一种真空交通管道的伸缩补偿接口的制作方法

本发明涉及真空轨道交通的真空管道补偿装置领域，尤其是真空管道的伸缩补偿接口。

背景技术：

后高铁时代，一方面，应用轮轨技术的轨道列车提速越来越难；另一方面，随着速度的提高，在正常气压条件下高速行驶，空气的阻力越来越大，能耗上也越来越不经济。在这种情况下，应用真空管道技术，让轨道车辆运行在类真空环境的管道中，以达到提高速度、减少阻力和节能环保等多个目的，已经成为轨道交通技术领域新的科研前沿。我国的西南交通大学和美国的hyperloopone和都建成了真空管道试验线，国内外已经掀起了真空管道列车的研究热潮。

在实际应用中，真空管道处于不断变化的温度条件下，其自身会随温度的变化热胀冷缩，管体的尺寸会不断变化，管道直口端部会产生位移。因此真空管道需要设置补偿装置，利于补偿装置的伸缩来补偿管道产生的轴向位移。

目前尚未发现用于真空交通管道的补偿装置，现有的补偿装置主要用于流体输送压力管道，补偿技术上有自然补偿和设备补偿两种方式。针对真空交通管道轴向位移而言，自然补偿会导致轨道线路的变化，是不可采用的方式。现有的设备补偿方式主要有套筒式补偿器和波纹膨胀节两种。套筒式补偿器由套管、插管和密封填料三部分组成，它是靠插管和套管的相对运动来补偿管道的热变形量，其缺点在于：填料本身不多，随着管道的来回伸缩，其密封填料易磨损，而磨损后填料自身不能补偿，需要经常更换填料，导致套筒补偿器易渗漏；当管道稍有径向和角向位移时，易造成套筒被卡住的现象。波纹膨胀节补偿量相对自身轴向尺寸较小，轴向尺寸很长的波纹膨胀节也只能补偿一个相对较小的位移，它会使其连接的两端管道间距太大，而其结构为柔性波纹式结构，其上又不便铺设轨道，导致相邻的两管道直口端内部的轨道间距过大，车辆无法轻以跨过。并且，波纹膨胀节的成本较高。因此，现有的补偿方式不适用于真空交通管道的位移补偿。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种真空交通管道的伸缩补偿接口，它能有效地解决真空交通管道伸缩补偿的技术问题。

本发明实现其目的所采用的技术方案是：

一种真空交通管道的伸缩补偿接口，包括管道直口端、对接管扩大的管道承口端，管道直口端的连接部外壁上设有管体外表面密封层，管道承口端连接部的管道内壁设有径向截面为梳齿状的硬托板环，硬托板环的梳齿状间隙中设有环状软密封叶板，环状软密封叶板的外径与硬托板环内径固定，环状软密封叶板的内径端面与管体外表面密封层接触。

所述硬托板环的梳齿状环内表面与管道直口端的管体外表面密封层为间隙配合。

所述硬托板环的梳齿间隙大于环状软密封叶板的厚度。

所述环状软密封叶板内径端面与管体外表面密封层接触。

所述管道直口端与管道承口端连接处的两个对接的管道端口，其中一个端口设有轴向活动支点，另一个为固定支点。

所述硬托板环的梳齿状板间隙至少两个，每个梳齿状板间隙中均设有对应的环状软密封叶板。

所述环状软密封叶板内径端面与管道直口端管体外表面密封层之间的夹角大于60°。本发明的有益效果是：通过采用扩大的管道直口端内部安装的梳状硬托板环和嵌入其梳齿状板间的多个环状软密封叶板组成梳齿状的密封环，和管道端外壁安装的管体外表面密封层接触形成配合，阻断气路，同时形成迷宫效应，层层节流，有效实现密封。由于环状软密封叶板能有较大弹性变形量，安装时留有足够的余量，即便有一部分环状软密封叶板或管体外表面密封层磨损，其自身也能及时补偿，保持与管体外表面密封层的接触，形成有效密封。另外，由于管道内部处于真空环境，管道外部为常压环境，管道内外存在压差，在气压作用下，环状软密封叶板会紧贴管体外表面密封层，加强其密封效果。这一方面弥补了套筒式补偿器的填料摩擦磨损后无法自补偿而导致泄露的缺点，另一方面也避免了波纹膨胀节式补偿器导致的其连接的两个管道端部距离太大，远大于其补偿量的缺点，使两个管道端内部轨道断开的最大距离基本等于补偿量，有利于管道中轨道等设备的铺设。

附图说明

图1是本发明接口结构的半剖示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：附图1表示此实施例

管道直口端1和管道承口端5为钢材质，也可以是一般的碳钢，也可以是不锈钢、耐候钢或其他能密封气体的材质。两个对接的管道端部的其中一个固定，另一个可以沿轴向活动。沿管道直口端1的外径表面敷设管体外表面密封层4，管体外表面密封层4需要有一定的耐磨性、弹性和自润滑性。管体外表面密封层4可以采用膨胀石墨或碳纤维增强聚四氟乙烯等材质。其中膨胀石墨具有良好的可压缩性、回弹性、自粘结性、低密度等优异性能，且能在高温、高腐蚀性的苛刻工况条件下长期使用；碳纤维增强聚四氟乙烯更是性能优异的动密封材料。硬托板环3需要起承托和支撑的作用，所以要求有一定的强度和刚度，其材质可以选择钢材或其他能达到相似性能的材质。硬托板环3安装在管道承口端5的内部。硬托板环3截面为梳状，其梳齿板间隙中还安装有环状软密封叶板2。硬托板环3的梳齿板间隙有多个，对应安装的环状软密封叶板2也有多个。环状软密封叶板2的内环面直径小于硬托板环3的内环面，从而使硬托板环3的梳状内环表面与管体外表面密封层4间隙配合，而所有环状软密封叶板2都能与管体外表面密封层4接触。硬托板环3的梳状板间隙大于环状软密封叶板2的厚度，使环状软密封叶板2安装好之后有足够的弹性变形，一方面弹性力能使环状软密封叶板2内径紧贴管体外表面密封层4以达到密封，另一方面能使环状软密封叶板2或管体外表面密封层4在发生磨损后，能弹性变形自动补偿，防止发生泄漏。环状软密封叶板2可以采用橡胶或聚氨酯弹性体等多种材料，调整其性能使其有足够的弹性和塑性来既能紧贴管体外表面密封层4，又能又适当的弹性变形储备。除此之外，由于管道内部处于真空环境，管道外部为常压环境，管道外部的压强大于管道内部，在气压作用下，环状软密封叶板2的内径端面也会紧贴管体外表面密封层4，加强其密封效果。

管道承口端也可以是连接在管道端部的直径更大的接头管道段。

实施过程：在外界的影响下，活动管道端口会发生轴向位移，导致管道承口端相对发生轴向运动，管道承口端5上安装的截面为梳齿状的硬托板环3和环状软密封叶板2组成的梳齿状密封结构与管道直口端1上的管体外表面密封层4发生相对运动，环状软密封叶板2克服与管端表面密封层4弹性接触产生的摩擦力在两者接触表面滑动，由于管体外表面密封层4具有自润滑功能，摩擦力不会太大。在环状软密封叶板2或管体外表面密封层4发生了磨损后，也能靠环状软密封叶板2的弹性形变补偿，使密封结构始终保持紧密接触。在管道内外不同气压环境作用下，环状软密封叶板2也会紧贴管体外表面密封层4，更好的实现密封。多处接触的密封结构还能形成迷宫效应，层层节流，加强密封效果。这个过程补偿了管道产生的位移，也保证了密封。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种真空交通管道的伸缩补偿接口，涉及真空轨道交通的真空管道补偿技术领域，包括管道直口端、相邻管道扩大的管道承口端，管道直口端的连接部外壁上设有表面密封层，管道承口端连接部的管道内壁设有截面为梳齿状的硬托板环，硬托板环的梳状间隙中设有环状软密封叶板，环状软密封叶板的外径与硬托板环内径固定，环状软密封叶板的内径端面与管端表面密封层接触。所述硬托板环的齿状环内表面与管道直口端的表面密封层为间隙配合。所述硬托板环的梳齿间隙大于环状软密封叶板的厚度。所述环状软密封叶板内径端面与表面密封层接触。能应用到真空交通管道的建设。

技术研发人员：张卫华;叶联龙
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2018.10.17
技术公布日：2018.12.21