CN116557660A - 一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低温管道连接技术领域，特别涉及一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法。本发明实施例提供了一种低温管道的连接结构，包括分别固定在两段待连接低温管道一端的凹面连接件和凸面连接件，所述凹面连接件和/或所述凸面连接件与所述待连接低温管道之间设置有波纹管；所述凹面连接件的连接端向内凹陷一个凹面，所述凸面连接件的连接端向外突出形成一个凸面，所述凹面连接件与所述凸面连接件可拆卸连接，所述凹面和所述凸面无缝贴合以实现密封两段所述待连接低温管道的密封连接。本发明实施例提供了一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法，能够提供一种可拆卸、密封性可靠的连接结构。

Description

一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法

技术领域

本发明涉及低温管道连接技术领域，特别涉及一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法。

背景技术

随着科技的发展，低温技术有着越来越多的应用场景，各种低温设备往往需要连接低温管路，通常的做法是直接焊接。焊接的优点是连接可靠，漏率低，但是不便于拆卸，尤其是当环境中存在可燃气体时，无法施焊。

在低温管道上，活接头往往不被采用，这是因为常用的材料在低温下存在尺寸收缩，采用活接头往往因为尺寸的变化无法完全密封，造成泄露。

所以亟需一种可拆卸、密封性可靠的连接结构。

发明内容

本发明实施例提供了一种低温管道的连接结构及低温管道的连接方法，能够提供一种可拆卸、密封性可靠的连接结构。

第一方面，本发明实施例提供了一种低温管道的连接结构，包括分别固定在两段待连接低温管道一端的凹面连接件和凸面连接件，所述凹面连接件和/或所述凸面连接件与所述待连接低温管道之间设置有波纹管；

所述凹面连接件向内凹陷有一个凹面，所述凸面连接件向外突出有一个凸面，所述凹面连接件与所述凸面连接件可拆卸连接，所述凹面和所述凸面无缝贴合以实现密封两段所述待连接低温管道的密封连接。

在一种可能的设计中，所述凹面连接件设置有第一贯穿孔，所述凸面连接件设置有第二贯穿孔，所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔相对，二者穿过有固定柱，所述固定柱设置有螺纹，所述固定柱的一端依次设置有弹簧和第一螺母，安装时，旋紧所述第一螺母压缩弹簧至压并状态以使所述凹面和所述凸面无缝贴合。

在一种可能的设计中，所述凹面直径大的边缘向所述凸面延伸形成有第一柱面，所述凸面直径大的边缘向远离所述凹面的方向沿伸形成有第二柱面，所述第一柱面的轴向、所述第二柱面的轴向平行，所述第一柱面和所述第二柱面无缝贴合以确保所述凹面连接件与所述凸面连接件同轴。

在一种可能的设计中，所述凹面连接件和所述凸面连接件均通过转接件与所述待连接低温管道或所述波纹管焊接，所述转接件朝向所述凹面连接件或所述凸面连接件的一端的厚度厚于另一端，所述连接件的制备材料为不锈钢，所述凹面连接件与所述凸面连接件的制备材料为铜，所述连接件的制备材料为不锈钢。

在一种可能的设计中，所述连接件的制备材料为304或316不锈钢。

在一种可能的设计中，所述固定柱包括螺柱和第二螺母。

在一种可能的设计中，所述凸面和所述凹面均为球面。

第二方面，本发明实施例还提供一种低温管道的连接方法，基于第一方面中任一所述的连接结构，所述方法包括：

连接所述凹面连接件和所述凸面连接件使所述凹面和所述凸面无缝贴合；

固定所述凹面连接件和所述凸面连接件。

在一种可能的设计中，所述凹面连接件设置有第一贯穿孔，所述凸面连接件设置有第二贯穿孔；

所述固定所述凹面连接件和所述凸面连接件，包括：

利用固定柱依次穿过所述第一贯穿孔、所述第二贯穿孔、弹簧和第一螺母，旋紧所述第一螺母压缩弹簧至压并状态以使所述凹面和所述凸面无缝贴合。

在一种可能的设计中，所述凹面朝向所述凸面的边缘向所述凸面沿伸形成第一柱面，所述凸面远离所述凹面的边缘向远离所述凹面的方向沿伸形成第二柱面，所述第一柱面的轴向、所述第二柱面的轴向平行，所述第一柱面和所述第二柱面无缝贴合以确保所述凹面连接件与所述凸面连接件同轴；

所述连接所述凹面连接件和所述凸面连接件使所述凹面和所述凸面无缝贴合，包括：

连接所述凹面连接件和所述凸面连接件，使所述凹面和所述凸面、所述第一柱面和所述第二柱面无缝贴合。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

凸面和凹面的拼接后，实现两段待连接低温管道的可拆卸式密封连接。凸面和凹面接触面积大，即便受冷后有一定收缩也不会影响连接处的密封性，此外，凹面和凸面的形状和接触面完全匹配贴合，受冷等比收缩后依旧能保证二者的无缝紧密贴合，进一步提升了连接的密封性。凹面连接件和/或凸面连接件与待连接低温管道之间设置有波纹管，如此设置，波纹管能够补偿其他外部管道的冷却收缩量，使连接结构不会受到过大的拉力影响，从而保证密封球面处始终有足够的压紧力。此外，当两侧管道位置有偏差时，波纹管也能够补偿一部分位置的偏移，以便于连接结构的装配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明实施例提供的一种低温管道的连接结构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种凹面连接件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种凸面连接件的结构示意图。

图中：1.凹面连接件，11.凹面，12.第一柱面，2.凸面连接件，21.凸面，22.第二柱面，3.螺柱，4.弹簧，51.第一螺母，52.第二螺母，6.转接件，7.波纹管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种低温管道的连接结构，包括分别固定在两段待连接低温管道一端的凹面连接件1和凸面连接件2，凹面连接件1和/或凸面连接件2与待连接低温管道之间设置有波纹管7；

凹面连接件1向内凹陷有一个凹面11，凸面连接件2向外突出有一个凸面21，凹面连接件1与凸面连接件2可拆卸连接，凹面连接件1和凸面连接件2均设置有与待连接低温管道连通的流体通道，流体通道穿过凸面21和凹面11，凹面11和凸面21无缝贴合以实现密封两段待连接低温管道的密封连接。

凸面21和凹面11的拼接后，实现两段待连接低温管道的可拆卸式密封连接。凸面21和凹面11接触面积大，即便受冷后有一定收缩也不会影响连接处的密封性，此外，凹面11和凸面21的形状和接触面完全匹配贴合，受冷等比收缩后依旧能保证二者的无缝紧密贴合，进一步提升了连接的密封性。凹面连接件1和/或凸面连接件2与待连接低温管道之间设置有波纹管7，如此设置，波纹管7能够补偿其他外部管道的冷却收缩量，使连接结构不会受到过大的拉力影响，从而保证密封球面处始终有足够的压紧力。此外，当两侧管道位置有偏差时，波纹管7也能够补偿一部分位置的偏移，以便于连接结构的装配。

在本发明的一些实施例中，所述凹面连接件1设置有第一贯穿孔，所述凸面连接件2设置有第二贯穿孔，所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔相对，二者穿过有固定柱，所述固定柱设置有螺纹，所述固定柱的一端依次设置有弹簧4和第一螺母51，安装时，旋紧所述第一螺母51压缩弹簧4至压并状态以使所述凹面11和所述凸面21无缝贴合。

在本实施例中，凹面连接件1和凸面连接件2之间的可拆卸连接通过固定柱和螺母的配合实现。具体地，分别在凹面连接件1和凸面连接件2上设置第一贯穿孔和第二贯穿孔，固定柱依次穿过第一贯穿孔、第二贯穿孔、弹簧4和第一螺母51，旋紧第一螺母51以压缩弹簧4至压并状态，然后继续旋紧螺母为凹面连接件1和凸面连接件2之间施加足够的压力。在连接结构的使用过程中，凹面连接件1和凸面连接件2会收缩，二者之间的压力会减小，进而可能会减弱连接处的密封性。此时，压并状态的弹簧4会提供较大的弹力来弥补器件收缩带来的压力损失。以内径40mm的管道为例，当介质压力为1Mpa时，经过计算，本结构的密封球面处需要不低于4000N的力才能实现密封，此处设计有4个固定柱、弹簧4和第一螺母51，并且每个弹簧4提供预紧力高于1000N。当温度下降时，连接结构受冷收缩尺寸，以-196℃为例，此处大约收缩0.09mm，弹簧4小尺寸伸长，释放弹力，但仍然可以保证密封球面有不低于4000N的压紧力来实现密封。

需要说明的是，为了便于弹簧4的装卸，螺杆的一端需留有较大的长度，以便于第一螺母51旋紧来逐步压缩弹簧4。

在本发明的一些实施例中，所述凹面11直径大的边缘向所述凸面21延伸形成有第一柱面12，所述凸面21直径大的边缘向远离所述凹面11的方向沿伸形成有第二柱面22，所述第一柱面12的轴向、所述第二柱面22的轴向平行，所述第一柱面12和所述第二柱面22无缝贴合以确保所述凹面连接件1与所述凸面连接件2同轴。

在本实施例中，通过固定柱紧固凹面连接件1和凸面连接件2的过程中，可能会导致轴心偏移，因此，设置第一柱面12和第二柱面22，第一柱面12和第二柱面22的轴线与整个连接结构的轴心平行，通过第一柱面12和第二柱面22无缝贴合来防止轴心发生偏移。

在本发明的一些实施例中，凹面连接件1和凸面连接件2均通过转接件6与待连接低温管道或波纹管7焊接，转接件6朝向凹面连接件1或凸面连接件2的一端的厚度厚于另一端，连接件的制备材料为不锈钢，凹面连接件1与凸面连接件2的制备材料为铜，连接件的制备材料为不锈钢。

在本实施例中，用纯铜材料制作凹面连接件1和凸面连接件2，因为纯铜的导热率高，约为不锈钢的30倍，在低温环境下工作时，传热快，温度更为均匀，使凹面连接件1和凸面连接件2能够获得较为一致的尺寸收缩比例，不容易产生密封面的错动。另外，纯铜材质较软，在压紧状态下能够获得较好的密封效果。而待连接的低温管道则需要使用强度和成本较低的不锈钢制作，由于材料不同，则需要较大的接触面积进行焊接，因此，设置转接件6。转接件6为不锈钢材料，与低温管道连接的一端材料相同，无需较大焊接面积，另一端与凹面连接件1或凸面连接件2连接的材料不同，需要较大的焊接面积，因此，需要加大厚度，并配合摩擦焊或者爆炸焊的工艺，来保证焊接处有足够的焊接强度。

在本发明的一些实施例中，连接件的制备材料为304或316不锈钢。

在本实施例中，304或316不锈钢强度高，耐腐蚀。

在本发明的一些实施例中，固定柱包括螺柱3和第二螺母52。

在本实施例中，固定柱可以由螺柱3和第二螺母52构成，如此可以灵活调节螺柱3的位置，也可以从两边紧固，增加连接结构的稳固性。

在本发明的一些实施例中，凸面21和凹面11均为球面。

在本实施例中，凹面11和凸面21均采用球面，可以在其尺寸缩小、涨大的情况下，或者轴线出现细小偏差的情况下仍能形成完整的圆形密封面。当然，也可以使用锥面，但锥面的适应性劣于球面。

本发明实施例还提供一种低温管道的连接方法，基于上述任一实施例中的连接结构，方法包括：

连接凹面连接件1和凸面连接件2使凹面11和凸面21无缝贴合；

固定凹面连接件1和凸面连接件2。

在本发明的一些实施例中，凹面连接件1设置有第一贯穿孔，凸面连接件2设置有第二贯穿孔；

固定凹面连接件1和凸面连接件2，包括：

利用固定柱依次穿过第一贯穿孔、第二贯穿孔、弹簧4和第一螺母51，旋紧第一螺母51压缩弹簧4至压并状态以使凹面11和凸面21无缝贴合。

在本发明的一些实施例中，凹面11朝向凸面21的边缘向凸面21沿伸形成第一柱面12，凸面21远离凹面11的边缘向远离凹面11的方向沿伸形成第二柱面22，第一柱面12的轴向、第二柱面22的轴向平行，第一柱面12和第二柱面22无缝贴合以确保凹面连接件1与凸面连接件2同轴；

连接凹面连接件1和凸面连接件2使凹面11和凸面21无缝贴合，包括：

连接凹面连接件1和凸面连接件2，使凹面11和凸面21、第一柱面12和第二柱面22无缝贴合。

本发明实施例提供的连接方法和本发明实施例提供的连接结构基于同一发明构思，因此，能够取得相同的技术效果，具体技术效果见上文连接结构部分实施例，不在此进行赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低温管道的连接结构，其特征在于，包括分别固定在两段待连接低温管道一端的凹面连接件(1)和凸面连接件(2)，所述凹面连接件(1)和/或所述凸面连接件(2)与所述待连接低温管道之间设置有波纹管(7)；

所述凹面连接件(1)向内凹陷有一个凹面(11)，所述凸面连接件(2)向外突出有一个凸面(21)，所述凹面连接件(1)与所述凸面连接件(2)可拆卸连接，所述凹面(11)和所述凸面(21)无缝贴合以实现密封两段所述待连接低温管道的密封连接。

2.根据权利要求1所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述凹面连接件(1)设置有第一贯穿孔，所述凸面连接件(2)设置有第二贯穿孔，所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔相对，二者穿过有固定柱，所述固定柱设置有螺纹，所述固定柱的一端依次设置有弹簧(4)和第一螺母(51)，安装时，旋紧所述第一螺母(51)压缩弹簧(4)至压并状态以使所述凹面(11)和所述凸面(21)无缝贴合。

3.根据权利要求1所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述凹面(11)直径大的边缘向所述凸面(21)延伸形成有第一柱面(12)，所述凸面(21)直径大的边缘向远离所述凹面(11)的方向沿伸形成有第二柱面(22)，所述第一柱面(12)的轴向、所述第二柱面(22)的轴向平行，所述第一柱面(12)和所述第二柱面(22)无缝贴合以确保所述凹面连接件(1)与所述凸面连接件(2)同轴。

4.根据权利要求1所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)均通过转接件(6)与所述待连接低温管道或所述波纹管(7)焊接，所述转接件(6)朝向所述凹面连接件(1)或所述凸面连接件(2)的一端的厚度厚于另一端，所述连接件的制备材料为不锈钢，所述凹面连接件(1)与所述凸面连接件(2)的制备材料为铜，所述连接件的制备材料为不锈钢。

5.根据权利要求4所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述连接件的制备材料为304或316不锈钢。

6.根据权利要求2所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述固定柱包括螺柱(3)和第二螺母(52)。

7.根据权利要求1所述的低温管道的连接结构，其特征在于，所述凸面(21)和所述凹面(11)均为球面。

8.一种低温管道的连接方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一所述的连接结构，所述方法包括：

连接所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)使所述凹面(11)和所述凸面(21)无缝贴合；

固定所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)。

9.根据权利要求8所述的连接方法，其特征在于，所述凹面连接件(1)设置有第一贯穿孔，所述凸面连接件(2)设置有第二贯穿孔；

所述固定所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)，包括：

利用固定柱依次穿过所述第一贯穿孔、所述第二贯穿孔、弹簧(4)和第一螺母(51)，旋紧所述第一螺母(51)压缩弹簧(4)至压并状态以使所述凹面(11)和所述凸面(21)无缝贴合。

10.根据权利要求8所述的连接方法，其特征在于，所述凹面(11)朝向所述凸面(21)的边缘向所述凸面(21)沿伸形成第一柱面(12)，所述凸面(21)远离所述凹面(11)的边缘向远离所述凹面(11)的方向沿伸形成第二柱面(22)，所述第一柱面(12)的轴向、所述第二柱面(22)的轴向平行，所述第一柱面(12)和所述第二柱面(22)无缝贴合以确保所述凹面连接件(1)与所述凸面连接件(2)同轴；

所述连接所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)使所述凹面(11)和所述凸面(21)无缝贴合，包括：

连接所述凹面连接件(1)和所述凸面连接件(2)，使所述凹面(11)和所述凸面(21)、所述第一柱面(12)和所述第二柱面(22)无缝贴合。