CN1096592C - 管路元件之间的互锁接头以及用在这种接头中的金属锁环 - Google Patents

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Abstract

管路元件的互锁接头，该接头包括一个金属的开口锁环，锁环的至少一个面(16)上具有一组槽(19)，这些槽用于在安装接头时使锁环(7)发生所需要的收拢、端部交错和扩张。可应用于铸铁管子之间的互锁连接。

Description

管路元件之间的互锁接头以及用在这种接头中的金属锁环
技术领域
本发明涉及管路元件之间，特别是管子之间的互锁接头，以及可用在这种接头中的金属的开口锁环。
所说的管路元件不仅仅是管子，也可以是管路的附件，例如开关元件。在下文中，我们假定所涉及的是管子。
背景技术
管子之间的互锁接头是一个密封组件，它能够抵御在管路压力下所产生的分离作用力。一种典型的互锁接头通常包括：第一管上的接合套；第二管上的连接端，它通过一个环形密封件插入到接合套中；与连接端相连的凸起；围绕着连接端设置的开口的锁环，锁环恰好位于所述凸起的后面；以及锁环的后支承面，它与接合套相连接。
开口环的后支承面可位于一个嵌入接合套入口中的法兰上。在这种情况下，接头的装配只需要锁环能够张开或者说胀开，使它能够越过连接端上的凸起。相反，在另一些结构中，后支承面属于接合套自身并位于接合套入口环缘的前方。此时，开口环还应当能够充分地收拢，以便穿过接合套的入口环缘。
用来使开口环充分收拢，以便使它穿过入口环缘的技术包括：用一个适当的工具使锁环的两端交错。这种交错需要锁环有一定的柔性，尤其是扭曲柔性。
当管子的直径很大的，例如大于或等于400mm，开口环可以是金属的，这是因为所需的弹性变形能力当然是由其通常的截面来实现。
相反，对于较小的直径(小于400mm)，从金属锁环的刚性转变为应当寻求更为柔性的材料，例如塑料。
然而，当管道工作时，塑性材料的互锁接头如果易于变形，就会有在压力下性能不良的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出一种有金属开口锁环的互锁接头，适用于很大直径范围的管路元件，并能够保证在压力下的良好性能。
本发明提供的一种管路元件之间，尤其是管子之间的互锁接头，其包括：属于管路第一元件的接合套，属于管路第二元件的并以环形密封件为中介而插入上述接合套中的连接端，连接端上的连接凸起，金属的开口锁环，该锁环围绕着连接端设置并恰好位于该凸起的后面，该锁环通过其端部的收拢和交错以便穿入到接合套内并到达上述位置，锁环随后扩张以使该凸起穿过，锁环再恢复原状以便紧裹住连接端，还包括与接合套成整体的用于锁环的后支承面，开口环的至少一个面上具有至少一个槽，这个或这些槽在接头的安装时能使锁环发生所需的收拢、交错和扩张。
本发明的接头还可以包括下述特征：至少一个槽设置在锁环的轴向端面上并贯通到锁环的紧裹住连接端的径向内表面处。一个或几个槽单独设置在锁环的径向内表面或径向外表面上，最好是在径向外表面上。一个或几个槽单独设置在锁环的轴向端面上，最好是在锁环的后表面上。锁环在其相对的两个面中的每个面上各具有一组槽，这两组槽最好是周向相互交错。锁环包括至少一个设置在锁环的径向外表面或径向内表面上的槽，还包括至少一个设置在锁环的轴向端面上的另外的槽。至少一个槽延伸在锁环的径向外表面和轴向端面上，或者延伸在锁环的径向内表面和轴向端面上，尤其是延伸在锁环的径向外表面和后表面上。锁环包括至少一个位于锁环开口的径向相对位置或该径向相对位置附近的槽，还包括至少一个位于锁环开口附近的槽，该位于锁环开口附近的槽的深度大于该位于锁环开口的径向相对位置或该径向相对位置附近的槽的深度。在与锁环开口径向相对的位置上没有槽。锁环包括一组槽，从开口的区域到径向相对的区域这些槽的深度逐渐减小。槽的深度一方面在径向上变化，另一方面在轴向上变化。锁环的通常截面是实心的和凸形轮廓的。锁环开口的两边各有一些径向孔。
本发明还涉及适合用于上面所定义的接头中的金属开口锁环，该锁环的结构使它同时具备很强的传递轴向力的能力以及很大的弹性变形能力。该开口锁环的至少一个面上具有至少一个槽，这个或这些槽在接头的安装时能使开口锁环发生所需的变形，至少一个槽设置在锁环的轴向端面上并贯通到锁环的径向内表面处，所述的径向内表面用来紧裹住管路元件其中之一上的连接端。
本发明的锁还具有下述特征：一个或几个槽单独设置在锁环的轴向端面上，最好是在锁环的后表面上。锁环在其相对的两个面中的每个面上各具有一组槽，这两组槽最好是周向相互交错。锁环包括至少一个设置在锁环径向外表面或径向内表面上的槽，还包括至少一个设置在锁环的轴向端面上的另外的槽。至少一个槽延伸在锁环的径向外表面和轴向端面上，或者延伸在锁环的径向内表面和轴向端面上，尤其是延伸在锁环的径向外表面和后表面上。锁环包括至少一个位于锁环开口的径向相对位置、或该位置附近的第一槽还包括至少一个位于锁环开口附近的第二槽，第二槽的深度大于所述第一槽的深度。在与锁环开口径向相对的位置上没有槽。锁环包括一组槽，从开口的区域到径向相对的区域这些槽的深度逐渐减小。槽的深度一方面在径向上变化，另一方面在轴向上变化。锁环的通常截面是实心的和凸形轮廓的。锁环开口的两边各有一些径向孔。
附图说明
下面参照附图描述本发明一些实施例，其中：
图1是本发明的互锁接头沿纵向截面的半图。
图2是该接头的锁环的端面示意图。
图3是沿图2中箭头3的局部示意图，表示了为了将锁环引入到接合套中锁环所发生的收拢。
图4是类似于图3的图，表示了连接端插入接合套之前锁环的张开。
图5是图2-图4锁环的一种变型的立体图。
图6类似于图2，是本发明锁环另一个实施例的端面图。
图7是图6锁环侧部的示意图。
图8是本发明锁环第三实施例的端面图。
图9是图8锁环的侧面图。
图10是沿图8中10-10线截取的截面视图，以及
图11是沿图8中箭头11获取的局部图。
具体实施方案
图1所示的互锁接头是以本申请入名义提出的法国专利FR-A-2505014中所述的那种类型，区别在于锁环结构的不同。该互锁接头包括：属于管路第一管2的连接端1，属于管路第二管4的接合套3，径向受压的密封件5，至少部分地包围着连接端并且处在连接端横向平面中的焊接棱6(或者，作为一种变型，铸造出的限位凸起)，以及锁环7。两个管2和4都是灰铸铁或球墨铸铁制成的，锁环7是金属的，例如也是灰铸铁或球墨铸铁的，以及密封件5是弹性件。两个管被表示成沿着公共轴线X-X完全对齐。
从后往前，也就是从入口处开始，接合套的内部依次包括：其直径明显大于连接管直径的入口环缘8；闭锁腔，它确定出了鼓起的后支承面9，该支承面由闭锁腔的平的和横向的前壁11的圆廓部分10相衔接；连接端的导向环缘12；密封5的容纳和约束腔13，以及接纳连接端端部的末腔14。
锁环7是一个开口环，其实心的和凸形轮廓的通常截面具有一般梯形的形状。锁环具有圆柱形的径向内表面15，该内表面还可以是带齿的或如图1所示滚花的；还有凸状的径向外表面16；平的和横向的小后表面17；以及平的和横向的大前表面18。在使用时，如图所示，前表面18贴靠住焊接棱6，外表面16贴靠住表面9，这使得两个管子之间可以发生转动。
在图2的实施例中，开口环7在其圆周上有一系列的径向槽19，这些槽在表面16上的宽度都相等。每个槽有一些与轴线X-X相平行的母线并且在两个面17，18之间是贯通的。在这个实施例中，除了与开口21径向相对的区域20之外，槽19差不多是均布在圆周上，在区域20中则没有槽。
槽19的存在大大地增加了锁环在开口区的周向柔性，而且在管道使用时还能够提高锁环对轴向应力的抗力。为了将锁环引入到接合套中，如本领域人员周知的那样，使用一个在图2和图3中以点划线示出的、带有两个尖销23的操作杆22。将两个尖销插到设在开口21两边的相应的径向孔24中，并且围绕着开口21的径向轴线Y-Y转动操作杆(沿图2和图3中箭头F的方向)。这样就使锁环的两个端部相互靠近(见图3)。这一操作充分减小了锁环的外径，足以在开始安装锁环时使它能够穿过入口环缘8。
在取下工具22之后，利用另外一个未示出的常用工具，将锁环的两个端部相互分开，并在两端部之间放置一个垫块25(见图4)。这时锁环的内径大于焊接棱6的外径，这样就能够将连接端引入到接合套中，并穿过环缘8、胀开的锁环7、环缘12、以及径向压缩的密封件5。这时焊接棱6进到入口腔中，位于锁环7的前面。
最后，取下垫块25，以便让锁环弹性收缩并通过其表面15紧裹住连接端；再使连接端后退，以便锁环的外表面16贴靠住接合套的表面9，继而随着锁环在连接端上的滑动，锁环的前表面18贴靠住焊接棱6。这样就完成了锁环的安装。
作为一个变型(图5)，槽19的深度从开口区21到径向相对的区域20逐渐减小。这样就可以在发生上述的变形时，使锁环的材料所承受的应力在整个锁环圆周上基本是均匀的。
作为另一个变型，槽19可以设在锁环的内表面15上。或者同时设在两个表面15，16上，在这种情况时，槽在圆周上最好是内外交替的。
对于一个给定的锁环直径，如果锁环具有很大的轴向厚度，那么只存在径向槽19就已经能够使开口21胀开或收拢，当开口环的后支承面是位于一个嵌入接合套入口内的法兰上时，上述环就足以满足要求了；但上述锁环无法达到图3所示的扭转/弯曲的变形状态，而这种变形状态则是为了象图1所示那样将锁环引入到接合套中所必需的。
在这种情况下，为了达到图3所示的变形状态，可使用图6和图7所示的开口环，它与前述锁环的区别之处在于，槽19A是一些轴向槽，或者说是一些在锁环的一个端面上平行于正投影面的平面槽。如图所示，这些槽最好位于后表面17上。此外，这些槽均布在整个圆周上，在区域20中也有槽。然而，任何一个槽都不处在与开口21径向相对的位置上。这些槽19A的母线基本上是沿径向的，在两个表面15、16间径向贯通。
槽19A大大增加了锁环在扭转/弯曲方面的柔性，当管道使用时，这可以提高锁环对轴向力的抗力。
如前所述，为了使应力均匀，槽的深度从区域21到区域20可以逐渐减小。
作为一种变型或补充，一些槽19A可设置在锁环的前表面18上，或许还具有如前所述的周向错位。
已经理解，对于一定的锁环直径，如果锁环的径向厚度较小，轴向槽(或称平行正投影面的平面槽)19A的存在就足以能够将实现图3所示的收缩状态。然而，在相反的情况下，就需要同时设置径向槽和平面槽。这些槽可以是相互区别的，或者如图8-图11所示实施例那样组合到一起。
在这种情况下，组合槽19B被设置在整个圆周上，区域20中也有槽。每个槽由径向槽19构成并由槽19A延伸到后表面17中。如图所示，从区域21到区域20，槽的深度最好在轴向和径向两个方向上都逐渐减小。因此，从区域21到区域20，槽底部材料的径向厚度e1逐渐增加(见图8)；同样槽底部材料的轴向厚度e2也逐渐增加(图9和图10)。
应当注意，槽底与槽侧壁之间的连接部最好是圆形的，以便降低这一区域的易损性。

Claims (24)

1.管路元件(2，4)之间，尤其是管子之间的互锁接头，包括：属于管路第一元件(4)的接合套(3)，属于管路第二元件(2)的并以环形密封件(5)为中介而插入上述接合套(3)中的连接端(1)，连接端上的连接凸起(6)，金属的开口锁环(7)，所述锁环围绕着连接端设置并恰好位于所述凸起的后面，所述锁环通过其端部的收拢和交错以便穿入到接合套内并到达上述位置，锁环随后扩张以使所述凸起穿过，锁环再恢复原状以便紧裹住连接端，还包括与接合套成整体的用于锁环的后支承面(9)，其特征在于，开口环(7)的至少一个面(15-18)上具有至少一个槽(19；19A；19B)，这个或这些槽在接头的安装时能使锁环(7)发生所需的收拢、交错和扩张。
2.如权利要求1所述的接头，其特征在于，至少一个槽(19A)设置在锁环的轴向端面(17)上并贯通到锁环的紧裹住连接端(1)的径向内表面(15)处。
3.如权利要求1所述的接头，其特征在于，一个或几个槽(19)单独设置在锁环(7)的径向内表面或径向外表面上，最好是在径向外表面(106)上。
4.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，一个或几个槽单独设置在锁环(7)的轴向端面上，最好是在锁环的后表面(17)上。
5.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，锁环在其相对的两个面中的每个面上各具有一组槽，这两组槽最好是周向相互交错。
6.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，锁环包括至少一个设置在锁环(7)的径向外表面或径向内表面上的槽，还包括至少一个设置在锁环的轴向端面上的另外的槽。
7.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，至少一个槽(19B)延伸在锁环(7)的径向外表面和轴向端面上，或者延伸在锁环的径向内表面和轴向端面上，尤其是延伸在锁环的径向外表面(16)和后表面(17)上。
8.如权利要求1所述的接头，其特征在于，锁环包括至少一个位于锁环(7)的开口(21)的径向相对位置或所述径向相对位置附近的槽(19；19A；19B)，和至少一个位于锁环(7)的开口(21)附近的槽，所述位于锁环的开口附近的槽的深度大于所述位于锁环的开口的径向相对位置或所述径向相对位置附近的槽的深度。
9.权利要求8所述的接头，其特征在于，在与锁环开口(21)径向相对的位置上没有槽。
10.如权利要求1所述的接头，其特征在于，锁环包括一组槽(19；19A；19B)，从开口(21)的区域到径向相对的区域(20)这些槽的深度逐渐减小。
11.如权利要求10所述的接头，其特征在于，槽(19B)的深度一方面在径向上变化，另一方面在轴向上变化。
12.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，锁环(7)的通常截面是实心的和凸形轮廓的。
13.如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，锁环开口(21)的两边各有一些径向孔(24)。
14.用于管路元件尤其是管子之间的互锁插头的金属开口锁环，所述开口锁环的至少一个面(15-18)上具有至少一个槽(19，19A，19B)，这个或这些槽在接头的安装时能使开口锁环(7)发生所需的变形，至少一个槽(19A)设置在锁环的轴向端面(17)上并贯通到锁环的径向内表面(15)处，所述的径向内表面用来紧裹住管路元件其中之一上的连接端(1)。
15.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，一个或几个槽(19A)单独设置在锁环(7)的轴向端面上，最好是在锁环的后表面(17)上。
16.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，锁环在其相对的两个面中的每个面上各具有一组槽，这两组槽最好是周向相互交错。
17.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，锁环包括至少一个设置在锁环(7)径向外表面或径向内表面上的槽，还包括至少一个设置在锁环的轴向端面上的另外的槽。
18.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，至少一个槽(19B)延伸在锁环(7)的径向外表面和轴向端面上，或者延伸在锁环的径向内表面和轴向端面上，尤其是延伸在锁环的径向外表面(16)和后表面(17)上。
19.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，锁环包括至少一个位于锁环开口(21)的径向相对位置、或所述位置附近的第一槽(19，19A，19B)还包括至少一个位于锁环开口(21)附近的第二槽，第二槽的深度大于所述第一槽的深度。
20.如权利要求19所述的锁环，其特征在于，在与锁环开口(21)径向相对的位置上没有槽。
21.如权利要求14所述的锁环，其特征在于，锁环包括一组槽(19，19A，19B)，从开口(21)的区域到径向相对的区域(20)这些槽的深度逐渐减小。
22.如权利要求21所述的锁环，其特征在于，槽(19B)的深度一方面在径向上变化，另一方面在轴向上变化。
23.如权利要求14或15所述的锁环，其特征在于，锁环(7)的通常截面是实心的和凸形轮廓的。
24.如权利要求14或15所述的锁环，其特征在于，锁环开口(21)的两边各有一些径向孔(24)。
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