专利名称：双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头及其使用方法
技术领域：
本发明涉及卡套式管接头技术，尤其是工作于油、气以及一般性腐蚀介质 中且要求双密封、双紧固支撑的双保险高强度耐压双卡套式管接头及其使用方法。
背景技术：
管路系统是各种流体介质的载体，被广泛应用于各行各业，它不仅在工农 业生产、国防和科学研究中起着极其重要的作用，而且与我们的日常生活密切 相关。随着各项科学技术的发展，管路系统的应用范围不仅越来越广，其连接 方式也在不断增加和更新，而且对管道系统安装施工的方便性和管道系统使用 的安全可靠性提出了更高的要求，卡套式管道接头因此而产生。
卡套式管接头是一种便捷、可靠，易于安装拆卸的中髙压管路的联接方式。
最早由德国ERMETO公司于1930年发明，经过半个多世纪的发展，卡套式管 接头己成为世界上最为先进的一科管接头。目前，卡套式管接头被广泛应用于 化工、机械、电子、电力、航天、军工、医药、轻工和禾4ff等行业，工作压力 可高达40MPa。
卡套式管接头具体又分为单卡套式管接头和双卡套式管接头两种，单卡套 式管接头的不足之处在于(1)无温差补偿功能，在温度变化大的环境中密封 性能大大下降；(2)重复拆装性能差，拆装多次后易泄漏，卡套或接头体就不 能用；(3)对装配技能要求高，需特殊专用的卡套预装器，装配的一致性差；(4) 抗冲击、震动性能较差。
为了克服单卡套式管接头的以上缺陷，在欧美随后又研制出了双卡套式管 接头，由于其精湛的工艺，优良的品质，优美的外观，优秀的"0"泄漏的密封 性能，异军突起，在机械、液压、空调、航天等领域大展身手，成为一种优秀 的管路连接方式。
双卡套式管接头在我国的应用从上世纪80年代弓l进国外产品开始，己经有 20多年的历史。于上世纪90年代开始，国内许多企业开始仿制生产双卡套式管 接头。然而，到目前为止产品性能与国外进口产品相比仍差距很大。大部分要求较高的企业还是花高价从国外进口，并且需求量很大。但是，从国外进口成 本太高，因此无法实现批量，从而阻碍了其进一步的推广应用。其主要不足之 处在于(1)连接强度低；(2)抗振动性能差；(3)后卡套刃口的强度不够或者
刃口硬度太高而导致刃口开裂和剥落；(4)随着载荷和环境温度的增加密封性
能变差。
发明内容
为了克服现有双卡套式管接头的连接强度低、后卡套刃口的强度不够或者 刃口硬度太高而导致刃口开裂和剥落以及随着载荷和环境温度的增加密封性能 变差等缺陷，本发明提供了一种双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头及其使 用方法，该种双卡套式管接头不仅大幅度提高了管接头的连接强度，而且在满 足后卡套刃口具有强度的前提下，保证刃口保持良好的塑韧性从而可以避免卡 套刃口的开裂和剥落，使得管接头的密封性能得到明显改善，在加热环境下管 道系统的连接强度和密封性能得到显著提高。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是
一种双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，具有接头体、卡套、螺母， 接头体与螺母通过螺纹连接，在接头体、螺母之间设有卡套，卡套为前卡套、 后卡套组成的双卡套，前卡套、后卡套依次安装于接头体、螺母之间，前卡套 为锥形圆环，前卡套与接头体通过锥面配合，后卡套为带法兰的圆环，后卡套
的法兰端与螺母内表面配合，后卡套另一端与前卡套通过锥面配合；后卡套的 表面有富Cr渗氮层，螺母内表面有镀银层。
所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，前卡套的后内锥面角度a 为76-85度。
所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，采用电刷镀银工艺对螺母 内表面进行镀银处理。
所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，后卡套的表面采用富Cr离 子渗氮处理，富Cr离子渗氮层中Cr含量为20-40wt%，渗层硬度在Hva3400-800 范围内、渗层厚度在0.02-0.1毫米范围内可调。
所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头的使用方法，具体步骤如下
(1) 将管子插入接头体中，把管子一直插至嗾头体一端底部；
(2) 柠紧螺母，螺母推进后卡套向前运动，同时后卡套推动前卡套向前， 接头体的内锥孔向内挤压前卡套，使前卡套消除它的内径与管子外径之间的间(3) 随着前卡套向前向内运动，前卡套的后缘由后卡套抬起而移向接头体 内锥孔密封的位置，随着螺母推力的增大，前卡套压入管子使管子产生更大的 变形成为第一级紧固密封的支撑；同时接头体内锥孔与前卡套接触面积的增大， 更大的阻力迫使后卡套的前端向内移动，从而在管子上形成第二级紧固密封的
支撑；
(4) 在用扳手拧紧螺母ll/4圈时'，螺母在前进的运动过程中，完成了密封 和紧固的作用，这样就形成了双密封、双紧固支撑的双保险高强度耐压密封结 构。
本发明的有益效果是
u)本发明卡套几何形状尺寸的修正和螺母内表面镀银处理。前卡套的后 内锥面角度设计为80度左右，从而改善了卡套的变量和力矩；调整接头体底部
几何形状，从原设计的直角形改为局部圆锥形，这样在管子安装时既保证了管 子的直线度，又增加了管子安装时的微量调节。因此，安装力矩可以大大降低。 采用电刷镀银工艺对螺母内表面进行镀银处理后，不但可以提高螺纹配合时的
自润滑性能、减少力矩，而且能有效地防止螺纹配合咬死现象；
(2) 本发明后卡套的表面功能性强化处理。经过多方考证，最终确定后卡 套采用富Cr离子渗氮处理。富Cr离子渗氮层中Cr含量为20-40wt%，渗层硬 度在Hvo.3400-800范围内、渗层厚度在0.02-0.1毫米范围内可调。通过富Cr离 子渗氮处理，后卡套的表面强度得到提高的同时其材料内部仍可保持足够的塑 韧性，从而可以大幅度提高管接头的连接强度，有效地抑制了刃口的开裂禾口剥 落。另外，由于富Cr离子渗氮层中高的Cr含量，可以显著改善在加热环境下 管道系统的连接强度和密封性。
(3) 本发明结构简单，密封性能可靠，i柳方便，反复拆装性能好，可以 大幅度提高管道系统的连接强度，安装力矩大大降低，抗振动和抗螺纹咬合性 能得到明显改善，在加热环境下管道系统的连接强度和密封性能得到显著提高。
图l(a)-图l(b)为本发明的连接结构原理示意图。图l(a)为主视图；图l(b) 为前卡套剖面放大图。其中，l接头体；2前卡套；3后卡套；4螺母；5前外锥 面；6后内锥面。
图2为实施例1连接结构示意图。
图3为实施例2连接结构示意图。
图4为实施例3连接结构示意图。图5为实施例4连接结构示意图。
图6为实施例5连接结构示意图。 图7为实施例6连接结构示意图。 图8为实施例7连接结构示意图。 图9为实施例8连接结构示意图。 图10为实施例9连接结构示意图。 图11为实施例IO连接结构示意图。 图12为实施例11连接结构示意图。 图13为实施例12连接结构示意图。 图14为实施例13连接结构示意图。 图15为实施例14连接结构示意图。 图16为实施例15连接结构示意图。 图17为实施例16连接结构示意图。 图18为实施例17连接结构示意图。 图19为实施例18连接结构示意图。 图20为富Cr渗氮处理后不锈钢制管道连接用后卡套照片。 图21为蚀刻处理后富Cr离子渗氮层的端面形貌。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明双卡套式管接头是由接头体l、前卡套2、后卡套3和 螺母4所组成的一个结构紧凑的密封和加紧装置，接头体1与螺母4通过螺纹 连接，前卡套2、后卡套3依次安装于接头体1、螺母4之间，前卡套2为锥形 圆环，前卡套2与接头体1通过锥面配合，后卡套3为带法兰的圆环，后卡套3 的法兰端与螺母内表面配合，后卡套3另一端的前外锥面5与前卡套2的后内 锥面6通过锥面配合，本实施例前卡套2的后内锥面角度a为80度。使用时， 首先将管子插入接头体l中(一定要把管子一直插到底部)，用扳手拧紧螺母4， 螺母4推进后卡套3向前运动，同时后卡套3推动前卡套2向前，接头体1的 内锥孔向内挤压前卡套2，使前卡套2消除它的内径与管子外径之间的间隙，随 着前卡套2向前向内运动，它的后缘由后卡套3抬起而移向接头体1内锥孔密 封的位置，随着螺母4推力的增大，前卡套2压入管子使管子产生更大的变形 成为第一级紧固密封的支撑，同时接头体l内锥孔与前卡套2接触面积的增大， 更大的阻力迫使后卡套3的前端向内移动，从而在管子上形成第二级紧固密封的支撑。在用扳手拧紧螺母11/4圈时，螺母在前进一定距离的运动过程中，完 成了密封和紧固的作用。这样，就形成了双密封、双紧固支撑的双保险高强度 耐压密封结构。
如图2所示，实施例为直通终端接头(A型)，主体(接头体)是直通单元， 其一端为公制外螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管(直径Do)。
如图3所示，实施例为直通终端接头(B型)，主体是直通单元，其一端为 管外螺纹(直径d)或锥管外螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管 (直径Do)。
如图4所示，实施例为直通终端接头(C型)，主体是直通单元，其一端为 公制内螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管(直径Do)。
如图5所示，实施例为直通终端接头(D型)，主体为直通单元，其一端为 管内螺纹(直径d)或锥管内螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管 (直径Do)。
如图6所示，实施例为直角终端接头(A型)，主体是直角弯通单元，其一 端为公制外螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管(直径Do)。
如图7所示，实施例为直角终端接头(B型)主体是直角弯通单元，其一 端为管外螺纹(直径d)或锥管外螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的 配管(直径Do)。
如图8所示，实施例为直角终端接头(C型)主体是直角弯通单元，其一 端为公制内螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管(直径Do)。
如图9所示，实施例为直角终端接头(D型)主体是直角弯通单元，其一 端为管内螺纹(直径d)或锥管内螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的 配管(直径Do)。
如图10所示，实施例为直通中间接头，主体是直通单元，其二端均为双卡 套连接形式的同一规格配管(直径Do)。
如图11所示，实施例为直通中间异径接头，主体是直通单元，其二端均为 双卡套连接形式的不同规格配管(直径Dc、 Do')。
如图12所示，实施例为直角中间接头，主体是直角弯通单元，其二端均为 双卡套连接形式的同一规格配管(直径Do)。
如图13所示，实施例为直角中间异径接头，主体是直角弯通单元，其二端 均为双卡套连接形式的不同规格配管(直径Dc、 D /)。
如图14所示，实施例为三通中间接头，主体是正三通单元，其三端均为双卡套连接形式的同一规格配管(直径Do)。
如图15所示，实施例为四通中间接头，主体是正四通单元，其四端均为双 卡套连接形式的同一规格配管(直径Do)。
如图16所示，实施例为直通穿板接头，主体是直通单元，穿板安装，其二
端均为双卡套连接形式的同一规格配管(直径Do)。
如图17所示，实施例为压力表直通接头，主体是直通单元，其一端专用于 压力表的安装连接内螺纹(直径d)，另一端为双卡套连接形式的配管(直径D。)。
如图18所7，，实施例为管堵，堵住管子的终点配管(直径Do)。
如图19所示，实施例为阀门主体，其连接的二端均为双卡套连接形式的同 一规格配管(直径Do)。
如图20所示，富Cr渗氮处理后不锈钢制管道连接用后卡套照片，其内外 表面均经过抛光处理，表面呈银白色。
如图21所示，经蚀刻处理后富Cr离子渗氮层的端面形貌，可见内外刃渗 层厚度连续、均匀，而且表面有一层耐腐蚀的光亮层。
本发明可以采用电刷镀银工艺对螺母内表面进行镀银处理；另外，本发明 中富Cr离子渗氮层及其制备方法可以参见中国发明专利申请(申请号 200710012807.7，申请日2007年9月12日)。
权利要求
1.一种双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，具有接头体、卡套、螺母，接头体与螺母通过螺纹连接，在接头体、螺母之间设有卡套，其特征是卡套为前卡套、后卡套组成的双卡套，前卡套、后卡套依次安装于接头体、螺母之间，前卡套为锥形圆环，前卡套与接头体通过锥面配合，后卡套为带法兰的圆环，后卡套的法兰端与螺母内表面配合，后卡套另一端与前卡套通过锥面配合；后卡套的表面有富Cr渗氮层，螺母内表面有镀银层。
2. 根据权利要求1所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，其特征是前卡套的后内锥面角度a为76-85度。
3. 根据权利要求1所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，其特征是采用电刷镀银工艺对螺母内表面进行镀银处理。
4. 根据权利要求1所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头，其特征是后卡套的表面采用富Cr离子渗氮处理，富Cr离子渗氮层中Cr含量为20-40wt%，渗层硬度在Hvo,3400-800范围内、渗层厚度在0.02-0.1毫米范围内可调。
5. 根据权利要求1所述的双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头的使用方法，其特征是，具体步骤如下(1) 将管子插入接头体中，把管子一直插到接头体一端底部；(2) 拧紧螺母，螺母推进后卡套向前运动，同时后卡套推动前卡套向前，接头体的内锥孔向内挤压前卡套，使前卡套消除它的内径与管子外径之间的间I(3)随着前卡套向前向内运动，前卡套的后缘由后卡套抬起而移向接头体内锥孔密封的位置，随着螺母推力的增大，前卡套压入管子使管子产生更大的变形成为第一级紧固密封的支撑；同时接头体内锥孔与前卡套接触面积的增大，更大的阻力迫使后卡套的前端向内移动，从而在管子上形成第二级紧固密封的支撑；(4)在用扳手拧紧螺母ll/4圈时，螺母在前进的运动过程中，完成了密封和紧固的作用，这样就形成了双密封、双紧固支撑的双保险高强度耐压密封结构。
全文摘要
本发明涉及卡套式管接头技术，具体为双密封、双紧固支撑的双卡套式管接头及其使用方法。双卡套式管接头由接头体、前卡套、后卡套和螺母所组成，接头体与螺母通过螺纹连接，前卡套、后卡套依次安装于接头体、螺母之间；后卡套表面进行富Cr离子渗氮处理，螺母内表面进行镀银处理。将管子插入接头体中，用扳手拧紧螺母，螺母推进后卡套向前运动，同时后卡套推动前卡套向前，接头体的内锥孔向内挤压前卡套，使前卡套消除它的内径与管子外径之间的间隙，形成了双密封、双紧固支撑的双保险高强度耐压密封结构。该种双卡套式管接头密封性能可靠，使用方便，反复拆装性能好，可以大幅度提高管道系统的连接强度，安装力矩大大降低。
文档编号F16L19/00GK101625056SQ20081001227
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者于志明, 匡红卫, 朱义芳, 韩恩厚 申请人:中国科学院金属研究所