CN203585701U - 一种复合管液压胀合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合管液压胀合装置，包括：堵头及安装在堵头上的密封圈，堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与密封圈内圈及内管内腔连通的通道。堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径。本实用新型针对现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，提供一种管端无复合盲区、制作精良、成本低的复合管液压胀合装置，给后续加工带来了很大便利。

Description

一种复合管液压胀合装置

技术领域

本实用新型涉及复合管液压成型技术领域，具体讲是一种复合管液压胀合装置。

背景技术

由多层材料组成的复合管可以发挥不同材料的性能，性价比高，在石油、化工、医药以及食品加工等行业得到广泛应用。采用液压胀合法生产的复合管，胀接力均匀且大小可进行计算，复合管内管壁表面无擦伤和破坏现象，也不出现加工硬化现象。

《多层复合管液压账接原理与工艺研究》（哈尔滨工业大学，2010年硕士生学位论文，第65页）公开了一种复合管液压“胀接实验装置”，“在内管外侧增加一个密封增强圈，紧密地套在密封对应位置的内管外壁上，从而大大提高了相应位置内管的刚度，有效地保证了密封的效果和密封圈的使用寿命”，但因为内管外侧所增加的密封增强圈限制内管端部直径增大，外管端面一段区域的内管无法与外管内表面贴合，造成了胀合后的复合管管端结合不良，此段区域简称“复合盲区”C。

公布号为CN103240324A的实用新型专利申请中披露了“一种双金属复合管液胀成型系统”，其说明书附图披露的方案通过“模芯4的预密封液体与内层管7内的高压液体连通，使内密封圈5向外胀紧压力与内层管7压力一致”，这种方式能够保证与密封圈接触部分内管的变形与管腔中一致，但无法保证密封圈本体的外端面到外管管端一段距离复合管的结合强度。因为支撑块的材料是硬质材料（如：钢），也无法像密封圈一样将压力均匀传递到内管壁上，另外此种密封圈胀开后相邻支撑块之间存在间隙H，间隙位置的压力同样无法传达到内管壁上，两种因素结合同样造成了胀合后的管端存在复合盲区C。

现有的复合管液压胀合方法均是将带有密封圈的堵头插入需要胀合的复合管内管中，为保证密封效果，密封圈整体需位于在外管端面向内一段距离，必然会在成形后的复合管端部留有复合盲区。需要截去带有复合盲区的管端方可使用，从而在材料和工艺上都增加了成本。很多行业（如：石油）使用的复合管的管端带有外螺纹，工艺需要在胀合前在外管加工外螺纹，管端复合盲区的存在也给后续加工带来了不便。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种管端无复合盲区、制作精良、成本低的复合管液压胀合装置。

所述复合管液压胀合装置，其技术方案是：

包括：堵头及安装在堵头上的密封圈；堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与密封圈内圈及内管内腔连通的通道；所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是：堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D＞d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。

一端堵头固定，另一端堵头是可轴向移动的活动连接胀合后的内管以固定端堵头为基准变形，内外管复合位置得以确定。

胀合过程中胀合液体充满活塞安装腔体和内管腔体，胀合液体的压力为P，活塞安装腔体中的胀合液体对堵头的作用力为F1=PπD²/4,内管腔体中的胀合液体压力为F2≤Pπd²/4,因为D＞d，所以F1≥F2，使得堵头始终与内管端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈与内管位置始终不发生变化，避免了密封圈移位所有可能造成的内管内壁划伤或自内管脱开而导致的密封失效。

胀合开始时，内管两端的缩进量不能确定，缩进量比较大的一端阶梯型凸台的端面首先接触到外管或套环的端面，确定了内管端部的位置，后续变形以此为基准。这种方式简便易行，实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。

1、进一步的，所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。通过该调整装置可以调整堵头限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过该调整机构来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整伸缩量调整装置来适应不同材质的管。

所述调整伸缩量调整装置可以是以下方式或者与其等效的方式：

2、在所述阶梯型凸台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。

为防止有可能存在的内管扭转，可以设置堵头周向限位结构，其具体方式是：

3、进一步地，所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。以在不限制堵头轴向运动的同时，限制堵头的转动，进而通过设置在堵头上的密封圈限制胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形。

4、进一步地，所述堵头周向限位结构设置在密封座外。从而方便维护，且不会对堵头的行程造成影响。

5、进一步地，所述堵头周向限位结构为：堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。

堵头为柱塞的时候容易脱出，可以采用以下技术方案解决：

6、所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径＜较粗直径而≥较细直径。这样可以防止堵头探出过长而脱出密封座。

7、进一步地，所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头可以自动复位。

胀合过程中所述套环需固定不与外管活动或错位，可采用以下技术措施：

本实用新型所述的一种复合管液压胀合方法及其制作装置，克服了现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，无需再截去盲区便可使用，从而在材料和工艺上都降低了成本，由于无需裁剪，给胀合前复合管管端带有外螺纹的后续加工带来了很大便利。

附图说明

图1是采用《多层复合管液压胀接原理与工艺研究》中的“胀接实验装置”时复合管端部效果图；

图2是采用公布号为CN103240324A的实用新型专利申请中复合管端部效果图；

图3是本实用新型实施例一的示意图；

图4是本实用新型实施例二的示意图；

图5是本实用新型实施例三的示意图；

图6是本实用新型实施例四的示意图；

图7是可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系的示意图。

图中各件号说明：

1——套环，2——外管，3——内管，4——堵头，5——密封圈，6——定位环，7——密封座，8——弹簧；11——螺纹孔，12——凸起，13——沟槽，14——环形槽；41——阶梯型凸台，42——槽，43——卡环组；61——压盖，62——凸起；71——腔体；A——预密封腔液体输入口，A1——另外一个预密封腔液体输入口（与A区别），B内管腔体液体输入口，C——复合盲区，D——密封座内安装活塞的腔体直径， D1——堵头上与活塞相邻一段直径，D2——压盖内径，d——胀合完成后的复合管内管内径，E——密封圈5整体宽度，E1——密封圈5有效密封面的宽度，B——堵头4上内管腔体液体输入口，B1——堵头4上内管腔体液体的另一个输入口，B2-密封座7上内管腔体液体的输入口，L1-密封圈靠近外管的端面与外管端面的距离，L2-密封圈远离外管的端面与套环端面的距离，H——密封圈胀开后相邻支撑块之间存在的间隙。

具体实施方式

结合附图说明。

实施例一。

图3是本实用新型的一种实施例，适合被复合的管较短时使用。

堵头4是整体的棒体，两端安装密封圈5，堵头4设有分别与密封圈5内圈和与内管2内腔连通的通道，与密封圈5内圈连接的通道通过A口引入液体，与内管3内腔连通的通道通过B口引入液体；先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的两端面安装套环1并固定，套环1的内径与外管2内径相等；然后将安装有密封圈5的堵头4插入在内管3的内孔中，密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，与套环1对应；安装完毕后通液胀合。

胀合时，首先向A、A1口向密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，由B口向内管3内腔中通入胀合液体，胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，胀合力作用区域越过外管2两端面；套环1的内径与外管2内径相等，外管2两端面处的内管变形平滑，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。胀合完成后的复合管带有套环，可沿外管端面将套环及相应内管段截去。

堵头4的形状既可以是整体的也可以是分体的，本实例中的堵头是两端安装密封圈的棒体，采用这种方式，内管腔体中需要通入的胀合液体较少，通液时间较短；另外胀合液体所产生的压力被棒体承受，整体结构较为简单。

本实施例采用定位环6将套环1与外管2轴向压紧，这种定位方式简便易行，便于操作；实际使用中，定位套环1还可以采用其他方式：如将套环与外管端面粘合、将套环与外管旋合、采用辅助连接件将套环与外管卡合等等。

可在套环上设置包括但不限于螺纹孔11、凸起12、沟槽13等结构，以便于固定套环，也可以用于安装移除工具，本实施例中的套环1带有以上3个特征，实际应用时不必都设置，择一设置即可，也可以采取其他别的方式，只要能够起到固定套环1的及结构均可。

本实施例所使用的密封圈带有支撑块，也可以采用其他密封圈，因为支撑块的作用，密封效果更好，内管腔体中所能达到的胀合压力更高。

为使移除方便，套环的材料表面可覆盖一层氧化膜或涂层，以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，避免移除套环时牵拉内管有可能造成的内外管复合面损伤。

实施例二。

图4是本实用新型的另外一种实施例，适合被胀合的管较长时使用。

本实施例中，堵头4是分体式的，左侧堵头是固定的，右侧堵头是活动的，分别在设备两侧设置，为对比方便，上方是胀合初始状态，下方是胀合终了状态。

胀合时，左侧堵头4固定，连接密封圈内圈的A口在侧面引出，连接内管腔体的B口在中心引出；右侧堵头与密封座7活动连接，连接密封圈内圈的A1口在侧面引出，连接内管腔体的B1口与密封座7上的腔体71相连通，由设置在密封座7上的B2口与外界连通。两侧堵头4连接密封圈内圈的孔不与连接内管3腔体孔存在可能的渗透通道，更易控制、维护，减少了渗漏可能性。

先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的端面安装套环1，将安装有密封圈5的堵头4分别插入在内管3的两端内孔中；预先通过计算或试验得出内管3单端缩短量L，右侧堵头4上的密封圈5位置满足关系式：L1≥L-E1和L2≤L-E。

胀合时，首先向由通道A、A1向两侧的密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，从一侧向内管3内腔中通入胀合液体，另一侧排气，胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；胀合过程中，内管3单端缩短L，右侧密封圈5的安装位置已经预留出内管2缩短的长度，胀合过程中，密封圈5的密封面始终位于外管2两端面外侧，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。

左端内管3插入左侧堵头4部分越过密封圈5，可有效固定内管3。

右侧堵头4的一端是活塞，安装在密封座7上腔体71上，腔体71的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D＞d；胀合过程中胀合液体充满密封座腔体71和内管3腔体，胀合液体的压力为P，密封座腔体71中的胀合液体对堵头4的作用力为F1=PπD²/4,内管3腔体中的胀合液体压力为F2≤Pπd²/4,因为D＞d，所以F1≥F2，使得了堵头4始终与内管3端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈5与内管3位置始终不发生变化，避免了密封圈5移位所有可能造成的内管3内壁划伤或自内管3脱开而导致的密封失效。

定位环6固定在密封座7上，轴向限制住了套环1的位置。

定位环6环绕复合管端部，还可以用于安全防护。

本实施例中，套环的材料、外径与外管均相同，保证了套环内表面与外管内表面结合处没有力学突变，套环与外管贴合面附近的结合强度较好。

需要注意的是：本实施例中所提到的左侧堵头4固定是指的在胀合时的状态，在非胀合状态可以活动，在具体实施时，会移动堵头以适应不同长度的复合管的胀合，如将堵头从一处吊装在另一处，或设置在小车上轴向移动，这些情况不能理解为超出了本实用新型的范围。只要是堵头在胀合时是固定的，非胀合时固定与否，都不影响本实用新型的实施。将可移动的堵头固定在具体实施时有很多方式，如：采用螺栓固定，采用卡爪卡紧等。 

实施例三。

图5是本实用新型的堵头均活动连接时的一种实施例。两侧堵头都是活动的，为效果比较明显，上半部分是胀合终了状态，下半部分是胀合初始状态。

本实施例是图4实施例的改进，其区别在于在两侧堵头4上设置了与外管相配合的定位结构。

堵头4上设置有与外管2相配合的阶梯型凸台41，阶梯型凸台41的内径大于内管3内径，小于外管2内径，胀合时，缩短较长的一端阶梯型凸台41的端面首先接触到套环1的端面，确定了内管2端部的位置，内管3此后的变形以此为基准，最终使得胀合后的内管位置左右对称。实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。

胀合前，两侧堵头均需满足条件，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离L1需满足关系式:L1≥L-E1，密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式：L2≤L-E。可有效的消除胀合过程中内外管缩短的影响。 

实施例四。

图6是在图5实施例基础上，所做的更进一步改进,图中仅绘制出了胀合完成时的状态示意图。

本实施例中的堵头4设置为阶梯形状，与密封座腔体71所配合的活塞直径为D，活塞相邻一段直径为D1，定位环6具有向堵头4轴线延伸的压盖61，其直径D2符合关系式：D＞D2≥D1，所述压盖部分可以防止堵头4探出过长而脱出。本实施例中的压盖61设置在定位环6上，也可以采用其他实施方式：如将压盖与定位环分体设置，只要具有限制堵头4脱出的限制部件均可。

堵头4上的活塞与压盖61之间可以安装弹簧8，从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头4可以自动复位。

堵头4上轴向设置有槽42，定位环6上设置有与槽42配合的凸起62，所述凸起62限制了胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形，保证了质量；也可以采用其他实施方式，如在堵头4上设置导向键，在定位环6或密封座上设置相应键槽等。只要在堵头上设置堵头周向限位结构，与其接触的部件上设置与堵头周向限位结构相配合能防止堵头自由旋转的结构均可。所述防止堵头自由旋转的结构可以设置在密封座7内部，也可以设置在密封座7外部。当设置在密封座7外部时，维护方便，且不会对堵头4的行程造成影响。

堵头4上的阶梯型凸台41上设置卡环组43，通过卡环组43的可以调整堵头4限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过调整卡环组43里不同卡环的组合的来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整卡环组43来适应不同材质的管。实际使用中，调整方式不局限于卡环组43，也可以通过：如挡块+紧定螺钉、调整螺母等方式实现，只要设置有调整结构均可。

套环1末端设置有环形槽14，与定位环6末端匹配，定位环6末端套在环形槽14的外径上，，可将套环1径向定位，胀合时保证套环1与外管2不发生相对滑移。具体实施中，也可以采用其他方式限位。

图7分别给出了内管管端移动而造成的两个极限状态的示意图，用以可移动的可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系。

两图中的上方示意的是安装完毕，内管未缩短时的状态，下方示意的是胀合完成时，内管已缩短到位时的状态。

图中：对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，初始状态时密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离L1，初始状态是密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2。

左图胀合完成时，有效密封面的左边缘与外管端面重合，此时L、E1、L1满足关系式：L=L1+E1；此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于外管范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向右移动，则挡块部分已移动到了外管管端区域，无法保证外管管端内外管的结合质量。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L≤L1+E1，变换得：L1≥L-E1。

右图胀合完成时，密封圈远离外管的端面与套环端面重合，此时L、E、L2满足关系式：L=L2+E；此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于套环范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向左移动，则挡块部分已移动出了套环区域，密封圈的与内管接触部分区域将失去套环（或外管）依托，失去依托内管变形不受束缚，将有可能变形太大而导致密封面失效。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L≥L2+E，变换得：L2≤L-E。

Claims (8)

1. 一种复合管液压胀合装置，包括：堵头及安装在堵头上的密封圈，堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与密封圈内圈及内管内腔连通的通道；其特征在于：所述堵头所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是：堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D＞d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。

2.根据权利要求1所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。

3.根据权利要求2所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述堵头周向限位结构设置在密封座外。

4. 根据权利要求3所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述堵头周向限位结构为：堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。

5. 根据权利要求1至4任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径＜较粗直径且≥较细直径。

6. 根据权利要求5所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。

7.根据权利要求1至4任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。

8. 根据权利要求7所述的复合管液压胀合装置，其特征在于：在所述阶梯台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。

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