一種大口徑增強管材的連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型大口徑增強管道連接裝置，屬于管道連接輔助裝置領(lǐng)域，所述增強管道包含內(nèi)中外三層材料，其中中間層為增強層主要承受載荷，內(nèi)外兩層為功能層主要維持功能。本連接結(jié)構(gòu)包括管材、內(nèi)套筒、外套筒、密封圈和膠層，內(nèi)外套筒直接與管道增強層通過電熔融連接，套筒邊緣采用圓錐面接合形式并添加密封圈，使用本連接結(jié)構(gòu)方案，能夠同時滿足管道連接所需要的結(jié)構(gòu)強度、剛度以及密封性和流道一致等要求，且具有結(jié)構(gòu)簡單實用，安裝方便的特點。
【專利說明】
一種大口徑増強管材的連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于管道連接輔助裝置領(lǐng)域，涉及一種新型大口徑增強管道連接裝置，能夠解決在大口徑高壓力管道連接中接頭設(shè)計困難的問題，在油氣儲運、給水等大口徑管道應(yīng)用領(lǐng)域具有很高的實用價值。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑管道在油氣儲運等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，然而受材料、密封以及防腐蝕性能等限制，目前得到應(yīng)用的大口徑管道主要應(yīng)用于低壓情況下(通常低于0.6MPa)，大口徑高壓力管道應(yīng)用一直得不到發(fā)展，一方面是由于大口徑管道本身制造工藝復(fù)雜，成本較高，另一方面在于高壓力情況下的大口徑管道連接技術(shù)發(fā)展緩慢，連接中的關(guān)鍵技術(shù)得不到解決。由于制造技術(shù)的發(fā)展及制造成本的降低，目前制造大口徑高壓力管道已經(jīng)成為可能，但是在此方面的連接技術(shù)發(fā)展仍然欠缺，迫切需要解決連接問題，推動大口徑管道在油氣儲運等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。
[0003]大口徑管材根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境及載荷情況，通常采用增強層+功能層的制造模式，增強層主要用于承受機械載荷，功能層主要用于維持形狀、提供密封、防腐等功能。在已有的連接技術(shù)中，通常使用直接將管道承插連接方式，或采用復(fù)雜的機械連接方式，前者在大口徑高壓力情況下通常不能滿足結(jié)構(gòu)的機械載荷及功能要求，而后者由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)安裝十分不便，不能滿足大量工業(yè)應(yīng)用的要求，迫切需要一種簡單易安裝，滿足強度、功能等要求的新型連接結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中連接強度不夠、工藝復(fù)雜等問題，提出一種新型大口徑增強管材的連接結(jié)構(gòu)方案。所述增強管道包含內(nèi)外三層材料，其中中間層為增強層承受載荷，內(nèi)外兩層為功能層維持功能。
[0005]本發(fā)明的一種大口徑增強管材的連接結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)套筒、外套筒、密封圈和膠層，外套筒管道增強層通過承插后電熔融的方式連接，內(nèi)套筒與管材增強層通過涂膠后承插的方式連接，套筒邊緣采用圓錐面接合形式并添加密封圈，使用本連接結(jié)構(gòu)方案，能夠同時滿足管道連接所需要的結(jié)構(gòu)強度、剛度以及密封性和流道完整等要求，且具有結(jié)構(gòu)簡單實用，安裝方便的特點。
[0006]本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:
[0007](I)本結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙套筒直連增強層的高強度設(shè)計
[0008](2)本結(jié)構(gòu)對于減小管材連接部位應(yīng)力集中的設(shè)計[0009 ] (3)本結(jié)構(gòu)維持內(nèi)流道一致的設(shè)計；
[0010](4)本結(jié)構(gòu)端部圓錐面接合的自密封形式設(shè)計。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0012](I)結(jié)構(gòu)部件數(shù)量少，能夠方便得進行制造與安裝，提高了施工效率；
[0013](2)結(jié)構(gòu)安全度高，采用內(nèi)外雙套筒的連接形式，保證了結(jié)構(gòu)所需的連接強度，在連接處；
[0014](3)內(nèi)套筒的設(shè)計，創(chuàng)新性地解決了普通管材在連接處難以進行密封的問題，采用端部端面圓錐面接合的形式，配合管材輸運的內(nèi)壓，在大壓力情況下仍能維持很好的密封狀態(tài)；
[0015](4)在外套筒連接面使用電熔融連接，僅內(nèi)套筒使用涂膠常溫固化連接，不需要過大的過盈配合實現(xiàn)安裝，在主承力的外套筒接合面不需要涂膠，施工過程復(fù)雜度與普通的單套筒管材承插連接幾乎相當(dāng)，且對安裝人員操作要求不高，安裝速度快。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中的連接接頭示意圖；
[0017]圖2為接頭安裝部件拆解圖；
[0018]圖3為外套筒切面及密封圈示意圖
[0019]圖4為安裝過程示意圖；
[0020]圖5為安裝效果示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
[0022]增強管材為內(nèi)外三層材料，中間層為增強層主要承受載荷，內(nèi)外兩層為功能層主要維持功能，增強層的內(nèi)壁設(shè)置內(nèi)功能層，外壁設(shè)置外功能層，對需要連接的增強管材A和增強管材B接頭處進行處理，將內(nèi)功能層、外功能層去掉，使內(nèi)功能層、外功能層的切面為圓錐面，增強層的切面為平面，本發(fā)明的應(yīng)用于上述需要連接的增強管材的連接結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括內(nèi)套筒、外套筒和密封圈；
[0023]內(nèi)套筒為兩層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)功能層和外增強層，內(nèi)套筒兩端切面為圓錐面，兩個圓錐面分別與增強管材A、增強管材B的內(nèi)功能層圓錐面切面相配合，連接面在組裝時涂有膠層，兩端相配合的切面之間分別設(shè)置密封圈，內(nèi)套筒的外增強層與增強管材A、增強管材B的增強層之間在組裝時涂有膠層；
[0024]外套筒為兩層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)增強層和外功能層，外套筒兩端切面為圓柱面和圓錐面組合結(jié)構(gòu)，如圖3所示，兩端圓柱面分別與管材A、B外功能層外表面接觸，兩端圓錐面的分別管材A、B的外功能層圓錐面切面接觸，這幾個接觸面上均預(yù)先放置膠層，以供后期熔融連接使用。
[0025]外套筒的外壁(即外功能層的外壁)兩端分別設(shè)有引出接線端，外套筒的內(nèi)壁(SP內(nèi)增強層的內(nèi)壁)按照螺旋路勁纏繞有導(dǎo)線圈，從左側(cè)的引出接線端一直纏繞到右側(cè)的引出接線端，并分別與引出接線端焊接牢固，外套筒的內(nèi)壁與增強管材A、增強管材B的增強層之間預(yù)先放置膠層，以供后期熔融連接使用；
[0026]外套筒兩端的圓錐面切面分別與增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面相配合，之間預(yù)先放置膠層，外套筒兩端的圓錐面切面與增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面相配合，之間預(yù)先放置膠層，圓柱面的中間位置鑲嵌有密封圈；
[0027]內(nèi)套筒的外壁面及兩端的圓錐面切面涂膠后與增強管材A、增強管材B通過承插連接，外套筒的外壁面、兩端的圓錐面切面及圓柱面切面預(yù)先放置膠層后與增強管材A、增強管材B承插連接，然后通過引出接線端通電，實現(xiàn)膠層融化，通過電熔融實現(xiàn)界面膠接連接。
[0028]本發(fā)明的連接方案具體為:
[0029](I)將管材接頭處按圖2(a)和(d)所示截面形狀進行加工，在管材接頭處削去內(nèi)外增強層，并保留內(nèi)外增強層的邊緣為圓錐面形；
[0030](2)加工如圖2(b)和(c)所示形狀的內(nèi)外套筒。外套筒包含內(nèi)增強層和外功能層兩層，外套筒內(nèi)壁面(即外套筒的內(nèi)增強層內(nèi)壁面)使用一根銅絲從外套筒內(nèi)增強層內(nèi)壁面一側(cè)螺旋纏繞至另一側(cè)，并貼有與外套筒內(nèi)增強層內(nèi)壁面相同面積的薄層熱熔膠，銅絲兩端焊接至鑲嵌在外套筒外功能層中的引出接線端，外套筒兩端的切面為圓柱面和圓錐面組合結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，圓柱面切面與管材A、管材B的外功能層外壁面相配合，圓錐面切面與管材A、B外功能層外壁面相配合，圓柱面切面的中間位置鑲嵌有密封圈。內(nèi)套筒包含內(nèi)功能層和外增強層兩層，內(nèi)套筒邊緣處切面為與管材A、B內(nèi)功能層切面相配合的圓錐面，圓錐面的中間位置鑲嵌有密封圈；
[0031](3)按圖4(a)、(b)、(c)所示的裝配過程進行安裝:首先在內(nèi)套筒的外壁面和圓錐面切面上涂膠，將內(nèi)套筒承插在管材A端頭內(nèi)壁面，如圖4(a)所示，然后將外套筒承插在管材A端頭外壁面，如圖4(b)所示，再將管材B插入內(nèi)外套筒之間，如圖4(c)所示，使圖1所示裝配圖中所有接觸面貼合完好，最后在外套筒的兩根引線端接入特定電壓(以導(dǎo)線發(fā)熱能夠使熱熔膠完全融化為準(zhǔn))，待內(nèi)部熱熔膠熔融接合完成，撤去電壓，并將導(dǎo)線接頭密封，裝配示意圖和裝配拆解圖如圖5(a)、(b)所示。
[0032]在本發(fā)明連接方案下，使用了內(nèi)外雙套筒的設(shè)計，相比傳統(tǒng)單套筒設(shè)計在連接長度相同的情況下具有更高的連接強度，套筒直接與管材的增強層相連接，避開了管材內(nèi)外功能層強度較弱影響連接強度的問題，同時在主承力的外套筒與管材連接界面使用電熔融方式進行連接，而傳統(tǒng)連接過程中需要較大的過盈配合量才能夠提供一定的連接強度，進而造成施工裝配十分麻煩的問題，或是涂膠連接形式容易在成粘和不均勻的問題。使用本本發(fā)明，能夠同時滿足管道連接所需要的結(jié)構(gòu)強度、剛度以及密封性和流道一致等要求，且具有結(jié)構(gòu)簡單實用，安裝方便的特點。本發(fā)明內(nèi)外雙套筒的設(shè)計，相比傳統(tǒng)單套筒設(shè)計在連接長度相同的情況下具有更高的連接強度，套筒直接與管材的增強層相連接，避開了內(nèi)外層強度較弱影響連接強度的問題。
[0033]本發(fā)明結(jié)構(gòu)在套筒邊緣與管材接合處采用圓錐面接合的方式，對于內(nèi)套筒，安裝后在管道內(nèi)輸送介質(zhì)的內(nèi)壓載荷下，壓力迫使內(nèi)套筒邊緣壓在管材上，能夠形成自密封的效果;對于外套筒，能夠使結(jié)構(gòu)剛度均勻過度，緩解在套筒邊緣形成應(yīng)力集中現(xiàn)象。內(nèi)外套筒長度存在一定差值，同樣能夠緩解套筒邊緣處管材可能的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0034]使用本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)，能夠保持內(nèi)部流道形狀一致，不影響輸送介質(zhì)流動，減小了輸送阻力。另外在連接結(jié)構(gòu)中不采用機械連接形式，安裝簡便，實用性高。
【主權(quán)項】
1.一種大口徑增強管材的連接結(jié)構(gòu)，應(yīng)用兩個增強管材的連接，增強管材為三層材料結(jié)構(gòu)，中間層為增強層，增強層的內(nèi)壁設(shè)置內(nèi)功能層，外壁設(shè)置外功能層，將進行連接的增強管材A和增強管材B接頭處內(nèi)功能層、外功能層去掉，內(nèi)功能層、外功能層的切面為圓錐面，增強層的切面為平面； 連接結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套筒和外套筒； 內(nèi)套筒為兩層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)功能層和外增強層，內(nèi)套筒兩端切面為圓錐面，兩個圓錐面分別與增強管材A、增強管材B的內(nèi)功能層圓錐面切面相配合； 外套筒為兩層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)增強層和外功能層，外套筒兩端切面為圓柱面和圓錐面組合結(jié)構(gòu)，兩端圓柱面分別與增強管材A、增強管材B外功能層外表面接觸，兩端圓錐面的分別增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面接觸，外套筒兩端圓柱面與增強管材A、增強管材B外功能層外表面之間、外套筒兩端圓錐面與增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面之間均預(yù)先放置膠層； 外套筒的外壁兩端分別設(shè)有引出接線端，外套筒的內(nèi)壁按照螺旋路勁纏繞有導(dǎo)線圈，從一側(cè)的引出接線端一直纏繞到另一側(cè)的引出接線端，并分別與引出接線端固定連接，夕卜套筒的內(nèi)壁與增強管材A、增強管材B的增強層之間預(yù)先放置膠層； 外套筒兩端的圓錐面切面分別與增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面相配合，之間預(yù)先放置膠層，外套筒兩端的圓錐面切面與增強管材A、增強管材B的外功能層圓錐面切面相配合，之間預(yù)先放置膠層； 當(dāng)增強管材A、增強管材B通過連接結(jié)構(gòu)組裝時，內(nèi)套筒兩端與增強管材A、增強管材B的內(nèi)功能層圓錐面之間涂有膠層，內(nèi)套筒的外增強層與增強管材A、增強管材B的增強層涂有膠層，內(nèi)套筒涂膠后與增強管材A、增強管材B通過承插連接，外套筒與增強管材A、增強管材B承插連接，通過引出接線端通電，實現(xiàn)膠層融化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑增強管材的連接結(jié)構(gòu)，所述的連接結(jié)構(gòu)還包括密封圈， 內(nèi)套筒兩端切面與增強管材A、增強管材B的內(nèi)功能層圓錐面切面之間分別設(shè)置密封圈，外套筒兩端的圓柱面與增強管材A、增強管材B外功能層外表面之間分別設(shè)置密封圈。
【文檔編號】F16L13/10GK105972344SQ201610353922
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】劉發(fā)齊, 黎增山, 關(guān)志東
【申請人】北京航空航天大學(xué)