专利名称：管路连接系统的制作方法
管路连接系统
背景技术：
本发明总体上涉及叶形连接件(lobed connector),更具体地，涉及管路 系统中的叶形连接件。
气化技术提供稳定、可供给的能量供应并具备高效率，而几乎不产生 污染物。基于气化的系统对多种产品(包括电力、燃料、化学品、氢气和蒸 汽)的生产具有适应性。更重要的是，在电力和燃料价格高涨的时代，具备 适应性的气化系统利用大量目前可获得的原料以低成本运行。
维护是气化厂经济状况的关键因素之一 。设备维护的简化和设备的可 靠性可使工厂的总停工时间明显缩短。另外，较简易的设备拆装过程也是 有利于简化维护的重要因素。这些方面的改进可为工厂带来生产力的提高。
气化厂使用的煤气化进料喷射器喷嘴(feed injector nozzle)通常包括三 根同心管，喷嘴的多个部分焊接在各根管的端部。将这种设计称为非组件 式设计。在拆卸管件时，卸去用于连接管件的法兰的螺栓。此外，将内管 从中管中抽出，将中管从外管中抽出。通过引入喷嘴设计改善了进料喷射 器的性能，该喷嘴设计的特征在于扩口内喷嘴部分，这使得在拆卸过程中 不可能将内管抽出。因此，设计了改进的组件式喷嘴，其中整个喷嘴栓接 在管的接头上。由于可首先拧下螺栓将整个喷嘴卸下，因而这种设计使得 在拆卸过程中能够方便地将内管抽出。然而，由于栓接、密封和制造成本 的问题，组件式设计通常并不实用。
因而，期望获得可解决上述问题的设计。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供连接件。该连接件包括凸面接头(male adapter),该凸面接头包括第 一基体结构(base structure)和从所述基体结构凸 出的颈体结构(neck structure)。颈体结构包括从该结构径向向外延伸的多个 第一叶片。所述多个第一叶片在底面上还具有第一配合表面轮廓。该连接 件还包括凹面接头(female adapter)。该凹面接头包括第二基体结构，该第二基体结构包括从该结构径向向内延伸的多个第二叶片，所述多个第二叶片 在顶面上具有第二配合表面轮廓。第二配合表面轮廓经配置与第一配合表
面轮廓相配合，从而压缩面密封件(face seal)而在凸面接头和凹面接头之间 造成压应力。
根据本发明另一个方面，提供气化系统。该气化系统包括经配置与凸 面接头连接的第一气体管件的第一端，所述凸面接头包括第一基体结构和 从该基体结构凸出的颈体结构。所述颈体结构包括从该结构径向向外延伸 的多个第一叶片。所述多个第一叶片在底面上还具有第一配合表面轮廓。 该气化系统还包括第二气体管件的第一端，该第二气体管件的第一端经配 置经由凹面接头与第一气体管件的第一端连接，所述凹面接头包括第二基 体结构。所述第二基体结构包括从该结构径向向内延伸的多个第二叶片， 所述多个第二叶片在顶面上具有第二配合表面轮廓。第二配合表面轮廓经 配置与第一配合表面轮廓相配合，从而压缩面密封件而在凸面接头和凹面 接头之间造成压应力。
参考附图阅读以下详细说明时，将更容易理解本发明的这些和其它特
征、方面和优点，在附图中，相同的标记始终表示相同的部分，其中 图1是根据本发明实施方式的示范性气化管路连接系统的示意图； 图2是根据本发明实施方式的图l所示凸面接头的示意图； 图3是根据本发明实施方式的图l所示凹面接头的示意图； 图4是根据本发明实施方式的图1所示凸面接头和凹面接头的榫销止
动(dowel stop)构造的示意图5是根据本发明实施方式的图1所示凸面接头和凹面接头的棘齿止
动(ratchet stop)构造的示意图6是根据本发明实施方式的图1所示凸面接头和凹面接头的双向脱
扣(two way release)构造的示意图7是根据本发明实施方式的图1所示凸面接头和凹面接头的无路脱
扣(no way release)构造的示意图。
具体实施例方式
如下所述，本发明的实施方式包括改进的连接系统，其中该连接系统 提供具有所需密封度的无螺栓和法兰的物体(如气体管件)连接机构。该连接
系统包括组装物体时的旋接(twist-on)机构和拆卸物体时的旋离(twist-off)机 构，因而使用方便。密封压力防止连接的接合位置相分离。
在图1所示的本发明示例性实施方式中，示出了示范性气化管路连接 系统10的截面图。系统10包括经由凸面接头16和凹面接头18相互连接 的两根管12和14。管12的一端固定在凸面接头16上，管14的一端固定 在凹面接头18上。环形密封圏20提供凸面接头16与凹面接头18之间的 密封，从而能够实现所需的紧密连接。凸面接头16和凹面接头18可装配 在管12和14内，从而能够实现所需的外部空余。在一个实例中，将凸面 接头16和凹面接头18分别焊接在管12和14的端部内。
图2是图1所示凸面接头16的示范性实施方式的示意图。该凸面接头 16包括第一基体结构30和从第一基体结构30凸出的颈体结构32。基体结 构30包括图1所示的密封圈20。密封圈20可包括需要极小的扭矩安装同 时保持有效密封的材料。在一个实例中，密封圈20可包括橡胶O型密封圈。 颈体结构32包括从该结构径向向外延伸的多个第一叶片34。每个第一叶片 34在底面36上具有第一配合表面轮廓。叶片34是处于凸面接头16内部的 周边凸缘部分。在一个实例中，颈体结构32可包括中空环状结构。在另一 实例中，第一基体结构30可包括中空环状结构。如图l所示，凸面接头16 焊接在管12的内部。这可能造成液体或气体通过管12的流通面积缩小。 因而，赋予凸面接头16中空结构可使液体或气体流通的收缩最小化。此外， 可能期望使管的直径稍大于流通面积的直径，以配合流通的收缩。
图3是图1所示凹面接头18的示范性实施方式的示意图。凹面接头18 包括第二基体结构40,该第二基体结构40包括从该结构径向向内延伸的多 个第二叶片42。多个第二叶片42中的每一个在顶面44上均具有第二配合 表面轮廓，顶面44的第二配合表面轮廓经配置与图2所示凸面接头16中 底面36的第一配合表面轮廓相配合。在一个实例中，第二基体结构40可 包括中空环状结构。与上述凸面接头16的情况相同，如图l所示，凹面接 头18也焊接在管14的内部。从而，这可能造成液体或气体通过管14的流 通面积缩小。因而，赋予凹面接头18中空结构可使液体或气体流通的收缩最小化。
在连接凸面接头16和凹面结构18的过程中，凸面接头16底面36上 的第一配合表面轮廓经配置沿特定方向与凹面接头18顶面44上的第二配 合表面轮廓旋接和旋离。旋接时，如图1所示设置在第一基体结构30上的 密封圈20经配置而压缩，从而使凹面接头18紧贴凸面接头16保持在平衡 位置。在将凸面接头16旋接在凹面接头18上时，密封圈20最初阶段的压 缩是其处于平衡位置时的至少两倍。 一旦达到平衡位置，密封圈20稍稍放 松，从而能够实现凸面接头16与凹面接头18的紧密连接。图2所示凸面 接头16底面36和凹面接头18顶面44的特定轮廓根据需要压缩密封圈20， 以在接合位置足以实现所需的结合。以下在图4、 5、 6和7中详细描述了 底面36和顶面44的轮廓的各种实施方式。
在图4所示本发明的示例性实施方式中，提供了图2中凸面接头16底 面36上第一配合表面轮廓和图3中凹面接头18顶面44上第二配合表面轮 廓的示范性构造。将示范性构造50称为榫销止动构造。在榫销止动构造50 中，凸面接头16如图2所示的底面36沿方向52旋接并沿相反方向54旋 离。在榫销止动构造50中，凸面接头16的第一配合表面轮廓和凹面接头 的第二配合表面轮廓分别包括斜面58和60。当第一配合表面轮廓和第二配 合表面轮廓各自的斜面58和60对准时，凸面接头16和凹面接头18处于 不稳定的位置。因而，在斜面58和60上均需要榫销孔64，从而可插入榫 销将凸面接头16和凹面接头18固定在一起。如旋接构造62所示，在旋接 时，图所示的压缩式环形圈20被压缩，从而在凸面接头16和凹面接头 18之间形成紧密结合。
在图5所示的本发明另一示例性实施方式中，提供了图2所示凸面接 头16底面36上的第一配合表面轮廓和图3所示凹面接头18顶面44上的 第二配合表面轮廓的示范性构造。将示范性构造70称为棘齿止动构造。在 棘齿止动构造70中，图1所示凸面接头16的如图2所示的底面36沿方向 72旋接并沿相同的方向72旋离。在棘齿止动构造70中，凸面接头16的第 一配合表面轮廓和凹面接头18的第二配合表面轮廓包括两个斜面76和介 于所述两个斜面76之间的台阶78。台阶78仅允许沿一个方面74旋离凸面 接头16。在旋接过程中，在凹面接头18的第二配合表面轮廓与凸面接头 16的台阶78交会时，凹面接头18放置入位并被锁定。如果进一步沿方向
872旋扭，则解锁。然而，如果沿相反方向旋扭，则不能够解锁。这种构造 可用于扭矩以特定方向作用于管件的管路系统。在这种情况下，棘齿止动
构造可经设计仅沿与所加扭矩方向相反的方向旋离。如旋接构造80所示， 在旋接时，图1所示的压缩式环形圈20有利于提供凸面接头16与凹面接 头18之间在接合位置82处的紧密结合。
在图6所示的本发明另一示例性实施方式中，提供了图2所示凸面接 头16底面36的第一配合表面轮廓和图3所示凹面接头18顶面44的第二 表面配合轮廓的示范性构造90。将示范性构造90称为双向脱扣构造。在双 向脱扣构造90中，图1所示凸面接头16如图2所示的底面36可沿方向92 旋接并沿方向92或94旋离。在双向脱扣构造90中，凸面接头16的第一 配合表面轮廓和凹面接头的第二配合表面轮廓包括三个斜面96。由于没有 类似图5中台阶78的阻挡，因而三个斜面96无法沿任一方向防止旋离。 斜面96的斜度与凸面接头16和凹面接头18旋接期间所施加的扭矩成正比。 因而，可设计较緩的斜度以便于旋接。如旋接构造98所示，在旋接时，图 1所示的压缩式环形圈20有利于提供凸面接头16和凹面接头18之间的紧 密结合。
在图7所示的本发明另一示例性实施方式中，提供了图2所示凸面接 头16底面36的第一配合表面轮廓和图3所示凹面接头18顶面44的第二 配合表面轮廓的示范性构造100。将示范性构造100称为无路脱扣构造。在 无路脱扣构造100中，图1所示凸面接头16如图2所示的底面36可沿方 向102旋接，而不能够沿任何方向旋离。在无路脱扣构造100中，凸面接 头16的第一配合表面轮廓和凹面接头18的第二配合表面轮廓包括斜面 104、直面106和介于斜面104与直面106之间的台阶108。台阶108作为 止动锁扣原位锁定凸面接头16和凹面接头18并且没有给予旋离任何自由 度。因而，当凸面接头16和凹面接头18的斜面104对准时，台阶108锁 定凸面接头和凹面接头，从而防止凸面接头和凹面接头旋离。如旋接构造 IIO所示，在旋接时，图1所示的压缩式环形圈20有利于提供凸面接头16 和凹面接头18之间的紧密结合。
上述连接系统的 一 些非限制性优点在于无需螺栓或法兰来接合系统中 的零件。另外，本发明的上述实施方式可装配在管内或其它需要连接的系 统内，从而能够实现简化的拆装过程。
9尽管本申请仅对本发明的一些特征进行了示例和说明，但本领域技术 人员可作出多种改进和变化。因而，应当理解的是，所附权利要求意图覆 盖落入本发明真正构思的所有这些改进和变化。
权利要求
1. 一种连接件，包括凸面接头，该凸面接头包括第一基体结构和从所述基体结构凸出的颈体结构，所述颈体结构包括从所述颈体结构径向向外延伸的多个第一叶片，其中所述多个第一叶片在底面上具有第一配合表面轮廓；和凹面接头，该凹面接头包括第二基体结构，所述第二基体结构包括从所述第二基体结构径向向内延伸的多个第二叶片，所述多个第二叶片在顶面上具有第二配合表面轮廓，其中所述第二配合表面轮廓经配置与所述第一配合表面轮廓相配合，以在所述凸面接头和所述凹面接头之间造成压应力。
2. 权利要求1的连接件，其中所述多个第一叶片和第二叶片包括至少 两个叶片。
3. 权利要求1的连接件，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相反方向旋离的榫销止动机构。
4. 权利要求1的连接件，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相反方向旋离的榫销止动机构。
5. 权利要求1的连接件，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相同方向旋离的棘齿止动机构。
6. 权利要求1的连接件，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相同方向旋离的棘齿止动机构。
7. 权利要求1的连接件，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相同或相反方向旋离的双向脱扣止动才几构。
8. 权利要求1的连接件，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接并沿相同或相反方向旋离的双向脱扣止动才几构。
9. 权利要求1的连接件，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接而不能沿任何方向旋离的无路脱扣止动才几构。
10. 权利要求1的连接件，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置沿一 个方向旋接而不能沿任何方向旋离的无路脱扣止动机构。
11. 权利要求1的连接件，其中所述凸面接头的颈体结构包括中空环状 结构。
12. 权利要求1的连接件，其中所述凸面接头的第一基体结构包括中空 环状结构。
13. 权利要求1的连接件，其中所述凹面接头的第二基体结构包括中空环状结构。
14. 权利要求1的连接件，还包括压缩式环形密封圈，所述压缩式环形 密封圈设置在所述凸面接头的第一基体结构上并且经配置以压缩，从而使 所述凹面接头紧贴所述凸面接头并使所述凹面接头装配入位。
15. —种气化系统，包括经配置与凸面接头连接的第一气体管件的第一端，所述凸面接头包括 第 一基体结构和从所述基体结构凸出的颈体结构，所述颈体结构包括从所 述颈体结构径向向外延伸的多个第一叶片，其中所述多个第一叶片在底面 上具有第一配合表面轮廓；和经配置通过凹面接头与所述第一气体管件的第一端连接的第二气体管 件的第一端，所述凹面接头包括第二基体结构，所述第二基体结构包括从 所述第二基体结构径向向内延伸的多个第二叶片，所迷多个第二叶片在顶 面上具有第二配合表面轮廓，其中所述第二配合表面轮廓经配置与所述第 一配合表面轮廓相配合，从而压缩面密封件以在所述凸面接头和所述凹面 才妄头之间造成压应力。
16. 权利要求15的气化系统，还包括压缩式环形密封圈，所述压缩式 环形密封圈设置在所述凸面接头的第一基体结构上并且经配置以压缩，从 而使所述凹面接头紧贴所述凸面接头并使所述凹面接头装配入位。
17. 权利要求15的气化系统，其中所述多个第一叶片和第二叶片包括 至少两个叶片。
18. 权利要求15的气化系统，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置 沿 一 个方向旋接并沿相反方向旋离的榫销止动机构。
19. 权利要求15的气化系统，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置 沿一个方向旋接并沿相反方向旋离的榫销止动机构。
20. 权利要求15的气化系统，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置 沿 一 个方向旋接并沿相同方向旋离的棘齿止动机构。
21. 权利要求15的气化系统，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置 沿 一个方向旋接并沿相同方向旋离的棘齿止动机构。
22. 权利要求15的气化系统，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置沿 一个方向旋接并沿相同或相反方向旋离的双向脱扣止动4几构。
23. 权利要求15的气化系统，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置 沿一个方向旋接并沿相同或相反方向旋离的双向脱扣止动机构。
24. 权利要求15的气化系统，其中所述第一配合表面轮廓包括经配置 沿 一个方向旋4妄而不能沿任何方向旋离的无路脱扣止动机构。
25. 权利要求15的气化系统，其中所述第二配合表面轮廓包括经配置 沿一个方向旋接而不能沿任何方向旋离的无路脱扣止动机构。
全文摘要
本发明提供一种连接件(10)，该连接件(10)包括凸面接头(16)和凹面接头(18)。凸面接头包括第一基体结构(30)和从该基体结构凸出的颈体结构(32)。颈体结构包括从该结构径向向外延伸的多个第一叶片(34)。第一叶片在底面(36)上具有第一配合表面轮廓。凹面接头包括第二基体结构。第二基体结构在顶面(44)上具有第二配合表面轮廓并且经配置与所述第一配合表面轮廓相配合，从而压缩面密封件(20)以在所述凸面接头和所述凹面接头之间造成压应力。
文档编号F16L37/252GK101460776SQ200780020950
公开日2009年6月17日 申请日期2007年5月21日 优先权日2006年6月8日
发明者罗伯特·M·齐林 申请人:通用电气公司