CN108443621A - 一种柔性复合管用管接头及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性复合管用管接头及其装配方法，包括内胀芯轴和外挤套筒，外挤套筒和内胀芯轴通过螺纹相互套接，组成同心环形筒状结构，内胀芯轴的外壁和外挤套筒的内壁在螺纹套接处的前端形成复合管道插放腔，与复合管道内基体层相接触的内胀芯轴的外壁上和与复合管道外保护层相接触的外挤套筒的内壁上分别设有环形凸起部，并相互错位分布。将复合管道插入管接头内，在外挤工装和内胀工装的紧压下压紧外挤套筒与复合管道外保护层以及内胀芯轴和复合管道内基体层，通过内胀芯轴和外挤套筒的内外共同作用，实现复合管道与管接头密封防拔脱连接。管接头的尾端为自由连接段，可根据实际需求通过螺纹、焊接等形式与其他结构部件进行连接。

Description

一种柔性复合管用管接头及其装配方法

技术领域

本发明涉及复合管道的连接领域，具体涉及一种柔性复合管用管接头及其装配方法。

背景技术

可靠和方便的连接方式是所有管道系统成功的基础。对于高压柔性复合管道的连接方法问题尤其显得突出，这是因为高压柔性复合管道连接时很难把两管端的增强材料连接起来形成力的传递结构，而高压柔性复合管通常又是应用于高工作压力，保证接头的密封性更不容易。事实上如果没有可靠的管接头，开发高压柔性复合管将无法进行，因为没办法进行耐压试验。所以在开发高压柔性复合管时必须从一开始就考虑连接的方法，特别注意连接方法的可靠性和方便性以及成本问题。

复合材料管道的连接方法通常有机械压紧方式和非机械压紧方式两大类。其中应用最为广泛的是机械压紧方式。机械压紧方式的原理是把复合管的各层依靠机械作用压紧到接头件上，实现密封的同时实现轴向负载的传递。但是，高压柔性复合材料管由于具有增强层，采用机械式压紧方式容易破坏增强层结构，尤其是针对于承压能力更高的、增强层为脆性较大复合材料的柔性复合管，增强层一旦破坏，将会造成负载的传递减弱，压力承受能力降低，容易发生泄漏事故。

因此，合理设计管接头结构，开发出连接快速、简便、低成本、连接可靠的管接头，是高压柔性复合管的一大难点，同时也是限制该种复合管道大规模应用的重要因素之一。

发明内容

为了克服现有管接头技术中的不足，本发明提供了一种柔性复合管用管接头及其装配方法，依靠合理的结构设计，在保证管接头密封性、耐压性的同时，保护了复合管增强层的完整性和连续性。

本发明采用以下的技术方案：

一种柔性复合管用管接头，包括管接头本体，所述管接头本体包括内胀芯轴和外挤套筒，所述外挤套筒在内胀芯轴的头段通过螺纹套接在内胀芯轴外，组成同心环形筒状结构，内胀芯轴的外壁和外挤套筒的内壁在螺纹套接处的前端形成复合管道插放腔；与复合管道内基体层相接触的内胀芯轴的外壁上依次排列设有若干第一环形凸起部，与复合管道外保护层相接触的外挤套筒的内壁上依次排列设有若干第二环形凸起部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部的截面均为牙形结构，第一环形凸起部和第二环形凸起部相互错位分布。内胀芯轴的尾端为自由连接段，可根据实际需求通过螺纹、焊接等形式与其他结构部件进行连接。

优选地，所述牙形结构的牙尖向所述管接头本体的内里倾斜，与管接头本体的横向成30-65度。

优选地，所述内胀芯轴头段的头部设有用于安装密封圈的密封槽。密封圈将复合管道与管接头进一步密封，实现复合管道与管接头的密封防拔脱连接。

优选地，设在所述内胀芯轴头段的头部的所述密封槽至少有两处。

优选地，所述内胀芯轴的外壁上的若干第一环形凸起部的后部设有环状限位部，所述环状限位部的高度大于第一环形凸起部的高度。防止复合管道与复合管道插放腔过盈配合。

优选地，所述外挤套筒的尾部设有排气孔。使得在装配过程中可以顺利排出被挤压的气体，防止产生内压破坏管道。

优选地，所述排气孔处设有气体监测器或液体监测器，可以随时监测接头处是否发生泄漏，提高使用安全性。

优选地，所述外挤套筒与复合管道的接触长度大于内胀芯轴与复合管道的接触长度。

一种柔性复合管用管接头的装配方法，包括以下步骤：

(1)将复合管道插入内胀芯轴的外壁和外挤套筒的内壁在其相互螺纹套接处的前端形成的复合管道插放腔内，通过装配工装进行装配，所述装配工装包括内胀工装和外挤工装；

(2)将内胀工装放置在内胀芯轴内的头端位置处，将外挤工装固定在外挤套筒外的头端位置处；

(3)推动插有复合管道的管接头本体，在外挤工装的外挤作用下压紧外挤套筒与复合管道外保护层；由内胀芯轴的头端向尾端方向逐步拉动内胀工装，在内胀工装的内撑作用下压紧内胀芯轴与复合管道内基体层，直至内胀工装从管接头本体内拔出；

(4)在外挤工装和内胀工装的紧压下，外挤套筒的内壁上第二环形凸起部压紧复合管道外保护层，内胀芯轴的外壁上第一环形凸起部压紧复合管道内基体层，完成复合管道与管接头间的密封防拔脱连接。

本发明具有的有益效果是：

(1)管接头的内胀芯轴和外挤套筒与复合管道相接触的面分别设有环形凸起部，并相互错位设置，在装配过程中外挤套筒内壁与复合管道外保护层锁紧，内胀芯轴外壁与复合管道内基体层锁紧，且不使复合管道增强层发生形变。(2)该管接头结构设计合理、成本低、安装连接操作简单方便，对安装环境要求较低，安装自由度较高，安装后密封性能好，是一种连接可靠、使用寿命长的高压柔性复合管用管接头。(3)该管接头采用机械式压紧连接方式，避免了复合管道内增强层被破坏，保证了力传载的连续性，提高了管接头与复合管之间的结合强度。(4)管接头装配过程中无需热源，无需大型设备，对安装人员技术要求较低，常温下即可工作，可以有效提高安装效率。(5)管接头的外挤套筒的尾部的排气孔的设置，使得在装配过程中可以顺利排出被挤压的气体，防止产生内压破坏管道，并且可以在该排气孔处安装气体监测器或液体监测器，有效监测接头处是否发生泄漏，提高使用安全性。

附图说明

图1为柔性复合管用管接头的结构示意图。

图2为柔性复合管用管接头的装配示意图。

其中，1为内胀芯轴，2为密封槽，3为外挤套筒，4为排气孔，5为自由连接段，6为螺纹套接处，7为环状限位部，8为环形凸起部，9为内胀工装，10为外挤工装，11为复合管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明：

结合图1和图2，一种柔性复合管用管接头，包括管接头本体，管接头本体包括内胀芯轴1和外挤套筒3，外挤套筒3在内胀芯轴1的头段通过螺纹套接在内胀芯轴1外，组成同心环形筒状结构，内胀芯轴1的外壁和外挤套筒3的内壁在螺纹套接处6的前端形成复合管道插放腔；与复合管道11内基体层相接触的内胀芯轴1的外壁上依次排列设有若干第一环形凸起部，与复合管道11外保护层相接触的外挤套筒3的内壁上依次排列设有若干第二环形凸起部，第一环形凸起部和第二环形凸起部的截面均为牙形结构，第一环形凸起部和第二环形凸起部在外挤套筒3在内胀芯轴1相互完成套接后，呈相互错位分布。牙形结构的牙尖向管接头本体的内里倾斜，与管接头本体的横向成30-65度。

内胀芯轴1头段的头部设有用于安装密封圈的密封槽2，该密封槽2设有至少两处，从内胀芯轴1的前至后依次间隔设置，利用密封圈将复合管道11与管接头进一步密封，实现复合管道11与管接头的密封防拔脱连接。内胀芯轴1的外壁上的若干第一环形凸起部的后部设有环状限位部7，环状限位部7的高度大于第一环形凸起部的高度，防止复合管道11与复合管道插放腔过盈配合；外挤套筒3的尾部设有排气孔4，使得在装配过程中可以顺利排出被挤压的气体，防止产生内压破坏管道，且在该排气孔4处可以视需求安装气体监测器或液体监测器，随时监测接头处是否发生泄漏，提高使用安全性。内胀芯轴1的尾端为自由连接段5，可根据实际需求通过螺纹、焊接等形式与其他结构部件进行连接。

实施例1

根据使用要求，可设计生产不同直径、承压能力的各种复合管接头。

本实施例中所用复合管道11增强层为玻璃钢复合材料，复合管道11外保护层和复合管道11内基体层均为高密度聚乙烯材料。内胀芯轴1头段的头部有两处密封槽2，相应分别安装O型密封圈。在排气孔4处安装气体或液体监测器。装配过程中主要使用内胀工装9和外挤工装10。

具体安装过程如下：

(1)将高密度聚乙烯柔性复合管道11插入内胀芯轴1的外壁和外挤套筒3的内壁在其相互螺纹套接处6的前端形成的复合管道插放腔内，通过装配工装——内胀工装9和外挤工装10进行装配；其中，外挤工装为圆形筒，内胀工装包括内胀头和与内胀头中心固连的推拉杆，内胀头为圆形片。

(2)将内胀工装9放置在内胀芯轴1内的头端位置处，将外挤工装10固定在外挤套筒3外的头端位置处；

(3)推动插有复合管道11的管接头本体，使外挤工装10均匀地压紧管接头外挤套筒3，使在外挤工装10的外挤作用下压紧外挤套筒3与复合管道11外保护层；

由内胀芯轴1的头端向尾端方向逐步拉动内胀工装9，在内胀工装9的内撑作用下压紧内胀芯轴1与复合管道11内基体层，使其均匀地从管接头头端运动至尾端，直至内胀工装9从管接头本体内拔出；

(4)在外挤工装10和内胀工装1的紧压下，外挤套筒3的内壁上第二环形凸起部压紧复合管道11外保护层，环形凸起部扣合在复合管道11外保护层内；内胀芯轴1的外壁上第一环形凸起部压紧复合管道11内基体层，环形凸起部扣合在复合管道11内基体层内。这样，复合管道11与管接头完全压紧，再通过O型密封圈进一步密封，实现复合管道11与管接头的密封防拔脱连接。

在此装配过程中，相互错位分布的第一环形凸起部和第二环形凸起部仅作用于复合管道内外层，保护了复合管道增强层。最后，卸除装配工装，实现复合管道11与管接头的连接。

接着，按照以上同样步骤安装另外一根复合管道与管接头，然后将两个管接头的自由连接段5通过内螺纹法兰对接，即完成了该高密度聚乙烯柔性复合管的对接。

实施例2

本实施例与实施例1相似，唯一的不同点在于，管接头尾端的自由连接段5部分带有螺纹，将复合管道与管接头按照实施例1中连接后，用管箍将两个管接头对接，进而实现两根管道进行对接。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种柔性复合管用管接头，其特征在于，包括管接头本体，所述管接头本体包括内胀芯轴和外挤套筒，所述外挤套筒在内胀芯轴的头段通过螺纹套接在内胀芯轴外，组成同心环形筒状结构，内胀芯轴的外壁和外挤套筒的内壁在螺纹套接处的前端形成复合管道插放腔；与复合管道内基体层相接触的内胀芯轴的外壁上依次排列设有若干第一环形凸起部，与复合管道外保护层相接触的外挤套筒的内壁上依次排列设有若干第二环形凸起部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部的截面均为牙形结构，第一环形凸起部和第二环形凸起部相互错位分布。

2.根据权利要求1所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述牙形结构的牙尖向所述管接头本体的内里倾斜，与管接头本体的横向成30-65度。

3.根据权利要求1所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述内胀芯轴头段的头部设有用于安装密封圈的密封槽。

4.根据权利要求3所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，设在所述内胀芯轴头段的头部的所述密封槽至少有两处。

5.根据权利要求1所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述外挤套筒的尾部设有排气孔。

6.根据权利要求5所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述排气孔处设有气体监测器或液体监测器。

7.根据权利要求1所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述内胀芯轴的外壁上的若干第一环形凸起部的后部设有环状限位部，所述环状限位部的高度大于所述第一环形凸起部的高度。

8.根据权利要求1所述的一种柔性复合管用管接头，其特征在于，所述外挤套筒与复合管道的接触长度大于内胀芯轴与复合管道的接触长度。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种柔性复合管用管接头的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将复合管道插入内胀芯轴的外壁和外挤套筒的内壁在其相互螺纹套接处的前端形成的复合管道插放腔内，通过装配工装进行装配，所述装配工装包括内胀工装和外挤工装；

(2)将内胀工装放置在内胀芯轴内的头端位置处，将外挤工装固定在外挤套筒外的头端位置处；

(3)推动插有复合管道的管接头本体，在外挤工装的外挤作用下压紧外挤套筒与复合管道外保护层；由内胀芯轴的头端向尾端方向逐步拉动内胀工装，在内胀工装的内撑作用下压紧内胀芯轴与复合管道内基体层，直至内胀工装从管接头本体内拔出；

(4)在外挤工装和内胀工装的紧压下，外挤套筒的内壁上第二环形凸起部压紧复合管道外保护层，内胀芯轴的外壁上第一环形凸起部压紧复合管道内基体层，完成复合管道与管接头间的密封防拔脱连接。