复合锚固体和利用该锚固体的管道连接装置及其安装方法与流程

本发明涉及一种管道接口装置，特别是涉及一种用于管道接口的复合锚固体和利用该锚固体的管道连接装置及其安装方法。

背景技术：

传统的管道接口为了连接稳固，需要在接口处设置自锚结构，有自锚结构的管道接口结构简单，安装方便，在市政工程、输油输气等领域有广泛的应用。

现有接口主要分两类，一类是有自锚环结构，另一类是无自锚环结构。自锚环结构通过在插口设置凸起的自锚环，在承口设置挡环，插口插入承口后利用挡环将凸起的自锚环限制在承口内，达到接口自主锚固的目的，如公开号为CN102297297A的中国发明专利中公开的一种“具有锚定结构的承插式管道接口”。此类限制型接口的不足之处在于，结构相对复杂，成本较普通管材高，自锚环一般是在插口端堆焊形成，工艺相对复杂，一般不能现场制作，而且现场安装时管材不能切割，管线设计变动时施工不便，时常造成工程延误。无自锚环结构是采用其他结构保证自锚。例如，公开号为CN1103149A的中国发明专利申请中公开了一种改进型钢牙自锚接口，其钢牙和弹性体也是与密封胶圈相分离的，其工作时自锚机构的一部分在自锚仓外部，利用部分弹性元件卡于承口端面，从而提供拉紧力使得钢牙压紧在管道外壁，该种结构虽然较自锚环结构相对简单且不需堆焊自锚环，工艺也大大简化，但是，其钢牙受到的拉紧力却容易因外部因素影响，导致自锚性能不够稳定，并且，该自锚结构是完整的整环，模具较大，制造费用高、不易于生产制造。

基于此，市场上又出现了一种采用密封胶圈上镶嵌钢牙来完成自锚连接的无自锚环结构。如图9、图10所示，专利号为5269569的美国发明专利中记载的用于压力管道连接的压紧机构，其插口3＇插入承口2＇后向外拔出时钢牙26＇会嵌入管材30＇插口端外壁，所以，利用管材30＇和钢牙26＇之间的嵌合力即可达到限制插口3＇从承口2＇内拔出的目的。但是，此类自锚接口采用钢牙26＇嵌入在整体的环形密封橡胶圈14＇上，密封橡胶圈14＇制造工艺复杂，且由于硬度受到密封性要求的限制，所以自锚性能一般不理想，只能应用于低压状态，无法满足中高压的应用要求，这就使得运行管线内部产生水锤时接口漏水风险急剧增大。而且，在实际安装过程中，需要安装人员将整个密封橡胶圈14＇装入对应的锚固仓13＇内，一般需要弯出两到三个“几”字弯才可顺利装入，同时，钢牙26＇的存在使整个密封橡胶圈14＇的刚性增加，在安装过程中很难调整钢牙26＇的位置，往往需要多人配合才可完成，安装耗时长，工序繁杂，且不易保证安装质量，造成人工浪费。另外，密封橡胶圈14＇的环状结构也使其在运输过程中体积较大，不易码放，造成运输成本增加。还有，对于不同口径的管件，需要对应尺寸的专门模具生产不同口径的橡胶圈，造成生产成本增加，同时生产组织更为麻烦，生产效率比较低。

另外，公开号为CN101044349A的中国发明专利中还公开了一种锁紧环，这是无自锚环结构的一种变形，其针对整体密封胶圈的缺点，采用硬化金属制成的带齿的刚性节段和由弹性材料制成的连接元件组成锁紧环，但由于其采用的是金属段加弹性节连接的方式，金属段尺寸巨大，加工难度高，增加制造成本，且实际使用中，由于其弹性元件尺寸较小，管道外径处于公差下限时，弹性元件提供的拉紧力将急剧减小，自锚效果难以实现，并且管道表面往往具有一定弧度，金属环无法完全贴靠在承口上，所以钢牙不能保证接触到管身，这也容易导致自锚功能失效。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种生产制造简单、使用方便、锚固效果好、承压能力高且适配于不同管径管材的复合锚固体。

本发明复合锚固体，包括弹性体、齿条，所述弹性体为底宽顶窄的直条形多面体，其底面、左端面、右端面均为平面，顶面为平面与平面曲折连成的曲面，所述底面呈等腰梯形状，若干个齿条间隔镶嵌在所述弹性体的长度L方向上，所述齿条的锯齿的齿顶的方向基本与连成所述曲面的各平面的长边平行，所述弹性体的水平面上还开设有若干个沿其长度L方向均布的退让部，沿所述弹性体的宽度W方向，一个所述齿条与至少一个退让部相邻。

本发明复合锚固体，其中所述退让部为沿所述弹性体的高度H方向延伸的凹槽或通孔。

本发明复合锚固体，其中所述锯齿的齿顶角α为50°至90°，所述弹性体的邵氏硬度为40HA～90HA。

本发明复合锚固体，其中所述锯齿的齿顶角α为65°至75°，所述弹性体的邵氏硬度为55HA～70HA。

本发明复合锚固体，其中所述锯齿的齿顶角α为70°。

本发明还提供了一种利用上述复合锚固体的管道连接装置，包括承口和插口，所述承口一端内壁上设有均为凹槽形的锚固仓和密封仓，所述密封仓内装设有密封件，在所述锚固仓内装有由至少一个所述复合锚固体首尾相接形成的环形锚固体，所述锯齿位于所述环形锚固体径向内侧且所述锯齿的齿顶朝向所述承口的里侧，所述锚固仓的最大周长小于所述环形锚固体的最大周长，所述环形锚固体的最小内径R小于插口的外径r，所述锯齿与所述插口的外壁咬合。

本发明还提供了一种上述管道连接装置的安装方法，包括如下步骤：

A、将所述密封件置于所述密封仓内；

B、将至少一个所述复合锚固体压入所述锚固仓中首尾相接形成所述环形锚固体；

C、将所述插口沿其轴向逐渐插入所述承口内，所述弹性体及退让部被压缩，直至所述锯齿与所述插口的外壁紧密咬合。

本发明的上述技术方案与现有技术相比至少具有以下有益效果：

1、相比传统整体环形或钢件分段环形的自锚结构，本申请的复合锚固体在生产时为直条形，生产模具更加简单，模具的加工制作也更为方便，大大提高了模具制作或定型加工生产效率，使得生产成本大大降低，甚至不同管径的承插管件可以使用同一个模具，只需要略微调整复合锚固体的长度或增加压入锚固仓中的复合锚固体的个数即可，这就使生产效率有了大幅度的提升，同时，直条形的复合锚固体较传统的环形锚固件占用空间小，运输也更加方便。

2、采用齿条和弹性体组成复合锚固体，利用弹性体的压紧力来保证齿条上的锯齿锚固插口外壁，使得锚固件结构大大简化、稳定性提高，同时避免了弹性元件提供拉紧力不足的问题。

3、对于不采用退让部的锚固件，当承插管件接口设计间隙分别处于最大和最小的情形时，由弹性体压缩产生的压紧力相差巨大，尤其设计间隙最小时，安装阻力很大，本发明在齿条一侧的弹性体上设置了退让部，有效地减小了安装阻力，提高了安装效率。

4、复合锚固件安装时，直接将其压入到对应锚固仓中，使其首尾相抵形成环形结构，不需要额外的配件和专用的安装工具即可方便快捷地将其固定到承口中，确保有效锁定承口和插口，并且，由于环形锚固体和锚固仓外形匹配，环形锚固体在锚固仓内只有锚固功能，没有密封性能，与外界因素或承口的其他仓室不发生干涉，故锁定性能更加稳定、可靠，不会因外界因素影响而松动。

本发明复合锚固体和利用该锚固体的管道连接装置及其安装方法的其它细节和特点，通过阅读结合附图详加描述的实施例即可清楚明了。

附图说明

图1为本发明复合锚固体的立体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的右视剖面图；

图4为插口插入前本发明的管道连接装置使用状态主视图；

图5为图4中环形锚固体的立体结构示意图；

图6为图4中A处的局部放大图；

图7为插口插入后本发明的管道连接装置锚固状态主视图；

图8为图7中B处的局部放大图；

图9为现有的用于压力管道连接的压紧机构插口插入前未锚固状态的示意图；

图10为现有的用于压力管道连接的压紧机构插口插入后锚固状态的示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的复合锚固体1，包括弹性体4，为获得适当的形变效果，弹性体4的邵氏硬度为40HA～90HA，优选为55HA～70HA。弹性体4为底宽顶窄的直条形多面体。其底面41、左端面42、右端面均为平面，顶面44为平面与平面曲折连成的曲面。其中，底面41为等腰梯形，顶面44包括与底面41的前棱边连接的前连接平面441、与前连接平面441连接的过渡平面442、与过渡平面442连接的水平面443、与水平面443连接的过渡斜面444。过渡斜面444与底面41的后棱边之间通过弧面445连接。齿条2从过渡平面442上嵌入弹性体4内，齿条2上设置有锯齿21，锯齿21齿顶的方向基本与过渡平面442的前、后棱边平行。4个齿条2间隔镶嵌在弹性体4的长度L方向上，当然，齿条2的个数可以根据承插管件管径大小确定，当管径较大，需要较长的弹性体4时，就需要增加齿条2的数量，反之则减少齿条2的数量。而且，多个齿条2可均布或不均布在弹性体4的长度L方向上。同时，在长度L方向上，多个齿条2既可以沿弹性体4的长轴线(长度L方向)排列成一条直线，也可以沿长轴线交错布置。为保证锚固效果，该齿条2采用硬质材料制成，例如，可以采用金属、合金、陶瓷或其它硬度相当的材料制成，本实施例的齿条2采用钢制成。上述锯齿21的齿尖顶角α为50°至90°，优选65°至75°，本实施例为70°。为保证与插口的咬合效果，沿复合锚固体1的宽度W方向，锯齿21设置有三排。该锯齿21的排数还可以根据锚固需求适当增加，此处不一一列举。弹性体4的水平面443上还开设有4个沿其长度L方向均布的退让部3，沿弹性体4的宽度W方向，一个齿条2与一个退让部3相邻，必要时，也可以在齿条2附近设置两个及两个以上退让部3。该退让部3为沿弹性体4的高度H方向延伸的通孔。该通孔也可以变形为沿弹性体4的高度H方向延伸的凹槽。本发明的退让部3结构简单，加工方便。在承口插入过程中，齿条2沿弹性体4的宽度W方向移动，退让部3可被压缩，使得齿条2后部的弹性体4提供的压紧力更加稳定，不会因为承插管件接口设计间隙在公差范围内的变化而导致齿条2受到的压紧力突变，解决了一般自锚接口在接口设计间隙处于公差下限时安装难度大的问题。

如图4、图6所示，利用上述复合锚固体1的管道连接装置(即自锚接口)中，承口10左端内壁上设有均为凹槽形的锚固仓11、密封仓12，内壁沿承口10径向向内延伸形成环形隔断肩101，环形隔断肩101位于锚固仓11与密封仓12之间，密封仓12内装设有密封件7。如图5所示，3个如图1所示的复合锚固体1首尾相接围合形成环形锚固体20，具体地，3个弹性体4弯曲后相邻左、右端面依次相抵围合成环形，锯齿21位于环形锚固体20径向内侧。当然，该环形锚固体也可以由一条长度较长的复合锚固体形成，即将该复合锚固体的弹性体的左、右端面相接即可。上述锚固仓11的最大周长小于环形锚固体20的最大周长，环形锚固体20需挤压变形弯曲后才能置于锚固仓11内，以避免环形锚固体20从锚固仓11中脱落。环形锚固体20的外形与锚固仓11配合，具体地，弹性体4底宽顶窄，较宽的底面41以及与该底面41连接的弧面445均与锚固仓11的内壁贴合，保证了安装精度。如果弹性体4底部与顶部同宽，安装完成后，其底部的压缩比远小于顶部的压缩比，安装后的环形锚固体20不稳定，为规避该问题，本发明的弹性体4采用上述底宽顶窄的设计，使得弹性体4顶部和底部的压缩状态更加合理，相邻两个弹性体4的左右两个端面能更好的抵靠，有利于形成结构稳定的环形锚固体20。为使插口13插入时对弹性体4产生足够的压紧力，环形锚固体20的最小内径R小于插口13的外径r。锯齿21的齿尖朝向承口10里侧，以便插口13插入承口10内后，锯齿21能与插口13的的外壁131牢固咬合。锯齿21与外壁131咬合后，插口13转动时可带动环形锚固体20在锚固仓11内沿承口10周向转动。本发明的连接装置中，锯齿21起到锚固接口的作用，退让部3的存在能在安装时弹性体4能够被充分压缩给金属件齿条2提供充足的退让空间。

上述管道连接装置的安装方法，包括如下步骤：

A、将密封件7置于密封仓12内；

B、将3个复合锚固体1依次压入锚固仓11中首尾相接形成环形锚固体20；

C、将插口13沿其轴向逐渐插入承口10内，弹性体4及退让部3被压缩，使得锯齿21与外壁131紧密咬合。

如图7、图8所示，插口13插入已经安装好环形锚固体20和密封件7的承口10内，退让部3受挤压，所以齿条2上的锯齿21会与外壁131咬合，当插口13从承口10内拔出时，由于锯齿21齿尖朝向承口10里侧倾斜，所以锯齿21会咬合外壁131，阻止插口13的拔出，由此达到接口自锚的目的。可见，本发明的管道连接装置不需要自锚环、安装快捷、适应性强。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。