CN109973727A - 一种压力管道连接结构 - Google Patents
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Abstract
一种压力管道连接结构，包括：轴向布置的导管和接头体，和外套螺母，其还包括：套管，套管包括：位于导管的外周布置并套接的套管本体，和位于套管本体底部外圆周的凸缘段；凸缘段位于外套螺母的内部，且凸缘段的两侧端面分别与外套螺母的内端面和接头体的外端面相抵靠限位接触配合；且在套管本体和导管相重合的区域内，套管本体和导管具有朝向轴线经压装挤压形成内凹变形相固定连接的连接区段，其结构简单且安装方便，对导管尺寸精度要求低、现场施工操作简单、连接牢固、密封可靠。
Description
技术领域
本发明关于一种管道连接结构，尤其是用于内部具有一定压力的管道连接结构。
背景技术
在管道工程项目中通常存在大量的管路之间的连接，包括不同管径的管道之间的变换连接，管道与相关阀门部件之间的连接。作为管道连接质量的重要指标，其包括密封性能和管道之间的连接的可靠性能。特别是在具有一定压力的管道系统中(例如低于70Mpa，特别是35-70MPa)，存在管道之间沿轴向方向脱离的风险。因此压力管道连接结构的相互固定尤为重要。
常用的压力管道的连接结构分为焊接式接头和非焊接式接头，卡套式结构、焊接球头式结构、扩口式结构、翻边式结构、walform式结构等。
卡套式结构在导管和接头体内锥面之间形成密封，同时箍紧导管，防止导管在内压作用下拔出。但其对导管的外径尺寸要求很高，对前、后卡套的尺寸、硬度、弹性等要求也很高，同时对安装过程的操作也提出了较为苛刻的要求，任何一个环节出现偏差，轻则导致接头泄漏，重则导致接头松脱，压力外泄，甚至引起安全事故。
焊接球头式连接结构也是一种常见的导管连接技术，广泛应用于航空航天领域，但球形接头必须与导管焊接，才能实现管道连接，给现场施工带来不便。
扩口式接头、翻边式接头、walform式接头的抗拉拔力较强，但都需要价格昂贵、结构笨重的专用设备，对导管的端头进行压力加工，使之变形成为所需的喇叭口、平头或局部凸起结构，给现场施工带来不便。
综上所述，现有的各种形式密封接头，其工艺性、密封可靠性等，都存在一定的问题，均具有操作工艺性较差、密封可靠性低、结构不够强、配套设备复杂、产品成本高、对导管尺寸精度要求过高等问题。
发明内容
本发明的目的是：在较高压流体应用领域，提供一种结构简单安装方便，同时对导管尺寸精度要求低、现场施工操作简单、连接牢固、密封可靠的管道连接结构。
为实现上述技术目的，本发明提供一种压力管道连接结构，其包括：沿管道轴向布置并连接的导管和接头体，和与所述接头体的一端部外表面相螺纹固定连接的外套螺母，其中：其还包括：套管，所述套管包括：位于所述导管的外周布置并套接的套管本体，和位于所述套管本体底部外圆周的凸缘段；所述凸缘段位于所述外套螺母的内部，且所述凸缘段的两侧端面分别与所述外套螺母的内端面和所述接头体的外端面相抵靠限位接触配合；且在所述套管本体和所述导管相重合的区域内，所述套管本体和所述导管具有朝向轴线经压装挤压形成内凹变形相固定连接的连接区段。
作为进一步的改进，在所述连接区段内，所述套管本体的管壁具有经压装挤压变形形成的向其轴线偏移的外挤压变形区段，所述导管的管壁具有与所述外挤压变形区段相对应且相互抵靠限位箍紧固定连接的内挤压变形区段。
作为进一步的改进，所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段的径向横截面均为正多边形。
作为进一步的改进，所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段均具有向各自轴线偏移的内凹压痕区,所述内凹压痕区具有多个并在沿圆周方向相对所述正多边形均匀布置，且在所述正多边形的每个面上沿轴向方向的具有两个或三个。
作为进一步的改进，所述内凹压痕区为长方形，所述内凹压痕区的轴向宽度为2至5毫米且相互轴向间隔宽度为3至6毫米，所述正多边形为正方形或正六边形。
作为进一步的改进，所述接头体的内部包括：内部管道，与所述导管的外表面相配合的连接孔，且所述接头体的端部外表面具有与所述外套螺母相螺纹连接的外螺纹区。
作为进一步的改进，在所述连接孔和所述外端面之间，所述接头体的内部还具有沿轴线布置的密封腔；且布置在所述导管端部外周的O型圈位于所述密封腔内。
作为进一步的改进，在所述O型圈的外侧，所述密封腔内还轴向布置有挡圈，所述挡圈的两侧分别与所述凸缘段的底侧面和所述O型圈相抵靠限位接触配合。
作为进一步的改进，所述接头体的另一端部固定连接有变径导管或管道部件。
作为进一步的改进，所述导管为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，所述套管本体为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，且所述接头体的外螺纹区为等直径的圆柱面，且所述导管的管径小于等于2英寸。
本发明通过端部的外套螺母将套管进行固定，同时通过压装挤压变形将套管和导管在轴向方向进行固定，对导管和套管的结构简单且安装方便。同时对导管尺寸精度要求低、现场施工操作简单、连接牢固、密封可靠，可应用于低于70MPa(特别是35-70MPa)的压力管道连接。
附图说明
图1为接头体一端连接示意图；
图2为套管示意图；
图3为接头体示意图；
图4为接头体两端连接示意图；
图5为压块压装前示意图；
图6为图5的横截面示意图；
图7为压块压装示意图；
图8为图6的横截面示意图；和
图9为压块的示意图。
附图标记：导管1，接头体2，外端面21，连接孔22，密封腔23，外套螺母3，套管4，套管本体41，凸缘段42，内凹压痕区44,O型圈5，挡圈6，压块7，闭合限位区72，压痕条73，凹槽74，凹腔75，变径导管8。
具体实施方式
如图1至9所示，本发明提供一种压力管道连接结构，其包括：沿管道轴向布置并连接的导管1和接头体2，和与所述接头体2的端部外表面相螺纹固定连接的外套螺母3，其中：其还包括：套管4，所述套管4包括：位于所述导管1的外周布置并套接的套管本体41，和位于所述套管本体41底部外圆周的凸缘段42；所述凸缘段42位于所述外套螺母3的内部，且所述凸缘段42的两侧端面分别与所述外套螺母3的内端面和所述接头体2的外端面21相抵靠限位接触配合；且在所述套管本体41和所述导管1相重合的区域内，所述套管本体41和所述导管1具有朝向轴线经压装挤压形成内凹变形相固定连接的连接区段。
本发明通过端部的外套螺母将套管进行固定，同时通过朝向轴线压装挤压变形将套管和导管在轴向方向进行固定，形成内凹的固定连接，对导管和套管的结构简单且安装方便。同时对导管尺寸精度要求低、现场施工操作简单、连接牢固、密封可靠，可应用于低于70MPa(特别是35-70MPa)的压力管道连接。
作为进一步的改进，在所述连接区段内，所述套管本体41的管壁具有经压装挤压变形形成的向其轴线偏移的外挤压变形区段，所述导管1的管壁具有与所述外挤压变形区段相对应且相互抵靠限位箍紧固定连接的内挤压变形区段。
作为进一步的改进，所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段的径向横截面均为正多边形。
作为进一步的改进，所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段均具有向各自轴线偏移的内凹压痕区44,所述内凹压痕区44具有多个并在沿圆周方向相对所述正多边形均匀布置，且在所述正多边形的每个面上沿轴向方向的具有两个或三个。
作为进一步的改进，所述内凹压痕区44为长方形，所述内凹压痕区44的轴向宽度为2至5毫米且相互轴向间隔宽度为3至6毫米，所述正多边形为正方形或正六边形。
作为进一步的改进，所述接头体2的内部包括：内部管道，与所述导管1的外表面相配合的连接孔22，且所述接头体2的端部外表面具有与所述外套螺母3相螺纹连接的外螺纹区。
作为进一步的改进，在所述连接孔22和所述外端面21之间，所述接头体2的内部还具有沿轴线布置的密封腔23；且布置在所述导管1端部外周的O型圈5位于所述密封腔23内。
作为进一步的改进，在所述O型圈5的外侧，所述密封腔23内还轴向布置有挡圈6。
作为进一步的改进，在所述O型圈5的外侧，所述密封腔23内还轴向布置有挡圈6，所述挡圈6的两侧分别与所述凸缘段42的底侧面和所述O型圈5相抵靠限位接触配合。
作为进一步的改进，所述接头体2的另一端部固定连接有变径导管8或管道部件。接头体2可采用本发明所提供的连接结构继续连接其他管道部件，例如阀门，或者如图4所示的变径导管8，接头体两端连接不同的导管，实现上下游的连接。
作为进一步的改进，所述导管1为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，所述套管本体41为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，且所述接头体2的外螺纹区为等直径的圆柱面，且所述导管1的管径小于等于2英寸。本发明无需现有技术中采用倾斜角度、翻边等特殊结构，采用采用圆柱管件即可以实现可靠连接。
相应地，本发明提供一种安装工具压钳和压块，作为本发明所使用的压装工具其结构也简单，在现场简单操作并实现固定。在本发明所述的一种压力管道连接结构中，所述连接区段通过压钳压装挤压变形成型，所述压钳内部分别布置有相对开闭运动的压块7，所述压块7的内侧具有：位于中部并与所述连接区段相抵靠接触并对其压装挤压变形成型的压装区，和位于所述压装区径向上下两端的闭合限位区72。
作为进一步的改进，在所述压装区内布置有凸出的压痕条73。
作为进一步的改进，所述压痕条73具有多条且相互间隔平行布置，在相邻所述压痕条73之间具有凹槽74。
作为进一步的改进，所述压痕条73的轴向厚度为2至5毫米，所述凹槽的轴向厚度为3至6毫米。
作为进一步的改进，所述压痕条73具有两条或三条。
作为进一步的改进，所述压块7的外侧具有与所述压钳相配合的圆弧面。
作为进一步的改进，所述压装区沿所述压块7的轴向位于所述压块7的中部，且所述压块7的轴向两端还具有凹腔75。
作为进一步的改进，所述压钳为手动液压压钳或电动液压压钳。
本发明连接结构具有多个技术效果和优势：
1.对导管的尺寸公差要求不高，可普遍适应各种国产导管，不需要像卡套式管接头那样，购买了某家公司的进口卡套，就必须购买其配套的进口精密导管；
2.对操作工人技术水平及操作过程要求低，不需经过复杂培训，即可操作；
3.配套工具简单，价格低廉，采用常规手动或电动液压工具，配套专用卡钳，即可实施导管现场压接；不需要像扩口式接头、翻边式接头、walform式接头那样配套价格昂贵、搬运不便的复杂设备，也不需要焊接；
4.依靠套管的挤压变形提供强大的抗拉脱力，连接牢固，抗振动能力强，不存在拉脱的隐患；
5.采用挡圈加O形圈组合的高压密封结构，可广泛适用于低于70MPa(特别是35-70MPa)高压气体场合，密封可靠，重复装配式，只需更换挡圈及O形圈，具有比卡套式接头、焊接球头等硬密封接头更多的可重复装配次数；
6.不存在超压爆破风险：在极端超压条件下，套管与导管之间将产生轴向微小移动，当导管退出到O形圈位置之外后，管内压力即可安全释放，从而避免导管超压爆破；
7.具有明显的导管采购成本、产品成本及配套设备采购成本优势。
采用本发明连接的管道，可通过3倍液压强度试验考核，可用于低于70MPa(特别是35-70MPa)的压力环境，例如电动活塞压缩机。
相应地，本发明提供一种压力管道连接方法，其包括：
步骤一：沿轴向将套管4套装在导管1的外周，所述套管4包括：位于所述导管1的外周布置并套接的套管本体41，和位于所述套管本体41底部外圆周的凸缘段42，且所述凸缘段42的外周套装有外套螺母3；
步骤二：将所述外套螺母3与接头体2的一端部螺纹连接，并使得所述凸缘段42的两侧端面分别与所述外套螺母3的内端面和所述接头体2的外端面21相抵靠限位接触配合；
步骤三：在所述套管本体41和所述导管1相重合的区域内，通过朝向轴线压装挤压形成内凹变形，以将所述套管本体41和所述导管1固定连接并形成连接区段。
作为进一步的改进，所述管道内的压力为低于70MPa，优选的是35-70MPa。
作为进一步的改进，所述接头体2的一端部外表面具有与所述外套螺母3螺纹连接的外螺纹。
作为进一步的改进，在步骤一中，所述导管1端部外周布置有O型圈5。
作为进一步的改进，在所述连接孔22和所述外端面21之间，在所述连接孔22和所述外端面21之间，所述接头体2的内部还具有沿轴线布置的密封腔23，所述O型圈5位于所述密封腔23内；且在所述O型圈5的外侧，所述密封腔23内还轴向布置有挡圈6，所述挡圈6的两侧分别与所述凸缘段42的底侧面和所述O型圈5相抵靠限位接触配合所述挡圈6的两侧分别与所述凸缘段42的底侧面和所述O型圈5相抵靠限位接触配合。
作为进一步的改进，所述接头体2的另一端部固定连接有变径导管8或管道部件。
作为进一步的改进，所述导管1为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，所述套管本体41为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，且所述接头体2的外螺纹区为等直径的圆柱面。
作为进一步的改进，在步骤三中，所述连接区段通过压钳压装挤压变形成型，所述压钳内部分别布置有相对开闭运动的压块7，所述压块7的内侧具有：位于中部并与所述连接区段相抵靠接触并对其压装挤压变形成型的压装区，和位于所述压装区径向上下两端的闭合限位区72。
作为进一步的改进，在所述压装区内布置有两条或三条凸出的压痕条73，所述压痕条73具有多条且相互间隔平行布置，在相邻所述压痕条73之间具有凹槽74；所述压痕条73的轴向厚度为2至5毫米，所述凹槽的轴向厚度为3至6毫米。
作为进一步的改进，所述压钳为手动液压压钳或电动液压压钳。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。
Claims (10)
1.一种压力管道连接结构，其包括：沿管道轴向布置并连接的导管(1)和接头体(2)，和与所述接头体(2)的一端部外表面相螺纹固定连接的外套螺母(3)，其特征在于：
其还包括：套管(4)，所述套管(4)包括：位于所述导管(1)的外周布置并套接的套管本体(41)，和位于所述套管本体(41)底部外圆周的凸缘段(42)；
所述凸缘段(42)位于所述外套螺母(3)的内部，且所述凸缘段(42)的两侧端面分别与所述外套螺母(3)的内端面和所述接头体(2)的外端面(21)相抵靠限位接触配合；且
在所述套管本体(41)和所述导管(1)相重合的区域内，所述套管本体(41)和所述导管(1)具有朝向轴线经压装挤压形成内凹变形相固定连接的连接区段。
2.如权利要求1所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：在所述连接区段内，所述套管本体(41)的管壁具有经压装挤压变形形成的向其轴线偏移的外挤压变形区段，所述导管(1)的管壁具有与所述外挤压变形区段相对应且相互抵靠限位箍紧固定连接的内挤压变形区段。
3.如权利要求2所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段的径向横截面均为正多边形。
4.如权利要求3所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述外挤压变形区段和所述内挤压变形区段均具有向各自轴线偏移的内凹压痕区(44),所述内凹压痕区(44)具有多个并在沿圆周方向相对所述正多边形均匀布置，且在所述正多边形的每个面上沿轴向方向的具有两个或三个。
5.如权利要求4所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述内凹压痕区(44)为长方形，所述内凹压痕区(44)的轴向宽度为2至5毫米且相互轴向间隔宽度为3至6毫米，所述正多边形为正方形或正六边形。
6.如权利要求1所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述接头体(2)的内部包括：内部管道，与所述导管(1)的外表面相配合的连接孔(22)，且所述接头体(2)的端部外表面具有与所述外套螺母(3)相螺纹连接的外螺纹区。
7.如权利要求6所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：
在所述连接孔(22)和所述外端面(21)之间，所述接头体(2)的内部还具有沿轴线布置的密封腔(23)；且
布置在所述导管(1)端部外周的O型圈(5)位于所述密封腔(23)内。
8.如权利要求7所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：在所述O型圈(5)的外侧，所述密封腔(23)内还轴向布置有挡圈(6)，所述挡圈(6)的两侧分别与所述凸缘段(42)的底侧面和所述O型圈(5)相抵靠限位接触配合所述挡圈(6)的两侧分别与所述凸缘段(42)的底侧面和所述O型圈(5)相抵靠限位接触配合。
9.如权利要求1所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述接头体(2)的另一端部固定连接有变径导管(8)或管道部件。
10.如权利要求1所述的一种压力管道连接结构，其特征在于：所述导管(1)为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，所述套管本体(41)为具有均匀的壁厚和直径的圆柱管，且所述接头体(2)的外螺纹区为等直径的圆柱面，且所述导管(1)的管径小于等于2英寸。
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