[发明专利]一种消除管道轴力式管件

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种管材，特别适合输水、输气和输油管道使用。

背景技术

自来水、煤气等介质主要通过管道输送到用户，管子要通过连接才能安装城管道，管子连接的可靠性决定管道的安全质量。

公知的金属管道的连接管件有螺纹接口连接(见图2)和卡压式连接(见图3)。螺纹接口连接是采用螺纹压力密封的连接，虽然可以拆卸，但管壁总厚度13要增加切削螺纹沟槽深度12的厚度，管壁总厚度13与管壁有效厚度11的相差不但造成管材的浪费，而且在管道工作温差较大时还会造成接口被拉松而发生渗漏。卡压式连接主要是应用在薄壁金属管道，它利用管件15卡紧管子16，依靠它们之间的摩擦力来防止管子的拉脱，所以其防拉脱力很低，同时其密封胶圈14是通过整个圆周都承受很大的预紧力来密封接口，其胶圈会因过度的压迫而加速老化，失去弹性，容易出现渗漏，这些都是传统管件经常发生渗漏的原因。

同时，这些连接方式在管道的工作温差较大时，其弊端更大。例如内径为19.6mm、有效壁厚为1.2mm的不锈钢管道，在工作温差达25℃时，产生的轴向拉伸力达到6.99kN(F＝±αEgΔtA＝±1.73×10⁵×2.06×10⁵N/mm²×25℃×(19.6mm+1.2mm)×π×1.2mm＝6.99kN)，而卡压式管件根据国家标准能承受管道的拉伸力只有3.2kN，低于管道的工况要求。对于螺纹接口连接的管道，由于管身壁厚等于有效壁厚加上螺纹沟槽的深度，则按上例，其管身的总厚度为2.5mm，则管道在25℃工作温差产生的轴向拉伸力达到15.5kN(F＝±1.73×10⁵×2.06×10⁵N/mm²×25℃×(19.6mm+2.5mm)×π×2.5mm＝15.5kN)，这时如管道不能通过轴向的位移来消除温差应力，则螺纹接口的沟槽底承受的拉伸应力达到198MPa(δ_t＝F÷A＝15.5kN÷(19.6mm+1.2mm)×π×1.2mm＝198MPa)，已超过金属材料的许用拉伸应力，因此会造成螺纹沟槽被拉伸变形令螺纹接口出现渗漏的问题。

因此，消除管道的工作温差产生的轴向拉伸应力是提高管道安全质量的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可消除管道工作温差产生的轴向拉伸应力，又具有良好密封性能的新颖连接管件。

本发明的消除管道轴力式管件主要是由管子1、管子外凸圆环2、管子内凹圆环3、索头4、管件壳体5、管件螺纹接口6、索头端面7、壳体斜面8、O型密封胶圈9、壳体内孔10组成。

本发明的连接原理是利用索头4旋入管件螺纹接口6，令管子1进入管件壳体5内，这时安装在管子内凹圆环3的O型密封胶圈9在壳体斜面8的作用下，滑入壳体内孔10，令O型密封胶圈9的线径径向压缩比大于15％，从而实现管件接口的密封连接。这时由于管子的外凸圆环2在索头端面7与壳体斜面8之间有大于1.8mm的轴向位移间隙，所以管子能通过在管件内的轴向位移来消除管道工作温差产生的温度应力。同时，该管件的密封胶圈由于是通过斜面的滑入进入管件内孔，所以又解决了卡压式管件连接会因管子插入胶圈造成胶圈的咬边而损坏的情况，而且由于O型密封胶圈进入壳体内孔后，在管子的内凹圆环内有一些轴向的间隙，令胶圈在管道工作时，胶圈的轴向端面能直接承受液体的压力，从而令胶圈的径向胀大力随输送介质的压力增大而增大，令密封更科学可靠，解决了传统密封胶圈是依靠安装时对胶圈整个圆周施加预紧的压力来进行密封，当管道输送的介质压力大于这预紧力或胶圈老化失去弹性时，就会发生渗漏的问题。

因此，本发明不但创造了能消除管道工作温差应力的新颖连接管件，而且又创造了无损伤安装密封胶圈管件的新颖管件构造，还创造了密封胶圈的密封力会随管道输送介质的压力增加而增加的新颖的自紧密封接口功能。同时由于这种管件的螺纹接口只是制约管子的轴向拉伸力，其螺纹配合精度可以较大，所以当连接薄壁管时，管件可采用薄壁管制造，其螺纹可以采用滚压成型螺纹的工艺制造，从而解决管件的壁厚因切削成型螺纹而需增加螺纹沟槽高度的浪费，这样不但有效降低管件的成本，而且还可以解决传统铸造管件工艺容易出现气孔而发生渗漏的问题。这种新颖的管件不但厚壁和薄壁管都适用，而且各种规格的管径也适用，特别适用于管道工作温差很大或绝对不能发生渗漏的管道使用。

附图说明

图1、消除管道轴力式管件