專利名稱：一種自動密封雙膠圈管道柔性接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種管子，特別是大、中型和特大型的輸送液體介質(zhì)管子的連接接口。
背景技術(shù)：
輸送液體介質(zhì)的管子要依靠可靠的連接才能正常工作，而膠圈的柔性接口連接是最方便和最常用的連接方法。目前公知的管子連接接口的柔性連接有單和雙膠圈的柔性接口。單膠圈的柔性接口的連接雖然構(gòu)造簡單，但不能對單個連接接口進(jìn)行加壓試驗，其接口的連接是否不漏水要等整段管安裝后，將整段管道灌滿水才能加壓檢驗接口的連接質(zhì)量。雙膠圈的柔性接口的連接由于每個連接的接口都有兩個膠圈，所以可在兩個膠圈之間的空隙進(jìn)行加壓檢驗， 解決了單膠圈柔性接口要整條管段安裝完成后才能加壓檢驗的弊端，既節(jié)約了檢驗用水， 又解決了因修理不合格接口而二次開挖管坑的煩瑣，因此應(yīng)用雙膠圈的柔性接口連接對提高管道連接質(zhì)量有著重要的意義。傳統(tǒng)的雙膠圈柔性連接接口是由一根管的插頭1插進(jìn)另一根管的承頭2內(nèi)(見圖 1)，通過預(yù)先安裝在管子插頭凹槽3、4內(nèi)膠圈5、6的受壓反彈密封承插頭之間的圓環(huán)間隙， 實現(xiàn)接口的密封連接。這種將膠圈安裝在插頭凹槽內(nèi)，再推入承頭內(nèi)的結(jié)構(gòu)，存在很多的質(zhì)量隱患。其一、當(dāng)膠圈跟隨插頭一起進(jìn)入承頭時，膠圈的外圓表面與承頭內(nèi)孔之間產(chǎn)生很大的摩擦力，這摩擦力會將膠圈的部分膠體7、8帶入承頭與插頭之間的間隙9、10內(nèi)，造成膠圈的咬邊損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重的膠圈咬邊現(xiàn)象可令接口馬上失去密封的能力，較輕的膠圈咬邊現(xiàn)象雖然在當(dāng)時的接口加壓試驗時能承受一定的壓力，但這個破壞點會成為膠圈的應(yīng)力集中點，令膠圈的膠體逐漸擴(kuò)大開裂，直至造成膠圈的斷裂，失去密封能力。其二、當(dāng)膠圈跟隨插頭一起進(jìn)入承頭時，膠圈的外圓與承頭的內(nèi)孔表面會出現(xiàn)粘附的現(xiàn)象，從而造成膠圈被撕裂的損壞。其三、膠圈的密封能力大小是與膠圈的反彈力成正比，而膠圈的反彈力又與膠圈的壓縮比成正比，由于這種接口膠圈太大的壓縮比容易造成膠圈的咬邊、粘附撕裂的損壞，所以該種接口的膠圈壓縮比只能較低，不能適應(yīng)高壓管道的使用。其四、這種接口的密封膠圈會隨著膠質(zhì)的老化而不斷降低反彈力，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的密封能力不斷下降的現(xiàn)象， 這是造成這種接口管道隨著使用時間越長，泄漏情況越嚴(yán)重的直接原因。其五、當(dāng)安裝的管卸去吊裝繩索后，其管子及回填土的重量不但會將帶入插頭和承頭之間間隙內(nèi)的膠圈膠體進(jìn)行剪切，造成膠圈的損壞，而且還令管道接口上下圓環(huán)間隙的不均，令膠圈圓環(huán)壓縮比不均，造成接口泄漏的隱患。因此，解決膠圈的咬邊、粘附、剪切和圓環(huán)間間隙不均的現(xiàn)象，避免膠圈因老化而出現(xiàn)的泄漏問題，是提高管道工作安全可靠性的主要環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能避免膠圈出現(xiàn)咬邊、剪切、粘附撕裂損壞和圓環(huán)間隙壓縮比不均造成的接口泄漏，并具有以自動再增加膠圈壓縮比的方式來承受管道更大的壓力和補(bǔ)償膠圈老化而造成的反彈力下降的自動密封功能，令接口的承壓能力和有效密封時間與管道的承壓極限和使用年限同步。本發(fā)明的自動密封雙膠圈管道柔性接口(見圖幻置于前楔形密封腔11的膠圈12 和置于后楔形密封腔13的膠圈14都是利用承頭15和插頭16相互插入時，承頭對膠圈外圓和插頭對膠圈內(nèi)圓產(chǎn)生方向相反的摩擦力，令膠圈的線徑膠體獲得滾轉(zhuǎn)的扭矩，以滾轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入密封腔，并獲得初始壓縮比，所以即使膠圈的初始壓縮比再大，也能避免置于凹槽膠圈出現(xiàn)的咬邊和粘附損壞的現(xiàn)象。同時，由于膠圈12和14置于的前、后密封腔11、13都是呈楔狀，所以當(dāng)管道承受更大的壓力(如發(fā)生水錘的現(xiàn)象)或當(dāng)膠圈因老化降低反彈力造成膠圈的反彈力小于管道輸送介質(zhì)的壓力時，膠圈會在管道介質(zhì)的壓力作用下，向楔形密封腔的楔尖方向移動，來獲取膠圈的再增加壓縮比，來承受管道增加的壓力或補(bǔ)償因膠圈老化而降低的反彈力，防止接口的滲漏。因此，這種管道接口的自動密封的性能，不但徹底解決傳統(tǒng)密封膠圈老化而造成泄漏的問題，而且能令管道應(yīng)用膠圈密封能力可承受管道許用應(yīng)力的極限壓力，令接口的承壓能力和有效密封時間與管道的承壓極限和使用年限同步。同時，承插頭互相插入后，其剛性圓環(huán)19與內(nèi)圓錐過渡面23形成的過盈配合，使承、插頭同心，不但保證了承插頭相互插入形成的前、后楔形密封腔具有均勻的圓環(huán)間隙，而且又避免了管道和回填土的重量對膠圈的直接壓迫，造成膠圈因過渡壓迫而加速老化的現(xiàn)象。


圖1、傳統(tǒng)雙膠圈管道柔性連接接口1、插頭；2、承頭；3、4、凹槽；5、6、膠圈；7、8、部分膠體；9、10、間隙圖2、自動密封雙膠圈管道柔性接口11、前楔形密封腔；12、膠圈；13、后楔形密封腔；14、膠圈；15、承頭；16、插頭；17、 前外圓錐面；18、后外圓錐面；19、剛性圓環(huán)；20、內(nèi)圓錐面；21、內(nèi)圓柱面；22、進(jìn)水小孔； 23、內(nèi)圓錐過渡面
具體實施例方式自動密封雙密封膠圈管道柔性接口是由插頭16、承頭15和膠圈12、14組成，其膠圈處于承、插頭相互插入后形成的前、后楔形密封腔11、13內(nèi)，密封承頭、插頭連接的接口。插頭16端部有一段圓錐度小于10°的前外圓錐面17，前外圓錐面17的后端有一段圓錐度大于前外圓錐面圓錐度的后外圓錐面18，前、后圓錐面17、18的交接處有一條外凸的剛性環(huán)19，剛性環(huán)19的外徑比承頭的內(nèi)圓柱面21的內(nèi)徑稍大，承頭15的端部有一段圓錐度小于插頭后外圓錐面18圓錐度的內(nèi)圓錐面20，內(nèi)圓錐面20后有一段內(nèi)圓柱面21， 內(nèi)圓錐面20和內(nèi)圓柱面21之間有一段內(nèi)圓錐過渡面23，剛性圓環(huán)19內(nèi)側(cè)有一個進(jìn)水小孔 22。該種接口安裝時，先將膠圈14和12分別置于插頭剛性圓環(huán)19的內(nèi)側(cè)和前外圓錐面17的端口，再將插頭16拉進(jìn)承頭15內(nèi)至插頭的剛性圓環(huán)19插入內(nèi)圓錐過渡面23內(nèi)。 這時，膠圈12在經(jīng)過承頭15的內(nèi)圓錐面20、內(nèi)圓錐過渡面23、內(nèi)圓柱面21與插頭16的前外圓錐面17的相互作用，獲得徑向壓縮的同時，其膠圈的外圓和內(nèi)圓分別與承頭15的內(nèi)圓錐面20、內(nèi)圓錐過渡面23、內(nèi)圓柱面21和插頭16的前外圓錐面17產(chǎn)生方向相反的摩擦力，令膠圈的線徑膠體獲得翻滾轉(zhuǎn)動的扭矩，從而以滾轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入前楔形密封腔11。膠圈 14也經(jīng)過承頭15的內(nèi)圓錐面20和插頭的后外圓錐面18的相互作用，在獲得徑向壓縮的同時，其膠圈的外圓和內(nèi)圓分別與承頭15的內(nèi)圓錐面20和插頭16的后外圓錐面18產(chǎn)生方向相反的摩擦力，令膠圈的線徑膠體獲得翻滾轉(zhuǎn)動的扭矩，從而以滾轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入后楔形密封腔13，令膠圈12、14徑向獲取40 % 65 %的初始壓縮比密封接口。同時，承、插頭相互插入后，承頭15內(nèi)圓柱面21與插頭16前圓錐面17便形成一個具有夾角的前楔形密封腔 11，承頭15的內(nèi)圓錐面20與插頭16的后外圓錐面18也形成一個具有夾角的后楔形密封腔13，令以翻轉(zhuǎn)滾動進(jìn)入前、后楔形密封腔的膠圈12、14也受壓成為楔形，由于膠圈的楔形的大面面向管道壓力的介質(zhì)，所以在管道工作時，當(dāng)管道承受更大的壓力(如發(fā)生水錘的現(xiàn)象)或當(dāng)膠圈因老化降低反彈力造成膠圈的反彈力小于管道輸送介質(zhì)的壓力時，膠圈會在介質(zhì)壓力的作用下，向楔尖方向移入，獲取的膠圈再增加壓縮比可增加到85%，來承受管道增加的壓力或補(bǔ)償因膠圈老化而降低的反彈力，防止接口的滲漏。因此，接口這種具有自動密封的功能不但徹底解決了傳統(tǒng)接口因膠圈老化或壓縮比不夠造成接口泄漏的問題，而且能令管道應(yīng)用膠圈密封能力可承受管道許用應(yīng)力的極限壓力，令接口的承壓能力和有效密封時間與管道的承壓極限和使用年限同步。同時，這種接口在插頭16的剛性圓環(huán)19內(nèi)旁設(shè)有一個進(jìn)水小孔22，當(dāng)接口連接后，即可通過進(jìn)水小孔22對膠圈12與膠圈14之間形成的封閉區(qū)施加水壓，檢驗每個接口的連接質(zhì)量。 這種接口可在金屬管、塑料管和鋼筒混凝土管上應(yīng)用，其時每根管的兩端應(yīng)分別具有承頭和插頭。插頭上的外凸剛性圓環(huán)可以是圓形和方形，其外凸剛性圓環(huán)既可令承、插頭之間獲得均勻圓環(huán)的間隙，保證膠圈圓環(huán)具有的均勻壓縮比，又可支承連接管子的重力， 從而避免傳統(tǒng)膠圈因密封圓環(huán)間隙不均造成泄漏和膠圈因承受管子的重力而加速老化的問題。進(jìn)水小孔22也可置于承頭15的內(nèi)圓錐過渡面23內(nèi)，圖2是傳統(tǒng)鋼管采用擴(kuò)脹成型工藝成型的自動密封雙膠圈管道柔性接口管型。該種鋼管成型的自動密封雙膠圈管道柔性接口，還可在承頭端口與插頭和插頭端口與承頭的搭接處增加兩道焊縫環(huán)，令該接口成為承插焊接的剛性接口，以承受管道架空的彎矩力或管道轉(zhuǎn)彎的推拉力。
權(quán)利要求
1.一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于包括承頭、插頭、前、后楔形密封腔、兩條膠圈和剛性圓環(huán)；插頭的端部有一段前外圓錐面，前外圓錐面后面有一段后外圓錐面，前、后外圓錐面之間有一外凸的剛性圓環(huán)；承頭端部有一段內(nèi)圓錐面，內(nèi)圓錐面后有一段內(nèi)圓柱面，內(nèi)圓錐面和內(nèi)圓柱面之間有一段內(nèi)圓錐過渡面；承插頭相互插入后，兩個膠圈分別處于承頭內(nèi)圓錐面與插頭后外圓錐面形成的后楔形密封腔和承頭內(nèi)圓柱面與插頭前外圓錐面形成的前楔形密封腔內(nèi)，密封接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于插頭的前外圓錐面的錐度小于10°，插頭的后外圓錐面的錐度大于前外圓錐面的錐度，承頭的內(nèi)圓錐面的錐度小于插頭的后外圓錐面的錐度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于安裝時， 處于插頭端口的膠圈是在承插頭相互插入的過程中，膠圈經(jīng)過承頭的內(nèi)圓錐面、內(nèi)圓錐過渡面、內(nèi)圓柱面與插頭的前外圓錐面的相互作用，獲得徑向壓縮的同時，其外圓和內(nèi)圓分別與承頭的內(nèi)圓錐面、內(nèi)圓錐過渡面、內(nèi)圓柱面和插頭的前外圓錐面產(chǎn)生方向相反的摩擦力， 令膠圈的線徑膠體獲得翻滾轉(zhuǎn)動的扭矩，從而以滾轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入前楔形密封腔，并獲得初始壓縮比；安裝時，處于插頭外凸的剛性圓環(huán)內(nèi)側(cè)的膠圈是在承插頭相互插入的過程中，膠圈經(jīng)過承頭的內(nèi)圓錐面與插頭的后圓錐面的相互作用，獲得徑向壓縮的同時，其外圓和內(nèi)圓分別與承頭的內(nèi)圓錐面和插頭的后外圓錐面產(chǎn)生方向相反的摩擦力，令膠圈的線徑膠體獲得翻滾轉(zhuǎn)動的扭矩，從而以滾轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入后楔形密封腔，并獲得初始壓縮比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于承插頭相互插入連接后，其膠圈也呈楔形，膠圈的楔形大面面向管道壓力的介質(zhì)，當(dāng)膠圈承受管道介質(zhì)壓力時，可通過向楔形密封腔楔尖方向的移入，獲得膠圈的再增加壓縮比，來承受管道增加的壓力或補(bǔ)償膠圈因老化所降低的反彈力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于插頭外凸的剛性圓環(huán)其外徑比承頭的內(nèi)圓柱面內(nèi)徑稍大，當(dāng)承插頭相互插入后，插頭的剛性圓環(huán)與承頭的內(nèi)圓錐過渡面形成過盈配合，使承、插頭同心，令前、后楔形密封腔的圓環(huán)間隙均勻， 并支承相互連接管的重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4所述的一種自動密封雙膠圈管道柔性接口，其特征在于膠圈獲得初始壓縮比在40% 65%之間；膠圈獲得的再增加壓縮比可增加到85%。
全文摘要
一種特別適合大、中型和特大型輸送液體介質(zhì)的管子連接的自動密封雙膠圈管道柔性接口，由于既能避免傳統(tǒng)管道密封膠圈的咬邊、粘附和剪切的損壞造成的泄漏現(xiàn)象，又能解決密封膠圈圓環(huán)壓縮比不均造成的泄漏問題，并具有以自動再增加膠圈壓縮比的方式來承受管道更大的壓力和補(bǔ)償膠圈老化而造成的反彈力下降的自動密封功能，因此該接口不但徹底解決了傳統(tǒng)管道膠圈密封接口容易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，而且其密封能力可承受管道許用應(yīng)力的極限壓力，令接口的承壓能力和有效密封時間與管道的承壓極限和使用年限同步，該接口特別適合傳統(tǒng)鋼管采用擴(kuò)脹成型工藝成型。
文檔編號F16L25/10GK102242841SQ20111017162
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者陳穗玲 申請人:陳穗玲