CN203628090U - 新型管道免维护旋转补偿接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型管道免维护旋转补偿接头，其中的内管的一端与台肩接管的一端通过迷宫式密封结构相连，填料压盖为环状阶梯形结构，导正法兰与填料压盖之间设有导正装置；外管的内壁和内管外壁分别设有外管内凸环和内管外凸环，外管内凸环与填料压盖的之间设有两端面均为锥面的第一密封腔，第一密封腔内安装有第一密封填料，外管内凸环与内管外凸环之间旋转连接，内管外凸环与台肩接管之间设有第二密封腔，第二密封腔内依次安装有限位环、第二密封填料和压紧环，且限位环和压紧环与第二密封填料相接触的端面均为锥面。本实用新型具有密封性与旋转灵活性互不影响、承载能力强、压损小、流向不受限制且无需维护即可长期保持高效密封的优点。

Description

新型管道免维护旋转补偿接头

技术领域

本实用新型涉及长距离热力管道自动补偿技术领域，更具体的说，特别涉及一种适用于石油、化工、冶金、轻工、热力等行业的管道中的创新结构的新型管道免维护旋转补偿接头。

背景技术

为了确保工业管网、城市供热管网的安全运行，工程设计时，必须在管网适当位置处配置管道补偿装置，以此吸收或补偿管网内因介质温度、压力或环境变化引起的位移及推力。当前，工程中应用的管道补偿器有多种结构形式，都能起到补偿作用，但实际应用证明具有旋转结构的补偿器综合补偿性能较好、补偿量大，目前被热力管网工程项目广泛应用。现有中国专利公开所公开的各种旋转补偿器所公开的技术方案相对较为成熟，都是以内管相对外管旋转来实现补偿，且都具有一定的补偿能力，具有较好的承压能力，都是利用一侧管道相对另一侧管道的旋转来吸收轴向推力或补偿轴向位移等特点，但是现有技术的旋转补偿器在实际应用中仍存在一些不足，其不足点有以下几项：

一、检索发现，现行的管道中有许多旋转补偿器都是采用变径管技术，旋转内管与变径管之间有流体滞留的空间，介质运动易产生涡流，增加流阻，产生压力损失现象；此外由于受变径管约束，安装时必须指定介质流向。其代表专利有：专利号为ZL200420054490.5公开的填料加注式旋转补偿器、专利号为ZL02258709.8公开的改进的旋转补偿器、专利号为ZL200720039235.7公开的旋转式补偿器、专利号为ZL200610041301.4公开的管道用耐高压旋转补偿器、申请专利号201010152041.4公开的压力补偿式旋转接头等等。

二、检索发现，现行管道中大多数旋转补偿器转动结构完全暴露在管道的介质之中，长期受介质的冲刷和腐蚀，极易造成滚动体的损坏，使转动失灵，降低补偿器的使用寿命。其代表专利有专利号ZL200720041912.9公开的自密封旋转补偿器、专利号为ZL200720128801.1公开的精密旋转补偿器、专利号为ZL200420054490.5公开的填料加注式旋转补偿器、专利号为ZL02258709.8公开的改进的旋转补偿器。有些虽然增加了防护措施，但其结构不合理，比如专利号为ZL200610041301.4公开的管道用耐高压旋转补偿器，虽然在密封腔中增加了一密封件，这个密封件由于内管与外管的轴向窜动而起不到密封的作用。另外专利号ZL200920007066.8、中国专利号为ZL200920007065.3等等虽然密封与轴向窜动无关，但这种结构密封滚动体时，很容易将滚动体压死而失去功用，况且在焊接接管时焊接热量容易将密封件烧坏既失去密封效果，烧坏的密封件残渣有可能又导致旋转被卡死。申请专利号为201010152041.4公开的压力补偿式旋转接头利用管道的压力补偿达到密封滚动体的效果微乎其微，管道中的压力进入密封环内腔的同时，也从挡环处进入外腔和密封环的端面，根据物理学中压强的有关原理，这种密封形成不了迷宫式，密封与压力成不了正比，故起不到补偿作用，这种密封形式只能用于零件制造精度较高、配合精度较小的机械密封场合，在补偿器行业很不合理。专利号ZL200910031463.3虽然进行了结构创新，在外凸环中设置的刚性密封环在补偿器制造业中很不适用，不但起不到密封作用，而且易被焊接过程中的焊接热变形而咬死造成事故。

三、检索发现，现行管道中有很多旋转补偿器使用后需要停机维护，这些补偿器当密封填料微量磨损后，无法进行自动补偿，需要停机后进行手动拧紧压盖螺栓。其代表专利有：申请专利号为201010152041.4公开的压力补偿式旋转接头、中国专利号为ZL200720128801.1公开的精密旋转补偿器、中国专利号为ZL200610041301.4公开的管道用耐高压旋转补偿器等等。

四、检索发现，现行管道中有很多旋转补偿器没有对内管进行有效的定位，其后果就是运动过程中容易使密封填料偏心磨损造成泄漏。有些虽在填料压盖内孔以及在内管凸台外圆上增设滚珠以增加内管的定位精度，这种方法表面看起来起到了定位和增加内管的导向长度作用，而实际存在较大的弊端，钢球要先装入凹槽内然后装配内外管，由于内外管之间本身就存在很大的间隙，钢球与内管紧密接触是不可能的，况且也很难装配。因此当力偶臂旋转到1/2θ角，热管道发生最大的摆动y值时，产生的较大扭矩和盲板推力都作用在旋转补偿器上，造成密封填料的偏心磨损，产生泄漏。其代表专利有：专利号为ZL200720041912.9公开的自密封旋转补偿器、专利号为ZL200920040525.2公开的热网管道旋转补偿器、专利号为ZL200720128801.1公开的精密旋转补偿器、专利号ZL200610041301.4公开的管道用耐高压旋转补偿器、申请专利号为201020211054.X公开的新型免维护旋转补偿器、申请专利号为200910131710.7公开的新型耐高压免维护旋转补偿器等等。其中中国专利号为ZL200920007066.8和中国专利号为ZL200920007065.3及申请专利号为201020211054.X等对内管定位进行了改进，但还存在不足，而且在实际操作中很难实现。

因此，有必要设计一种新型的旋转补偿接头来克服现有技术中的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型管道免维护旋转补偿接头，其具有密封性能与旋转灵活性互不影响、承载能力强、压损较小、流向不受限制且无需维护即可实现长期保持高效密封的优点。

为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为：新型管道免维护旋转补偿接头，包括内管、导正法兰、填料压盖、外管法兰、外管、压紧法兰和台肩接管；

所述导正法兰、填料压盖和外管依次套设于内管上，所述外管的一端部还套设于台肩接管上，所述外管法兰与外管的另一端部连接并与填料压盖的外环面相对应，所述压紧法兰套设于外管上并与外管法兰对应，所述导正法兰与填料压盖固定连接，所述填料压盖、外管法兰和压紧法兰之间通过一固定装置紧固连接，且所述外管法兰和压紧法兰之间还设有一弹性装置；

所述内管的一端面与台肩接管的一端面通过一迷宫式密封结构相连接，所述填料压盖为环状阶梯形结构，所述导正法兰与填料压盖之间设有导正装置；

所述外管的内壁以及内管外壁分别设有外管内凸环和内管外凸环，所述外管内凸环与填料压盖的之间设有两端面均为锥面的第一密封腔，所述第一密封腔内安装有第一密封填料，所述外管内凸环与内管外凸环之间旋转连接，所述内管外凸环与台肩接管的端面之间设有第二密封腔，所述第二密封腔内依次安装有限位环、第二密封填料和压紧环，所述限位环位于内管外凸环一端，所述压紧环位于台肩接管一端，且所述限位环和压紧环与第二密封填料相接触的一端面均为锥面。

根据本实用新型的一优选实施例：所述导正装置为设于导正法兰与填料压盖之间的导正钢球环槽，及安装于所述导正钢球环槽内的导正钢球。

根据本实用新型的一优选实施例：所述导正钢球环槽的形状为锥形面与导正钢球等半径的圆弧面组成。

根据本实用新型的一优选实施例：所述迷宫式密封结构包括设于内管一端面的环形凸起，及设于台肩接管一端面且与环形凸起相配合的环形凹槽。

根据本实用新型的一优选实施例：所述外管内凸环与内管外凸环之间设有滚动凹槽，所述滚动凹槽内安装有滚动钢球。

根据本实用新型的一优选实施例：所述滚动凹槽一侧的内管外凸环端面及外管内凸环端面均设有与滚动钢球半径相等的圆弧面。

根据本实用新型的一优选实施例：所述第一密封填料和第二密封填料的材料为浸透了高温密封润滑油脂的固体高纯度加强型柔性石墨或添加了抗氧化剂的柔性石墨。

根据本实用新型的一优选实施例：所述外管的一端部设有第一焊接坡口，所述台肩接管上设有与第一焊接坡口对应的第二焊接坡口，所述第一焊接坡口与第二焊接坡口之间通过焊接连接成整体；且所述外管内凸环离所述第一焊接坡口的距离小于其离外管法兰的距离。

根据本实用新型的一优选实施例：所述固定装置为连接所述填料压盖、外管法兰和压紧法兰的螺杆，及安装于螺杆上的螺母。

根据本实用新型的一优选实施例：所述弹性装置为安装于外管法兰和压紧法兰之间的螺杆上的弹簧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型对滚动结构进行两次密封，且旋转结构完全与流动介质隔开，不易被腐蚀和锈蚀，长期保持旋转灵活性。

2、本实用新型的密封结构与旋转结构相互独立，互不干涉，摩擦阻力极小。

3、本实用新型不仅使外管与内管之间的密封填料形成双重的密封，而且利用构件本身进行三重密封，在运行过程中密封填料的磨损由弹性装置的作用推动填料压盖进行补偿，长期保持密封结构在最佳配备状态下工作，实现免维护目的。

4、本实用新型承压能力强、压损小、介质流向不受限制，没有产生流体涡流的条件，介质流动畅通，流阻极小。

5、本实用新型采用锥面进行自动定心原理，使内管定位准确，导正精度高，密封填料无偏心磨损趋势，保证良好的密封性能。

6、本实用新型的两个密封腔均采用锥环槽状，根据力学原理，在外力作用下密封填料同时受到轴向和径向两个分力的作用，填料紧紧地压向内管外壁，大大提高密封的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的新型管道免维护旋转补偿接头的结构示意图。

图2为本实用新型图1中A处的放大图。

附图标记说明：1.内管、2.导正法兰、3.内六角螺钉、4.导正钢球、5.填料压盖、6.外管法兰、7.外管、8.第一密封填料、9.弹簧、10.外管内凸环、11.滚动钢球、12.压紧法兰、13.内管外凸环、14.螺杆、15.螺母、16.限位环、17.第二密封填料、18.压紧环、19.台肩接管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参阅图1、图2所示，本实用新型提供一种新型管道免维护旋转补偿接头，包括内管1、导正法兰2、填料压盖5、外管法兰6、外管7、压紧法兰12和台肩接管19；其中，导正法兰2、填料压盖5和外管7依次套设于内管1上，外管7的一端部还套设于台肩接管19上，外管法兰6与外管7的另一端部连接并与填料压盖5的外环面相对应，压紧法兰12套设于外管7上并与外管法兰6对应，导正法兰2与填料压盖5固定连接（可通过内六角螺钉3连接），填料压盖5、外管法兰6和压紧法兰12之间通过一固定装置紧固连接，且外管法兰6和压紧法兰12之间还设有一弹性装置。

上述的外管7的内壁以及内管1外壁分别设有外管内凸环10和内管外凸环13，外管内凸环10与填料压盖5的之间设有两端面均为锥面的第一密封腔，第一密封腔内安装有第一密封填料8，外管内凸环10与内管外凸环13之间旋转连接，内管外凸环13与台肩接管19的端面之间设有第二密封腔，第二密封腔内依次安装有限位环16、第二密封填料17和压紧环18，限位环16位于内管外凸环13一端，压紧环18位于台肩接管19一端，且限位环16和压紧环18与第二密封填料17相接触的一端面均为锥面。其中，第一密封腔的两个锥面的锥角，以及限位环16和压紧环18的两个锥面的锥角可以根据需要进行设定；而限位环16与内管外凸环13间留有间隙空间，以保证旋转连接结构的灵活性；而压紧环18可保护第二密封填料17不受台肩接管19与外管7焊接热量的损坏。

上述的外管内凸环10与内管外凸环13之间旋转连接的具体方案为：在外管内凸环10与内管外凸环13之间设有滚动凹槽，在滚动凹槽内安装有滚动钢球11；并且设置滚动凹槽一侧的内管外凸环13端面及外管内凸环10端面均设有与滚动钢球11半径相等的圆弧面。这样，滚动钢球11置于外管内凸环10和内管外凸环13之间的滚动凹槽形成滚动结构，承受较大的轴向推力并减少旋转时的摩擦阻力。

上述的内管1的一端面设有与外管道相接的倒角，内管1的另一端面与台肩接管19的一端面通过一迷宫式密封结构相连接，该迷宫式密封结构包括设于内管1一端面的环形凸起，及设于台肩接管19一端面且与环形凸起相配合的环形凹槽。这样即可对滚动钢球11“一次密封”。而第二密封填料17置于内管1外环面与外管7内环面及限位环16、压紧环18锥形面所形成的第二密封腔内，对滚动体11进行“二次密封”，当管道压力进入压紧环18的端面后，在压力作用下压紧环18推动第二密封填料17越压越紧，压力越大，第二密封填料17越紧，密封性能越好。而第一密封填料8置于内管1外环面与外管7内环面及外管内凸环10锥形面、填料压盖5锥形面所形成的密封腔内，即实现整个补偿接头的完全密封。

上述的填料压盖5为环状阶梯形结构，导正法兰2与填料压盖5之间设有导正装置；而导正装置为设于导正法兰2与填料压盖5之间的导正钢球环槽，及安装于所述导正钢球环槽内的导正钢球4。并且导正钢球环槽的形状为锥形面与导正钢球4等半径的圆弧面组成。这样，导正钢球4在两个锥形面的作用下自动实现对内管1进行对中导正。

上述的第一密封填料8和第二密封填料17的材料为浸透了高温密封润滑油脂的固体高纯度加强型柔性石墨或添加了抗氧化剂的柔性石墨。

上述的外管7的一端部设有第一焊接坡口，台肩接管19上设有与第一焊接坡口对应的第二焊接坡口，第一焊接坡口与第二焊接坡口之间通过焊接连接成整体；且外管内凸环10离所述第一焊接坡口的距离小于其离外管法兰6的距离。并且台肩接管19的内径等于内管1的内径，以保证介质的畅通，无滞留，减少流阻。台肩接管19的台肩端承插于外管的第一焊接坡口端顶抵压紧环18，压紧第二密封填料17。

作为优选，上述的固定装置为连接填料压盖5、外管法兰6和压紧法兰12的螺杆14，及安装于螺杆14上的螺母15，并且。

作为优选，上述的弹性装置为安装于外管法兰6和压紧法兰12之间的螺杆14上的弹簧9，并且弹簧9的数量与螺杆14的数量一致，而弹簧9为标准或非标平端压缩弹簧，在运动过程中第一和第二密封填料（8，17）的磨损由弹簧9的弹簧力作用推动填料压盖5进行补偿，实现免维护的功能。

本实用新型的管道免维护旋转补偿接头结构新颖，密封结构与旋转结构相互独立，互不干涉。锥环槽状填料腔，在外力作用下使填料紧紧地压向内管外壁，密封更加可靠，密封效果更好。并且具有定位精度高、摩擦阻力小、抗弯抗扭能力强、压损小、介质流向不受限制，管道长期运行免维护等特点。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.新型管道免维护旋转补偿接头，包括内管（1）、导正法兰（2）、填料压盖（5）、外管法兰（6）、外管（7）、压紧法兰（12）和台肩接管（19），其特征在于：

所述导正法兰（2）、填料压盖（5）和外管（7）依次套设于内管（1）上，所述外管（7）的一端部还套设于台肩接管（19）上，所述外管法兰（6）与外管（7）的另一端部连接并与填料压盖（5）的外环面相对应，所述压紧法兰（12）套设于外管（7）上并与外管法兰（6）对应，所述导正法兰（2）与填料压盖（5）固定连接，所述填料压盖（5）、外管法兰（6）和压紧法兰（12）之间通过一固定装置紧固连接，且所述外管法兰（6）和压紧法兰（12）之间还设有一弹性装置；

所述内管（1）的一端面与台肩接管（19）的一端面通过一迷宫式密封结构相连接，所述填料压盖（5）为环状阶梯形结构，所述导正法兰（2）与填料压盖（5）之间设有导正装置；

所述外管（7）的内壁以及内管（1）外壁分别设有外管内凸环（10）和内管外凸环（13），所述外管内凸环（10）与填料压盖（5）的之间设有两端面均为锥面的第一密封腔，所述第一密封腔内安装有第一密封填料（8），所述外管内凸环（10）与内管外凸环（13）之间旋转连接，所述内管外凸环（13）与台肩接管（19）的端面之间设有第二密封腔，所述第二密封腔内依次安装有限位环（16）、第二密封填料（17）和压紧环（18），所述限位环（16）位于内管外凸环（13）一端，所述压紧环（18）位于台肩接管（19）一端，且所述限位环（16）和压紧环（18）与第二密封填料（17）相接触的一端面均为锥面。

2.根据权利要求1所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述导正装置为设于导正法兰（2）与填料压盖（5）之间的导正钢球环槽，及安装于所述导正钢球环槽内的导正钢球（4）。

3.根据权利要求2所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述导正钢球环槽的形状为锥形面与导正钢球（4）等半径的圆弧面组成。

4.根据权利要求2所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述迷宫式密封结构包括设于内管（1）一端面的环形凸起，及设于台肩接管（19）一端面且与环形凸起相配合的环形凹槽。

5.根据权利要求2所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述外管内凸环（10）与内管外凸环（13）之间设有滚动凹槽，所述滚动凹槽内安装有滚动钢球（11）。

6.根据权利要求5所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述滚动凹槽一侧的内管外凸环（13）端面及外管内凸环（10）端面均设有与滚动钢球（11）半径相等的圆弧面。

7.根据权利要求2所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述第一密封填料（8）和第二密封填料（17）的材料为浸透了高温密封润滑油脂的固体高纯度加强型柔性石墨或添加了抗氧化剂的柔性石墨。

8.根据权利要求2所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述外管（7）的一端部设有第一焊接坡口，所述台肩接管（19）上设有与第一焊接坡口对应的第二焊接坡口，所述第一焊接坡口与第二焊接坡口之间通过焊接连接成整体；且所述外管内凸环（10）离所述第一焊接坡口的距离小于其离外管法兰（6）的距离。

9.根据权利要求1-8任一项所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述固定装置为连接所述填料压盖（5）、外管法兰（6）和压紧法兰（12）的螺杆（14），及安装于螺杆（14）上的螺母（15）。

10.根据权利要求9所述的新型管道免维护旋转补偿接头，其特征在于：所述弹性装置为安装于外管法兰（6）和压紧法兰（12）之间的螺杆（14）上的弹簧（9）。

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