反旋转流体连接
阅读说明：本技术 反旋转流体连接 (Counter-rotating fluid connection ) 是由 J·D·特德罗 于 2019-08-12 设计创作，主要内容包括：公开了一种用于将一个诸如导管的流体处理设备(52)连接到诸如另一导管的另一流体处理设备(70)的连接器,其中附接到连接器中的压盖(50)的配件(54)的面被设置互补的配合构造(58,60,82),以便它们可以啮合而缺乏圆形对称性,使得当进行连接时,如果这些面承受转矩,则这些面不会相对于彼此旋转。(A connector for connecting one fluid treatment device (52), such as a conduit, to another fluid treatment device (70), such as another conduit, is disclosed in which the faces of a fitting (54) attached to a gland (50) in the connector are provided with complementary mating formations (58, 60, 82) so that they can engage without circular symmetry so that when the connection is made, the faces do not rotate relative to each other if they are subjected to torque.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月18日提交的美国申请62/732,810的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及用于将气体或液体形式的流体从一个位置输送到另一位置(诸如从一个导管到另一导管)的连接，该连接使用压缩耦接来维持密封。
背景技术
通常必须将一定长度的导管(诸如管子或管道)连接到另一导管或流体处理或容纳设备的入口或出口。当待输送的流体处于高压或低压(例如，真空)条件下或有危险时，特别希望连接是非常坚固的、耐用的，并且能够维持其密封。还期望可以多次建立或断开这种连接而不损坏连接。
一种适合于这些需求的通用类型的连接器如图7所示。如图7所示，接头组件10包括第一压盖12和第二压盖14。第一压盖12具有配件28和密封面16，第二压盖14具有配件30和密封面18。压盖12、14通过使密封面与密封构件20的相对表面接合而耦接。每个密封面16、18通常包括用于接合密封构件20的周向串珠(bead)。该布置还包括第一螺纹构件24(例如，母螺母)和第二螺纹构件26(例如，公螺母或本体)。当螺纹构件24、26被接合并且一个相对于另一个旋转时，它们接触在压盖12、14的端部上的径向肩部31、32，并且向压盖12、14施加压缩力，由此将它们压在一起。在一些实现中，密封构件20是金属垫圈。
可以看出，使用如刚刚描述的布置完成连接将容易向密封面16、18施加不相等的旋转力(转矩)，这将导致密封面16、18和/或密封构件20相对旋转，除非采取措施防止它。否则，旋转可能导致密封端面16、18出现划痕或磨损，这将限制由接头组件10形成的密封的质量和寿命。磨损是由滑动表面之间的粘附引起的一种磨损形式。当材料磨损时，其中一些会被接触表面拉动，特别是在有大的将表面压缩在一起的力的情况下。
因此，需要一种其中端面不相对于彼此旋转的耦接布置，从而防止诸如磨损等不良影响。
发明内容
以下给出了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且无意于标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在限制任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据一个实施例的一个方面，公开了一种耦接布置，其中一个配件在其轴向端部处具有第一构造，而另一配件在其轴向端部处具有互补的、配合的第二构造，使得当两端被沿轴向接合时，配件轴向啮合。第一构造和第二构造缺乏圆形对称性。此处和其他地方，圆形对称性是指具有连续对称性的构造，该对称性可以旋转任意角度并且映射到其自身，即，看起来相同。这与旋转对称性相反，旋转对称性仅通过设定数目的旋转映射到其自身。这里规定了缺乏圆形对称性，使得当第一配件和第二配件沿轴向接合时，第一配件被约束相对于第二配件转动(例如，防止转动)，尽管向配件施加不相等的旋转力。
根据实施例的另一方面，公开了一种防旋转配件，该防旋转配件在母连接侧使用键控孔，而在公侧使用具有平坦部的配件。配件上的平坦部与孔啮合，并且防止两个零件之间发生任何旋转。
下面参考附图详细描述本公开的主题的其他实施例、特征和优点、以及各个实施例的结构和操作。
附图说明
图1A是根据一个实施例的多方面的具有带有配件的压盖的导管的透视图。
图1B是图1A所示的具有带有配件的压盖的导管的剖视图。
图1C是图1A所示的具有带有配件的压盖的导管的端视图。
图2A是根据一个实施例的多方面的具有用于与图1A的配件建立连接的配件的压盖的透视图。
图2B是图2A的具有配件的压盖的不同角度的透视图。
图2C是图2A所示的具有配件的压盖的剖视图。
图2D是图2A所示的具有配件的压盖的端视图。
图3A是根据一个实施例的一方面的图2B的配件与图1A的配件处于未耦合状态的透视图。
图3B是根据一个实施例的一方面的图2B的配件与图1A的配件处于未耦接状态的不同角度的透视图。
图3C是图3A的公配件的剖视图。
图3D是图3A的布置的端视图。
图4A是根据一个实施例的一方面的图1A的配件与图2B的配件处于耦接状态的透视图。
图4B是图4A的布置的剖视图。
图4C是图4A的布置的端视图。
图5A是根据实施例的一方面的具有孔口的本体的侧视图，该孔口包括配件和套筒。
图5B是沿图5A的B-B线的剖视图。
图6A-6H是根据实施例的多方面的多种配件的构造的端视图。
图7是常规耦接布置的剖视图。
下面参考附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中描述的特定实施例。本文中提出这样的实施例仅出于说明性目的。基于本文中包含的教导，其他实施例对相关领域的技术人员将是很清楚的。
具体实施方式
现在参考附图描述各种实施例，其中贯穿全文，相似的附图标记用于指代相似的元素。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了很多具体细节，以促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在某些或所有情况下可能很清楚的是，可以在不采用以下描述的具体设计细节的情况下实践以下描述的任何实施例。在下面的说明书中以及在权利要求书中，可以使用术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”以及类似术语。除非另外指出，否则这些术语仅旨在示出相对取向，而不是关于重力的任何取向。
首先参考图1A-C，示出了具有第一耦接子组件52的导管50。第一耦接子组件52包括具有肩部56的配件54。在所示的示例中，肩部56为具有两个平坦区域58和60的双截平部圆的形式。配件54还包括密封面62。还示出了密封构件64。
图2A-D示出了第二耦接子组件70，该第二耦接子组件70包括配件本体72，该配件本体72具有限定容器74的结构，该容器74中布置有带有密封面78的内部配件76。内部配件76具有限定孔的结构，该孔的构造与配件54的构造互补使得配件54可以沿轴向插入内部配件76中，但是一旦被插入则被约束相对于内部配件76的旋转。在其中配件54被配置为双截平部圆的示例中，内部配件76中的孔也被配置为具有略微较大直径的双截平部圆。因此，内部配件76具有内部挡块80和82。
换言之，具有平坦区域58、60的配件54具有第一构造。由挡块80和82限定的内部配件76的孔具有第二构造。第一构造和第二构造被设计为互补，因此配件54可以沿轴向被插入配件76中。第一构造和第二构造也被选择为使得它们不具有连续圆的对称性。因此，例如，当配件54被插入内部配件76中时，平坦区域58和60与挡块80和82接合，以约束两个部分之间的任何相对旋转。然后。如上所述的部件将在结合图7所述的耦接布置中使用。
在一种可能的布置中，第二耦接子组件70还包括内螺纹84，并且第一耦接子组件52设置有套筒86，该套筒86可以围绕第一耦接子组件52旋转并且具有外螺纹。这在图3A-D中示出。密封构件64被放置在配件54上，然后该组合沿轴向被插入第二耦接子组件70中，并且外螺纹套筒86被使得与第二耦接子组件70的内螺纹接合。然后，外螺纹套筒86被转动以向配件施加轴向压缩力，趋于将它们压在一起，如图4A-C所示。但是，由于啮合结构，配件在建立连接时不会转动。
在上述示例中，配件的构造是任意的，只要其中一个配件的构造与另一配件的构造可旋转地接合。因此，应当理解，可以使用除了上述平坦区域和挡块布置之外的布置。而且，上述布置具有镜面对称性，但这不是必需的。也可以使用在公配件上的一个平坦部和在母配件上的一个挡块。所示的布置的优点在于，镜面对称性为啮合连接提供了两种可能取向，并且两个肩部的存在为旋转提供附加的机械阻力。
以上描述是关于将第一耦接子组件连接到第二耦接子组件。应当理解，所公开的主题还可以用在其中导管将要被连接到诸如阀、泵、流体源或真空室等本体的孔口(即，入口或出口)的应用中。这在图5A和5B中示出。图5A示出了具有孔口92的本体90。图5B是沿图5A的B-B线的剖视图。可以看出，孔口92尺寸被形成以容纳第一耦接子组件52。孔口92还包括限定孔内部配件94的结构，该孔内部配件94的构造与第一耦接子组件的配件52的构造互补。该构造可以被直接形成在孔口92中，或者可以通过在提供所需要的结构的孔口92中放置并固定插入件被引入。孔口92还可以包括与第一耦接子组件52的套筒86上的外螺纹(未示出)接合的内螺纹(未示出)，以将第一耦接子组件52固定在孔口92中。在建立连接时，将密封构件64放置在第一耦接子组件52上，然后将第一耦接子组件52与内部配件94一起插入孔口92中。然后转动套筒86以将第一耦接子组件52固定在孔口92中，并且向密封面和密封面之间的密封构件的组合施加轴向压缩力。这会在配件上产生压缩力，但由于它们的配合的互锁构造，它们不会旋转。
配合的互锁构造可以是任何缺乏圆形对称性的形状。这种形状的一些非穷举性和非限制性示例在图6A-6H中示出。图6A示出了结合以上示例描述的双截平部圆。图6B示出了上述的单截圆。图6C示出了矩形构造。图6D示出了三角形构造。图6E示出了六边形构造。图6F示出了八边形构造。图6G示出了具有两个销钉88的构造。图6H示出了六点星形构造。注意，这些构造可以表现出旋转对称性，因为当旋转指定度数时，它们可以重新定向为匹配布置。例如，图6E的六边形可以旋转60°到匹配取向。但是，任何构造都不能旋转任意角度并且外观相同。对于本领域普通技术人员将很清楚，存在缺少合适的圆形对称性的其他构造。
以上描述也针对带螺纹的旋转耦接元件，但是上述原理可以应用于其中使用旋转来建立连接(诸如卡口型连接)的其他类型的旋转的耦接元件。
如上所述的连接提供了很多好处。例如，在建立连接期间防止了磨损。这不仅确保了更好的密封效果，而且还增加了可以建立连接、取消连接和重新连接的次数。此外，连接能够维持两个配合部分的特定相对位置或取向。
该系统的部件可以由多种难熔金属制成，并且具有焊接到位的配件。例如，导管50可以由TaW2.5(2.5％的钨)制成，并且耦接子组件52的部件可以由TaW10(10％的钨)制成。将这种材料用于耦接子组件提供了具有更高硬度水平的配件，这延长了密封表面的寿命。
以上描述的是一种布置，该布置包括第一旋转耦接元件、在该示例中为外螺纹公螺母。带螺纹的第一旋转元件被布置为当旋转耦接元件与具有第二配件的第二耦接子组件的旋转耦接元件接合时，向第一耦接子组件的第一配件施加压缩力。第二配件被构造为(形状和尺寸被形成为)容纳第一配件，使得第一配件和第二配件至少部分旋转地接合以约束第一配件相对于第二配件的轴向旋转。
以上描述包括一个或多个实施例的示例。当然，不可能为了描述上述实施例的目的而描述组件或方法的每种可能的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到，各种实施例的很多其他组合和置换是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在具体实施方式或权利要求中使用术语“包括(includes)”的程度而言，这样的术语旨在以与术语“包括(comprising)”相似的方式是包括性的，如当在权利要求中用作过渡词时“包括(comprising)”被解释的那样。此外，尽管可以以单数形式描述或要求保护所描述的方面和/或实施例的要素，但是可以想到复数形式，除非明确说明了对单数形式的限制。另外，除非另有说明，否则任何方面和/或实施例的全部或一部分可以与任何其他方面和/或实施例的全部或一部分一起使用。
在以下编号的条款中阐述了本发明的其他方面。
1.一种装置，包括：
第一耦接子组件，在轴向方向上延伸，所述第一耦接子组件包括布置在所述第一耦接子组件的轴向端部处的配件；以及
旋转耦接元件，能够旋转地围绕所述第一耦接子组件并且适于与所述配件接合，使得所述旋转耦接元件相对于所述配件能够旋转，但能够与所述配件沿轴向接合以向所述配件施加轴向压缩力，
所述配件具有带有第一构造的面，所述第一构造使得在当所述配件和所述第二配件通过所述旋转耦接元件的旋转而沿轴向接合时，所述配件容纳在第二配件中时，所述配件和所述第二配件至少部分旋转地接合以约束所述配件相对于所述第二配件的轴向旋转。
2.根据条款1所述的装置，其中所述第一构造缺乏圆形对称性。
3.根据条款1所述的装置，其中所述第一旋转耦接元件包括外螺纹套筒。
4.根据条款1所述的装置，其中所述第一构造具有带有至少一个截平部的圆形的外轮廓。
5.根据条款1所述的装置，其中所述配件包括难熔金属。
6.根据条款5所述的装置，其中所述难熔金属包括钽钨合金。
7.根据条款6所述的装置，其中所述钽钨合金包括TaW10。
8.一种装置，包括：
第一旋转耦接元件；
第一配件，适于与所述第一旋转耦接元件沿轴向接合；
第二旋转耦接元件；以及
第二配件，适于与所述第二旋转耦接元件和所述第一配件沿轴向接合；
所述第一配件具有第一构造并且所述第二配件具有第二构造，所述第一构造和所述第二构造使得当所述第一配件和所述第二配件通过所述第一旋转耦接元件和所述第二旋转耦接元件的相对旋转而沿轴向接合时所述第一配件被容纳在所述第二配件中，其中所述第一配件和所述第二配件至少部分旋转地接合以防止所述第一配件相对于所述第二配件的轴向旋转。
9.根据条款8所述的装置，其中所述第一构造和所述第二构造缺乏圆形对称性。
10.根据条款8所述的装置，其中所述第一构造与所述第二构造互补。
11.根据条款10所述的装置，其中所述第一构造和所述第二构造缺乏圆形对称性。
12.根据条款8所述的装置，其中所述第一旋转耦接元件包括外螺纹套筒，并且所述第二旋转耦接元件包括内螺纹套筒。
13.根据条款8所述的装置，其中所述第一构造具有带有至少一个截平部的圆形的外轮廓，并且其中所述第二构造包括具有带有至少一个截平部的圆形的内部轮廓的容器。
14.根据条款8所述的装置，其中所述第一构造具有带有至少两个截平部的圆形的外轮廓，并且其中所述第二构造包括容器，所述容器具有带有至少两个截平部的圆形的内部轮廓。
15.根据条款8所述的装置，其中所述第一配件连接到第一压盖，并且所述第二配件设置在限定设备中的孔口的结构中。
16.根据条款15所述的装置，其中所述设备是阀。
17.根据条款15所述的装置，其中所述设备是泵。
18.根据条款15所述的装置，其中所述设备是真空室。
19.一种装置，包括具有密封元件的第一配件，所述密封元件具有外部构造，所述密封元件具有密封面并且尺寸被形成为能够插入第二配件的孔中，所述孔具有与所述第一构造互补的第二构造，所述第一构造和所述第二构造使得当所述密封元件被插入所述孔中时，所述密封元件不能相对于所述孔旋转。
20.根据条款19所述的装置，其中所述外部构造缺乏圆形对称性。
21.根据条款19所述的装置，其中所述外部构造具有带有至少一个截平部的圆形的外轮廓。
22.根据条款19所述的装置，还包括第一旋转耦接元件，所述第一旋转耦接元件适于围绕所述密封元件旋转并且与围绕所述第二配件布置的第二旋转耦接元件接合，并且当与所述第二旋转耦接元件接合时向所述密封元件施加压缩密封力。
23.根据条款22所述的装置，其中所述第一旋转耦接元件具有外螺纹并且所述第二旋转耦接元件具有内螺纹，并且其中所述第一旋转耦接元件适于通过使所述外螺纹与所述内螺纹接合而与所述第二旋转耦接元件接合。
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