专利名称：带有锥形螺母保持装置的流体减压圆盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体能量耗散装置，具体来说，涉及一种流体减压装置，该装置在组装的情况下具有藉由机械紧固件牢固地保持在一起的多个层叠圆盘。
背景技术：
在例如油和气体管道系统以及化学加工等工业生产的流体控制中，经常需要对流体减压。通常采用例如流量控制阀和流体调节器之类的可调限流装置以及例如扩散器、消声器和其它背压装置之类的其它固定流体限制装置来实现此目的。流体控制阀和/或特定场合下的其它流体限制装置的目的是控制流速或其它过程变量，但是该限制会产生一种作为其流体控制功能之副产品的减压现象。
目前可获得一种形成流体减压装置的多个层叠圆盘的组合件，这些圆盘在钎焊过程中熔融在一起，倘若需要的话，还可加上附设的机械紧固件，以便将层叠圆盘牢固地保持组合在一起。举例来说，在美国专利6,026,859号(授予本发明的同一受让人)中，多个层叠圆盘包括交替的流动圆盘和通风(plenum)圆盘。相应的笼端件设置在层叠圆盘的相对两端上。其中一个笼端件包括一系列螺孔，而相对的笼端件则包括对应数量的埋孔。在每个圆盘上钻孔、切削或者冲切而成相应数量的孔，这样，在组合的层叠圆盘结构中，每个圆盘孔可与在一个笼端件上的相应螺孔和在一相对笼端件上的相应埋孔相对齐。在最后的组装中，一螺栓通过其中一个笼端件和诸圆盘插入，以便与相对的笼端件内的螺孔相螺合。
在这种层叠圆盘组件的制造过程中，每个圆盘和笼端件均镀镍。镀过镍的圆盘和笼端件被组合成一层叠体，在钎焊过程中，该层叠体被固定放置在一炉内经受适当的温度，以便各个镀镍圆盘之间、以及与相对笼端件之间彼此融合。
由于在钎焊过程中，镍会沉积在螺孔的螺纹内，因而在其后试图使螺栓与笼端件中的螺孔进行螺合的过程中会出现问题。已经作了各种努力来防止镍沉积到笼端件的螺孔内的螺纹上，然而所有这些努力只取得了有限的成功。因此，尽管作了各种努力，但试图对层叠圆盘提供机械紧固的最后组装中依然存在问题。
遇到的另一个问题是由钎焊炉中的高温所引起的螺纹变形。该螺纹变形可引起组装难度的增加、螺栓的扭矩过载以及不充分的螺栓载荷。
发明内容
根据本发明的原理，提供了一种层叠圆盘结构和组装该层叠圆盘的工艺过程，这样，层叠圆盘不仅在所要求的钎焊过程中熔融在一起，而且用螺栓机械地紧固在一起，从而牢固而可靠地将层叠圆盘保持组合在一起。
在本发明中，一笼端安装件设有一系列向内收缩的锥形孔，另一笼端安装件则设有相应数量的传统的埋孔。圆盘和笼端安装件被镀镍，如同以前工艺过程一样经受钎焊过程，以使圆盘和笼端件彼此熔融，然后，具有螺纹内部和与笼端安装件的向内收缩的锥形孔相匹配的、带有一退拨角的外退拨表面的锥形螺母插入到每个锥形孔中。
螺栓插入到每个埋孔中，通过每个圆盘中相应对齐的孔，以便与锥形螺母相螺合。螺栓和锥形螺母的进一步螺合趋于将锥形螺母越来越深地拉入到每个向内收缩的锥形孔中，继续该过程直到达到所要求的扭矩值。锥形螺母因此在锥形孔中自锁，这样，即使螺栓从螺母中脱出，锥形螺母也仍然留在锥形孔中。
由此，本发明提供了一种机械紧固层叠圆盘的唯一的锥形螺母保持装置。还有，本发明提供了一种组装和机械紧固多个流体减压圆盘的改进的工艺过程。
本发明还可应用于下列场合安装件是由一种难于攻丝或形成螺纹的材料制成。还有，紧固件不允许延伸超出安装件的外尺寸，或者，存在紧固尺寸且扳手不能用于一普通螺母，而在一安装件中可形成锥形孔，且一锥形螺母可落入到该锥形孔中。
首选的小退拨角小于30度，最好约为5度，这样，尤其能容易地获得锥形螺母和安装件的锥形孔之间的自锁特征。本发明的锥形螺母特征的显著优点在于，为使螺母在与螺栓初始螺纹啮合就位时，或螺栓从锥形螺母中松开时，均不要求螺母的焊接。
附图的简要说明在所附的权利要求中特别对本发明的新颖特征进行了阐述。通过参阅下文中结合附图所作的描述可最好地理解本发明，其中，各图中相同的标号表示相同的要素，在这些附图中
图1是示出了一种流体控制阀的截面图，该流体控制阀包含有采用组装层叠圆盘的形式的阀调整件，该阀调整件形成带有锥形螺母保持装置的流体减压单元；以及图2是锥形螺母、锥形孔和螺栓的局部剖视图，上述三者将层叠圆盘机械紧固并保持牢固地组装在一起。
座圈22安装在阀体通道20内，它与阀操作件24协同工作，用以控制流入和流出阀笼10的流体流量。阀笼10可以借助诸如以已知方式与阀的阀罩部分相接合的阀笼保持件26和安装螺栓28之类的传统安装装置保持在阀内。
要理解的是，下文中对本发明锥形螺母保持件、连同位于流体控制阀内的层叠圆盘组件一起的描述仅仅是为了说明本发明。包括锥形螺母保持件和用于形成层叠圆盘的过程的本发明具有超出流体控制阀的应用，例如，可将层叠圆盘组件插入一管道内等。在对图2所示的层叠圆盘和锥形螺母保持件作具体描述之后，还将描述本发明的锥形螺母保持件的其它应用。
请参阅图2，阀笼10包含有多个层叠圆盘30，以便以已知的方式提供进流入层叠圆盘的中心和流出圆盘周缘的流体的流动衰减。例如，上述美国专利6,026,859号中描述了一种交替圆盘结构，它包括交替的流动圆盘和通风圆盘。流体可从层叠圆盘的中心通过流动圆盘中的流体入口槽流入相邻通风圆盘中的通风槽中，再流入流动圆盘中的多个流体出口槽中。也可提供其它的流动结构，以使流体的流道分裂成两个最初的轴向方向，然后流入到具有多个径向流动方向的通风槽中，之后再通过多个出口级槽分配。当然，要理解的是，可向本发明中所使用的圆盘30提供任何其它的流体减压层叠圆盘结构。
在层叠圆盘30的相对两端处设有相应的笼端安装件32，34。该笼端安装件32包括一系列埋孔36，它们与通过每个圆盘30的对应孔38相对齐。笼端安装件34则包括一系列向内收缩的、且数量上与每个埋孔36对应的锥形孔40，它们同样与每个层叠圆盘30中的孔38相对齐。
锥形孔40可以传统的方式形成，诸如通过利用锥形铰刀，以使孔壁表面41向内收缩形成一较浅的退拨角。该较浅的退拨角应小于30度。最佳的退拨角约为5度。
一锥形螺母42插入到一个锥形孔40中。该锥形螺母42包括一锥形外表面44，它与锥形孔40的向内收缩的孔壁表面41的较浅的退拨角相匹配。该锥形螺母42还包括一螺纹内孔46。锥形外表面44与锥形孔40的向内收缩的孔壁表面41紧密摩擦啮合。
如图2所示，一螺栓48插入到笼端件32的埋孔36中、且穿过圆盘孔38，以便与锥形螺母42的螺纹内孔46螺纹啮合。由于具备较浅的退拨角，因而不必使螺母转动就能容易地将螺栓旋入到螺母中。螺栓48与锥形螺母42的进一步螺纹啮合将使锥形螺母42越来越深地拉入到笼端件34的对应的锥形孔40内。可使用标准扭矩扳手，以便当达到所要求的扭矩时，锥形螺母42可牢固地锁定在锥形孔40中，从而将阀笼10和层叠圆盘30牢固地组装在一起。
较浅的退拨角能获得自锁的特点，其中，锥形螺母锁定在锥形孔中，并且当螺栓螺纹松开时，螺母也不会落出。当然，如有需要的话，也可适当地敲击螺栓48的端头，锥形螺母即可从锥形孔中冲出。
在组装本发明阀笼10的过程中，可采用下列步骤。将每个圆盘30和笼端安装件32和34均镀镍。将镀过镍的圆盘和镀过镍的笼端件32和34组装成图2所示的层叠物且固定放置。将组装好的层叠圆盘和笼端件放入到一炉内进行钎焊，炉温上升至足以使各个镀过镍的圆盘相互之间熔融并且与笼端安装件32和34熔融。如有需要的话，在钎焊操作中可施加适当的层叠载荷。
钎焊步骤之后，将锥形螺母42插入到笼端件34的每个锥形孔40内。然后，将相应的螺栓48插入到相应的埋孔36内，以使锥形螺母42和螺栓螺纹啮合，并且螺母充分地紧固以保持层叠圆盘牢固地组合在一起。
当然，应当理解的是，图2中仅仅示出了十个圆盘30，然而，在通常的流体减压装置中，举例来说，可有50-200个圆盘在层叠圆盘组件中。不管怎样，采用锥形螺母42和锥形孔40的结构以及本发明的组装过程完全消除了现有组件的诸多问题，这些问题包括因孔内含有不希望的钎焊在螺纹上的镍而难于将螺栓旋入笼端件螺孔内，或者，在钎焊过程中，螺纹发生变形。
从图2中可清楚地看到，锥形螺母42完全位于锥形孔40之中。此外，所有的保持部件、即锥形螺母42、锥形孔40和螺栓48均位于层叠圆盘组件的范围之内而不突出于安装件32和34的外表面之外。因此，本发明的原理可应用于这样的结构中它要求机械地将两个安装件紧固在一起，从而使机械紧固装置不突出或伸出于安装件外尺寸之外。
要理解的是，在某些应用中，如有需要的话，锥形螺母可适当定形，以使其一端能伸出到锥形孔之外。
本发明的保持装置的另一应用场合是由于局限的区域限制了扳手接近螺母，因而扳手或其它工具不能用于标准螺母紧固件的场合。
本发明的保持装置的另一应用场合是由诸如陶瓷之类的材料组成的安装件，在陶瓷中螺纹难于形成。例如，只需在陶瓷安装件上形成一锥形孔，放入一锥形螺母，并旋入一螺栓。
应当理解，以上的描述仅仅是为了便于理解，并无任何不必要的限制，对本技术领域中的熟练技术人员而言，在此基础上的变型是很显然的。
权利要求
1.一种流体减压圆盘组件，包括多个层叠圆盘，在流体横向流过所述层叠圆盘时，所述圆盘降低流体流动的压力，每个所述层叠圆盘具有在圆盘上间隔设置的多个圆盘安装孔；位于所述层叠圆盘的相对两端上的相应的笼端件，其中一个笼端件具有多个孔，而另一个笼端件则具有多个锥形孔；相应的其中一个笼端件的孔、另一笼端件的锥形孔以及圆盘安装孔沿一纵向轴线对齐；多个锥形螺母，每个螺母包括螺纹内部和与锥形孔的退拨度相匹配的退拨外表面，一相应的锥形螺母可插入到相应的锥形孔中，用以啮合接触所述锥形孔；以及多个螺栓紧固件，一个对应的螺栓紧固件可插入到一对应的孔和每个圆盘的圆盘安装孔中，以便螺纹啮合对应的锥形螺母，从而牢固地紧固圆盘组件中的多个层叠圆盘。
2.如权利要求1所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，所述其中一个笼端件的每个孔是埋孔。
3.如权利要求2所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，每个圆盘和对应的笼端件在组装前被镀镍并钎焊在一起。
4.如权利要求1所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，所述锥形孔包括向内收缩的内壁表面。
5.如权利要求4所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，所述锥形螺母的退拨外表面向内收缩，并与向内收缩的内壁表面相匹配，其中所述锥形螺母的退拨外表面与向内收缩的内壁表面摩擦啮合接触。
6.如权利要求5所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，所述锥形孔和锥形螺母具有小于30度的退拨角。
7.如权利要求6所述的流体减压圆盘组件，其特征在于，所述锥形孔和锥形螺母具有大约5度的退拨角。
8.一种组装和机械紧固带有圆盘安装孔的多个层叠圆盘的方法，所述层叠圆盘用于在流体横向流过所述层叠圆盘时降低流体的压力，所述方法包括下列步骤提供相应的笼端件，其中一个具有埋孔，而另一个则具有锥形孔；将每个圆盘和相应的笼端件镀镍；形成在所述层叠圆盘的相对两端上具有笼端件的一层叠圆盘组件，其中相应的埋孔、圆盘安装孔和锥形孔沿一纵向轴线对齐；钎焊所述层叠圆盘组件，以便将层叠圆盘和笼端件熔融在一起；将具有螺纹内部的相应的锥形螺母插入到每个锥形孔中；以及将相应的螺栓紧固件插入到每个埋孔中，且螺纹啮合相应的锥形螺母，以便将层叠圆盘牢固地保持组合在一起。
9.如权利要求8所述的方法，包括使所述层叠圆盘组件在经受适当钎焊温度的同时施加适当的载荷于组件上。
10.一种用于将至少两个安装件紧固在一起的机械紧固装置，包括通过所述安装件的相应的孔，所述孔沿一纵向轴线对齐；相应孔的其中之一是具有向内收缩的锥形壁表面的锥形孔；具有螺纹内部和退拨外表面的锥形螺母，所述退拨外表面与所述锥形孔的向内收缩的退拨壁表面相匹配；所述锥形螺母可插入到锥形孔中，其中锥形螺母的退拨外表面与锥形孔的向内收缩的退拨壁表面啮合接触；以及可插入到另一相应的孔中、并与锥形螺母螺纹啮合的螺栓，其中不断地进行螺纹啮合促使锥形螺母进一步深入到锥形孔中，以便将安装件机械地紧固在一起。
11.如权利要求10所述的机械紧固装置，其特征在于，退拨壁表面和退拨外表面具有大约5度的退拨角。
12.如权利要求10所述的机械紧固装置，其特征在于，所述锥形螺母和螺栓全部位于安装件的外尺寸之内。
全文摘要
一种锥形螺母保持装置机械地紧固多个减压圆盘(30)。位于层叠圆盘的一端处的笼端件(32)具有一系列的埋孔，每个埋孔与每个圆盘中相应的安装孔相对齐。位于层叠物的另一端处的第二笼端件(34)具有一系列向内收缩的、且带有较浅的退拨角的锥形孔(40)，每个锥形孔与相应的安装孔与埋孔相对齐。带有螺纹内部和与锥形孔相匹配的、具有较浅的退拨角的外退拨表面的锥形螺母(42)插入并啮合地接触锥形孔。螺栓(48)插入到埋孔中，并通过圆盘安装孔与锥形螺母螺合。机械地紧固螺栓和螺母则固定了层叠圆盘组件。在制造层叠圆盘组件的过程中，每个圆盘和笼端件被镀镍，这些部件在钎焊炉中熔融在一起。然后，锥形螺母插入到每个锥形孔中，并用一螺栓啮合。
文档编号F16K47/00GK1425115SQ01808253
公开日2003年6月18日 申请日期2001年2月20日 优先权日2000年4月18日
发明者D·P·格斯曼 申请人:费希尔控制产品国际有限公司