扭矩保持装置的制造方法
【专利说明】扭矩保持装置
[0001]本发明要求2014年2月7提交的美国临时专利申请系列号N0.61/937041的优先权，其在此纳入引用。
[0002]本发明涉及可以用于与螺栓连接和其他类型连接装置有关的扭矩保持装置。在一个典型实施方式中，扭矩保持装置可以用于螺栓和螺母组件，以促进螺栓上螺母的扭转。一个非限制性应用是法兰和管道接头组件中扭矩保持装置的使用，其中扭矩保持装置与管道系统的扭转法兰螺栓协同使用，并且将会以其特别参考说明。然而，可以理解的是，本典型实施方式也可用于其他相似应用。
【背景技术】
[0003]扭转法兰螺栓可用于使用大量管道的企业的持续维护。该管道例如用于化学处理企业或类似企业，包括经受化学循环条件的各种架空管道和保温/加衬管道。用于这种管道系统的典型扭转法兰螺栓包括在管道法兰接头两端的平垫圈。紧固法兰螺栓通常包括校准扭力扳手以施加特定螺栓扭矩(即英尺-镑扭矩)。当使用防咬死化合物时，扭矩值是不同的。用扭力扳手紧固法兰螺栓通常以“交错”模式完成，交替紧固置于180°分离的螺栓。使用这种模式，螺栓以特定百分比增量的所需最终螺栓扭矩(即英尺镑扭矩)紧固，直到完成大部分最终螺栓扭矩。为了紧固到最终扭矩值，螺栓随后围绕法兰继续以顺时针方式紧固。这样做以确保螺栓均匀的施加压力。必须注意避免超过可以对任何塑料密封表面、衬套、塑料喇叭口(flare)、和/或塑料表面导致损坏的扭转。
[0004]通常螺栓的再扭转在初始扭矩之后或第一热循环之后施加至少二十四小时。该再扭转允许塑料衬套和喇叭口的就位和螺栓的松驰。通常扭转仅在环境温度、冷却状态下在系统上完成，典型的从不在升高温度的处理时完成。
[0005]在螺栓的初始扭转和再扭转之后，可以进行按照ANSI要求的水压试验。通常在之后完成每年的再扭转，特别是如果处理线路经历升高温度或极端环境温度条件。重申，每年的再扭转通常仅在环境温度或冷却状态下在系统上完成。
[0006]由于对聚四氟乙烯(PTFE)衬层和/或PTFE衬管产品、或类似产品化学损坏的可能性，通常不建议将碟形弹簧或盘形弹簧用于迄今为止使用的法兰螺栓扭转系统。在现有技术文献中，对使用PTFE管道产品不建议使用碟形弹簧或盘形弹簧。
【发明内容】
[0007]本发明涉及这样的扭矩保持装置，其可以用于有关螺栓连接或其他类型连接装置形式的扭矩保持装置，更具体的涉及可以用于法兰连接器装置中的扭矩保持装置，其中扭矩保持装置包括具有载架的整体式本体。载架可选地包括围绕圆周分布的一个或多个通孔。载架包括垂向置于或堆叠在一个或多个通孔内的一个或多个弹簧。当使用多个弹簧时，每个弹簧可选择地在垂向布置中对齐，用于接纳螺栓穿过其中。一个或多个弹簧可以与载架在预扭转方位上非共面。该一个或多个弹簧可以与载架在加载和扭转方位上共面。使一个或多个弹簧与载架对齐成共面可以用于指示适当的扭转作用力。
[0008]本发明的扭矩保持装置可以包括用于金属、塑料、陶瓷、玻璃、和/或复合材料带内衬管道的法兰螺栓连接器，其中法兰螺栓连接器包括整体式主体。法兰螺栓连接器包括载架体和一个或多个弹簧。载架体可选地包括一个或多个孔、或围绕外周等间隔的弹簧孔。当使用多个弹簧时，多个弹簧可选择地垂向堆叠或安装在多个孔或弹簧孔的每个内。每个弹簧可选择地在预扭转条件下以凸向和可选择地在扭转后条件下以平面定位。在扭转条件下以垂向堆叠的一个或多个弹簧的高度或结合高度可以等于载架的厚度；然而，这不是必需的。
[0009]本发明的扭矩保持装置可以用于消除由于超过扭矩而对塑料喇叭口(例如PTFE喇叭口等)造成机械损害的可能性；然而，这不是必需的。本发明的扭矩保持装置也可以用于消除每年的再扭转程序或剧烈温度周期之后再扭转；然而，这不是必需的。此外，本发明的扭矩保持装置可以用做塑料和/或软材料(例如软金属，复合材料等)的喇叭口变形(即冷变形)的自动补偿器；然而，这不是必需的。
[0010]本发明的扭矩保持装置可以用于提供在管道连接控制排放和保持最佳密封压力的环境友好和无泄漏系统；然而，这不是必需的。
[0011]本发明的扭矩保持装置提供用于减少设备维护成本的系统；然而，这不是必需的。如下文详细说明的，扭矩保持装置的载架，包括管道法兰螺栓弹簧，可以用于增加法兰密封可靠性，提供预加载/扭矩的可见指示，和/或减少或消除再扭转的需求。由于前述原因可使维护减少，因此可以节省卷轴和管接头的使用，这可以显著节省法兰再扭转成本(即材料成本和维护人力成本)。
[0012]在一个非限制设置中，提供一种扭矩保持装置，包括载架，其具有第一侧和与所述第一侧相对且隔开的第二侧，所述载架包括围绕外周间隔布置的多个穿过弹簧孔；第一组弹簧，其堆叠在所述载架的第一弹簧孔内，所述第一组弹簧中的每个所述弹簧以垂向布置对齐，用于接纳螺栓通过，在预扭转方位，所述第一组弹簧中的至少一个弹簧与所述载架不共面，并且在被加载和扭转方位，所述第一组弹簧中的所有弹簧与所述载架共面；第二组弹簧，其堆叠在所述载架的第二弹簧孔内，所述第二组弹簧中的每个所述弹簧以垂向布置对齐，用于接纳螺栓通过，在预扭转方位，所述第二组弹簧中的至少一个弹簧与所述载架不共面，并且在加载和扭转方位，所述第二组弹簧中的所有弹簧与所述载架共面；以及其中，使所述弹簧与所述载架对齐成共面能视觉地指示适当的扭转作用力。弹簧可选的是盘式弹簧。第一和第二组弹簧中的所有弹簧可选地在预扭转方位上与载架非共面。第一和第二组弹簧中的至少一个弹簧可选地包括涂层。载架可选地包括围绕载架的至少一个弹簧孔周边的O形环。载架可选地包括挡板，挡板至少部分地插入到载架中，以在弹簧从预扭转方位移动到扭转方位时，限制第一和第二组弹簧中的至少一个弹簧移动。载架可选地包括多个指状物，其中第一指状物包括一个弹簧孔，该弹簧孔包括第一组弹簧；和第二指状物，第二指状物包括一个弹簧孔，该弹簧孔包括第二组弹簧。载架可选地包括第一封圈，其中第一封圈定位于并连接到一个弹簧孔，其中第一封圈包括第一组弹簧，其中第一组弹簧位于第一封圈的内部空腔中。载架可选地包括置于一个弹簧孔内的弹性密封件，所述密封件与所述第一组弹簧中的多个所述弹簧相配合，当所述弹簧从所述预扭转方位移动到所述扭转方位时，所述第一组弹簧中的多个所述弹簧引发所述弹性密封件变形。载架可选地包括位于一个弹簧孔中的弹性密封衬套，其中密封衬套与第一组弹簧中的多个弹簧相配合，其中弹簧孔具有非平面内表面，其中当弹簧从预扭转方位移动到扭转方位时弹性密封件被引发变形。载架可选是弹性的，并且包括侧面槽以使载架围绕管道装配。第一和第二组弹簧分别可选地包括垂向堆叠的至少两个弹簧。第一和第二组弹簧的每组中的一个或多个弹簧包括总高度，其中在加载和扭转方位一个或多个弹簧的总高度可选地等于包括第一个第二组弹簧的载架一部分的厚度。第一和第二组弹簧的每组可选地包括围绕第一和第二组弹簧外圆边的涂层。载架是连续圆周形的。可替代的，载架是非连续圆周形的。还可选地提供一种用于将管道段连接在一起的方法，包括a)提供具有第一法兰的第一管道段；b)提供具有第二法兰的第二管道段；c)提供上述的扭矩保持装置，其中扭矩保持装置中的弹簧在预扭转方位；d)围绕管道并且邻近第一法兰来插入扭矩保持装置；e)将第一螺栓的主体插入通过第一和第二法兰，使螺栓的主体穿过扭矩保持装置中的第一组弹簧、第一法兰中的第一螺栓开口、和第二法兰中的第一螺栓开口 ；f)将第二螺栓的主体插入通过第一和第二法兰，使螺栓的主体穿过扭矩保持装置中的第二组弹簧、第一法兰中的第二螺栓开口、和第二法兰中的第二螺栓开口 ；和g)将螺母拧紧和紧固到第一和第二螺栓的端部，以使第一和第二法兰被拉到一起，使第一和第二弹簧组中的弹簧与载架对齐成共面，使第一和第二弹簧组中的弹簧与载架对齐成共面可以用于指示螺母上适当的扭转作用力。
[0013]在另一个非限制设置中，提供一种用于塑料内衬管道的包括一体式载架的扭矩保持装置。载架包括围绕外周等间隔布置的多个弹簧孔和多个弹簧。多个弹簧可选地由金属制成。至少一个弹簧安装在多个弹簧孔的每个中。每个弹簧可选地在预加载状态下具有凸起方位，并且每个弹簧在扭转后方位上具有平面方位。该塑料衬管可以是，但不限制于，PTFE材料。弹簧可选地是盘式弹簧。每个弹簧孔可选地包括至少两个垂向堆叠的弹簧。在每个垂向堆叠中的至少一个弹簧包括涂层。至少两个弹簧包括高度并且至少两个弹簧的高度在加载和扭转方位可选地等于或稍大于载架的厚度。载架可选地包括围绕每个弹簧孔周边的O形环。垂向堆叠的弹簧可选地包括围绕堆叠弹簧外周边的涂层。载架可选地包括位于每个弹簧孔下边缘的挡板。载架可选地包括围绕每个弹簧孔内壁的密封件(例如橡胶密封件、塑料密封件、聚合物密封件等)。载架具有连续圆周形状。可替代的，载架具有非连续圆周形状。扭转方位可选地从与载架非共面方位压缩弹簧至与载架平面方位。扭转方位可选地使弹簧与载架平面方位对齐并且提供所需螺栓扭矩值的视觉指示。
[0014]本发明的一个非限制性目的是，提供一种扭矩保持装置，其可以用于增加法兰密封可靠性，提供预加载