CN106287061A - 一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管 - Google Patents

Abstract

本发明为一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，包括挠性管体、扣压接头，所述挠性管体由内向外依次包括内胶层、骨架层、外胶层，所述挠性管体的两端分别对称设置有所述的扣压接头。所述扣压接头包括外压环、内压环，所述外压环外套在所述挠性管体端部的内胶层外，所述骨架层前端向外向后翻折反包住所述环形盘前端面与侧壁，所述挠性管体的内胶层、骨架层、外胶层、外压环、内压环经硫化一体成型。通过其管体两端的对称结构以及扣压接口的结构，解决了传统接管易蠕变、老化、失效、存在拔脱风险、接头结构复杂、自重大、挠性差、减振降噪效果差、位移补偿性能不足，焊缝容易开焊的技术问题。

Description

一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管

技术领域

本发明涉及一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，属于管道连接件技术领域，主要用于各类油、水等工作介质的管路系统。

背景技术

在石油、化工、船舶等各类工业领域中，液压、气压等管路在热胀冷缩、振动冲击等因素的作用下，会产生相应的力和位移，因此在管路系统中大量采用橡胶挠性管体，起到减振降噪、抗冲击、位移补偿和传递介质的作用，在设计和使用中，不仅需要考虑管体耐压强度、耐疲劳性能、位移补偿能力等要求，还需要考虑挠性管体规格尺寸、产品重量和接头安全可靠性等要求。

通常管路系统设计中，在正常工作状态且具备一定的安装空间的情况下，多使用具有较低刚度、较大位移补偿量的挠性管体产品；挠性管体的安装使用条件确定后，一方面需要考虑保证管体性能，另一方面需要考虑接头可靠性，然后需要通过优化设计将挠性管体各方面性能达到理想状态。通常在设计过程中，通过管体结构设计、材料选用以及合理的工艺过程可以实现挠性管体管体性能，而对于挠性管体接头结构，需要根据不同安装使用条件来进行设计和选用。

在传统技术中，DN150通径以下的低刚度挠性管体多采用扣压式接头结构(见图1)，通过扣压将接头外套顶压变形，压力作用在管体骨架材料上，达到一定的周向压合面积，从而保证接头的密封性和抗拔脱性，在常规设计中，工作压强不变，随着通径的增加，作用在接头上的拔脱力呈通径的平方增加，需要增加扣压量来保证接头的有效性，但压合力仅是随着通经单次方增加，当通径超过DN150时，不仅扣压设备和工艺需要重新调整，为了保证接头抗拔脱性扣压深度也必须随之增加，而骨架材料因此发生断裂失效的可能性大大增加，扣压量将达到一个极限，如采用该结构需要更为细致复杂的分析计算，但仍无法完全避免风险。因此，在通常设计和使用中大口径的挠性管体更多采用翻边活法兰式(见图2)、固定法兰式(见图3)等结构，或直接采用金属波纹管或刚性连接方式。翻边活法兰式挠性管体、固定法兰式挠性管体以及金属波纹管在安装使用中各有优劣，简述如下：

翻边活法兰式挠性管体：法兰可自由旋转，便于安装，但密封面采用橡胶翻边结构，易蠕变、老化导致失效，且存在拔脱风险，不适用于长度较大的挠性管体；

固定法兰式挠性管体：接头具有优异的抗拔脱性和密封性，但法兰为固定总成，不便于安装，接头结构复杂导致挠性管体重量较大；

金属波纹管：可适应各类安装条件，环境适应性、耐候性强，但刚度较大，金属管体减振降噪效果差，位移补偿性能不足，需要安装限位保护且存在焊缝开焊等风险。

所以亟需一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，来解决传统接管易蠕变、老化、失效、存在拔脱风险、接头结构复杂、自重大、挠性差、减振降噪效果差、位移补偿性能不足，焊缝容易开焊的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，来解决传统接管易蠕变、老化、失效、存在拔脱风险、接头结构复杂、自重大、挠性差、减振降噪效果差、位移补偿性能不足，焊缝容易开焊的技术问题。

本发明采用以下的技术方案：

一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，包括挠性管体、扣压接头，所述挠性管体(10)由内向外依次包括内胶层(2)、骨架层(3)、外胶层(4)，所述挠性管体(10)的两端分别对称设置有所述的扣压接头；所述的扣压接头为轴向扣压接头，所述轴向扣压接头是由设置在内胶层(2)外的外压环(5)及设置在骨架层(3)外的内压环(6)夹持翻转反包后的骨架层(3)后与所述挠性管体(10)经硫化一体成型，所述内压环(6)外设置活套法兰(1)。

所述骨架层(3)选取2至6层芳纶帘线螺旋缠绕且相邻两层之间交叉缠绕，芳纶帘线密度9-10根/cm，平衡角为52°至56°，在相邻的芳纶帘线层间铺设一层0.6至0.8mm厚的薄橡胶片，在管体两端骨架层(3)最外层帘线上铺设一层芳纶帘布补强层。

所述轴向扣压接头中，所述活套法兰(1)为法兰盘结构，所述扣压接头包括外压环(5)、内压环(6)，所述外压环(5)、内压环(6)为环形套结构，所述外压环(5)外套在所述挠性管体(10)端部的内胶层(2)外，所述的内胶层(2)端部外设置有一圈环形的凸台(21)，所述外压环(5)内圈端部设置有与其对应的环形凹陷(51)，所述凸台(21)嵌入所述凹陷(51)内形成接头与管内输送介质的密封结构；所述外压环(5)沿其外圈向后翻折使其截面呈L型，翻出部分是筒形压环(52)；

所述内压环(6)前端沿其端面向外翻折使其截面呈倒立的L型，所述内压环(6)套在所述骨架层(3)外的部分是筒形外套(62)，所述筒形外套(62)后端与所述外胶层(4)的接触面成斜面相抵，所述外胶层(4)的接触面位于该斜面之上与所述筒形外套(62)的接触面构成与管体外部的密封结构；所述内压环(6)外翻的部分是环形盘(61)，所述骨架层(3)前端向外向后翻折反包住所述环形盘(61)前端面与侧壁，所述环形盘(61)嵌入所述外压环(5)的L形被包裹，所述环形盘(61)的前端面与所述外压环(5)的后端面相抵并加持所述骨架层(3)，所述筒形压环(52)外套所述环形盘(61)并夹持所述骨架层(3)前端，所述筒形压环(52)的高度小于所述环形盘(61)的厚度，所述活套法兰(1)套接在所述筒形外套(62)上并与所述环形盘(61)的后端面相抵，所述挠性管体(10)的内胶层(2)、骨架层(3)、外胶层(4)、外压环(5)、内压环(6)经硫化一体成型。

所述外压环(5)、内压环(6)、活套法兰(1)是金属材料制成。

所述外压环(5)、内压环(6)的接触面设置有相互咬合的波浪形或倒锯齿状的齿牙(7)咬合压紧所述骨架层(3)。

所述挠性管体内胶层(2)、外胶层(4)为橡胶材质，所述骨架层(3)采用浸胶芳纶帘线制作，所述挠性管体(10)经硫化一体成型；所述外压环(5)、内压环(6)接触面涂胶。

所述内压环(6)的外翻转折角为圆弧过渡，所述的外压环(5)对应该圆弧设置弧线过渡。

本发明的优点如下：

1.挠性管体由金属接头和橡胶管体两部分组成，通过将接头压合、硫化和管体进行一体化成型，再巧妙地利用管路安装方式对接头起到夹合自锁作用，保证了接头良好的抗拔脱性能；接头法兰为活法兰结构，密封面为刚性密封，可按各种标准进行设计，具有安装方便、密封性好和可靠性高等特点；管体采用高性能芳纶帘线作为骨架增强层材料，芳纶为非金属材料，具有超高强度、高模量、耐曲挠、重量轻等性能特点，可以实现挠性接管管体的高耐压强度、较低刚度、高抗疲劳性能和良好的振动噪声阻隔性能。

2.管体结构由内、外胶层和骨架层组成，骨架层采用多层芳纶帘线螺旋缠绕形式，形成类似弹簧结构，给挠性接管提供位移补偿能力，且相邻两层之间交叉缠绕，给挠性接管提供平衡能力；可以实现挠性接管的平衡性能和位移补偿能力的统一。在正常使用时，管体不伸长也不缩短，不给系统带来附加的力和位移；在管系热涨冷缩或受外力需要变形时，管体能够提供相应的位移补偿能力。在每层芳纶帘线层铺设一层薄橡胶片，起到粘合和缓冲作用，大大降低管体刚度；在管体两端最外层帘线上铺设一层芳纶帘布补强层，补偿管体刚度降低对接头强度的影响。本设计结构适用于DN32通径以上的挠性接管，尤其适用于DN150及以上大口径管路系统挠性接管的设计和制造。

3.本发明轴向扣压接头结构通过骨架层翻起反包结构，将传统径向扣压形式转换为轴向扣压，两者扣压尺寸相当，即在保证接头强度、抗拔脱性和可靠性的前提下，节省了轴向空间尺寸，与同等长度的普通挠性管体相比，管体挠性段更长，减振抗冲性能更优。采用硫化一体化成型技术使该接头与管体更加牢固结合，强化了接头的强度、抗拔脱性和安全可靠性。采用本发明轴向扣压接头结构实现了以小的法兰接头尺寸获得良好的接头强度、抗拔脱性、密封性和可靠性；

4.本发明轴向扣压接头安装后，由螺栓固定，接头各部分夹合，内、外压环的结构设计及由于设计加工相吻合的波浪状或有角度的倒锯齿状结构，将骨架层压紧后，内、外压环压合锁紧可实现自锁功能，随着管体内介质压强的增大，作用在接头骨架层上压合力也相应增大，进一步加强自锁功能，达到接头设计的理想力学状态；在高压条件下自锁功能优势更加明显，进一步加强接头强度及可靠性。确保了其减振性、抗冲击性以及其可靠性。

5.本发明轴向扣压接头的挠性管体密封面为扣压接头刚性密封，不易老化、可实现多次安装拆卸、安装精度要求低、可靠性高，选用适当的密封件可以有效保证连接密封性；相比传统翻边活法兰式接头结构的密封面，其采用橡胶翻边结构的密封面，易蠕变、易老化、多次安装使用易造成橡胶面破坏、安装精度要求高导致密封失效。

6.本发明轴向扣压接头结构简单，制造方便，配合活套法兰旋转自如可以在小空间实现安装灵活轻。

7.采用轴向扣压接头结构及低刚度平衡挠性管体的大口径挠性管体，工作压力下挠性接管长度变形小于5mm，通径DN32～DN100范围内爆破压力可达到25～20MPa，通径DN125～DN250爆破压力可达到15～12MPa；1.33倍工作压力下脉冲疲劳达到40万次无损坏；轴向位移补偿可达6mm/100mm，径向位移补偿可达5mm/100mm，振动插入损失值大于8dB。

附图说明：

图1为传统技术的扣压式结构示意图；

图2为传统技术的法兰式接头结构示意图；

图3为传统技术的固定法兰式接头结构示意图；

图4为本发明的整体结构示意图；

图5为本发明截面结构的示意图；

图6为本发明与管路对接结构的示意图；

图7为本发明外压环结构示意图；

图8为本发明内压环结构示意图；

图9为本发明活套法兰结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

实施例1

参加附图4-8，一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，包括挠性管体、扣压接头，所述挠性管体10由内向外依次包括内胶层2、骨架层3、外胶层4，所述挠性管体10的两端分别对称设置有所述的扣压接头；所述的扣压接头为轴向扣压接头，所述轴向扣压接头是由设置在内胶层2外的外压环5及设置在骨架层3外的内压环6夹持翻转反包后的骨架层3后与所述挠性管体10经硫化一体成型，所述内压环6外设置活套法兰1。

所述骨架层3选取2至6层芳纶帘线螺旋缠绕且相邻两层之间交叉缠绕，芳纶帘线密度9-10根/cm，平衡角为52°至56°，在相邻的芳纶帘线层间铺设一层0.6至0.8mm厚的薄橡胶片，在管体两端骨架层(3)最外层帘线上铺设一层芳纶帘布补强层。

所述轴向扣压接头中，所述活套法兰1为法兰盘结构，所述扣压接头包括外压环5、内压环6，所述外压环5、内压环6为环形套结构，所述外压环5外套在所述挠性管体10端部的内胶层2外，所述的内胶层2端部外设置有一圈环形的凸台21，所述外压环5内圈端部设置有与其对应的环形凹陷51，所述凸台21嵌入所述凹陷51内形成接头与管内输送介质的密封结构；所述外压环5沿其外圈向后翻折使其截面呈L型，翻出部分是筒形压环52；

所述内压环6前端沿其端面向外翻折使其截面呈倒立的L型，所述内压环6套在所述骨架层3外的部分是筒形外套62，所述筒形外套62后端与所述外胶层4的接触面成斜面相抵，所述外胶层4的接触面位于该斜面之上与所述筒形外套62的接触面构成与管体外部的密封结构；所述内压环6外翻的部分是环形盘61，所述骨架层3前端向外向后翻折反包住所述环形盘61前端面与侧壁，所述环形盘61嵌入所述外压环5的L形被包裹，所述环形盘61的前端面与所述外压环5的后端面相抵并加持所述骨架层3，所述筒形压环52外套所述环形盘61并夹持所述骨架层3前端，所述筒形压环52的高度小于所述环形盘61的厚度，所述活套法兰1套接在所述筒形外套62上并与所述环形盘61的后端面相抵，所述挠性管体10的内胶层2、骨架层3、外胶层4、外压环5、内压环6经硫化一体成型。

所述外压环5、内压环6、活套法兰1是金属材料制成。

所述外压环5、内压环6的接触面设置有相互咬合的波浪形或倒锯齿状的齿牙7咬合压紧所述骨架层3。

所述挠性管体内胶层2、外胶层4为橡胶材质，所述骨架层3采用浸胶芳纶帘线制作，所述挠性管体10经硫化一体成型；所述外压环5、内压环6接触面涂胶。

所述内压环6的外翻转折角为圆弧过渡，所述的外压环5对应该圆弧设置弧线过渡。

本发明的主要技术方案是对橡胶管体和接头结构进行优化设计，主要包括以下几方面内容：

管体材料设计：充分考虑环境要求、耐介质要求、与骨架材料的粘合要求、与接头金属材料的粘合要求以及抗老化、抗疲劳、气密性等技术条件，采用橡胶材质，以达到良好的环境适应性和良好的力学性能；

骨架材料设计：采用浸胶芳纶帘线作为管体骨架增强层材料，利用芳纶纤维所具有的超高强度、高模量、耐高温、耐酸、耐碱、重量轻以及良好的绝缘性和抗老化性等性能特点，通过浸胶工艺，实现芳纶与橡胶材料的良好结合；骨架层使挠性接管获得高强度、低刚度、平衡性、高抗疲劳性和良好的振动噪声阻隔等力学性能；骨架层采用多层芳纶帘线螺旋缠绕形式，形成类似弹簧结构，给挠性接管提供位移补偿能力，且相邻两层之间交叉缠绕，给挠性接管提供平衡能力，通过缠绕角度的设计和工艺参数的控制，可以实现挠性接管的平衡性能和位移补偿能力的统一；在正常使用时，管体不伸长也不缩短，不给系统带来附加的力和位移；在管系热涨冷缩或受外力需要变形时，管体能够提供相应的位移补偿能力。在每层芳纶帘线层铺设一层薄橡胶片，起到粘合和缓冲作用，大大降低管体刚度；在管体两端最外层帘线上铺设一层芳纶帘布补强层，补偿管体刚度降低对接头强度的影响。

轴向扣压接头结构设计：应用“活法兰自锁”接头结构，使管体材料、骨架材料以物理、化学相结合的方式与金属接头有效结合，并以“夹合自锁”的结构方式，使管体与法兰接头形成牢固可靠的一体化结构，在保证管体达到理想的力学状态同时，法兰接头具备优良的抗拔脱性和密封性，从而达到挠性接管最优化的结构设计。

本发明轴向扣压接头使用方法与自锁原理：

将挠性管体与管路连接，需要对接的管路接口同样为法兰接口，本方案中的所述活套法兰轴向扣压接头与法兰接口对接通过螺栓连接预紧。此时通过不断预紧螺栓，两法兰不断被预紧挤压，与此同时，压合所述外压环、内压环。外翻的骨架层因而被自然压紧，由于设置有相互咬合的波浪形或倒锯齿状的齿牙7，从而形成了自锁功能，随着管体内介质压强的增大，作用在接头骨架层3上压合力也相应增大，进一步加强自锁功能，在高压条件下自锁功能优势更加明显。另外所述管体内胶层的凸台由于卧入了所述凹陷内，所述外压环也会促进压合所述管体内胶层端面与需要对接接口端面。也就是说，螺栓的预紧不但对接固定了接口，还压紧了所述骨架层。本发明大幅简化了连接结构，接头结构的长度缩减了，方便了安装、降低了自重、可以在狭小空间内完成安装。

采用本发明轴向扣压形式在较小的空间内实现接头与管体压合成型，将法兰接头的密封部位设计为内、外压环复合结构，内、外压环设计加工相吻合的波浪状或有角度的倒锯齿状结构，内、外压环经处理后将管体骨架材料端部扣合压紧，通过硫化成型，使接头与骨架材料结合为一体；当法兰安装过程中用螺栓逐渐紧固时，内、外压环压合锁紧，骨架材料与接头连接更加紧密，强化了接头强度、可靠性和抗拔脱性，且由于采用该接头的挠性管体密封面为金属刚性密封，选用适当的密封件可以有效保证连接密封性，同时不易老化。

加工时，接头内、外压环的压合面经过喷砂、清理、喷涂胶黏剂、烘干，达到与橡胶及骨架材料良好粘合的要求；按传统方法完成挠性管体管体包覆、缠绕后，安装接头并将管体骨架材料翻起用内、外压环夹合，采用工装压紧，骨架材料与接头硫化成型，使接头与骨架层3、内胶层2、外胶层4结合为一体构成整体。采用内、外压环接触面喷涂胶粘剂来保证骨架材料与扣压接头的粘合强度。

本发明轴向扣压接头结构以小的法兰接头尺寸获得良好的接头强度、抗拔脱性、密封性和可靠性，且接头结构简单、重量轻、安装方便；可通过材料设计、接口尺寸设计和管体结构设计使挠性管体适用于不同的接口形式、公称通径、工作介质等多种工况。采用轴向扣压接头结构及低刚度平衡挠性管体的大口径挠性接管，工作压力下挠性接管长度变形小于5mm，通径DN32～DN100范围内爆破压力可达到25～20MPa，通径DN125～DN250爆破压力可达到15～12MPa；1.33倍工作压力下脉冲疲劳达到40万次无损坏；轴向位移补偿可达6mm/100mm，径向位移补偿可达5mm/100mm，振动插入损失值大于8dB。

有效保证设备和管路系统的安全可靠性。

本发明挠性管体应用实例1:

按照上述设计方案设计并试制挠性接管，分析其结构可行性和性能可靠性。

挠性接管通径DN250，工作压力3.0MPa，工作介质海水，接口尺寸按照GB2501标准设计，总成长度400mm，安全系数满足3倍以上。

按照上述要求，挠性接管设计过程如下：

为保证挠性接管管体材料具备相应的环境适应性，内、外胶层选用对海水和大气环境具有良好适应性的氯丁橡胶作为主体材料设计配方，主要物理性能如下：

硬度：65±5°；

拉伸强度≥13MPa；

扯断伸长率≥400％；

300％定伸强度≥6MPa；

阻燃性能：有焰燃烧和无焰燃烧时间之和小于30s；

选用1670dtex/1×3规格芳纶帘线作为骨架材料，其物理性能如下：

扯断强力≥750N/根；

与胶料粘合强度(H抽出)≥130N/cm；

挠性接管接头依据GB2501接口尺寸设计，采用本发明活法兰自锁接头形式(见图5)，考虑其工作压力3.0MPa，接头抗拔脱段设计约30mm，夹合部分长度约60mm可以保证管体的密封性能和抗拔脱性能满足要求；

耐压强度分析计算：

根据设计要求，确定DN250挠性接管管体骨架材料为4层交叉缠绕结构，

内胶层

内胶层厚度预定为3.5mm，胶片规格：400mm×810mm×3.5mm；

骨架层

骨架层骨架材料选取高强度芳纶帘线，帘线密度9.45根/cm，预定平衡角为53°，在相邻的芳纶帘线层间铺设一层0.6～0.8mm厚的薄橡胶片，在管体两端最外层帘线上铺设一层同规格芳纶帘布补强层。

外胶层

外胶层厚度预定为5.0mm，胶片规格：290mm×890mm×5mm；

爆破压力验证

帘线根数(一圈内芳纶帘线铺设的根数＝周长×COS(缠绕角)×帘线密度)计算：

一层：N1＝3.14×258×COS(53°)×0.945＝460根

二层：N2＝3.14×263×COS(53°)×0.945＝468根

三层：N3＝3.14×268×COS(53°)×0.945＝476根

四层：N4＝3.14×273×COS(53°)×0.945＝484根

总根数∑N＝N1+N2+N3+N4＝460+468+476+484＝1888根

帘布包覆缠绕行程T计算：

T＝πD/tg53°＝3.14×264.1÷1.327＝625mm

爆破压力PB计算及验证：

PB＝2∑NRsin53°/DT＝2×1888×750×0.798÷264.1÷625

＝13.6MPa＞9.0MPa

由爆破压力计算结果可以看出，DN250规格挠性接管耐压强度大于3倍工作压力，满足耐压强度设计要求。

本发明轴向扣压接头应用例2:

按照本发明轴向扣压接头结构及其一体化成型技术设计方案试制挠性接管，分析验证接头可靠性。

挠性接管通径DN250，工作压力3.0MPa，工作介质水，接口尺寸按照GB2501标准设计。

按照上述要求设计挠性接管接头见图6。

按照接口尺寸设计法兰接头零件，骨架材料采用浸胶芳纶帘线，接头内、外压环贴合面采用专用黏合剂处理，按照工艺设计完成管体包覆工序后，安装金属接头零件，将骨架材料层翻起涂刷胶粘剂，夹合在内、外压环之间并用专用工装压紧，从而保证硫化后挠性接管接头的抗拔脱性。

对接头部分受力情况进行分析：

1)工作状态下，挠性接管充压3.0MPa，安全系数设计为3倍额定工作压力时，作用在管体单位长度上的力为：F＝3PS＝3×3.0MPa×(π×250mm×1mm)＝7065N，即单位长度管体受力约7.07kN/mm；

2)芳纶帘线规格为1670dtex/1×3，其断裂伸长率约4％，扯断强力约750N，拉伸模量780cN/dtex，弹性模量120GPa，帘线缠绕角度为53°，帘线层数为4层，挠性接管达到安全系数，即3倍额定工作压力作用下，管体轴向最大变形约2.9mm，轴向变形约2.5mm，在此作用力下，对单层骨架材料所受拉力约为0.85kN/mm；

3)参照接头设计结构尺寸(图6)，内、外压环贴合面为带有一定角度的凸缘/凹槽结构，对骨架材料压合锁紧后，骨架材料所受拉力在凸缘/凹槽压合位置可分解为垂直于斜面的法向力和沿斜面方向的切向力，这里的切向力即可视为接头位置骨架材料受到的拔脱力，对该位置骨架材料进行受力分析，计算得单层骨架材料所受拔脱力约为0.61kN/mm；

4)通过试验测试，经过处理的橡胶与金属的粘合强度为22kN/m，骨架材料与橡胶的粘合强度为13kN/m(H抽出)；

5)12-M24螺栓紧固后，螺栓预紧力近似为内、外压环对芳纶帘线的自锁作用力：P0＝σ0·As＝0.5σs·As＝0.5×640N/mm2×353mm2＝112960N≈113kN；P0为预紧力，σs为螺纹性能等级，As为螺纹部分危险剖面的计算直径。

6)骨架材料被内、外压环夹合部分长度约60mm，故单层骨架材料所受拔脱力约37kN，夹合部分橡胶与金属粘合强度约为1.32kN，骨架材料与橡胶粘合强度约为0.78kN，内、外压环给帘线的自锁作用力约为113kN。

由此可见，骨架材料所受粘合力与自锁作用力的共同作用力，远远大于挠性接管在3倍工作压力下所受拔脱力，从理论角度分析，挠性接管在额定工作状态下不可拔脱。

对上述应用实例1、2试制样件进行性能测试：

1)对挠性接管内部注水充压至额定工作压力，保压15min，长度伸长2mm，管体无异常；

2)对挠性接管充压至2倍额定工作压力，保压30min，长度伸长2.5mm，管体无异常；

3)对挠性接管持续充压，至12.5MPa，管体中部爆破，接头仍保持完好；

4)对挠性接管以周期50～60次/min，0～1.33倍额定工作压力进行压力脉冲试验，40万次脉冲试验后管体无异常，接头状态良好；

5)对挠性接管内部注水充压至额定工作压力，一端固定，另一端以24mm的轴向位移进行拉伸和压缩、20mm的径向位移进行剪切，各进行20次极限位移补偿试验后管体无异常，接头状态良好；

6)对挠性接管内部注水充压至额定工作压力，一端固定，另一端以12mm的轴向位移进行拉伸和压缩、10mm的径向位移进行剪切，各进行1500次拉压、剪切疲劳试验后，管体无异常，接头状态良好。

7)工作压力下，进行插入损失试验(10～2KHz)，轴向插入损失值10dB，径向插入损失值8dB。

通过试验测试对活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管可靠性进行验证，该接头结构和管体在受到极限拉伸、压缩、剪切，以及各方向冲击位移、内部压力脉冲等各种工况下，均能保证良好的抗拔脱性和密封性，具有极高的安全可靠性，完全满足常规挠性管体的安装使用要求。

综上所述，本发明所述活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管结构具有结构合理、制造工艺简单、抗拔脱能力强等优点，具有极高的安全可靠性，且其重量轻，尺寸小，可满足小空间的挠性管体安装需求，具有良好的减振、降噪、抗冲击、位移补偿等性能，适用于各领域挠性管体设计和加工制造。

Claims (7)

1.一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，包括挠性管体、扣压接头，所述挠性管体(10)由内向外依次包括内胶层(2)、骨架层(3)、外胶层(4)，其特征在于：所述挠性管体(10)的两端分别对称设置有所述的扣压接头；所述的扣压接头为轴向扣压接头，所述轴向扣压接头是由设置在内胶层(2)外的外压环(5)及设置在骨架层(3)外的内压环(6)夹持翻转反包后的骨架层(3)后与所述挠性管体(10)经硫化一体成型，所述内压环(6)外设置活套法兰(1)。

2.根据权利要求1所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述骨架层(3)选取2至6层芳纶帘线螺旋缠绕且相邻两层之间交叉缠绕，芳纶帘线密度9-10根/cm，平衡角为52°至56°，在相邻的芳纶帘线层间铺设一层0.6至0.8mm厚的薄橡胶片，在管体两端骨架层(3)最外层帘线上铺设一层芳纶帘布补强层。

3.根据权利要求1所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述轴向扣压接头中，所述活套法兰(1)为法兰盘结构，所述扣压接头包括外压环(5)、内压环(6)，所述外压环(5)、内压环(6)为环形套结构，所述外压环(5)外套在所述挠性管体(10)端部的内胶层(2)外，所述的内胶层(2)端部外设置有一圈环形的凸台(21)，所述外压环(5)内圈端部设置有与其对应的环形凹陷(51)，所述凸台(21)嵌入所述凹陷(51)内形成接头与管内输送介质的密封结构；所述外压环(5)沿其外圈向后翻折使其截面呈L型，翻出部分是筒形压环(52)；

所述内压环(6)前端沿其端面向外翻折使其截面呈倒立的L型，所述内压环(6)套在所述骨架层(3)外的部分是筒形外套(62)，所述筒形外套(62)后端与所述外胶层(4)的接触面成斜面相抵，所述外胶层(4)的接触面位于该斜面之上与所述筒形外套(62)的接触面构成与管体外部的密封结构；所述内压环(6)外翻的部分是环形盘(61)，所述骨架层(3)前端向外向后翻折反包住所述环形盘(61)前端面与侧壁，所述环形盘(61)嵌入所述外压环(5)的L形被包裹，所述环形盘(61)的前端面与所述外压环(5)的后端面相抵并加持所述骨架层(3)，所述筒形压环(52)外套所述环形盘(61)并夹持所述骨架层(3)前端，所述筒形压环(52)的高度小于所述环形盘(61)的厚度，所述活套法兰(1)套接在所述筒形外套(62)上并与所述环形盘(61)的后端面相抵，所述挠性管体(10)的内胶层(2)、骨架层(3)、外胶层(4)、外压环(5)、内压环(6)经硫化一体成型。

4.根据权利要求3所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述外压环(5)、内压环(6)、活套法兰(1)是金属材料制成。

5.根据权利要求3所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述外压环(5)、内压环(6)的接触面设置有相互咬合的波浪形或倒锯齿状的齿牙(7)咬合压紧所述骨架层(3)。

6.根据权利要求3所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述挠性管体内胶层(2)、外胶层(4)为橡胶材质，所述骨架层(3)采用浸胶芳纶帘线制作，所述挠性管体(10)经硫化一体成型；所述外压环(5)、内压环(6)接触面涂胶。

7.根据权利要求3所述的一种活法兰自锁接头大口径低刚度平衡挠性接管，其特征在于：所述内压环(6)的外翻转折角为圆弧过渡，所述的外压环(5)对应该圆弧设置弧线过渡。