一种带有功能单元的柔性管接头的制作方法

本发明涉及一种柔性管接头，尤其是涉及一种带有功能单元的柔性管接头。

背景技术：

随着陆地及海洋油气大量开采及储运，油气中腐蚀性介质、矿化物、卤素对输送钢管有极大的腐蚀作用，2～3年就需要更换。柔性管作为油气输送行业的新兴产品，跟钢管比具有耐腐蚀性好、柔性好、重量轻、易铺设等优点，目前越来越多的油田开始使用柔性管替代钢管。柔性管由于其特殊制造工艺，使其能够附加功能单元，即在柔性管结构中布设光纤、电缆等单元，从而实现对柔性管连接设备的动力供应以及状态监测等，这种概念虽然是近几年才刚刚提出，但是已经有很多制造企业和用户表现出浓厚的兴趣，预测这种管道也是未来行业发展的趋势。

由于柔性管单根最大连续长度有限，不可避免的需要加设中间接头，提高了柔性管内附加功能单元的技术难度，实现这种技术最大的难点在于中间接头的处理，既要保证接头整体强度、安全性能、密封性能，又要保证光纤和电缆的完好性。目前柔性管接头方式可以分为以下几种：螺纹连接、扣压连接、热熔套连接、机械连接、脐带缆连接等。采用螺纹连接需要转动管道接头，而功能单元通常比较脆弱，且不能随之转动，很容易被扯断；采用扣压连接容易压断靠近外层的功能单元；采用热熔套连接容易使光纤单元过热破坏；采用传统机械连接则无法保证接头的密封性；采用脐带缆连接，其接头结构非常复杂，且尺寸过大，限制管道产品的应用范围。

技术实现要素：

本发明就是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、安全可靠的带有功能单元的柔性管接头。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种带有功能单元的柔性管接头，其包括接头本体，接头本体内部设有流体通道，接头本体一端设有可插入柔性管开口内的内插筒部，内插筒部外周向设有一个或多个环状密封楔块，密封楔块外周向设有环状接头外套，接头外套内壁形状与密封楔块外壁形状相吻合，并紧密配合，通过接头外套弹性紧固力挤压密封楔块可将柔性管密封固定在内插筒部上；接头本体壁内设有一个或多个预留通道，预留通道一端开口于内插筒部末端，预留通道另一端开口于远离内插筒部方向的接头本体外侧壁上，预留通道内设有过渡功能单元，过渡功能单元两端分别设置在预留通道的两端开口处。

优选地，密封楔块沿内插筒部中轴线方向呈阶梯式分布，且与内插筒部中轴线夹角逐渐变小。

优选地，密封楔块上还设有环形平台；接头外套内设有螺栓，螺栓贯穿接头外套，且螺栓底部紧抵在环形平台和接头本体外侧壁上。

优选地，密封楔块为三个，分别为第一密封楔块、第二密封楔块、第三密封楔块，第一密封楔块、第二密封楔块、第三密封楔块沿内插筒部中轴线方向呈阶梯式分布，且与内插筒部中轴线夹角分别为α、β、γ，上述α、β、γ角度数值分别为10°、5°、3°；第一密封楔块上还设有第一环形平台，第二密封楔块上还设有第二环形平台，第三密封楔块上还设有第三环形平台。

优选地，接头外套与第一密封楔块末端连接处设有预留装配环形沟槽。

优选地，柔性管管壁壁内埋设功能单元，功能单元由一条或多条导线组成，且围绕柔性管中轴线呈螺旋式线圈结构。

优选地，过渡功能单元两端分别设有第一锥型密封和第二锥型密封，第二锥型密封与功能单元通过快速过渡接头相连接，第二锥型密封与快速过渡接头卡合连接。

优选地，第一锥型密封和第二锥型密封锥度为2°～6°。

优选地，内插筒部外壁设有一个或多个环形凹槽，环形凹槽设有密封垫圈。

优选地，接头本体另一端还设有法兰连接部，法兰连接部设有法兰连接孔和o型圈槽。

本发明的有益效果：本发明提供一种带有功能单元的柔性管接头，通过机械压紧密封和预留功能单元通道并加锥型螺纹密封的形式，结构简单，克服了传统接头形式不能满足带功能单元柔性管使用要求的缺点，能够实现高压密封，既保证了接头整体强度、安全性能、密封性能，又保证了光纤和电缆的完好性，实现了功能单元在柔性管中的完美融合，进一步扩大了柔性管的优势和应用范围，对优化油气开采中的设备布局，实时监测管道状态，实现柔性管应用数据化、远程化管理提供了必要的基础。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图1的b部的局部放大图；

图4为图1的c部的局部放大图；

图5为图1中的密封楔块的放大图；

图6为本发明装配带有功能单元的柔性管的结构示意图；

图7为图6的d部的局部放大图。

图中符号说明：1.接头本体；2.流体通道；3.柔性管；4.内插筒部；5.密封楔块；51.第一密封楔块；52.第二密封楔块；53.第三密封楔块；6.接头外套；7.预留通道；8.过渡功能单元；9.环形平台；91.第一环形平台；92.第二环形平台；93.第三环形平台；10.螺栓；11.预留装配环形沟槽；12.功能单元；131.第一锥型密封；132.第二锥型密封；14.快速过渡接头；15.环形凹槽；16.密封垫圈；17.法兰连接部；18.法兰连接孔；19.o型圈槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的产品，如无特殊规定，均为常规的市售产品。

如图1-图7所示，本发明提供一种带有功能单元的柔性管接头，其包括接头本体(1)，接头本体(1)内部设有流体通道(2)。接头本体(1)一端设有可插入柔性管(3)开口内的内插筒部(4)，内插筒部(4)外周向设有3个环状密封楔块(5)，分别为第一密封楔块(51)、第二密封楔块(52)、第三密封楔块(53)，密封楔块(5)采用分离式结构，方便加工以及安装拆卸；第一密封楔块(51)、第二密封楔块(52)、第三密封楔块(53)沿内插筒部(4)中轴线方向呈阶梯式分布，且与内插筒部(4)中轴线夹角分别为α、β、γ，上述α、β、γ角度数值分别为10°、5°、3°，密封楔块(5)采用阶梯式布置，有利于载荷平稳过渡；第一密封楔块(51)上设有第一环形平台(91)，第二密封楔块(52)上设有第二环形平台(92)，第三密封楔块(53)上设有第三环形平台(93)。

本发明密封楔块(5)外周向设有环状接头外套(6)，接头外套(6)内壁形状与密封楔块(5)外壁形状相吻合，并紧密配合。接头外套(6)内设有若干个螺栓(10)，螺栓(10)贯穿接头外套(6)，且螺栓(10)底部分别紧抵在第一环形平台(91)、第二环形平台(92)、第三环形平台(93)和接头本体(1)外侧壁上。通过螺栓(10)的弹性紧固力挤压，一方面使接头外套(6)与密封楔块(5)紧密连接，进而使密封楔块(5)摩擦锁紧柔性管(3)，使其密封固定在内插筒部(4)上，实现整体结构的密封，另一方面保证了接头整体强度、安全性能、密封性能，第三，在安装过程中，密封楔块(5)摩擦锁紧柔性管(3)，柔性管(3)受力均匀，不容易压断管内的功能单元(12)。

埋设在柔性管(3)管壁壁内的功能单元(12)由4条相互隔离的导线组成，该4条导线分别围绕柔性管(3)中轴线呈螺旋式线圈结构，并从柔性管(3)端部穿出，并分别与快速过渡接头(14)相连接；功能单元(12)在柔性管(3)中的螺旋式线圈结构，一方面避免了传统导线间相互干扰或者缠绕等问题，另一方面当柔性管(3)弯曲变形时，功能单元(12)不容易断裂。本发明接头本体(1)壁内相应的设有4个预留通道(7)，每个预留通道(7)一端开口于内插筒部(4)末端，另一端开口于远离内插筒部(4)方向的接头本体(1)外侧壁上，预留通道(7)内设有过渡功能单元(8)，过渡功能单元(8)两端分别与设置在预留通道(7)的开口处的第一锥型密封(131)和第二锥型密封(132)相连接，第一锥型密封(131)和第二锥型密封(132)锥度为2°～6°(锥度为锥型密封的圆锥面与锥型密封中轴线的夹角)。第一锥型密封(131)设置在接头本体(1)外侧壁上，可与外界测量仪器相连接；第二锥型密封(132)与连接有功能单元(12)的4条导线的快速过渡接头(14)一一卡合连接，一方面快速过渡接头(14)保证了安装的便捷，另一方面第一锥型密封(131)和第二锥型密封(132)保证了密封性能完好，第三使功能单元(12)预留一定伸缩量，能够保证柔性管(3)在承受外部载荷发生变形的过程中不会破坏功能单元(12)，提升了柔性管接头的承载能力。

本发明接头外套(6)与第一密封楔块(51)末端连接处设有预留装配环形沟槽(11)，考虑了接头外套(6)、密封楔块(5)以及螺栓(10)在安装过程中合理的加工误差，使安装更加方便、高效。

本发明内插筒部(4)外壁设有一个或多个环形凹槽(15)，环形凹槽(15)设有密封垫圈(16)，提高内插筒部(4)与柔性管(3)的密封性；优选的，密封垫圈(16)由丁腈橡胶材料制成。

本发明接头本体(1)另一端还设有法兰连接部(17)，法兰连接部(17)设有法兰连接孔(18)和o型圈槽(19)，与另外一根柔性管相连接。

本发明工作原理为：本发明采用密封楔块(5)摩擦锁紧方式，通过压紧螺栓(10)实现整体结构的密封，通过预留通道(7)实现功能单元从内到外的过渡，并且预留通道(7)两端分别采用第一锥型密封(131)和第二锥型密封(132)密封，从而保证整体结构的承压能力。本发明专利通过采用摩擦锁紧和锥型密封型式，解决了带有功能单元的柔性管密封和完整性问题。采用这种方式还可以使功能单元(12)预留一定伸缩量，因此能够保证柔性管(3)在承受外部载荷发生变形的过程中不会破坏功能单元(12)。

惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。