本发明涉及一种螺纹接头，可用来夹持两个部件，这两个部件被安排成可环绕接头的中心轴线高速旋转，并且其螺纹接头中相互作用的螺纹牙具有这样的形状，即显示出其牙侧面相对上述中心轴线是倾斜的，此外两个部件是这样安排的，当它们旋转时，a）由螺纹接头传递的作用力和b）作用在部件上的离心力，如果不被补偿，至少其中一个力在螺纹接头处形成一个变形力，将在螺纹接头的各螺纹牙之间，形成不均匀的受力分布。

当接头承受拉力时，在螺纹接头材料内出现的变化的轴向变形，其结果，由螺纹接头传递的作用力的主要部分，通常是集中在两三个螺纹牙上，而接头的其他螺纹牙仅仅承受相对轻微的载荷。例如，在一般螺母和螺栓连接中，50%的载荷位于第一个螺纹牙上，25%的载荷位于第二个螺纹牙上，而12.5%的载荷位于下一个螺纹牙上，因此剩余的螺纹是相对而言不受力的。由于在螺纹牙之间力的分布影响螺纹接头的力学强度，前面提到的分布在螺纹牙上的不均匀载荷，导致在“第一个”受力牙上出现较多的疲劳裂纹。因此，如果能够将作用在这“第一个”螺纹牙上的受力减轻，螺纹牙的使用寿命能得到相当大的延长，这第一个螺纹牙通常是承担50%的总载荷。

为了实现螺纹接头的螺纹齿牙上的载荷有更均匀的分布，以往已将螺母设计成特别的样子，即安置了一个受压的表面，来控制力的走向，致使载荷尽可能均匀地分布在好多个螺纹牙上。

这一点适用于各种螺纹接头，其螺纹牙的牙侧面是相对纵向轴倾斜 的，那么两个相互作用螺纹牙之间的轴向接触，受到牙的相互径向位置的影响。这样，螺纹接头的螺纹牙之间受力的分布，可以通过改变螺纹牙之间相互的径向位置来加以影响，因为这将导致在相互作用螺纹牙之间轴向距离的改变。较早的尝试已经利用这一点，以得到均匀的力的分布于固定的螺纹接头，借助于使螺纹接头的其中一个加工有螺纹的部件，沿其轴向范围至少一部分带有锥形螺纹牙，作为对照例子可参看英国专利申请GB-A-2074280号。也可以借助于合适的载荷，以得到例如是螺母的相应的变形。

本发明的主要目的是在前面提到的那种快速旋转螺纹接头各个螺纹牙之间获得比迄今为止所能达到的更均匀的受力分布。

本发明所提供的解决方法，是基于这样的认识，即作用在螺纹接头的不同螺纹牙上的作用力，可借助于改变沿轴向的螺纹接头的相互作用牙之间的轴向距离来加以均匀化;而这轴向距离的变化，是利用了部件快速旋转而使部件受力，借助于使带有上述螺纹牙的部件改变径向方向的相对变形程度而实现的。

根据本发明作成的前面提到的那种螺纹接头的特征在于上述螺纹接头中至少一个部件包括了一个部分，它有一个轴向伸长段，并且它由于上述一个部件快速旋转而发生变形，使上述部件力争环绕一轴线旋转，该轴线与包含螺纹接头中心轴线的轴向截面形成直角角度。由此沿整个螺纹接头的轴向伸长段，对上述部件的径向变形提供可变的成分，径向变形的方向应在螺纹接头处，使上述变形作用力得到一定程度的补偿，这样，由螺纹接头传递的作用力，在彼此相互啮合的螺纹牙上，分布的更均匀。

本发明对前面提到的问题，提供了很有益的解决方法。由于旋转而使螺纹接头承受的力，被用来在接头的螺纹牙上以获得所希望的受力再分布。这里排除了尤其是对锥形螺纹牙的需要，这样的螺纹牙，从制造 至使用，都呈现出严重的缺点。

最理想的是，前面提到的部件的部分有一个轴向伸长段，和上述一个部件形成一个整体，其适宜的形状是一个管状或环状，并且还包括有一个部分，它基本按一个方向延伸，该方向和螺纹接头的旋转轴线成一个锐角的角度。当螺纹接头快速旋转时，上述一个部件的呈角度部分，将力争采取一个新的平衡位置，由此导致上述部件的变形，以致改变上述螺纹接头的至少某些相互作用牙之间的径向距离。

由于旋转对称体的径向变形是与密度和杨氏模量的比例成正比，本发明对变形的要求，也可以通过使螺纹接头的沿轴向方向的上述部分的这个比例的改变来得到。

这可以借助使上述部分形成一个环套来达到，该环套从螺纹连接处往外凸出，并且它沿其切线的方向的刚度减小。这减小的刚度，可以通过环套沿其轴向方向有适当开槽来达到。

另一方面，如果为了某些理由，希望往外凸出的环态沿切线方向增加刚度时，环套可方便地提供一个在外面环绕的纤维材料。

前面提到的上述一个部件的部分，也可以是内环套的形状，它的一端坚固地连接至一个径向向内伸出的平衡件上，平衡件和上述旋转轴线成一锐角角度，由此当螺纹接头高度旋转时，形成一个变形力矩。

当上面提到的部分表现出至少一部分是小的抗弯曲性能时。例如比上述部分所归属的部件的剩余部分更柔软时，可以达到更多的效果，而适宜的方式是对上述部分提供一个圆周槽。

在超速离心机中，采用本发明具有特别的优点，这是由于被用来把离心机的盖子紧密夹持在旋转机体上的螺纹接头，在离心机运转时承受着非常大的作用力。例如，当离心机以高速旋转时，离心机转鼓内的流体压力升至一定的数值，以致所形成的作用力也沿着离心机的轴向方向起作用。在大型离心机的场合，作用在螺纹接头的轴向力可达到几百吨。 这样，在离心机所允许的最大旋转速度方面，螺纹接头将迅速的成为限制因素。

当结合离心机旋转机体来实施本发明的构思时，前面提到的部件可包括一个有螺纹的旋转机体和一个有螺纹的锁紧装置，锁紧装置的螺纹和上述旋转机体的螺纹相配，其方式是将旋转机体和一个盖子锁紧在一起。在这场合下，适宜的锁紧装置可包括上述部分，该部分经受高速旋转时，影响锁紧装置的变形。

锁紧装置可以是分开的锁紧圈的形式，或者可以是盖子的一部分。

现将参考有关的附图更详细地介绍本发明，图中：

图1    是说明旋转期间产生径向变形的原理图;

图2    是配有用一个内环圈固定的盖子的超速离心机的剖视图;

图3    是根据图2的离心机处于静止时，离心机的锁紧圈和旋转机体之间螺纹牙啮合的放大说明图;

图4    是相应于图3的视图，并显示了旋转体旋转期间螺纹牙的啮合;

图5    是提供有一个外锁紧圈的超速离心机的剖视图;

图6    至图13是说明根据本发明构成的和用于离心机的螺纹接头之其他实施例;

图14是配上一个有螺纹的盖子的超速离心机的剖视图。

图1说明一个原理，根据这原理，当旋转对称体1环绕旋转轴线2快速旋转时，径向变形将发生。当其径向伸出量短的旋转的对称体，如薄壁的圆套或圆环，以高速旋转时，径向变形置△R产生，可以下列公式表示：

△R＝ (ρ)/(E) ×R3×ω2

式中：ρ是材料的密度;

E是杨氏模量;

R是半径;

ω是角速度。

在旋转体和旋转轴线形成一个角度的情况下（见图1）。可写出下列公式，采用了在图中所使用的符号：

当ω＝0 tgαo＝ (RB－RA)/(x)

当ω＞0 tgαw＝ ((RB+△RB)-(RA+△RA))/(x)

由于RB＞RA和△R与R3成比例，则△RB＞△RA，它又意味着αw＞αo。这显示机体的径向内端和外端部分相互变形至不同的程度，由此又产生力矩。

从上面关于径向变形的等式可看到，除了由于机体1的不同部分的相互不同的半径而得到外，这力矩也可以由于改变遍布机体的 (ρ)/(E) 比率来得到，因此不需要将机体相对旋转轴线2倾斜。自然地，这两个作用可以联合。

在机体的径向伸出部分大的情况下，上述等式稍微有些不同。然而，其半径、密度和杨氏模量影响机体结构的方式，却没有改变。

这些事实能够加以利用。根据本发明，结合螺纹接头，例如和超速离心机的连接，以一种方式可使螺纹接头的两个部件沿着螺纹齿牙的轴向获得可变化的相对变形，此外得到更均匀的力的分布遍布各螺纹齿牙，正如在本说明书的前言部分所陈述的。

图2中所叙述的超速离心机包括一个有一个盖子4的机体3，盖子4是由一个有螺纹的锁紧圈5夹持定位，其螺纹和离心机体3上的内螺纹啮合。

在图2所示的实施例中，离心机体3被外纤维绷带6环绕围住。虽然这绷带不是本发明的所需特征。其存在对最佳螺纹接头提供了重要的优点。将理解到，螺纹牙的侧面角度越大，将负荷遍布于众多螺纹牙就越容易。另一方面，看来也是正确的，即螺纹牙的侧面角度越大，沿螺纹接头的内、外部分之间的径向传递的力越大。由于要求上述两个螺纹 接头部件，相互之间很好地对中，并且在径向的内部件和径向外部件之间维持不存在显著的径向间隙，这就需要螺纹接头的靠外部分，比螺纹接头的靠内部分，在旋转的径向上呈现更大的多的径向刚度。此外，由于螺纹接头的靠外部分比其靠内部分，位于离旋转轴线更大的平均半径距离处，这就要求靠外部分相应的 (ρ)/(E) 比率，小于靠内部分相应的 (ρ)/(E) 值。这一点，可以用图示的纤维绷带6来达到。这点可应用于各附图中的全部实施例上面。

图2实施例中的锁紧圈5的上部分合并了一个变形圈7，它与旋转轴线8成一个锐角角度。位于变形圈7的最靠上部分的是一个垂立的凸缘9，借助它并采用适当的摩擦工具，锁紧圈7能够装在离心机上，或者卸下。标号10标示一个圆周槽，它有利于锁紧圈5的变形，并控制变形发生的位置。

图3是螺纹接头的放大剖视图，图解说明锁紧圈5和离心机体3的螺纹连结，也图解了离心机静止和不承载时螺纹时螺纹接头的状态。可看到，在这情况下所有的螺纹牙相互基本均匀啮合。

图4是类似图3的剖视图，但离心机处在运转中，盖子4因此承受作用力F，作用力F是作为旋转的结果和作为位于离心机内存在质量的结果。当作用力F在离传递作用力的螺纹接头给定径向距离处作用在锁紧圈5时，将产生力矩。图4所图解的螺纹接头，显示一受压接头，在那里第一个螺纹牙，通常吸收最大的作用力。因为作用力产生的力矩，图4中图解的螺纹连接头的上部分处的最后一个螺纹牙，也将吸收大的作用力。

当离心机以高速旋转时，变形圈7将力争处在一个新的平衡位置，与图1所示实施例中的机体1类似，趋向于按箭头A的方向旋转。从上文可以理解到，这向前转动的趋势的理由是因为变形圈7的那些距离旋转轴线更大的径向距离的部分，比那些较接近上述轴线的部分，变形的 程度更大。这样，产生了一个力矩，它使锁紧圈5以增加图示实施例的上螺纹牙之间径向距离的方式变形，以此减轻那里的负荷。因此，由于作用力F形成的力矩和变形圈7按箭头A的方向的移动，螺纹接头中部位置的螺纹牙，将相互更紧实地啮合，而螺纹接的两个末端处螺纹牙的螺纹啮合，将有轻微的放松。这意味着作用在靠外螺纹牙的作用力减小，而作用在中间位置的螺纹牙的作用力，将增加至相应的程度。

在图5中图解的超速离心机的离心机体3，设有外螺纹与一个外锁紧圈11共同作用，锁紧圈11用来把盖子4夹持于其予定的位置。图5实施例的锁紧圈，除纤维绷带6外，还设有外增强纤维绷带12，当离心机旋转，这螺纹接头处在拉伸状态，它通常意味着螺纹接头的两个末端处的靠外螺纹牙，将承受最大的作用力。然而，作用在图示的螺纹接头的底部螺纹牙上的力，由于离心机高速旋转时变形圈13有按箭头B方向弯曲的趋向而减小。这运动起因于力矩，它导致锁紧圈11的下端的径向变形。随后增加了在上述端相互作用的螺纹牙之间的径向距离，而中间螺纹齿牙的啮合深度都增加。相应的，从盖子的作用力F产生的力矩，它减轻作用在靠上的螺纹牙上的作用力至某些程度。这样，这实施例也提供了在各螺纹牙上作用力的均衡，这是借助肋于从靠外的螺纹牙至中间螺纹牙作用力再分布。

图6是一个根据图2的离心机的局部剖视图，该离心机有一个内盖子一锁紧组合圈。然而，在这实施例中，锁紧圈14提供有往外指向的变形圈15，它趋向于按箭头C的方向移动，这样使靠上的螺纹牙之间的插入深度增加，这样上述螺纹牙吸收了较大部分的载荷，由此也部分地减轻作用在剩余螺纹牙上的载荷。在图7中图解的实施例也得到相应的效果，它包括有一个向里和向下指向的变形圈16，以箭头D标志。但是，图7实施例中的锁紧圈，要比图6中实施例的锁紧圈沿径向方向是更坚固，这是基于下列事实，即相同的圈在更小的半径范围内有更多的材料 分布。

从上文可以理解到，在所有情况下，螺纹接头的各螺纹牙之间力的分布，基本上取决于轴向方向的作用力F作用在螺纹接头上的程度，以及螺纹牙的侧面角。在这点上，图8中图解一实施例，其作用在所示的螺纹接头最上面螺纹牙的作用力，由于变形圈17按方向E的移动的结果而减小，同时作用在螺纹接头最中间的螺纹牙上的作用力增大。在本实施例中，变形圈17被直接地安置在离心机体3上，它通过螺纹接头连接内锁紧圈18。

图9图解一个相似的实施例，在这情况下变形圈19朝外和朝下，它导致按箭头M移动的趋势。这移动结果有更大的作用力，被传递到图示的螺纹接头的最上面的螺纹牙上。

前述实施例的作用全都基于变形圈的条件，它与旋转轴线成锐角角度，以此使螺纹接头承受变形力矩。

根据引言中列出的公式，可以替换其各部分离旋转轴线有相互不同距离的变形圈，而采用其比例值沿轴向方向变化的变形圈。在实际应用中，可以利用其刚性沿轴向变化的变形圈来实现。这种变形圈的例子，显示于图10，图中标号3和标号6分别标明离心机旋转机体和纤维绷带，正如前面的实施例所显示的，而标号20则标明联合的锁紧和变形圈。在这实施例中，变形圈包括了这样的部分，它向上凸出超出离心机的旋转机体3，这部分成形有轴向的开槽21，它减小了上述部分沿切向方向的刚度。这样，当旋转时，锁紧变形圈20的上部将趋向按箭头G的方向往外移动，以此增加变形力矩，造成较大部分的作用力由螺纹接头传递至图示的螺纹接头的最上面的螺纹牙处。

在图11中图解的一种实施例有相应的功能，其内联合的锁紧和变形圈22上部分自由端附加了一个合成材料的加强圈23，适宜的材料是选用碳纤维所组成。结果，圆圈22上部分在径向方向有高的刚性，而圆圈下 部螺纹部分将是低的刚性。因此，得到了沿箭头H的方向的相对力矩。造成作用在图示螺纹接头最上面螺纹牙上的作用力放松。这种作用在最上面螺纹上作用力的减轻，被进一步放大，即由于旋转机体3的更大的半径，使旋转机体3的螺纹牙部分比变形圈22的上端，有更大程度的径向变形。

图12A和图12B，分别显示了一个实施例的联合的锁紧和变形圈24局部侧剖视图和局部顶视图。圆圈24的上端坚固地连接于一个沿径向向内伸出的稳定装置25，它以向下倾斜的方式和旋转轴线形成一个锐角角度。由于离心力的原因，这些装置趋向于按箭头I的方向移动，因而将部分分布的力，从图解的螺纹接头的上部螺纹牙，转移至其最中央的螺纹牙上。

图13中图解的实施例，包括了一个外锁紧圈26，拧在离心机的旋转机体3上面。在该实施例中，其加工有螺纹部分，以及从其相应变形圈27向上地伸出的凸缘28，两者都分别地由加强合成圈29和30所环绕。这样，由于按箭头K的方向移动的结果，变形圈27将从下层的螺纹牙传递作用力至图解的螺纹接头的最上部螺纹牙上。此外，变形圈27导致锁紧圈26和变形圈27之间过渡部位应力集中的减小，这一点是非常有利的。

图14图解一个超高速离心机，其盖子31直接拧在离心机的旋转机体3上面。本实施例的盖子31在其下边缘装有一个变形圈32和沟槽33，沟槽33减小圆圈的刚度。这螺纹接头是受拉伸的，并且变形圈32沿着箭头L的方向移动，以此使螺纹接头的受重大拉力的下螺纹牙上面受的作用力减轻。并且传递相应的力至最中央的螺纹齿牙上。由于这实施例的盖子朝着旋转轴线8的方向径向地延伸，盖子是非常地坚固或不可弯曲、因此不需要合成圆圈。

螺纹接头的螺纹牙上受力均匀性的问题的各种解决方法，已在前面提出。然而，应理解到，由本领域技术熟练人士所进行的其他变型是可 能得到的，并且由所叙述的实施例的选择组合得到的实施例是可以被利用的。另外，虽然所有图解的和介绍的螺纹接头，是结合超高速离心机而被使用的，应理解到相关的技术，在结合有快速旋转物体而使用的螺纹接头的所有场合下，是可以被使用的。所使用的变形圈的设计也是可以按希求改变的，并且上述圆圈也可以被制造成分离件，并且和螺纹接头的所希零件连结。在特别的使用场合下，螺纹接头的两个零件，可各提供独立的变形环。