CN1021667C - 密封垫、接套和密封接头 - Google Patents

Abstract

供连接插口管和承插管使用的密封垫1，包括一个厚度为A的锚定结构2和一个厚度为E的密封体3，密封垫中的锚定结构2由一个在径向向外高度为H的锚定顶部5和一个径向向内压紧的环形支撑体10组成，H/E之比大于0.2。该密封垫1应用于实现两个离心浇铸管之间的密封接头。

Description

本发明涉及一种用于插口管和承插管之间的连接的具有单一硬度的弹性体密封垫，该密封垫有一压紧体和在密封垫径向向外表面凸出的环形锚定顶部。

本发明还涉及一种供接纳该密封垫用的接套和通过该密封垫和该接套实现的接头。

这样的密封件专供在要连接的一根管子接套内表面和另一根要连接的管子插口外面之间径向压紧。

然而，这种类型的密封垫应当根据以下几点能够保证良好密封功能。

-连接的管子的尺寸公差，

-管子相对于连接的另一根管子的偏心率，

-在管线中流动的流体压力。

在假定密封件尺寸足够大的条件下，还加进一个相反的条件，即限定接套中插口的接合力在一非制止性值，这就不得不限定所述密封垫的尺寸。

由法国专利2554205，人们知道一种上述类型的密封垫，其中锚定顶部在径向向内从压紧环形支撑体向密封垫内表面延伸。

这样，在接套中密封垫锚定作用与密封作用彼此分开，锚定是由锚定顶部和支撑体结合起来保证，而密封则由锚定结构向接套底部方向延伸的压紧体来保证。

如果这样的密封垫在压力和密封垫制造的尺寸公差范围内还能有效 地保证密封，但在某些情况下则仍然存在一些问题。

实际上，在工地上，有时安装管子，一根相对另一根来讲不仅是偏心的，而且还有可能超过10°的角度偏差。

另一方面，还表现在如果一个离心浇铸管制造厂家和另一个制造厂家的制造尺寸公差值虽相同，对于接套和插口同样的平均直径来讲，尺寸公差也还是不确定的。

这样就提出了一个制造上述类型的密封垫的问题，不管这些管子产地如何，这类型的密封垫都能吸收由离心浇铸生产的管子所造成的尺寸公差。

因此，本发明目的是提供一种可以解决这个问题的密封垫。

因此，本发明目的是提供一种用于安装在管子接套中的弹性密封垫，这种密封垫包括一个锚定结构和一个起径向压紧作用的密封体，而该锚定结构由位于密封垫径向向外表面和形成相对于密封垫的径向凸出部份的锚定顶部和一个环形压紧支撑体所组成。

本发明的另一个目的是实现根据本发明用以接受密封垫用的接套。

本发明最后一个目的是实现根据本发明装配有密封垫和接套的密封接头。

参照作为非限定性实例给出的附图进行叙述之后将表现出本发明的密封垫的其他特征和优点，其中：

-图1表示根据本发明的密封垫的轴向剖面部份图，

-图2表示根据本发明用于接纳密封垫的待连接的管子接套轴向剖面部份图，

-图3表示根据本发明装配有密封垫和接套的密封接头。

如在图1中所见，根据本发明沿X-X轴的密封垫1有一个轴长为L2的锚定结构2和轴长为L3的密封体3，按轴X-X延伸的锚定结构有一个连接锚定结构2和密封体3的轴长为L4的中间连接结构4。

锚定结构2的轴长L2为密封垫1的总轴长L1的25%至35%。

更具体地说，锚定结构2的体积为密封垫1的总体积的30%至40%之间。

密封垫1有一个径向向外表面，该表面构成锚定结构2的锚定顶部5，该锚顶部5呈直径为D1的圆柱形表面，并且通过平面的或者对着密封体3收敛的圆锥形微截锥形表面7与连接结构4的截锥形表面6相连，高度“C”与密封垫1的X-X轴垂直，及一曲面8，此处是半径为R的呈圆弧形的部份。

截锥面6由密封体3经圆柱形表面9按照X-X轴延伸。

如图1所见，表面6是朝密封体1开放的圆锥形，表面6、7、8构成一个凹面，表面7和8构成一个高度等于（C+R）的一个侧面，其内径等于（D1-2H）。

如图1所见，密封体3的圆柱形表面的直径D2小于或等于D1和大于（D1-2H）。

密封垫1在其内表面有一个环形支撑体10，由锚定顶部5的径向向内延伸，即与锚定顶部5相对。

这个环形支撑体10是由直径D11的圆柱形内表面11和X-X轴的截锥形进入面12组成，此进入面12经过X-X轴的微截锥形表面13与锚定顶部5相连。

如图所见，截锥形表面12为对着密封体3收敛的圆锥形，在顶部半角为40～48°，如下文可见这样是有利的。

截锥形表面13是对着密封体3开放的圆锥体，顶部半角大于80°。

连接结构4，在环形支撑体10附近的内表面处有一个顶部半角约40°的截锥形表面14，是对着锚定结构2开放的圆锥体，连接着第二个内径为D12的X-X轴的圆柱形内表面15，再通过顶部半角为10°～20°对着锚定结构2开放的圆锥体的截锥形表面17而终止。

内表面15的内径D12小于环形支撑体10的表面11的直径D11。

与锚定结构2的面13相对的密封体3的端部横切面是凸起部16，相对于这个横切面而言呈轴向凸出，两个面25和26构成所述横切面的一部分，另一方面也构成凸起部16的一部分。

表面26与表面17形成一个小三角的边，平面的或者垂直于X-X轴的微截锥形表面25，连接在密封体3的圆柱形外表面9上。

位于密封垫1的内表面上的密封体3和环形支撑体10之间的环形凹槽19将支撑体10的内表面11与密封体3的截锥形内表面14相连接并构成连接结构4的极限内径。

如图1所见，由支撑体10的表面11和环形凹槽19构成的棱边与从侧面限定表面7的锚定顶部5成直角。

因此，在垂直于凹槽19和曲面8处的密封垫1的最小厚度e和锚定顶部5的高度H之间的比值为1.3至2.5。

实际上，显然与法国专利2554205所述相反，特别是在两个要连接的管子之间有极大偏心率和角偏移的情况下，锚定顶部5需要保持足够的高度H。

显然更具体地是锚定顶部5的高度H和密封体厚度E的比应当大于0.2，目的是由锚定顶部5结合环形支撑体10所保证的锚定作用能得到充分保持。

H/E比值以0.26和0.38之间较好。

为了考虑密封垫1的压缩比合理，避免构成密封垫1的弹性体过早地老化，同时保证在密封垫应该吸收的公差范围内有有效地密封。已经指出如果A表示垂直于锚定顶部5和支撑体10的密封垫1的厚度，应该一方面A/E比值为0.80至1，而以0.85～0.95为更好;另一方面（D11-D12）/（2E）的比值应该大于0.18，而以0.2～0.3为更好。

如图2所见，如上所述类型的密封垫1是为了将来装在要连接的管 子的X-X轴的接套30内部的。

此接套30在其进入端，在凸缘31之后，有一个同轴凹槽32，同轴凹槽32是由一个微截锥形表面33组成。此微截锥形装面33继续朝向接套30底部延伸而终止于通过直径为D31的圆柱形表面34，在径向向内处有一个垂直于X-X轴的平面的或微截锥形表面35。

此平面35通过凸曲面36和一个截锥表面37朝接套30底部延伸。截锥表面37最终与直径为D32的圆柱形表面38相连接。直径D32小于接套30的凹槽32的圆柱形表面34的直径D31。

如图2所示，截锥形表面37是朝接套30底部开放的圆锥形。

因此，接套30内表面的形状是相应于密封垫1外形的形状。

圆柱形表面38在接套30底部终止于由限制此圆柱形表面38长度L的径向限位部份39处。

如图3所示，上述类型的密封垫1是为了安装在管T1的接套30中，其中锚定顶部5安置在所述接套的凹槽32中，密封垫1的表面6、7、8、9与接套30的相应面37，35，36，38相接触。

然后如法国专利文献2554205中所述，在接套30中加入一个管T2的插口40，它将环形支撑体10压紧，将锚定顶部5推入接套30的凹槽32中。

这样，在接套30中的密封垫1的稳定性得到保证，避免了在插口40继续进入接套30时锚定顶部5的移动和密封垫1朝接套30底部的移动。

接套30的特殊外形和上边所提的与锚定顶部高度H和离心浇铸管的浇铸方法的条件相关。

实际上，如果保持密封体3直接与锚定顶部5相连（如法国专利2554205的情况），考虑其高度H，锚定顶部外径的变化，如在垂直于凹槽32的接套30的厚度的变化，使得接套30不能具有足够的实际机械强度。

因而适合于相对于密封体3的厚度E来讲，锚定顶部5的高度H须 足够高，同时不造成在垂直凹槽32处的接套30的厚度相应减小。

由于利用了由密封垫1的表面6、7、8（接套30相应表面37、35、36）得到的凹陷位才能达到实现锚定顶部5这点。无此凹陷位时，则锚定顶部5的高度值将只等于（D1-D2）/2，其中D1为锚定顶部5的直径，D2为密封体3的圆柱形外表面9的直径。

另外，在支撑体10的截锥形表面12顶部半角特定值，对于一根管子相对于另一根管子在角度偏差大于10°时，在应该通入的插口不存在倒角或者有很不完善的倒角的情况下，也一样能使一根要连接的管子插口进入另一根要连接的管子接套中。

另外，限位块39限制密封垫1在接套30底部的移动。

另一方面，相对于密封垫1的总体积而言，锚定结构2的相应体积应能够避免流体在管道外部强压力下流动时将密封件挤出到接套外。

最后，密封件1的截锥形表面13与接套30的截锥形表面33结合保证锚定顶部5良好地进入凹槽32中。

这样，根据本发明的密封垫和接套可以实现吸收离心浇铸管全部制造公差的密封接头，另外能将管子插口通入另一根角偏差大于10°的管子接套中，完全避免密封垫脱出接套，而且同时保持接合力为非制止性。

Claims (7)

1、一种专门为安装在管(T1)的接套(30)的X-X轴向弹性体密封垫(1)，包括厚度为A和内径为D11的锚定结构(2)及起径向压紧作用的厚度为E和内径为D12的密封体(3)，其中锚定结构(2)由位于密封垫(1)径向向外表面处形成相对于密封垫(1)来讲高度为H的径向向外凸出部份的锚定顶部(5)及一个环形压紧支撑体(10)组成，其特征在于，所述密封垫(1)包括一连接结构(4)，该连接结构由收敛的微截锥形表面(7)、凹陷曲面(8)及截锥形表面(6)组成，所述锚定顶部(5)的高度H=C+R和密封体(3)的厚度E之比大于0.2，其中，C为密封体(3)与锚定结构(5)之外径差，而R为连接结构(4)的凹陷曲面(8)部分的曲率半径。

2、根据权利要求1所述的密封垫（1），其特征在于，锚定结构（2）的厚度A与密封体（3）的厚度E之比A/E为0.80～1之间，（D11-D12）/（2E）之值大于0.18。

3、根据权利要求1所述的密封垫（1），其特征在于，密封垫（1）的外表面是由锚定顶部（5）、连接结构（4）的曲面（6、7、8）及密封体（3）的圆柱形表面（9）组成，锚定顶部（5）通过凹面（6、7、8）按X-X轴延伸到连接结构（4）;连接结构（4）的内径小于锚定顶部（5）直径D1，其本身同样经过圆柱形外表面（9）延伸到密封体（3）;密封体（3）的直径D2大于凹面（6、7、8）并小于或等于锚定顶部（5）的直径D1。

4、根据权利要求1所述的密封垫（1），其特征在于，环形支撑体（10）有一个截锥形的进入面（12），顶部半角为40°～80°之间，由表面（13）与锚定顶部（5）相连接。

5、根据权利要求4所述的密封垫（1），其特征在于，将环形支撑件（10）的截锥形表面（12）和锚定顶部（5）接连的表面（13）是顶部半角大于80°的截锥形表面。

6、一种专用于接受根据以上所述权利要求中的一个权利要求所述的密封垫（1）的管子（T1）的接套（30），其特征在于，此接套在一个进入凸缘之后有一个按X-X轴延伸的直径为D31的凹槽（32），经凸形结构（36，37）与直径为D32的圆柱形表面（38）相连接，圆柱形表面（38）的直径D32小于凹槽的直径D31。

7、由根据权利要求6的管子（T1）的接套（30）及根据权利要求1～5中的任意一个权利要求的密封垫（1）和管（T2）的插口（40）组成的密封接头（30、1、40），其特征在于，密封件（1）的外表面（5-7-8-6-9）的外形与接套（3）的内表面（32-35-36-37-38）相对应。

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