一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头的制作方法

本发明实施例涉及大宗气体储运设备与工艺系统的快速连接技术领域，特别是涉及一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头。

背景技术：

目前，大宗气体通常采用高压气瓶集装格和高压长管拖车的方式进行运输，高压气瓶集装格的总阀基本上还是采用常规的气瓶阀，因此工艺系统的连接方式还是原来连接气瓶阀的接头和夹具；由于常规气瓶阀的通径只有4mm，不能满足流量较高的工艺状况。高压长管拖车与工艺系统的连接方式通常采用专用的用于高压气体储运设备上的高压快速接头，这种接头内部具有复杂的锁定、闭锁、关断装置，结构复杂、维修困难、价格高、市场基本上被国外产品所垄断。另外这种接头需要严格的同轴配合，因此这种接头通常装备了保证同轴配合的附属部件，外部构造复杂，使用中容易产生泄漏问题。

通常工艺系统接口、长管托车接口、集装格接口之前都设置了过程截止阀门，在能够保证接头两端设备固定的情况下，快速接头内部的关断装置基本上没有用武之地，即使需要也可以过程设置相应的泄压、置换、管路来完成；因此没有必要设置，没有内部关断装置的接头不仅减少了流动阻力而且可以最大限度的缩减快速接头的内径，减小快速接头的外观尺寸。

快速接头的锁定、闭锁装置结构复杂，需要非常高的配合精度，加工难度较高，不易加工制造，这是这种产品价格超高的原因之一；另外这种连接的强度可靠性很难通过常规方法确定，通常需要采用有限元分析的方法进行设计，也是造成其价格昂贵的一个因素，对于定制产品更是如此。

目前，针对大宗气体储运方式的转变，市场迫切的需要一种廉价可靠的快速接头，满足大宗气体充装和输出需求，进而满足高压气体输送工艺和安全的要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种可适用于小管径且简单、廉价、可靠的高压快速接头。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头，其包括接头本体、突肩接管和套管；

所述接头本体呈一端敞口的中空柱体，所述接头本体的上端设有轴向内孔，其底部轴向设有与所述轴向内孔连通的第一连接管孔，所述第一连接管孔的孔径小于所述轴向内孔的孔径，所述轴向内孔的底面周向设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形密封圈，所述环形密封圈的厚度大于所述环形凹槽的深度，所述接头本体的外周下部设有安装平板，所述接头本体通过所述安装平板安装在高压气体储运设备上；

所述突肩接管的下端外周设有向外延伸的环形外突肩，所述环形外突肩的外径与所述轴向内孔的内径相匹配，所述突肩接管沿所述接头本体的轴向内孔插入所述接头本体中，且所述突肩接管的下端面与所述轴向内孔的底面密封对接，所述突肩接管的轴向设有与所述第一连接管孔连通的第二连接管孔；

所述套管套设在所述突肩接管外，所述套管的外径与所述环形外突肩的外径相适应，所述套管的下端面卡压在所述环形外突肩的上表面；

所述接头本体的轴向内孔的内壁周向加工有间隔设置的多段沿所述轴向内孔长度方向设置的内螺纹，所述套管的外周设有多段与所述内螺纹相匹配的外螺纹，且相邻所述内螺纹之间所对应的圆心角大于等于所述外螺纹所对应的圆心角；

所述突肩接管的中上部设有限位挡圈，所述套管的上端位于所述限位挡圈的下方，所述突肩接管的上端用于连接高压软管。

其中，多段所述内螺纹均布在所述接头本体的内壁周向，所述外螺纹均布在所述套管的外周；所述内螺纹和外螺纹的数量分别为三个；相邻所述内螺纹之间所对应的圆心角为60度。

其中，所述接头本体、突肩接管和套管同轴设置。

其中，还包括手柄，所述手柄连接在所述套管上端的外周径向。

其中，所述套管的上端外周设有向外延伸的环形凸缘，所述环形凸缘的径向设有用于连接所述手柄的连接孔。

其中，所述手柄与所述连接孔通过螺纹连接或焊接。

其中，所述限位挡圈与所述突肩接管通过螺纹连接。

其中，所述外螺纹和内螺纹采用锯齿形螺纹。

其中，所述安装平板上的四周设有多个安装孔。

其中，所述套管的环形凸缘位于所述接头本体的上端与所述限位挡圈之间。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头，包括接头本体、突肩接管和套管，采用接头本体呈一端敞口的中空柱体，所述接头本体的上端设有轴向内孔，其底部轴向设有与所述轴向内孔连通的第一连接管孔，所述第一连接管孔的孔径小于所述轴向内孔的孔径，所述轴向内孔的底面周向设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形密封圈，所述环形密封圈的厚度大于所述环形凹槽的深度，所述接头本体的外周下部设有安装平板，所述接头本体通过所述安装平板安装在高压气体储运设备上；所述突肩接管的下端外周设有向外延伸的环形外突肩，所述环形外突肩的外径与所述轴向内孔的内径相匹配，所述突肩接管沿所述接头本体的轴向内孔插入所述接头本体中，且所述突肩接管的下端面与所述轴向内孔的底面密封对接，所述突肩接管的轴向设有与所述第一连接管孔连通的第二连接管孔；所述套管套设在所述突肩接管外，所述套管的外径与所述环形外突肩的外径相适应，所述套管的下端卡压在所述环形外突肩的上表面；所述接头本体的轴向内孔的内壁周向加工有间隔设置的多段沿所述轴向内孔长度方向设置的内螺纹，所述套管的外周设有多段与所述内螺纹相匹配的外螺纹，且相邻所述内螺纹之间所对应的圆心角大于等于所述外螺纹所对应的圆心角，以保证外螺纹和内螺纹没有连接之前，所述套管的外螺纹能够沿相邻所述内螺纹之间的间隙快速插入所述接头本体内，插入后通过旋转一定的角度来完成套管与接头本体的螺纹连接，整个操作基本在5秒左右，实现了现场快速连接，所有承压构件均采用常规的结构形式，可以按照规则设计的方法进行设计和强度校核，设计简单，可靠性高，可以根据工艺条件对通径和耐压需求进行设计制造；采用螺纹副连接，因此不需要附加的对中固定附件，也不需要复杂的锁定、闭锁装置，采用常规的径向静密封方式，可靠性高，不会出现运行过程中的泄漏问题。由于设计加工简单方便，因此造价低，完全可以替代相应的进口产品，应用于没有特殊要求的过程连接，且尤其适用在小管径的场合；

所述突肩接管的中上部设有限位挡圈，用于将所述套管的活动范围限制在所述限位挡圈下方，避免套管意外脱落。

附图说明

图1为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头的结构示意图；

图2为图1中的a-a剖视图；

图3为图1中的b-b剖视图；

图4为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头中的接头本体的轴向剖视图；

图5为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头中的接头本体的俯视图；

图6为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头中的突肩接管的轴向剖视图；

图7为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头中的套管的俯视图；

图8为图7中的a-a剖视图；

图9-图16为本发明实施例一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头的连接过程示意图；

图中：1-接头本体；2-环形密封圈；3-突肩接管；4-套管；5-手柄；11-内螺纹；12-60度凹槽；13-安装平板；14-安装孔；15-密封平面；16-环形凹槽；17-第一连接管孔；18-轴向内孔；31-连接管口；32-限位挡圈；33-环形外突肩；34-密封平面；35-第二连接管孔；41-60度凹槽；42-外螺纹；43-中心通孔；44-下端面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明实施例的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明实施例，但不用来限制本发明实施例的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-8所示，为本发明实施例提供的一种用于高压气体储运设备上的高压快速接头，其包括接头本体1、突肩接管3和套管4，接头本体1、突肩接管3和套管4同轴设置；

所述接头本体1呈一端敞口的中空柱体，所述接头本体1的上端设有轴向内孔18，其底部轴向设有与所述轴向内孔18连通的第一连接管孔17，所述第一连接管孔17的孔径小于所述轴向内孔18的孔径，所述轴向内孔18的底面周向设有环形凹槽16，所述环形凹槽16内设有环形密封圈2，所述环形密封圈2的厚度大于所述环形凹槽16的深度，以使得环形密封圈2的上端露出环形凹槽16，环形密封圈2可以采用氟橡胶o型密封圈、聚四氟乙烯环形垫圈等多种形式，所述接头本体1的外周下部设有安装平板13，所述接头本体1通过所述安装平板13安装在高压气体储运设备上；

所述突肩接管3的下端外周设有向外延伸的环形外突肩33，所述环形外突肩33的外径与所述轴向内孔18的内径相匹配，所述突肩接管3沿所述接头本体1的轴向内孔18插入所述接头本体1中，且所述突肩接管3的下端面为一个密封平面34，与所述轴向内孔18的底面作为另一个密封平面15密封对接，压缩之间的环形密封圈2，构成可靠的径向密封，所述突肩接管3的轴向设有与所述第一连接管孔17连通的第二连接管孔35，本发明的实施例中，第一连接管孔17和第二连接管孔35的孔径相同，用于通过所输送的工艺介质；

所述套管4套设在所述突肩接管3外，套管4的中心通孔43的内径与突肩接管3的外径相同，所述套管4的外径与所述环形外突肩33的外径相适应，所述套管4的下端面44卡压在所述环形外突肩33的上表面，由套管4带动突肩接管3向下移动，两者成为一个联合构件；

所述接头本体1的轴向内孔18的内壁周向加工有间隔设置的多段沿所述轴向内孔18长度方向设置的内螺纹11，所述套管4的外周设有多段与所述内螺纹11相匹配的外螺纹42，且相邻所述内螺纹11之间所对应的圆心角大于等于所述外螺纹42所对应的圆心角，套管4插入接头本体1，转过设定角度即可使套管4与接头本体1形成可以承受过程载荷的螺纹连接；旋转过程中，在螺纹副的作用下，套管4下端面44卡压突肩接管3下端的环形外突肩33，使突肩接管3向接头本体1前进，最终使突肩接管3的下端面压紧接头本体1内部的下底面；

所述突肩接管3的中上部设有限位挡圈32，所述套管4的上端位于所述限位挡圈32的下方，所述突肩接管3的上端作为连接管口31用于连接高压软管，其连接形式可以采用焊接、螺纹连接等多种形式。

具体地，间隔设置的多段内螺纹11均布在所述接头本体1的内壁周向，间隔设置的多段外螺纹42均布在所述套管4的外周；所述内螺纹11和外螺纹42的数量分别为三个；相邻所述内螺纹11之间所对应的圆心角为60度，即相邻内螺纹11之间形成的凹槽为60度凹槽12，相邻外螺纹42之间形成的凹槽也为60度凹槽41，因此，套管4插入接头本体1后，转过60度即可完成套管4与接头本体1的螺纹连接。

其中，还包括用于旋转套管4的手柄5，具体为棒形手柄，所述手柄5连接在所述套管4上端的外周径向。

为了方便手柄5连接，所述套管4的上端外周设有向外延伸的环形凸缘，所述环形凸缘的径向设有用于连接所述手柄5的连接孔，所述手柄5与所述连接孔通过螺纹连接或焊接。

为了方便拆卸，所述限位挡圈32与所述突肩接管3通过螺纹连接，接头拆开时，限位挡圈32可以使突肩接管3与套管4一起移动抽出接头本体1。

其中，所述外螺纹42和内螺纹11采用锯齿形螺纹，锯齿形螺纹是集方形螺纹效率高和梯形螺纹工艺好、强度好于一身的非对称牙型的螺纹。

其中，所述安装平板13上的四周设有多个安装孔14，优选在四个拐角分别设置一个安装孔14例如螺纹孔，接头本体1通过四个固定螺栓固定在高压气体储运设备上，并随其移动和运输。

其中，所述套管4的环形凸缘位于所述接头本体1的上端与所述限位挡圈32之间；使得套管4只能在突肩接管3上部的限位挡圈32与接头本体1的上端之间的范围内滑动。

连接过程中，如图9-16所示，将套管4和突肩接管3形成的联合构件插入接头本体1的轴向内孔18内，使突肩接管3的下端面与接头本体1底面的环形密封圈2相接触，并继续插入套管4，直到套管4的下端面与突肩接管3的环形外突肩33相接触，然后通过手柄5顺时针旋转套管460度完成装配；套管4转动过程中，套管4外壁的间断外螺纹42与接头本体1内壁的间断内螺纹11咬合，在螺纹副的作用下，套管4推动突肩接管3向接头本体1的内底面接近，压缩环形密封圈2；旋转到45～50度时，突肩接管3的下端面与接头本体1的内底面相接触，完成环形密封圈2的预压缩，形成可靠的密封；继续旋转10～15度，使套管4、突肩接管3和接头本体1间相互接触的面压紧，形成相互之间的作用力，使螺纹副闭锁，形成能够可靠承载高压载荷的连接，由于环形密封圈2略突出接头本体1的内底面的密封平面；此时突肩接管3下端的密封平面与接头本体1的内底面的密封平面间存在距离为δ的间隙，δ值接近或等于1/8螺距；由于采用60度间隔的间断螺纹，套管4外壁的间断外螺纹42和本体内壁的间断内螺纹11完全咬合仅需旋转60度即可完成，从而实现了快速连接。

由以上实施例可以看出，本发明快速接头采用间断螺纹副连接，通过插入后旋转60度的简单操作来完成，整个操作基本在5秒左右，实现了现场快速连接；所有承压构件均采用常规的结构形式，可以按照按规则设计的方法进行设计和强度校核，设计简单，可靠性高；可以根据工艺条件对通径和耐压需求进行设计制造，结构简单；采用螺纹副连接，因此不需要附加的对中固定附件，也不需要复杂的锁定、闭锁装置。采用常规的径向静密封方式，可靠性高，不会出现运行过程中的泄漏问题。由于设计加工简单方便，因此造价低，完全可以替代相应的进口产品，应用于没有特殊要求的过程连接，尤其适用于小管径的场合。

以上所述仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。