CN103307382B - 一种具有膨胀密封圈的管道连接装置及其密封连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有膨胀密封圈的管道连接装置及其密封连接方法，其中该装置包括与一管道连接的承头、与另一管道连接的插头、膨胀密封圈和膨胀管，承头具有设定几何形状的型腔，型腔的内壁上设置有外凸沟槽；在插头插入型腔后，膨胀管中的膨胀材料膨胀扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈压紧承头型腔内壁的外凸沟槽和插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

Description

一种具有膨胀密封圈的管道连接装置及其密封连接方法

技术领域

本发明涉及管材领域，具体而言，涉及一种具有膨胀密封圈的管道连接装置及其密封连接方法。

背景技术

管道是输送介质最快捷、经济和可靠的方法，天然气、水、石油等都可以通过管道来输送。随着经济的发展，管道的使用量越来越多，管径也越来越大。

管道的连接技术对管道的铺设施工过程或输送管道的密封效果都有着非常重要的影响，现有的管道连接方式不外乎有法兰连接、快速接头连接等几种形式，但这些连接方式都存在一定的缺陷。例如，常见的法兰连接安装麻烦，用螺栓、垫子等配件较多，在螺栓紧固不对称时容易出现渗漏现象，由于螺栓数量多，紧固螺栓的工作量大，安装成本高，当用于地下输送管道时，因管道要覆土填充往往不附设硬性支撑，在地基沉降时容易造成连接件的破坏而失效。

有鉴于此，为解决上述技术中的不足，本发明人基于相关领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本发明的产生。

发明内容

本发明提供一种具有膨胀密封圈的管道连接装置及其密封连接方法，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种具有膨胀密封圈的管道连接装置，包括：与一管道连接的承头、与另一管道连接的插头、膨胀密封圈和膨胀管，其中：

承头具有设定几何形状的型腔，型腔的内壁上设置有用于安装膨胀密封圈的外凸沟槽；

插头具有与型腔相适应的外壁，适于插入型腔内；

膨胀密封圈包括用弹性材料制成的外壁和由外壁形成的用于容纳膨胀管的环形空腔，外壁的外侧设置有安装口，膨胀管通过安装口插入环形空腔中；

在插头插入型腔后，膨胀管中的膨胀材料膨胀扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

可选的，膨胀密封圈还设置有排气口，排气口用于当膨胀管膨胀时，排出膨胀密封圈环形空腔内的气体。

可选的，插头的外壁上设置有与承头的外凸沟槽相适配的内凹沟槽。

可选的，环形空腔内的排气口内设置有第一密封球阀，第一密封球阀包括第一弹性支撑横筋和第一球体，第一弹性支撑横筋的两端分别设置在排气口内的侧壁上，第一球体设置在第一弹性支撑横筋上，第一球体的直径大于排气口的端部直径，第一球体的直径小于排气口的内直径，在膨胀管内的膨胀材料膨胀时，膨胀管扩充推动第一球体密封住排气口。

可选的，膨胀管的两端口内分别设置有第二密封球阀和第三密封球阀，第二密封球阀包括第二弹性支撑横筋和第二球体，第二弹性支撑横筋的两端分别设置在膨胀管一端口内的侧壁上，第二球体设置在第二弹性支撑横筋上，第二球体的直径大于膨胀管端口的端部直径，第二球体的直径小于膨胀管端口的内直径，在膨胀材料膨胀时的推力作用下，第二球体密封住膨胀管的一端口，以及第三密封球阀包括第三弹性支撑横筋和第三球体，第三弹性支撑横筋的两端分别设置在膨胀管另一端口内的侧壁上，第三球体设置在第三弹性支撑横筋上，第三球体的直径大于膨胀管端口的端部直径，第三球体的直径小于膨胀管端口的内直径，在膨胀材料膨胀时的推力作用下，第三球体密封住膨胀管的另一端口。

可选的，外凸沟槽上设置有一开孔，开孔贯穿型腔的外壁，在安装膨胀密封圈时，将安装口与开孔对应，并在插头插入型腔内后通过开孔和安装口将膨胀材料注入膨胀管内。

为达到上述目的，本发明还提供了一种应用于上述管道连接装置的密封连接方法，包括以下步骤：

将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入膨胀密封圈的环形空腔，通过安装口和膨胀管的管口将膨胀材料注入膨胀管内，当膨胀材料充满膨胀管后，封闭安装口；

将膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的沟槽内；

将与另一管道相连接的插头插入承头的型腔内；

注入膨胀管内的膨胀材料膨胀后扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈的弹性外壁压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

可选的，上述方法还包括以下步骤：

注入膨胀管内的膨胀材料膨胀充满膨胀管后，封闭膨胀管的两端口。

为达到上述目的，本发明还提供了一种应用于上述管道连接装置的密封连接方法，包括以下步骤：

将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入膨胀密封圈的环形空腔，将膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的沟槽内，并使膨胀密封圈的安装口与沟槽上的开孔相适配；

将与另一管道相连接的插头插入承头的型腔内；

向开孔注入膨胀材料，注入的膨胀材料经安装口和膨胀管的管口进入膨胀管内，当膨胀材料充满膨胀管后，封闭安装口；

注入膨胀管内的膨胀材料膨胀后扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈的弹性外壁压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

可选的，上述方法还包括以下步骤：

注入膨胀管内的膨胀材料膨胀充满膨胀管后，封闭膨胀管的两端口。

在上述实施例中，在插头插入承头型腔内后，膨胀管中的膨胀材料膨胀扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封作用；并且，本发明的密封操作简便，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的具有膨胀密封圈的管道连接装置的结构示意图；

图2为图1实施例的承头的结构示意图；

图3为图1实施例的膨胀密封圈和膨胀管的结构示意图；

图4为图1实施例的膨胀密封圈的剖面图；

图5为图1实施例的插头的结构示意图；

图6为本发明一个实施例的应用于具有膨胀密封圈的管道连接装置的密封连接方法流程图；

图7为本发明一个实施例的应用于具有膨胀密封圈的管道连接装置的密封连接方法流程图。

附图标记说明：101-承头；102-插头；103-膨胀密封圈；104-膨胀管；201-型腔；202-外凸沟槽；301-安装口；302-膨胀密封圈的外壁；303-环形空腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例的具有膨胀密封圈的管道连接装置的结构示意图；图2为图1实施例的承头的结构示意图；图3为图1实施例的膨胀密封圈和膨胀管的结构示意图；图4为图1实施例的膨胀密封圈的剖面图；图5为图1实施例的插头的结构示意图。如图1～图5所示，该管道连接装置包括：与一管道连接的承头101、与另一管道连接的插头102、膨胀密封圈103和膨胀管104，其中：

承头101具有通过机械方法加工而成的设定几何形状的型腔201，型腔201的内壁上设置有用于安装膨胀密封圈的外凸沟槽202；

插头102具有与型腔201相适应的外壁，适于插入型腔201内；

膨胀密封圈103包括用弹性材料制成的外壁302和由外壁形成的用于容纳膨胀材料的环形空腔303，外壁302的外侧设置有安装口301，膨胀管104通过安装口301插入环形空腔303中；

在插头102插入型腔201后，膨胀管104中的膨胀材料膨胀扩张膨胀管104，膨胀管104的膨胀扩充膨胀密封圈103压紧承头101型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头102的外壁，实现对承头101与插头102接合部位的密封。

在上述实施例中，在注入膨胀管的膨胀材料膨胀时，膨胀密封圈环形空腔中的空气可以通过安装口排出。此外，还可以在膨胀密封圈上设置专用于排气的排气口，用于用于当膨胀管膨胀时，排出膨胀密封圈环形空腔内的气体。

例如，在上述实施例中，还可以在插头的外壁上设置与承头上外凸的沟槽相适配的内凹沟槽，这样，膨胀管膨胀后扩张膨胀密封圈的弹性外壁，压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的内凹沟槽，在实现对承头与插头接合部位的密封的同时，实现对承头与插头接合部位的纵向紧固。

例如，还可以在环形空腔内的排气口内设置有第一密封球阀，第一密封球阀包括第一弹性支撑横筋和第一球体，第一弹性支撑横筋的两端分别设置在排气口内的侧壁上，第一球体设置在第一弹性支撑横筋上，第一球体的直径大于排气口的端部直径，第一球体的直径小于排气口的内直径，在膨胀管内的膨胀材料膨胀时，膨胀管扩充推动第一球体密封住排气口。

又例如，还可以在膨胀管的两端口内分别设置有第二密封球阀和第三密封球阀，第二密封球阀包括第二弹性支撑横筋和第二球体，第二弹性支撑横筋的两端分别设置在膨胀管一端口内的侧壁上，第二球体设置在第二弹性支撑横筋上，第二球体的直径大于膨胀管端口的端部直径，第二球体的直径小于膨胀管端口的内直径，在膨胀材料膨胀时的推力作用下，第二球体密封住膨胀管的一端口，以及第三密封球阀包括第三弹性支撑横筋和第三球体，第三弹性支撑横筋的两端分别设置在膨胀管另一端口内的侧壁上，第三球体设置在第三弹性支撑横筋上，第三球体的直径大于膨胀管端口的端部直径，第三球体的直径小于膨胀管端口的内直径，在膨胀材料膨胀时的推力作用下，第三球体密封住膨胀管的另一端口。

在上述实施例中，在将膨胀密封圈安装至外凸沟槽之前，通过膨胀密封圈的安装口和膨胀管的管口向膨胀管中注入膨胀材料。此外，还可在将膨胀密封圈安装至外凸沟槽后再向膨胀管中注入膨胀材料，这种情况下，外凸沟槽上可预先设置有一开孔，开孔贯穿型腔的外壁，在安装膨胀密封圈时，将安装口与开孔对应，并在插头插入型腔内后通过开孔和安装口将膨胀材料注入膨胀管内。

与上述外凸沟槽没有设置开孔的装置实施例相适应，图6为本发明一个实施例的应用于管道连接装置的密封连接方法流程图，如图6所示，该方法包括以下步骤：

S110，将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入膨胀密封圈的环形空腔，通过安装口和膨胀管的管口将膨胀材料注入膨胀管内，当膨胀材料充满膨胀管后，封闭安装口；

S120，将膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的沟槽内；

S130，将与另一管道相连接的插头插入承头的型腔内；

S140，注入膨胀管内的膨胀材料膨胀后扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈的弹性外壁压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

例如，上述方法还可以包括以下步骤：注入膨胀管内的膨胀材料膨胀充满膨胀管后，封闭膨胀管的两端口。

与上述外凸沟槽设置开孔的装置实施例相适应，图7为本发明另一个实施例的应用于管道连接装置的密封连接方法流程图，如图7所示，该方法包括以下步骤：

S210，将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入膨胀密封圈的环形空腔，将膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的沟槽内，并使膨胀密封圈的安装口与沟槽上的开孔相适配；

S220，将与另一管道相连接的插头插入承头的型腔内；

S230，向开孔注入膨胀材料，注入的膨胀材料经安装口和膨胀管的管口进入膨胀管内，当膨胀材料充满膨胀管后，封闭安装口；

S240，注入膨胀管内的膨胀材料膨胀后扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈的弹性外壁压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封。

此外，上述方法还可以包括以下步骤：注入膨胀管内的膨胀材料膨胀充满膨胀管后，封闭膨胀管的两端口。

在上述实施例中，在插头插入承头型腔内后，膨胀管中的膨胀材料膨胀扩张膨胀管，膨胀管的膨胀扩充膨胀密封圈压紧承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧插头的外壁，实现对承头与插头接合部位的密封作用；并且，本发明的密封操作简便，成本较低。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种具有膨胀密封圈的管道连接装置，其特征在于，包括：与一管道连接的承头、与另一管道连接的插头、膨胀密封圈和膨胀管，其中：

所述承头具有设定几何形状的型腔，所述型腔的内壁上设置有用于安装所述膨胀密封圈的外凸沟槽；

所述插头具有与所述型腔相适应的外壁，适于插入所述型腔内；

所述膨胀密封圈包括用弹性材料制成的外壁和由所述外壁形成的用于容纳膨胀管的环形空腔，所述外壁的外侧设置有安装口，所述膨胀管通过所述安装口插入所述环形空腔中；

在所述插头插入所述型腔后，所述膨胀管中的膨胀材料膨胀扩张所述膨胀管，所述膨胀管的膨胀扩充所述膨胀密封圈压紧所述承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧所述插头的外壁，实现对所述承头与所述插头接合部位的密封；

所述膨胀管的两端口内分别设置有第二密封球阀和第三密封球阀，所述第二密封球阀包括第二弹性支撑横筋和第二球体，所述第二弹性支撑横筋的两端分别设置在所述膨胀管一端口内的侧壁上，所述第二球体设置在所述第二弹性支撑横筋上，所述第二球体的直径大于所述膨胀管端口的端部直径，所述第二球体的直径小于所述膨胀管端口的内直径，在所述膨胀材料膨胀时的推力作用下，所述第二球体密封住所述膨胀管的一端口，以及所述第三密封球阀包括第三弹性支撑横筋和第三球体，所述第三弹性支撑横筋的两端分别设置在所述膨胀管另一端口内的侧壁上，所述第三球体设置在所述第三弹性支撑横筋上，所述第三球体的直径大于所述膨胀管端口的端部直径，所述第三球体的直径小于所述膨胀管端口的内直径，在所述膨胀材料膨胀时的推力作用下，所述第三球体密封住所述膨胀管的另一端口。

2.根据权利要求1所述的管道连接装置，其特征在于，所述膨胀密封圈还设置有排气口，所述排气口用于当所述膨胀管膨胀时，排出所述膨胀密封圈环形空腔内的气体。

3.根据权利要求1所述的管道连接装置，其特征在于，所述插头的外壁上设置有与所述承头的外凸沟槽相适配的内凹沟槽。

4.根据权利要求2所述的管道连接装置，其特征在于，所述环形空腔内的所述排气口内设置有第一密封球阀，所述第一密封球阀包括第一弹性支撑横筋和第一球体，所述第一弹性支撑横筋的两端分别设置在所述排气口内的侧壁上，所述第一球体设置在所述第一弹性支撑横筋上，所述第一球体的直径大于所述排气口的端部直径，所述第一球体的直径小于所述排气口的内直径，在所述膨胀管内的膨胀材料膨胀时，所述膨胀管扩充推动所述第一球体密封住所述排气口。

5.根据权利要求1所述的管道连接装置，其特征在于，所述外凸沟槽上设置有一开孔，所述开孔贯穿所述型腔的外壁，在安装所述膨胀密封圈时，将所述安装口与所述开孔对应，并在所述插头插入所述型腔内后通过所述开孔和所述安装口将膨胀材料注入所述膨胀管内。

6.一种应用于如权利要求1-4中任一项所述的具有膨胀密封圈的管道连接装置的密封连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入所述膨胀密封圈的环形空腔，通过所述安装口和所述膨胀管的管口将膨胀材料注入所述膨胀管内；

将所述膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的外凸沟槽内；

将与另一管道相连接的插头插入所述承头的型腔内；

充满所述膨胀密封圈后，封闭所述安装口，所述膨胀管的膨胀扩充所述膨胀密封圈的弹性外壁压紧所述承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧所述插头的外壁，实现对所述承头与所述插头接合部位的密封。

7.根据权利要求6所述的密封连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

注入所述膨胀管内的膨胀材料膨胀充满所述膨胀管后，封闭所述膨胀管的两端口。

8.一种应用于如权利要求5所述的具有膨胀密封圈的管道连接装置的密封连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将膨胀管通过膨胀密封圈的安装口插入所述膨胀密封圈的环形空腔，将膨胀密封圈安装于与一管道相连接的承头型腔内壁上的外凸沟槽内，并使所述膨胀密封圈的安装口与所述外凸沟槽上的开孔相适配；

将与另一管道相连接的插头插入所述承头的型腔内；

向所述开孔注入膨胀材料，注入的膨胀材料经所述安装口和所述膨胀管的管口进入所述膨胀管内，当膨胀管充满所述膨胀密封圈后，封闭所述安装口；

注入所述膨胀管内的膨胀材料膨胀后扩张所述膨胀管，所述膨胀管的膨胀扩充所述膨胀密封圈的弹性外壁压紧所述承头型腔内壁的外凸沟槽以及压紧所述插头的外壁，实现对所述承头与所述插头接合部位的密封。

9.根据权利要求8所述的密封连接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

注入所述膨胀管内的膨胀材料膨胀充满所述膨胀管后，封闭所述膨胀管的两端口。