CN109595408A - 旋入式管道连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋入式管道连接器，包括用于连接两个管路的承压接头和对称设置在承压接头内表面两侧的两个旋入式挤压环，所述承压接头是以中间过渡线为基准的管状对称式结构，中间过渡段两侧的承压接头上分别设置有周向密封环、环状分布轴向锚定齿，所述承压接头挤压槽上内斜表面的两端对称设置有矩形螺纹，每个所述旋入式挤压环的外表面设置有与卡压接头上内斜表面矩形螺纹相配合的矩形螺纹。本发明结构简单，能快速可靠的实现海底管道及破损管道的连接。

Description

旋入式管道连接器

技术领域

本发明涉及一种管道连接器，尤其涉及一种绕承压接头中轴线旋转矩形螺纹配合轴向推进的旋入式管道连接器，属于管道连接技术领域。

背景技术

管道连接器是水下管道维护系统的重要组成部分，在修复和连接破损的管道同时，降低了经济损失，保护了海洋环境。目前，管道的连接方式主要有：焊接、螺栓法兰连接、卡箍连接、卡爪连接、卡压连接等，这几种方式连接过程复杂，操作繁琐，成本高，故障可能性高，不能满足在紧急情况下实现快速可靠连接的要求。

目前国内对非焊接管道连接器的研究还处于起步阶段，非焊接连接器的主要缺点是连接可靠性不高并且不能承受大的轴向载荷。本申请只设计一个周向密封环和环状分布轴向锚定齿，其密封效果优于上述连接方式，轴向载荷承受能力大大增强。该连接器与哈尔滨工程大学海洋智能机械研究所的一种新型管道连接器有相似之处，但是在加载方式、关键部位的尺寸参数变化以及结构形式变化，是具有突破性进展的。本申请把密封环内表面与管道外表面倾斜一定角度，密封性能极大提高，同时采用环状分布轴向锚定齿，周向均匀分布30个，轴向长度为50mm，增大了抵抗轴向外力的能力，减少了连接行程，加载方式为饶轴线旋转矩形螺纹配合轴向推进，加载更稳定，与其他连接器相比，它的加载形式由原来的轴向推压改为矩形螺纹配合螺旋式轴向推进，其安装负荷力大大降低。而且，该连接器的密封环内表面与管道外表面倾斜一定角度为3°，这就弥补了加载过程中连接器的受力不均匀引起的径向微小塑性变形，使得密封接触面的接触更加均匀可靠，并且旋入式管道连接器的安装过程也与其他管道连接器有很大不同。

发明内容

本发明的目的是为了实现简单，快速和可靠的破损管道连接而提供一种旋入式管道连接器。该连接器的应用可极大提高了维修效率、降低维修成本，并增加了连接器的可靠连接时间，特别适用于4英寸管道修复与连接。

本发明的目的是这样实现的：包括用于连接两个管道的承压接头和对称设置在承压接头上下内表面之间的两个旋入式挤压环，所述承压接头是以中间过渡段为基准的管状对称式结构，且中间过渡段两侧的承压接头设置有环状锥孔，且环状锥孔与旋入式挤压环的形状相配合，中间过渡段两侧的承压接头内表面分别对称设置有周向密封环和环状分布轴向锚定齿，所述承压接头内上斜面还对称设置有矩形连接螺纹，且所述旋入式挤压环外表面对称设置有与承压接头内上斜面配合的矩形连接螺纹，工作方式为绕承压接头中轴线旋转矩形螺纹配合轴向推进。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述周向密封环是环形槽结构，且与管道接触面相配合的内表面与管道外表面的倾斜角度为3°，且周向密封环位于两侧承压接头的中间位置。

2.所述环状分布轴向锚定齿为沿管道轴线方向一长齿，截面为等腰梯形，沿承压接头两端内表面周向均匀分布为30个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明的推进连接方式为绕轴线旋转矩形螺纹配合轴向推进，能够大幅减少所需加载载荷，连接过程平稳，且矩形螺纹配合具有自锁功能，轴向推进均匀，显著降低管道变形量，连接更加可靠。2.考虑到加载过程中越靠近端部变形越大，本发明密封环侧面的倾斜角度与管道外表面有一倾角为3°，弥补了加载连接过程中连接器承压接头的轴向微小塑性变形，使管道表面承受载荷更加均匀，管道变形量更小。3.本发明的锚定齿与管道为面接触，所受的外载荷由环状分布轴向锚定齿承受，其与管道外表面为面接触，使管道均匀受力。在承受较大的轴向载荷下，管道变形量较少，比现有连接器的连接可靠性更高。4.本发明的加工、操作制造、安装方便，连接可靠，尤其适用于4英寸及以上管道的快速可靠连接。5.本发明仅由3个部分组成，其整体结构简单紧凑，连接可靠性高。

附图说明

图1是本发明的整体三维结构示意图；

图2是本发明的整体结构内部示意图；

图3是本发明的挤压环的结构示意图；

图4是本发明的承压接头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图4，本发明旋入式管道连接器，在连接器安装时，首先确定破损管道的位置及大小，根据破损大小确定切除管道的长度并预制相同管径、材料和壁厚的新管道，新管道的长度略短于切除部位，便于连接时管道的安装与对接。然后，从作业船下放4台提管架，调整到指定位置。提管架抬起管道使其离开海底一段距离。用管道切割机具在预定位置对管道进行切割，将切割下来的管道通过缆绳回收到操作船。从作业船下放预制管道，由提管架提起到指定位置，通过提管架调节先连接的两个管口的位置，使其对正。根据连接器的尺寸，在被连接管道的两端，标记挤压环2、4初始位置。之后对齐，安装管道连接器，先将连接器安装在待连接管道1的一端，移动连接器使挤压环2到达标记位置，管道端部卡在承压接头3的管道止推面23上，实现轴向定位，再移动预制管道5，使挤压环4到达标记位置，预制管5端部卡在承压接头止推面20上。之后加载连接机具，由外置液压源装置驱动连接机具的液压泵产生动力使挤压环绕管道轴线旋转，挤压环2通过矩形螺纹13、24向连接器中心螺旋推进，在挤压环2左端面11至承压接头3止推面22处，挤压环2右端面14至承压接头3右端面27处停止旋入。在挤压环2螺旋推进过程中，其上的内圆柱面12与承压接头3内圆柱面26相配合依次挤压密封环25，轴向锚定齿28，使其嵌入到管道1外表面6，保证连接器与管道1的相对位置固定，使连接过程中连接器能承受复杂外力并具备良好的密封性能。锚定齿15、28周向均匀分布为30个，有利于连接过程中承压接头3与管道1径向均匀收缩，可防止其周向失稳，密封环25的倾斜角度由安装结束后管道1的径向收缩量与连接器密封性能决定，使密封部位受力均匀。挤压环2上的内圆柱面12向左与承压接头3内圆柱面26相配合挤压密封环25，使其产生向下的弹塑性变形，抵消其相对管道1的微间隙，密封环25紧紧咬合在管道1外表面，依靠与管道1之间的金属微塑性变形实现密封。挤压环2的内柱面12与承压接头3内圆柱面26相配合紧紧压在锚定齿28上，防止连接器松动，实现连接的高可靠性。之后由外置液压源装置驱动连接机具的液压泵产生旋转运动，带动挤压环4右端面10向连接器中心螺旋推进至止推面21，左端面7至承压接头3左端面21停止旋入。至此，完成了预制管道一端与待连接管道一端的连接。移动连接工具至第二连接处，连接过程与第一连接处一致，最后回收连接工具。

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1、2、3、4旋入管道连接器由挤压环2、挤压环4、承压接头3组成，挤压环2、挤压环4为轴对称结构，且对称布置于承压接头3的外端，承压接头3为轴对称结构，套在管道上。

结合图1、2、3，4连接器承压接头3主要由密封环19、25，矩形螺纹18、24，周向锚定齿15、28，管道止推面20、23，止推面21、22，左端面16，右端面27，内圆柱面17、26组成。周向锚定齿15、28上沿周向均匀分布30个，密封环19、25为环形槽结构，且与管道外表面6有一倾斜角度为7°。

结合图1、2、3、4，挤压环4由矩形螺纹8、13，止推面10、11，内柱面9、12，端面7、14组成，安装挤压环2、4套在承压接头3上，内柱面9、12的内径略大于密封环19、25以及周向锚定齿15、28的外径。

结合图1、2、3、4，安装时，首先将承压接头3与连接机具轴向卡紧，实现承压接头3在连接过程中的轴向定位，然后在外部连接机具的绕轴线旋转载荷作用下，挤压环2、4绕接头轴线螺旋推进至中部，楔入挤压槽。迫使连接器承压接头上的密封环19、25产生径向收缩，周向锚定齿15、28径向收缩，紧紧咬合住管道1、5表面，同时连接器承压接头3周向锚定齿15、28被压进管道1、5外表面，连接器安装完成。

安装过程如下：

(1)在管道表面标记管道需要插入连接器内部深度；

(2)将待维修管道1一端插入连接器承压接头3内部，直到标记深度；

(3)将预制管道一端插入连接器承压接头3内部，直到标记深度；

(4)外部连接机具使挤压环2、4向承压接头3中部螺旋轴向推进运动，达到预定位置，完成待维修管道1一端和预制管道5一端的连接。

(5)撤走连接机具，作业完成。

综上，本发明包括承压接头和旋入式挤压环。用于连接两个管道的承压接头和对称设置在承压接头挤压槽之间的两个旋入式挤压环，所述承压接头是以中间过渡段为基准的对称式管状结构，承压接头内对称设置有周向密封环，两端对称设置有周向分布的轴向锚定齿。所述承压接头两侧端面均设有挤压槽，为旋转槽，截面为梯形，挤压槽锥面一侧设置有矩形连接螺纹与每个所述旋入式挤压环外表面的矩形连接螺纹相配合，内侧为圆柱面。所述挤压环的截面形状与所述挤压槽面相配合，挤压环外侧为锥面，设置有与所述承压接头配合的矩形连接螺纹，内侧为圆柱面。通过将所述挤压环旋入承压接头的挤压槽内，通过矩形螺纹实现挤压环轴向推进，通过楔形效应，使承压接头的内侧径向收缩，从而使锚定齿及密封环与被连接管道紧密贴合，完成破损管道的连接。所述周向密封环为环形槽结构，密封环截面为等腰梯形，且与管道外表面有一倾斜角度为3°。所述周向分布轴向锚定齿为沿管道轴线方向一长齿，截面为等腰梯形，沿承压接头两端内表面周向均匀分布为30个。

Claims (3)

1.旋入式管道连接器，其特征在于：包括用于连接两个管道的承压接头和对称设置在承压接头上下内表面之间的两个旋入式挤压环，所述承压接头是以中间过渡段为基准的管状对称式结构，且中间过渡段两侧的承压接头设置有环状锥孔，且环状锥孔与旋入式挤压环的形状相配合，中间过渡段两侧的承压接头内表面分别对称设置有周向密封环和环状分布轴向锚定齿，所述承压接头内上斜面还对称设置有矩形连接螺纹，且所述旋入式挤压环外表面对称设置有与承压接头内上斜面配合的矩形连接螺纹，工作方式为绕承压接头中轴线旋转矩形螺纹配合轴向推进。

2.根据权利要求1所述的旋入式管道连接器，其特征在于：所述周向密封环是环形槽结构，且与管道接触面相配合的内表面与管道外表面的倾斜角度为3°，且周向密封环位于两侧承压接头的中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的旋入式管道连接器，其特征在于：所述环状分布轴向锚定齿为沿管道轴线方向一长齿，截面为等腰梯形，沿承压接头两端内表面周向均匀分布为30个。