CN103403289B - 具有粘合表面的联接器 - Google Patents
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Abstract
本主题涉及一种用于管道系统的联接器（106）。联接器（106）具有第一端（108）和第二端（110），第一端（108）用于接收固定管（102）的一端（136），第二端（110）用于接收可移除管（104）的一端。第一端（108）设置有第一内螺纹（116），该第一内螺纹（116）与固定管（102）的一端（136）的第一外螺纹（118）相对应。进一步地，第二端（110）设置有第二内螺纹（114），该第二内螺纹（114）与可移除管（104）的一端的第二外螺纹（120）相对应。联接器（106）在联接器（106）的中央部（138）与第一端（108）的第一内螺纹（116）之间的内表面上具有联接器粘合表面（122）。联接器粘合表面（122）与固定管（102）的固定管粘合表面（126）相对应。
Description
技术领域
本主题总体上涉及管道系统（pipe system），特别地但不排他地涉及管道系统的联接器。
背景技术
管道系统典型地将流体从一个点输送到另一个点。在诸如钻井的地下应用中，管道系统从地表以上延伸到地表以下几米处。通常，在这些地下管道系统中，大容量发动机用于将水从原点抽到更远的目标点。
通常，地下管道系统是很长的，且深钻于地表以下。在这种情况下，采用如下的简单组装方法，利用联接器将短管段（pipe section）联接在一起。每一个管段的两边都具有螺纹部，联接器也包括螺纹，联接器的螺纹与管段的螺纹相对应，通过螺纹将管段与联接器联接在一起。在管道系统中所使用的输水管典型地由聚氯乙烯（PVC）制成，聚氯乙烯使管道不受腐蚀的影响且耐用。
发明内容
在此公开的主题说明了一种管道系统的联接器。在一个实施方式中，联接器设置有用以接收固定管（fixed pipe）的一端的第一端。第一端设置有第一内螺纹，该第一内螺纹与设置在固定管的一端的第一外螺纹相对应。进一步地，联接器设置有用以接收可移除管（removable pipe）的一端的第二端，第二端设置有第二内螺纹，该第二内螺纹与可移除管的一端的第二外螺纹相对应。此外，联接器在联接器的位于联接器的中央部与第一端的第一内螺纹之间的内表面上设置有联接器粘合表面。联接器粘合表面与固定管的固定管粘合表面相对应。
附图说明
参照附图进行详细说明。在图中，附图标记中最左侧的数字表示附图标记第一次出现所在的图。在全部附图中使用相同的标记表示相似的特征和组成部件。
图1示出根据本主题的实施方式的未组装状态下的管道-联接器单元的截面图，联接器具有粘合表面。
图2示出根据本主题的实施方式的组装状态下的管道-联接器单元的截面图，联接器单元具有粘合接头（bonded joint）。
图2a示出根据本主题的实施方式的粘合接头的放大图。
具体实施方式
通过利用多个联接器联接多个管段来组装管道系统。管段和联接器通常是带螺纹的，便于通过螺纹连接紧固和拆开管道系统。然而，在现场通过联接器联接各个管段这项任务被证明是耗时且乏味的。因此，为了简化操作，固定地联接单个管段与单个联接器从而形成管道-联接器单元，随后，多个这种管道-联接器单元联接在一起以形成管道系统。管道系统中的接头，例如管道-联接器单元中的管道和联接器接头是关键的承载接头（loadbearing joint），其指示管道系统的健康状况。在管道系统中，管道-联接器单元中的管道与联接器之间的接头的强度对于维持管道系统的完整性是关键的。
通常，为了在管道与联接器之间提供牢固的结合，除螺纹联接外，在管道-联接器单元中设置锁定机构。锁定机构将联接器固定地联接至管段的一端。锁定机构可以是容纳在环形槽（circular groove）的线（wire）锁元件，该环形槽部分地存在于管中且部分地存在于联接器中。线锁元件将联接器的一端与管段锁定从而提供固定的或不可移除的结合。联接器的另一端可以以可移除的方式与另一管道接合。然而，为了设置环形槽，可能需要减少联接器中的设置环形槽的一端的螺纹的数量。结果，由于在联接器两端的螺纹数量不相等，可能引入负荷下力的结构失衡。在某些情况下，为了维持联接器两端的螺纹数量相等，可以增加联接器的长度。然而，制造联接器所需材料的量将会增加，导致基础结构所占的成本的明显增加。在示例中，在重负荷下，在设置在联接器和管段中的环形槽的附近可能会形成应力集中点。这可以导致管道系统的强度降低，如果应力未经检查，一段时期之后甚至可以导致管道系统的崩溃。
此外，在管道-联接器单元的去联接期间，例如，在维修过程中，管道-联接器单元的固定接头可能会意外解开。这可能导致管道系统的完整性被破坏，并可能进一步导致管道系统的崩溃。
本主题涉及管道系统的联接器。在一个实施方式中，联接器具有第一端和第二端。在联接器的第一端上和第二端上可以分别设置第一内螺纹和第二内螺纹。在示例中，为了通过联接器的第一端来与联接器联接，在固定管的端部设置有第一外螺纹。固定管的第一外螺纹与联接器的第一内螺纹相啮合以便于将固定管和联接器联接起来。在实施方式中，联接有联接器的固定管被称为管道-联接器单元。
在实施方式中，固定管以不可移除的方式装配到联接器。此外，联接器在邻近联接器的第一内螺纹处设置有联接器粘合表面。在实施方式中，在固定管上设置对应的粘合表面，使得在固定管与联接器的组装状态下、也就是在固定管螺纹连接到联接器的第一端中时，固定管粘合表面与联接器粘合表面重叠。更进一步地，粘合剂，例如，液状粘固剂（solvent cement）设置在联接器粘合表面上，使得固定管粘合表面与联接器粘合表面粘合从而形成粘合接头。在固定管与联接器结合之前将粘合剂涂布在联接器粘合表面上，以防止粘合剂扩散到螺纹中。因此，当固定管与联接器螺纹连接时，固定管粘合表面开始与涂布在联接器粘合表面上的粘合剂接触，并与联接器粘合表面粘合，形成粘合接头。
此外，可移除管可以联接到联接器的第二端。更进一步地，可移除管可以通过螺纹结合到联接器的第二端。在示例中，可移除管可以是下一管道-联接器单元的固定管。以这种方式，多个管道-联接器单元可以联接在一起以形成管道系统。
固定管的螺纹部可以联接到联接器的相当的带螺纹的固定管端，由于联接器中存在粘合剂，在此形成粘合接头。该粘合接头作为永久性接头，使得在拆开管道-联接器单元期间该粘合接头不会去联接或解除螺纹联接。
涂布粘合剂以将固定管与联接器粘合有助于获得能抑制联接器内的固定管的任何移动的足够牢固的接头。在拆开管道-联接器单元期间，粘合接头防止固定管与联接器的意外去联接。更进一步地，粘合接头的设置增强管道-联接器单元的承载能力。
在实施方式中，固定管粘合表面可以设置有锥形。在示例中。通过朝向固定管的一端的周缘减小固定管的外径来设置锥形。根据所述实施方式，联接器粘合表面可以设置有与固定管粘合表面的锥形相对应的锥形。在示例中，通过朝向远离联接器的第一端的区域减小联接器的内径来设置联接器粘合表面的锥形。
在实施方式中，用于将固定管联接到联接器的粘合剂可以是液状粘固剂或者任何粘固剂或粘合剂，其用于紧固两个PVC管。
结合附图更详细地描述本主题的这些和其他方面。
图1示出根据本主题的实施方式的未组装状态下的管道-联接器单元100的联接器106的截面图，联接器106具有联接器粘合表面122。
在实施方式中，联接器106具有两端，即第一端108和第二端110，第一端用于接收固定管102，第二端可以与可移除管104结合。更进一步地，联接器106具有中央部138。在示例中，中央部138在内侧位于联接器106的长度的中央处。可以沿着联接器106的纵轴（在图2中示出）测量从第一端108的周缘到第二端110的周缘的距离来测量联接器106的长度。
在一个实施方式中，联接器106的第一端108设置有布置在联接器106的内表面上的第一内螺纹116。进一步地，在固定管102的一端136的外表面上设置有对应的第一外螺纹118。固定管102的第一外螺纹118被设置成使得其可以与联接器106的第一内螺纹116啮合，从而使固定管102与联接器106结合。此外，联接器106的第二端110设置有布置在联接器106的内表面的第二内螺纹114。相应地，在可移除管104的一端140的外表面上设置有第二外螺纹120，使得第二外螺纹120可以与第二内螺纹114啮合，从而使可移除管104与联接器106结合。在实施例中，第一内螺纹116、第一外螺纹118、第二内螺纹114以及第二外螺纹120可以具有方形螺纹牙型或三角形螺纹牙型或梯形螺纹牙型。在实施例中，在数量上第一内螺纹116和第二内螺纹114分别与第一外螺纹118和第二外螺纹120相等。这种螺纹结构为管道-联接器单元100提供对称性，从而产生均一的负荷分布。
在一个实施方式中，联接器106设置有联接器粘合表面122。在实施方式中，联接器粘合表面122设置在联接器106的位于第一内螺纹116与联接器106的中央部138之间的内表面上，使得第一内螺纹116延伸到联接器粘合表面122，如图1所示。此外，在实施方式中，固定管粘合表面126设置在固定管102的位于固定管102的联接器端136的周缘124与第一外螺纹118之间的外表面上，如图1所示。联接器粘合表面122和固定管粘合表面126被设置成使得，当固定管102与联接器106联接时，固定管粘合表面126与联接器粘合表面122重叠。在一个实施例中，固定管粘合表面126的宽度等于联接器粘合表面122的宽度。在示例中，固定管粘合表面126和联接器粘合表面122具有约为10mm至25mm的宽度。此外，固定管粘合表面126的宽度和联接器粘合表面122的宽度沿着管道-联接器单元100的纵轴134（在图2中示出）测量。
固定管102和联接器106可由聚氯乙烯（PVC）材料制成，该材料重量轻且具有耐蚀性。
图2示出根据本主题的实施方式的组装状态下的管道-联接器单元100的截面图，管道-联接器单元100具有粘合接头112。
在实施方式中，管道-联接器单元100包括固定管102和联接器106。如上所述，管道-联接器单元100是通过经由联接器106的第一端108将固定管102螺纹连接到联接器106中而形成的。
在一个实施方式中，粘合剂，例如液状粘固剂，在管道-联接器单元100组装之前被涂布到联接器粘合表面122，使得固定管粘合表面126与联接器粘合表面122粘合从而形成接头，该接头也称为粘合接头112，如图2所示。在示例中，在粘合剂是液状粘固剂的情况下，液状粘固剂可包括溶剂和聚合树脂，聚合树脂也用于制造管道系统。在示例中，溶剂可以是能够溶解聚合化合物的挥发性化合物，如PVC。粘合剂通常配制成有利于管道系统承受操作压力和振动。根据本主题，先在联接器粘合表面122上涂布粘合剂防止粘合剂扩散到第一内螺纹116和第一外螺纹118上。在实施例中，可以分2个阶段来构造管道-联接器单元100。在第一阶段中，固定管102与联接器106固定地结合，在第二阶段中，可移除管104可以与联接器106联接。
在第一阶段中，最初，可以使用底漆清洁并预软化联接器粘合表面122和固定管粘合表面126。然后将粘合剂涂布在联接器粘合表面122并且允许其在联接器粘合表面122上凝固（set）。粘合剂在联接器粘合表面122上凝固所需的时间可以依据室温和固定管102的尺寸而变化。在实施例中，当使用的粘合剂是液状粘固剂时，液状粘固剂中的溶剂通过穿透联接器的内径而溶解联接器粘合表面122的表面。在示例中，可以依据环境温度选择粘合剂的等级。粘合剂作用的温度范围通常在约-30℃至约45℃之间的范围内变化。在另一个示例中，依据区域的环境法律，可使用挥发性有机化合物（VOC）液状粘固剂作为粘合剂。特别地将VOC液状粘固剂配制成满足特定管辖范围中VOC的排放要求。
在示例中，从粘合剂涂布在联接器粘合表面122时起，粘合剂在联接器粘合表面122上凝固所需的时间可以少于约2分钟。某些粘合剂属于快速凝固类型，例如，适合潮湿环境。
一旦将粘合剂涂布在联接器粘合表面122上，就将固定管102螺纹连接到联接器106的第一端108中，使得固定管102的第一外螺纹118与联接器106的第一内螺纹116啮合，随后固定管粘合表面126与联接器粘合表面122对准。在另一个示例中，在粘合剂涂布在联接器粘合表面122之后，可以立即将固定管102螺纹连接到联接器106的第一端108中。
在实施例中，粘合剂可以涂布在联接器粘合表面122上，以软化联接器粘合表面122。进一步地，由于粘合剂的反应作用，当固定管粘合表面126开始与联接器粘合表面122接触时，粘合剂中的聚合树脂使联接器粘合表面122与固定管粘合表面126互相结合。同时，粘合剂中的溶剂可以继续软化并溶解联接器粘合表面122和固定管粘合表面126的材料。进一步地，由于联接器粘合表面122与固定管粘合表面126之间的干涉配合，软化的表面结合在一起而形成粘合接头112。
在实施例中，然后可以稳定地保持粘合接头112并且可以将外部压力施加到粘合接头112，以有利于强接头的形成。另外，为了增强粘合接头112，粘合接头112可以通过固化处理而获得。固化是指通过化学添加剂使聚合材料强化或硬化的处理。在示例中，在固化处理期间，粘合剂中的溶剂蒸发直到在此形成的接头获得适当的操作强度为止，最终导致粘合接头112完全固化。粘合剂使固定管粘合表面126和联接器粘合表面122粘合所需的时间称为固化时间，该固化时间可以依据固定管102的大小、粘合剂类型、粘合剂的涂布量、湿度、风速以及环境温度而变化。例如，与小直径的固定管相比，大直径的固定管的固化速度较慢。与配制成凝固较慢的粘合剂相比，配制成凝固较快的粘合剂的固化时间较短。此外，粘合剂的过度涂布将导致更长的固化时间，这是因为溶剂量较大，因此蒸发所需的时间较长。进一步地，由于过多的环境湿气减缓粘合剂中的溶剂的蒸发速度，湿度越高，固化时间越长。当在风速超过10mph的区域涂布粘合剂时，由于蒸发速度加快，获得更短的固化时间。此外，环境温度越高，固化时间越短。基于上述条件，使粘合接头112具有处理强度的固化时间可以在约20小时至30小时的范围。一旦粘合接头112适当地固化，就可以对管道系统进行压力测试，以测试粘合接头112的强度。
下面提供的表1示出不同管径的固化时间及温度范围的示例。下面的实例中的相对湿度保持在约60%或更小，并且标准压力试验分两阶段，即达到180psi和高于180psi的压力。提供下面的数值只用于解释的目的，不应该解释为限制性的，因为现场条件是可变的。
表1
粘合剂有助于获得强粘合接头112，用于使固定管102和联接器106粘合。该粘合接头112能够抑制固定管102在联接器106内移动，因此在管道-联接器单元100的解除组装期间是有益的。此外，粘合接头112为管道-联接器单元100提供额外的承载能力。
在一个实施方式中，联接器粘合表面122可设置有不平滑的表面或摩擦表面，例如，通过充分地设置细槽。不光滑的平面有利于联接器粘合表面122与固定管粘合表面126之间的粘合。
在另一个实施方式中，联接器粘合表面122设置有朝向管道-联接器单元100的中央纵轴134变窄的锥形表面。在所述实施方式中，可以通过朝向远离联接器106的第一端108的区域减小联接器106的内径而设置联接器粘合表面122的锥形。
进一步地，在所述实施方式中，固定管粘合表面126构造有朝向管道-联接器单元100的中央纵轴134变窄的锥形，其与联接器粘合表面122的锥形相对应。联接器粘合表面122和固定管粘合表面126的这种锥形结构确保有效装配以及对准固定管粘合表面126和联接器粘合表面122。
在构造管道-联接器单元100的第二阶段中，经由联接器106的第二内螺纹114和可移除管104的第二外螺纹120，可将可移除管104与联接器106的第二端110联接。可移除管104结合在联接器106的第二端110使得，可移除管104的第二外螺纹120与联接器106的第二内螺纹114啮合从而形成可移除接头。可移除接头能使可移除管104与接合器106拆开。在实施例中，可移除管104可以是下一管道-联接器单元100中的固定管。如上所述，通过联接多个这种管道-联接器单元100，可以构造管道系统。
此外，通过设置密封环122，可以使利用联接器106联接在一起的固定管102和可移除管104防漏。在一个实施方式中，设置密封环128作为附加保障以防止流体从固定管102泄漏以及防止流体渗透到管道-联接器单元100中。在所述实施方式中，在设置在固定管102的外表面上的槽中布置密封环128。进一步地，还可以在联接器的内表面设置槽，以接收密封环128。因此，在联接器106的内表面与固定管102的外表面之间布置密封环128。在一个实施例中，密封环128可以是O形环。
进一步地，在实施方式中，还可以在固定管102上、与联接器106的第一端108相邻地设置可见的指示机构132，以向固定管102与联接器106之间的粘合接头112的打开（例如，在意外的情况下）提供指示。在一个示例中，可见的指示机构132可以是线锁。在管道系统组装和解除组装期间，在固定管102和联接器106的粘合接头112打开的情况下，可见的指示机构132提供简单的助视物（visible aid）。
图2a示出根据本主题的一个实施方式的粘合接头112的放大图。
在实施方式中，联接器粘合表面122的锥形和固定管粘合表面的锥形被设置成使得，如先前所述的一样，各锥形朝向中央纵轴134变窄。
如图2a所示，联接器粘合表面122的锥形和固定管粘合表面126的锥形被设置成使得，在与固定管102的第一外螺纹118相邻的位置处测量的固定管102的第一外径D1大于在与固定管102的周缘124相邻的位置处测量的固定管102的第二外径D2。
尽管已参照本主题的某些实施方式相当详细地描述了本主题，但是其他实施方式也是可以的。应当理解，附加的权利要求没有必要限制于在此描述的特征。相反地，这些特征被公开为联接器106和具有粘合接头112的管道-联接器单元100的实施方式。
Claims (10)
1.一种用于管道系统的联接器(106)，所述联接器(106)设置有：
第一端(108)，其用于接收固定管(102)的一端(136)，其中，所述第一端(108)设置有第一内螺纹(116)，所述第一内螺纹(116)与所述固定管(102)的所述一端(136)的第一外螺纹(118)相对应；
第二端(110)，其用于接收可移除管(104)的一端(140)，其中，所述第二端(110)设置有第二内螺纹(114)，所述第二内螺纹(114)与所述可移除管(104)的所述一端(140)的第二外螺纹(120)相对应；
联接器粘合表面(122)，其设置在所述联接器(106)的中央部(138)与所述第一端(108)的所述第一内螺纹(116)之间的内表面上，其中，所述联接器粘合表面(122)与所述固定管(102)的固定管粘合表面(126)相对应，
所述联接器粘合表面(122)预设置有液状粘固剂，
所述液状粘固剂软化并溶解所述联接器粘合表面(122)和所述固定管粘合表面(126)，从而导致所述联接器粘合表面(122)和所述固定管粘合表面(126)互相结合。
2.根据权利要求1所述的联接器(106)，其特征在于，所述联接器粘合表面(122)是锥形的。
3.根据权利要求1所述的联接器(106)，其特征在于，所述联接器粘合表面(122)具有10mm至25mm的宽度。
4.根据权利要求1所述的联接器(106)，其特征在于，所述第一内螺纹(116)和所述第二内螺纹(114)具有方形螺纹牙型、三角形螺纹牙型以及梯形螺纹牙型中的一种螺纹牙型。
5.一种管道-联接器单元(100)，其包括：
固定管(102)，所述固定管(102)的一端(136)设置有第一外螺纹(118)，其中，所述固定管(102)在所述一端(136)的周缘(124)与所述第一外螺纹(118)之间的外表面上进一步设置有固定管粘合表面(126)；以及
联接器(106)，其具有接收所述固定管(102)的所述一端(136)的第一端(108)，所述联接器(106)具有第一内螺纹(116)，所述第一内螺纹(116)与所述第一外螺纹(118)相对应，其中，所述联接器(106)在所述联接器(106)的中央部(138)与所述第一端(108)的所述第一内螺纹(116)之间的内表面上设置有联接器粘合表面(122)，其中，所述联接器粘合表面(122)设置有粘合剂，以在所述管道-联接器单元(100)的组装状态下与所述固定管粘合表面(126)形成粘合接头(112)。
6.根据权利要求5所述的管道-联接器单元(100)，其特征在于，所述固定管粘合表面(126)和所述联接器粘合表面(122)都是锥形的。
7.根据权利要求5所述的管道-联接器单元(100)，其特征在于，所述固定管粘合表面(126)具有10mm至25mm的宽度。
8.根据权利要求5所述的管道-联接器单元(100)，其特征在于，所述联接器粘合表面(122)具有10mm至25mm的宽度。
9.根据权利要求5所述的管道-联接器单元(100)，其特征在于，所述第一外螺纹(118)与所述第一内螺纹(116)的数量相等。
10.根据权利要求5所述的管道-联接器单元(100)，其特征在于，所述第一外螺纹(118)和所述第一内螺纹(116)均具有正方形螺纹牙型、三角形螺纹牙型以及梯形螺纹牙型中的一种螺纹牙型。
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