专利名称：三法兰结构自平衡式挠性接管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自平衡式管路挠性连接件。
背景技术：
在舰船和工业领域的一些重要管路系统中，需要使用平衡性能好的管路挠性连接件。平衡性的衡量指标是管路挠性连接件在工作压力作用下的长度变化率和相应的反作用力。在平衡性要求较高的系统中，普通的管路挠性连接件在工作压力作用下会沿轴向产生一定的变形，给所连接的管路或设备带来附加的力和位移。当这种力和位移过大时，会影响系统的正常工作或带来严重的后果，因此选用的管路挠性连接件应该具有良好的平衡性能。此外，系统工作时不可避免地会产生振动和结构噪声，有时还会受到外部的冲击作用，因此要求平衡性挠性接管还具有良好的减振和位移补偿能力，避免振动沿管路四处传递或冲击引起管路破损的危害俄罗斯、匈牙利等国潜艇上，具有平衡性要求的重要管路主要采用“带内装紧固件式”接头的加固橡胶软管，其骨架层采用钢丝缠绕结构，接头采用带内装紧固件式结构，钢丝回绕在内装紧固件上，依靠法兰安装力将其锁紧，使管件具有良好的防拔脱性能。这种结构的缺点在于平衡性能较差，而且其接头尺寸、重量及刚度过大，位移补偿能力小、减振性能差。
国内目前有相关产品“平衡式橡胶减振接管”，正在研制“平衡式金属波纹管”，这两种产品都是采用外加限位结构的方法解决平衡性问题，平衡性能较差，其限位结构还使其位移补偿能力具有较大的局限性。现代舰船和工业领域的一些重要管路系统对平衡性、位移补偿能力和减振性能有更高要求，上述挠性连接件难以满足重要管路系统的需求，迫切需要一种同时具有平衡性好、位移补偿能力强、减振性能好等优点的管路挠性连接件。国内上述两种平衡式产品(以DN200型为例)的主要性能参数见表1。
表1 DN200型平衡式橡胶减振接管及金属波纹管主要性能参数
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现状，设计一种具有自平衡式结构，并具有平衡性能好、位移补偿和减振性能良好等优点的三法兰结构自平衡式挠性接管。
本实用新型目的的实现方式为三法兰结构自平衡式挠性接管，胶管管体5连接端有连接法兰，胶管管体5连接端外有中间法兰2，中间法兰2内、外有内、外法兰3、1，三个法兰内有隔离套4，胶管管体5的骨架层6是芳纶纤维缠绕层，芳纶纤维缠绕层由中间法兰2、内法兰3、外法兰1夹固。
本实用新型接头部分为一种三法兰结构形式，既可保证接头的抗拔脱能力，还可增加管体挠性段的相对长度，使位移补偿能力和减振性能得到提高。本实用新型采用芳纶纤维作骨架材料，耐压强度高、重量轻、挠性好。本实用新型还具有结构简单、尺寸小、重量轻等优点。
图1本实用新型结构示意图图2a、b本实用新型管体平衡性分析示意图具体实施方式
本实用新型包括连接法兰、胶管管体5。连接法兰由外法兰1、中间法兰2、内法兰3及隔离套4四个部件组成。胶管管体5的骨架层6由芳纶纤维织成的帘布缠绕构成。芳纶帘布沿中间法兰2回绕后由内法兰3、外法兰1夹紧固定。隔离套4用来阻止管体成型时橡胶及帘布堵塞螺栓孔。
骨架层6由芳纶纤维织成的帘布按平衡性计算的角度缠绕形成，初始缠绕角度计算公式为cosα1＝0.578(1+δ)式中，α1-初始缠绕角度，δ-芳纶线伸长率参照图2，本实用新型的初始缠绕角度采用新的平衡性设计原理，根据管体轴向变形与初始缠绕角度和芳纶线伸长率的关系推导出上述初始缠绕角度计算公式。根据上述计算公式确定的骨架层初始缠绕角度，使管体在工作压力作用下，其周向应力与轴向应力的合力方向与骨架材料芳纶线缠绕角度重合，补偿因芳纶线伸长率产生的影响，使管体在工作压力作用下的轴向变形趋于零。
图2中Δl1-由初始缠绕角引起的轴向变形
Δl2-由芳纶线伸长率引起的轴向变形l1-管体长度l2-工作压力作用下管体长度α1-初始缠绕角α0-中性平衡角δ-芳纶线伸长率根据使用要求不同，胶管管体5公称通径≥40mm。
参照图1，本实用新型采用三法兰式结构，不仅保证了抗拔脱要求，还可增加管件挠性段的相对长度，使位移补偿能力和减振性能得到提高。选用芳纶纤维作骨架材料，有效地减小了管体的刚度。选择了合适的初始缠绕角度，使管件在工作压力作用下产生的轴向变形趋于零。经实验测试，长度500mm的管件在工作压力作用下轴向变形小于1mm，平衡反作用力小于200Kg。
本实用新型经化学工业胶管和胶布制品质量监督检验中心检测，工作压力作用下的长度变化率小于3‰；在6.0Mpa×15min、8.0Mpa×15min的试验条件下无泄露及其它异常现象，紧密性及防泄露性好；在12.0Mpa压力作用下管体未爆破、无异常现象；各层间粘合强度内胶层与增强层之间不小于3.5kN/m，增强层与增强层之间不小于1.9kN/m，外胶层与增强层之间不小于1.6kN/m；在臭氧浓度为(50±5)×10-8、温度为40±2℃的条件下老化72小时后拉伸20％，无龟裂及其它异常现象；在零下40±3℃的试验条件下冷冻6小时后，做半径为3600mm的弯曲试验时无龟裂等异常现象，恢复至常温状态后，经4.0Mpa×10min试验无泄漏，低温弯曲性能好；扭转5°充压分别至1.0、2.0、3.0、4.0Mpa，管件无异常，抗扭转性好；充压至12.0Mpa或在4.0Mpa压力下伸长30mm，接头无拔脱迹象，抗拔脱性能好；对试件进行0～6.0Mpa的充压疲劳试验12000次，管件无异常；在4.0Mpa压力作用下，对试样进行-12～12mm拉压疲劳试验至1500次，管件无异常；在4.0Mpa压力作用下，经位移12mm来回剪切实验1500次，管件无异常，抗剪切性能好。
权利要求1.三法兰结构自平衡式挠性接管，胶管管体(5)连接端有连接法兰，其特征在于胶管管体(5)连接端外有中间法兰(2)，中间法兰(2)内、外有内、外法兰(3)、(1)，三个法兰内有隔离套(4)，胶管管体(5)的骨架层(6)是芳纶纤维缠绕层，芳纶纤维缠绕层由中间法兰(2)、内法兰(3)、外法兰(1)夹固。
2.根据权利要求1所述的三法兰结构自平衡式挠性接管，其特征在于胶管管体(5)公称通径≥40mm。
专利摘要三法兰结构自平衡式挠性接管，是一种三法兰一体化结构的、具有自平衡能力的管路挠性连接件。它包括法兰与管体两大部分。法兰部分由内法兰、中间法兰、外法兰及隔离套四个部件组成；管体骨架为螺旋式缠绕的芳纶帘布骨架，法兰与管体的连接方式为芳纶帘布沿中间法兰回绕后由内法兰、外法兰固定，并靠安装力锁紧。本实用新型管体是一种自平衡式结构，管体在工作压力作用下，其周向应力与轴向应力的合力方向与骨架材料芳纶线的缠绕角度重合，可补偿因芳纶线伸长率产生的影响，使管体的轴向变形趋于零。三法兰结构可保证接头的抗拔脱能力，还可增加管体挠性段的相对长度，提高管件的位移补偿能力和减振性能。
文档编号F16L27/10GK2695755SQ20042001702
公开日2005年4月27日 申请日期2004年1月19日 优先权日2004年1月19日
发明者何琳, 周炜, 吕志强, 汪玉, 帅长庚, 黄映云, 朱海潮 申请人:中国人民解放军海军工程大学