CN111396660A - 一种天然气管道及管道连接件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管道设备技术领域，具体涉及一种天然气管道及管道连接件，天然气管道端部通过管道连接件进行对接，天然气管道端部和管道连接件上设有锁紧机构和密封机构；管道连接件包括与天然气管道内径和外径都相同的安装环；锁紧机构包括第一安装座、第二安装座、锁紧板、第一橡胶条、安装板、第一弹簧和第二橡胶条；密封机构包括第一密封环、第二密封环、密封油槽、第一容纳槽、第二容纳槽、第二弹簧、储油箱、油道、阀门和进油口。本发明通过管道连接件对两根天然气管道进行对接固定，即使在很低的环境温度下，也能保证管道连接件对天然气管道的锁紧效果，避免天然气泄漏的情况发生。
Description
技术领域
本发明属于管道设备技术领域，具体涉及一种天然气管道及管道连接件。
背景技术
天然气管道是指将天然气从开采地输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。输气管道采用钢制材料制成，通常由单根管道逐根连接组装起来。现有的天然气管道中，每根管道两端固定安装有法兰盘，安装时通过螺栓将两根管道的法兰盘紧固在一起从而实现两根管道之间的连接和密封。在实际使用过程中，现有的天然气管道存在以下的问题：(1)由于用于紧固管道的螺栓采用金属材料制成，存在热胀冷缩的特性，在气温较低的环境中会出现体积收缩的现象，从而导致两根管道之间的紧固效果变差，管道对接处容易出现缝隙，导致天然气泄漏；(2)由于钢制管道本身存在热胀冷缩的特性，在气温较低的环境中会产生轴向收缩，同样会导致管道对接处出现缝隙，从而导致天然气泄漏。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种天然气管道及管道连接件，目的在于解决目前天然气管道在使用过程中存在的以下问题：(1)由于用于紧固管道的螺栓采用金属材料制成，存在热胀冷缩的特性，在气温较低的环境中会出现体积收缩的现象，从而导致两根管道之间的紧固效果变差，管道对接处容易出现缝隙，导致天然气泄漏；(2)由于钢制管道本身存在热胀冷缩的特性，在气温较低的环境中会产生轴向收缩，同样会导致管道对接处出现缝隙，从而导致天然气泄漏。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种天然气管道，采用一种管道连接件进行对接，天然气管道端部设置有第一锁紧机构和第一密封机构，管道连接件上设置有第二锁紧机构和第二密封机构，第一锁紧机构和第二锁紧机构共同构成锁紧机构，第一密封机构和第二密封机构共同构成密封机构；
管道连接件包括与天然气管道内径和外径都相同的安装环。第一锁紧机构包括第一安装座、锁紧板、第一橡胶条，第二锁紧机构包括第二安装座、安装板、第一弹簧和第二橡胶条。第一安装座均匀固定安装在天然气管道两端的外侧面上，第二安装座均匀固定安装在安装环的外侧面上。第一安装座的端面与天然气管道端面平齐且固定安装有垂直于天然气管道端面的锁紧板，锁紧板的上下表面固定设置有一组相互平行且垂直于天然气管道轴向的第一橡胶条。第二安装座内开设有空腔，空腔的上下表面通过支架铰接有平行于锁紧板的安装板，安装板靠近第一安装座的一侧与空腔上下表面之间安装有第一弹簧，安装板表面固定设置有一组与第一橡胶条相互平行的第二橡胶条。对天然气管道和管道连接件进行安装固定时，将天然气管道端面和连接件端面对接在一起，使锁紧板插入第二安装座的空腔中。锁紧板的端部推开安装板继续向空腔内部伸入过程中，第一橡胶条和第二橡胶条相互交错挤压在一起，安装板转动的同时压缩第一弹簧，第一弹簧通过安装板对锁紧板的上下表面施加反作用力，从而对锁紧板起到锁紧作用。
第一密封机构包括第一密封环、第二密封环、密封油槽、第二弹簧、储油箱、油道、阀门和进油口。第二密封机构包括第一容纳槽和第二容纳槽。第一密封环和第二密封环沿天然气管道轴向滑动安装在天然气管道的端面上。天然气管道和管道连接件的端面上开设有位于第一密封环和第二密封环之间的环形密封油槽。管道连接件的端面上开设有与第一密封环和第二密封环相互匹配的第一容纳槽和第二容纳槽。第一密封环和第二密封环与天然气管道之间通过水平的第二弹簧连接。天然气管道外侧壁上固定安装有储油箱，储油箱通过开设在天然气管道侧壁内的油道连通密封油槽，油道内开设有阀门，储油箱上开设有进油口。当天然气管道和管道连接件对接在一起后，第一密封环和第二密封环分别进入第一容纳槽和第二容纳槽内，并压缩第二弹簧，第一密封环和第二密封环在第二弹簧的反作用力下始终抵触在第一容纳槽和第二容纳槽内；通过进油口向储油箱内添加油液。在很低的环境温度下，天然气管道和管道连接件产生轴向收缩，管道和连接件之间产生缝隙，从而降低了密封油槽内的气压，储油箱内的油液在气压作用下推开阀门经油道进入第一密封环、第二密封环和密封油槽之间，对管道内的天然气进行密封。当外界温度升高后，天然气管道和管道连接件产生轴向伸长，管道和连接件之间缝隙消失，同时挤压油液，油液经阀门回到储油箱内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锁紧机构还包括磁条、滑槽、磁板、凹槽和第三弹簧。锁紧板上下表面固定安装有磁条，第二安装座空腔的开口处开设有竖直方向的滑槽，滑槽内滑动配合有磁板。锁紧板的上下表面开设有与磁板配合的凹槽。磁板和凹槽之间竖直安装有第三弹簧。锁紧板插入第二安装座空腔过程中，磁条的磁力作用将磁板向滑槽内部推动，并压缩第三弹簧。磁条离开磁板对应的位置后，磁板在第三弹簧的作用下抵触在锁紧板上下表面直至进入凹槽内，并最终通过磁力作用吸附在凹槽内，从而避免了锁紧板发生水平位移，提高了连接件对管道的锁紧效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锁紧机构还包括限位板和插槽。安装板靠近第二安装座空腔内侧的端面上固定安装有向锁紧板弯曲的V字型限位板，锁紧板靠近空腔内侧的端面上开设有与限位板滑动配合的插槽，插槽呈倾斜状且向空腔内侧张开。锁紧板插入第二安装座空腔过程中，安装板发生转动，并带动限位板插入插槽内。第一弹簧的弹力作用使得限位板对锁紧板施加沿管道轴向朝向连接件一侧的推力，从而使得管道和连接件端面之间产生挤压力，提高了连接件对管道的锁紧效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述限位板和插槽表面形成锯齿状的橡胶防滑条，以增大限位板和插槽之间的摩擦力，从而增大限位板对锁紧板的推力，进一步提高了连接件对管道锁紧效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锁紧机构还包括两个橡胶卡套、两个气缸、橡胶支撑片和推杆。两个橡胶卡套垂直固定安装在第二安装座空腔内侧端面上，且橡胶卡套的端部与限位板的边缘处相互配合。两个气缸位于两个橡胶卡套两侧且倾斜固定安装在第二安装座空腔内侧端面上，气缸的端部固定安装有与橡胶卡套表面贴合的橡胶支撑片。锁紧板靠近空腔内侧的端面上对应两个橡胶卡套之间的位置水平固定安装有圆柱形的推杆。推杆平行于橡胶卡套且推杆的截面直径大于两个橡胶卡套之间距离。锁紧板插入第二安装座空腔过程中，推杆插入到两个橡胶卡套之间并将橡胶卡套向外推开，同时压缩气缸，直至限位板的边缘卡入橡胶卡套的端部。气缸的反作用力通过橡胶支撑片对橡胶卡套施加作用力，橡胶卡套产生向中间聚拢的趋势并限位板施加压力，从而增加限位板和插槽之间的摩擦力，进而增大限位板对锁紧板的推力，进一步提高了连接件对管道锁紧效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封机构还包括固定贴合在天然气管道和管道连接件端面上的橡胶圈，以提高对管道内天然气的密封效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述密封机构还包括第四弹簧和压板。第四弹簧竖直固定安装在储油箱顶板的下方，第四弹簧底端水平固定安装有与储油箱侧壁滑动配合的压板。当管道和连接件之间产生缝隙，使得储油箱内的气压大于密封油槽时，压板在空气压力和第四弹簧的弹力共同作用下将储油箱内的油液压入油道内，，以增大对油液的压力，确保油液能够填满第一密封环、第二密封环和密封油槽之间的空隙，提高密封的效果。
(三)有益效果
本发明至少具有如下有益效果：
(1)本发明通过管道连接件对两根天然气管道进行对接固定，通过安装板对锁紧板上下表面进行压紧，通过第一橡胶条和第二橡胶条的交错配合，提高安装板和锁紧板之间的摩擦力。即使在较低温度环境下，管道连接件对天然气管道的锁紧效果也不会发生衰减，从而大大减小了天然气管道和管道连接件之间的缝隙，进而避免了天然气泄漏。
(2)本发明的锁紧机构中，通过限位板和插槽的配合，对锁紧板施加沿天然气管道轴向朝管道连接件一侧的压力，使天然气管道和管道连接件之间产生轴向的挤压力；通过磁板和凹槽的配合，限制锁紧板的水平位移；进一步提高了管道连接件对天然气管道的锁紧效果。
(3)本发明通过管道连接件对两根天然气管道进行对接固定，在很低的温度环境下，即使管道和连接件本身因热胀冷缩效应发生轴向收缩，储油箱内的油液也会在气压的作用下通过油道自动进入密封油槽、第一密封环和第二密封环之间，对管道内的天然气进行密封，避免了天然气泄漏；环境温度升高后，油液会自动流回到储油箱内。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例中天然气管道及管道连接件的第一立体结构示意图；
图2为本发明实施例中天然气管道及管道连接件的第二立体结构示意图；
图3为本发明实施例中A处的放大示意图；
图4为本发明实施例中锁紧机构的内部结构示意图；
图5为本发明实施例中B处的放大示意图；
图6为本发明实施例中密封机构的内部结构示意图；
图7为本发明实施例中橡胶卡套初始状态下立体结构示意图。
图中：1-锁紧机构、11-第一安装座、12-第二安装座、13-锁紧板、14-第一橡胶条、15-安装板、16-第一弹簧、17-第二橡胶条、18-磁条、19-滑槽、110-磁板、111-凹槽、112-第三弹簧、113-限位板、114-插槽、115-橡胶防滑条、116-橡胶卡套、117-气缸、118-橡胶支撑片、119-推杆、2-密封机构、21-第一密封环、22-第二密封环、23-密封油槽、24-第一容纳槽、25-第二容纳槽、26-第二弹簧、27-储油箱、28-油道、29-阀门、210-进油口、211-橡胶圈、212-第四弹簧、213-压板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图7所示，本实施例提供了一种天然气管道，采用一种管道连接件进行对接，天然气管道端部设置有第一锁紧机构和第一密封机构，管道连接件上设置有第二锁紧机构和第二密封机构，第一锁紧机构和第二锁紧机构组成锁紧机构1，第一密封机构和第二密封机构组成密封机构2。
管道连接件包括与天然气管道内径和外径都相同的安装环。第一锁紧机构包括第一安装座11、锁紧板13、第一橡胶条14；第二锁紧机构包括第二安装座12、安装板15、第一弹簧16和第二橡胶条17。第一安装座11均匀固定安装在天然气管道两端的外侧面上，第二安装座12均匀固定安装在安装环的外侧面上。第一安装座11的端面与天然气管道端面平齐且固定安装有垂直于天然气管道端面的锁紧板13，锁紧板13的上下表面固定设置有一组相互平行且垂直于天然气管道轴向的第一橡胶条14。第二安装座12内开设有空腔，空腔的上下表面通过支架铰接有平行于锁紧板13的安装板15，安装板15靠近第一安装座11的一侧与空腔上下表面之间安装有第一弹簧16，安装板15表面固定设置有一组与第一橡胶条14相互平行的第二橡胶条17。
第一密封机构包括第一密封环21、第二密封环22、密封油槽23、第二弹簧26、储油箱27、油道28、阀门29和进油口210；第二密封机构包括第一容纳槽24和第二容纳槽25。第一密封环21和第二密封环22沿天然气管道轴向滑动安装在天然气管道的端面上。天然气管道和管道连接件的端面上开设有位于第一密封环21和第二密封环22之间的环形密封油槽23。管道连接件的端面上开设有与第一密封环21和第二密封环22相互匹配的第一容纳槽24和第二容纳槽25。第一密封环21和第二密封环22与天然气管道之间通过水平的第二弹簧26连接。天然气管道外侧壁上固定安装有储油箱27，储油箱27通过开设在天然气管道侧壁内的油道28连通密封油槽23，油道28内开设有阀门29，储油箱27上开设有进油口210。
在本实施例中，所述锁紧机构1还包括磁条18、滑槽19、磁板110、凹槽111和第三弹簧112。锁紧板13上下表面固定安装有磁条18，第二安装座12空腔的开口处开设有竖直方向的滑槽19，滑槽19内滑动配合有磁板110。锁紧板13的上下表面开设有与磁板110配合的凹槽111。磁板110和凹槽111之间竖直安装有第三弹簧112。锁紧板13插入第二安装座12空腔过程中，磁条18的磁力作用将磁板110向滑槽19内部推动，并压缩第三弹簧112。磁条18离开磁板110对应的位置后，磁板110在第三弹簧112的作用下抵触在锁紧板13上下表面直至进入凹槽111内，并最终通过磁力作用吸附在凹槽111内，从而避免了锁紧板13发生水平位移，提高了连接件对管道的锁紧效果。
在本实施例中，所述锁紧机构1还包括限位板113和插槽114。安装板15靠近第二安装座12空腔内侧的端面上固定安装有向锁紧板13弯曲的V字型限位板113，锁紧板13靠近空腔内侧的端面上开设有与限位板113滑动配合的插槽114，插槽114呈倾斜状且向空腔内侧张开。锁紧板13插入第二安装座12空腔过程中，安装板15发生转动，并带动限位板113插入插槽114内。第一弹簧16的弹力作用使得限位板113对锁紧板13施加沿管道轴向朝向连接件一侧的推力，从而使得管道和连接件端面之间产生挤压力，提高了连接件对管道的锁紧效果。
在本实施例中，所述限位板113和插槽114表面形成锯齿状的橡胶防滑条115，以增大限位板113和插槽114之间的摩擦力，从而增大限位板113对锁紧板13的推力，进一步提高了连接件对管道锁紧效果。
在本实施例中，所述锁紧机构1还包括两个橡胶卡套116、两个气缸117、橡胶支撑片118和推杆119。两个橡胶卡套116垂直固定安装在第二安装座12空腔内侧端面上，且橡胶卡套116的端部与限位板113的边缘处相互配合。两个气缸117位于两个橡胶卡套116两侧且倾斜固定安装在第二安装座12空腔内侧端面上，气缸117的端部固定安装有与橡胶卡套116表面贴合的橡胶支撑片118。锁紧板13靠近空腔内侧的端面上对应两个橡胶卡套116之间的位置水平固定安装有圆柱形的推杆119。推杆119平行于橡胶卡套116且推杆119的截面直径大于两个橡胶卡套116之间距离。
在本实施例中，所述密封机构2还包括固定贴合在天然气管道和管道连接件端面上的橡胶圈211，以提高对管道内天然气的密封效果。
在本实施例中，所述密封机构2还包括第四弹簧212和压板213。第四弹簧212竖直固定安装在储油箱27顶板的下方，第四弹簧212底端水平固定安装有与储油箱27侧壁滑动配合的压板213。当管道和连接件之间产生缝隙，使得储油箱27内的气压大于密封油槽23时，压板213在空气压力和第四弹簧212的弹力共同作用下将储油箱27内的油液压入油道28内，，以增大对油液的压力，确保油液能够填满第一密封环21、第二密封环22和密封油槽23之间的空隙，提高密封的效果。
本实施例的具体安装过程和密封原理如下：对天然气管道和管道连接件进行安装固定时，将天然气管道端面和连接件端面对接在一起，使锁紧板13插入第二安装座12的空腔中。锁紧板13的端部推开安装板15继续向空腔内部伸入过程中，第一橡胶条14和第二橡胶条17相互交错挤压在一起，安装板15转动的同时压缩第一弹簧16，第一弹簧16通过安装板15对锁紧板13的上下表面施加反作用力，从而对锁紧板13起到锁紧作用。锁紧板13插入第二安装座12空腔过程中，磁条18的磁力作用将磁板110向滑槽19内部推动，并压缩第三弹簧112。磁条18离开磁板110对应的位置后，磁板110在第三弹簧112的作用下抵触在锁紧板13上下表面直至进入凹槽111内，并最终通过磁力作用吸附在凹槽111内。锁紧板13插入第二安装座12空腔过程中，安装板15发生转动，并带动限位板113插入插槽114内。第一弹簧16的弹力作用使得限位板113对锁紧板13施加沿管道轴向朝向连接件一侧的推力，从而使得管道和连接件端面之间产生挤压力。锁紧板13插入第二安装座12空腔过程中，推杆119插入到两个橡胶卡套116之间并将橡胶卡套116向外推开，同时压缩气缸117，直至限位板113的边缘卡入橡胶卡套116的端部。气缸117的反作用力通过橡胶支撑片118对橡胶卡套116施加作用力，橡胶卡套116产生向中间聚拢的趋势并限位板113施加压力，从而增加限位板113和插槽114之间的摩擦力，进而增大限位板113对锁紧板13的推力。当天然气管道和管道连接件对接在一起后，第一密封环21和第二密封环22分别进入第一容纳槽24和第二容纳槽25内，并压缩第二弹簧26，第一密封环21和第二密封环22在第二弹簧26的反作用力下始终抵触在第一容纳槽24和第二容纳槽25内；通过进油口210向储油箱27内添加油液。在很低的环境温度下，天然气管道和管道连接件产生轴向收缩，管道和连接件之间产生缝隙，从而降低了密封油槽23内的气压，储油箱27内的油液在气压作用下推开阀门29经油道28进入第一密封环21、第二密封环22和密封油槽23之间，对管道内的天然气进行密封。当外界温度升高后，天然气管道和管道连接件产生轴向伸长，管道和连接件之间缝隙消失，同时挤压油液，油液经阀门29回到储油箱27内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种天然气管道，其特征在于：所述天然气管道采用一种管道连接件进行对接，天然气管道端部设置有第一锁紧机构和第一密封机构，管道连接件上设置有第二锁紧机构和第二密封机构，第一锁紧机构和第二锁紧机构共同构成锁紧机构(1)，第一密封机构和第二密封机构共同构成密封机构(2)；
所述管道连接件包括与天然气管道内径和外径都相同的安装环；第一锁紧机构包括第一安装座(11)、锁紧板(13)、第一橡胶条(14)，第二锁紧机构包括第二安装座(12)、安装板(15)、第一弹簧(16)和第二橡胶条(17)；第一安装座(11)均匀固定安装在天然气管道两端的外侧面上，第二安装座(12)均匀固定安装在安装环的外侧面上；第一安装座(11)的端面与天然气管道端面平齐且固定安装有垂直于天然气管道端面的锁紧板(13)，锁紧板(13)的上下表面固定设置有一组相互平行且垂直于天然气管道轴向的第一橡胶条(14)；第二安装座(12)内开设有空腔，空腔的上下表面通过支架铰接有平行于锁紧板(13)的安装板(15)，安装板(15)靠近第一安装座(11)的一侧与空腔上下表面之间安装有第一弹簧(16)，安装板(15)表面固定设置有一组与第一橡胶条(14)相互平行的第二橡胶条(17)；
第一密封机构包括第一密封环(21)、第二密封环(22)、密封油槽(23)、第二弹簧(26)、储油箱(27)、油道(28)、阀门(29)和进油口(210)；第二密封机构包括第一容纳槽(24)和第二容纳槽(25)；第一密封环(21)和第二密封环(22)沿天然气管道轴向滑动安装在天然气管道的端面上；天然气管道和管道连接件的端面上开设有位于第一密封环(21)和第二密封环(22)之间的环形密封油槽(23)；管道连接件的端面上开设有与第一密封环(21)和第二密封环(22)相互匹配的第一容纳槽(24)和第二容纳槽(25)；第一密封环(21)和第二密封环(22)与天然气管道之间通过水平的第二弹簧(26)连接；天然气管道外侧壁上固定安装有储油箱(27)，储油箱(27)通过开设在天然气管道侧壁内的油道(28)连通密封油槽(23)，油道(28)内开设有阀门(29)，储油箱(27)上开设有进油口(210)。
2.根据权利要求1所述一种天然气管道，其特征在于：所述锁紧机构(1)还包括磁条(18)、滑槽(19)、磁板(110)、凹槽(111)和第三弹簧(112)；锁紧板(13)上下表面固定安装有磁条(18)，第二安装座(12)空腔的开口处开设有竖直方向的滑槽(19)，滑槽(19)内滑动配合有磁板(110)；锁紧板(13)的上下表面开设有与磁板(110)配合的凹槽(111)；磁板(110)和凹槽(111)之间竖直安装有第三弹簧(112)。
3.根据权利要求1所述一种天然气管道，其特征在于：所述锁紧机构(1)还包括限位板(113)和插槽(114)；安装板(15)靠近第二安装座(12)空腔内侧的端面上固定安装有向锁紧板(13)弯曲的V字型限位板(113)，锁紧板(13)靠近空腔内侧的端面上开设有与限位板(113)滑动配合的插槽(114)，插槽(114)呈倾斜状且向空腔内侧张开。
4.根据权利要求3所述一种天然气管道，其特征在于：所述限位板(113)和插槽(114)表面形成锯齿状的橡胶防滑条(115)。
5.根据权利要求3所述一种天然气管道，其特征在于：所述锁紧机构(1)还包括两个橡胶卡套(116)、两个气缸(117)、橡胶支撑片(118)和推杆(119)；两个橡胶卡套(116)垂直固定安装在第二安装座(12)空腔内侧端面上，且橡胶卡套(116)的端部与限位板(113)的边缘处相互配合；两个气缸(117)位于两个橡胶卡套(116)两侧且倾斜固定安装在第二安装座(12)空腔内侧端面上，气缸(117)的端部固定安装有与橡胶卡套(116)表面贴合的橡胶支撑片(118)；锁紧板(13)靠近空腔内侧的端面上对应两个橡胶卡套(116)之间的位置水平固定安装有圆柱形的推杆(119)；推杆(119)平行于橡胶卡套(116)且推杆(119)的截面直径大于两个橡胶卡套(116)之间距离。
6.根据权利要求1所述一种天然气管道，其特征在于：所述密封机构(2)还包括固定贴合在天然气管道和管道连接件端面上的橡胶圈(211)。
7.根据权利要求1所述一种天然气管道，其特征在于：所述密封机构(2)还包括第四弹簧(212)和压板(213)；第四弹簧(212)竖直固定安装在储油箱(27)顶板的下方，第四弹簧(212)底端水平固定安装有与储油箱(27)侧壁滑动配合的压板(213)。
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