CN214579545U - 沟槽钢管用安全接头 - Google Patents

Abstract

一种沟槽钢管用安全接头，括连接器体、密封胶圈、钢质锁止环、沟槽管接头卡环，密封胶圈装于内端直凹槽装于外端直凹槽、钢质锁止环置于外端直凹槽槽口处形成连接器体组合体；沟槽管接头卡环装于管线沟槽连接钢管的沟槽管接头的环形凹槽处形成沟槽连接钢管组合体；在沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体的承口连接过程中当钢质锁止环置于内弧形凹槽与外弧形凹槽之间时，由钢质锁止环、内弧形凹槽、外弧形凹槽构成弧面微调机构。本实用新型采用弧面微调机构实现与连接器体组合体的两端连接沟槽连接钢管组合体为柔性连接，连接器体组合体相对两端沟槽连接钢管组合体可产生相对折角状态，更加能适应野外使用各种复杂场合。

Description

沟槽钢管用安全接头

技术领域

本实用新型属于野外钢质管线的管路连接技术领域，具体涉及一种管线沟槽连接钢管之间挠性连接的承插连接器。

背景技术

在现代战争中，战时油料保障的主要途径是靠输油管道输送，保障输油管线及时准确到过指定位置从而保证战时油料畅流，是军事斗争准备中必须做好的一项基础性工作。对于大批量频繁连接和拆卸更换输送场所的管线，管道与连接器之间进行频繁的连接和拆卸作业。输油管线距离越来越长，因此其连接的连接器需要越来越多，维修更换频次加大。随着军事斗争复杂性，输油管线即要求适应平坦环境，同时也要求适应野外山地丘陵环境，即要适应低压液体输送、也要适应高压液体输送。

另一方面，在沟壑环境中要求的输油管线跨距和承受力的能力较大，当输油管线跨距较大时，需要将多根钢管连在一起形成一条管线跨越沟壑，管线在自重和输送液体重力双重作用下自然向下弯曲，若要保证管线在较大跨距的特殊地域条件能正常输送油料，这就需要可以承受较大弯曲能力、承受一定拉伸能力的可快速连接的连接器，改变目前原有的管线沟槽连接钢管的连接形式。管线沟槽连接钢管由管身和管身两端的沟槽管接头构成，沟槽管接头的外径中间具有环形凹槽。

沟槽连接钢管连接在消防系统、临时用水管道也大量应用，其承受压力、架设和穿越性能要求越来越高，其相邻管端即有不允许有相对角变位和轴线位移要求，也有允许有一定量的相对角变位和相应的轴向挠动。

目前，沟槽连接钢管现有两种施工方式：一种是预置沟槽，一种是现场定制沟槽。

（1）预置沟槽就是工厂做好沟槽，现场连接，主要应用在消防系统、临时用水管道和野战输油系统上。

（2）现场定制沟槽，主要用于管线抢修作业。

沟槽连接钢管连接器为分体式连接器，（如图27、28）由两半环式结构（2’、3’）、密封胶圈4'组成，并通过螺栓连接，结构简单，成本低，适用于低压及平坦的铺设环境下使用，当分体式连接器与管线沟槽连接钢管在弯曲状态及高压环境中使用，分体式连接器处会产生泄漏，严重时会发生分体式连接器与管线沟槽连接钢管脱落，造成安全事故。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种其相邻管端允许有一定量的相对角变位和相应的轴向挠动的沟槽钢管用安全接头，将沟槽连接管常用的卡箍式连接器改造成为承插连接，用于管线沟槽连接钢管之间快速连接，属于一种安全接头，充分发挥沟槽连接强度，提高管子承压能力，增强抗人为破坏的安全性，适用环境广泛，可适应高低压液体输送管线使用、便于拆装、使用寿命长、抗破坏性好，使用安全性高。

本实用新型的技术方案是：包括连接器体、密封胶圈、钢质锁止环、沟槽管接头卡环，所述连接器体为圆环状结构，所述连接器体内壁中部为台肩，台肩两侧的连接器体内腔为安装孔，安装孔包括位于内侧的第二台阶孔、位于外侧的第一主台阶孔，第一主台阶孔外端倒角形成内孔斜角，第一主台阶孔内端经过渡弧形斜面与第二台阶孔连接，第一主台阶孔孔径大于第二台阶孔孔径，第一主台阶孔孔壁由外向内依次设有内弧形凹槽、外端直凹槽、内端直凹槽，内弧形凹槽连于外端直凹槽槽口外侧；

所述密封胶圈装于内端直凹槽、钢质锁止环置于外端直凹槽槽口处形成连接器体组合体，连接器体组合体为沿台肩对称相同结构，台肩两侧为连接器体组合体的承口；钢质锁止环呈自由状态放置在外端直凹槽内腔处。钢质锁止环为65Mn弹性材料，钢质锁止环为带有缺口圆环状，自由状态内径略小于沟槽连接钢管的端部的沟槽管接头外径。

所述沟槽管接头卡环装于管线沟槽连接钢管的沟槽管接头的环形凹槽处形成沟槽连接钢管组合体；

所述沟槽管接头卡环包括外端面、外弧形凹槽、外圆、外圆斜面、内台阶孔、内台阶端面；所述沟槽管接头卡环的外端面与管线沟槽连接钢管的端部的沟槽管接头处的环形凹槽外端槽壁接触，沟槽管接头卡环的外端面与外圆外端之间经外弧形凹槽过渡，外圆内端连接外圆斜面，外圆斜面延伸至管线沟槽连接钢管沟槽管接头外径圆柱面；沟槽管接头卡环的内孔与管线沟槽连接钢管的端部的沟槽管接头处的环形凹槽内径接触，沟槽管接头卡环内端面开有内台阶孔，内台阶端面与管线沟槽连接钢管沟槽管接头处的环形凹槽内端槽壁接触，内台阶孔与管线沟槽连接钢管的端部的沟槽管接头外径圆柱面接触；

在沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体的承口连接过程中当钢质锁止环置于内弧形凹槽与外弧形凹槽之间时，钢质锁止环配合内/外弧形凹槽形成配合副，由钢质锁止环、内弧形凹槽、外弧形凹槽构成弧面微调机构。

所述沟槽管接头卡环的环体有两种型式，一种是两半环拼接，二是具有弹性的C型环。

所述沟槽管接头卡环包括环体，环体由半圆环一、半圆环二扣合连接而成，半圆环一与半圆环二以环体中心呈旋转对称，半圆环一、半圆环二端部有相互配合卡扣的扣头。

所述扣头包括内扣头一、外扣头一、内扣头二、外扣头二；所述半圆环一一端有内扣头一，半圆环一另一端有外扣头一，半圆环二一端有与内扣头一配合卡扣的外扣头二，半圆环二另一端有与外扣头一配合卡扣的内扣头二；所述内扣头一、内扣头二均由位于根部的凹内外弧、位于头部的凸外内弧连接组成；半圆环一的内扣头一内侧与半圆环一的外扣头一外侧连线过半圆环一的圆心；所述外扣头一、外扣头二均由位于根部的凹外内弧、位于头部的凸内外弧连接组成；

当半圆环一、半圆环二扣合时，半圆环一的内扣头一的凹内外弧与半圆环二的外扣头二的凸内外弧相啮合卡扣，半圆环一的内扣头一的凸外内弧与半圆环二的外扣头二的凹外内弧相啮合卡扣。

所述环体的扣合处外径有开口；所述沟槽管接头卡环的断面为封闭的多边形，沟槽管接头卡环的内孔两端倒角。

所述沟槽管接头卡环包括环体，环体由具有弹性的C型环状。

所述沟槽管接头卡环的外弧形凹槽承受来自钢质锁止环的径向力F分三路传递至管线沟槽连接钢管端部：经内孔传递到管线沟槽连接钢管的环形凹槽内径、经内台阶端面传递到环形凹槽内端槽壁、经内台阶孔传递到环形凹槽槽口内端连接的管线沟槽连接钢管端部的沟槽管接头外径圆柱面处。

所述密封胶圈包括外密封结构、内密封结构；所述外密封结构由密封胶圈的外唇边的开口斜端面、外环开口斜边和外凸圆环、外环、底部构成；所述内密封结构由密封胶圈的内唇边的内唇和内凸圆台构成。

所述密封胶圈的外唇边、密封胶圈的底部与内端直凹槽过盈配合形成外密封；密封胶圈的底部与内端直凹槽外端、开口斜端面与内端直凹槽内端形成密封副，密封胶圈的底部与内端直凹槽外端紧贴、开口斜端面与内端直凹槽内端过盈装配后，开口斜端面自然成为直面，外环开口斜边成为近似直边与内端直凹槽内径紧贴；

所述密封胶圈的内唇边的内唇与管线沟槽连接钢管外径接触、内凸圆台与沟槽管接头卡环的外圆斜面接触形成内密封。

所述密封胶圈的外唇边的根部与密封胶圈的内唇边的根部相交、外唇边的前部与内唇边的前部张开形成一个张开口，外唇边的外环根部有外凸圆环，内唇边内环根部有内凸圆台；所述密封胶圈的截面为多边形结构，密封胶圈的底部为平面，密封胶圈的外唇边的外环前部为外环开口斜边，密封胶圈的外唇边前面为开口斜端面。

所述密封胶圈外径比内端直凹槽内径大，内唇内径比管线沟槽连接钢管外径小。

所述钢质锁止环为带有缺口圆环状，断面为圆形。

本实用新型中管线沟槽连接钢管与沟槽管接头卡环连接的沟槽连接钢管组合体，将管线沟槽连接钢管的沟槽管接头改为插口接头，连接器体与密封胶圈、钢质锁止环形成连接器体组合体即为承口接头。连接器体组合体两端可以分别插入沟槽连接钢管组合体的插口接头。本实用新型主要应用于管线中沟槽连接钢管与沟槽连接钢管之间的连接。与刚性连接为一体的结构如法兰连接相比，本实用新型采用弧面微调机构实现与连接器体组合体的两端连接沟槽连接钢管组合体为柔性连接，可产生相对折角。因此，连接器体组合体两端通过沟槽连接钢管组合体连接后，连接器体组合体相对两端沟槽连接钢管组合体可产生相对折角状态，更加能适应野外使用各种复杂场合。

本实用新型在工作过程中，沟槽连接钢管除了承受其内部压力液体的作用，同时还承受管线自身重量的拉力、弯曲力，均通过连接器体的沿内弧形凹槽径向向外力作用于连接器体。与现有技术相比，本实用新型通过弧面微调机构的设置可承受更大传递力和更加适应管线沟槽连接钢管倾斜条件下野外工作环境条件。弧面微调机构由钢质锁止环、内弧形凹槽、外弧形凹槽构成，钢质锁止环配合内/外弧形凹槽形成的配合副。弧面微调机构方便形成较大的折角，承受力大。按单位面积受力来讲，在材质相同条件下，承受力的接触面大，可承受力就大，连接器体的强度利用率高。

本实用新型中的连接器体中过渡弧形斜面设置，更加便于沟槽连接钢管组合体在较大折角状态时安装过程中其端部由过渡弧形斜面滑入第二台阶孔内，可适应一定（更宽）范围折角管线沟槽连接钢管装配、拆卸和使用，从而更好适应沟槽连接钢管组合体倾斜条件下野外工作环境条件。本实用新型中的连接器体可承受更大传递力。以钢质锁止环配合内/外弧形凹槽形成的配合副的结构为弧面微调机构，弧面微调机构方便形成较大的折角，承受力大。按单位面积受力来讲，在材质相同条件下，承受力的接触面大，可承受力就大，连接器体的强度利用率高。

本实用新型的沟槽管接头卡环与管线沟槽连接钢管的沟槽管接头的环形凹槽和沟槽管接头外径接触面充分，本实用新型可承受较大力。本实用新型可承受较大力的优点是在相同直径钢质管线，可承受较大的压力，那就单位时间内较送液体多，效率高，这是直接效益，可承受较大的压力则由本实用新型连接器组成管线穿越沟壑跨距也大，综合利用高。本实用新型的沟槽管接头卡环的内台阶孔及外圆斜面使沟槽管接头卡环与连接器体内壁的间距增加，在管线装或拆过程中沟槽管接头卡环与连接器体内壁相互干涉的可能性降低，因此，本实用新型更好适应当沟槽连接钢管组合体不完成对中的情况下往连接器体组合体中装配。野外使用时，因地面不平，连接器体组合体与沟槽连接钢管组合体对中性不好的情况下，即沟槽连接钢管组合体在稍偏的状态下装入连接器体组合体时，本实用新型的密封胶圈的内凸圆台，便于沟槽连接钢管组合体装与拆，同时本实用新型的密封胶圈高压状态下密封效果好。沟槽连接钢管组合体装与拆时，都有一个管线沟槽连接钢管的端部在穿入/拨出密封胶圈内唇边和尖部内唇前/后与密封胶圈内径的内凸圆台接触的缓冲过程，有效起到对密封起关键作用的密封胶圈内唇边尖部内唇保护作用，与此同时，与方便沟槽连接钢管组合体装卸，即大胆可将沟槽连接钢管组合体随意装卸。

本实用新型中的密封胶圈中内凸圆台设置，便于沟槽连接钢管组合体在折角较大状态时安装初期端部进入和在使用过程中在管线装卸过程中沟槽管接头卡环的外圆斜面与密封胶圈内凸圆台接触滑动，不会硬碰撞。管线处于输液的工作状态承受高压时起到外圆斜面支撑密封胶圈内凸圆台处而承受较高的压力，即管线在折角较大状态承受高压状态时密封胶圈中内凸圆台支撑钢管外径，达到可靠密封而不渗漏。

本实用新型中的密封胶圈具有很好的弹性，能锁紧沟槽管接头且具有较好的调整角度，适应较大的折角而不容易出现密封失效。

本实用新型中的沟槽管接头卡环由两半圆环对扣形成，现场安装拆卸简单。沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体装与拆过程中钢质锁止环在沟槽管接头卡环外圆、外圆斜面滑动过程无阻力。本实用新型中的沟槽管接头卡环与管线沟槽连接钢管沟槽管接头端部外径紧密贴合，沟槽管接头卡环与管线沟槽连接钢管形成的沟槽连接钢管组合体，可承受较大力，发挥管线沟槽连接钢管的沟槽管接头的最大强度，承压能力高。沟槽管接头卡环设有外圆斜面，一方面，方便管线沟槽连接钢管装拆动作；另一方面，在工作状态时支承密封胶圈的内凸圆台，可承受较高的压力。

本实用新型中的沟槽管接头卡环由具有弹性的C型环形成，借助工具安装和打开，具有不易松脱、适应沟槽管接头尺寸范围大的特点。

本实用新型的沟槽钢管用安全接头是整体结构，沟槽连接钢管组合体的沟槽管接头插入连接器体组合体的承口中完成连接。本实用新型的优点在于：一是因为沟槽钢管用安全接头外部无螺纹，整体为圆柱形，抗破坏性好，使用安全性高；二是本实用新型与管线沟槽连接钢管的连接动作简化，实现插入式连接，适用于机械化作业；三是连接器体与管线沟槽连接钢管之间的折角通过圆形的钢质锁止环发生，连接器体中内弧形凹槽通过钢质锁止环与管线沟槽连接钢管一体的沟槽管接头卡环上外弧形凹槽形成圆形钢质锁止卡环形成弧面微调机构，弧面微调机构使管线沟槽连接钢管与本实用新型的沟槽钢管用安全接头之间方便形成较大的折角，沟槽管接头卡环与沟槽管接头外径紧密贴合，发挥管线沟槽连接钢管的沟槽管接头的最大强度，管线沟槽连接钢管与本实用新型的沟槽钢管用安全接头之间承压能力高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中M放大图；

图3是连接器体组合体结构示意图；

图4是图3的R部放大图；

图5是管线沟槽连接钢管和沟槽管接头卡环安装的沟槽连接钢管组合体示意图；

图6是连接器体的结构示意图；

图7是图6中的K放大图；

图8是密封胶圈的结构示意图；

图9是图8的N部放大图；

图10是沟槽管接头卡环的结构示意图；

图11是图10的I部放大图；

图12是图10的II部放大图；

图13是半圆环一的结构示意图；

图14是图13的侧视图；

图15是图14的AI部放大图；

图16是图14的AII部放大图；

图17是图13的X部放大图；

图18是半圆环一401、半圆环二4021扣合过程示意图；

图19是左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体正对着装的过程示意图；

图20是左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体斜装的过程示意图；

图21是可拆卸套筒的使用初始状态图；

图22是可拆卸套筒的使用过程一示意图；

图23是可拆卸套筒的使用过程二示意图；

图24是本实用新型处于折角状态的使用示意图；

图25是辅助对中工具使用示意图；

图26是钢质锁止环的结构示意图；

图27是分体式连接器的使用爆炸图；

图28是现有分体式连接器的剖视图。

具体实施方式

图1-7中，沟槽钢管用安全接头由连接器体1、沟槽管接头卡环3、钢质锁止环2、密封胶圈4组成。连接器体1、沟槽管接头卡环应使用35Cr制造或同等强度的厚壁管加工制造。钢质锁止环应使用65Mn冷拉弹簧钢丝制造。密封胶圈4应使用丁腈耐油橡胶或人工合成耐油橡胶制造。连接器体1外表面硬度不低于HRC28，内部R3圆弧处表面硬度不低于HRC32。沟槽管接头卡环3表面硬度不低于HRC28，钢质锁止环2表面硬度不低于HRC32。钢质锁止环2为带有缺口圆环状，自由状态时内径略小于沟槽连接钢管端部的沟槽管接头外径。

连接器体1内壁中部为台肩206，台肩206两侧的连接器体1内腔为用于安装管线沟槽连接钢管5的安装孔，安装孔包括位于内侧的第二台阶孔205、位于外侧的第一主台阶孔204，第一主台阶孔204外端倒角形成内孔斜角208，第一主台阶孔204内端经过渡弧形斜面207与第二台阶孔205连接，第一主台阶孔204孔径大于第二台阶孔205孔径，第一主台阶孔204孔壁由外向内依次设有内弧形凹槽203、外端直凹槽201、内端直凹槽202，内弧形凹槽203连于外端直凹槽201槽口外侧。连接器体1有外圆斜角209。密封胶圈4装于内端直凹槽202，钢质锁止环2装于外端直凹槽201内。

管线沟槽连接钢管5与本实用新型的连接器体1连接形成管线进行液体输送时，管线沟槽连接钢管承受拉力和液体压力情况下，此力沿管线沟槽连接钢管通过沟槽管接头卡环3的外弧形凹槽403、钢质锁止环2、内弧形凹槽203后作用在连接器体1上，此力F约向45°方向作用连接器体1外端。由沟槽管接头卡环3的外弧形凹槽403、钢质锁止环2、连接器体的内弧形凹槽203组成弧面微调机构，钢质锁止环2配合内/外弧形凹槽形成配合副。钢质锁止环的断面为圆形。

图8、9中，传统V形和Y形密封胶圈具有密封性能好，可承受低压、低速运动，V 形安装空间较大，在承压方面相对Y形处于弱势，Y形结构简单，根部抗磨损能力强，工作位置较稳定。密封胶圈4采用唇形密封，密封胶圈4为单向密封，压力方向为凹面单向（如图9箭头方向）。密封胶圈4为带内凸圆台Y形环状密封胶圈，根部带内凸圆台，截面为Y形环状，材质为橡胶，可承受高压。内凸圆台301：传统Y形密封胶圈内唇边为斜边，考虑到提高承受高压能力，密封胶圈4设内凸圆台301，在承受高压状态时起到根部支撑作用。

密封胶圈4在连接器体1中的内端直凹槽202处安装：外唇边306与内端直凹槽202配合，外环308、外凸圆环307、外环开口斜边305与内端直凹槽202内径配合，底部309、开口斜端面304与内端直凹槽202两端紧配合，起外密封作用；内唇边303紧压于管线沟槽连接钢管5端部的沟槽管接头外径圆柱面处，内唇302与管线沟槽连接钢管5端部的沟槽管接头外径圆柱面线性配合，内唇302与管线沟槽连接钢管的端部的沟槽管接头外径圆柱面配合，即线与圆柱面接触配合，起内密封作用。密封胶圈4外径比内端直凹槽202内径略大点，内唇302内径比管线沟槽连接钢管5外径略小点。

密封胶圈4密封功能包括：内密封和外密封。

①外密封由外唇边306的开口斜端面304、外环开口斜边305、外凸圆环307、外环308、底部309与内端直凹槽202内径和两端形成密封副，密封胶圈4的底部309、与内端直凹槽202一端紧贴，开口斜端面304与内端直凹槽202另一端过盈装配后，开口斜端面304自然成为直面，外环开口斜边305成为近似直边与内端直凹槽202内径紧贴；

在低压状态，密封胶圈4外径略大于内端直凹槽202内径，靠外环开口斜边305和外凸圆环307橡胶弹性弹力紧贴内端直凹槽202内径起两道密封，从而克服低压渗漏而达到密封，高压状态由液体压力作用橡胶弹性体充满内端直凹槽202内径起到自密封作用。

②内密封由内唇边303的内唇302、内凸圆台301分别与管线沟槽连接钢管5外径、沟槽管接头卡环3的外圆斜面405接触。

在低压状态，内唇边303的内唇302的线与管线沟槽连接钢管5的端部的沟槽管接头外径圆柱面配合两道密封，从而克服低压渗漏而达到密封，高压状态由液体压力作用内唇边303和其根部内凸圆台301与沟槽管接头外径圆柱面紧贴在一起，起到自密封作用，此时处于理论正确配合状态（即对中状态），高压密封也达到最佳密封效果。

图10-14中，沟槽管接头卡环3组成：沟槽管接头卡环3由两个相同的半圆环一401、半圆环二4021相扣形成一个完整的环状环体，安装在管线沟槽连接钢管6端部沟槽管接头的环形凹槽中，与管线沟槽连接钢管形成一沟槽连接钢管组合体使用，将管线沟槽连接钢管5的沟槽管接头形式改为承插形式，也就说，将管线沟槽连接钢管5通过沟槽管接头卡环3安装后变为插口钢管接头。

沟槽管接头卡环3具体结构及啮合原理：

两个相同的半圆环一401、半圆环二4021端部的扣头扣合后的扣合面成凸凹曲形，凸凹曲形见图11和图12，半圆环二4021旋转180°与半圆环一401的结构相同，沟槽管接头卡环3的外径设有开口，开口成V形结构。当需要拆卸管线沟槽连接钢管6上的沟槽管接头卡环3时借助一字起从开口处将沟槽管接头卡环3撬开，使半圆环一401、半圆环二4021分开。凸凹曲形（如图15、图16）由凹内外弧409，凸外内弧410，凹外内弧411，凸内外弧412成对构成，凹内外弧409和凸内外弧412配合相互啮合，凸外内弧410和凹外内弧411配合相互啮合。

凸凹曲形在啮合过程中刚开始接触时（如图18），凸外内弧410与凸内外弧412相接触，通过人工向内力，使凸外内弧410与凸内外弧412依靠材质的弹力使凸凹啮合，若没有向外的力啮合后环形沟槽管接头卡环3分不开。

图17中，沟槽管接头卡环其截面形状为异形，分别由外端面402、外弧形凹槽403、外圆404、外圆斜面405、内台阶孔406、内台阶端面407、内孔408构成。外弧形凹槽403的特点为：一、由钢质锁止环2、内弧形凹槽203、外弧形凹槽403构成弧面微调机构，钢质锁止环2配合内/外弧形凹槽形成配合副，外弧形凹槽403承受来自钢质锁止环2的径向力F，承受力接触面为弧形凹面，与平面的承受力接触面相比，外弧形凹槽403可承受力较大力，因此本实用新型可适应较大折角状态下使用；二、沟槽连接钢管组合体中沟槽管接头卡环的外弧形凹槽403沿弧形结构的钢质锁止环的截面为圆形中心摆动，沟槽管接头卡环的外弧形凹槽403自动随钢质锁止环的截面为圆形圆心自适应调整，不影响外弧形凹槽403承受力，同时，外弧形凹槽403承受来自钢质锁止环2的径向力F，沿力方向传递至内台阶端面407与内孔408连接处形成夹角来承担主要部分力，内台阶孔406也起承担一定辅助力；三、外弧形凹槽403与外圆404采用圆弧过渡，当沟槽连接钢管组合体插入连接器体组合体的承口时，方便钢质锁止环2由外圆404滑到外弧形凹槽403。当沟槽连接钢管组合体从连接器体组合体的承口拆出时，由可拆卸套筒轴向位移时前端斜面将钢质锁止环内孔往外扩张，靠钢质锁止环自身弹性收缩力和由外弧形凹槽403滑到外圆404。

外端面402、内台阶端面407、内孔408与管线沟槽连接钢管5的端部沟槽管接头处的环形凹槽配合，内台阶孔406与管线沟槽连接钢管5的端部沟槽管接头外径圆柱面接触，沟槽管接头卡环3与管线沟槽连接钢管5装配后形成沟槽连接钢管组合体，沟槽管接头卡环3可随管线沟槽连接钢管5运动和承受力，外弧形凹槽403承受来自钢质锁止环2的径向力F，该径向力F通过内台阶端面407与内孔408连接处形成的夹角传递至管线沟槽连接钢管5的端部环形凹槽对应接触面；内台阶孔406也起承担一定辅助力传递到管线沟槽连接钢管5端部外径圆柱面上以及辅助承担因内台阶端面407、内孔408形成夹角承受主要力时防止可能旋转力，该旋转力会造成沟槽管接头卡环3脱离管线沟槽连接钢管5沟槽管接头处的环形凹槽；外端面402同时主要承担因内台阶端面407与内孔408连接处形成的夹角承受主要力时防止可能旋转力；内孔408与管线沟槽连接钢管端部沟槽管接头处的环形凹槽底部外径紧紧抱在一起，通过凸凹曲形扣合面的扣头相互啮合作用。

外圆404内端设置外圆斜面405，使环体内侧的端面慢慢由小到大的斜过渡，主要作用是担负钢质锁止环径向扩张和收缩的功能，外圆斜面405可支撑密封胶圈4的内凸圆台301，当密封胶圈4承受高压时内凸圆台301起支撑密封作用。

沟槽管接头卡环3承受力及传递路径：外弧形凹槽403承受来自钢质锁止环2的径向力F，传递到内孔408、内台阶端面407以及内台阶孔406与对应管线沟槽连接钢管的环形凹槽内径和环形凹槽内端以及与环形凹槽槽口内端连接的管线沟槽连接钢管端部的沟槽管接头外径圆柱面。传递路径即沟槽管接头卡环3与管线沟槽连接钢管5及环形凹槽配合接触面，具体为：内孔408对应环形凹槽内径，内台阶端面407对应环形凹槽的内端槽壁，环形凹槽的内端槽壁靠近沟槽管接头端面，内台阶孔406对应管线沟槽连接钢管5的端部沟槽管接头外径圆柱面，此外径圆柱面在环形凹槽与沟槽管接头端面之间。

图19中，右边沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体已安装好，左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体正对着装过程，沟槽管接头卡环3安装在管线沟槽连接钢管5端部沟槽管接头的环形凹槽中形成一沟槽连接钢管组合体，管线沟槽连接钢管5的沟槽管接头端面与连接器体1内壁中部的台肩206有间距。左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体装配时，随着轴向向右移动，钢质锁止环2内孔滑动方向：内台阶孔406配合的沟槽管接头外径圆柱面→外圆斜面405→外圆404→外弧形凹槽403；左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体拆卸时，轴向反向向左移动，钢质锁止环2内孔滑动方向：外弧形凹槽403→外圆404→外圆斜面405→内台阶孔406配合的沟槽管接头外径圆柱面。

左边沟槽连接钢管组合体的管线沟槽连接钢管的端部（端面与圆柱面交接处）往右进过程中，如图所示与密封胶圈内径的内凸圆台301接触（整个内凸圆台都接触），然后左边沟槽连接钢管组合体继续往右进入，管线沟槽连接钢管的端部进入内唇302，使内唇边303尖部产生变形也往右偏，继续右进，穿过内唇302，此时内唇302在内唇边303在右偏的橡胶弹力作用下，紧紧抱住管线沟槽连接钢管的端部外径圆柱面。沟槽连接钢管组合体继续往右进，至到钢质锁止环依靠自身弹力收拢至沟槽管接头卡环的外弧形凹槽403内后，然后在人工作用下或钢管内压力作用下左沟槽连接钢管组合体往左回一小段距离，使钢质锁止环分别与沟槽管接头卡环外弧形凹槽403和连接器体的内弧形凹槽203配合形成弧面微调机构，钢质锁止环2配合内/外弧形凹槽面形成配合副，此时密封胶圈内径的内凸圆台301接触沟槽管接头卡环外圆斜面405。

在左沟槽连接钢管组合体往右装入过程中，其管线沟槽连接钢管的端部先与密封胶圈内径的内凸圆台301整圈接触，然后再与内唇边303尖部的内唇302接触，然后使内唇边303尖部往右偏移后，内唇302与管线沟槽连接钢管的外径紧紧抱住，再后左沟槽连接钢管组合体往左回后形成外/内弧形凹槽之间。

图20中，右边沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体已安装好，左边的沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体斜装过程，沟槽管接头卡环3安装在管线沟槽连接钢管5端部沟槽管接头的环形凹槽中形成一沟槽连接钢管组合体，管线沟槽连接钢管5的沟槽管接头端面与连接器体1内壁中部的台肩206有间距。

沟槽连接钢管组合体斜装（没有对准中心），与上面不同的地方是沟槽连接钢管组合体的管线沟槽连接钢管的端部先与密封胶圈内径的内凸圆台301部分接触，无论装卸过程，此接触防止管线沟槽连接钢管的端部划伤内唇302，更能有效保护密封胶圈内唇边303尖部内唇302以免损坏。

图21中，拆卸作业时，使用可拆卸套筒1506，可拆卸套筒1506前端锥面伸入连接器体1安装孔与管线沟槽连接钢管5外径之间环形间隙。可拆卸套筒1506外壁有提手1501。管线沟槽连接钢管5由沟槽管接头61、管身组成。连接器体1的装配件有：密封胶圈4、钢质锁止环2。沟槽管接头卡环3安装在管线沟槽连接钢管5端部沟槽管接头61的环形凹槽中形成一沟槽连接钢管组合体。

左沟槽连接钢管组合体往左拆除过程：可拆卸套筒1506前端锥面伸入连接器体1安装孔与管线沟槽连接钢管5外径之间环形间隙，使左沟槽连接钢管组合体往右移至沟槽管接头端面对住连接器体1台肩206，可拆卸套筒继续右移至钢质锁止环2内径涨大至沟槽管接头卡环外圆404，然后将沟槽连接钢管组合体夹持后左移（如图22），钢质锁止环2内径翻过沟槽管接头卡环外圆404，然后左沟槽连接钢管组合体往左移动，钢质锁止环2内径在弹性作用下沿外圆斜面收拢，密封胶圈内唇边303尖部内唇302开始脱离管线沟槽连接钢管外圆，继续左移至密封胶圈内径的内凸圆台301接触左沟槽连接钢管组合体的沟槽管接头端面，再往左移（如图23）密封胶圈内唇边303尖部内唇302彻底脱离管线沟槽连接钢管外圆，钢质锁止环2内径在弹性作用下从外圆斜面收拢至管线沟槽连接钢管外圆，然后继续左移，左沟槽连接钢管组合体彻底脱离双承口承插连接器的连接器体组合体。

左沟槽连接钢管组合体在装卸过程中，无论装卸，都有一个管线沟槽连接钢管的端部在穿入/拨出密封胶圈内唇边303尖部内唇302前/后与密封胶圈内径的内凸圆台301接触的缓冲过程，有效起到对密封起关键作用的密封胶圈内唇边303尖部内唇302保护作用，与此同时，与方便沟槽连接钢管组合体装卸，即大胆可将管线沟槽连接钢管随意装卸。

右沟槽连接钢管组合体的装卸过程中与左沟槽连接钢管组合体的装卸相同。

图24中，使用沟槽钢管用安全接头（简称安全接头）501、两管线沟槽连接钢管5组成试验管线，试验管线的两端经吊绳一509、吊绳二5010起吊至离地面高度为h，模拟试验管线的折角状态，试验管线两端距地面高度为h1、h2，中间的安全接头501与两侧的安全接头之间的距离为L1、L2。当管线中的管线沟槽连接钢管5与安全接头501处于一定倾斜时（使用状态为野外高低不平环境，沟槽钢管出现有一定量的相对角变位和相应轴向挠动），内唇边303和其根部内凸圆台301，起到主要承受较大变形密封作用。

密封胶圈4的内外密封，在低高压状态，无论是较平坦地域和野外环境，都能有效好的密封能力，低压状态两道密封，特别是能野外高低不平的环境下仍具有较好的密封能力。

图25中，当其中一插口沟槽连接钢管组合体接头先装或后一个拆时，需要借助辅助对中工具进行装拆。辅助对中工具包括支撑体161、滑块体162、手轮轴163组成。可选用非金属或铝合金轻质材料加工成形。沟槽连接钢管的沟槽管接头外圆直径大滑块体162的中间圆柱段直径1mm。滑块体162的中间圆柱段直径等于承口连接器体中台肩206内圈直径。具体如下：

1)当连接器体组合体左承口中先装沟槽连接钢管组合体，连接器体组合体右承口为悬空状态，将辅助对中工具从右承口插入。

使用过程为：手持手轮轴163部分，将支撑体161插入沟槽连接钢管组合体内孔中，插到位，然后将连接器体组合体从手轮轴163套入，经过滑块体162与钢管沟槽管接头连接，将双承口连接器4装好。其优势在于钢质锁止环2和密封胶圈4顺利进入沟槽管接头。钢质锁止环2是弹性体（如图26），平时钢质锁止环6在连接器体组合体中处于收拢状态，收拢状态的钢质锁止环2其内径相对沟槽连接钢管端部外圆直径小，因此，连接器体组合体往沟槽连接钢管装入过程中，钢质锁止环2内径由对中工具的滑块体162由小涨到大，否则被卡住。

2)当连接器体组合体右承口先拆沟槽连接钢管组合体，连接器体组合体左承口后拆沟槽连接钢管组合体时，连接器体组合体右承口为悬空状态，将辅助对中工具从右承口插入。

图27、28中，分体式连接器由两半环式结构（2’、3’）、密封胶圈4'组成，并通过螺栓连接，结构简单，成本低，但存在问题是：一是防护性能差，借助活动扳手、开口扳手、套筒扳手等普通工具一拧就开，通常用于室内管道。二是只能手工连接，安装拆卸工作量大，因此只适用于短距离管道。三是分体式连接器与沟槽连接钢管1’的管沟槽管接头9’接触面A小，分体式连接器承受力小，分体式连接器强度利用率低，管线承压低，适用于低压液体管道。

Claims (10)

1.一种沟槽钢管用安全接头，其特征在于：包括连接器体（1）、密封胶圈（4）、钢质锁止环（2）、沟槽管接头卡环（3），所述连接器体（1）为圆环状结构，所述连接器体（1）内壁中部为台肩（206），台肩（206）两侧的连接器体（1）内腔为安装孔，安装孔包括位于内侧的第二台阶孔（205）、位于外侧的第一主台阶孔（204），第一主台阶孔（204）外端倒角形成内孔斜角（208），第一主台阶孔（204）内端经过渡弧形斜面（207）与第二台阶孔（205）连接，第一主台阶孔（204）孔径大于第二台阶孔（205）孔径，第一主台阶孔（204）孔壁由外向内依次设有内弧形凹槽（203）、外端直凹槽（201）、内端直凹槽（202），内弧形凹槽（203）连于外端直凹槽（201）槽口外侧；

所述密封胶圈（4）装于内端直凹槽（202）、钢质锁止环（2）置于外端直凹槽（201）槽口处形成连接器体组合体，连接器体组合体为沿台肩（206）对称相同结构，台肩（206）两侧为连接器体组合体的承口；

所述沟槽管接头卡环（3）装于管线沟槽连接钢管（5）的沟槽管接头的环形凹槽处形成沟槽连接钢管组合体；

所述沟槽管接头卡环（3）包括外端面（402）、外弧形凹槽（403）、外圆（404）、外圆斜面（405）、内台阶孔（406）、内台阶端面（407）；所述沟槽管接头卡环（3）的外端面（402）与管线沟槽连接钢管（5）的端部的沟槽管接头处的环形凹槽外端槽壁接触，沟槽管接头卡环（3）的外端面（402）与外圆（404）外端之间经外弧形凹槽（403）过渡，外圆（404）内端连接外圆斜面（405）；沟槽管接头卡环（3）的内孔（408）与管线沟槽连接钢管（5）的端部的沟槽管接头处的环形凹槽内径接触，沟槽管接头卡环（3）内端面开有内台阶孔（406），内台阶端面（407）与管线沟槽连接钢管（5）沟槽管接头处的环形凹槽内端槽壁接触，内台阶孔（406）与管线沟槽连接钢管（5）的端部的沟槽管接头外径圆柱面接触；

在沟槽连接钢管组合体与连接器体组合体的承口连接过程中当钢质锁止环（2）置于内弧形凹槽（203）与外弧形凹槽（403）之间时，钢质锁止环（2）配合内/外弧形凹槽形成配合副，由钢质锁止环（2）、内弧形凹槽（203）、外弧形凹槽（403）构成弧面微调机构。

2.根据权利要求1所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述沟槽管接头卡环（3）包括环体，环体由半圆环一（401）、半圆环二（4021）扣合连接而成，半圆环一（401）与半圆环二（4021）以环体中心呈旋转对称，半圆环一（401）、半圆环二（4021）端部有相互配合卡扣的扣头；

或所述沟槽管接头卡环（3）为具有弹性的C型环状。

3.根据权利要求2所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述扣头包括内扣头一、外扣头一、内扣头二、外扣头二；所述半圆环一（401）一端有内扣头一，半圆环一（401）另一端有外扣头一，半圆环二（4021）一端有与内扣头一配合卡扣的外扣头二，半圆环二（4021）另一端有与外扣头一配合卡扣的内扣头二；所述内扣头一、内扣头二均由位于根部的凹内外弧（409）、位于头部的凸外内弧（410）连接组成；所述外扣头一、外扣头二均由位于根部的凹外内弧（411）、位于头部的凸内外弧（412）连接组成；

当半圆环一（401）、半圆环二（4021）扣合时，半圆环一（401）的内扣头一的凹内外弧（409）与半圆环二（4021）的外扣头二的凸内外弧（412）相啮合卡扣，半圆环一（401）的内扣头一的凸外内弧（410）与半圆环二（4021）的外扣头二的凹外内弧（411）相啮合卡扣。

4.根据权利要求3所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述环体的扣合处外径有开口；所述沟槽管接头卡环（3）的断面为封闭的多边形，沟槽管接头卡环（3）的内孔（408）两端倒角。

5.根据权利要求1所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述沟槽管接头卡环（3）的外弧形凹槽（403）承受来自钢质锁止环（2）的径向力F分三路传递至管线沟槽连接钢管端部：经内孔（408）传递到管线沟槽连接钢管的环形凹槽内径、经内台阶端面（407）传递到环形凹槽内端槽壁、经内台阶孔（406）传递到环形凹槽槽口内端连接的管线沟槽连接钢管端部的沟槽管接头外径圆柱面处。

6.根据权利要求1所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述密封胶圈（4）包括外密封结构、内密封结构；所述外密封结构由密封胶圈（4）的外唇边（306）的开口斜端面（304）、外环开口斜边（305）和外凸圆环（307）、外环（308）、底部（309）构成；所述内密封结构由密封胶圈（4）的内唇边（303）的内唇（302）和内凸圆台（301）构成。

7.根据权利要求6所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述密封胶圈（4）的外唇边（306）、密封胶圈（4）的底部（309）与内端直凹槽（202）过盈配合形成外密封；密封胶圈（4）的底部（309）与内端直凹槽（202）外端、开口斜端面（304）与内端直凹槽（202）内端形成密封副，密封胶圈（4）的底部（309）与内端直凹槽（202）外端紧贴、开口斜端面（304）与内端直凹槽（202）内端过盈装配后，开口斜端面（304）自然成为直面，外环开口斜边（305）与内端直凹槽（202）内径紧贴；

所述密封胶圈（4）的内唇边（303）的内唇（302）与管线沟槽连接钢管（5）外径接触、内凸圆台（301）与沟槽管接头卡环（3）的外圆斜面（405）接触形成内密封。

8.根据权利要求6所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述密封胶圈（4）的外唇边（306）的根部与密封胶圈（4）的内唇边（303）的根部相交、外唇边（306）的前部与内唇边（303）的前部张开形成一个张开口，外唇边（306）的外环（308）根部有外凸圆环（307），内唇边（303）内环根部有内凸圆台（301）；所述密封胶圈（4）的截面为多边形结构，密封胶圈（4）的底部（309）为平面，密封胶圈（4）的外唇边（306）的外环（308）前部为外环开口斜边（305），密封胶圈（4）的外唇边（306）前面为开口斜端面（304）。

9.根据权利要求6所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述密封胶圈（4）外径比内端直凹槽（202）内径大，内唇（302）内径比管线沟槽连接钢管（5）外径小。

10.根据权利要求1所述的沟槽钢管用安全接头，其特征在于：所述钢质锁止环（2）为带有缺口圆环状，断面为圆形。

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