CN1204745A - 连接两个管件的接头的闭锁装置以及利用这种装置的管件连接件 - Google Patents

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Abstract

一种将两个管件的光滑端(1)与接头(3)连接的闭锁装置,这种装置包括一个卡环(40),该卡环至少有一个与弹性材料或类似材料制成的套圈(43)相连的卡垫(42),在备用的时候,该卡环处于与所述接头(3)连在一起的闭锁腔(37)内,套圈的连接部分(49)沿着卡垫的外端面(44)延伸,该连接部分通过光滑接头端部的接触凸缘(55)伸长。用于连接两个径向压紧的密封管件的连接。

Description

连接两个管件的接头的闭锁装置 以及利用这种装置的管件连接件
本发明涉及将两个管件的光滑端与接头连接的闭锁装置，这种装置包括一个卡环，该卡环至少有一个与弹性材料或类似材料制成的套圈相连的卡垫，在备用的时候，当光滑接头进入闭锁腔以前，该卡环处于与所述接头连在一起的闭锁腔内，套圈的连接部分沿着卡垫的外端面延伸，卡垫的外端面沿轴朝向光滑接头的闭锁腔的外端，在光滑接头进入闭锁腔时，卡垫沿径向朝外分开，同时使套圈变形，以便使套圈处于光滑接头的周围，卡环的径向外表面紧紧靠向闭锁腔倾斜的反作用面，卡垫的径向内表面上的至少一个连接突起件紧靠光滑接头的径向外表面，从而对连接的两个管件进行闭锁。
这些装置用于对管件进行闭锁。而将若干卡垫进行等角均匀分布，套圈沿周边连接这些卡垫。闭锁腔设置在接头内或闭锁副法兰内，该副法兰固定在接头上。
卡垫的纵向内表面上有一些直接啮合住光滑接头的外表面的齿，以便在将两个管道连接起来以后防止光滑接头脱出相应的接头。在公知设备(EP-A-235818)中，套圈的连接部件在各个卡垫的外端面上延伸，并将套圈与固定箍相连，该固定箍在闭锁腔的外部，紧靠与接头连接的后接触面。
在光滑接头进入闭锁腔时，该固定箍可以沿轴向对卡环进行固定，并将卡环固定在光滑接头的径向外表面和闭锁腔的反作用面之间。
当光滑接头进入闭锁腔内时，光滑接头的端部紧靠卡垫的外端面，此时光滑接头的端部处于该端面的径向内侧和套圈的相应连接部分的径向内侧之间。
因此光滑接头的端部在轴向沿着与固定箍作用于卡垫的固定力相反的力径向推动卡垫的外端面的内侧，同时光滑接头的端部产生可以使卡垫摆动的力矩，也就是说产生使卡垫和套圈脱开的力矩。
这种现象主要发生在接头和光滑接头之间的间隙比较小的情况下，特别是在两个连接管道具有厚的涂层时更易发生。
这种摆动会导致卡垫处于不理想的位置，带齿的面不对着光滑接头的径向外表面，所以不能起到连接件的作用。
本发明旨在克服上述缺陷，所提供的锁闭装置可以用简单经济的方法，在光滑接头进入闭锁腔时，防止卡环的卡垫的位置偏离，在不用时，卡环处于闭锁腔中。
为此，本发明的内容是关于上述的一种闭锁装置，其特征在于所述的套圈的连接部件沿着径向通过光滑接头端部的接触凸缘向内延伸。
根据具体实施方案，该装置可以包括下面一个特征或多个特征：
-接触凸缘沿径向朝内部超出所述卡垫的外端面的径向内侧，
-所述接触凸缘沿径向朝卡垫的外端面的径向内侧向内超出距离h，该距离大于0．4mm，
-所述接触凸缘沿径向朝卡垫的外端面的径向内侧向内超出距离h，该距离大于卡垫的径向平均厚度的4％，
-所述接触凸缘沿径向朝卡垫的外端面的径向内侧向内超出距离h，当套圈处于光滑接头周围时，该距离大于套圈平均径向移动的3％，
-所述卡垫的外端面沿径向朝内部延伸出一个圆形或倒角的连接区域，
-所述套圈的接触凸缘至少部分覆盖连接区域，
-所述套圈的接触凸缘至少沿着卡垫的部分径向内表面沿轴向朝内部延伸，
-该装置包括一个固定部件，该固定部件紧靠与接头相连的后固定面上，以便在光滑接头进入接头时限制卡环沿轴向移动，
-卡环包括一个构成密封件的部件，该密封件确保两个组装管件之间的密封性能，和
-所述密封件至少部分紧靠接头的径向内部法兰。
本发明的目的还在于管件的连接件，该连接件包括进入第二管件的接头中的第一管件的光滑接头，第二管件还包括一个与接头相连的闭锁腔，所述的闭锁腔装在接头中或固定在接头上的副法兰中，其特征在于该连接件包括一个闭锁装置，闭锁装置的卡环处于所述闭锁腔中，卡环的径向内表面紧靠在闭锁腔的倾斜反作用面上，在对两个管件的连接件进行闭锁时，卡垫的径向内表面紧靠光滑接头的径向外表面。
在一个实施方案中，连接件包括一个径向压紧的密封件，将密封件装在光滑接头和接头之间。
下面结合附图对仅作为例子的实施例描述以后将会更清楚地理解本发明，其中：
图1为第一管件的光滑接头与装有本发明接头装置的第二管件的接头在连接以前的纵向半剖面图，该图取自通过闭锁装置的卡垫的径向平面，
图2为图1的圆圈II区域的放大图，
图3类似于图2，表示图1的另一种实施方案，
图4和5类似于图2，分别表示本发明的第二种实施方案及该方案的改型。
图6类似于图1，表示在两个管件连接以后本发明的第三种实施方案。
图1中示出了有待连接的第一管件2的光滑接头1或阳接头以及第二管件4的接头3或阴接头。光滑接头1和接头3基本同轴设置。
这些管件主要是压延铸铁制成的连续管道，每一个管道的一端有一个光滑接头1，而在另一端有一个接头3。
光滑接头1有一个圆柱形的径向外表面5，该外表面通过会聚面6连接到光滑接头1前端8的端面7。
接头3的内部相继有会聚的锥台形进口表面9，光滑接头的圆柱形导向面10，环形颈口11，环形凸缘12，最后是密封腔13，在图1中示出部分密封腔。
径向压紧的环形密封件14的轴与管道4同轴，该密封件有一个环形固定台肩15，该台肩沿轴向处于颈口11中。该台肩15通过密封件16沿轴向延伸到接头3内(图1的右边)，密封件处于密封腔13中。
接头3的外部从后端17的进口开始有一个径向突起的凸缘18，凸缘后面是很快收缩的收缩面19，该收缩面与接头3的主要外表面20相连。
利用若干螺栓固定件22(图1中只示出一个)将闭锁式副法兰21固定到接头3的后端17上。
该副法兰21包括一个大体为锥台形的部件23，该锥台形部件与接头3同轴，并沿径向由壳24延伸到外部。该壳24的终端为周边凸缘25，周边凸缘沿径向延伸到闭锁式副法兰21的前端面26之外。该前端面26紧靠接头3的后端17的端面27。
壳24上按均匀角度钻有一些孔28，螺栓固定件22的螺杆29松动地进入这些孔中。每个螺杆29都有一个螺纹端30和一个带有偏心台肩32的端部31，端部31紧靠接头3的表面19。
将螺母33拧到各个螺杆29的端部30上，使螺母紧靠壳24的后表面34。
这样，螺栓固定件22保证了副法兰21与接头3的连接。
副法兰21的部件23内的反作用面35基本为球形，并朝着副法兰21的后端36收缩。
在副法兰21的前端26，表面35的径向开口远大于接头3的进口表面9的径向开口。该表面35内确定了一个闭锁腔37。
部件23的后端有一个径向的支承外表面38。
副法兰21有一个闭锁装置39，该闭锁装置包括一个停止时位于闭锁腔37中的卡环40，以及一个位于闭锁腔37外部的固定箍41，该固定箍紧靠表面38。
卡环40包括一些等角分布的金属卡垫42，这些卡垫之间用弹性体的套圈43连接。
这些卡垫42均是截面大体为梯形的组件，梯形组件的后面(或径向朝外的一面)为小的一面44(图2)，而其大的前面(或径向朝内的一面)带有横向颈口，梯形组件的径向内表面45带有连接齿46，而其径向外表面向副法兰21的后端36收缩。
卡垫42的后面44均对着光滑接头3的前端8，同时指向闭锁腔37的轴向外端。
套圈43有一个沿着周边连接各卡垫42的径向外表面的径向外壳47。该壳47通过径向部件48延伸到副法兰的前端，所述的径向部件位于各个卡垫42的前面，该部件48上有朝后部突出的环形凸缘，凸缘处于各个卡垫42的前面的颈口中。
所述的壳47通过径向连接件49向后延伸(图2)，而该径向连接件沿各个卡垫42的面44延伸。该部件49沿轴向朝后延伸，一直到该部件的截锥形连接段50到达腔室37的外部，该截锥形连接段朝外扩大，并终止于径向部件51，一个金属环52处于径向部件中。该径向部分51形成固定箍41。
当光滑接头1进入腔室37内时，卡垫42沿轴向朝前移动，并偏向外部，同时使套圈43变形，从而使套圈位于光滑接头1周围。在引入光滑接头时，固定箍41保证沿轴向对卡环40进行固定，同时使壳47保持在反作用面35的附近，并使各个卡垫42的表面45保持与光滑接头1的径向外表面接触。这样，在光滑接头1完全进入接头3中时，卡环40沿径向压在表面5上。当在光滑接头上有一个松动力时，通过对管件的压力作用，壳47紧靠反作用面35，卡垫的齿46与表面5啮合，阻止光滑接头1脱离接头3。
如图2所示，卡垫42的面44终止于径向内侧53，该径向内侧通过倒角作用区54与径向内表面45相连。
套圈43的连接部件49沿径向延伸到内部，并超过卡垫42的面44的径向内缘53，超出部分为接触凸缘55。该凸缘55沿径向朝内部延伸，伸出后超过边缘53的距离为h。
凸缘55的径向内表面56向前收缩，而且它使连接段50的内表面延伸。
当光滑接头1进入闭锁腔37中时，光滑接头3的前端8紧靠凸缘55。当连接段50偏离时以及光滑接头1逐渐进入闭锁腔37内时，该凸缘55的表面56在光滑接头3的表面5和6上连续滑动。
利用这种特征，卡垫的面44不与光滑接头3的前端8直接接触，这样就避免了上面提到的卡垫42的摆动。
凸缘55为了确保其限位块的作用，特别是在连接段50偏离时为了保证其限位块作用，当卡环40位于光滑接头1周围时，距离h大于0．4mm和／或比卡垫42的平均径向高度大4％，和／或比套圈43的平均径向移动大3％。
优选地凸缘55最后沿径向朝内部延伸，并超出各个卡垫42的表面45的后缘57。
可以设想闭锁装置39的卡环40可以位于副法兰内的闭锁腔中，这如图1所示，卡环也可以处于直接设置在接头3内的闭锁腔中，例如处在接头的进口和该接头的密封室之间。
在图3所示的实施变型中，接触凸缘55沿轴向延伸到前部(因而也就延伸到管道4内)，此时基本覆盖住连接区54以及卡垫42的部分径向内表面45。
在该变型中，凸缘55的径向内表面56也沿径向朝前部延伸，并超出连接区54，部分覆盖住卡垫42的径向内表面45。
图4示出的是本发明的另一实施方案，它与第一个实施方案的区别在于闭锁装置没有固定箍41，因而也就没有固定箍和卡环40之间的连接段50。
这种装置的主要特征与上面所述的实施方案的特征有如下差别：
当光滑接头1进入闭锁腔37内时，光滑接头沿轴向移动卡环40，因此利用固定设备(未示出)弹性带动卡环40，固定设备沿着轴向重新将卡环40推到后面，所述的固定设备处于所述卡环40和管道的后端面27之间，固定设备靠着该后缘。因此在上述实施方案中，所述固定设备利用固定箍41确保了卡环40的轴向固定，然后光滑接头进入卡垫之间，使卡环40偏离，以便使卡环通行。
在该实施方案中，连接部件49也沿径向延伸到内部，超出边缘53的是接触凸缘55，接触凸缘55的径向内表面56也向前收缩。
利用与上述实施方案类似的方法，在卡垫42受到光滑接头1的轴向进伸力以及受到反方向的力时，该特征可以使卡垫42避免摆动。
图5示出的是图4实施方案的改型，在该改型中的方法与图3所示的改型类似，接触凸缘55沿轴向延伸到内部，同时覆盖卡垫42的连接区域54以及卡垫42的部分径向内表面45。
图6示出的是另一个实施方案，在该实施方案中，接头3的内部相继包括：会聚进口表面9，圆柱形的导向表面10，闭锁密封腔58以及内部凸缘59。密封腔58的内表面60基本为圆柱形，圆柱形内表面的倾斜反作用面61延伸到后面。
闭锁装置的卡环40与图4装置的卡环的差别在于套圈43的前面以及壳47均通过径向压紧的环形密封件62向前延伸，该密封件62至少部分紧靠凸缘59。该图还示出了光滑接头1、接头3以及闭锁装置39连接起来以后的相对位置关系。
在该实施方案中，一方面密封件62与光滑接头1的表面5以及腔室58的圆柱形表面60配合，从而保证两个管道2和4之间在连接时的密封性能，另一方面，各个卡垫42的表面45与腔室58的反作用表面61配合，以便保证两个管道2和4之间的闭锁。在这种情况下，当光滑接头进入时，是密封件62沿轴向压缩凸缘59后所产生的弹性力确保了闭锁装置39的轴向固定力，该闭锁装置可以使卡垫42偏离。

Claims (13)

1．一种将两个管件(2，4)的光滑接头(1)与接头(3)连接的闭锁装置，这种装置包括一个卡环(40)，该卡环有一个与弹性材料或类似材料制成的套圈(43)相连的卡垫(42)，在备用的时候，当光滑接头进入闭锁腔(37，58)以前，该卡环处于与所示接头连在一起的闭锁腔内，套圈的连接部件(49)沿着卡垫的外端面(44)延伸，卡垫的外端面沿轴向朝着闭锁腔的外端，在光滑接头(1)进入闭锁腔(37，58)中时，卡垫(42)沿径向朝外偏离，同时使套圈(43)变形，以便使套圈处于光滑接头的周围，卡环的径向外表面紧靠闭锁腔的反作用倾斜面(35，61)，卡垫(42)的径向内表面(45)上的至少一个连接突起件(46)紧靠光滑接头(1)的径向外表面(5)上，从而对连接的两个管件(2，4)进行闭锁，其特征在于所述的套圈(43)的连接部件(49)沿着径向通过光滑接头端部的接触凸缘(55)向内延伸。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于接触凸缘(55)沿径向朝内部超出所述卡垫的外端面(44)的径向内侧(53)。
3．根据权利要求2所述的装置，其特征在于接触凸缘(55)沿径向朝卡垫的外端面(44)的径向内侧(53)向内超出距离h，该距离大于0．4mm。
4．根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于接触凸缘(55)沿径向朝卡垫的外端面(44)的径向内侧(53)向内超出距离h，该距离大于卡垫的径向平均高度的4％。
5．根据权利要求2至4之一所述的装置，其特征在于接触凸缘(55)沿径向朝卡垫的外端面的径向内侧(53)向内超出距离h，当套圈处于光滑接头周围时，该距离大于套圈平均径向移动的3％。
6．根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于所述卡垫的外端面(44)通过一个圆形或倒角的连接区域(54)与径向内表面(45)相连。
7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述套圈的接触凸缘(55)至少部分覆盖连接区域(54)。
8．根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于所述套圈的接触凸缘(55)至少沿着卡垫的部分径向内表面(45)沿轴向朝内部延伸。
9．根据权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于该装置包括一个轴向固定部分(41)，该固定部分紧靠与接头(3)相连的后固定面(38)上，以便在光滑接头(1)进入接头(3)时限制卡环(40)沿轴向移动。
10．根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于卡环(40)包括一个构成密封件的部件(62)，该密封件确保两个组装管件(2，4)之间的密封性能。
11．根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述密封件(62)至少部分紧靠接头(3)的径向内部法兰(59)。
12．管件尤其是套管的连接件，该连接件包括进入第二管件(4)的接头(3)中的第一管件(2)的光滑接头(1)，第二管件(4)还包括一个与接头相连的闭锁腔(37，58)，所述的闭锁腔装在接头中或固定在接头上的副法兰(21)中，其特征在于该连接件包括一个权利要求1至11之一所述的闭锁装置，闭锁装置的卡环(40)处于所述闭锁腔中，卡环的径向内表面紧靠在闭锁腔的倾斜反作用面(35，61)上，在对两个管件(2，4)的连接件进行闭锁时，卡垫(42)的径向内表面(45)紧靠光滑接头(1)的径向外表面(5)。
13．根据权利要求12所述的连接件，其特征在于连接件包括一个径向压紧的密封件(14，62)，将密封件装在光滑接头(1)和接头(3)之间。
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