CN105972344B - 一种大口径增强管材的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型大口径增强管道连接装置，属于管道连接辅助装置领域，所述增强管道包含内中外三层材料，其中中间层为增强层主要承受载荷，内外两层为功能层主要维持功能。本连接结构包括管材、内套筒、外套筒、密封圈和胶层，内外套筒直接与管道增强层通过电熔融连接，套筒边缘采用圆锥面接合形式并添加密封圈，使用本连接结构方案，能够同时满足管道连接所需要的结构强度、刚度以及密封性和流道一致等要求，且具有结构简单实用，安装方便的特点。

Description

一种大口径增强管材的连接结构

技术领域

本发明属于管道连接辅助装置领域，涉及一种新型大口径增强管道连接装置，能够解决在大口径高压力管道连接中接头设计困难的问题，在油气储运、给水等大口径管道应用领域具有很高的实用价值。

背景技术

大口径管道在油气储运等领域广泛应用，然而受材料、密封以及防腐蚀性能等限制，目前得到应用的大口径管道主要应用于低压情况下(通常低于0.6MPa)，大口径高压力管道应用一直得不到发展，一方面是由于大口径管道本身制造工艺复杂，成本较高，另一方面在于高压力情况下的大口径管道连接技术发展缓慢，连接中的关键技术得不到解决。由于制造技术的发展及制造成本的降低，目前制造大口径高压力管道已经成为可能，但是在此方面的连接技术发展仍然欠缺，迫切需要解决连接问题，推动大口径管道在油气储运等领域的实际应用。

大口径管材根据其应用环境及载荷情况，通常采用增强层+功能层的制造模式，增强层主要用于承受机械载荷，功能层主要用于维持形状、提供密封、防腐等功能。在已有的连接技术中，通常使用直接将管道承插连接方式，或采用复杂的机械连接方式，前者在大口径高压力情况下通常不能满足结构的机械载荷及功能要求，而后者由于结构复杂，生产安装十分不便，不能满足大量工业应用的要求，迫切需要一种简单易安装，满足强度、功能等要求的新型连接结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中连接强度不够、工艺复杂等问题，提出一种新型大口径增强管材的连接结构方案。所述增强管道包含内外三层材料，其中中间层为增强层承受载荷，内外两层为功能层维持功能。

本发明的一种大口径增强管材的连接结构，包括内套筒、外套筒、密封圈和胶层，外套筒管道增强层通过承插后电熔融的方式连接，内套筒与管材增强层通过涂胶后承插的方式连接，套筒边缘采用圆锥面接合形式并添加密封圈，使用本连接结构方案，能够同时满足管道连接所需要的结构强度、刚度以及密封性和流道完整等要求，且具有结构简单实用，安装方便的特点。

本发明的与现有技术不同之处在于：

(1)本结构内外双套筒直连增强层的高强度设计

(2)本结构对于减小管材连接部位应力集中的设计

(3)本结构维持内流道一致的设计；

(4)本结构端部圆锥面接合的自密封形式设计。

本发明的优点在于：

(1)结构部件数量少，能够方便得进行制造与安装，提高了施工效率；

(2)结构安全度高，采用内外双套筒的连接形式，保证了结构所需的连接强度，在连接处；

(3)内套筒的设计，创新性地解决了普通管材在连接处难以进行密封的问题，采用端部端面圆锥面接合的形式，配合管材输运的内压，在大压力情况下仍能维持很好的密封状态；

(4)在外套筒连接面使用电熔融连接，仅内套筒使用涂胶常温固化连接，不需要过大的过盈配合实现安装，在主承力的外套筒接合面不需要涂胶，施工过程复杂度与普通的单套筒管材承插连接几乎相当，且对安装人员操作要求不高，安装速度快。

附图说明

图1是本发明中的连接接头示意图；

图2为接头安装部件拆解图；

图3为外套筒切面及密封圈示意图

图4为安装过程示意图；

图5为安装效果示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

增强管材为内外三层材料，中间层为增强层主要承受载荷，内外两层为功能层主要维持功能，增强层的内壁设置内功能层，外壁设置外功能层，对需要连接的增强管材A和增强管材B接头处进行处理，将内功能层、外功能层去掉，使内功能层、外功能层的切面为圆锥面，增强层的切面为平面，本发明的应用于上述需要连接的增强管材的连接结构，如图1所示，包括内套筒、外套筒和密封圈；

内套筒为两层结构，包括内功能层和外增强层，内套筒两端切面为圆锥面，两个圆锥面分别与增强管材A、增强管材B的内功能层圆锥面切面相配合，连接面在组装时涂有胶层，两端相配合的切面之间分别设置密封圈，内套筒的外增强层与增强管材A、增强管材B的增强层之间在组装时涂有胶层；

外套筒为两层结构，包括内增强层和外功能层，外套筒两端切面为圆柱面和圆锥面组合结构，如图3所示，两端圆柱面分别与管材A、B外功能层外表面接触，两端圆锥面的分别管材A、B的外功能层圆锥面切面接触，这几个接触面上均预先放置胶层，以供后期熔融连接使用。

外套筒的外壁(即外功能层的外壁)两端分别设有引出接线端，外套筒的内壁(即内增强层的内壁)按照螺旋路劲缠绕有导线圈，从左侧的引出接线端一直缠绕到右侧的引出接线端，并分别与引出接线端焊接牢固，外套筒的内壁与增强管材A、增强管材B的增强层之间预先放置胶层，以供后期熔融连接使用；

外套筒两端的圆锥面切面分别与增强管材A、增强管材B的外功能层圆锥面切面相配合，之间预先放置胶层，外套筒两端的圆锥面切面与增强管材A、增强管材B的外功能层圆锥面切面相配合，之间预先放置胶层，圆柱面的中间位置镶嵌有密封圈；

内套筒的外壁面及两端的圆锥面切面涂胶后与增强管材A、增强管材B通过承插连接，外套筒的外壁面、两端的圆锥面切面及圆柱面切面预先放置胶层后与增强管材A、增强管材B承插连接，然后通过引出接线端通电，实现胶层融化，通过电熔融实现界面胶接连接。

本发明的连接方案具体为：

(1)将管材接头处按图2(a)和(d)所示截面形状进行加工，在管材接头处削去内外增强层，并保留内外增强层的边缘为圆锥面形；

(2)加工如图2(b)和(c)所示形状的内外套筒。外套筒包含内增强层和外功能层两层，外套筒内壁面(即外套筒的内增强层内壁面)使用一根铜丝从外套筒内增强层内壁面一侧螺旋缠绕至另一侧，并贴有与外套筒内增强层内壁面相同面积的薄层热熔胶，铜丝两端焊接至镶嵌在外套筒外功能层中的引出接线端，外套筒两端的切面为圆柱面和圆锥面组合结构(如图3所示)，圆柱面切面与管材A、管材B的外功能层外壁面相配合，圆锥面切面与管材A、B外功能层外壁面相配合，圆柱面切面的中间位置镶嵌有密封圈。内套筒包含内功能层和外增强层两层，内套筒边缘处切面为与管材A、B内功能层切面相配合的圆锥面，圆锥面的中间位置镶嵌有密封圈；

(3)按图4(a)、(b)、(c)所示的装配过程进行安装：首先在内套筒的外壁面和圆锥面切面上涂胶，将内套筒承插在管材A端头内壁面，如图4(a)所示，然后将外套筒承插在管材A端头外壁面，如图4(b)所示，再将管材B插入内外套筒之间，如图4(c)所示，使图1所示装配图中所有接触面贴合完好，最后在外套筒的两根引线端接入特定电压(以导线发热能够使热熔胶完全融化为准)，待内部热熔胶熔融接合完成，撤去电压，并将导线接头密封，装配示意图和装配拆解图如图5(a)、(b)所示。

在本发明连接方案下，使用了内外双套筒的设计，相比传统单套筒设计在连接长度相同的情况下具有更高的连接强度，套筒直接与管材的增强层相连接，避开了管材内外功能层强度较弱影响连接强度的问题，同时在主承力的外套筒与管材连接界面使用电熔融方式进行连接，而传统连接过程中需要较大的过盈配合量才能够提供一定的连接强度，进而造成施工装配十分麻烦的问题，或是涂胶连接形式容易在成粘和不均匀的问题。使用本本发明，能够同时满足管道连接所需要的结构强度、刚度以及密封性和流道一致等要求，且具有结构简单实用，安装方便的特点。本发明内外双套筒的设计，相比传统单套筒设计在连接长度相同的情况下具有更高的连接强度，套筒直接与管材的增强层相连接，避开了内外层强度较弱影响连接强度的问题。

本发明结构在套筒边缘与管材接合处采用圆锥面接合的方式，对于内套筒，安装后在管道内输送介质的内压载荷下，压力迫使内套筒边缘压在管材上，能够形成自密封的效果；对于外套筒，能够使结构刚度均匀过度，缓解在套筒边缘形成应力集中现象。内外套筒长度存在一定差值，同样能够缓解套筒边缘处管材可能的应力集中现象。

使用本发明连接结构，能够保持内部流道形状一致，不影响输送介质流动，减小了输送阻力。另外在连接结构中不采用机械连接形式，安装简便，实用性高。

Claims (2)

1.一种大口径增强管材的连接结构，应用两个增强管材的连接，增强管材为三层材料结构，中间层为增强层，增强层的内壁设置内功能层，外壁设置外功能层，将进行连接的增强管材A和增强管材B接头处内功能层、外功能层去掉，内功能层、外功能层的切面为圆锥面，增强层的切面为平面；

连接结构包括内套筒和外套筒；

内套筒为两层结构，包括内功能层和外增强层，内套筒两端切面为圆锥面，两个圆锥面分别与增强管材A、增强管材B的内功能层圆锥面切面相配合；

外套筒为两层结构，包括内增强层和外功能层，外套筒两端切面为圆柱面和圆锥面组合结构，两端圆柱面分别与增强管材A、增强管材B外功能层外表面接触，两端圆锥面与增强管材A、增强管材B的外功能层圆锥面切面接触，外套筒两端圆柱面与增强管材A、增强管材B外功能层外表面之间、外套筒两端圆锥面与增强管材A、增强管材B的外功能层圆锥面切面之间均预先放置胶层；

外套筒的外壁两端分别设有引出接线端，外套筒的内壁按照螺旋路径缠绕有导线圈，从一侧的引出接线端一直缠绕到另一侧的引出接线端，并分别与引出接线端固定连接，外套筒的内壁与增强管材A、增强管材B的增强层之间预先放置胶层；

外套筒两端的圆锥面切面分别与增强管材A、增强管材B的外功能层圆锥面切面相配合，之间预先放置胶层；

当增强管材A、增强管材B通过连接结构组装时，内套筒两端与增强管材A、增强管材B的内功能层圆锥面之间涂有胶层，内套筒的外增强层与增强管材A、增强管材B的增强层涂有胶层，内套筒涂胶后与增强管材A、增强管材B通过承插连接，外套筒与增强管材A、增强管材B承插连接，通过引出接线端通电，实现胶层融化。

2.根据权利要求1所述的一种大口径增强管材的连接结构，所述的连接结构还包括密封圈，

内套筒两端切面与增强管材A、增强管材B的内功能层圆锥面切面之间分别设置密封圈，外套筒两端的圆柱面与增强管材A、增强管材B外功能层外表面之间分别设置密封圈。