CN112628519B - 一种高压自紧式管道堵头及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压自紧式管道堵头及其应用，属于工业管道密封技术领域，所述高压自紧式管道堵头，包括沿管道端部插入并密封管道的封堵装置和安装于管道外侧的锁紧装置，所述锁紧装置锁紧所述的封堵装置与管道。本发明的堵头安装时不需要焊接，封堵方便，可至少形成三次密封结构，保证了密封的可靠性，可用于柔性复合管的密封。

Description

一种高压自紧式管道堵头及其应用

技术领域

本发明属于工业管道密封技术领域，特别涉及一种高压自紧式管道堵头及其应用。

背景技术

石油石化生产中，流程变更时，需要对管道进行封堵。由于物料易燃易爆，对管道端部密封的堵头密封性要求高，有时不能通过焊接方式进行封堵。现有技术中管道封堵主要盲板等方式实现管端密封，存在密封性不可靠，连接稳定性差，安装复杂，拆卸困难等问题。

堵头，也称管帽，作为管道介质封堵，防止管道介质外流的工具，现有堵头，通过螺纹连接或焊接固定在管道上，一般需要对管道开口进行打磨、攻丝、套丝或焊接等方式才可实现密封，对于作业空间狭窄、动火作业实施困难、作业时间短的诸多条件限制环境下，不便于攻丝、焊接等作业，更不便于拆卸检查。

为解决如上问题，CN203809948U公开了一种新型管道与堵头密封连接结构，采用锥形密封胶垫和端部平垫，通过拧紧螺母与管道堵头连接，挤压锥形密封胶垫和端部平垫，与管道形成密封。该堵头能够快速安装，不需要动火作业。但CN203809948U公开的管道与堵头密封连接结构的密封性差，连接固定牢固性不强，锥形密封胶垫和端部平垫虽然具有密封和防滑效果，但是其锥形倾斜方向朝管口方向设置，不能形成自锁，安装时需要大型工装旋转在管道外部的拧紧螺帽，实现堵头与密封，所需拧紧力大，不宜操控。密封部位在管道外侧，不适用于带增强层的复合管道的密封。

CN207179029U公开了自锁型工业管道密封堵头，设计了两个螺纹套，通过拧紧管道堵头，将作用在管道堵头上的轴向力转化为抱紧环上的压力，从而实现管道的密封，具有一定的自紧作用，便于在空间狭小、要求高的环境内拆装。但CN207179029U公开的管道密封堵头在堵头侧主要是依靠密封凹槽内211的密封材料以及与管道堵头连接的内螺纹套形成密封，结构复杂，堵头体积大，加工精度高，对密封管道的同轴度有较高要求，垫片密封比压低，难以用于高压环境。密封点多，可靠性降低。同样也不适用于带增强层的复合管道的密封。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高压自紧式管道堵头及其应用，所述堵头安装时不需要焊接，只需要拧紧拉紧杆上的螺帽即可实现密封，封堵方便；三次密封结构保证了密封的可靠性，本发明主密封为内表面和堵头形成的密封面，且考虑了内外力的平衡，可用于柔性复合管的密封。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种高压自紧式管道堵头，包括沿管道端部插入并密封管道的封堵装置和安装于管道外侧的锁紧装置，所述锁紧装置锁紧所述的封堵装置与管道。

进一步的，所述封堵装置包括拉紧杆、密封环和管端套筒，所述拉紧杆插装到管道内，密封环套装在拉紧杆上，管端套筒安装在管道端部。

进一步的，所述锁紧装置包括压紧套筒和箍环，所述压紧套筒和箍环套在管道外侧，并锁紧所述的封堵装置与管道。

进一步的，所述拉紧杆一端头设有螺纹，并安装螺帽，构成管端密封结构；拉紧杆中部设有锥形段，拉紧杆的尾端设有端部压环。

进一步的，所述密封环套装在拉紧杆的锥形段处，密封环的内环与锥形段贴合、密封环的外环与管道的内表面贴合；所述端部压环与密封环贴合；在螺帽压力作用下，密封环与管道内表面之间及密封环与拉紧杆之间形成密封。

进一步的，所述管端套筒设有密封支撑环、通孔和锥形密封面，锥形密封面与管道内表面贴合；所述拉紧杆穿过通孔，在螺帽压力作用下，管端套筒的锥形密封面与管道内表面形成密封结构。

进一步的，所述管端套筒与压紧套筒通过螺纹连接，压紧套筒压紧箍环，实现与管道的紧箍固定。

进一步的，所述密封环不少于两组。

进一步的，每个所述密封环的内环直径不同，并且所有密封环的内环分别与拉紧杆的锥形段贴合密封。

进一步的，所述箍环为楔形的两个半环。

进一步的，所述箍环的两个半环通过弹性连接带连接。

本发明还提供一种如前所述的高压自紧式管道堵头的应用，用于管道的管口封堵。

本发明还提供一种如前所述的高压自紧式管道堵头的安装方法，包括：

安装封堵装置的步骤；

和安装锁紧装置的步骤。

进一步的，前述的高压自紧式管道堵头的安装方法，具体包括以下步骤：

(1)拉紧杆插入管道内；

(2)将密封环按照内环直径大小依次套装在拉紧杆上；

(3)将压紧套筒套在管道上；

(4)将箍环套在管道上；

(5)将管端套筒套装在管端，使得拉紧杆穿过管端套筒中部的通孔，并露出螺纹；

(6)调节管端套筒压紧管道端部，并调节箍环的位置；

(7)将压紧套筒通过螺纹拧在管端套筒的螺纹上，螺纹产生的力，使得箍环抱紧管道外表面，并使得管端套筒的锥形密封面与管道内表面紧密结合，形成密封面；

(8)在拉紧杆上安装螺帽，并按照计算的预紧力拧紧，密封环与管道内表面以及拉紧杆形成密封面；

(9)管道受压后，拉紧杆端面受向管道外的轴向力，进一步增大了密封环与拉紧杆以及管道之间的密封比压，实现了自紧密封。

与现有技术相比，本发明优点在于：

(1)本发明的高压自紧式管道堵头，采用通过锥形拉紧杆将螺栓预紧力传递到密封环，在管端套筒、拉紧杆的锥形段和端部压环的共同作用下，在密封环与管道的内壁以及之间密封环与拉紧杆之间形成密封，只需在拉紧杆螺纹端拧紧螺帽即可实现密封，用于高压管道管端封堵。

(2)本发明可至少形成三次密封结构，保证了密封的可靠性，主密封为内表面和堵头形成的密封面，且考虑了内外力的平衡，可用于柔性复合管的密封。

(3)本发明的高压自紧式管道堵头安装时不需要焊接，只需要拧紧拉紧杆上的螺帽即可实现密封，封堵方便，易于拆卸，便于检修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高压自紧式管道堵头沿管道轴向的剖面图；

图2为本发明的拉紧杆结构图(主视)；

图3为本发明的拉紧杆结构图(侧视)；

图4为本发明的管端套筒结构图(主视)；

图5为本发明的管端套筒结构图(侧视)；

图6为本发明的箍环结构图。

图中，1.拉紧杆；2.密封环；3.管端套筒；4.压紧套筒；5.箍环；6.管道；

11.螺纹A；12.锥形段；13.端部压环；

31.密封支撑环；32.螺纹B；33.通孔；34.锥形密封面；

51.上半环；52.下半环；53.弹性连接带。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种高压自紧式管道堵头，包括沿管道端部插入并密封管道的封堵装置和安装于管道外侧的锁紧装置，锁紧装置用于锁紧封堵装置与管道。

封堵装置包括拉紧杆1、密封环2和管端套筒3，锁紧装置包括压紧套筒4和箍环5，拉紧杆1插装到管道6内，密封环2套装在拉紧杆1上，管端套筒3安装管道6端部；压紧套筒4和箍环5套在管道6外侧。

本发明的堵头安装后，可形成至少三次密封结构，保证管道密封的可靠性。下面结合各组成部分的结构及连接关系介绍密封结构。

结合图1-3所示，拉紧杆1一端头设有螺纹A11，螺纹A11是易于实现自紧的细牙螺纹，并安装螺帽，构成管端密封结构，在拉紧杆1的螺纹端拧紧螺帽，即可实现管端密封。拉紧杆1中部设有锥形段12，拉紧杆1的尾端设有端部压环13。

密封环2套装在拉紧杆1的锥形段12处，密封环2的内环与锥形段12贴合、密封环2的外环与管道6的内表面贴合；端部压环13与密封环2贴合；在螺帽压力作用下，密封环2与管道6内表面之间及密封环2与拉紧杆1之间形成密封。

结合图1、图4、图5所示，管端套筒3设有密封支撑环31、螺纹B32、通孔33和锥形密封面34，锥形密封面34与管道6内表面贴合。拉紧杆1穿过通孔33，在螺帽压力作用下，管端套筒3的锥形密封面34与管道6内表面形成密封结构。

管端套筒3与压紧套筒4通过螺纹连接，压紧套筒4压紧箍环5，实现与管道6的紧箍固定。管道6受密封环2的向外作用力，管道6外侧受箍环5的压紧作用力，两个力相互抵消，限制了管道的单方向变形。

也就是说，随着预紧力的增加，至少可形成三次密封结构，本发明通过拉紧杆1将螺栓预紧力传递到密封环2，在管端套筒3、拉紧杆1的锥形段12和尾部压环13的共同作用下，在密封环2与管道6的内壁之间以及密封环2与拉紧杆1之间形成密封。在拉紧杆1螺纹端拧紧预紧螺帽，即可实现管端密封。管端套筒3的锥形密封面34与管道6内表面形成密封结构。

作为一个优选的实施方式，密封环2不少于两组，且可选用不同材质和形式。每个密封环2的内环直径不同，并且所有密封环2的内环分别与拉紧杆1的锥形段12贴合密封。

作为一个优选的实施方式，箍环5为楔形的两个半环(为上半环51和下半环52)，两个半环通过弹性连接带53连接。

实施例2

本实施例介绍高压自紧式管道堵头的应用，用于工业管道和其他日常管道的管口封堵，可适用于大部分类型金属、非金属以及带有增强层的复合管道、柔性复合管，拆装方便，密封牢固。

高压自紧式管道堵头的结构如实施例1所述，此处不再赘述。

高压自紧式管道堵头的安装方法，包括：安装封堵装置的步骤和安装锁紧装置的步骤。

更加具体的操作步骤是：

高压自紧式管道堵头的安装方法(使用步骤)，包括以下步骤：

(1)拉紧杆1插入管道6内；

(2)将密封环2按照内环直径大小依次套装在拉紧杆1上；

(3)将压紧套筒4套在管道6上；

(4)将带有弹性连接带53的箍环5套在管道6上；

(5)将管端套筒3套装在管端，使得拉紧杆1穿过管端套筒3中部的通孔33，并露出螺纹A11；

(6)调节管端套筒3压紧管道6端部，并调节箍环5的位置，离管端套筒3一定距离(根据管道材质和厚度调节，一般1-8mm)；

(7)将压紧套筒4通过螺纹拧在管端套筒3的螺纹B32上，螺纹产生的力，使得箍环5抱紧管道6外表面，并使得管端套筒3的锥形密封面34与管道6内表面紧密结合，形成密封面；

(8)在拉紧杆1上安装螺帽，并按照计算的预紧力拧紧，密封环2与管道6内表面以及拉紧杆1形成密封面；

(9)管道6受压后，拉紧杆1端面受向管道外的轴向力，进一步增大了密封环2与拉紧杆1以及管道6之间的密封比压，实现了自紧密封。

实施例3

本实施例介绍管道的端部密封方法，使用实施例1所述的高压自紧式管道堵头，将其安装在管道的端头开口处，具体安装步骤可参见实施例2所述的步骤，此处不再赘述。

通过本实施例的管道端部密封方法，可密封各种类型的管道，包括金属、非金属以及带有增强层的复合管道、柔性复合管等，密封点多，可靠性高。

综上所述，本发明的高压自紧式管道堵头，采用通过锥形拉紧杆将螺栓预紧力传递到密封环，在管端套筒、拉紧杆的锥形段和端部压环的共同作用下，在密封环与管道的内壁以及之间密封环与拉紧杆之间形成密封，只需在拉紧杆螺纹端拧紧螺帽即可实现密封，用于高压管道管端封堵，还可用于柔性复合管的密封，安装时不需要焊接，易于拆卸，便于检修。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高压自紧式管道堵头，其特征在于：包括沿管道端部插入并密封管道的封堵装置和安装于管道外侧的锁紧装置，所述锁紧装置锁紧所述的封堵装置与管道；

所述封堵装置包括拉紧杆、密封环和管端套筒，所述拉紧杆插装到管道内，密封环套装在拉紧杆上，管端套筒安装在管道端部；

所述锁紧装置包括压紧套筒和箍环，所述压紧套筒和箍环套在管道外侧，并锁紧所述的封堵装置与管道；

所述拉紧杆一端头设有螺纹，并安装螺帽，构成管端密封结构；拉紧杆中部设有锥形段，拉紧杆的尾端设有端部压环；

所述密封环套装在拉紧杆的锥形段处，密封环的内环与锥形段贴合、密封环的外环与管道的内表面贴合；所述端部压环与密封环贴合；在螺帽压力作用下，密封环与管道内表面之间及密封环与拉紧杆之间形成密封；

所述管端套筒设有密封支撑环、通孔和锥形密封面，锥形密封面与管道内表面贴合；所述拉紧杆穿过通孔，在螺帽压力作用下，管端套筒的锥形密封面与管道内表面形成密封结构；

所述管端套筒与压紧套筒通过螺纹连接，压紧套筒压紧箍环，实现与管道的紧箍固定。

2.根据权利要求1所述的高压自紧式管道堵头，其特征在于：所述密封环不少于两组。

3.根据权利要求2所述的高压自紧式管道堵头，其特征在于：每个所述密封环的内环直径不同，并且所有密封环的内环分别与拉紧杆的锥形段贴合密封。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高压自紧式管道堵头，其特征在于：所述箍环为楔形的两个半环。

5.根据权利要求4所述的高压自紧式管道堵头，其特征在于：所述箍环的两个半环通过弹性连接带连接。

6.权利要求1-5任一项所述的高压自紧式管道堵头的应用，其特征在于：用于管道的管口封堵。

7.权利要求1-5任一项所述的高压自紧式管道堵头的安装方法，其特征在于，包括：

安装封堵装置的步骤；

和安装锁紧装置的步骤。

8.根据权利要求7所述的高压自紧式管道堵头的安装方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)拉紧杆插入管道内；

(2)将密封环按照内环直径大小依次套装在拉紧杆上；

(3)将压紧套筒套在管道上；

(4)将箍环套在管道上；

(5)将管端套筒套装在管端，使得拉紧杆穿过管端套筒中部的通孔，并露出螺纹；

(6)调节管端套筒压紧管道端部，并调节箍环的位置；

(7)将压紧套筒通过螺纹拧在管端套筒的螺纹上，螺纹产生的力，使得箍环抱紧管道外表面，并使得管端套筒的锥形密封面与管道内表面紧密结合，形成密封面；

(8)在拉紧杆上安装螺帽，并按照计算的预紧力拧紧，密封环与管道内表面以及拉紧杆形成密封面；

(9)管道受压后，拉紧杆端面受向管道外的轴向力，进一步增大了密封环与拉紧杆以及管道之间的密封比压，实现了自紧密封。

Images