[发明专利]具有预设扭矩的螺纹紧固件

说明书

本发明涉及螺纹紧固件。本发明具体但不唯一地涉及诸如螺母或螺栓的螺纹紧固件。

在需要将两个或更多个零件牢固地固定在一起的场合中，螺母和螺栓类型的螺纹紧固件得到了广泛的应用。在许多行业，重要的是螺母和螺栓组件被旋紧到一定程度，以便在固定在一起的零件之间提供确定的连接力。

一种施加确定连接力的重要情况是由一系列端部彼此连接在一起的管件所构成的管道。通过用螺母和螺栓组件将相邻管件上的法兰固定在一起使管件得以连接，其中，螺栓穿过形成在法兰中的孔。为了在使用管道时确保在法兰之间、并因而确保管件本身之间提供流体密封作用，必须在法兰上施加足够大的连接力。

为此，螺母和螺旋组件的制造商必须仔细地评估螺母/螺栓的承载能力以及将夹紧力传递到连接在一起的零件上的能力。因而，制造商必须符合提供特定数值连接力所需的连接扭矩的工业标准表中所列示的严格要求，并考虑这样一些因素，诸如：螺母/螺栓尺寸；螺距和螺纹尺寸；制造螺母/螺栓所采用材料的物理特性；表面摩擦系数；以及所采用的任何螺纹润滑剂或者密封剂的物理性质。

然而，这样就要求安装螺母/螺栓的操作者在确定对所述螺母/螺栓施加的扭矩时查阅上述标准表，并进行一些复杂的计算，以便提供所需的连接力。遗憾的是，通常操作者会简单地将螺母/螺栓旋紧到尽可能高的程度，只要不切断或剥掉螺母/螺栓的螺纹。当操作者在恶劣环境中工作时，如海上石油钻机时，尤其会出现这种情况。以这种方式安装螺母/螺栓会导致其被过度旋紧而超过其承载能力，并且在极端情况下可能会导致螺母/螺栓的失效。

对于包括如上所述地连接起来的管件的管道而言，这尤其会是个问题。这是因为当流体沿管道流动时，管件会承受巨大的压力，尤其是在油气勘探和生产行业中出现的高温/高压流体。当流体沿管道流动时，巨大的流体压力作用在相连的法兰上，从而对螺母与螺栓组件施加压力。当螺母与螺栓组件被过度旋紧时，这样会导致螺栓/螺母在过度负载下失效。对于海床上的海底管道而言，这样则会导致灾难性的后果，并且极难补救。

要理解的是，当螺母和螺栓组件偶然地未被旋紧时也存在问题，导致作用在固定在一起的零件上的连接力不足。这种未旋紧的现象会导致螺母在使用中“后退”，这样可能会导致被固定零件分离，并且对于将管件连接在一起的应用示例而言，这样会导致不希望出现的流体流出管道或者流进管道。

尽管上述问题特别地有关油气勘探和生产行业，但要理解的是，上述问题也与用于其它行业的紧固件有关。

因而，本发明的实施例的一个目的是避免或减轻至少一个上述缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种紧固件，包括：主体部；从所述主体部延伸的唇部；以及在所述主体部中邻近所述唇部形成的凹陷，当在所述紧固件上施加连接扭矩而导致所述可变形唇部发生变形时，所述凹陷的形状使其容纳至少部分的所述可变形唇部。

这样，当采用所述紧固件将两个或更多零件(例如将相邻管件上的法兰)固定在一起时，唇部会抵靠在零件的表面上，而紧固件在被用于固定时就抵靠在这个表面上。当紧固件被旋紧至所需程度以便提供确定的连接力时，唇部变形至主体部的凹陷中。

优选地，在确定的连接力的作用下，唇部变形至凹陷中，而连接力本身则由作用在紧固件上的连接扭矩确定。唇部的形状和尺寸可被选择成使其在确定的连接扭矩作用下变形至凹陷中。这样，唇部留在凹陷中的变形对操作者起到了“标志”的作用，显示出紧固件已被旋紧至所需程度，并且不需要再施加扭矩。因此，要理解的是唇部可以是标志。

紧固件可以是螺母，该螺母具有穿过其中延伸并适于容纳螺栓/螺纹杆的螺纹孔；或者紧固件可以是螺栓，该螺栓是具有适于被容纳在螺母的螺纹孔中或者待固定零件的螺纹孔中的螺纹杆。当紧固件是螺母时，螺母的主体部可以是多面的(例如，限定出六个表面，因而是六角头的)，从而限定出用于与旋紧工具接合的多个传动表面。以类似的方式，当紧固件是螺栓时，主体部可以限定出螺栓头，并且可以是多面的(例如限定出六个表面，因而是六角头的)，从而限定出用于与旋紧工具结合的多个传动表面。

唇部可从主体部的表面延伸，并可从主体部的与设置有凹陷的表面相同的表面延伸。唇部可从主体部竖起，具体地从所述表面竖起，并可在紧固件的纵向轴线方向(可以是紧固件的螺纹孔或螺纹杆的纵向轴线)上延伸。