CN117685425B - 一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地热资源应用领域，具体是涉及一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，包括第一管道和第二管道；第一管道的端部设置有连接环；连接环上开设有第一环形槽和第二环形槽；第一环形槽内安装有密封圈；第二管道的端部设置有与第二环形槽配合的对接环；在对接环与第二环形槽插接配合时，对接环与密封圈抵紧配合；第二管道上设置有用于将对接环压紧在第一环形槽上的压紧组件。本发明实现快速且稳定的管道连接。独特的压紧设计确保对接环牢固锁定在第二环形槽内，从而使密封圈在连接过程中保持稳定，显著提高了密封性能。此发明克服了传统接头在旋转时易导致密封圈错位的问题，为各类应用提供了可靠的管道密封解决方案。

Description

一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构

技术领域

本发明涉及地热资源应用领域，具体是涉及一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构。

背景技术

地热是一种来自地球内部的热能资源，也是可再生的能源。目前的地热交换装置有水平埋管式和竖直埋管式。而水平埋管式具有诸多缺点，因此应用极少，在靠近地表的地层温度较低，为此，需要使用保温管道来进行隔热，防止热量流失，而承插式预制直埋保温管是一种高效保温管道，且在使用过程中不会产生有害物质，因此通过承插式预制直埋保温管进行地热利用是一种高效且环保的方式。但是，在地下，不同深度的地层具有不同的温度，为了提取不同的温度，需要设置不同长度的热交换管，为此，热交换管的适配性不足，需要现场安装，而安装效率也较低，使用极为不便。

为此，中国专利CN204373473U公开了一种模块化复合式热交换装置，其将外交换管一和内隔热管一做成定尺寸长度，通过选择不同的支数，就可得到不同的长度，形成不同的热交换功率，满足对不同温度层温度的吸取，使用更方便灵活。并且为了更好的传导热量，外交换管一的内面积比内隔热管一的内面积大两倍以上，因此外交换管一内的载热液体流速要比内隔热管一慢，也就增加了热交换时间。再加上各公、母接头的热交换通道的有效截面积的改变，使流液紊流，提高了载热液温度的均匀性，使热交换更有效。

但是，现有的热交换直埋保温管中的公接头和母接头采用螺纹连接，为了保证连接处的密封性，还需要设置密封圈来保证连接处的密封性，但是在转动接头时，密封圈与接头之间会产生滑动摩擦，很容易导致密封圈歪斜，进而影响密封性。

发明内容

针对上述问题，提供一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，通过第一管道、第二管道和压紧组件解决了传统接头在旋转过程中容易导致密封圈错位而影响密封性的问题。

为解决现有技术问题，本发明提供一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，包括第一管道和第二管道；第一管道的端部设置有连接环；连接环上开设有第一环形槽和第二环形槽；第一环形槽内安装有密封圈；第二管道的端部设置有与第二环形槽配合的对接环；在对接环与第二环形槽插接配合时，对接环与密封圈抵紧配合；第二管道上设置有用于将对接环压紧在第一环形槽上的压紧组件。

优选的，压紧组件包括螺纹环，螺纹环滑动套接在第二管道上；螺纹环的外表面间断设置有外螺纹，多段外螺纹沿螺纹环的轴线环形阵列分布；连接环的内圈间断设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹交错分布。

优选的，螺纹环的外圈设置有凸起部；连接环的内圈设置有与所述凸起部配合的滑槽，滑槽沿连接环的轴线方向延长；且连接环的内圈开设有供所述凸起部转动的第三环形槽，第三环形槽位于滑槽的下方且其与滑槽连通。

优选的，第二管道上还设有导向组件，导向组件包括导向环，导向环滑动套接在第二管道的外表面上，导向环上设置有与所述凸起部契合的凸起；第二管道上还设有用于支撑导向环的弹性支撑组件；在控制第一管道与第二管道对接过程中，螺纹环的凸起部移动至第三环形槽后，转动螺纹环，螺纹环带动导向环同步转动，直至导向环与对接环抵紧配合。

优选的，螺纹环的底部设置有定位柱，导向环上开设有与定位柱配合的定位孔；当定位柱与定位孔插接配合时，螺纹环与导向环沿第二管道的轴线周向同步。

优选的，导向环上设置有导向杆，导向杆与螺纹环滑动配合。

优选的，弹性支撑组件包括支撑环和弹性件；支撑环套接在第二管道上；弹性件的两端分别与支撑环和对接环连接；在支撑环未受外力作用时，支撑环在弹性件的弹力作用下位于第三环形槽远离第一管道的一侧。

优选的，支撑环的上表面开设有至少三个凹槽，多个凹槽沿第二管道的轴线环形阵列分布；导向环的下表面设置有与凹槽配合的多个凸条，多个凸条沿第二管道的轴线环形阵列分布。

优选的，螺纹环上套接有抓握套垫，抓握套垫的外边面开设有至少三个防滑槽。

优选的，抓握套垫为橡胶材质。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

1.本发明创新性地结合第一管道、第二管道和压紧组件，实现快速且稳定的管道连接。独特的压紧设计确保对接环牢固锁定在第二环形槽内，从而使密封圈在连接过程中保持稳定，显著提高了密封性能。此发明克服了传统接头在旋转时易导致密封圈错位的问题，为各类应用提供了可靠的管道密封解决方案。

2.本发明通过螺纹环、外螺纹和内螺纹实现了快速且稳定的将对接环压紧到第二环形槽内的功能。通过交错分布的外螺纹和内螺纹，使得操作人员能够先快速将螺纹环与对接环接触，然后再通过螺纹配合使得螺纹环与连接环稳定连接，并将对接环压紧，既保证了连接稳定性，又大幅提高了对接效率。

3.本发明通过独特的滑槽、第三环形槽与凸起部设计，实现了螺纹环的顺畅引导滑动，有效避免了在螺纹环向连接环移动过程中，外螺纹与内螺纹之间的摩擦，从而显著减少螺纹磨损，增强了连接的稳定性和持久性。在螺纹环在朝连接环移动时，避免螺纹环上的外螺纹与连接环上的内螺纹发生摩擦而导致螺纹磨损的情况。

附图说明

图1是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构的立体示意图。

图2是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中第一管道的立体分解示意图。

图3是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中第一管道的立体剖视示意图。

图4是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中第二管道的第一视角的立体示意图。

图5是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构的剖视示意图。

图6是图5中A处的局部放大示意图。

图7是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中第二管道的第二视角的立体示意图。

图8是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中导向组件的第一实施例的立体剖视示意图。

图9是图8中B处的局部放大示意图。

图10是一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构中导向组件的第二实施例的立体示意图。

图中标号为：1-第一管道；11-连接环；111-第一环形槽；112-第二环形槽；113-内螺纹；114-滑槽；115-第三环形槽；12-密封圈；2-第二管道；21-对接环；22-抓握套垫；221-防滑槽；3-压紧组件；31-螺纹环；311-外螺纹；32-凸起部；4-导向组件；41-导向环；411-导向杆；412-凸条；42-定位柱；43-定位孔；5-弹性支撑组件；51-支撑环；511-凹槽；52-弹性件。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参照图1-图4：一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，包括第一管道1和第二管道2；第一管道1的端部设置有连接环11；连接环11上开设有第一环形槽111和第二环形槽112；第一环形槽111内安装有密封圈12；第二管道2的端部设置有与第二环形槽112配合的对接环21；在对接环21与第二环形槽112插接配合时，对接环21与密封圈12抵紧配合；第二管道2上设置有用于将对接环21压紧在第一环形槽111上的压紧组件3。

本发明创新性地结合第一管道1、第二管道2和压紧组件3，实现快速且稳定的管道连接。独特的压紧设计确保对接环21牢固锁定在第二环形槽112内，从而使密封圈12在连接过程中保持稳定，显著提高了密封性能。此发明克服了传统接头在旋转时易导致密封圈12错位的问题，为各类应用提供了可靠的管道密封解决方案。第一管道1和第二管道2均为保温管道，在进行第一管道1和第二管道2的连接时，操作人员先将密封圈12放入第一环形槽111内，并确保密封圈12的位置准确，接着在将第二管道2的对接环21与第二环形槽112对接，再通过压紧组件3将对接环21压紧在第二环形槽112内。在此过程中，仅使用对接环21与密封圈12配合，密封圈12仅受到轴向压力，而不会发生扭曲、歪斜现象，进而确保了密封圈12的密封性能不受影响，确保了地热的利用率。同时，本发明的节能型密封结构采用纯机械结构进行密封连接，不仅实现了零能源消耗，而且在整个工作过程中不产生任何有害物质，显著提升了环保性能，为可持续发展做出了积极贡献。

参照图3和图4：压紧组件3包括螺纹环31，螺纹环31滑动套接在第二管道2上；螺纹环31的外表面间断设置有外螺纹311，多段外螺纹311沿螺纹环31的轴线环形阵列分布；连接环11的内圈间断设置有与所述外螺纹311配合的内螺纹113，所述内螺纹113与所述外螺纹311交错分布。

本发明通过螺纹环31、外螺纹311和内螺纹113实现了快速且稳定的将对接环21压紧到第二环形槽112内的功能。在进行对接时，操作人员先将密封圈12放入第一环形槽111内，并确保密封圈12的位置准确，接着将对接环21插入第二环形槽112，然后将第二管道2的对接环21对准连接环11，确保螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113错开，在此过程中，由于外螺纹311与内螺纹113交错，因此不会影响螺纹环31与连接环11之间的相对移动，直至螺纹环31的底部与对接环21的顶部接触后，操作人员转动螺纹环31，螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113螺纹连接，进而将对接环21压紧在第二环形槽112内，确保连接稳定性和密封稳定性。通过交错分布的外螺纹311和内螺纹113，使得操作人员能够先快速将螺纹环31与对接环21接触，然后再通过螺纹配合使得螺纹环31与连接环11稳定连接，并将对接环21压紧，既保证了连接稳定性，又大幅提高了对接效率。

参照图3-图6：螺纹环31的外圈设置有凸起部32；连接环11的内圈设置有与所述凸起部32配合的滑槽114，滑槽114沿连接环11的轴线方向延长；且连接环11的内圈开设有供所述凸起部32转动的第三环形槽115，第三环形槽115位于滑槽114的下方且其与滑槽114连通。

本发明通过独特的滑槽114、第三环形槽115与凸起部32设计，实现了螺纹环31的顺畅引导滑动，有效避免了在螺纹环31向连接环11移动过程中，外螺纹311与内螺纹113之间的摩擦，从而显著减少螺纹磨损，增强了连接的稳定性和持久性。在螺纹环31在朝连接环11移动时，避免螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113发生摩擦而导致螺纹磨损的情况。在进行对接时，操作人员先将密封圈12放入第一环形槽111内，并确保密封圈12的位置准确，接着将对接环21插入第二环形槽112，然后再将第二管道2的对接环21对准连接环11，并使得螺纹环31上的凸起部32与滑槽114滑动配合，此时螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113错开，通过凸起部32与滑槽114的导向，能够避免操作人员在移动螺纹环31的过程中不小心转动螺纹环31的情况，随着螺纹环31的移动，其凸起部32移动至第三环形槽115内，接着当螺纹环31的底部与对接环21的顶部接触时，操作人员转动螺纹环31，螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113螺纹连接，进而将对接环21压紧在第二环形槽112内。

参照图4-图7：第二管道2上还设有导向组件4，导向组件4包括导向环41，导向环41滑动套接在第二管道2的外表面上，导向环41上设置有与所述凸起部32契合的凸起；第二管道2上还设有用于支撑导向环41的弹性支撑组件5；在控制第一管道1与第二管道2对接过程中，螺纹环31的凸起部32移动至第三环形槽115后，转动螺纹环31，螺纹环31带动导向环41同步转动，直至导向环41与对接环21抵紧配合。

本发明通过导向环41和弹性支撑组件5实现了进一步引导螺纹环31移动的功能。导向环41优选为石墨材质；在进行对接时，操作人员先将密封圈12放入第一环形槽111内，并确保密封圈12的位置准确，接着将对接环21插入第二环形槽112，然后再将第二管道2的对接环21对准连接环11，而导向环41活动设置在第二管道2上，操作人员先将导向环41与连接环11配合，然后再即将螺纹环31滑入连接环11内，而导向环41与连接环11之间相对自由，可以将导向环41与连接环11之间保留一定的间隙，在导向环41与弹性支撑组件5接触后停止移动，当螺纹环31的底部与导向环41配合后推动导向环41移动，并通过导向环41与对接环21抵紧配合，导向环41具有良好的耐磨性能，其石墨粉尘能够起到良好的润滑作用，进而大幅减少对接环21和螺纹环31的磨损。通过凸起部32与滑槽114的导向，能够避免操作人员在移动螺纹环31的过程中不小心转动螺纹环31的情况，随着螺纹环31的移动，其凸起部32移动至第三环形槽115内，接着当导向环41的底部与对接环21的顶部接触时，操作人员转动螺纹环31，螺纹环31上的外螺纹311与连接环11上的内螺纹113螺纹连接，推动导向环41，通过导向环41将对接环21压紧在第二环形槽112内。

参照图8和图9：螺纹环31的底部设置有定位柱42，导向环41上开设有与定位柱42配合的定位孔43；当定位柱42与定位孔43插接配合时，螺纹环31与导向环41沿第二管道2的轴线周向同步。

作为导向组件4的第一实施例，通过定位柱42和定位孔43的配合实现了快速且便携的连接导向环41和螺纹环31的功能。通过定位柱42和定位孔43的设置，使得导向环41能够与螺纹环31分体设置，进而方便导向环41的检查和维护，同时在对接过程中，将螺纹环31下移时，导向环41与弹性支撑组件5配合后，在滑槽114的引导下，螺纹环31的定位柱42和定位孔43插接配合，继续移动螺纹环31，直至螺纹环31的凸起部32滑动至第三环形槽115时，转动螺纹环31，螺纹环31通过定位柱42和定位孔43的配合带动导向环41转动，直至导向环41与对接环21抵紧配合，通过导向环41的过渡，避免螺纹环31与对接环21发生剧烈摩擦，且石墨具有良好的耐腐蚀性能，在地下能够长时间稳定存在，进而提高保温管的工作稳定性和持久性。

参照图10：导向环41上设置有导向杆411，导向杆411与螺纹环31滑动配合。

作为导向组件4的第二实施例，通过导向杆411实现了连接导向环41和螺纹环31的功能。通过导向杆411的设置，使得导向环41能够持续与螺纹环31保持周向同步，在进行对接时，操作人员仅需要将导向环41与滑槽114对齐，然后将导向环41下推，接着在导向杆411的作用下，无需再将螺纹环31的凸起部32与滑槽114对齐，螺纹杆通过导向杆411的引导直接下移至连接环11内，进行后续对接作业。由于导向环41需要定期进行检查和维护，在进行更换时，还需要拆卸导向杆411，较为麻烦，但是其在安装时，可以省去对齐螺纹环31和滑槽114的步骤，对接更为方便和稳定。

参照图8-图10：弹性支撑组件5包括支撑环51和弹性件52；支撑环51套接在第二管道2上；弹性件52的两端分别与支撑环51和对接环21连接；在支撑环51未受外力作用时，支撑环51在弹性件52的弹力作用下位于第三环形槽115远离第一管道1的一侧。

本发明通过支撑环51和弹性件52实现了支撑导向环41的功能，同时保证了导向环41在下移过程中不会直接移动至第三环形槽115内，进而使得导向环41在下移过程中先于螺纹环31配合，避免导向环41与螺纹环31发生错位。在对接过程中，先将导向环41滑动至滑槽114内，接着导向环41会与支撑环51接触而停止移动，直至操作人员将螺纹环31下移，并克服弹性件52的弹力通过螺纹环31推动导向环41下移，在螺纹环31的凸起部32移动至第三环形槽115时，转动螺纹环31，通过螺纹配合将对接环21压紧在第二环形槽112内。

参照图8-图10：支撑环51的上表面开设有至少三个凹槽511，多个凹槽511沿第二管道2的轴线环形阵列分布；导向环41的下表面设置有与凹槽511配合的多个凸条412，多个凸条412沿第二管道2的轴线环形阵列分布。

本发明通过凹槽511和凸条412实现了提高导向环41与支撑环51配合紧密型的功能，在完成第一管道1和第二管道2对接后，达到提高对接稳定性的效果。在对接过程中，导向环41与支撑环51接触后，操作人员转动螺纹环31，螺纹环31带动导向环41转动，导向环41上的凸条412挤压凹槽511的上沿壁，弹性件52压缩，随着转动，凸条412不断从凹槽511内滑出并滑入下一个凹槽511内，在凹槽511分布越密集时，凸条412与凹槽511的卡接周期越短，从而越方便操作人员控制螺纹环31的转动精度。且在导向环41与支撑环51抵紧配合后，对接环21与第二环形槽112的槽底抵紧配合，通过凹槽511和凸条412的限位，螺纹环31需要更大的力才能够出现松动情况，进而进一步提高第一管道1与第二管道2的对接稳定性。

参照图4：螺纹环31上套接有抓握套垫22，抓握套垫22的外边面开设有至少三个防滑槽221。

本发明涉及一种改进的螺纹环31，其独特之处在于通过抓握套垫22和防滑槽221的设计，提高了螺纹环31的防滑性能。抓握套垫22为操作人员提供了更好的握持感，使得转动螺纹环31更加容易。防滑槽221的设计则有效地防止了螺纹环31在移动或转动过程中的打滑现象，确保了操作的稳定性和准确性。抓握套垫22采用柔软且有弹性的材料制成，能够紧密地贴合操作人员的手掌，提供舒适的握持体验。同时，抓握套垫22的表面还设计有纹理，以进一步增强摩擦力，防止手滑。防滑槽221则深入螺纹环31的外侧，形成了一系列连续的凹槽511。这些凹槽511能够与操作人员的手指紧密配合，在转动螺纹环31时提供额外的阻力，从而防止打滑。此外，防滑槽221的设计还可以引导操作人员的手指正确放置，进一步提高了操作的便捷性和安全性。通过这种改进，本发明不仅能够提高对接过程的稳定性，还使得对接过程更加便携，减轻了操作人员的负担。同时，本发明的结构简单、设计巧妙，具有良好的实用性和广泛的适用性。

参照图4：抓握套垫22为橡胶材质。

通过将抓握套垫22设计成橡胶材质，能够使其具有良好的拉伸和压缩强度，且橡胶材质具有良好的耐磨性能和防滑性能，且橡胶材质的抓握套垫22能够起到良好的隔热性能，进而避免保温管内的介质在对接处损失较多的热量。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，其特征在于，包括第一管道（1）和第二管道（2）；

第一管道（1）的端部设置有连接环（11）；

连接环（11）上开设有第一环形槽（111）和第二环形槽（112）；

第一环形槽（111）内安装有密封圈（12）；

第二管道（2）的端部设置有与第二环形槽（112）配合的对接环（21）；

在对接环（21）与第二环形槽（112）插接配合时，对接环（21）与密封圈（12）抵紧配合；

第二管道（2）上设置有用于将对接环（21）压紧在第一环形槽（111）上的压紧组件（3）；

在进行第一管道（1）和第二管道（2）的连接时，操作人员先将密封圈（12）放入第一环形槽（111）内，并确保密封圈（12）的位置准确，接着再将第二管道（2）的对接环（21）与第二环形槽（112）对接，将对接环（21）压紧在第二环形槽（112）内，仅使用对接环（21）与密封圈（12）配合，密封圈（12）仅受到轴向压力；

压紧组件（3）包括螺纹环（31），螺纹环（31）滑动套接在第二管道（2）上；

螺纹环（31）的外表面间断设置有外螺纹（311），多段外螺纹（311）沿螺纹环（31）的轴线环形阵列分布；

连接环（11）的内圈间断设置有与所述外螺纹（311）配合的内螺纹（113），所述内螺纹（113）与所述外螺纹（311）交错分布；

螺纹环（31）的外圈设置有凸起部（32）；

连接环（11）的内圈设置有与所述凸起部（32）配合的滑槽（114），滑槽（114）沿连接环（11）的轴线方向延长；

且连接环（11）的内圈开设有供所述凸起部（32）转动的第三环形槽（115），第三环形槽（115）位于滑槽（114）的下方且其与滑槽（114）连通；

第二管道（2）上还设有导向组件（4），导向组件（4）包括导向环（41），导向环（41）滑动套接在第二管道（2）的外表面上，导向环（41）上设置有与所述凸起部（32）契合的凸起；

第二管道（2）上还设有用于支撑导向环（41）的弹性支撑组件（5）；

在控制第一管道（1）与第二管道（2）对接过程中，螺纹环（31）的凸起部（32）移动至第三环形槽（115）后，转动螺纹环（31），螺纹环（31）带动导向环（41）同步转动，直至导向环（41）与对接环（21）抵紧配合；

导向环（41）具有耐磨性能，减少对接环（21）和螺纹环（31）的磨损；

螺纹环（31）的底部设置有定位柱（42），导向环（41）上开设有与定位柱（42）配合的定位孔（43）；

当定位柱（42）与定位孔（43）插接配合时，转动螺纹环（31），螺纹环（31）通过定位柱（42）和定位孔（43）的配合带动导向环（41）转动；

弹性支撑组件（5）包括支撑环（51）和弹性件（52）；

支撑环（51）套接在第二管道（2）上；

弹性件（52）的两端分别与支撑环（51）和对接环（21）连接；

在支撑环（51）未受外力作用时，支撑环（51）在弹性件（52）的弹力作用下位于第三环形槽（115）远离第一管道（1）的一侧；

支撑环（51）的上表面开设有至少三个凹槽（511），多个凹槽（511）沿第二管道（2）的轴线环形阵列分布；

导向环（41）的下表面设置有与凹槽（511）配合的多个凸条（412），多个凸条（412）沿第二管道（2）的轴线环形阵列分布；

在对接过程中，导向环（41）与支撑环（51）接触后，操作人员转动螺纹环（31），螺纹环（31）带动导向环（41）转动，导向环（41）上的凸条（412）挤压凹槽（511）的上沿壁，弹性件（52）压缩，随着转动，凸条（412）不断从凹槽（511）内滑出并滑入下一个凹槽（511）内，在凹槽（511）分布越密集时，凸条（412）与凹槽（511）的卡接周期越短，从而越方便操作人员控制螺纹环（31）的转动精度，且在导向环（41）与支撑环（51）抵紧配合后，对接环（21）与第二环形槽（112）的槽底抵紧配合，通过凹槽（511）和凸条（412）的限位，提高第一管道（1）与第二管道（2）的对接稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，其特征在于，螺纹环（31）上套接有抓握套垫（22），抓握套垫（22）的外边面开设有至少三个防滑槽（221）。

3.根据权利要求2所述的一种用于承插式预制直埋保温管的节能型密封结构，其特征在于，抓握套垫（22）为橡胶材质。