以止口端面周向键轴向导通实现静电导除的聚合物输油管接头的制作方法

本发明属于聚合物输油管连接技术领域，涉及一种聚合物输油管接头，尤其是一种可以实现静电导除的聚合物输油管接头，具体地说是一种以止口端面周向键轴向导通实现静电导除的聚合物输油管接头。

背景技术：

聚合物输油管以其质量轻、耐腐蚀、摩擦系数小、安装维修方便和易于泄漏检测等特点，已成为输油管市场上的主流产品而且该产品市场前景十分广阔。然而，聚合物输油管在油品输送过程中，其内壁会在摩擦、撞击等过程中产生静电荷。如果在导电不良的情况下，电荷积聚达到一定电量就会形成很高的电位，当带电体与不带电或静电电位很低的物体相接近时，就会发生放电产生火花，存在严重的安全隐患。可见，实现静电导除是聚合物输油管及其连接技术的核心关键问题之一。针对这一问题，目前聚合物输油管至少为三层结构即外层为强度层、内层为导电层、中间为粘结强度层与导电层的粘结层，如图1所示。

在实施输油管布放过程中，必将涉及输油管的连接问题。输油管在连接时大都采用弯管或直管接头，而目前市场上的输油管接头为单一聚合物材料（其多与输油管外层强度层材料一致）制成，即目前市场上的输油管接头并不具有静电导除功能，两段分离的聚合物输油管通过管接头连接后其内部导电层并未实现导通（图2），可见此时整个管路并未实现静电导除，安全隐患依然存在。为了实现静电导除，输油管连接时往往会在两段分离的聚合物输油管之间增加导电套管（图3）。导电套管以分布在圆周上两处凸起结构插入输油管时发生弹性变形后，以弹性接触的方式紧密贴紧输油管内部导电层，实现两段分离输油管周向导通，如图4所示。然而，该方案存在以下不足：其一，该方案虽实现了直管连接导通，但其增加了导电套管，必将带来成本增加。其二，其导电套管内壁以及连接处相对于光滑管壁而言，均对油品输送形成阻力，同时杂质也会在此处沉积，长期使用会带来静电连通可靠性下降等问题。其三，该方案不适用于以一定角度进行连接，或即使通过中间套管变形可用于角接，其成形性、工程现场适应性以及导通可靠性等均会不同程度地存在问题。

可见，目前尚无一种可实现静电导除的聚合物输油管接头尤其是弯管接头可供使用，一定程度限制了聚合物输油管在石油输送领域中的广泛应用。

技术实现要素：

本发明的目的是针对“目前尚无一种可实现静电导除的聚合物输油管接头尤其是弯管接头可供使用，一定程度限制了聚合物输油管在的石油输送领域中的广泛应用”的问题，发明一种以止口端面周向键轴向导通实现静电导除的聚合物输油管接头。

本发明的技术方案是：

一种以止口端面周向键轴向导通实现静电导除的聚合物输油管接头，其特征是：它包括聚合物管体1，其特征是所述的聚合物管体1的内部设有内凸的环体2，环体2的两个端面分别用作止口面与所需连接的聚合物输油管的端部相抵，在所述的环体2的内表面粘结有导电环3，环体2的两侧端面与导电环3的两侧端面平齐；导电环3的内径与聚合输油管内径一致，导电环3的厚度不小于聚合物输油管导电层的厚度，在导电环3两侧端面上均设有若干用作使需连接的两根聚合物输油管导电层轴向导通的周向键4，周向键4的长度方向两端点与管接头内壁圆心之间夹角θ不小于20度且不大于60度，在需连接的聚合物输油管的端面相对位置处加工有与所述周向键4尺寸相匹配的凹槽5，该凹槽5必须连通聚合物输油管的导电层6、粘结层7和强度层8，通过所述周向键4与凹槽5间的配合所产生的电气连接实现聚合物输油管连接后的导电层导通。

所述聚合物输油管接头为直管接头或弯管接头。

所述聚合物管体1和环体2上设有用作粘结导电环3的注胶通道9。

所述导电环的厚度不小于待连接聚合物输油管导电层厚度的2倍。

所述周向键4沿径向的宽度B不小于待连接聚合物输油管壁厚的四分之一。

所述周向键沿轴向的厚度A为待连接聚合物输油管壁厚的1/6-1/8。

所述周向键的两侧面形状是与管接头内壁同心的圆弧；所述周向键4与凹槽5之间为过盈配合或通过加装固定聚合物弹性连接件实现可靠的电气连接，聚合物弹性连接件为导电弹簧或导电簧片，弹性连接件活动插装在周向键与凹槽之间，或固定在周向键上或凹槽中。

所述周向键的个数不超过6个，当键数大于1时周向键在导电环端面所处圆周上呈均匀分布。

所述周向键在导电环左右端面所处圆周上其位置相差均布角的1/2。

所述周向键的截面形状可以为梯形、圆弧形、矩形中的一种。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述聚合物输油管接头，不仅解决了增加导电套管带来的诸如内壁不光滑对油品输送形成阻力、长时间使用静电导除可靠性下降等问题；而且可制作成适合输油管角接用弯管接头，从而解决了目前输油管需以一定角度连接时无法实现静电导除的难题。

（2）本发明所述聚合物输油管接头，通过对导电环端面上周向键的截面形状、分布位置、数量等的合理设计，可保证输油管连接面存在较大平面度误差时的连接可靠性。

（3）本发明所述聚合物输油管接头，导电环左右端面上的周向键错开一个均布角，当采用本发明所述聚合物输油管接头连接两段分离输油管尤其是以一定角度连接时受力更加均匀，方便施工并保证连接可靠。

（4）当采用周向键个数不小于2个的本发明所述聚合物输油管接头连接输油管时，在其中一个损坏时不影响静电导除的效果，具有很强的现场工程适应性。

附图说明

图1 三层聚合物输油管的结构示意图；

图2 市场上现有单一材料输油管接头结构示意图；

图3 以径向导通实现静电导除用导电套管结构示意图；

图4 采用导电套管实现静电导除输油管连接示意图；

图5 本发明所述输油管接头结构示意图；

图6 采用本发明所述输油管接头连接示意图；

图7 周向键在导电环左右端面所处圆周上位置示意图（键数为2）

图8 梯形周向键横截面示意图；

图9 圆弧形周向键横截面示意图；

图10 矩形周向键横截面示意图。

具体实施方式

如图5-10所示。

实施例一。

一种以止口端面周向键轴向导通实现静电导除的聚合物输油管接头，它包括聚合物管体1，其特征是所述的聚合物管体1的内部设有内凸的环体2，环体2的两个端面分别用作止口面与所需连接的聚合物输油管的端部相抵，在所述的环体2的内表面粘结有导电环3，环体2的两侧端面与导电环3的两侧端面平齐；导电环3的内径与聚合输油管内径一致，导电环3的厚度不小于聚合物输油管导电层的厚度，在导电环3两侧端面上均设有若干用作使需连接的两根聚合物输油管导电层轴向导通的凸出在导电环侧面的周向键4，周向键4的长度方向A两端点与管接头内壁圆心之间夹角θ不小于20度且不大于60度，在需连接的聚合物输油管的端面相对位置处加工有与所述周向键4尺寸相匹配的凹槽5，该凹槽5必须连通聚合物输油管的导电层6、粘结层7和强度层8，通过所述周向键4与凹槽5间的过盈配合（也可通过加装聚合物弹性连接件来实现，聚合物弹性连接件可直接放在周向键与凹槽之间，也可预先焊接在周向键或凹槽中，弹性连接件可为金属弹簧或簧片）所产生的弹性变形实现输油管连接后的导电层导通，如图6所示。

所述聚合物输油管接头，可以是直管接头，也可以是弯管接头

所述聚合物输油管接头的外层聚合物管体1设有用作粘环体2和导电环3的注胶通道9。通过注胶通道9在导电环3和环体2之间形成粘结层11从而实现导电环3的固定。

所述导电环的厚度不小于待连接输油管导电层厚度的2倍。

所述周向键的键宽B不小于待连接输油管壁厚的四分之一。

所述周向键的键厚C为待连接输油管壁厚的1/6-1/8。

所述周向键的两侧面形状是与管接头内壁同心的圆弧。

所述周向键的个数不超过6个，当键数大于1时周向键在导电环端面所处圆周上呈均匀分布。

所述周向键在导电环左右端面所处圆周上其位置相差均布角的1/2。

所述周向键的截面形状可以为梯形、圆弧形、矩形中的一种。

在采用本发明所述聚合物输油管接头连接输油管时，先在待连接输油管端面上采用相关工具加工出与本发明所述输油管接头周向键统一规格的凹槽，然后将待连接输油管与输油管接头连接，连接时需将输油管接头周向键插入输油管端面已加工好的凹槽中并保证键侧面紧密配合；同时，为保证连接不松动，采用现有输油管连接通用技术即在连接处涂抹或注入热熔胶对其进行胶结，即可达到整个输油管路中导电层导通实现静电导除。

实施例二。

本实施例与实施例一的区别在于所述的周向键4的长度方向两端点与管接头内壁圆心之间夹角θ为60度，连接输油管时该周向键插入输油管端面已加工好与之相配合的同一规格凹槽5中，通过周向键侧面与输油管凹槽侧面间的过盈配合所产生的弹性变形实现输油管连接后的导电层导通。

所述聚合物输油管接头为直管接头。

所述导电环的厚度为待连接输油管导电层厚度的2倍。

所述周向键的键宽为待连接输油管壁厚的四分之一。

所述周向键的键厚为待连接输油管壁厚的1/6。

所述周向键的个数2个，其在导电环端面均布即所处圆周上位置相差180度，且在导电环左右端面所处圆周上其位置相差90度，如图7所示。

所述周向键的截面形状为梯形（图8）。

实施例三。

本实施例与实施例一的区别在于周向键4长度方向两端点与管接头内壁圆心之间夹角θ为30度，连接输油管时该周向键插入输油管端面已加工好与之相配合的同一规格凹槽中，通过周向键侧面与输油管凹槽侧面间的过盈配合所产生的弹性变形实现输油管连接后的导电层导通。

所述聚合物输油管接头是直角弯管接头。

所述导电环的厚度为待连接输油管导电层厚度的3倍。

所述周向键的键宽为待连接输油管壁厚的三分之一。

所述周向键的键厚为待连接输油管壁厚的1/7。

所述周向键的个数3个，其在导电环端面均布即所处圆周上位置相差120度，且在导电环左右端面所处圆周上其位置相差60度。

所述周向键的截面形状为圆弧形（图9）。

实施例四。

本实施例与实施例一的区别在于周向键4长度方向两端点与管接头内壁圆心之间夹角θ为20度，连接输油管时该周向键插入输油管端面已加工好与之相配合的同一规格凹槽中，通过周向键侧面与输油管凹槽侧面间的过盈配合所产生的弹性变形实现输油管连接后的导电层导通。

所述聚合物输油管接头是120度角弯管接头。

所述导电环的厚度为待连接输油管导电层厚度的4倍。

所述周向键的键宽为待连接输油管壁厚的二分之一。

所述周向键的键厚为待连接输油管壁厚的1/8。

所述周向键的个数4个，其在导电环端面均布即所处圆周上位置相差90度，且在导电环左右端面所处圆周上其位置相差45度。

所述周向键的截面形状为矩形（图10）。

对于本领域技术人员而言，实施例一至四的参数及形状均可进行等效替换。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。