CN102242841B - 一种自动密封双胶圈管道柔性接口 - Google Patents
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Abstract
一种特别适合大、中型和特大型输送液体介质的管子连接的自动密封双胶圈管道柔性接口，由于既能避免传统管道密封胶圈的咬边、粘附和剪切的损坏造成的泄漏现象，又能解决密封胶圈圆环压缩比不均造成的泄漏问题，并具有以自动再增加胶圈压缩比的方式来承受管道更大的压力和补偿胶圈老化而造成的反弹力下降的自动密封功能，因此该接口不但彻底解决了传统管道胶圈密封接口容易出现泄漏现象，而且其密封能力可承受管道许用应力的极限压力，令接口的承压能力和有效密封时间与管道的承压极限和使用年限同步，该接口特别适合传统钢管采用扩胀成型工艺成型。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种管子，特别是大、中型和特大型的输送液体介质管子的连接接口。
背景技术
输送液体介质的管子要依靠可靠的连接才能正常工作，而胶圈的柔性接口连接是最方便和最常用的连接方法。
目前公知的管子连接接口的柔性连接有单和双胶圈的柔性接口。单胶圈的柔性接口的连接虽然构造简单，但不能对单个连接接口进行加压试验，其接口的连接是否不漏水要等整段管安装后，将整段管道灌满水才能加压检验接口的连接质量。双胶圈的柔性接口的连接由于每个连接的接口都有两个胶圈，所以可在两个胶圈之间的空隙进行加压检验，解决了单胶圈柔性接口要整条管段安装完成后才能加压检验的弊端，既节约了检验用水，又解决了因修理不合格接口而二次开挖管坑的烦琐，因此应用双胶圈的柔性接口连接对提高管道连接质量有着重要的意义。
传统的双胶圈柔性连接接口是由一根管的插头1插进另一根管的承头2内(见图1)，通过预先安装在管子插头凹槽3、4内胶圈5、6的受压反弹密封承插头之间的圆环间隙，实现接口的密封连接。这种将胶圈安装在插头凹槽内，再推入承头内的结构，存在很多的质量隐患。其一、当胶圈跟随插头一起进入承头时，胶圈的外圆表面与承头内孔之间产生很大的摩擦力，这摩擦力会将胶圈的部分胶体7、8带入承头与插头之间的间隙9、10内，造成胶圈的咬边损坏现象，严重的胶圈咬边现象可令接口马上失去密封的能力，较轻的胶圈咬边现象虽然在当时的接口加压试验时能承受一定的压力，但这个破坏点会成为胶圈的应力集中点，令胶圈的胶体逐渐扩大开裂，直至造成胶圈的断裂，失去密封能力。其二、当胶圈跟随插头一起进入承头时，胶圈的外圆与承头的内孔表面会出现粘附的现象，从而造成胶圈被撕裂的损坏。其三、胶圈的密封能力大小是与胶圈的反弹力成正比，而胶圈的反弹力又与胶圈的压缩比成正比，由于这种接口胶圈太大的压缩比容易造成胶圈的咬边、粘附撕裂的损坏，所以该种接口的胶圈压缩比只能较低，不能适应高压管道的使用。其四、这种接口的密封胶圈会随着胶质的老化而不断降低反弹力，产生不可逆转的密封能力不断下降的现象，这是造成这种接口管道随着使用时间越长，泄漏情况越严重的直接原因。其五、当安装的管卸去吊装绳索后，其管子及回填土的重量不但会将带入插头和承头之间间隙内的胶圈胶体进行剪切，造成胶圈的损坏，而且还令管道接口上下圆环间隙的不均，令胶圈圆环压缩比不均，造成接口泄漏的隐患。因此，解决胶圈的咬边、粘附、剪切和圆环间间隙不均的现象，避免胶圈因老化而出现的泄漏问题，是提高管道工作安全可靠性的主要环节。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能避免胶圈出现咬边、剪切、粘附撕裂损坏和圆环间隙压缩比不均造成的接口泄漏，并具有以自动再增加胶圈压缩比的方式来承受管道更大的压力和补偿胶圈老化而造成的反弹力下降的自动密封功能，令接口的承压能力和有效密封时间与管道的承压极限和使用年限同步。
本发明的自动密封双胶圈管道柔性接口(见图2)置于前楔形密封腔11的胶圈12和置于后楔形密封腔13的胶圈14都是利用承头15和插头16相互插入时，承头对胶圈外圆和插头对胶圈内圆产生方向相反的摩擦力，令胶圈的线径胶体获得滚转的扭矩，以滚转的方式进入密封腔，并获得初始压缩比，所以即使胶圈的初始压缩比再大，也能避免置于凹槽胶圈出现的咬边和粘附损坏的现象。同时，由于胶圈12和14置于的前、后密封腔11、13都是呈楔状，所以当管道承受更大的压力(如发生水锤的现象)或当胶圈因老化降低反弹力造成胶圈的反弹力小于管道输送介质的压力时，胶圈会在管道介质的压力作用下，向楔形密封腔的楔尖方向移动，来获取胶圈的再增加压缩比，来承受管道增加的压力或补偿因胶圈老化而降低的反弹力，防止接口的渗漏。因此，这种管道接口的自动密封的性能，不但彻底解决传统密封胶圈老化而造成泄漏的问题，而且能令管道应用胶圈密封能力可承受管道许用应力的极限压力，令接口的承压能力和有效密封时间与管道的承压极限和使用年限同步。同时，承插头互相插入后，其刚性圆环19与内圆锥过渡面23形成的过盈配合，使承、插头同心，不但保证了承插头相互插入形成的前、后楔形密封腔具有均匀的圆环间隙，而且又避免了管道和回填土的重量对胶圈的直接压迫，造成胶圈因过渡压迫而加速老化的现象。
附图说明
图1、传统双胶圈管道柔性连接接口
1、插头；2、承头；3、4、凹槽；5、6、胶圈；7、8、部分胶体；9、10、间隙
图2、自动密封双胶圈管道柔性接口
11、前楔形密封腔；12、胶圈；13、后楔形密封腔；14、胶圈；15、承头；16、插头；17、前外圆锥面；18、后外圆锥面；19、刚性圆环；20、内圆锥面；21、内圆柱面；22、进水小孔；23、内圆锥过渡面
具体实施方式
自动密封双密封胶圈管道柔性接口是由插头16、承头15和胶圈12、14组成，其胶圈处于承、插头相互插入后形成的前、后楔形密封腔11、13内，密封承头、插头连接的接口。
插头16端部有一段圆锥度小于10°的前外圆锥面17，前外圆锥面17的后端有一段圆锥度大于前外圆锥面圆锥度的后外圆锥面18，前、后圆锥面17、18的交接处有一条外凸的刚性环19，刚性环19的外径比承头的内圆柱面21的内径稍大，承头15的端部有一段圆锥度小于插头后外圆锥面18圆锥度的内圆锥面20，内圆锥面20后有一段内圆柱面21，内圆锥面20和内圆柱面21之间有一段内圆锥过渡面23，刚性圆环19内侧有一个进水小孔22。
该种接口安装时，先将胶圈14和12分别置于插头刚性圆环19的内侧和前外圆锥面17的端口，再将插头16拉进承头15内至插头的刚性圆环19插入内圆锥过渡面23内。这时，胶圈12在经过承头15的内圆锥面20、内圆锥过渡面23、内圆柱面21与插头16的前外圆锥面17的相互作用，获得径向压缩的同时，其胶圈的外圆和内圆分别与承头15的内圆锥面20、内圆锥过渡面23、内圆柱面21和插头16的前外圆锥面17产生方向相反的摩擦力，令胶圈的线径胶体获得翻滚转动的扭矩，从而以滚转的方式进入前楔形密封腔11。胶圈14也经过承头15的内圆锥面20和插头的后外圆锥面18的相互作用，在获得径向压缩的同时，其胶圈的外圆和内圆分别与承头15的内圆锥面20和插头16的后外圆锥面18产生方向相反的摩擦力，令胶圈的线径胶体获得翻滚转动的扭矩，从而以滚转的方式进入后楔形密封腔13，令胶圈12、14径向获取40％～65％的初始压缩比密封接口。同时，承、插头相互插入后，承头15内圆柱面21与插头16前圆锥面17便形成一个具有夹角的前楔形密封腔11，承头15的内圆锥面20与插头16的后外圆锥面18也形成一个具有夹角的后楔形密封腔13，令以翻转滚动进入前、后楔形密封腔的胶圈12、14也受压成为楔形，由于胶圈的楔形的大面面向管道压力的介质，所以在管道工作时，当管道承受更大的压力(如发生水锤的现象)或当胶圈因老化降低反弹力造成胶圈的反弹力小于管道输送介质的压力时，胶圈会在介质压力的作用下，向楔尖方向移入，获取的胶圈再增加压缩比可增加到85％，来承受管道增加的压力或补偿因胶圈老化而降低的反弹力，防止接口的渗漏。因此，接口这种具有自动密封的功能不但彻底解决了传统接口因胶圈老化或压缩比不够造成接口泄漏的问题，而且能令管道应用胶圈密封能力可承受管道许用应力的极限压力，令接口的承压能力和有效密封时间与管道的承压极限和使用年限同步。同时，这种接口在插头16的刚性圆环19内旁设有一个进水小孔22，当接口连接后，即可通过进水小孔22对胶圈12与胶圈14之间形成的封闭区施加水压，检验每个接口的连接质量。
这种接口可在金属管、塑料管和钢筒混凝土管上应用，其时每根管的两端应分别具有承头和插头。插头上的外凸刚性圆环可以是圆形和方形，其外凸刚性圆环既可令承、插头之间获得均匀圆环的间隙，保证胶圈圆环具有的均匀压缩比，又可支承连接管子的重力，从而避免传统胶圈因密封圆环间隙不均造成泄漏和胶圈因承受管子的重力而加速老化的问题。进水小孔22也可置于承头15的内圆锥过渡面23内，图2是传统钢管采用扩胀成型工艺成型的自动密封双胶圈管道柔性接口管型。该种钢管成型的自动密封双胶圈管道柔性接口，还可在承头端口与插头和插头端口与承头的搭接处增加两道焊缝环，令该接口成为承插焊接的刚性接口，以承受管道架空的弯矩力或管道转弯的推拉力。
Claims (3)
1.一种自动密封双胶圈管道柔性接口，其特征在于：包括承头、插头、前、后楔形密封腔、两条胶圈和刚性圆环；插头端部有一段前外圆锥面，前外圆锥面后端有一段后外圆锥面，前、后外圆锥面的交接处有一条外凸的刚性圆环；承头端部有一段内圆锥面，内圆锥面后有一段内圆柱面，内圆锥面和内圆柱面之间有一段内圆锥过渡面；承、插头相互插入后，承头内圆柱面与插头前外圆锥面形成一个具有夹角的前楔形密封腔，承头内圆锥面与插头后外圆锥面形成一个具有夹角的后楔形密封腔；两条胶圈分别处于承、插头相互插入后形成的前、后楔形密封腔内，密封承头、插头连接的接口；插头的前外圆锥面的锥度小于10°，插头的后外圆锥面的锥度大于前外圆锥面的锥度，承头的内圆锥面的锥度小于插头的后外圆锥面的锥度；安装时，处于插头端口的胶圈是在承插头相互插入的过程中，胶圈经过承头的内圆锥面、内圆锥过渡面、内圆柱面与插头的前外圆锥面的相互作用，获得径向压缩的同时，其外圆和内圆分别与承头的内圆锥面、内圆锥过渡面、内圆柱面和插头的前外圆锥面产生方向相反的摩擦力，令胶圈的线径胶体获得翻滚转动的扭矩，从而以滚转的方式进入前楔形密封腔，并获得初始压缩比；安装时，处于插头外凸的刚性圆环内侧的胶圈是在承插头相互插入的过程中，胶圈经过承头的内圆锥面与插头的后外圆锥面的相互作用，获得径向压缩的同时，其外圆和内圆分别与承头的内圆锥面和插头的后外圆锥面产生方向相反的摩擦力，令胶圈的线径胶体获得翻滚转动的扭矩，从而以滚转的方式进入后楔形密封腔，并获得初始压缩比。
2.根据权利要求1所述的一种自动密封双胶圈管道柔性接口，其特征在于：承插头相互插入连接后，其胶圈也呈楔形，胶圈的楔形大面面向管道压力的介质，当胶圈承受管道介质压力时，可通过向楔形密封腔楔尖方向的移入，获得胶圈的再增加压缩比，来承受管道增加的压力或补偿胶圈因老化所降低的反弹力。
3.根据权利要求1所述的一种自动密封双胶圈管道柔性接口，其特征在于：插头外凸的刚性圆环其外径比承头的内圆柱面内径稍大，当承插头相互插入后，插头的刚性圆环与承头的内圆锥过渡面形成过盈配合，使承、插头同心，令前、后楔形密封腔的圆环间隙均匀，并支承相互连接管的重量。
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