CN100587305C - 使用法兰的管接头装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用法兰的管接头装置。管接头装置包括：安装在将要彼此连接的管子的端部上的、或是安装在彼此连接的管子和管接头的端部上的法兰，所述法兰具有围绕着其外周表面的至少一个环槽；安装在法兰上的填料，其具有围绕着其内周表面的内环，以紧密啮合法兰的环槽；夹持件，其具有填料座，用于将填料支靠在填料座中，夹持件的两侧沿径向向内延伸以形成支承侧壁夹持件被分割为多个夹持件部分，这些夹持件部分围绕着填料安置并且通过锁紧件紧固在一起。

Description

使用法兰的管接头装置

技术领域

本发明总体上涉及使用法兰的管接头装置，特别是这样的使用法兰的管接头装置，其可有效地维持管子的结合状态，而不论是否会因例如地震而对管子造成冲击，也不论是否会因与季节变化相关的温度差异导致管子的移位。

背景技术

一般而言，管接头装置必须将管子牢固地结合，并且需要能够被工人在现场容易且简单地操作。在现有技术中，为了将管子结合在一起而构成管线，具有适于被工人操作的适当长度的管子在现场被沿着预定的管线布置，并且利用管接头例如变径接头、三通和/或弯头通过焊接工艺结合在一起。此外，在需要的情况下，可在管子之间的结合部安装一个阀，以控制流体在管线中的流动。下面参照图11描述一种利用法兰将阀结合在管子上的传统技术。如图所示，管子110和阀120上分别焊接着一个法兰130，然后，通过螺母和螺栓150将管子的法兰结合在阀的法兰上，其中垫圈140夹在这两个法兰之间。

上面描述的管结合技术的优点是在管子和阀之间提供了牢固的连接状态，但该技术的缺点是可能会在结合部产生裂纹，从而导致流体从结合部泄漏。此外，当这种管结合技术被用于城市供水管线中时，管线的结合部不能适应管子的移位，这种移位的出现可能是因为季节变化相关的温度差异，或者是因为诸如地震等对管子造成的冲击，管子的这种移位可能导致管子破裂，从而发生城市用水的泄漏和污染。此外，当传统的管结合技术被用于气体管线时，可能会因气体泄漏而导致气体爆炸；或者当该技术被用于核发电厂管线时，可能会引起安全事故和造成伤亡。

除了上述管结合技术，另一种使用夹持件和橡胶填料的结合技术被广泛使用。然而，这种结合技术的问题是，当水平或竖直力施加在结合着的管子上时，结合着的管子可能会从橡胶填料上移开。为了解决上述问题，一种具有改进结构的填料被提出，其沿着内表面设有环形槽，如图12所示。图13中示出了同时利用上述填料160和夹持件170结合在一起的管子110。在水平力施加在结合着的管子上而导致管子之间的间隔加大时，填料160弹性变形而导致其槽A加宽，从而维持相对于管子110的紧密接触状态。在水平力从管子上解除后，填料160弹性恢复其初始形状，并且管子回到它们的初始位置。具有改进结构的上述填料的优点是，填料可以有效地维持密封状态而不论是否有外力施加在管子上，并且可以使管子返回它们的初始位置。然而，这种填料的问题是，可能会有杂质沉积在填料的槽中，以降低管线的流体输送能力，并且导致细菌在槽中增殖。此外，上述填料被专门地成形以提供出上述槽，因此填料可能无法抵抗流体压力。

发明内容

技术目的

为此，本发明是为了解决现有技术中的上述问题而研制的，并且本发明的一个目的是提供一种使用法兰的管接头装置，其可有效地维持管子的结合状态，而不论是否会因例如地震而对管子造成冲击，也不论是否会因与季节变化相关的温度差异导致管子的移位。

本发明的另一个目的是提供一种使用法兰的管接头装置，其被构造成能够通过简单的处理而恢复其工作功能，而不需要更换成新的管接头装置，即使是在管接头装置因为长期使用而被磨损时。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种管接头装置，包括：安装在将要彼此连接的管子的端部上的、或是安装在彼此连接的管子和管接头的端部上的法兰，所述法兰具有围绕着其外周表面的至少一个环槽；安装在法兰上的填料，其具有围绕着其内周表面的内环，以紧密啮合法兰的环槽；夹持件，其具有填料座，用于将填料支靠在填料座中，夹持件的两侧沿径向向内延伸以形成支承侧壁，夹持件被分割为多个夹持件部分，这些夹持件部分围绕着填料安置并且通过锁紧件紧固在一起。

在本发明的管接头装置中，填料可以包括沿填料外周表面的中心线形成的主槽，并且夹持件包括对应于主槽形成在填料座上的中央肋。

在本发明的管接头装置中，填料还可以包括一个或多个在主槽的相反侧围绕着填料外周表面对称形成的侧槽，并且夹持件还包括对应于侧槽形成在填料座上的一个或多个侧肋。

在本发明的管接头装置中，管接头可以选自下列一组：阀、变径接头、三通、弯头。

在本发明的管接头装置中，法兰可以通过焊接工艺安装在各管子的端部或是安装在管子和管接头的端部。

在本发明的管接头装置中，法兰可以被夹持件的支承侧壁支撑着，以防止所述各管子或管子和管接头从夹持件中移出。

在本发明的管接头装置中，每个法兰可以围绕着其外周表面设有支承槽，夹持件的支承侧壁支靠在法兰的环形支承槽中，以防止所述各管子或管子和管接头从夹持件中移出。

在本发明的管接头装置中，填料中可以具有至少一个周向中空部。

在本发明的管接头装置中，周向中空部可以包括对称地形成在填料相反侧的两个或更多个周向中空部。

本发明的管接头装置还可以包括由金属制成的防摩擦件，其覆盖着填料外周表面的全部区域或一部分，以便在夹持件部分围绕着填料紧固在一起时降低夹持件部分与填料变形部分之间的摩擦力。

本发明的管接头装置还可以包括调节件，其插入夹持件的每个支承侧壁中，用于沿填料厚度方向压缩位于夹持件的支承侧壁之间的填料。

本发明的管接头装置还可以包括安置在填料的每个侧表面与夹持件的相关支承侧壁之间的金属环，其用于在调节件被紧固以压缩填料时向填料的每个侧表面均匀地传递压力。

有益效果

根据本发明，具有环槽的法兰安装在每个管子的一端，然后，具有法兰的管子通过使用填料和夹持件而被结合在一起。因此，管接头装置可以有效地维持管子的结合状态，而不论是否会因例如地震而对管子造成冲击，也不论是否会因与季节变化相关的温度差异导致管子的移位。在外力从管子解除后，管接头装置还能够将管子返回它们的初始位置。因此，管接头装置可防止管子的结合部断开，并因此而防止液体从结合部泄漏。

另外，填料和夹持件分别具有槽和肋，以使夹持件更有效地保持填料。因此，因填料内环与法兰环槽之间啮合所产生的工作功能可以加强。

填料中具有周向中空部，这可以增大其柔性，从而更容易变形和更容易恢复初始形状。由于填料中的周向中空部，调节件的工作功能会提高。

另外，优选这样构造填料和夹持件的形状，即夹持件的尺寸小于填料，以使内环更紧密地接触环槽。在这种情况下，优选使用由金属制成并且具有光滑表面的防摩擦件，以使夹持件更容易紧固在一起。

另外，在由于长时间使用而导致管接头装置的工作功能降低后，可以通过紧固调节件而将管接头装置的工作功能恢复到一定程度。在多个调节件设置在管接头装置上的情况下，上面描述的效果可以加强。另外，作为设置在管接头装置中的金属环，在调节件被紧固以压缩填料时，压力可以从调节件均匀地施加到填料侧壁上。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的填料的局部断开的分解透视图，图2是根据本发明的另一个实施例的填料的局部断开的分解透视图。

图3是根据本发明的管接头装置处在将管子结合在一起时的侧视图。

图4是具有图1所示填料的管接头装置的分解透视图。

图5是具有图2所示填料的管接头装置的分解透视图。

图6是图5所示的管接头装置在组装状态以将管子结合在一起时的剖视图。

图7是根据本发明的另一个实施例的管接头装置在组装状态以将管子结合在一起时的剖视图。

图8是在水平力施加在结合着的管子上时图7所示管接头装置操作的剖视图。

图9是图5所示管接头装置组装时的正视图，图10是管接头装置的特定部位的放大剖视图。

图11是一种传统管接头装置的视图。

图12和13分别是一种传统填料的视图和使用该填料的管接头装置的视图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的构造和操作。

如图1和2所示，根据本发明的填料具有下述结构。根据本发明的填料20包括环绕着填料外周表面形成的主槽23或是主槽23与侧槽23a的组合。侧槽23a可以包括一个侧槽或者在主槽23的相反侧环绕着填料20的外周表面对称形成的多个侧槽。填料20还包括周向中空部22和内环21。内环21围绕着填料20的内周表面形成，以紧密啮合法兰的环槽12。周向中空部22可以包括单一的中空部，其具有椭圆形横截面并且沿着填料20的中心圆周轴线形成，或者包括两个或更多个中空部，它们对称地形成在填料20中，并且沿着中心圆周轴线的两侧延伸。当然，根据填料20的尺寸和其它设计因素，周向中空部22的尺寸可以作出各种改变。此外，内环21可以包括对称地布置在填料20的内表面上的相反侧的两个或更多个环。或者，填料20可以被构造成没有内环，如后文中所述，因为由法兰的环槽12与内环21之间啮合所预期产生的操作效果可以在填料20与法兰啮合时仅通过环槽12实现。

在本发明中，一个由金属制成的防摩擦件60覆盖着填料20的外周表面。防摩擦件60可以覆盖填料20的外周表面的全部区域或一部分。在这种情况下，措词“防摩擦件60覆盖填料20的一部分”指的是防摩擦件60只覆盖当夹持件30围绕着填料20紧固在一起时形成在填料20上的变形部分24。防摩擦件60可以通过多种紧固方法，例如使用粘接剂的紧固方法而紧固在填料20上。特别地讲，如果防摩擦件60被设计成只覆盖填料20的变形部分24，则可以通过将防摩擦件60强制装配在填料20上而将防摩擦件60方便地紧固在填料20上。与此同时，如果防摩擦件60被设计成覆盖填料20的外周表面的整个区域或大部分区域，则防摩擦件60可以被切割而形成连续的环形，以使防摩擦件60可以容易地装配在填料20上。另外，如果防摩擦件60与如图所示具有主槽23或是主槽23与侧槽23a的组合的填料20一起使用，则防摩擦件60的形状必须对应于填料20的形状。在这种情况下，通过将防摩擦件60装配在填料20上，同时将防摩擦件60的不平表面与填料20的不平表面对正，防摩擦件60可以容易地紧固在填料20的外周表面的全部区域或一部分上。

下面参照图3描述防摩擦件60的操作。当夹持件30围绕着填料20放置并且通过锁紧件34而锁紧在一起时，填料20变形而形成变形部分24。大的摩擦力产生在变形部分24和夹持件30之间的会合处，因此非常难以利用锁紧件34将夹持件30围绕着变形部分24紧固在一起。特别地讲，填料20由橡胶制成，其由于内在性能而产生大的摩擦力，因此，由于变形部分24而导致管结合操作非常难以进行。然而，如果防摩擦件60覆盖着变形部分24，则夹持件30可以容易地通过锁紧件34紧固在一起，尽管存在变形部分24。因此，在本发明中，防摩擦件60覆盖填料20的外周表面的全部区域或一部分。特别是如果防摩擦件60被设计成覆盖填料20的外周表面的一部分，则防摩擦件60可以包括多件，它们在夹持件30被紧固在一起时安置在夹持件30的会合部。或者，防摩擦件60可以包括安置在夹持件30会合部的单件。

图4示出了具有图1所示填料和防摩擦件的管接头装置的结构。如图所示，本发明的管接头装置包括两个法兰11、填料20、夹持件30和调节件40。

所述两个法兰11通过例如焊接程序而固定在管子10端部的外表面上。环槽12围绕着所述两个法兰11中每个的外周表面设置。如果法兰11与没有任何内环21的填料一起使用，则法兰11的环槽12将接触紧密接触填料20的内周表面。然而，如果法兰11与具有内环21的填料一起使用，则每个法兰11的环槽12将紧密啮合相关的内环21。因此，当法兰11与具有内环21的填料20一起使用时，法兰11的环槽12的数量和间隔对应于填料20的内环21设计。

在本发明中，环槽可以围绕着管子10的端部的外周表面形成。在这种情况下，管子10可以结合起来而不使用法兰，以使管子10的具有环槽的端部直接插入填料20的相反端，以实现使用法兰时预期达到的操作效果。

本发明的填料20和防摩擦件60被如前所述构造出来。在上面描述的实施例中，由于安置在填料20中的法兰11分别具有一个环槽12，因此两个内环21围绕着填料20的内周表面形成。

每个夹持件30沿其内表面设有填料座31。每个夹持件30的将填料座31限定在其间的两侧沿径向向内延伸以形成支承侧壁33，支承侧壁的内径小于填料座31的直径。夹持件30的支承侧壁33止挡住法兰11的外端，以使得管子10意外地从填料20或夹持件30移出。填料座31设有中央肋32，其沿着填料座31形成，以啮合填料20的主槽23。在本发明中，管接头装置具有两个或三个形状相同的夹持件30，它们是通过将一个圆形夹持件体以相同的角间隔分割成两个或三个部分而形成的。夹持件30围绕着填料20安置，并且通过锁紧件34例如螺母和螺栓紧固在一起，从而将管子10结合在一起。

调节件40包括拧入夹持件30的支承侧壁33中的定位螺钉，以便被工人拧紧和拧松。

图5示出了具有图2所示填料和防摩擦件的管接头装置的结构。如图所示，本实施例的管接头装置包括位于填料20的外周表面上的侧槽23a和主槽23，这与图4中的实施例不同。侧槽23a形成在主槽23的两侧。对应于填料20的结构，每个夹持件30设有侧肋32a，它们沿着填料座31形成在中央肋32的两侧，以啮合填料20的侧槽23a。另外，每个所述两个法兰11具有两个环槽12，从而四个内环21沿着填料20的内周表面形成，以对应于所述两个法兰11的四个环槽12。根据本实施例的防摩擦件60的表面面积小于图4中的情况，以使防摩擦件60只覆盖填料20的变形部分24。本实施例的管接头装置的其余部分与图4中相同。

图6示出了图5中的管接头装置，其被组装以将管子结合在一起。为了利用管接头装置将管子10结合在一起，所述两个法兰11安装在管子10的端部，并且通过例如焊接工艺固定在所述端部。然后，管子10的具有法兰11的端部插入填料20的相反端，填料20被防摩擦件60覆盖着其外周表面的全部区域或一部分。在这种情况下，如果填料20具有内环21，则填料20必须被调节，以使内环21紧密接触法兰11的环槽12。然而，如果填料20不具有任何内环21，则不需要对填料20进行任何位置调节。然后，夹持件30围绕着填料20安置，填料20的每个侧壁与夹持件30的内表面之间夹有一个金属环50，并且利用锁紧件34将夹持件紧固在一起，从而将管子10结合在一起。金属环50可以预先安装在填料20的每个侧壁上，或者可以单独制造并且在夹持件夹紧过程之前安置在填料20的每个侧壁上。在夹持件30被如前所述紧固的情况下，夹持件30的会合部的位置优选被调节，以便在填料20上的安置着防摩擦件60的部位上形成变形部分24。这样，管结合操作容易进行。另外，夹持件30的支承侧壁33止挡住法兰11的外端，以使得管子10不会从夹持件30以外移开。

在使用不带内环21的填料20时，响应于通过紧固夹持件30而施加在填料上的压力，由软质材料例如橡胶制成的填料20的内表面弹性变形而填入法兰11的环槽12中。换言之，填料20的部分内表面突出以形成类似于内环21的突起。因此，可以通过填料20而实现环槽12与内环21啮合所产生的预期的操作效果，而不需要使用内环21。另外，在填料20被调节件40压缩时，内环21或形成在变形填料20上并且与内环21形状类似的突起可以更紧密地啮合环槽12。如果夹持件30略小于填料20，则上述效果可以更为显著。然而，如果在上述情况下夹持件30被紧固在一起，则填料20的变形部分24变大而增大摩擦力。因此，在这种情况下必须使用防摩擦件60。

图7示出了根据本发明另一实施例的管接头装置。如图所示，本实施例中的各元件的总体结构和啮合关系与图6中的实施例相同，但围绕着每个法兰11的外周表面形成一个环形支承槽13，从而将夹持件30的支承侧壁33支靠在法兰11的环形支承槽13。

图8示出了在水平力施加到结合着的管子上时本发明的管接头装置的操作，该水平力可能是由于例如地震或与季节变化相关的温度差异造成的管子伸长所产生的。

在没有外力施加在本发明的用于将两个管子10a和10b结合在一起的管接头装置上时，在图中的部分A和B处内环21a和21b以及环槽12a和12b维持它们之间的啮合，并同时在它们的整个表面上彼此紧密接触。然而，如果向右的力施加在右侧管子10b上，则右侧管子10b和相关法兰向右移动，同时左侧管子10a以及填料和夹持件保持它们的位置。因此，部分B的内环21b和环槽12b彼此分隔，同时部分A的内环21a和环槽12a维持它们的啮合关系，其中内环21a和环槽12a在它们的整个表面上相互紧密接触。更详细地讲，响应于向右的力，部分B的内环21b变形，以使得每个内环21b离开相关环槽12b的右侧表面并压缩到环槽12b的左侧表面上。另外，填料中具有周向中空部，以增大填料的柔性，从而使填料更容易变形。另外，夹持件的支承侧壁支靠在法兰的环形支承槽中，因此可以防止管子从管接头装置移开。

在右侧管子10b不再承受向右的力时，由于变形的内环21b的弹性恢复力，管子10b向左弹性移动而恢复其初始位置。内环21b在整个表面上紧密接触环槽12b。如前所述，由于内环21a和21b与环槽12a和12b之间的啮合关系，本发明的管接头装置可维持管子的结合装置，而不论是否有水平伸长或压缩力施加到管子上。另外，在外力不再施加到管子上时，管子弹性返回它们的初始位置。

在竖直力施加在管子上时，根据本发明的管接头装置也类似地动作，以维持管子的结合状态。

在利用本发明的管接头装置将管子结合在一起之后经历了预定时间长度后，内环21的弹性降低。因此，上面描述的管接头装置工作功能降低。在这种情况下，通过拧紧调节件40，管接头装置的工作功能可以恢复到一定程度。

本发明的最佳实施模式

如图9所示，调节件40的数量可以根据管子10的尺寸和其它设计因素而改变。在本发明中，调节件40优选在对称的相反位置安装在夹持件30的每个支承侧壁33上。更优选地，八个调节件40安装在夹持件30的支承侧壁33上，从而在每个夹持件30的相反侧壁上分别安装四个调节件40。

图10示出了一种状态，其中调节件40被紧固以压缩填料20，由此导致内环21更紧密地接触环槽12。如图所示，金属环50在管接头装置的每侧安置在填料20和调节件40之间。由于金属环50，当调节件40被紧固以压缩填料20时，来自调节件40的压力会均匀地施加在填料20的侧壁上。为了实现上述操作，金属环50优选具有下述形状，即能够填入限定于填料的每个侧壁与夹持件的相关支承侧壁33之间的空间中。

工业实用性

如前所述，本发明提供了一种管接头装置。为了利用本发明的管接头装置将管子结合在一起，具有环槽的法兰安装在每个管子的一端，然后，具有法兰的管子通过使用填料和夹持件而被结合在一起。因此，管接头装置可以有效地维持管子的结合状态，而不论是否会因例如地震而对管子造成冲击，也不论是否会因与季节变化相关的温度差异导致管子的移位。在外力从管子解除后，管接头装置还能够将管子返回它们的初始位置。因此，管接头装置可防止管子的结合部断开，并因此而防止液体从结合部泄漏。

另外，填料和夹持件分别具有槽和肋，以使夹持件更有效地保持填料。因此，因填料内环与法兰环槽之间啮合所产生的工作功能可以加强。

填料中具有周向中空部，这可以增大其柔性，从而更容易变形和更容易恢复初始形状。由于填料中的周向中空部，调节件的工作功能会提高。

另外，优选这样构造填料和夹持件的形状，即夹持件的尺寸小于填料，以使内环更紧密地接触环槽。在这种情况下，优选使用由金属制成并且具有光滑表面的防摩擦件，以使夹持件更容易紧固在一起。

另外，在由于长时间使用而导致管接头装置的工作功能降低后，可以通过紧固调节件而将管接头装置的工作功能恢复到一定程度。在多个调节件设置在管接头装置上的情况下，上面描述的效果可以加强。另外，作为设置在管接头装置中的金属环，在调节件被紧固以压缩填料时，压力可以从调节件均匀地施加到填料侧壁上。

尽管前面出于解释的目的描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以理解，在不脱离权利要求中限定的本发明范围和精神的前提下，可以作出各种修改、添加和替换。

Claims (12)

1.一种管接头装置，包括：

安装在将要彼此连接的管子的端部上的、或是安装在彼此连接的管子和管接头的端部上的法兰，所述法兰具有围绕着其外周表面的至少一个环槽；

安装在法兰上的填料，其具有围绕着其内周表面的内环，以紧密啮合法兰的环槽；

夹持件，其具有填料座，用于将填料支靠在填料座中，夹持件的两侧沿径向向内延伸以形成支承侧壁，夹持件被分割为多个夹持件部分，这些夹持件部分围绕着填料安置并且通过锁紧件紧固在一起。

2.如权利要求1所述的管接头装置，其特征在于，填料包括沿填料外周表面的中心线形成的主槽，并且夹持件包括对应于主槽形成在填料座上的中央肋。

3.如权利要求2所述的管接头装置，其特征在于，填料还包括一个或多个在主槽的相反侧围绕着填料外周表面对称形成的侧槽，并且夹持件还包括对应于侧槽形成在填料座上的一个或多个侧肋。

4.如权利要求1所述的管接头装置，其特征在于，管接头选自下列一组：阀、变径接头、三通、弯头。

5.如权利要求1所述的管接头装置，其特征在于，法兰通过焊接工艺安装在各管子的端部或是安装在管子和管接头的端部。

6.如权利要求1所述的管接头装置，其特征在于，法兰被夹持件的支承侧壁支撑着，以防止所述各管子或管子和管接头从夹持件中移出。

7.如权利要求1所述的管接头装置，其特征在于，每个法兰围绕着其外周表面设有支承槽，夹持件的支承侧壁支靠在法兰的环形支承槽中，以防止所述各管子或管子和管接头从夹持件中移出。

8.如权利要求1或2所述的管接头装置，其特征在于，填料中具有至少一个周向中空部。

9.如权利要求8所述的管接头装置，其特征在于，周向中空部包括对称地形成在填料相反侧的两个或更多个周向中空部。

10.如权利要求1或2所述的管接头装置，还包括：

由金属制成的防摩擦件，其覆盖着填料外周表面的全部区域或一部分，以便在夹持件部分围绕着填料紧固在一起时降低夹持件部分与填料变形部分之间的摩擦力。

11.如权利要求1所述的管接头装置，还包括：

调节件，其插入夹持件的每个支承侧壁中，用于沿填料厚度方向压缩位于夹持件的支承侧壁之间的填料。

12.如权利要求1所述的管接头装置，还包括：

安置在填料的每个侧表面与夹持件的相关支承侧壁之间的金属环，其用于在调节件被紧固以压缩填料时向填料的每个侧表面均匀地传递压力。

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