CN100516615C - 管接头 - Google Patents

Abstract

管接头(1)包括管形套管(2)，套管的至少一端上设有突出凸缘(4)，所述凸缘具有锥形端面(6)。该管接头还包括被分成环形段(17)的环形夹持环(13)、在凸缘(4)和夹持环(13)之间设置的环形弹性密封环(12)、耐压环(8)以及螺栓/螺母式(26，27)固定设备。耐压环(8)被分成多个分离的、相互间隔的环段(10)，每个环段(10)都设有适于与凸缘(4)的端面(6)移动邻接的邻接面(9)。螺栓(26)延伸穿过凸缘(4)上的细长、径向延伸开口(30)以及耐压环段(10)上的间隙孔(32)。

Description

管接头

技术领域

本发明涉及一种管接头，具体涉及一种用于不同直径和不同材料的管、能获得密封以及防张力的接头。

背景技术

上述类型的管接头用于密封且防张力地将管互连或将管与其它装置，例如管线中的阀相连。一种典型的应用是输水和供气管线。用于这种目的的管线根据其公称直径DN分组，但是，不同材料的相同公称直径管具有不同的外径。因此，DN100的塑料管的外径时110mm，钢管的外径是114mm，铸铁管的外径是118mm。现有类型的管接头能用于具体DN组中的同类管接头。

GB2167146A公开了一种上述类型的管接头，其中，密封环和夹持环夹紧在套管的圆锥端面和耐压环的圆锥端面之间，从而使密封环和夹持环分别与管的外表面密封和夹紧接合。所述耐压环成形为一体形成的刚性环。

此外，EP0794378B1、EP1138999A1和EP0974780B1都公开了上述类型的管接头，其中，夹紧和密封环布置在套管凸缘的圆锥端面和耐压环的圆锥面之间。当耐压环被拉向套管的凸缘时，夹紧和密封环被压迫至与管的外表面夹紧和密封接合。夹紧和密封环成形为大量的楔形邻接元件。耐压环是一体形成的刚性环。特别地，由于夹紧和密封环的元件的数量很大，管接头复杂并且制造昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上述类型的管接头，其结构简单、制造低廉，安装在管***中，可用于不同直径和不同材料的管，获得的紧密以及防张力的接头使得能与精确轴向对准的管接头的套管和***套管中的管端之间存在某些角度变化或角向偏移。

为实现上述目的，提供一种管接头，包括：

-环形套管，该环形套管具有至少一个成形***端，从而管端能沿着***方向***并容纳在那里，所述套管设有突出凸缘，该凸缘的端面沿着管的***方向逐渐变小；

-具有面对管的外表面的夹持面的环形夹具；

-环形弹性密封设备，从轴向来看，该密封设备设置在凸缘和夹具之间；

-环形压力设备，以及

-螺栓/螺母式固定设备，用于牵引套管和压力设备相向运动，从而使夹具的夹持面和密封设备向内移动，并分别与管的外表面夹紧和密封接合。

本发明的管接头的特征在于：压力设备被分成多个分离的段，并且设置有适于与凸缘的端面移动邻接的邻接面，这样成形使得能通过相对凸缘轴向移动压力设备而使压力设备段朝着管的外表面向内移动，以及使螺栓延伸穿过凸缘上的细长径向延伸开口，设备设置来将螺栓大致保持在压力设备的径向位置。

当螺栓被固定时，压力设备的环段向内移动，邻接面沿着凸缘的端面向内滑动。结果，密封设备和夹具被向内推动，分别与管的外表面密封和压紧接合。随着压力设备的环段向内移动，螺栓也向内径向移动，凸缘上的开口为该运动提供了可能。结果，无论外管径如何，管的外表面和压力设备的环段之间的距离大致相同，螺栓和管的外表面之间的距离也大致，从而，通过设置成段的压力设备提高了管接头在受到压力时的稳定性。由于成段的压力设备，本发明的管接头除了便宜和易于制造外，还容易安装并且考虑了管相对于朝着成段压力设备的套管具有某些角度变化或角向偏移。

凸缘的径向开口可以是延伸到凸缘***的狭槽。

此外，根据本发明，环形夹具可以与环形压力设备一体形成，因此环形夹具也被分成环段。

此外，根据本发明，环形夹具可以被分成多个分离的相互间隔的夹持环段。

根据本发明的另一实施例，优选夹具的环段被固定到密封设备上。这种固定可以通过密封设备和夹具段之间的形状配合接头或摩擦接头，以及有选择设置的粘结连结物结合弹性密封设备的造型或者通过其它方式实现。

根据本发明的优选实施例，夹具相对于压力设备如此布置使得夹具段桥接在压力设备段与段之间的间隙上方。夹具段由此也有利于邻接两个压力设备段之间的间隙中的密封设备。为了获得夹具段相对于密封设备和压力设备的预期定位，密封设备可以设置突起，该突起延伸入两个压力设备段之间的间隙中。

为了确保与管的外表面的最佳接合和密封，夹具段的数目可以多于压力设备段的数目。因此，夹具段的数目可以是压力设备段的数目的倍数。

凸缘的端面可以是圆锥形，其与管接头或套管的轴线之间的倾斜角小于45°。夹具的邻接面也可以是圆锥形，其倾斜角与端面的倾斜角相应。但是，考虑到螺栓固定后压力设备的预期向内运动，凸缘的端面和压力设备的邻接面也可以是任何其它形状。因此，端面可以是弧形或弯曲的，邻接面也可以如此选择。

根据本发明的另一实施例，压力设备的径向内表面设置有容纳环形夹具的凹槽，并且，所述环形夹具具有径向外表面，该径向外表面适于邻接凹槽壁，从而，当压力设备相对于环形夹具轴向移动时，夹具段朝着管的外表面移动。

从横截面视图来看，环形夹具可以大致呈楔形，其径向外表面相对于管接头的轴线的斜度可小于45°，优选小于30°。

根据本发明的另一实施例，压力设备段设置有容纳螺栓的穿孔，从而螺栓实质上保持为径向方向。

此外，根据本发明的实施例，螺栓可以容纳在两个压力设备段之间的间隙中。

结果，设置有螺栓孔的夹紧构件可以桥接在两个压力设备段之间的每个间隙上，所述夹紧构件的圆锥与两个相邻压力设备段上的相应圆锥面一起作用，使得在螺栓的固定过程中所述压力设备段相向运动。

此外，根据本发明的实施例，相互面对的侧面上的相邻压力设备段可以分别设置凹槽和与之配合的突起，所述突起可以在所述凹槽中环向移动。

结果，当设备段通过螺栓固定时，一个设备段将其移动传递至两个相邻段，并且朝着管端轴向向内移动。因此，仅需要通过螺栓固定所有其它段，从而螺栓的数目可以有效地减半，并且加快和方便了管接头中管端的固定。

此外，根据本发明的实施例，螺栓的一端可以与套管一起径向枢转，枢转点与套管的凸缘轴向间隔。

当螺栓被固定时，在压力设备段向内移动的过程中，螺栓围绕枢转点朝着套管向内枢转。当仅有一根管端被固定到管接头，或者形成角度的两根管端被固定到该管接头时，本发明的这种实施例特别适用。在后一种情形中，径向枢转的螺栓自然地与管接头的每一端相关。

最后，应该指出的是，夹具的夹持面优选可设置用于与管的外表面接合的齿。

附图说明

下面参考附图对本发明进行详细说明。

图1是根据本发明的用于连接两根管的管接头的端视图；

图2是沿图1中线II-II所取的轴向剖面图；

图3是本发明的管接头的局部示意图，实质上与图2中的部分III相应，其中，管接头将要连接的最大直径的管被固定在管接头的该对应端。

图4是与图3相应的局部视图，其中，管接头将要连接的最小外径的管被固定在管接头的该对应端。

图5是与图3和图4相应的本发明管接头的替代实施例的局部视图；

图6是根据本发明的另一实施例的局部端视图；

图7是沿图6中线VII-VII所取的剖面图；

图8是根据本发明的另一实施例的透视局部视图；

图9是图8中沿着箭头P方向所见的管接头的部分端视图；

图10是沿图9中线X-X所取的剖面图。

具体实施方式

根据图1-图4所示的本发明的管接头1的实施例适于实质上同轴连接两根管。管接头1包括套管2，套管2的对立端设有向外延伸的凸缘3、4，所述各个凸缘具有沿着管端的***方向逐渐变小的端面5、6，所述管端***并容纳在套管的对立端中。在图2中，管端进入套管的***方向如箭头I所示。

如图2所示，管接头1的形状大体上绕套管2的中心平面对称。因此，下面主要参考图2的右边所示的半边套管。在每一端，管接头还包括耐压环8，该耐压环设有与凸缘4的端面6可移动邻接的邻接向9。

耐压环8被分成多个环向相互间隔的耐压环段10。在图1所示的实施例中，耐压环由八个耐压环段组成。在所示的实施例中，凸缘4的端面6是圆锥形，耐压环的邻接面9也是相应的圆锥形。

管接头1还包括密封环12和夹持环13，从轴向来看，密封环12布置在套管2的凸缘4与耐压环8之间。

在所示的实施例中，密封环12实质上是楔形，其具有适于密封邻接凸缘4的圆锥端面6的第一密封面14。该密封环12还具有适于邻接***管接头的管端的外表面的径向内密封面15，如下所述。

夹持环13包括多个夹持环段17，从环向来看，夹持环段之间相互分开布置，从轴向来看，夹持环段布置在密封环12和耐压环8之间。如图3和图4所示，夹持环13的夹持环段17通过夹持环段17上的轴向凸耳18与密封环12连接，所述轴向凸耳延伸入密封环上的相应凹槽19内。

在剖面图中，夹持环13的夹持环段17基本上是楔形的并且具有径向外圆锥面20，该径向外圆锥面20与耐压环8的径向内表面23上凹槽22的相应径向内表面21邻接。而且，夹持环13的各个夹持环段17都具有径向内夹持面24，夹持面上设有齿25。

所示管接头还包括螺栓/螺母式固定设备，该固定设备包括螺栓26和螺母27。螺栓杆容纳在径向延伸的狭槽29、30中，狭槽设置在套管2的对立凸缘3、4上。螺栓杆28还延伸穿过耐压环8的耐压环段10上设置的穿孔32。

在图1-4所示的实施例中，螺栓26的头31邻接图2的左边所示的耐压环段的轴向外端面。在图2的右边所示的耐压环8中，螺母27通过垫圈33邻接耐压环8的耐压环段10的轴向外端面。

当螺栓/螺母接头26、27被固定时，耐压环8的耐压环段10的邻接面被压向凸缘3、4的端面5、6，从而耐压环8的耐压环段10朝着管的外表面16向内移动。夹持环13的夹持环段17和密封环12的密封面也因此被向内压向管的外表面16，用于分别与管密封和压紧接合。耐压环8的耐压环段10的向内移动也迫使螺栓26向内，所述螺栓与耐压环段10的穿孔32接合并可在凸缘3、4的径向狭槽里自由移动。

最后参考图1和图2，应该注意，弹性密封环12设有延伸入两个相邻的耐压环段10之间的间隙内的突起34，并且，夹持环13设有夹持环段17，在两个相邻的耐压环段10之间邻接并形成桥梁。因此，密封环12的突起34确保了密封环12的正确定位，并由此确保了夹持环13的夹持环段17相对于耐压环8的耐压环段10的正确定位。

图3显示了图1和图2所示的管接头的图2中画圈部分，其中，所述管端7已经***并且固定，所述管端具有管接头将要连接的最大外径的管。图4显示了与图3类似的部分，但是，***并固定到管接头端的管端7’具有管接头将要连接的最小直接的管。比较图3和图4可知，管7、7’的外表面与耐压环8的耐压环段10的径向内表面之间的距离在最大直径的管端7与最小直径的管端7’处之间相同，所述距离也与所有中间管径处的距离相同。相应地，比较图3和图4可知，无论所述管的外径如何，螺栓26的轴线37与管7、7’的外表面之间的距离相同。

现在参考图5，显示了与图3和图4所示相应的本发明管接头的替代实施例的部分。在该实施例中，螺栓39的一端(在点38处)以公知的方式与套管2的外表面枢转连接，枢转点与凸缘4轴向隔开。当最大外径的管7被管接头容纳和固定时，螺栓39的轴线相对于图5所示的管的外表面倾斜。当固定的管的外径小于最大直径时，螺栓39的轴线与管的外表面形成小角度，并且，在最小直径管的***和固定过程中，螺栓的轴线实质上平行于管的外表面或者朝者管的外表面轻微向内倾斜。当仅有一根管端被固定到管接头，或者当相互之间形成角度例如锐角的两根管端被固定到管接头时，发明的这种实施例特别适用。图5所示的管接头的操作方法与上面所述的实施例相应，因此不再重复。

在图6所示的本发明的另一替代管接头中，螺栓40布置成使其能穿过两个相邻耐压环段之间的间缝隙。在螺栓头42和所述耐压环段之间布置的夹紧构件43具有用于容纳螺栓40的螺栓杆45的间隙孔44。如图7所清楚示出的，夹紧构件43交搭在两个相邻的耐压环段41上，并且在所述交搭区域设有圆锥面46、47，所述圆锥面与耐压环段41的边缘部上设置的相应圆锥面48、49邻接。当固定螺栓40时，夹紧构件43上的圆锥面46、47与耐压环段上的圆锥面48、49协同作用，将耐压环段41压向对方。同时，如上所述，耐压环段与螺栓一起向内移动。应该注意，连同后面的实施例，所述螺栓连接的螺母自然可以替代所述螺栓头42与夹紧构件43邻接。

现在参考图8-10，显示了本发明管接头的另一实施例。在管接头的前述实施例中，耐压环由相同的相互间留有空隙的耐压环段形成。图8-10的管接头与此不同，其中的耐压环由两种不同类型的耐压环段50、51构成，两者沿环向交替布置。第一类耐压环段50在其每个侧面52、53上设有突起54、55。此外，与图1-4所示的耐压环段10相应，第一类耐压环段50设有用于接纳螺栓56的杆的间隙孔。另一类耐压环段51具有侧面57、58，侧面上设有容纳第一类耐压环段50的突起54、55的凹槽59、60。每个凹槽59、60具有底部61、62，突起55的径向下表面63邻接在底部上。凹槽59、60通向第二类耐压环段51的端面64。从环向来看，凹槽59、60相对于突起54、55的形状和尺寸使得它们可相互移动地接合，即，使得由这两类耐压环段50、51形成的耐压环可以具有不同的直径。这通过相互间隔设置的耐压环段50、51的相互面对的侧面52，57；53，58来进一步获得。

在详细描述图8-10所示的管接头的操作方法前应该注意到，除了涉及耐压环段的上述差异外，本发明的管接头与图1-4所示的管接头相应，因此，本发明的管接头包括具有凸缘4的套管2以及具有相应夹持环的密封环，夹持环由夹持环段组成。还应该注意的是，除了上述差异外，耐压环段50、51与前述夹持环段相应，包括它们的外轮廓。

当螺栓56被固定时，第一类耐压环段50被向内压向***管接头的管端，它的倾斜邻接面沿着凸缘4的圆锥端面滑动。第二类耐压环段51的凹槽59、60内接合的突起54、55使第二类耐压环段51随着第一类耐压环段50移动，突起54、55的下表面63邻接凹槽59、60的底部61、62。因此，耐压环段50、51有助于推动密封环和夹持环与***管接头相应端的管端接合。

图8-10所示的管接头的显著优点在于与本发明管接头的前述实施例相比，使用的螺栓数目减少了一半。结果，有利于在管接头内方便、快捷地固定管。

因此，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明能有多种改良方式。作为一个示例，在刚才提及的管接头示例中，第二类耐压环段的凹槽可以是闭合凹槽，即，它们不再延伸到端面64。还应该意识到，在上述所有实施例中，将耐压环段与压缩管段一体形成也是可能的夹持环。

附图标记列表

1   管接头

2   套管

3、4凸缘

5、6凸缘端面

I   ***方向

7   具有最大外径的管端

7’ 具有最小外径的管端

8   耐压环

9   邻接面

10  耐压环段

12  密封环

13  夹持环

14  密封环的第一密封面

15  密封环的径向内密封面

16  管的外表面

17  夹持环段

18  夹持环段上的轴向凸耳

19  密封环上的凹槽

20  夹持环上的外圆锥面

21  凹槽的内表面

22 耐压环上的凹槽

23 耐压环的内表面

24 夹持环的夹持面

25 齿

26 螺栓

27 螺母

28 螺栓杆

29、30 狭槽

31 螺栓头

32 穿孔

33 垫圈

34 突起

35 耐压环和管的外表面之间的距离

37 螺栓轴线

38 枢转点

39、40 螺栓

41 耐压环段

42 螺栓头

43 夹紧构件

44 间隙孔

45 螺栓杆

46、47 夹紧构件的圆锥面

48、49 耐压环段的圆锥面

50 第一类耐压环段

51 第二类耐压环段

52、53 50 的侧面

54、55 突起

56 螺栓

57、58 51 的侧面

59、60 凹槽

61、62 59、60 的底部

63 下表面

64 51 的端面

Claims (10)

1.管接头(1)，包括：

-环形套管(2)，该环形套管具有至少一个成形***端，从而管端能沿着***方向(I)***并容纳在那里，所述套管设置有突出凸缘(4)，该凸缘的端面(6)沿着管的***方向逐渐变小；

-具有面对管的外表面的夹持面(24)的环形夹具(13)；

-环形弹性密封设备(12)，从轴向来看，该密封设备设置在凸缘(4)和夹具(13)之间；

-环形压力设备(8)；

-螺栓/螺母式固定设备，用于牵引套管(2)和压力设备(8)相向运动，从而使夹具(13)的夹持面和密封设备(12)向内移动，并分别与管的外表面夹紧和密封接合；

其特征在于：压力设备(8)被分成多个分离的环段(10)，并且设置有适于与凸缘(4)的端面(6)移动邻接的邻接面(9)，这样成形使得能通过相对凸缘轴向移动压力设备而使所述压力设备段朝着管的外表面(16)向内移动；螺栓穿过在凸缘(4)上径向延伸的细长开口(29，30)；并带有将螺栓相对于压力设备(8)大致保持径向的结构，使得当压力装置(8)的环段(10)向内移动的同时，螺栓沿径向向内移动。

2.根据权利要求1所述的管接头，其特征在于：环形夹具(13)与环形压力设备(8)一体成形，从而也被分成环段。

3.根据权利要求1所述的管接头，其特征在于：环形夹具(13)被分成多个分离的、相互隔开的夹持环段(17)。

4.根据权利要求3所述的管接头，其特征在于：夹具(13)的夹持环段(17)被固定在密封设备(12)上。

5.根据权利要求3或4所述的管接头，其特征在于：夹具(13)相对于压力设备(8)的布置得使夹持环段(17)桥接在压力设备(8)的耐压环段(10)与段之间的间隙上方。

6.根据权利要求1-4之一所述的管接头，其特征在于：在压力设备(8)的径向内表面上设置有容纳环形夹具(13)的凹槽，并且，该环形夹具的径向外表面(20)适于邻接该凹槽(22)的壁(21)，从而当压力设备(8)相对于环形夹具(13)轴向移动时，夹具(13)朝着管的外表面移动。

7.根据权利要求1-4之一所述的管接头，其特征在于：压力设备(8)的耐压环段(10)设置有用于容纳螺栓的穿孔(32)，从而螺栓大体上保持在压力设备的径向方向。

8.根据权利要求1-4之一所述的管接头，其特征在于：所述螺栓容纳在压力设备(8)的耐压环段(10)与段之间的间隙中。

9.根据权利要求1-4之一所述的管接头，其特征在于：相互面对的侧面(52，57；53，58)上的相邻耐压环段(50，51)上分别设置有凹槽(59，60)和与之配合的突起(54，55)，所述突起可在所述凹槽内环向运动。

10.根据权利要求1-4之一所述的管接头，其特征在于：螺栓(39)的一端在径向方向上与套管(2)一起围绕点(38)枢转，枢转点(38)与凸缘(4)间隔设置。

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