专利名称：一种管道连接机构及连接方法
技术领域：
本发明涉及一种压力管道连接机构，该机构通过与管道直管段焊接为一体的连接子头、母头，及密封橡胶垫将两段管道密封连接。
背景技术：
在日常生产或生活中，气体或液体的输送通常通过管道来实现，管道的连接技术对管道的铺设施工过程或输送管道的密封效果都有着非常重要的影响，现有的管道连接方式不外乎有法兰连接，承插式连接和快速接头连接等几种形式，但这些连接方式都各有其一定的缺陷。譬喻，常见的法兰连接安装麻烦，用螺栓、垫子等配件较多，在螺栓紧固不对称时容易出现渗漏现象，由于螺栓数量多，紧固螺栓的工作量大，安装成本高，当用于地下输送管道时，因管道要覆土填充往往不附设硬性支撑，在地基沉降时容易造成连接件的破坏而失效。承插式连接为管道安装带来了很大的方便，但随着社会的发展人们对饮用水的要求越来越高，传统的铸铁管输水由于铸造行业污染严重、铸铁管本身输送效率低、铸铁管的内衬水泥层容易脱落而对水质造成二次污染，以满足不了人们对水质的要求。快速接头在管道安装过程中方便实用，安全可靠，得到了人们的认可，尤其在煤矿井下得到了普遍的应用，但是用于大口径管道安装的快速接头造价昂贵，在一定程度上对大口径管的推广应用受到了很大制约。有鉴于此，为解决上述技术中的不足，本发明人基于相关领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本发明的产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道连接机构及连接方法，当管道受地基下沉等外力因素影响发生弯曲变形时，弯曲一侧的密封圈因受到更大的压紧力进一步压缩变形，而另一侧由于螺栓的拉紧作用，子头和母头压紧密封圈的压力保持不变，由于密封圈的弹性变形和压力响应不会造成变形后管道的泄漏现象。为达上述目的，本发明提供一种管道连接机构，其包括有:连接子头，具有相互连通的固持腔和第一直管段，所述第一直管段焊接于管道的一端;连接母头，具有相互连通的压紧腔和第二直管段，所述第二直管段焊接于管道的另一端；以及M型密封圈，安装于一根管道上焊接的连接子头的固持腔内，并且所述M型密封圈连同所述固持腔安装于另一根管道上焊接的连接母头的压紧腔内。所述的管道连接机构，其中，所述固持腔具有圆弧形的第一侧壁，所述的第一侧壁的一端为第一垂直面，所述的第一垂直面垂直于钢管轴线方向并连接于第一直管段的边缘，所述压紧腔具有圆弧形的第二侧壁，所述的第二侧壁的一端为第二垂直面，所述的第二垂直面垂直于钢管轴线方向并连接于第二直管段的边缘，所述的M型密封圈的截面上依次连接有第一侧翼、第一弧形凸起、平直段、第二弧形凸起以及第二侧翼，所述的第一侧翼和第一垂直面贴紧，第一弧形凸起嵌在固持腔内，所述的第二侧翼和第二垂直面贴合。所述的管道连接机构，其中，该第一侧壁的另一端为卡缘，该卡缘向钢管轴线方向延伸且卡在M型密封圈的所述平直段上。所述的管道连接机构，其中，所述的第一直管段外连接所述第一垂直面处固定连接有第一挡板，所述第一挡板上沿圆周方向均匀分布有多个第一螺栓连接孔；所述的第二直管段外连接所述第二垂直面处固定连接有第二挡板，所述第二挡板上沿圆周方向均匀分布有多个第二螺栓连接孔，且所述的第二螺栓连接孔与第一螺栓连接孔的位置相对应，用于螺栓连接。所述的管道连接机构，其中，所述第一挡板与所述第一直管段之间连接有第一肋板；所述第二挡板与所述第二直管段之间连接有第二肋板。所述的管道连接机构，其中，该弧形凸起的外径大于第一侧壁的最大内径。所述的管道连接机构，其中，所述第一侧壁的最大外径小于所述的压紧腔的第二侧壁的最大内径。所述的管道连接机构，其中，所述的连接子头和连接母头均采用钢管经模具或拉伸冲压工艺滚压成型。本发明还提供一种应用于所述管道连接机构的连接方法，具有以下步骤:(I)将连接子头的第一直管段焊接于管道的一端，将连接母头的第二直管段焊接于管道的另一端；(2)将所述的M型密封圈安装于连接子头的固持腔内，使M型密封圈的侧翼和固持腔的第一垂直面贴紧，M型密封圈的第一弧形凸起嵌在连接子头的固持腔内；(3)将连接子头的固持腔连同M型密封圈插入到连接母头的压紧腔内，M型密封圈的第二侧翼和连接母头的压紧腔的第二垂直面贴合；(4)使连接子头的第一螺栓连接孔和连接母头的第二螺栓连接孔对正，通过螺栓穿过第一螺栓连接孔和第二螺栓连接孔使连接子头、M型密封圈以及连接母头紧固连接起来。所述的连接方法，其中，在步骤(2)中，将固持腔的卡缘卡在M型密封圈的两个弧形凸起中间的平直段上。本发明的有益效果是:当埋地的管道发生地基下沉弯曲时，M型密封圈在弯曲的内侧进一步受连接子头固持腔和连接母头压紧腔的压缩而变形，弯曲的外侧由于螺栓的作用不会加大连接子头和连接母头的连接距离，由于密封圈的弹性变形和压力响应不会造成变形后管道的泄漏现象，所以仍然能保证管道的正常工作。
图1是管道连接机构的剖面图；图2是连接子头的剖面图；图3是连接母头的剖面图；图4是密封圈的剖面图；图5是管道连接机构受外力变形后的示意图。
附图标记说明:1-连接子头；11-固持腔；111-第一侧壁；112-第一垂直面；113-卡缘；12-第一螺栓连接孔；13-第一直管段；14-第一挡板；15-第一肋板；2_连接母头；21_压紧腔；211_第二侧壁；212_第二垂直面；213_扩缘；22_第二螺栓连接孔；23_第二直管段；24_第二挡板；25_第二肋板；3-M型密封圈；31_侧翼；32_弧形凸起；33_平直段；4-管道；5-螺栓。
具体实施例方式有关本发明为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下:如图广图5所示，分别为管道连接机构的剖面图、连接母头的剖面图、连接子头的剖面图、密封圈的剖面图以及管道连接机构受外力变形后的示意图。本发明的一种管道连接机构，主要包括有:连接子头1、连接母头2以及M型密封圈3。其中，所述的连接子头I和连接母头2分别套接并焊接于管道4的两端，相邻的连接子头I和连接母头2之间安装有所述的M型密封圈3。所述的连接子头I与连接母头2均采用钢管经模具(或拉伸冲压等工艺)滚压成型。所述的连接子头I具有相互连通的固持腔11和第一直管段13。所述第一直管段13的内径稍大于钢管4的外径，所述的连接子头I通过所述第一直管段13套接并焊接于管道4的一端。所述固持腔11具有圆弧形的第一侧壁111，该第一侧壁111的一端为第一垂直面112，其垂直于钢管4轴线方向并连接于第一直管段13的边缘，该第一侧壁111的另一端为卡缘113,其向钢管4轴线方向延伸,且卡缘113的内径大于第一直管段13的内径。所述的第一直管段13外连接所述第一垂直面112处固定连接有第一挡板14，所述第一挡板14上沿圆周方向均匀分布有多个第一螺栓连接孔12。此外，所述第一挡板14与所述第一直管段13之间连接有第一肋板15，使第一挡板14更为坚固地固定于第一直管段13上。所述的连接母头2具有相互连通的压紧腔21和第二直管段23。所述第二直管段23的内径同样稍大于钢管4的外径，所述的连接母头2通过所述第二直管段23套接并焊接于管道4的另一端。所述压紧腔21具有圆弧形的第二侧壁211，该第二侧壁211的一端为第二垂直面212，其垂直于钢管4轴线方向并连接于第二直管段23的边缘，该第二侧壁211的另一端为扩缘213，其向远离钢管4轴线方向延伸，且扩缘213的内径大于第二直管段23的内径。所述的第二直管段23外连接所述第二垂直面212处固定连接有第二挡板24，所述第二挡板24上沿圆周方向均匀分布有多个第二螺栓连接孔22，且所述的第二螺栓连接孔22与第一螺栓连接孔12的位置相对应，用于螺栓5连接，第一螺栓连接孔12与第二螺栓连接孔22的数量以大于最大试验压力下相应螺栓5所承受的轴向拉力即可。此外，所述第二挡板24与所述第二直管段23之间连接有第二肋板25，使第二挡板24更为坚固地固定于第二直管段23上。所述的M型密封圈3的截面上依次连接有侧翼31、弧形凸起32、平直段33、弧形凸起32以及侧翼31，由此形成具有M型截面的密封圈。所述固持腔11的第一侧壁111的最大外径小于所述的压紧腔21的第二侧壁211的最大内径，以便在管道接合时，使得所述密封圈固持腔11，连同固持的所述密封圈能够直接插入到所述密封圈压紧腔21内。安装时，先将M型密封圈3安装于已焊接管道4的连接子头I的固持腔11内，使M型密封圈3的侧翼31和固持腔11的第一垂直面112贴紧，M型密封圈3的其中一个弧形凸起32嵌在连接子头I的固持腔11内，所述的固持腔11的截面形状为圆弧型的环形型腔，其型腔的圆弧面和所固定的M型密封圈3的弧形凸起32相吻合，该弧形凸起32的外径大于固持腔11的第一侧壁111的最大内径，固持腔11的卡缘113卡在M型密封圈3的两个弧形凸起32中间的平直段33上，使其将密封圈牢固的固定在连接子头I的固持腔11内。而后，将需要安装的已焊接管道4的连接母头2的压紧腔21对正M型密封圈3，将连接子头I的固持腔11连同M型密封圈3插入到压紧腔21内；需要使连接子头I的第一螺栓连接孔12和连接母头2的第二螺栓连接孔22对正，这时M型密封圈3的另一个侧翼31便准确地和连接母头2的压紧腔21的第二垂直面212贴合，通过螺栓5穿过第一螺栓连接孔12和第二螺栓连接孔22使连接子头1、M型密封圈3以及连接母头2紧固连接起来，起到密封作用。压紧程度不必过紧，输送的流体介质在没有压力的情况下不泄漏就可以，这与M型密封圈3的压力响应有关，螺栓5的数量也远远少于同等规格压力的法兰，所以安装方便快捷。当埋地的管道发生地基下沉弯曲时(见图5)，M型密封圈3在弯曲的内侧进一步受连接子头I固持腔11和连接母头2压紧腔21的压缩而变形，此时连接子头I和连接母头2的连接距离变小，密封程度加强，连接螺栓处于松弛状态；弯曲的外侧由于螺栓5的作用不会加大连接子头I和连接母头2的连接距离，密封就不会失效，由于密封圈的弹性变形和压力响应两种密封方式共存所以不会造成变形后管道的泄漏现象，管道变形后仍然能保证管道的正常工作。所述的M型密封圈3的两个密封侧翼31，在管道4内流体介质的压力下，向外扩张进一步压紧所述固持腔11以及所述压紧腔21，提高密封性能。所述的M型密封圈3所采用的材料为受到外力时有足够的弹性变形，外力去除后能恢复原状的抗腐蚀和老化的密封材料。所述压紧腔21的内侧为弧形曲面，当连接的两段管道在连接处发生弯曲时，能补偿因管道弯曲变形所产生的破坏作用。应用于所述管道连接机构的连接方法，具有以下步骤:(I)将连接子头I的第一直管段13套接并焊接于管道4的一端，将连接母头2的第二直管段23套接并焊接于管道4的另一端；(2)将所述的M型密封圈3安装于连接子头I的固持腔11内，使M型密封圈的侧翼31和固持腔11的第一垂直面112贴紧，M型密封圈3的其中一个弧形凸起32嵌在连接子头I的固持腔11内；其中，固持腔11的卡缘113卡在M型密封圈3的两个弧形凸起32中间的平直段33上；(3)将连接子头I的固持腔11连同M型密封圈3插入到连接母头2的压紧腔21内，M型密封圈3的另一个侧翼31和连接母头2的压紧腔21的第二垂直面212贴合；(4)使连接子头I的第一螺栓连接孔12和连接母头2的第二螺栓连接孔22对正，通过螺栓穿过第一螺栓连接孔12和第二螺栓连接孔22使连接子头1、M型密封圈3以及连接母头2紧固连接起来。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种管道连接机构，其特征在于，包括有: 连接子头，具有相互连通的固持腔和第一直管段，所述第一直管段焊接于管道的一端; 连接母头，具有相互连通的压紧腔和第二直管段，所述第二直管段焊接于管道的另一端；以及 M型密封圈，安装于一根管道上焊接的连接子头的固持腔内，并且所述M型密封圈连同所述固持腔安装于另一根管道上焊接的连接母头的压紧腔内。
2.根据权利要求1所述的管道连接机构，其特征在于，所述固持腔具有圆弧形的第一侧壁，所述第一侧壁的一端为第一垂直面，所述第一垂直面垂直于钢管轴线方向并连接于第一直管段的边缘，所述压紧腔具有圆弧形的第二侧壁，所述的第二侧壁的一端为第二垂直面，所述第二垂直面垂直于钢管轴线方向并连接于第二直管段的边缘，所述的M型密封圈的截面上依次连接有第一侧翼、第一弧形凸起、平直段、第二弧形凸起以及第二侧翼，所述的第一侧翼和第一垂直面贴紧，第一弧形凸起嵌在固持腔内，所述的第二侧翼和第二垂直面贴合。
3.根据权利要求2所述的管道连接机构，其特征在于，所述的第一侧壁的另一端为卡缘，所述的卡缘向钢管轴线方向延伸且卡在M型密封圈的所述平直段上。
4.根据权利要求2所述的管道连接机构，其特征在于，所述的第一直管段外连接所述第一垂直面处固定连接有第一挡板，所述第一挡板上沿圆周方向均匀分布有多个第一螺栓连接孔；所述的第二直管段外连接所述第二垂直面处固定连接有第二挡板，所述第二挡板上沿圆周方向均匀分布有多个第二螺栓连接孔，且所述的第二螺栓连接孔与第一螺栓连接孔的位置相对应，用于螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的管道连接机构，其特征在于，所述第一挡板与所述第一直管段之间连接有第一肋板；所述第二挡板与所述第二直管段之间连接有第二肋板。
6.根据权利要求2所述的管道连接机构，其特征在于，所述的弧形凸起的外径大于第一侧壁的最大内径。
7.根据权利要求2所述的管道连接机构，其特征在于，所述第一侧壁的最大外径小于所述的压紧腔的第二侧壁的最大内径。
8.根据权利要求1所述的管道连接机构，其特征在于，所述的连接子头和连接母头均采用钢管经模具或拉伸冲压工艺滚压成型。
9.一种应用于权利要求4至8中任一项所述管道连接机构的连接方法，其特征在于，具有以下步骤: (1)将连接子头的第一直管段焊接于管道的一端，将连接母头的第二直管段焊接于管道的另一端； (2)将所述的M型密封圈安装于连接子头的固持腔内，使M型密封圈的侧翼和固持腔的第一垂直面贴紧，M型密封圈的第一弧形凸起嵌在连接子头的固持腔内； (3)将连接子头的固持腔连同M型密封圈插入到连接母头的压紧腔内，M型密封圈的第二侧翼和连接母头的压紧腔的第二垂直面贴合； (4)使连接子头的第一螺栓连接孔和连接母头的第二螺栓连接孔对正，通过螺栓穿过第一螺栓连接孔和第二螺栓连接孔使连接子头、M型密封圈以及连接母头紧固连接起来。
10.根据权利要求9所述的连接方法，其特征在于，在步骤(2)中，将固持腔的卡缘卡在M型密封圈的两个弧形凸起 中间的平直段上。
全文摘要
本发明提供一种管道连接机构，其包括有连接子头，具有相互连通的固持腔和第一直管段，所述第一直管段焊接于管道的一端；连接母头，具有相互连通的压紧腔和第二直管段，所述第二直管段焊接于管道的另一端；以及M型密封圈，安装于一根管道上焊接的连接子头的固持腔内，并且所述M型密封圈连同所述固持腔安装于另一根管道上焊接的连接母头的压紧腔内。本发明在应用中，当管道受地基下沉等外力因素影响发生弯曲变形时，弯曲一侧的密封圈因受到更大的压紧力进一步压缩变形，而另一侧由于螺栓的拉紧作用，子头和母头压紧密封圈的压力保持不变，由于密封圈的弹性变形和压力响应不会造成变形后管道的泄漏现象。
文档编号F16L27/02GK103115207SQ20131004972
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者杨华杰, 王镝, 杨恺麟 申请人:山东沃亚森曼机械科技有限公司