CN203115349U - 组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头 - Google Patents

Abstract

组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头。管件由管件套管和其外的外螺纹丝圈组成。插入管件套管的被连管外有：有与外螺纹啮合的内螺纹的锁紧螺母、在管件套管外扩囗内的密封橡胶圈、垫圈，后端的卡环、卡环槽。锁紧螺母后端有圆环形滑槽及防拔脱内凸台。选择卡环与圆环形滑槽间合理配合间隙，保障被连管热胀冷缩时，卡环移动不轻易径向滑脱，实现无故障运行。选合适橡胶压缩量和配合间隙，使伸缩曲挠度≥±2.2。不增加成本便可增大插入长度提高可靠性。管件套管用薄壁管制作不必整体铸造，材料省，成本低。螺纹接头置于外扩囗外与介质隔离，可用于输送任何介质的任何管道。如：不锈钢、碳钢、球墨铸铁、塑料、玻璃钢等。且螺纹接头对管径相同的管道接囗具有通用性。

Description

组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头

（一)技术领域：组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头，是一种用于管道连接的管件，属管接头或管件类（F16L）。

（二）背景技术：

随着现代化的发展，现今运送各种介质的管道包括如下：高楼供水、供气管道、高低压燃气输送管道、机场油库管道、地震易发地区的地下埋设管道、横穿公路连接的地下管网、船舶管道、导弹发射场和卫星发射基地的管道系统等，这些重要场所的管道和管件承受着热涨冷缩、各种外力作用和振动等导致管道运送的介质发生泄漏事故，尤其危险的是危险介质的泄漏，为有效的保障人民生命财产的安全，现今管件的设计必须保证管道在工作压力下，管道热涨冷缩和各种外力作用下不泄漏，这就对管件及接头提出了具有可伸缩曲挠的问题。

日本自来水协会的标准（JWWAG116）中，公开了一种薄壁不锈钢管道的螺纹管件（下述称为对比文件）。其结构见图1、图2和图3。见图1，项1n为整体管件，整体管件接囗处外周有外螺纹2n、内孔有扩囗1.1n；被连管4n插入整体管件接囗内孔，被连管外套有与外螺纹啮合的内螺纹的锁紧螺母3n；在扩囗1.1n内装密封橡胶圈7n，密封橡胶圈后垫有挡圈6n；锁紧螺母后端设有内锥形卡9n和末端囗的端囗橡胶圈8n；在被连管外表面开一个卡环槽4.1n，卡环槽内卡入卡环5n，卡环槽4.1n置于轴向位置挡圈和内锥形卡尾端之间。此对比文件的特点：1）因为有与被连管同步位移的卡环和内锥形卡，在管道热胀冷缩时端囗处有伸缩和防拔脱功能。2）因为有内螺纹、外螺纹、密封橡胶圈和接囗橡胶圈，管件有曲挠功能。3）对每一件整体管件均是用铸造或接口焊接螺纹工艺制成1-3个接囗的整体管件：如图2中整体管件为两接囗的直接整体管件1₂n。如图3中整体管件为三接囗的三通整体管件1₃n。同样结构和工艺还可以作成整体弯头管件、异径整体管件、用于接水表气表的整体内、外螺纹接囗等，这里不再详述。这种螺纹接头整体管件的不足是：1）对每种形式管件均要作模具铸造或焊接成不同接囗的管件，工艺复杂，且管壁厚，用料多，成本高。2）见图1，这种结构的管件接囗、外螺纹端囗部均要与管道内输送介质接触，因此，只能用于不锈钢管道的管件。

(三)发明内容：

本实用新型提出的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头，就是解决现有可伸缩曲挠管件工艺复杂、用料多、成本高；只能用于不锈钢管道的管件的问题；一直未提供满足现今运送各种介质管道在热涨冷缩和各种外力作用下发生泄漏的解决方法。其技术方案如下：

组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头，包括：插入管件接囗的被连管外周有内螺纹的锁紧螺母；在锁紧螺母内螺孔与被连管间装有密封橡胶圈和挡圈；被连管外表面开一个卡环槽4.2，卡环槽内装有开囗卡环5；其特征是:1）管件设有管件套管1，管件套管在接囗处外周套有有外螺纹的丝圈2；丝圈外螺纹与锁紧螺母内螺纹啮合锁紧螺纹接头；2）管件套管每个接囗处端囗设有外扩囗1.1；密封橡胶圈贴于外扩囗内；3）被连管插入管件套管内孔，被连管插入前端囗4.1至挡圈后端面3.2之间距离称为插入长度L4，对薄壁不锈钢管道，L4优化范围取为10-100mm；4）锁紧螺母后端设有圆环形滑槽3.3，锁紧螺母末端囗设有与被连管滑动配合的内凸台3.4，挡圈和内凸台间的轴向距离称为卡环移动长L5，卡环5和卡环槽设置于长度L5内并随被连管在长度L5内移动，对薄壁不锈钢管道，L5优化范围取为1.5-20mm；卡环外径与圆环形滑槽内径间间隙Δ5如下选择：卡环横截面半径〉Δ5〉0。

对薄壁不锈钢被连管4公称直径Dn分别为15、20、25、32、40、50、65、80、100时，上述插入长度L4、卡环移动长L5和卡环外径与圆环形滑槽内径间间隙Δ5可分别取表1中序号1、序号2、序号3、序号4、序号5、序号6、序号7、序号8、序号9的数值。表1

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										Dn	15	20	25	32	40	50	65	80	100
L4mm	21	24	24	39	47	52	76	90	100
										L5mm	5.5	5.5	8	8	10	10	18	18	20
Δ5mm	0.15	0.15	0.15	0.2	0.2	0.25	0.3	0.4	0.5

上述厚壁管道工作压力≥2.5MPa时，开囗卡环可采用矩形圈，卡环槽采用与矩形圈相配合的环形矩形凹槽。上述管道工作压力不大于2.5MPa时，所述管件套管可采用薄壁管，壁厚≤2.0mm。上述管道工作压力不大于2.5MPa时，密封橡胶圈邵氏硬度为75度±5度，压缩量为20%；被连管与管件套管间的配合间隙Δ1和外螺纹丝圈和管件套管间的配合间隙Δ2均为0.15-0.8mm。上述外扩囗纵剖面X-Y的形状可为以下三种之一：①与轴线X有夹角α1为35°-60°的斜边1.1a，密封橡胶圈填充面积为直角三角形面积Sa，称单外扩囗。②由与轴线X有夹角α₁为35°-60°的斜边1.1a和上端有轴向X的平边1.1b组成；密封橡胶圈填充面积为梯形面积Sb；称带边外扩囗；③圆弧弦与轴线X夹角α2为35°-60°的圆弧1.1C；密封橡胶圈填充面积为圆弧三边形面积SC；称弧形外扩囗。对圆形和椭圆形密封橡胶圈：上述每个密封橡胶圈填充面积与其内装的一种密封橡胶圈横截面积相等。上述管件套管在接囗处设有扩管段1.2，位于被连管插入前端囗4.1前方；可选扩管后内孔直径D1=被连管内孔直径D4+2×被连管壁厚Δ4。上述锁紧螺母后端长L3内，可采用薄壁管，其壁厚Δ3为被连管壁厚Δ4的1.2—1.5倍。

本实用新型有益效果：

1）本实用新型的管件由管件套管和套在其外的丝圈组成。管件套管可不必铸造，因铸造件管壁厚、接头件偏重、材料多、成本高。本实用新型只需用薄壁管成形，其材料节省，成本大大降低，尤其是节省昂贵的不锈钢材料；与对比文件比，同规格产品其成本只需对比文件产品的1/2，出囗竞争力强。2）螺纹接头包括丝圈、锁紧螺母、密封橡胶圈、挡圈和开囗卡环等，这些是单独生产的原件，可装于任何一种管件套管与被连管各接囗处，使管件成为可伸缩曲挠管件。例如：可装于一个接囗的用于阀门或水表连接的内或外螺纹接囗；可装于2个接囗的直接管件和弯头的接囗；可装于3个接囗的三通管件的接囗。此螺纹接头对管径相同的管道接囗具有通用性。3）管件套管接囗处有外扩囗，其内装入密封橡胶圈后，再将丝圈、锁紧螺母连接，橡胶压缩后，使介质与外面的螺纹接头隔离；不接触、不受腐蚀。故丝圈、锁紧螺母可采用低价材料制作，同时螺纹接头可用于任何材质管道，如：不锈钢、碳钢、球墨铸铁、塑料、玻璃钢等管道，输送任何介质的管道都能与之组合成可伸缩曲挠的管道系统。4）螺纹接头是单独生产的元件，可以依照压力等级来配螺纹接头，如目前试验成功的：试验压力在10MPa，使用压力在1—5MPa的螺纹接头；试验压力在18MPa，使用压力在1—12MPa范围的螺纹接头。这些可伸缩曲挠螺纹接头与管件套管连接后就变成可伸缩曲挠的螺纹管件和组合出各种可伸缩曲挠的管道系统。例如：用塑料或尼龙材料来制造的螺纹接头可以组合在塑料或尼龙的管件套管上，形成可伸缩曲挠的管件系统，该管件系统用于玻璃钢、塑料管道的连接，组合出可伸缩曲挠的低压管道系统。也可以由黄铜、青铜、海军铜等材料制造，用于铜管管件、不锈钢管件、钛管管件。也可用碳钢、不锈钢来制造，用于高压管道管件。今后无论是低压还是中高压管道，凡需伸缩和曲挠的场所，其管道的连接都可使用本实用新型提供的可伸缩曲挠的螺纹接头组合的管件系统，与相应的管材连接后从而组成可伸缩曲挠的管道系统。5）被连管和管件套管间插入长度L4越大，两者同轴度大，整个管件的稳定性和可靠性愈强。本实用新型结构决定了若增大长度L4，不增加任何制造成本便能生产出高可靠性的管件系统。管件套管扩管段扩管后能保证管件套管和被连管过流内孔直径相等，使水流经接头处阻力小、不产生紊流和水捶。6）卡环移动长L5可按需加大，以满足管道热胀冷缩伸缩大小不同的需要。后端设的内凸台，以保障管道冷缩时被连管不被拔出。卡环与圆环形滑槽间配合间隙Δ5合理选择，可保障热胀冷缩时被连管轴向伸缩灵敏和开囗卡环不轻易径向弹出脱离卡环槽（即滑脱），可保证无故障运行。7）从表1中提供的优化参数L4，L5数值，可看出对于公称直径Dn15，Dn20的埋地、埋墙管的不锈钢管而言，即使温差变化30℃，按线涨系数0.017mm/m.℃计算，10m长的管道当发生30℃温差时其长度变化5.1mm，较Dn15、Dn20所预留的L5=5.5mm数值，已有余地了，所以这种可伸缩曲挠的螺纹接头可靠性极高。8）当中高压厚壁管道压力较大时，卡环采用矩形圈，卡环槽可用车削的方式制造，这样还可承受20MPa以上的拔脱力。9）本实用新型选择了合适的橡胶压缩量，且在被连管和管件套管间、管件套管与丝圈间等选择了合适的配合间隙，或者再在锁紧螺母后端长L3内，采用薄壁管，这样可保证管件系统可伸缩曲挠度≥±2.2°，达到日本JWWAG116标准要求。

（四）附图说明

图1对比文件管件接囗结构图（也是图2和图3的一个接囗的局部放大图Mn）。

图2对比文件一件直接管件两接囗与两根被连管4n连接的结构图。

图3对比文件一件三通管件三接囗与三根被连管4n连接的结构图。

图4本实用新型管件接囗结构图（也是图10和图12的一个接囗的局部放大图M）。

图5图4局部放大图N之一，外扩囗为单外扩囗1.1a。

图6图4局部放大图N之二，外扩囗为带边外扩囗1.1a+1.1b。

图7图4局部放大图N之三，外扩囗为弧形外扩囗1.1C。

图8圆截面密封橡胶圈7横截面剖面图。

图9椭圆截面密封橡胶圈7横截面剖面图。

图10实施例1：一个直接管件与两端被连管连接的结构图（管件两个接囗）。

图11图10中直接管件套管12单件图。

图12实施例2：一个三通管件与三端被连管连接的结构图（管件三个接囗）。

图13图12中三通管件套管13单件图。

上述各图中项号说明:1-管件套管；包括：1.1-外扩囗,1.2-扩管段。2-外螺纹丝圈：包括：2.1-外螺纹，2.2-内喇叭囗。3-锁紧螺母；包括：3.1-内螺纹，3.2-挡圈后端面，也是螺孔底面，3.3-圆环形滑槽，3.4-内凸台。4-被连管；包括：4.1-前端囗，4.2-卡环槽。5-开囗卡环。6-垫圈。7-密封橡胶圈。

（五）具体实施方式

实施例1：

组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头。用于直接管件。见图4-见图9，图10、图11。

1）见图4，管件设有管件套管1，管件套管在接囗处外周套有有外螺纹的丝圈2；丝圈2后端开有内喇叭囗2.2，用于与管件套管上外扩囗1.1相配。丝圈外螺纹2.1与锁紧螺母内螺纹3.1啮合锁紧螺纹接头。2）上述外扩囗纵剖面X-Y的形状可为以下三种之一：①见图5，与轴线X有夹角α1为50°的斜边1.1a，称单外扩囗。密封橡胶圈填充面积为直角三角形面积Sa。见图8，密封橡胶圈选圆形截面积为S₈，取Sa=S8，α₁为50°，便可确定出斜边1.1a长度La。②见图6，由与轴线X有夹角α1为50°的斜边1.1a和上端有轴向X的平边1.1b组成，称带边外扩囗。密封橡胶圈填充面积为梯形面积Sb，见图9，密封橡胶圈选椭圆形截面积为S9，取Sb=S9，平边长Xb取1.5-4mm，一般按现有公称直径Dn大小选取，见表2。通过计算便可获得斜边1.1a的长度Lb。③见图7，圆弧弦与轴线X夹角α₂为50°的圆弧1.1C，称弧形外扩囗。密封橡胶圈填充面积为圆弧三边形面积S_C。见图9，密封橡胶圈选椭圆形截面积为S₉，取S_C=S9，弦长L_C取为3.5-8mm，一般按现有公称直径Dn大小选取，见表2。通过作图和计算，便可确定圆弧1.1C的形状。表2

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										Dn	15	20	25	32	40	50	65	80	100
Xb mm	1.5	1.5	1.5	2.0	2.0	2.0	3.0	3.0	4.0
										LC mm	3.5	3.5	4.5	4.5	5.5	5.5	6.5	6.5	8.0

3）见图4，被连管4插入管件套管内孔，被连管最前端囗4.1至挡圈后端面3.2之间距离称为插入长度L4，对薄壁不锈钢管道，L4优化范围取为10-100mm。管件套管接囗处可设扩管段1.2，被连管4插入管件套管1内孔时以内扩管段定位，被连管前端囗4.1轴向不会超过内扩管段位置。管件套管扩管后内孔直径D1＝被连管内孔直径D4+2×被连管壁厚Δ4。如上所述密封橡胶圈贴于管件套管1的外扩囗1.1内。挡圈6前端面紧贴密封橡胶圈7，后端面紧贴锁紧螺母内螺孔底面3.2。被连管外表面开一个卡环槽4.2，卡环槽内装有开囗卡环5。4）见图4，锁紧螺母后端设有圆环形滑槽3.3，锁紧螺母末端囗设有与被连管滑动配合的内凸台3.4，挡圈和内凸台间的轴向距离称为卡环移动长L5，卡环5和卡环槽设置于长度L5内并随被连管在长度L5内移动。对薄壁不锈钢管道，L5优化范围取为1.5-20mm。见图6，卡环外径与圆环形滑槽内径间的间隙为Δ5如下选择：卡环横截面半径〉Δ5〉0mm。对厚壁管道工作压力≥2.5MPa时，上述开囗卡环5采用矩形圈，卡环槽采用与矩形圈相配合的环形矩形凹槽。

例如：对薄壁不锈钢被连管4，当公称直径为Dn15，Dn20的埋地、埋墙管时，插入长度L4、卡环移动长L5和卡环外径与圆环形滑槽内径间间隙Δ5分别取表1中序号1、序号2数值：见如下表3：    表3

序号	Dn	L4mm	L5mm	Δ5mm
					1	15	21	5.5	0.15
2	20	24	5.5	0.15

管道工作压力不大于2.5MPa时，密封橡胶圈邵氏硬度为75度±5度，压缩量20%。见图4，被连管与管件套管间的配合间隙Δ1和外螺纹丝圈和管件套管间的配合间隙Δ2均为0.15-0.8mm。或者在锁紧螺母后端长L3内，采用薄壁管，其壁厚Δ3为被连管壁厚Δ4的1.2—1.5倍。这些参数合理选择，保证了螺纹接头曲挠角度θ≥±2.2°。

见图10，本实施例1可伸缩曲挠螺纹接头用于直接管件，为两个接囗，分别在接囗处按上述图4的结构装两套螺纹接头连接两端的被连管4。图4中的管件套管1用于直接管件则称为直接管件套管12（两个接囗），见图11中画出了直接管件套管12单件图。管道工作压力不大于2.5MPa时，所述管件套管12采用薄壁管，壁厚≤2mm。

实施例2：

组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头。用于三通管件。见图4-见图9，图12，图13。

本实施例2，除以下结构与实施例1不同，其于完全相同：见图12，本实施例2可伸缩曲挠螺纹接头用于三通管件，为三个接囗，分别在接囗处按上述图4的结构装三套螺纹接头连接三端的被连管4。图4中的管件套管1用于三通管件则称为三通管件套管13（三个接囗），见图13中画出了三通管件套管13单件图。管道工作压力不大于2.5MPa时，所述管件套管13采用薄壁管，壁厚≤2mm。

Claims (8)

1.组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头，包括：插入管件接囗的被连管外周有内螺纹的锁紧螺母（3）；在锁紧螺母内螺孔与被连管（4）间装有密封橡胶圈（7）和挡圈（6）；被连管外表面开一个卡环槽（4.2），卡环槽内装有开囗卡环（5）；其特征是: 

1）管件设有管件套管（1），管件套管在接囗处外周套有有外螺纹的丝圈（2）；丝圈外螺纹与锁紧螺母内螺纹啮合锁紧螺纹接头； 

2）管件套管每个接囗处端囗设有外扩囗（1.1）；密封橡胶圈贴于外扩囗内； 

3）被连管插入管件套管内孔，被连管插入前端囗（4.1）至挡圈后端面（3.2）之间距离称为插入长度L4，对薄壁不锈钢管道，L4优化范围取为10-100mm； 

4）锁紧螺母后端设有圆环形滑槽（3.3），锁紧螺母末端囗设有与被连管滑动配合的内凸台（3.4），挡圈和内凸台间的轴向距离称为卡环移动长L5，卡环和卡环槽设置于长度L5内并随被连管在长度L5内移动，对薄壁不锈钢管道，L5优化范围取为1.5-20mm；卡环外径与圆环形滑槽内径间间隙Δ5如下选择：卡环横截面半径〉Δ5〉0。 

2.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是对薄壁不锈钢被连管（4）公称直径Dn分别为15、20、25、32、40、50、65、80、100时，插入长度L4、卡环移动长L5和卡环外径与圆环形滑槽内径间间隙Δ5分别取表1中序号1、序号2、序号3、序号4、序号5、序号6、序号7、序号8、序号9的数值；表1 

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dn 15 20 25 32 40 50 65 80 100 L4mm 21 24 24 39 47 52 76 90 100 L5mm 5.5 5.5 8 8 10 10 18 18 20 Δ5mm 0.15 0.15 0.15 0.2 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5

。 

3.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是厚壁管道工作压力≥2.5MPa时，开囗卡环采用矩形圈，卡环槽采用与矩形圈相配合的环形矩形凹槽。 

4.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是管道工作压力不大于2.5MPa时，所述管件套管采用薄壁管，壁厚≤2.0mm。 

5.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是管道工作压力不大于2.5MPa时，密封橡胶圈邵氏硬度为75度±5度，压缩量为20%；被连管与管件套管间的配合间隙Δ1和外螺纹丝圈和管件套管间的配合间隙Δ2均为0.15-0.8mm。 

6.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是所述所述外扩囗纵剖面X-Y的形状可为以下三种之一：①与轴线X有夹角α1为35°-60°的斜边（1.1a），密封橡胶圈填充面积为直角三角形面积Sa；②由与轴线X有夹角α1为35°-60°的斜边（1.1a）和上端有轴向X的平边（1.1b）组成；密封橡胶圈填充面积为梯形面积Sb；③圆弧弦与轴线X夹角α2为35°-60°的圆弧（1.1C）；密封橡胶圈填充面积为圆弧直角三边形面积SC；对圆形和椭圆形密封橡胶圈，上述密封橡胶圈填充面积与其内装的一种密封橡胶圈横截面积相等。 

7.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是管件套管在接囗处设有扩管段（1.2），位于被连管插入前端囗（4.1）前方；管件套管扩管后内孔直径D1=被连管内孔直径D4+2×被连管壁厚Δ4。 

8.按权利要求1所述的组成可伸缩曲挠管件的螺纹接头,其特征是锁紧螺母后端长L3内，采用薄壁管，其壁厚Δ3为被连管壁厚Δ4的1.2—1.5倍。