CN109611636A - 管接头密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管接头密封装置，该密封装置包括弹性件(3)以及能够对弹性件(3)施加轴向力并使弹性件(3)发生径向变形的连接件，所述连接件包括连接杆(2)和与连接杆(2)连接的紧固件(6)。该密封装置通过对弹性件施加轴向力，使弹性件与管接头内壁紧密贴合，实现对管接头的密封，本发明的管接头密封装置密封性好，且该密封装置结构简单、加工工序少、操作方便、经济合理，能够重复利用，应用于各种容器管接头的高压密封技术领域。

Description

管接头密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，特别涉及一种管接头密封装置。

背景技术

工业容器，特别是压力容器，经常会涉及到设置在这些压力容器上的非法兰管接头密封技术，例如压力容器在进行压力试验时，需要将容器上所有管接头进行密封，还有批量管子或换热管在进行压力试验时，需要对管子端部进行压力密封。

常规的密封技术手段是采用焊接技术在管子管口焊接密封盖，当压力试验测试合格后，再切割去除封盖，但该密封技术手段存在以下不足：1、需要预留接管切割余量，成本高；2、切割去除封盖后还需要对管口进行坡口处理等程序，操作复杂，成本高；3、重复利用率低，经济性差。

因此，亟需开发一种加工工序简单、操作方便、拆卸方便、可重复利用且经济合理的管接头高压密封装置。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，开发了一种管接头密封装置，该装置包括弹性件和能够对弹性件施加轴向力并使弹性件发生径向变形的连接件，连接件包括连接杆和紧固件，弹性件设于连接杆和紧固件之间，通过缩短连接杆和紧固件之间的距离，使得弹性件发生径向向外的弹性形变，使弹性件与管内壁紧密贴合，增加弹性件与管内壁的静摩擦力，从而对管接头实现密封，且该密封装置结构简单，操作方便、成本低廉，能够重复利用，应用于各种容器管接头的高压密封技术领域，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种管接头密封装置，所述密封装置包括弹性件以及能够对弹性件施加轴向力并使弹性件发生径向变形的连接件。

所述连接件包括连接杆和与连接杆连接的紧固件。

所述连接杆两端的连接面与连接杆的轴线垂直，其中能够伸入管接头内部的一端为大端，其垂直于轴线的截面的面积大于另一端(小端)的截面面积，所述紧固件与连接杆的小端连接。

所述弹性件位于连接杆和紧固件之间，弹性件的外径小于管接头的管内径，优选所述弹性件套设在连接杆的小端。

所述弹性件为弹性管，弹性件的邵氏硬度为50～100，优选为65～85，更优选为75；所述弹性件的两端设有锥形孔，锥形孔由弹性件3的外端面向内壁渐缩，锥形孔的角度β为0～180°，优选为60°～90°，更优选为60°。

所述连接杆的大端靠近小端的端面与弹性件的锥形孔配合，连接杆(2)的大端靠近小端设有与弹性件(3)锥形孔配合的锥形回转面，该锥形回转面锥形顶角的角度与弹性件(3)的锥形孔的角度β相等。

弹性件的个数为一至多个，优选大于等于2，任两个弹性件之间设有顶圈，所述顶圈套设在连接杆的小端。

所述顶圈上设有与弹性件的锥形孔配合的锥形面，优选任两个弹性件之间设有两个顶圈，两个顶圈的外径大的端面两两配合。

其中，连接杆的小端还套设有垫圈，所述垫圈的一面与紧固件接触配合，垫圈的另一面与顶圈接触配合，垫圈和紧固件的外径小于管接头的管内径。

在连接杆的小端设有施加力矩的组合件，所述组合件位于紧固件远离弹性件的一端，该组合件包括专用螺母I，螺母II以及杆。

所述专用螺母I、螺母II与连接杆螺纹连接，所述杆与专用螺母I连接，且杆的轴线与连接杆的轴线垂直，所述专用螺母I的两端分别至少设有一个螺母II。

本发明提供的管接头高压密封装置能够取得以下有益效果：

(1)本发明的管接头高压密封装置通过缩短连接杆和紧固件之间的距离对弹性件施加轴向力，使弹性件发生弹性形变，与管内壁过盈配合，增大弹性件与管内壁的静摩擦力，实现管接头的密封；

(2)本发明的密封装置可通过紧固件或远离紧固件的组合件施加力矩，缩短紧固件和连接杆之间的距离，对弹性件施加轴向力，实现管接头的密封；

(3)本发明的密封装置中设有多个弹性件，弹性件之间设有与弹性件配合的顶圈，顶圈起到轴向力的传递作用，使弹性件受到均匀的轴向力，并能使得弹性件发生均匀的径向向外的弹性形变，与管内壁紧密贴合，密封效果好，尤其适用于密封压力更高的场合，本发明的密封装置的密封压力能够达到100MPa；

(4)本发明的密封装置结构简单、操作方便、成本低廉，能够重复使用，适用于各种容器管口高压密封技术领域。

附图说明

图1示出本发明一种实施方式的管接头密封装置与管接头的剖面图；

图2示出本发明一种实施方式的弹性件的剖面图；

图3示出本发明一种实施方式的顶圈的剖面图；

附图标号说明：

1-管接头；

2-连接杆；

3-弹性件；

4-顶圈；

5-垫圈；

6-紧固件；

7-专用螺母I；

8-杆；

9-螺母II。

具体实施方式

下面通过附图和优选实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

工业容器例如压力容器，在进行压力试验时，需要将压力容器上的管接头进行密封，压力试验为高压状态下对容器进行的实验，为保证压力试验的顺利进行，需要保证管接头在高压下的密封性。

根据本发明，提供一种管接头密封装置，该高压密封装置包括弹性件3以及能够对弹性件3施加轴向力并使弹性件3发生径向变形的连接件。

本发明中，弹性件3能够发生弹性形变，在对管接头1进行密封时，将弹性件3置于管接头1内，通过对弹性件3施加轴向力，能够使弹性件3产生径向弹性形变，径向弹性形变与管接头的轴线垂直，弹性件3发生径向弹性形变后能够与管内壁紧密贴合，弹性件3与管内壁过盈配合，从而实现管接头1的密封。

根据本发明，弹性件3发生径向弹性形变后，弹性件3的外径将大于管内壁的外径，实现过盈配合，弹性件3与管内壁通过调节紧固件6，增大弹性件3与管内壁的静摩擦力，在管内为高压状态时，仍能保证较好的密封效果。

根据本发明，连接件包括连接杆2和与连接杆2连接的紧固件6。

本发明中，连接杆2两端的连接面与连接杆2的轴线垂直。

根据本发明，连接杆2的能够伸入管接头1内部的一端为大端，其垂直于连接杆2的轴线的截面的面积大于另一端(小端)的截面面积。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，连接杆2的大端和小端均为以连接杆2的轴线为中心线形成的回转体，连接杆2大端的外径大于小端的外径，优选连接杆2的小端为长杆状，连接杆2小端的长度大于大端的长度，在对管接头1进行密封时，连接杆2的小端一部分在管接头内部，另一部分在管接头外部。

根据本发明进一步优选的实施方式，连接杆2的大端的最大外径小于管接头1的管内径，从而保证连接杆2的大端能够完全进入管接头1内。

根据本发明，如图1所示，连接杆2的大端外径在沿小端的方向上为先变大后变小的回转体状，从而能够对管内压力起到一定的缓冲作用。

根据本发明，紧固件6套设在连接杆2的小端，从而实现与连接杆2的连接。

根据本发明，连接杆2与紧固件6为螺纹连接，连接杆2上设有外螺纹，紧固件6上设有内螺纹，优选地，连接杆2为一端机加螺纹的杆件，紧固件6为可与连接杆2螺纹配合的螺母II，如图1所示。

弹性件3位于连接杆2和紧固件6之间，弹性件3的外径小于管接头1的管内径，弹性件3能够伸入管接头1内，当弹性件3发生垂直于管接头1轴线方向的弹性变形后，弹性件3的外径增大并贴紧管接头1的内径从而实现管接头1的密封。

根据本发明，弹性件3套设在连接杆2的小端，优选弹性件3为弹性管，弹性件3的内径大于连接杆2小端的外径，通过缩短连接杆2和紧固件6的距离，能够对弹性件3施加轴向力，弹性件3受到轴向力后发生弹性形变。

本发明人发现，弹性件3受到轴向力后发生的弹性形变可能为径向向内的弹性形变，也可能为径向向外的弹性形变，若发生径向向内的弹性形变则会导致弹性件3发生失稳、塌陷，不能与管接头1内壁贴合，无法实现密封，因此，需要保证弹性件3只能发生径向向外的弹性形变。

根据本发明，如图2所示，弹性件3为弹性管，优选为中空的弹性管，弹性件3的两端设有锥形孔，锥形孔由弹性件3的外端面向内壁渐缩，锥形孔的角度β为0～180°，优选为60°～90°，更优选为60°。

根据本发明，如图2所示，弹性件3的内径大于与连接杆2的小端的外径，弹性件3的外径小于管接头1的内径，优选弹性件3的内壁与连接杆2小端的外壁的接触面与连接杆2小端的轴线平行。

根据本发明，套设在连接杆2上的弹性件3的外径小于管接头1的内径，即当弹性件3套设在连接杆2的小端上后，弹性件3在未受到轴向力时的外径小于管接头1的内径，从而保证该密封装置能够伸入管接头1内进行密封。

根据本发明，连接杆2的大端靠近小端的端面与弹性件3的锥形孔配合。连接杆2的大端靠近小端设有与弹性件3锥形孔配合的的锥形回转面，该锥形回转面的锥形顶角的角度需与弹性件3的锥形角度β一致，以便调节紧固件6时使连接杆2的锥形回转面与弹性件3的锥形内表面完全贴合并压紧，从而实现密封。

根据本发明，弹性件3的个数为一至多个，优选大于等于2。

根据本发明，弹性件3之间设有顶圈4，顶圈4可套设在连接杆2的小端上，优选顶圈4为回转体状，且其轴线与连接杆2的轴线重合，顶圈4上设有与弹性件3的锥形孔配合的锥形面，如图3所示，从而当挤压弹性件3时，由于弹性件3两端为向内的锥形面，顶圈4为向外的锥形面，顶圈4对弹性件3进行挤压，使得弹性件3只能发生径向向外的弹性形变，弹性件3的外壁与管内壁贴合，实现密封，并且，顶圈4能够起到传递轴向力的作用，使每个弹性件3受力均匀，变形可控，尤其适用于密封压力较高时。

根据本发明，由于每个弹性件3的两端均设有向内的锥形面，顶圈4为向外的锥形面，为保证多个弹性件3与顶圈4紧密贴合，两个弹性件3之间设有两个顶圈4，两个顶圈4外径大的端面紧密贴合。

根据密封压力的增加，可通过增加弹性件3和顶圈4的数量实现管口密封。

根据本发明，连接杆2的小端还套设有垫圈5，垫圈5的一面与紧固件6接触配合，垫圈5的另一面与顶圈4的外径大的端面接触配合，垫圈5和紧固件6的外径小于管接头1的管内径，使得垫圈5和紧固件6能够进入管接头内。

根据本发明，与垫圈5紧密接触的为顶圈4的外径大的端面，从而弹性件3、顶圈4、连接杆2、垫圈5和紧固件6形成密封区间。通过缩短连接杆2与紧固件6之间的距离，对弹性件3施加轴向力，由于顶圈4对轴向力的传递作用，使得弹性件3受力均匀，变形可控，使得弹性件3发生弹性形变与管内壁过盈配合，实现密封，通过增加弹性件3及顶圈4的数量可适用于密封压力更高的场合，本密封装置可实现密封压力范围0.1～100MPa。

根据本发明，弹性件3采用软性或具有发泡性能的高分子材料制成，优选为本领域常用的材料如橡胶(例如丁腈橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶)、塑料(例如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料等)或橡胶和塑料的复合构成的弹性管，例如橡胶弹性管，在受到压力时会发生弹性形变。

根据本发明，弹性件3的邵氏硬度为50～100，优选为65～85，更优选为75。弹性件3的硬度太大，难以发生弹性形变或需要很大压力才会发生形变，导致密封难度较大，弹性件3的硬度太小，若密封压力较大时，则弹性件3与管接头1的内壁密封摩擦力也较大，弹性件3的强度不足易导致其摩擦阻力不能满足轴向力的要求而产生滑移从而使密封失效。

根据本发明，在连接杆2的小端设有施加力矩的组合件，该组合件设于紧固件6远离弹性件3的一端，优选设于连接杆2的小端的端部。即紧固件6位于弹性件3与组合件之间。

根据本发明，组合件包括专用螺母I7、螺母II9和杆8。组合件与连接杆2的小端为螺纹连接，专用螺母I7和螺母II9与连接杆2的小端螺纹连接，优选螺母II9为两个，分别设于专用螺母I7的两端。杆8与专用螺母I7连接，且杆8的轴线与连接杆2的轴线垂直。

通过缩短连接杆2和紧固件6之间的距离可对弹性件3和顶圈4施加轴向力的作用，施加轴向力可通过两种方式实现：一方面可通过旋动紧固件6，优选连接杆2与紧固件6为螺纹连接，通过拧紧紧固件6，使得连接杆2和紧固件6之间的距离缩短；另一方面，固定紧固件6，通过对杆8施加力矩，使连接杆2发生旋动，从而缩短连接杆2和紧固件6之间的距离。

根据本发明，利用上述装置可以对对管接头进行高压密封，例如，可以按照包括以下步骤的方法进行密封：

步骤1、准备或安装管接头高压密封装置；

根据本发明，步骤1中，管接头高压密封装置的安装方法包括以下子步骤：

步骤1)、将弹性件3、顶圈4、垫圈5和紧固件6套设在连接杆2的小端上。

根据本发明，步骤1)中，弹性件3与连接杆2的大端配合，顶圈4的外径大的端面与垫圈5配合，根据密封压力要求，在连接杆2的大端和垫圈5、紧固件6之间设置弹性件3和顶圈4，数量满足密封压力的要求，每两个弹性件3之间设有两个顶圈4，且两个顶圈4的外径大的端面相配合。

为保证弹性件3、顶圈4、垫圈5和紧固件6与连接杆2能够较稳定的配合，可通过紧固件6施加预紧力，该预紧力应保证套设在连接杆2上的各个零件能够密切接触，不会呈松散状态。

还包括：步骤2)、将组合件与连接杆2的小端螺纹连接。

根据本发明，为方便施加力矩缩短连接杆2和紧固件6的距离，可在连接杆2的小端设置螺纹连接组合件，首先将一个螺母II9安装在连接杆2上，然后安装专用螺母I7并与螺母II9紧密贴合，其中专用螺母I7上连接有杆8，然后再将另一个螺母II9与连接杆2连接并紧密贴合螺母I7，使专用螺母I7位于两个螺母II9之间，通过两个螺母II9与螺母I7的紧密贴合实现对专用螺母I7的固定。

步骤2、将该密封装置伸入到管接头1内，对紧固件6或组合件施加力矩。

根据本发明，步骤2中，将准备好或安装好的高压密封装置伸入到管接头1内，对紧固件6或组合件施加力矩，缩短紧固件6与连接杆2之间的距离，以实现密封。

根据本发明，将步骤1的装置伸入到管接头1内，连接杆2的大端、弹性件3、顶圈4在管接头1内，优选垫圈5也位于管接头1内，紧固件6位于管接头外，并与垫圈5紧密贴合，如图1所示。

通过对紧固件6施加转动力矩，可缩短连接杆2与紧固件6之间的距离，优选对连接杆2与紧固件6为螺纹连接，通过拧紧紧固件，对弹性件3施加轴向力，在顶圈4的轴向力作用下，各个弹性件3除受到轴向力外还因顶圈4的锥形结构受到垂直于管接头1轴线的垂直力的作用，且受力均匀，变形可控，均，该垂直力使得弹性件3发生径向向外的弹性形变，弹性件3的外径增大并贴紧管接头1的内径，由于管接头1内径的限制，弹性件3与管接头1内壁实现过盈配合，二者之间产生垂直于轴线的压力，使得二者之间轴向的静摩擦力增大，从而使整个密封装置在压力的作用下起到管口密封的作用。

通过对组合件施加力矩，固定住紧固件6，对杆8施加力矩，使得连接杆2向靠近紧固件6的方向转动，从而缩短了连接杆2与紧固件6之间的距离，使得弹性件3发生径向向外的弹性形变，与管内壁紧密贴合，实现管接头1的密封。

根据本发明，将密封装置从管接头1上拆卸的方法：先放松紧固件6(或固定紧固件6，对杆8施加力矩放松连接杆2)，即卸除连接杆2和紧固件6之间的轴向力，使弹性件3的外径减小至未发生弹性形变的状态，弹性件3的外径小于管接头1的内径，从而卸除了弹性件3与管接头1内壁的压力，即卸除了与管内壁的静摩擦力，从而可整体将该密封装置从管接头1内取出，完成拆卸，该密封装置拆卸方便且可重复利用。

在容器进行压力试验过程中，应对密封结构进行泄漏检测，可采用的方法为：1、液压试验：密封边界应无渗漏，无可见变形及异常声响，压力试验保压过程中压力应保持不变；2、气压试验：无可见变形及异常声响，密封边界可涂肥皂液或其他检漏液检测，压力试验保压过程中压力应保持不变。

本发明的管接头高压密封装置能够实现高压密封，通过增加弹性件3及顶圈4的数量可适用于密封压力更高的场合，本密封装置可实现密封压力范围0.1～100MPa，利用伸入到管接头内的弹性件与管内壁贴合实现压力的密封，并可拆卸，避免了现有技术中采用的焊接管口封盖的方法，也避免了后期切割封盖并加工管口的步骤，且本发明的密封装置结构简单、加工工序少、操作方便，能够重复利用，经济合理，适用于多种管接头的密封。

实施例

将本发明的管接头高压密封装置应用于核电蒸汽发生器设备传热管压力试验，传热管规格并对该密封装置的密封性(或气密性)进行检测，

采用本发明的密封装置对核电蒸汽发生器设备传热管的密封性进行检测，发现密封处无可见变形及异常声响，在密封边界涂肥皂液检测无漏气，压力试验保压过程中压力不变，密封性好。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种管接头密封装置，其特征在于，所述密封装置包括弹性件(3)以及能够对弹性件(3)施加轴向力并使弹性件(3)发生径向变形的连接件。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述连接件包括连接杆(2)和与连接杆(2)连接的紧固件(6)。

3.根据权利要求1或2所述的高压密封装置，其特征在于，

所述连接杆(2)两端的连接面与连接杆(2)的轴线垂直，其中能够伸入管接头(1)内部的一端为大端，其垂直于轴线的截面的面积大于另一端(小端)的截面面积，所述紧固件(6)与连接杆(2)的小端连接。

4.根据权利要求1至3之一所述的密封装置，其特征在于，所述弹性件(3)位于连接杆(2)和紧固件(6)之间，弹性件(3)的外径小于管接头(1)的管内径，优选所述弹性件(3)套设在连接杆(2)的小端。

5.根据权利要求1至4之一所述的密封装置，其特征在于，所述弹性件(3)为弹性管，弹性件(3)的邵氏硬度为50～100，优选为65～85，更优选为75；所述弹性件(3)的两端设有锥形孔，锥形孔由弹性件(3)的外端面向内壁渐缩，锥形孔的角度β为0～180°，优选为60°～90°，更优选为60°。

所述连接杆(2)的大端靠近小端的端面与弹性件(3)的锥形孔配合，连接杆(2)的大端靠近小端设有与弹性件(3)锥形孔配合的锥形回转面，该锥形回转面锥形顶角的角度与弹性件(3)的锥形孔的角度β相等。

6.根据权利要求1至5之一所述的密封装置，其特征在于，弹性件(3)的个数为一至多个，优选大于等于2，任两个弹性件(3)之间设有顶圈(4)，所述顶圈(4)套设在连接杆(2)的小端。

7.根据权利要求1至6之一所述的密封装置，其特征在于，所述顶圈(4)上设有与弹性件(3)的配合的锥形面，优选任两个弹性件(3)之间设有两个顶圈(4)，两个顶圈(4)的外径大的端面两两配合。

8.根据权利要求1至7之一所述的密封装置，其特征在于，连接杆(2)的小端还套设有垫圈(5)，所述垫圈(5)的一面与紧固件(6)接触配合，垫圈(5)的另一面与顶圈(4)接触配合，垫圈(5)和紧固件(6)的外径小于管接头(1)的管内径。

9.根据权利要求1至8之一所述的密封装置，其特征在于，在连接杆(2)的小端设有施加力矩的组合件，所述组合件位于紧固件(6)远离弹性件(3)的一端，该组合件包括专用螺母I(7)，螺母II(9)以及杆(8)。

10.根据权利要求9所述的密封装置，其特征在于，所述专用螺母I(7)、螺母II(9)与连接杆(2)螺纹连接，所述杆(8)与专用螺母I(7)连接，且杆(8)的轴线与连接杆(2)的轴线垂直，所述专用螺母I(7)的两端分别至少设有一个螺母II(9)。