[发明专利]螺纹接头及密封螺纹接头的方法

说明书

技术领域

本文所公开主题的实施例主要涉及用于防止流体经由螺纹接头泄漏的方法及装置。

背景技术

在图1所示的压缩机1(例如，其作为天然气处理设备的一部分)中，天然气在腔室10中压缩。杆轴20经由法兰30从腔室10凸出。杆轴20通过螺母40锁定到法兰30上。

具有使用其接触表面上的互补螺纹组装的构件的接头通常称为螺纹接头。具有部分地覆盖其外表面或内表面的螺纹的杆轴20、法兰30和螺母40形成螺纹接头。螺母40和法兰30的内表面上的螺纹具有与杆轴20的外表面上的螺纹互补的形状。当螺纹具有不同且互补的形状时，它们有时称为公螺纹/母螺纹。

由于腔室10内的压力高于腔室外的压力，故螺纹接头易于泄漏气体。例如，当往复活塞60朝法兰30移动从而减小腔室10的容积时，腔室10内的压力可显著增大。安放在杆轴20、法兰30和螺母40之间的密封件(图1中未示出)用于防止或限制气体泄漏到腔室10外。

提取的天然气可包含较大比例的硫化氢(H₂S)。尽管硫化氢为天然产生的物质，但吸入具有较大百分比硫化氢的空气会发生中毒。因此，当处理具有较大比例硫化氢的天然气时，确保天然气在处理设备内的良好密封对于操作人员的安全而言非常重要。如果具有较大比例硫化氢的天然气泄漏到气体处理设备外，操作人员在设备附近时会发生中毒。

在图2中以分解视图示出了常规螺纹接头100。如图所示，螺纹接头100包括沿轴线160布置的杆轴120、法兰130、螺母140和密封件150。

图3中示出了螺纹接头100组装好时的截面。杆轴120与法兰130和螺母140接合。密封件150安装在法兰130与螺母140之间。

图4中示出了在垂直于轴线160的平面内观察的螺纹接头100的密封件150。密封件150包括为平坦金属垫圈的外部152，以及附接到外部152的内边沿上的橡胶部分154。橡胶部分154包括橡胶环156和三个橡胶翼片(flap)158。各橡胶翼片158均覆盖弦与对应弧形之间的相应区域。该弧形在橡胶环156的圆周上是相等且等距的。

图5为图3中的一部分的放大视图。当杆轴120、法兰130、螺母140和密封件150组装好时，密封件150的外部152(为了简单起见仅在图3中标出)定位在法兰130与螺母140之间。在该构造中，能施加到螺母140上的转矩相对较低。

橡胶翼片158用于在法兰130内侧在法兰可能没有螺纹的部分中覆盖杆轴120。当杆轴120沿图3中轴线160从右向左行进时，橡胶翼片趋于沿相同方向移动且可变为撕碎的。

已经观察到，在杆轴120沿轴线160稍许运动之后，密封件150的橡胶部分154变为撕碎的，而撕碎显著降低了密封件150防止气体泄漏的能力。因此，密封件150必须经常更换。密封件的更换需要压缩机至少部分地拆卸，而因此这增加了气体处理设备的停机时间。

即使密封件150以设计参数操作，但在较大转矩可能施加到螺母140上时不能确保紧密配合，故密封效率在天然气具有较大比例的硫化氢时对于安全使用而言也太低。

因此，期望的是将提供避免前述问题和缺陷的系统及方法。

发明内容

根据一个示例性实施例，一种螺纹接头包括法兰、螺母和挠性密封件。法兰具有沉孔和位于内表面上的螺纹，该螺纹具有与杆轴外表面上的螺纹互补的形状。法兰构造成容许杆轴通过旋转而移动穿过法兰。示例性实施例的螺母具有凹槽和位于内表面上的螺纹，其中，螺母的螺纹具有与杆轴外表面上的螺纹互补的形状。螺母构造成通过旋转而相对于杆轴移动。示例性实施例的挠性密封件具有位于内表面上的螺纹，挠性密封件的螺纹具有与杆轴外表面上的螺纹互补的形状。挠性密封件构造成通过旋转而相对于杆轴移动，且具有构造成用以填充法兰中的沉孔的第一部分，以及构造成用以填充螺母的凹槽的第二部分。

根据另一示例性实施例，提供了一种密封螺纹接头的方法。该方法包括移动在外表面上具有第一螺纹的杆轴穿过在内表面上具有第二螺纹的法兰，第二螺纹具有与第一螺纹互补的形状。该方法还包括沿杆轴朝法兰移动在内表面上具有第三螺纹的挠性密封件，直到挠性密封件的第一部分填充法兰中的沉孔，第三螺纹具有与第一螺纹互补的形状。此外，该方法包括沿杆轴朝法兰移动在内表面上具有第四螺纹的螺母，直到挠性密封件的第二部分填充螺母内的凹槽，第四螺纹具有与第一螺纹互补的形状。该方法还包括在挠性密封件的第二部分已填充螺母内的凹槽之后将预定转矩施加到螺母上。