险或损害进一步扩散到周围环境或区域。危险场所可能存在于诸如飞机库、汽油/服务站、挥发性易燃液体的大型储存仓、涂料加工厂、医疗保健设施、将收割的谷物储存在储存筒仓中的农业设施、码头、船坞和石油加工厂等占有环境。当确定其分类和必须采取的预防措施时，通常对每个房间、分区或区域进行单独评估。

考虑一个示例，含有天然气的压力容器可以保存在具有特定厚度的壁的储存区域内，以防止碎片在发生***事件的情况下无意中伤害周围区域中的人员。另外，通入或导出外壳的管道或导管通常将需要气囊、护套或其他装置来捕获或防止挥发性气体泄漏出外壳并进入周围区域。这通常包括接受管道或导管通过的螺纹孔口的标准。例如，通常将穿过储存容器的壁的管螺纹密封，无论这些壁是薄壁还是厚壁容器。针对此类螺纹连接存在多种行业标准，包括UL 2225、1910.307、NEC 505-10和IEC EN 60079-1防爆标准。

鉴于存在过多的标准，应当理解，螺纹连接的数量和类型也有所不同。因此，操作员必须携带多个连接器，每个连接器被配置为拧紧并密封设计用于容纳各种危险条件的箱体的孔口，无论它们是气态形式、液态形式还是可燃固态(粉尘)形式。因此，应当理解，将库存维持在当前水平的两倍，这对于依赖“即时”库存***用于其日常维修、维护和施工成本的企业造成了巨大的负担。

因此，需要一种能够在螺纹管件的构造、维修和维护中完成多于一种操作的管件，该螺纹管件用于包含危害性材料的薄壁和厚壁外壳。

附图说明

本发明所公开的更具体的描述可参考实施方案进行，这些实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了本发明的典型实施方案，因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他同样有效的实施方案。因此，为了进一步理解本发明的实质和目的，可参考以下具体实施方式，该具体实施方式可结合附图阅读，在附图中：

图1示出了根据本公开的教导内容的沿着螺纹连接件的细长轴线的剖视图，其中该螺纹管件包括过渡到第二多个螺纹的第一多个螺纹，其中该第一多个螺纹的特征在于从该管件的第一端部渐缩到过渡螺纹的根径，并且其中该第二多个螺纹的特征在于从过渡螺纹到该管件的第二端部处的退刀螺纹的根径是直的或平行于该细长轴线；

图2示出了螺纹管件，其中第一多个螺纹的根径从该管件的第一端部渐缩到过渡螺纹，并且其中第一多个螺纹的顶径以与根锥度相称的量渐缩；

图3示出了螺纹管件，其中第一多个螺纹的根径从该管件的第一端部渐缩到过渡螺纹，并且其中第一多个螺纹的顶径从该第一端部到该过渡螺纹为直的或平行于细长轴线；

图4示出了附连到厚壁外壳的螺纹管件，其中第二多个接合螺纹的平行螺纹沿着孔口的向外表面形成，该孔口接收螺纹管件和管道、导管或电缆；

图5示出了附连到薄壁外壳的螺纹管件，其中第一多个锥形螺纹通过推动锁紧螺母抵靠螺纹管件的肩部来接合锁紧螺母，从而将螺纹管件(即，相关联的管道、导管或电缆)固定到该外壳；以及

图6示出了附连到厚壁外壳的螺纹管件，其中第二多个锥形螺纹接合厚壁外壳的孔口中的预成形螺纹。

发明内容

本公开提供了一种螺纹管件，该螺纹管件包括从该管件的第一端部到过渡螺纹的第一多个螺纹和从该过渡螺纹到该管件的第二端部的第二多个螺纹。该第一多个螺纹被配置为提供迷宫式密封件，以用于使至少粉尘和/或气体跨厚壁外壳的迁移最小化。该第二多个螺纹被配置为提供迷宫式密封件，以用于使至少流体和/或水跨薄壁外壳的迁移最小化。该第一多个螺纹和该第二多个螺纹连续布置并且可以用于薄壁或厚壁外壳，以阻碍气体、流体、粉尘和火焰中的至少一者的通过。

用于制造混合螺纹管件的方法的实施方案包括沿着细长坯料形成第一多个锥形螺纹，其中细长坯料沿细长轴线延伸。沿着该细长坯料并且与该第一多个螺纹中的最后一个齿串联地形成过渡螺纹。沿着该细长坯料、与该过渡螺纹串联地形成第二多个螺纹。第二多个螺纹平行于该细长轴线。

具体实施方式

本公开描述了一种在被认为含有危害性材料的工业和/或商业设施中使用的新型可用的螺纹管件。在本文所用的上下文中，“管件”是指被配置为将导管、管道、电缆或线束与薄壁或厚壁外壳结合使用的任何装置、耦接件、连接件、转接件、接合部或附接件。为了帮助操作员维护其设施的安全性，已开发出各种标准，使得制造商可以遵照例如Atex指令2014/34/EU评估防爆保护需求。危险区域(安装)的统一分类为选择和分配***和装置(包括其安装)提供了基础。根据EU指令1999/92/EC，防爆保护文件是用于建立和操作潜在***性设施的必要前提。这些文件是选择相对于防爆保护的***、装置和部件并且遵照相关标准对其进行安装、操作、维护和维修的先决条件。

鉴于前述内容，应当理解，各种安装需要不同的螺纹构型以提供必要的防爆保护。此外，使用锁紧螺母对于提高螺纹管件(尤其是暴露于连续振动源的那些螺纹管件)的性能已变得尤为重要。锁紧螺母与平行螺纹结合使用，因为当锁紧螺母沿趋于松开螺母的方向旋转时，此类螺纹的根径不减小。也就是说，在振动导致锁紧螺母旋转时，一旦锁紧螺母塑性变形成螺纹的根径，螺纹就会保持变形。虽然此类塑性变形不会减少相对于直螺纹的摩擦接合，但摩擦的效果受到不利影响，即，由于与锥形螺纹相关联的根径尺寸减小而加剧。因此，锁紧螺母不与锥形螺纹结合使用。

由于减轻振动并提供防爆保护的需求不断增长，本公开的发明人配置了一种螺纹管件以满足这两种要求。图1和图2示出了螺纹管件10，该螺纹管件具有第一多个螺纹T、第二多个螺纹S和设置在该两者之间的至少一个过渡螺纹TT。第一多个螺纹T被配置为提供迷宫式密封件，以用于使至少危害性粉尘和/或气体跨厚壁外壳的迁移最小化。更具体地，第一多个螺纹T具有从过渡螺纹TT渐缩到参考平面零R₀的根径D1。在一个实施方案中，第一多个螺纹T的顶径D2(参见图2)也从过渡螺纹TT渐缩到参考平面零R₀。在另一个实施方案中(如图3所示)，第一多个螺纹T的顶径D3形成平角或平行于螺纹管件10的细长轴线10A。在该实施方案中，顶径D3等于第二多个螺纹S的顶径D6。

第一多个螺纹T的根径D1和顶径D2可以相对于螺纹管件10的细长轴线10A沿着角度α渐缩，该角度α介于约一度(1°)到约二又四分之一度(2 1/4°)之间。锥角是角度α值的两倍并且可以从两度(2°)变化到约四又二分之一度(4 1/2)。顶径的锥度优选地与根径的锥度相同，或者相对于螺纹管件10的细长轴线10A在约一度(1°)到约二又四分之一度(21/4°)之间。在例示的实施方案中，第一多个螺纹T的根径锥度介于约一又十六分之十二度(1 12/16°)，即一又四分之三度(1 3/4°)到约一又十六分之十三度(1 13/16)之间。根径角度α为约一又一百分之七十八度(1.78°)到约一又一千分之一百八十八度(1.188°)，并且锥角为三又一百分之五十八度(3.58°)。

在所述的实施方案中，第一多个螺纹T的根径D1和顶径D2相对于螺纹管件10的细长轴线10A沿着锥角α渐缩，该锥角α为约一又八分之一度(1 1/8°)。

在图3中，第二多个螺纹S被配置为提供迷宫式密封件，以用于使至少水/流体跨薄壁外壳的迁移最小化。第二多个螺纹S分别具有根径D4和顶径D6，其相对于螺纹管件10的细长轴线10A是直的或平行的。

螺纹管件10还包括设置在第一多个螺纹T、第二多个螺纹S之间的至少一(1)个过渡螺纹。在所述的实施方案中，该过渡螺纹具有根径D5和顶径D3，该根径等于第二多个螺纹S的根径D4，并且该顶径等于第二多个螺纹S的顶径D6。

螺纹管件10在第一多个螺纹T和第二多个螺纹S中的每一个螺纹中包括介于四(4)个和六(6)个之间的螺纹。例示的实施方案在第一多个螺纹T中示出了五(5)个锥形螺纹，并且在第二多个螺纹S中示出五(5)个直螺纹或平行螺纹。该至少一个过渡螺纹TT将螺纹的轮廓从第一多个螺纹T中的锥形螺纹的改变为第二多个螺纹S中的直螺纹。

在所述的实施方案中，第一多个螺纹T之前可以是具有约三十七度(37°)的角度β的倒角，而第二多个螺纹之后可以是由大于约四十五度(45°)的角度θ限定的退刀螺纹。

还公开了一种用于制造混合螺纹管件的方法，该方法包括以下步骤：沿着具有细长轴线的管状坯料或轴形成第一多个锥形螺纹，沿着相同的管状轴并且与该第一多个螺纹中的最后一个齿串联地形成过渡螺纹，以及沿着相同的坯料或轴并且与该螺纹管件的过渡齿串联地形成第二多个直螺纹或平行螺纹。第一多个锥形螺纹被配置为接合锥形内螺母以减少粉尘和/或易燃蒸气的通过。第二多个锥形螺纹被配置为接合锁紧螺母以减少振动，同时减少水/流体的通过。

在图4、图5和图6中，示出螺纹管件10执行用于薄壁和厚壁外壳的与提供危险保护(例如，气体、蒸气、火焰、粉尘和水保护)相关联的各种功能。图4示出了附连到厚壁外壳THWE的螺纹管件的部分破断剖视图。当管件10的锥形外螺纹T接合厚壁外壳THWE的直内螺纹时，螺纹管件10被固定到该外壳。当第一多个锥形外螺纹T接合直内螺纹时，外螺纹T的根径接合直内螺纹的齿顶。当将扭矩施加到锥形外螺纹时，产生迷宫式密封件以减少粉尘和气体通过界面。外附件可以是电缆护套、导管轮毂或配置用于连接或端接到外壳的任何结构。在本专利申请中，锥形螺纹防止火焰路径逸出外壳，即，充当外壳外部或进入下一区域的燃烧源。UL1203定义了防止火焰路径进入其他危险区域所必需的最小螺纹接合。

图5示出了附连到薄壁外壳TWE的螺纹管件10的部分破断剖视图。当锁紧螺母LN通过管件10的第一多个螺纹T以接合第二多个平行螺纹S时，螺纹管件10被固定到薄壁外壳。当第二多个平行螺纹S接合锁紧螺母LN的螺纹时，管件10的肩部或凸缘FL被拉向锁紧螺母，从而捕获该两者间的孔口的边缘。垫圈可以设置在凸缘FL与外壳的薄壁之间。因此，可以借助于橡胶O形环或垫圈来实现防水密封件。在该实施方案中，锁紧螺母LN穿过第一多个锥形螺纹T以接合第二多个平行螺纹。同样，外附件可以是电缆护套、导管轮毂或配置用于连接或端接到外壳的任何结构。在该实施方案中已描述锁紧螺母，然而在其他实施方案中，可以使用其他类型的螺纹紧固件代替锁紧螺母，诸如迈尔斯(Myers)螺母。

图6示出了附连到厚壁外壳THWE的螺纹管件10的部分破断剖视图，然而，在本专利申请中，第一多个锥形螺纹延伸超过孔口，使得第二多个平行螺纹接合孔口中的预成形螺纹。垫圈可以设置在凸缘FL与外壳的厚壁之间。本专利申请不是防爆的，而是“防风雨”，即，防止流体进入外壳。类似于其他应用，外附件可以包括电缆护套、导管轮毂或配置用于端接到外壳的其他结构。

概括地说，本公开的螺纹管件10可以用于防爆管件10常见的两种应用中，即，用于固定/保护薄壁和厚壁外壳。这样，由于单个螺纹管件满足两个要求，因此储存的库存量可以显著降低。此外，螺纹管件10提供标准化安装，从而消除了对单独的内螺纹转接件的需要。这就在便于组装的同时，进一步降低了库存需求。最后，螺纹管件减少了安装的总体长度，并且随之减少了冲击损坏的倾向。

另外的实施方案包括上文所述的任何一个实施方案，其中该实施方案的一个或多个部件、功能或结构可与上述不同实施方案的一个或多个部件、功能或结构互换、由其替换或由其增强。

应当理解，对本文所述的实施方案的各种改变和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。可在不脱离本公开的精神和范围并且在不削弱本公开预期优点的情况下进行此类改变和修改。因此，旨在由所附权利要求涵盖此类改变和修改。

Claims (9)

1.一种螺纹管件，包括：第一多个螺纹，所述第一多个螺纹被配置为提供使至少危害性粉尘或气体的迁移最小化的迷宫式密封件；第二多个螺纹，所述第二多个螺纹被配置为提供用于减弱振动并同时使至少流体的迁移最小化的迷宫式密封件；以及过渡螺纹，所述过渡螺纹位于所述第一多个螺纹与所述第二多个螺纹之间，其中所述第一多个螺纹和所述第二多个螺纹连续布置并且可以用于薄壁或厚壁外壳，以阻碍气体、流体、粉尘或火焰中的至少一者的通过;

其中所述第一多个螺纹中的每个螺纹具有从所述过渡螺纹渐缩到参考平面零的根径以及形成平角或平行于螺纹管件的细长轴线的顶径，

其中所述第二多个螺纹的特征在于其根径相对于螺纹管件的细长轴线是直的或平行的。

2.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第一多个螺纹包括介于四个和六个之间的螺纹。

3.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第一多个螺纹的根径的所述渐缩相对于所述细长轴线在一度(1°)到二又四分之一度(2 1/4°)之间变化。

4.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第一多个螺纹的根径的所述渐缩在一又四分之三度(1 12/16)到一又十六分之十三度(1 13/16)之间变化。

5.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第二多个螺纹包括介于四个和六个之间的螺纹。

6.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第一多个螺纹接合形成在厚壁外壳的孔口中的螺纹，以提供防爆密封件。

7.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第二多个螺纹接合锁紧螺母以将所述螺纹管件固定到薄壁外壳。

8.根据权利要求1所述的螺纹管件，其中所述第二多个螺纹接合形成在厚壁外壳的孔口中的螺纹，以提供防风雨密封件。

9.一种用于制造混合螺纹管件的方法，所述方法包括：沿着细长坯料形成第一多个锥形螺纹，所述细长坯料沿细长轴线延伸；沿着所述细长坯料并且与所述第一多个螺纹中的最后一个齿串联地形成过渡螺纹；以及沿着所述细长坯料、与所述过渡螺纹串联地形成第二多个螺纹，其中所述第二多个螺纹的根径平行于所述细长轴线，其中所述第一多个螺纹中的每个螺纹具有从所述过渡螺纹渐缩到参考平面零的根径以及形成平角或平行于螺纹管件的细长轴线的顶径。