CN101506567A - 承插式接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及连接两管道、管道配件或类似物的承插式接头,其包括:套接端(16),它被分配给一管道(14),具有支承条(64)的另一管道(62)的插端(60)可插入该套接端内,该套接端径向向内凸出的边缘(20)具有至少一环状弧形槽(26-29),以及锁定装置(40),它用于将插端锁定在套接端内,其中,支承条(64)靠在锁定装置上,而所述锁定装置则靠在边缘上,锁定装置包括至少两环状弧形锁定件。该承插式接头的区别特征在于,设置至少四条槽(26-29),并使这些槽在圆周方向上等距间隔;以及两锁定件,它们每一个都具有两环状弧形锁定部分(52,54),两锁定部分通过各自的腹板(56)结合在一起,锁定件的两锁定部分之间的间距对应于两槽之间的间距。

Description

承插式接头
技术领域
本发明涉及一种连接两管道、管道配件或类似物的承插式接头,其包括分配给一管道的套接端,具有支承条的另一管道插端可插入该套接端内,该套接端具有径向向内凸出的边缘,该边缘具有至少一个环状弧形槽;以及使插端锁定在套接端内的锁定装置,其中支承条靠在锁定装置上,而所述锁定装置靠在边缘上,该锁定装置包括至少两个环状弧形锁定件。
背景技术
上述类型的承插式接头例如由DE19918717C1可知。它们用于在通常压力下在两管道之间形成橡胶密封连接。为了作抗拉紧固,这些公知的承插式接头具有锁定装置,以防止一管道的插端从其它管道的套接端退出。
这种类型的锁定装置包括由金属制成的两锁定件或锁定杆,它们每一个的一端具有用作为挡块的凸出件(止动件)。
为达到承插式接合,首先将插端插入套接端中直至其碰到套接件底部上。随后,将一杆插入套接件槽并沿顺时针方向位移,直到凸出件碰到该槽边缘为止。该杆以径向在该位置靠在管道的插端上,并且以轴向,一方面靠在支承条上,另一方面靠在套接端的边缘内侧上。
随后,再将第二杆插入套接端的槽并沿逆时针方向位移,直到凸出件碰到槽的边缘。该杆也在径向和轴向以与第一杆相同的方式保持。
虽然这种承插式接头在实际应用中已被证实很成功,但仍需要在处理和操作方面作出改善,而且还得减少制造成本。
文献DE3336855A1也揭示了一种管道的,具体地说是套接管道的的锁定插入式连接。就该技术方案而言,自套接端看到密封环之前环形槽设置在套接件中,在套接件当中,指向套接端的部分由圆锥形表面限定,且在其中配置至少一个锁定件,该锁定件径向地靠在圆锥表面上,以及以圆柱形支承表面靠在引入到套接件内的插端上,而且还轴向地靠在圆锥形表面上以及靠在围绕插端的止动环上。锁定件经由单一开口插入并须定向,其中,在实际应用中,则可通过拉紧带以定向位置将锁定件固定。虽然该系统实际上仅可获得DN700的额定宽度,但可插入许多锁定件取决于额定宽度。
总的来说,锁定件的操作,尤其是它的插入和定向是复杂的。
发明内容
以此技术背景作对照,本发明的目的在于以这样的方式改进开头所述类型的承插式接头,即简化操作,降低制造成本,以及增强操作的可靠性。
本发明的目的是这样达到的:设置至少四条槽,并使它们在圆周方向上等距间隔,以及两个锁定件,每一个均具有两环状弧形锁定部分,这两锁定部分藉由各自的腹板结合在一起,锁定件的两锁定部分之间的间距对应于两槽之间的间距。
换句话说,这意味着锁定装置具有两相同配置的锁定件,在其当中总共四个锁定部分在套接端的圆周方向上等距间隔。其优点在于,套接件内的应力分布均匀且壁厚减小,因此有可能或者较高程度地防止套接件破裂,或者减少管道成椭圆形。
与早先的“左”和“右”杆相比,相同构型锁定件的优点在于可降低制造成本。另外,由于可使用同样的部件,因此简化了现场操作。最后,因插入锁定件可用四条槽以及不象在先前的技术方案中仅用一个开口,因此进一步改善了现场操作。
所使用的锁定件的另一优点在于,插入套接端中的管道可以更容易地倾斜/弯曲;特别是因均匀布置锁定件而达到目的。另外,接头在套接件中对中也得以改进。
根据本发明的技术方案的再一优点在于,腹板不会限制可倾斜性,因为它一直配置在其中一槽中。在前述的现有技术(DE3336885)的情况中,锁定件的腹板起相反的作用,即减小可倾斜性。在根据本发明的技术方案中,例如,接头的可倾斜性在额定宽度DN200下,大约为6°至8°,而在所述文献的系统中大约为4°。更大的可倾斜性可使线路中的配件数目减少。
最后,根据本发明的承插式接头具有以下优点:纵向力较均匀地分布到管道表面上,以致于在壁厚度相同的情况下可适应更高的压力,或在比以往小的壁厚度情况下承受比压。因此,例如,可在高压情况下无需用高压杆。
在一较佳的改进实施例中,对每一锁定件配备一保持件。
这种保持件用于防止锁定件在套接端转动,以致于锁定件不会脱落。
在一较佳改进实施例中,保持件与两锁定部分之间的腹板平行并靠在边缘上,因此防止锁定件在套接端内转动。
此构型的优点在于可用简单方式防止转动。此外,保持件靠在腹板上,并由凸耳防止脱落。
在一较佳改进实施例中,保持件用塑料,较佳是用EPDM(三元乙丙橡胶)制成。从成本上看,塑料制的保持件特别有利。使用EPDM的优点是:该材料一方面具有必需的柔韧性,能够将保持件引进到凸耳那一边,而且在另一方面特别可抗氧、臭氧以及外部大气的影响;尤其是在地下敷设压力管道的情况下,这是很重要的。
在一较佳改进实施例中,锁定件用金属,较佳是铸造材料(例如:球墨铸铁),或抗压塑料制成。
其优点在于,由于材料的强度,因此可以适应高张力和压缩力。
在一较佳改进实施例中,腹板以纵轴(管道和套接端的纵轴)方向延伸,而且在其端部有一凸耳,该凸耳沿径向延伸(相对于管道和套接端)并与纵轴平行,当插入锁定部分时,该凸耳位于套接端外侧。
实际上,这种技术构型已证明是特别有利的:操作特别简单。当插入到套接端内以及随后位移到要求的位置之后,锁定件可非常有效地保持在凸耳上。
在一较佳改进实施例中,套接端内侧具有沿圆周方向环绕的半圆形槽以及与所述槽邻近且向纵轴倾斜的圆周表面,设置该槽和圆周表面是为了接纳相应设置的密封环。该密封环最好具有第一纵向部分,该部分具有与槽适配的向外呈圆形的表面,以及以燕尾方式呈现的第二纵向部分,第一纵向部分用作保持部分,而第二纵向部分用作密封部分。
这些措施在实践中已证明特别有利。密封环保持部分的圆形可使表面的涂覆更佳,且更易于插入槽中。另外,在密封环上直线延伸的端面用作改进高内压情况中的支承。最后,密封部分具有明显的密封缘,它能够更佳地紧压住套接件内表面或管道表面,此外还能促进和改善承插式接头的可倾斜性。最后,由于内密封缘的较低倾斜角,因此本发明的密封环的装配力减小。
在一较佳改进实施例中,密封环的向外指向和向内指向的表面(从纵截面看)在它们的实施例中都是凹入的。在又一较佳构型情况中,该密封环具有沿圆周方向引入第一纵向部分的区域内的弹簧。较佳的是,将弹簧硫化(vulcanized)到密封环内。
此外,边缘具有斜环形内表面24,环形表面与套接端的纵轴之间的角度大约为30°。前述的方案有具其它优点。环形内表面所选择的角度30°可使管端处和套接件内的应力更为有效地分散,而且可以减小剪切防护腔的总长度。该密封环的特定构型,尤其是其特定几何结构,可相对常规系统大大减小所需的装配力。此外,还可润滑套接件内部,以进一步减小装配力;这对前述的文献DE3336855所述的系统来说是不可能的,因为该系统的密封环是从其底座中拉出来的。
由于头部的特定几何结构,承插式接头在至少10巴的外部压力下仍是密封的。
较佳的是,该密封环仅由肖氏硬度为55的材料构件组成。现有技术中通常所用的密封环具有硬部分(头部)和软部分(密封区);这会在尺寸公差匹配不适应的情况中出现问题。被硫化在内的弹簧件可使根据本发明的密封环适应重载。
本发明的目的还可通过具有前述特征的承插式接头的密封环来达成。换句话说,这意味着本发明还单独涉及密封环,而与根据本发明的承插式接头无关。
本发明的另一些优点及构型从以下的叙述和附图将更为清楚。
应该理解,在不脱离本发明保护范围的情况下,前述及下文将述的特征不仅可用于各特定的组合中,而且还可用于其它的组合中或单独使用。具体地说,这里应注意到,密封环本身在没有承插式接头的情况下也可使用。
附图说明
下面将基于实施例并参照附图对本发明作出详细描述,其中:
图1a至1d为承插式接头的示意图;
图2a至2d为锁定件的各种视图;
图3a为密封环第一种变型的横截面图;
图3b为密封环第二种变型的横截面图;以及
图4a至4e为承插式接头的多个视图。
具体实施方式
图1a至1d中,特别是图1b中,以参考号10表示的承插式接头。该承插式接头10包括套接件12,该套接件或者是管道14整体部分,或者可与该类型的管道14连接。为简单起见,下文全都称为管道。应当理解,除了管道14外,很明显还可使用配件或类似物。套接件12具有被称为套接端16的纵向部分以及具有比管道14的内径增大的内径。套接端16的前面18具有径向向内延伸长度为h的凸缘式边缘20。该边缘20在前面18以平直方式呈现,而在套接端的内侧成圆锥形地延伸,以致于该边缘20在前面18处的内径比该边缘20在内侧22处的内径小。因此,形成相对于纵轴倾斜地延伸的环形内表面24。该环形内表面相对纵轴的角度较佳地大约为30°。
在本实施例中,边缘20包括四条槽26,27,28,29,这些槽在圆周方向上彼此等距间隔,而且它们在圆周方向内的延伸也是相同的。在本实施例中,槽26-29各自有一个开口,其宽度为α1,其中α1的范围为40-50°。每两相邻槽26-29之间的间距为α2,在本实施例中α2为90°。每两相邻槽26-29之间的边缘20的封闭部分在图1c中以α3表示,且较佳为45°。
这些槽的径向延伸部分是相同的,在图1c中以h表示。
图1还示出特别构造的密封环34,该密封环至少部分地置于套接端16内侧上的环形槽35内并径向地向内延伸。该密封环较佳是由EPDM(三元乙丙橡胶)制成。以下将参照图3对该密封环34作详细描述。
承插式接头10还包括锁定装置40,该锁定装置包括两锁定件42和44,两锁定件42,44以相同方式设置。
锁定件42或44由藉腹板56结合在一起的两环状弧形锁定部分52,54组成。总的来说,该两锁定部分52,54以及位于它们之间的腹板56形成环状弧形部件,正如例如可由图1a中清楚地见到那样。
图2所示为锁定件42的精确构造。在这种情况下可清楚见到,两锁定部分52,54具有倾斜地向纵轴延伸的外止动面53,另一止动面59在内侧上,即面向腹板56。两止动面53和59正好相反地设置,由图2c可清楚见到。止动面59成弧形槽,目的是能够与截面呈半圆形的条互相配合。
止动面53以其斜而呈现,以便能够与套接端的内环形斜表面24互相配合。
由上可见,腹板56具有带两平行边55的似梯形的形状。径向延伸且与纵轴平行的凸耳57设置在腹板56的短边55上。凸耳57的高度为h,其大于两锁定部分52,54的相应高度。
由图2b平面图还可见到,腹板56的长度L2大于两锁定部分52,54的长度L1。
锁定件42可以整体成型或是由多个部件组装成。在图2中,锁定件42例如由以下单独部件:锁定部分52,54,腹板56和凸耳57,通过例如焊接方式制成。
在这点上应该记得,两锁定件42,44是以彼此相同方式呈现。
最后,图2a还示出,两锁定部分52,54在大约为45°的角度范围内延展,而腹板56也在大约为45°的角度范围内延展。总的来说,锁定件42应以这样一种方式构成,即:腹板56的角不小于α3,锁定部分52的两角不大于α1,以致可将锁定件42插入两槽26-29内,这将在下文作详细描述。
从图1可见到,两锁定件42,44靠在管道62的插端60上。换句话说,这意味着锁定件42,44的内径大约相应于管道62的外径。在本实施例中,两锁定件42,44在圆周方向上延伸大约135°。
管道62的插端60设有支承条64,该支承条以处于垂直于管道纵轴的平面中在整个管道圆周内延伸。较佳地,将该支承条以焊缝呈现。该支承条64用于增大插端60的外径尺寸。支承条64的外径以及两锁定件42,44的内径必须以这样一种方式彼此适应,即支承条的外径超出锁定件的内径一预定值。如前简要所述,锁定部分52,54的止动面59适应于支承条64的形状。
由图1b还可见到,密封环34完全围绕插端并向外密封套接端16的内部70。为了防止插端60从套接端16能够向后拉出,将锁定装置40的两锁定件42,44插入套接端16中。这样,锁定部分的止动面53靠在边缘20的同样倾斜延伸的环形表面24上。支承条64靠在两锁定件42,44面向内部70的后表面59上,因支承条64的外径大于靠在插端上的锁定件42,44的内径。因此,以纵向作用的张力藉由套接端16的边缘20经两锁定件42,44调节。因此,管道60可以不再脱落。由于在圆周方向上均匀分布的四个锁定部分52,54,因此这种张力均匀地分布在套接件横截面上。
由图1d可见到,当锁定时,锁定件44以这样一种方式处于套接端内,即腹板56处于槽27的区域内,而两锁定部分52,54处于该槽的左边和右边。
图1d还示出第二锁定件42,虽然不在锁定位置,但是更确切些是在插入位置,在这一位置,两锁定部分52,54处于槽26,29中。
为了防止锁定件42,44转动,在锁定时返回到插入位置,甚至可能脱落,本发明设有位于腹板上被引入槽内的保持件46。该保持件46支承在面对的边缘20,以致锁定件不可再转动。该保持件46较佳是用柔韧性及弹性材料(例如EPDM)制成,使得它能够易于插入槽27。
密封环34的第一种变型的横截面如图3a所示。密封环34由形成保持部分82和密封部分84的两纵向部分82,84组成。图3所示为在这两部分82,84之间的可能分界线,并用参考号85表示。两部分82,84可用适合于该功能的不同材料制成。
保持部分82具有半圆形外表面86,该外表面连同直端面87归并成一端。密封部分84具有倾斜向外延伸的外表面88,该外表面连同径向端面89归并成另一端。
密封部分84的端面89具有凹入部90,因此在横截面上形成燕尾形。结果,燕尾槽92的内部分94在径向上正常是有弹性的,以这种方式在管道62上达到有效的密封。当插入密封环34时,保持部分82的大端面87靠在套接端16的相应环形表面上,该大表面可适应高压。
图3b为密封环34的第二种变型的横截面图。密封环的第二种变型是特佳的,因为它可使必需的装配力相比先前的解决方案大为减小,此外确保了甚至在外压大于2巴的情况下的密封性。
密封环的精确几何形状由图3b可见,并将在下文作出描述(在可能使用的字眼范围内)。密封环34也有第一纵向部分82和第二纵向部分84,第二纵向部分84以燕尾方式设置并以参考号92表示。图3b所示为燕尾槽92的上部具有平面101。另外,燕尾槽92的表面带圆形,以致于在过渡段只设置一些(如果有的话)直表面或边缘。
再在第一纵向部分82中设置形成为凸缘的半圆形向上延伸的外表面86。
与图3a的技术方案相比,自第一纵向部分延伸到第二纵向部分的两外表面98,99并不是直的,而更确切地说是弯曲的,在所有的情况下呈各内凹入的弓状。这从图3b可清楚见到。
最后,在第一纵向部分的下部区域内(径向看)设置环形地延伸并确保密封环必要稳定性的弹簧96。该弹簧可使密封环34整体上由邵氏硬度大约为55的单一材料制成。图3b的密封环34因此不再由称成软和硬材料的两种不同材料部件组成。
最后,图4a至4e为根据本发明的承插式接头的不同示图,以插入套接件12中的管道的倾斜度/弯曲度,具体如图4b至4d中所示。图4e为插端60的部分截面图,图中清楚示出插端60的端部具有斜表面,由此形成圆锥形表面66,该圆锥形表面特别使插端引入到套接件内变得更为方便。
承插式接头10的组装按以下方法进行:
首先,将套接端16的内部清理干净,以便随后能将密封环插入该套接端。适当清理插端60后,将所述插端引入套接端16直到其碰到套接件的底部为止。在引入期间,密封环34紧靠插端60的表面。
随后,将第一锁定件42轴向地插入槽26,29中,然后沿圆周方向反向逆时针位移,直到止动件42的凸耳57处于槽29的中央为止。
接着,将第二锁定件44插入槽26,27,以致于表面53位于边缘20的表面24后面。然后,使该锁定件44沿顺时针方向位移直到凸耳57处于槽27的中央为止,如图1d所示。
结果,管道60被锁定。当然,为了防止两锁定件42,44向后移位.甚至可能从槽26-29中脱落,可将保持件46插入槽27或29中到凸耳的那一边。因此两保持件46可确保锁定件不再转动。
应当理解,在不脱离本发明的保护范围情况下,可以想象得到所描述的锁定装置和套接端16的改型和变型。

Claims (16)

1.一种连接两管道、管道配件或类似物的承插式接头,其包括:
套接端(16),所述套接端被分配给一管道(14),具有支承条(64)的另一管道(62)的插端(60)可插入所述套接端内,所述套接端的径向向内凸出的边缘(20)具有至少一环状弧形槽(26-29),以及
锁定装置(40),所述锁定装置用于将所述插端锁定在所述套接端内,其中,所述支承条(64)靠在所述锁定装置上,而所述锁定装置则靠在所述边缘(20)上,所述锁定装置包括至少两环状弧形锁定件(42,44),
其特征在于,
设置至少四条槽(26-29),并使这些槽在圆周方向上等距间隔;以及
所述两锁定件(42,44)每一个都具有两环状弧形锁定部分(52,54),所述两锁定部分通过各自的腹板(56)结合在一起,所述锁定件的两锁定部分之间的间距对应于所述两槽之间的间距。
2.如权利要求1所述的承插式接头,其特征在于,对所述每一锁定件配备保持件(46)。
3.如权利要求1或2所述的承插式接头,其特征在于,所述腹板(56)以纵轴方向延伸,而且在其端部具有凸耳(57),所述凸耳以径向延伸并与所述纵轴平行,当插入所述锁定部分时,所述凸耳位于所述套接端外侧。
4.如权利要求2和3所述的承插式接头,其特征在于,所述保持件(46)与所述两锁定部分(52,54)之间的所述腹板(56)平行并靠在所述边缘(20)上,因此防止所述锁定件在所述套接端内转动。
5.如权利要求4所述的承插式接头,其特征在于,所述保持件(46)用塑料,较佳为EPDM制成。
6.如前述任一项权利要求所述的承插式接头,其特征在于,所述锁定件(42,44)用金属,较佳为球墨铸铁,或抗压塑料制成。
7.如权利要求2所述的承插式接头,其特征在于,所述保持件(46)适应所述腹板的形状,而且可被引入除了凸耳之外的所述槽内。
8.如前述任一项权利要求所述的承插式接头,其特征在于,所述套接端(16)在其内侧具有沿圆周方向环绕的半圆形槽(35)以及圆周表面(37),所述圆周表面邻近所述槽并向所述纵轴倾斜,所述槽和所述圆周表面用于接纳相应设置的密封环(34)。
9.如权利要求8所述的承插式接头,其特征在于,所述密封环(34)具有带向外呈圆形(凸)表面的第一纵向部分,以及以燕尾方式呈现的第二纵向部分,所述第一纵向部分用作保持部分,而所述第二纵向部分用作密封部分。
10.如权利要求9所述的承插式接头,其特征在于,所述密封环(34)的向外指向以及向内指向的表面(98,99)呈凹形(从纵截面看)。
11.如权利要求8,9或10所述的承插式接头,其特征在于,所述密封环(34)具有弹簧(96),该弹簧以圆周方向引入所述第一纵向部分的区域。
12.如权利要求11所述的承插式接头,其特征在于,所述弹簧(96)被硫化在内(vulcanized-in)。
13.如前述任一项权利要求所述的承插式接头,其特征在于,所述边缘(20)具有斜环形内表面(24),所述环形表面(24)与所述套接端(16)的纵轴之间的角度大约为30°。
14.如权利要求1-13中任一项所述的承插式接头,其特征在于,所述密封环的纵向端以燕尾方式呈现,而相对的另一纵向端具有向外延伸的凸缘(86),以及,连接所述两纵向端的外和内表面呈现凹形(在纵截面中)。
15.如权利要求14所述的承插式接头,其特征在于,以圆周方向延伸的弹簧(96)被设置在所述另一纵向端。
16.如权利要求14或15所述的承插式接头,其特征在于,所述燕尾的外端部分(101)呈现平的(在纵截面中)。
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