CN103438312B - 一种插入式管件 - Google Patents
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Abstract
一种插入式管件是依靠O型胶圈受压反弹，实现连接密封，依靠钢球在连接管与管件的楔形斜面内获得抗拉拔的自锁力，令该管件的抗拉拔力达到焊接和法兰连接的抗拉强度。管件安装时，只需轴向插入连接的管子，便可完成连接，不需要任何的专用施工工具，具有安装简易、快捷、连接牢固和应用成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种连接的管件，特别适合压力管道使用。
背景技术
管道是介质输送效率最高的运输方式，管子要安装才能连接成管道，连接管子的管件的使用方便性和可靠性是管道连接质量的主要要素。
目前薄壁金属管连接应用的卡压式管件，是将管子插入镶有胶圈环的管件的内孔，再通过专用的卡压工具对管件的外圆进行卡压，令管子与管件相互卡住，阻止管子从管件拉脱。但当管道承受高压或管道的热胀冷缩产生的拉拔力或外力令管子的拉脱力大于管件卡压阻力时，管子就会被拉脱，出现连接功能的失效。实际上，当管道25℃工作温差产生的拉力就大于国家标准制定的卡压式管件的抗拉拔阻力，因此造成了该管件连接的管道安全可靠性很低。同时，卡压式管件使用的卡压钳压力有限，只能应用在薄壁管道的连接且只能在较低压的管道使用。因此，开发连接方便、应用范围广且抗拉拔力强的管件，是提高管道质量水平的需要。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种适合连接各种壁厚的管道，安装十分方便，并且具有抗拉拔自锁功能的插入式管件，以解决目前卡压式管件存在安全可靠性较差的问题。
本发明专利的插入式管件由插入件1、钢球2、O型胶圈3、圆锥形斜面4、连接管子5和圆环形凹槽6组成。插入件1的外径比连接管子5的内径稍小，其外圆表面有一条圆环形凹槽6，圆环形凹槽6的一边槽边具有圆锥形斜面4，圆环形凹槽6内并靠安放数量多粒并排列成圆环的钢球2和O型胶圈3，O型胶圈3的圆环内径比圆环形凹槽6底径小，圆环形凹槽6底径加两个O型胶圈3线径的尺寸比连接管子5内径大、加两个钢球2直径的尺寸比连接管5的内径稍小，圆锥形斜面4的角度在8度左右，胶圈3的圈径内孔比圆环形凹槽6的底径小。该管件的工作原理是：将钢球2和O型胶圈3并靠安装在圆环形凹槽6内，再插入连接管子5内，这时由于O型胶圈3的径向尺寸被压缩变小令其轴径尺寸变宽从而将处在圆锥形斜面4旁边的钢球2逼入圆锥形斜面4与连接管5内孔表面形成的楔形斜面内，被这楔形斜面夹紧，令连接管子5的内孔和插入件1获得过盈的配合的相互紧套力。当连接管子5承受更高的压力或外力产生轴向拉拔位移时，钢球2在连接管子5向右移动的摩擦力作用下，进一步进入更窄的楔形斜面内，通过钢球2对连接管子产生一个更大的径向压迫力，令连接管子5与插入件1获得更大的过盈配合的相互紧套力，这个径向压迫力会随着管子的拉拔力增加而增加，并以径向的压迫力产生的轴向摩擦阻力阻止管子5从管件中拉脱；当这种管件的圆锥形斜面4的斜度在4度左右时，就可令钢球2对管子产生阻止轴向移动的阻力大于管子拉拔力的抗拉拔自锁功能。这种管件只需对外径比连接管5内径稍小的插入件滚制或车制凹槽就可完成管件的插入件的制作，其管件的件身可以是弯头、堵头、三通、四通等，因此这种管件的制作成本十分低廉。管件一经插入管子，便可牢固结合，并令管子的抗拉拔力达到焊接或法兰连接的强度，其连接的方便性和应用成本的低廉性都比目前应用的所有连接方式的管件都具有明显的优势。这对打造具有我国自主创造的先进产品有着重要的意义。
附图说明
图1、插入式管件
1、插入件；2、钢球；3、O型胶圈；4、圆锥形斜面；5、连接管子；6、圆环形凹槽
具体实施方式
将数量多粒的钢球2靠向圆锥形斜面4，并与O型胶圈3并靠一起安放在插入件1的圆环形凹槽6内，然后将插入件1插入连接管子5内，并令O型胶圈3的线径径向压缩比大于15％，令管件具有严密的密封性。这时，安放在圆环形凹槽6内的O型胶圈3的线径由于径向尺寸的变小而轴向尺寸变大，从而令靠边的钢球2在O型胶圈3形变的压力下被压入插入件1的圆锥斜面4与连接管子5内孔表面形成的楔形斜面上，并被这楔形斜面夹紧，并令连接管子5与插入件1获得过盈配合的相互紧套力，以他们之间的径向压力产生轴向的摩擦力，阻止管子5的拉脱，完成管件对管子的连接。当管子承受更高压或外力发生向外拉脱位移时，已被夹紧的钢球2会在管子的向右移动的带动下，进一步进入插入件1的圆锥斜面4与连接管子5内孔表面形成的更窄楔形斜面内，令连接管子5与插入件1获得更大的过盈量配合的相互紧套力，以更大的轴向摩擦阻力阻止连接管5的位移，其摩擦阻力会随着管子5的拉拔力增加而增加。当圆锥斜面的斜度在4度左右时，具有抗拉拔自锁功能。
当插入件1的圆锥形斜面4选取较大的斜度或连接的管子抗胀强度较低时，可以在插入件1上设置多条圆环形凹槽6，令插入件1与连接管子5获得多个过盈配合的相互紧套力，以叠加的轴向摩擦阻力满足工况的要求。
本专利管件由于插入件1小于连接管子5，所以其管件的外径可以较细，且只需轴向插进便可完成安装，从而令应用本专利管件连接的管道所需的施工安装空间可以很小，很细的管井或很狭小的安装场所也可使用。
由于这种插入式管件的弯头、三通、四通、直通、堵头等管件的端口都具有插入件1，以及螺纹转换插入式弯头、三通、四通、直通管件的一端具有螺纹接口，其余管件的端口是插入件，所以应用这种管件进行管道的施工十分方便、简捷。
这种插入式管件的插入件外径比连接管子的内孔稍小，插入件上有圆环形凹槽，圆环形凹槽的一边槽边是具有圆锥形斜面，钢球靠向圆锥形斜面与O型胶圈并靠一起安放在圆环形凹槽内，圆环形凹槽底径加两个钢球直径的尺寸比连接管子的内孔稍小、加两个O型胶圈线径的尺寸比连接管子内径大，插入件一经插进连接管子，插入件与连接管子之间通过钢球获得过盈配合的相互紧套力，阻止管子的拉脱；管件连接时，钢球被O型胶圈压入连接管子内孔表面与插入件圆锥形斜面形成的楔形斜面内，令连接管子与插入件获得过盈配合的相互紧套力；当连接管向外拉拔位移时，钢球进一步进入连接管内孔表面与插入件圆锥形斜面形成的更窄楔形斜面内令连接管子与插入件获得更大过盈量配合的相互紧套力；安放在圆环形凹槽上的数量多颗粒的钢球排列成圆环；O型胶圈的圆环内径比圆环形凹槽底径小；插入式管件的管身可以弯头、三通、四通、直通、堵头，管件的端口是插入件；螺纹转换插入式管件的一端是螺纹接口，其余端口是插入件；插入件的圆环形凹槽和圆锥形斜面可以是切削加工成型，也可以是滚压加工成型；钢球在管件连接时，是依靠O型胶圈形变的压力进入插入件的圆锥形斜面与连接管子内孔表面形成的楔形斜面内；在连接后，是依靠连接管子的拉拔位移来进一步进入更窄的楔形斜面内；插入件上设置有1条或多条的圆环形凹槽，多条圆环形凹槽管件的抗拉脱力等于多条楔形斜面产生的轴向摩擦力的叠加值。
Claims (9)
1.一种插入式管件，其特征在于：管件的插入件外径比连接管子的内孔稍小，插入件上有圆环形凹槽，圆环形凹槽的一边槽边是具有圆锥形斜面，钢球靠向圆锥形斜面与O型胶圈并靠一起安放在圆环形凹槽内，圆环形凹槽底径加两个钢球直径的尺寸比连接管子的内孔稍小、加两个O型胶圈线径的尺寸比连接管子内径大，当管件的插入件插进连接管子进行连接时，处在插入件圆环形凹槽上的O型胶圈由于线径被连接管子内孔压缩，令其线径的径向尺寸缩小，轴向尺寸变宽，形成对管子密封的同时又将并靠的钢球压入插入件圆锥斜面与连接管子内孔形成的楔形斜面上，令插入件与连接管子获得过盈配合的相互紧套力，实现管件对管子的抗拉拔的密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：当连接管子向外拉拔位移时，钢球进一步进入连接管子内孔表面与插入件圆锥形斜面形成的更窄楔形斜面内令连接管子与插入件获得更大过盈量配合的相互紧套力。
3.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：安放在圆环形凹槽上的数量多颗粒的钢球排列成圆环。
4.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：O型胶圈的圆环内径比圆环形凹槽底径小，当管件与连接管子相互插进后，其胶圈线径的径向压缩比大于15％。
5.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：插入式管件是弯头、三通、四通、直通或堵头，管件的端口是插入件。
6.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：插入式管件是弯头、三通、四通和直通，插入式管件的一端是螺纹接口，其余端口是插入件。
7.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：插入件的圆环形凹槽和圆锥形斜面是切削加工成型或滚压加工成型。
8.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：钢球在管件连接时，是依靠O型胶圈线径的径向尺寸变小，形成轴向尺寸变大的形变压力进入插入件的圆锥形斜面与连接管子内孔表面形成的楔形斜面内；在连接后，是依靠连接管子的拉拔位移带动进一步进入更窄的楔形斜面内。
9.根据权利要求1所述的一种插入式管件，其特征在于：插入件上设置有1条或多条的圆环形凹槽，多条圆环形凹槽管件的抗拉脱力等于多条楔形斜面产生的抗拉脱力的叠加值。
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