一种复合管液压胀合方法和制作装置及其得到的复合管的制作方法
一种复合管液压胀合方法和制作装置及其得到的复合管的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤：（1）将周向安装有密封圈的堵头插入内管中；（2）向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部；（3）进行胀合；在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外；因为密封位置越过了外管端面，所以内管腔内的压力可以达到外管端部，保证了结合质量；其克服了现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，无需再截去盲区便可使用，从而在材料和工艺上都降低了成本，由于无需裁剪，给胀合前复合管管端带有外螺纹的后续加工带来了很大便利。
【专利说明】一种复合管液压胀合方法和制作装置及其得到的复合管
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合管液压成型【技术领域】，具体讲是一种复合管液压胀合方法和制作装置以及根据方法得到的复合管。
【背景技术】
[0002]由多层材料组成的复合管可以发挥不同材料的性能，性价比高，在石油、化工、医药以及食品加工等行业得到广泛应用。采用液压胀合法生产的复合管，胀接力均匀且大小可进行计算，复合管内管壁表面无擦伤和破坏现象，也不出现加工硬化现象。
[0003]《多层复合管液压账接原理与工艺研究》(哈尔滨工业大学，2010年硕士生学位论文，第65页)公开了一种复合管液压“胀接实验装置”，“在内管外侧增加一个密封增强圈，紧密地套在密封对应位置的内管外壁上，从而大大提高了相应位置内管的刚度，有效地保证了密封的效果和密封圈的使用寿命”，但因为内管外侧所增加的密封增强圈限制内管端部直径增大，外管端面一段区域的内管无法与外管内表面贴合，造成了胀合后的复合管管端结合不良，此段区域简称“复合盲区” C，如图1所示。
[0004]公布号为CN103240324A的发明专利申请中披露了 “一种双金属复合管液胀成型系统”，其说明书附图披露的方案通过“模芯4的预密封液体与内层管7内的高压液体连通，使内密封圈5向外胀紧压力与内层管7压力一致”，这种方式能够保证与密封圈接触部分内管的变形与管腔中一致，但无法保证密封圈本体的外端面到外管管端一段距离复合管的结合强度。因为支撑块的材料是硬质材料(如:钢)，也无法像密封圈一样将压力均匀传递到内管壁上，另外此种密封圈胀开后相邻支撑块之间存在间隙H，间隙位置的压力同样无法传达到内管壁上，两种因素结合同样造成了胀合后的管端存在复合盲区C，如图2所示。
[0005]现有的复合管液压胀合方法均是将带有密封圈的堵头插入需要胀合的复合管内管中，为保证密封效果，密封圈整体需位于在外管端面向内一段距离，必然会在成形后的复合管端部留有复合盲区。需要截去带有复合盲区的管端方可使用，从而在材料和工艺上都增加了成本。很多行业(如:石油)使用的复合管的管端带有外螺纹，工艺需要在胀合前在外管加工外螺纹，管端复合盲区的存在也给后续加工带来了不便。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种管端无复合盲区、制作精良、成本低的复合管液压胀合方法和装置，进而获得管端结合紧密的复合管。
[0007]本发明的技术方案是:一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤:
(1)、将周向安装有密封圈的堵头插入内管中；
(2)、向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部；
(3)、进行胀合。
[0008]为了达到更好的效果，本发明所述复合管液压胀合方法还可以采取以下措施:
1、进一步地，在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外。因为密封位置越过了外管端面，所以内管腔内的压力可以达到外管端部，保证了结合质量；采用这种方法所得到的复合管末端带有套环，套环与外管并非一体，可以很方便的通过去除套环将结合不良部分去除。
[0009]复合管胀合过程中，内管胀开与外管贴合，内管管径增大过程中长度会同时缩短，并有发生扭转的可能；内管长度缩短会造成内外管复合位置不能确定；扭转会造成复合后的内管表面有褶皱，内外管复合强度不够。以上技术问题根据管长的不同可以采用不同的解决手段。长度较短且内管变形量较小的复合管，可采用以下技术措施:
2、所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，密封圈位置对应于套环。密封圈胀开后与内管固定，密封圈限定了内管位置，解决了内外管复合位置不能确定的技术问题；密封圈固定在棒体两端，解决了内管可能发生扭转的技术问题；整体式的棒体插入内管方便，且所述棒体占据内管腔部分体积，需要充入管腔的压力液体的量较少，充液时间较短，效率更高。
[0010]长度较长的复合管，内管收缩幅度较大，若限制住两端密封圈的位置不变，将有可能会因内管缩短的造成密封圈与内管滑移乃至脱落而密封失效，使用带支撑块的密封圈时，支撑圈会划伤管内壁；为解决此技术问题，可采用以下技术措施:
3、在胀合过程中，所述堵头至少有一端是根据内管收缩可轴向移动的，另一端作为收缩的定位基准。安装密封圈的堵头设置成可轴向移动的活动连接，密封圈与管端的位置固定不发生相对移动，可有效防止了堵头脱开造成密封失效，也可以避免支撑块移动划伤管内壁，将一端堵头固定，一端活动，从而使得胀合后的内管以一端堵头为基准变形，内外管复合位置得以确定。
[0011]内管缩短会造成连接到其端部的密封圈的位置移动，进而使得胀合后的密封圈与套环位置难以确定，如胀合后密封圈外端面因内管缩短进入到外管区域，套环的作用将无法显现；如胀合后密封圈内端面位于套环区域以外，密封圈所接触的内管段将因无支撑而密封失效或胀合不良；为解决此问题，可采用以下技术措施:
4、所述可轴向移动的堵头位置插入内管的位置满足以下条件:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，胀合前，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:L1 ^ L-E1，密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2 ( L-E0满足此条件的堵头位置可以保证胀合完成时，密封圈最内端在复合管外管端面以外，密封圈整体在套环内，既保证了复合管端部的复合质量，也保证了密封圈不至于因无套环支撑而密封失效或胀合不良。
[0012]技术方案3或4中所述定位基准的典型实现方式有:
(1)作为定位基准的堵头被固定。此种方式设置简单，容易实现。
[0013](2)两端堵头均可轴向移动，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径。胀合时，缩短较长的一端阶梯型凸台的端面首先被定位，内管此后的变形以此为基准，最终使得胀合后的内管位置左右对称。此种方式可通过调整阶梯型凸台的长短，或通过伸缩量调整装置，方便的调整内外管之间的相对位置。
[0014]解决内管可能产生的扭转技术问题的技术措施是:
5、所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。以在不限制堵头轴向运动的同时，限制堵头的转动，进而通过设置在堵头上的密封圈限制胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形。
[0015]本发明还提供了一种利用液压胀合方法制作复合管的装置，其技术方案是:
包括:堵头及安装在堵头上的密封圈；堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与
密封圈内圈及内管内腔连通的通道。 [0016]1、进一步地，所述利用液压胀合方法制作复合管的装置还包括套环，所述套环内径与外管内径相同，所述套环端面紧贴外管端面与之固定连接。套环被固定不与外管产生相对移动，保证在胀合过程中套环与外管过渡端内径平滑、连续，从而使得内管与外管贴合后均匀变形。
[0017]2、可以采用将套环与外管端面粘合方式，或采用套环轴向定位装置。有多种套环轴向定位装置可以实现此功能，如:安装定位环将套环轴向压紧，采用带螺纹的部件将套环与外管旋合，以及采用辅助连接件将套环与外管卡合或旋合等。
[0018]定位环的定位方式可以是:
3、围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。采用定位环轴向压紧的方式，定位、解除均方便，适应工业自动化的生产。
[0019]4、进一步地，套环末端设置有环形槽，与定位环末端匹配。胀合时，定位环末端套在环形槽的外径上，可将套环径向定位，胀合时保证套环与外管不发生相对滑移。
[0020]根据复合管的长度以及内管变形的大小可选择堵头的方式；
5、所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端。棒体通过密封圈固定了内管，可方便的确定内管位置，并防止内管发生扭转；整体式的棒体插入内管方便，且占据内管腔部分体积，需要充入管腔的压力液体的量较少，充液时间较短，效率更高。
[0021]整体式的芯棒用于长度较长的复合管较大不便，可以采用以下两种技术措施的一种:
6、所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是:堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D > d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。
[0022]一端堵头固定，另一端堵头是可轴向移动的活动连接胀合后的内管以固定端堵头为基准变形，内外管复合位置得以确定。
[0023]胀合过程中胀合液体充满活塞安装腔体和内管腔体，胀合液体的压力为P，活塞安装腔体中的胀合液体对堵头的作用力为FI=Pji D2/4，内管腔体中的胀合液体压力为F2 ^ P d2/4,因为D > d，所以Fl≥F2，使得堵头始终与内管端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈与内管位置始终不发生变化，避免了密封圈移位所有可能造成的内管内壁划伤或自内管脱开而导致的密封失效。
[0024]胀合开始时，内管两端的缩进量不能确定，缩进量比较大的一端阶梯型凸台的端面首先接触到外管或套环的端面，确定了内管端部的位置，后续变形以此为基准。这种方式简便易行，实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。
[0025]7、进一步的，所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。通过该调整装置可以调整堵头限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过该调整机构来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整伸缩量调整装置来适应不同材质的管。
[0026]所述调整伸缩量调整装置可以是以下方式或者与其等效的方式:
8、在所述阶梯型凸台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。
[0027]为防止有可能存在的内管扭转，可以设置堵头周向限位结构，其具体方式是:
9、进一步地，所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。以在不限制堵头轴向运动的同时，限制堵头的转动，进而通过设置在堵头上的密封圈限制胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形。
[0028]10、进一步地，所述堵头周向限位结构设置在密封座外。从而方便维护，且不会对堵头的行程造成影响。
[0029]11、进一步地，所述堵头周向限位结构为:堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。
[0030]堵头为柱塞的时候容易脱出，可以采用以下技术方案解决:
12、所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径<较粗直径而>较细直径。这样可以防止堵头探出过长而脱出密封座。
[0031]13、进一步地，所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头可以自动复位。
[0032]胀合过程中所述套环需固定不与外管活动或错位，可采用以下技术措施:
14、所述套环采用套环轴向定位装置或粘合的方式或采用带螺纹的部件将套环与外管旋合以及采用辅助连接件将套环与外管卡合或旋合。
[0033]套环轴向定位装置可以采用以下技术措施:
15、围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。采用定位环轴向压紧的方式，定位、解除均方便，适应工业自动化的生产。
[0034]16、进一步地，套环末端设置有环形槽，与定位环末端匹配。胀合时，定位环末端套在环形槽的外径上，可将套环径向定位，胀合时保证套环与外管不发生相对滑移。
[0035]另外，当套环满足以下条件时:
17、套环的材料、外径与外管均相同。套环内表面与外管内表面结合处没有力学突变，从而保证了套环与外管贴合面附近的结合强度。
[0036]18、套环的材料内表面覆盖一层氧化膜或涂层。以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，进而避免了移除套环时牵拉内管所有可能造成的内外管复合面损伤。
[0037]本发明所述的一种复合管液压胀合方法及其制作装置，克服了现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，无需再截去盲区便可使用，从而在材料和工艺上都降低了成本，由于无需裁剪，给胀合前复合管管端带有外螺纹的后续加工带来了很大便利。
[0038]本发明还提供了一种利用所述液压胀合方法制作的复合管，所述复合管末端带有套环。[0039]胀合后，去除套环可以采用多种方式，可沿外管端面将套环及相应内管段截去；也可将套环拔除，为方便安装移除工具，可采用以下技术方案:
(I)在套环表面预留凸起、沟槽、螺纹孔等与移除工具配合的形状。
[0040](2)套环的材料内表面覆盖一层氧化膜或涂层。以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，进而避免了移除套环时牵拉内管所有可能造成的内外管复合面损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是采用《多层复合管液压胀接原理与工艺研究》中的“胀接实验装置”时复合管端部效果图；
图2是采用公布号为CN103240324A的发明专利申请中复合管端部效果图；
图3是本发明实施例一的示意图；
图4是本发明实施例二的示意图；
图5是本发明实施例二的不意图；
图6是本发明实施例四的示意图；
图7是可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系的示意图。
[0042]图中各件号说明:
I——套环，2——夕卜管，3——内管，4——堵头，5——密封圈，6——定位环，7——密封座，8—弹簧；11—螺纹孔，12—凸起，13—沟槽，14—环形槽；41—阶梯型凸台，42——槽，43——卡环组；61——压盖，62——凸起；71——腔体;A——预密封腔液体输入口，Al——另外一个预密封腔液体输入口(与A区别)，B内管腔体液体输入口，C——复合盲区，D——密封座内安装活塞的腔体直径，Dl——堵头上与活塞相邻一段直径，D2——压盖内径，d——胀合完成后的复合管内管内径，E——密封圈5整体宽度，El——密封圈5有效密封面的宽度，B——堵头4上内管腔体液体输入口，BI——堵头4上内管腔体液体的另一个输入口，B2-密封座7上内管腔体液体的输入口，L1-密封圈靠近外管的端面与外管端面的距离，L2-密封圈远离外管的端面与套环端面的距离，H—密封圈胀开后相邻支撑块之间存在的间隙。
【具体实施方式】
[0043]结合【专利附图】
【附图说明】。
[0044]实施例一。
[0045]图3是本发明的一种实施例，适合被复合的管较短时使用。
[0046]堵头4是整体的棒体，两端安装密封圈5，堵头4设有分别与密封圈5内圈和与内管2内腔连通的通道，与密封圈5内圈连接的通道通过A 口引入液体，与内管3内腔连通的通道通过B 口引入液体；先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的两端面安装套环I并固定，套环I的内径与外管2内径相等；然后将安装有密封圈5的堵头4插入在内管3的内孔中，密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，与套环I对应；安装完毕后通液胀合。
[0047]胀合时，首先向A、Al 口向密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，由B 口向内管3内腔中通入胀合液体，胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，胀合力作用区域越过外管2两端面；套环I的内径与外管2内径相等，外管2两端面处的内管变形平滑，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。胀合完成后的复合管带有套环，可沿外管端面将套环及相应内管段截去。
[0048]堵头4的形状既可以是整体的也可以是分体的，本实例中的堵头是两端安装密封圈的棒体，采用这种方式，内管腔体中需要通入的胀合液体较少，通液时间较短；另外胀合液体所产生的压力被棒体承受，整体结构较为简单。
[0049]本实施例采用定位环6将套环I与外管2轴向压紧，这种定位方式简便易行，便于操作；实际使用中，定位套环I还可以采用其他方式:如将套环与外管端面粘合、将套环与外管旋合、采用辅助连接件将套环与外管卡合等等。
[0050]可在套环上设置包括但不限于螺纹孔11、凸起12、沟槽13等结构，以便于固定套环，也可以用于安装移除工具，本实施例中的套环I带有以上3个特征，实际应用时不必都设置，择一设置即可，也可以采取其他别的方式，只要能够起到固定套环I的及结构均可。
[0051]本实施例所使用的密封圈带有支撑块，也可以采用其他密封圈，因为支撑块的作用，密封效果更好，内管腔体中所能达到的胀合压力更高。
[0052]为使移除方便，套环的材料表面可覆盖一层氧化膜或涂层，以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，避免移除套环时牵拉内管有可能造成的内外管复合面损伤。
[0053]实施例二。
[0054]图4是本发明的另外一种实施例，适合被胀合的管较长时使用。
[0055]本实施例中，堵头4是分体式的，左侧堵头是固定的，右侧堵头是活动的，分别在设备两侧设置，为对比方便，上方是胀合初始状态，下方是胀合终了状态。
[0056]胀合时，左侧堵头4固定，连接密封圈内圈的A 口在侧面引出，连接内管腔体的B口在中心引出；右侧堵头与密封座7活动连接，连接密封圈内圈的Al 口在侧面引出，连接内管腔体的BI 口与密封座7上的腔体71相连通，由设置在密封座7上的B2 口与外界连通。两侧堵头4连接密封圈内圈的孔不与连接内管3腔体孔存在可能的渗透通道，更易控制、维护，减少了渗漏可能性。
[0057]先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的端面安装套环1，将安装有密封圈5的堵头4分别插入在内管3的两端内孔中；预先通过计算或试验得出内管3单端缩短量L，右侧堵头4上的密封圈5位置满足关系式:L1 ^ L-El和L2 ( L-E。
[0058]胀合时，首先向由通道A、Al向两侧的密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，从一侧向内管3内腔中通入胀合液体，另一侧排气，`胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；胀合过程中，内管3单端缩短L，右侧密封圈5的安装位置已经预留出内管2缩短的长度，胀合过程中，密封圈5的密封面始终位于外管2两端面外侧，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。
[0059]左端内管3插入左侧堵头4部分越过密封圈5,可有效固定内管3。[0060]右侧堵头4的一端是活塞，安装在密封座7上腔体71上，腔体71的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d, D > d ;胀合过程中胀合液体充满密封座腔体71和内管3腔体，胀合液体的压力为P，密封座腔体71中的胀合液体对堵头4的作用力为Fl=Pπ D2/4,内管3腔体中的胀合液体压力为F2 ≤ P π d2/4,因为D > d，所以Fl≥F2，使得了堵头4始终与内管3端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈5与内管3位置始终不发生变化，避免了密封圈5移位所有可能造成的内管3内壁划伤或自内管3脱开而导致的密封失效。
[0061]定位环6固定在密封座7上，轴向限制住了套环I的位置。
[0062]定位环6环绕复合管端部，还可以用于安全防护。
[0063]本实施例中，套环的材料、外径与外管均相同，保证了套环内表面与外管内表面结合处没有力学突变，套环与外管贴合面附近的结合强度较好。
[0064]需要注意的是:本实施例中所提到的左侧堵头4固定是指的在胀合时的状态，在非胀合状态可以活动，在具体实施时，会移动堵头以适应不同长度的复合管的胀合，如将堵头从一处吊装在另一处，或设置在小车上轴向移动，这些情况不能理解为超出了本发明的范围。只要是堵头在胀合时是固定的，非胀合时固定与否，都不影响本发明的实施。将可移动的堵头固定在具体实施时有很多方式，如:采用螺栓固定，采用卡爪卡紧等。
实施例三。
[0065]图5是本发明的堵头均活动连接时的一种实施例。两侧堵头都是活动的，为效果比较明显，上半部分是胀合终了状态，下半部分是胀合初始状态。
[0066]本实施例是图4实施例的改进，其区别在于在两侧堵头4上设置了与外管相配合的定位结构。
[0067]堵头4上设置有与外管2相配合的阶梯型凸台41，阶梯型凸台41的内径大于内管3内径，小于外管2内径，胀合时，缩短较长的一端阶梯型凸台41的端面首先接触到套环I的端面，确定了内管2端部的位置，内管3此后的变形以此为基准，最终使得胀合后的内管位置左右对称。实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。
[0068]胀合前，两侧堵头均需满足条件，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:L1 ≥ L-El,密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2≤ L-E。可有效的消除胀合过程中内外管缩短的影响。
实施例四。
[0069]图6是在图5实施例基础上，所做的更进一步改进，图中仅绘制出了胀合完成时的状态示意图。
[0070]本实施例中的堵头4设置为阶梯形状，与密封座腔体71所配合的活塞直径为D，活塞相邻一段直径为Dl,定位环6具有向堵头4轴线延伸的压盖61,其直径D2符合关系式:D > D2 ≥ D1，所述压盖部分可以防止堵头4探出过长而脱出。本实施例中的压盖61设置在定位环6上，也可以采用其他实施方式:如将压盖与定位环分体设置，只要具有限制堵头4脱出的限制部件均可。
[0071]堵头4上的活塞与压盖61之间可以安装弹簧8，从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头4可以自动复位。
[0072]堵头4上轴向设置有槽42，定位环6上设置有与槽42配合的凸起62，所述凸起62限制了胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形，保证了质量；也可以采用其他实施方式，如在堵头4上设置导向键，在定位环6或密封座上设置相应键槽等。只要在堵头上设置堵头周向限位结构，与其接触的部件上设置与堵头周向限位结构相配合能防止堵头自由旋转的结构均可。所述防止堵头自由旋转的结构可以设置在密封座7内部，也可以设置在密封座7外部。当设置在密封座7外部时，维护方便，且不会对堵头4的行程造成影响。
[0073]堵头4上的阶梯型凸台41上设置卡环组43，通过卡环组43的可以调整堵头4限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过调整卡环组43里不同卡环的组合的来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整卡环组43来适应不同材质的管。实际使用中，调整方式不局限于卡环组43，也可以通过:如挡块+紧定螺钉、调整螺母等方式实现，只要设置有调整结构均可。[0074]套环I末端设置有环形槽14，与定位环6末端匹配，定位环6末端套在环形槽14的外径上，，可将套环I径向定位，胀合时保证套环I与外管2不发生相对滑移。具体实施中，也可以采用其他方式限位。
[0075]图7分别给出了内管管端移动而造成的两个极限状态的示意图，用以可移动的可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系。
[0076]两图中的上方示意的是安装完毕，内管未缩短时的状态，下方示意的是胀合完成时，内管已缩短到位时的状态。
[0077]图中:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，初始状态时密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI，初始状态是密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2。
[0078]左图胀合完成时，有效密封面的左边缘与外管端面重合，此时L、EU LI满足关系式:L=L1+E1 ;此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于外管范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向右移动，则挡块部分已移动到了外管管端区域，无法保证外管管端内外管的结合质量。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L ≤ L1+E1，变换得:L1≥L-El。
[0079]右图胀合完成时，密封圈远离外管的端面与套环端面重合，此时L、E、L2满足关系式:L=L2+E ;此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于套环范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向左移动，则挡块部分已移动出了套环区域，密封圈的与内管接触部分区域将失去套环(或外管)依托，失去依托内管变形不受束缚，将有可能变形太大而导致密封面失效。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L≥L2+E，变换得:L2 ≤ L-E。
【权利要求】
1.一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤: (1)、将周向安装有密封圈的堵头插入内管中； (2)、向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部； (3)、进行胀合。
2.按照权利要求1所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外。
3.按照权利要求2所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，密封圈位置与套环对应。
4.按照权利要求2所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述堵头是分体式的，在胀合过程中，所述堵头至少有一端是根据内管收缩可轴向移动的，另一端作为收缩的定位基准。
5.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述可轴向移动的堵头位置插入内管的位置满足以下条件:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，胀合前，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:LI > L-E1，密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2 ( L-E0
6.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:作为定位基准的堵头被固定。
7.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:作为定位基准的堵头也可轴向移动，两端的堵头均在密`封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径。
8.按照权利要求2至7任意一项所述的方法，其特征在于:所述堵头上设置设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。
9.一种复合管液压胀合装置，包括:堵头及安装在堵头上的密封圈，堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与密封圈内圈及内管内腔连通的通道。
10.根据权利要求9所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:还包括套环，所述套环内径与外管内径相同，所述套环端面紧贴外管端面与之固定连接。
11.根据权利要求10所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:将套环与外管端面粘合方式，或采用套环轴向定位装置。
12.根据权利要求11所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述套环轴向定位装置的设置方式是:围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。
13.根据权利要求12所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述套环末端设置有环形槽，与所述定位环末端匹配。
14.根据权利要求10至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，其位置与套环对应。
15.根据权利要求9至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是:堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D > d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。
16.根据权利要求15所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。
17.根据权利要求16所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头周向限位结构设置在密封座外。
18.根据权利要求17所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头周向限位结构为:堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。
19.根据权利要求15或16或17或18所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径< 较粗直径且 > 较细直径。
20.根据权利要求19所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。
21.根据权利要求15或16或17或18所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。
22.根据权利要求 21所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:在所述阶梯台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。
23.根据权利要求10至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:套环的材料、外径与外管均相同。
24.一种利用所述液压胀合方法及装置制作的复合管，其特征在于:所述复合管末端带有套环。
25.按照权利要求24所述的复合管，其特征在于:所述套环的材料、外径与外管均相同。
26.按照权利要求24或25权利要求所述的复合管，其特征在于:所述套环具有以下两种结构的一种或两种: (1)套环内表面覆盖一层氧化膜或涂层； (2)套环表面设置凸起、沟槽、螺纹孔等与移除工具配合的形状。
【文档编号】F16L9/00GK103629445SQ201310645086
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】王中华, 吕冰, 段英良, 邹建亭 申请人:青岛恒基泰机电科技有限公司
【专利摘要】本发明提供了一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤：（1）将周向安装有密封圈的堵头插入内管中；（2）向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部；（3）进行胀合；在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外；因为密封位置越过了外管端面，所以内管腔内的压力可以达到外管端部，保证了结合质量；其克服了现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，无需再截去盲区便可使用，从而在材料和工艺上都降低了成本，由于无需裁剪，给胀合前复合管管端带有外螺纹的后续加工带来了很大便利。
【专利说明】一种复合管液压胀合方法和制作装置及其得到的复合管
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合管液压成型【技术领域】，具体讲是一种复合管液压胀合方法和制作装置以及根据方法得到的复合管。
【背景技术】
[0002]由多层材料组成的复合管可以发挥不同材料的性能，性价比高，在石油、化工、医药以及食品加工等行业得到广泛应用。采用液压胀合法生产的复合管，胀接力均匀且大小可进行计算，复合管内管壁表面无擦伤和破坏现象，也不出现加工硬化现象。
[0003]《多层复合管液压账接原理与工艺研究》(哈尔滨工业大学，2010年硕士生学位论文，第65页)公开了一种复合管液压“胀接实验装置”，“在内管外侧增加一个密封增强圈，紧密地套在密封对应位置的内管外壁上，从而大大提高了相应位置内管的刚度，有效地保证了密封的效果和密封圈的使用寿命”，但因为内管外侧所增加的密封增强圈限制内管端部直径增大，外管端面一段区域的内管无法与外管内表面贴合，造成了胀合后的复合管管端结合不良，此段区域简称“复合盲区” C，如图1所示。
[0004]公布号为CN103240324A的发明专利申请中披露了 “一种双金属复合管液胀成型系统”，其说明书附图披露的方案通过“模芯4的预密封液体与内层管7内的高压液体连通，使内密封圈5向外胀紧压力与内层管7压力一致”，这种方式能够保证与密封圈接触部分内管的变形与管腔中一致，但无法保证密封圈本体的外端面到外管管端一段距离复合管的结合强度。因为支撑块的材料是硬质材料(如:钢)，也无法像密封圈一样将压力均匀传递到内管壁上，另外此种密封圈胀开后相邻支撑块之间存在间隙H，间隙位置的压力同样无法传达到内管壁上，两种因素结合同样造成了胀合后的管端存在复合盲区C，如图2所示。
[0005]现有的复合管液压胀合方法均是将带有密封圈的堵头插入需要胀合的复合管内管中，为保证密封效果，密封圈整体需位于在外管端面向内一段距离，必然会在成形后的复合管端部留有复合盲区。需要截去带有复合盲区的管端方可使用，从而在材料和工艺上都增加了成本。很多行业(如:石油)使用的复合管的管端带有外螺纹，工艺需要在胀合前在外管加工外螺纹，管端复合盲区的存在也给后续加工带来了不便。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种管端无复合盲区、制作精良、成本低的复合管液压胀合方法和装置，进而获得管端结合紧密的复合管。
[0007]本发明的技术方案是:一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤:
(1)、将周向安装有密封圈的堵头插入内管中；
(2)、向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部；
(3)、进行胀合。
[0008]为了达到更好的效果，本发明所述复合管液压胀合方法还可以采取以下措施:
1、进一步地，在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外。因为密封位置越过了外管端面，所以内管腔内的压力可以达到外管端部，保证了结合质量；采用这种方法所得到的复合管末端带有套环，套环与外管并非一体，可以很方便的通过去除套环将结合不良部分去除。
[0009]复合管胀合过程中，内管胀开与外管贴合，内管管径增大过程中长度会同时缩短，并有发生扭转的可能；内管长度缩短会造成内外管复合位置不能确定；扭转会造成复合后的内管表面有褶皱，内外管复合强度不够。以上技术问题根据管长的不同可以采用不同的解决手段。长度较短且内管变形量较小的复合管，可采用以下技术措施:
2、所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，密封圈位置对应于套环。密封圈胀开后与内管固定，密封圈限定了内管位置，解决了内外管复合位置不能确定的技术问题；密封圈固定在棒体两端，解决了内管可能发生扭转的技术问题；整体式的棒体插入内管方便，且所述棒体占据内管腔部分体积，需要充入管腔的压力液体的量较少，充液时间较短，效率更高。
[0010]长度较长的复合管，内管收缩幅度较大，若限制住两端密封圈的位置不变，将有可能会因内管缩短的造成密封圈与内管滑移乃至脱落而密封失效，使用带支撑块的密封圈时，支撑圈会划伤管内壁；为解决此技术问题，可采用以下技术措施:
3、在胀合过程中，所述堵头至少有一端是根据内管收缩可轴向移动的，另一端作为收缩的定位基准。安装密封圈的堵头设置成可轴向移动的活动连接，密封圈与管端的位置固定不发生相对移动，可有效防止了堵头脱开造成密封失效，也可以避免支撑块移动划伤管内壁，将一端堵头固定，一端活动，从而使得胀合后的内管以一端堵头为基准变形，内外管复合位置得以确定。
[0011]内管缩短会造成连接到其端部的密封圈的位置移动，进而使得胀合后的密封圈与套环位置难以确定，如胀合后密封圈外端面因内管缩短进入到外管区域，套环的作用将无法显现；如胀合后密封圈内端面位于套环区域以外，密封圈所接触的内管段将因无支撑而密封失效或胀合不良；为解决此问题，可采用以下技术措施:
4、所述可轴向移动的堵头位置插入内管的位置满足以下条件:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，胀合前，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:L1 ^ L-E1，密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2 ( L-E0满足此条件的堵头位置可以保证胀合完成时，密封圈最内端在复合管外管端面以外，密封圈整体在套环内，既保证了复合管端部的复合质量，也保证了密封圈不至于因无套环支撑而密封失效或胀合不良。
[0012]技术方案3或4中所述定位基准的典型实现方式有:
(1)作为定位基准的堵头被固定。此种方式设置简单，容易实现。
[0013](2)两端堵头均可轴向移动，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径。胀合时，缩短较长的一端阶梯型凸台的端面首先被定位，内管此后的变形以此为基准，最终使得胀合后的内管位置左右对称。此种方式可通过调整阶梯型凸台的长短，或通过伸缩量调整装置，方便的调整内外管之间的相对位置。
[0014]解决内管可能产生的扭转技术问题的技术措施是:
5、所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。以在不限制堵头轴向运动的同时，限制堵头的转动，进而通过设置在堵头上的密封圈限制胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形。
[0015]本发明还提供了一种利用液压胀合方法制作复合管的装置，其技术方案是:
包括:堵头及安装在堵头上的密封圈；堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与
密封圈内圈及内管内腔连通的通道。 [0016]1、进一步地，所述利用液压胀合方法制作复合管的装置还包括套环，所述套环内径与外管内径相同，所述套环端面紧贴外管端面与之固定连接。套环被固定不与外管产生相对移动，保证在胀合过程中套环与外管过渡端内径平滑、连续，从而使得内管与外管贴合后均匀变形。
[0017]2、可以采用将套环与外管端面粘合方式，或采用套环轴向定位装置。有多种套环轴向定位装置可以实现此功能，如:安装定位环将套环轴向压紧，采用带螺纹的部件将套环与外管旋合，以及采用辅助连接件将套环与外管卡合或旋合等。
[0018]定位环的定位方式可以是:
3、围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。采用定位环轴向压紧的方式，定位、解除均方便，适应工业自动化的生产。
[0019]4、进一步地，套环末端设置有环形槽，与定位环末端匹配。胀合时，定位环末端套在环形槽的外径上，可将套环径向定位，胀合时保证套环与外管不发生相对滑移。
[0020]根据复合管的长度以及内管变形的大小可选择堵头的方式；
5、所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端。棒体通过密封圈固定了内管，可方便的确定内管位置，并防止内管发生扭转；整体式的棒体插入内管方便，且占据内管腔部分体积，需要充入管腔的压力液体的量较少，充液时间较短，效率更高。
[0021]整体式的芯棒用于长度较长的复合管较大不便，可以采用以下两种技术措施的一种:
6、所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是:堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D > d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。
[0022]一端堵头固定，另一端堵头是可轴向移动的活动连接胀合后的内管以固定端堵头为基准变形，内外管复合位置得以确定。
[0023]胀合过程中胀合液体充满活塞安装腔体和内管腔体，胀合液体的压力为P，活塞安装腔体中的胀合液体对堵头的作用力为FI=Pji D2/4，内管腔体中的胀合液体压力为F2 ^ P d2/4,因为D > d，所以Fl≥F2，使得堵头始终与内管端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈与内管位置始终不发生变化，避免了密封圈移位所有可能造成的内管内壁划伤或自内管脱开而导致的密封失效。
[0024]胀合开始时，内管两端的缩进量不能确定，缩进量比较大的一端阶梯型凸台的端面首先接触到外管或套环的端面，确定了内管端部的位置，后续变形以此为基准。这种方式简便易行，实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。
[0025]7、进一步的，所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。通过该调整装置可以调整堵头限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过该调整机构来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整伸缩量调整装置来适应不同材质的管。
[0026]所述调整伸缩量调整装置可以是以下方式或者与其等效的方式:
8、在所述阶梯型凸台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。
[0027]为防止有可能存在的内管扭转，可以设置堵头周向限位结构，其具体方式是:
9、进一步地，所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。以在不限制堵头轴向运动的同时，限制堵头的转动，进而通过设置在堵头上的密封圈限制胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形。
[0028]10、进一步地，所述堵头周向限位结构设置在密封座外。从而方便维护，且不会对堵头的行程造成影响。
[0029]11、进一步地，所述堵头周向限位结构为:堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。
[0030]堵头为柱塞的时候容易脱出，可以采用以下技术方案解决:
12、所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径<较粗直径而>较细直径。这样可以防止堵头探出过长而脱出密封座。
[0031]13、进一步地，所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头可以自动复位。
[0032]胀合过程中所述套环需固定不与外管活动或错位，可采用以下技术措施:
14、所述套环采用套环轴向定位装置或粘合的方式或采用带螺纹的部件将套环与外管旋合以及采用辅助连接件将套环与外管卡合或旋合。
[0033]套环轴向定位装置可以采用以下技术措施:
15、围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。采用定位环轴向压紧的方式，定位、解除均方便，适应工业自动化的生产。
[0034]16、进一步地，套环末端设置有环形槽，与定位环末端匹配。胀合时，定位环末端套在环形槽的外径上，可将套环径向定位，胀合时保证套环与外管不发生相对滑移。
[0035]另外，当套环满足以下条件时:
17、套环的材料、外径与外管均相同。套环内表面与外管内表面结合处没有力学突变，从而保证了套环与外管贴合面附近的结合强度。
[0036]18、套环的材料内表面覆盖一层氧化膜或涂层。以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，进而避免了移除套环时牵拉内管所有可能造成的内外管复合面损伤。
[0037]本发明所述的一种复合管液压胀合方法及其制作装置，克服了现有技术制作的复合管端部留有复合盲区的缺陷，无需再截去盲区便可使用，从而在材料和工艺上都降低了成本，由于无需裁剪，给胀合前复合管管端带有外螺纹的后续加工带来了很大便利。
[0038]本发明还提供了一种利用所述液压胀合方法制作的复合管，所述复合管末端带有套环。[0039]胀合后，去除套环可以采用多种方式，可沿外管端面将套环及相应内管段截去；也可将套环拔除，为方便安装移除工具，可采用以下技术方案:
(I)在套环表面预留凸起、沟槽、螺纹孔等与移除工具配合的形状。
[0040](2)套环的材料内表面覆盖一层氧化膜或涂层。以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，进而避免了移除套环时牵拉内管所有可能造成的内外管复合面损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是采用《多层复合管液压胀接原理与工艺研究》中的“胀接实验装置”时复合管端部效果图；
图2是采用公布号为CN103240324A的发明专利申请中复合管端部效果图；
图3是本发明实施例一的示意图；
图4是本发明实施例二的示意图；
图5是本发明实施例二的不意图；
图6是本发明实施例四的示意图；
图7是可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系的示意图。
[0042]图中各件号说明:
I——套环，2——夕卜管，3——内管，4——堵头，5——密封圈，6——定位环，7——密封座，8—弹簧；11—螺纹孔，12—凸起，13—沟槽，14—环形槽；41—阶梯型凸台，42——槽，43——卡环组；61——压盖，62——凸起；71——腔体;A——预密封腔液体输入口，Al——另外一个预密封腔液体输入口(与A区别)，B内管腔体液体输入口，C——复合盲区，D——密封座内安装活塞的腔体直径，Dl——堵头上与活塞相邻一段直径，D2——压盖内径，d——胀合完成后的复合管内管内径，E——密封圈5整体宽度，El——密封圈5有效密封面的宽度，B——堵头4上内管腔体液体输入口，BI——堵头4上内管腔体液体的另一个输入口，B2-密封座7上内管腔体液体的输入口，L1-密封圈靠近外管的端面与外管端面的距离，L2-密封圈远离外管的端面与套环端面的距离，H—密封圈胀开后相邻支撑块之间存在的间隙。
【具体实施方式】
[0043]结合【专利附图】
【附图说明】。
[0044]实施例一。
[0045]图3是本发明的一种实施例，适合被复合的管较短时使用。
[0046]堵头4是整体的棒体，两端安装密封圈5，堵头4设有分别与密封圈5内圈和与内管2内腔连通的通道，与密封圈5内圈连接的通道通过A 口引入液体，与内管3内腔连通的通道通过B 口引入液体；先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的两端面安装套环I并固定，套环I的内径与外管2内径相等；然后将安装有密封圈5的堵头4插入在内管3的内孔中，密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，与套环I对应；安装完毕后通液胀合。
[0047]胀合时，首先向A、Al 口向密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，由B 口向内管3内腔中通入胀合液体，胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；密封圈5的密封面位于外管2两端面外侧，胀合力作用区域越过外管2两端面；套环I的内径与外管2内径相等，外管2两端面处的内管变形平滑，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。胀合完成后的复合管带有套环，可沿外管端面将套环及相应内管段截去。
[0048]堵头4的形状既可以是整体的也可以是分体的，本实例中的堵头是两端安装密封圈的棒体，采用这种方式，内管腔体中需要通入的胀合液体较少，通液时间较短；另外胀合液体所产生的压力被棒体承受，整体结构较为简单。
[0049]本实施例采用定位环6将套环I与外管2轴向压紧，这种定位方式简便易行，便于操作；实际使用中，定位套环I还可以采用其他方式:如将套环与外管端面粘合、将套环与外管旋合、采用辅助连接件将套环与外管卡合等等。
[0050]可在套环上设置包括但不限于螺纹孔11、凸起12、沟槽13等结构，以便于固定套环，也可以用于安装移除工具，本实施例中的套环I带有以上3个特征，实际应用时不必都设置，择一设置即可，也可以采取其他别的方式，只要能够起到固定套环I的及结构均可。
[0051]本实施例所使用的密封圈带有支撑块，也可以采用其他密封圈，因为支撑块的作用，密封效果更好，内管腔体中所能达到的胀合压力更高。
[0052]为使移除方便，套环的材料表面可覆盖一层氧化膜或涂层，以使内管与套环表面结合的牢固程度较复合管本体要低，避免移除套环时牵拉内管有可能造成的内外管复合面损伤。
[0053]实施例二。
[0054]图4是本发明的另外一种实施例，适合被胀合的管较长时使用。
[0055]本实施例中，堵头4是分体式的，左侧堵头是固定的，右侧堵头是活动的，分别在设备两侧设置，为对比方便，上方是胀合初始状态，下方是胀合终了状态。
[0056]胀合时，左侧堵头4固定，连接密封圈内圈的A 口在侧面引出，连接内管腔体的B口在中心引出；右侧堵头与密封座7活动连接，连接密封圈内圈的Al 口在侧面引出，连接内管腔体的BI 口与密封座7上的腔体71相连通，由设置在密封座7上的B2 口与外界连通。两侧堵头4连接密封圈内圈的孔不与连接内管3腔体孔存在可能的渗透通道，更易控制、维护，减少了渗漏可能性。
[0057]先将需要胀合的外管2、内管3套装在一起；再紧贴外管2的端面安装套环1，将安装有密封圈5的堵头4分别插入在内管3的两端内孔中；预先通过计算或试验得出内管3单端缩短量L，右侧堵头4上的密封圈5位置满足关系式:L1 ^ L-El和L2 ( L-E。
[0058]胀合时，首先向由通道A、Al向两侧的密封圈5内孔通入密封压力液体，在密封压力液体的作用下，密封圈5张开，外圈与要加工的复合管内孔接触实现密封，然后，从一侧向内管3内腔中通入胀合液体，另一侧排气，`胀合液体充满内管3内孔后，提高胀合液体的压力，内管3在压力作用下孔径增大并与套环1、外管2内壁接触；胀合过程中，内管3单端缩短L，右侧密封圈5的安装位置已经预留出内管2缩短的长度，胀合过程中，密封圈5的密封面始终位于外管2两端面外侧，保证了外管2两端面附近区域的内外管的结合质量。
[0059]左端内管3插入左侧堵头4部分越过密封圈5,可有效固定内管3。[0060]右侧堵头4的一端是活塞，安装在密封座7上腔体71上，腔体71的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d, D > d ;胀合过程中胀合液体充满密封座腔体71和内管3腔体，胀合液体的压力为P，密封座腔体71中的胀合液体对堵头4的作用力为Fl=Pπ D2/4,内管3腔体中的胀合液体压力为F2 ≤ P π d2/4,因为D > d，所以Fl≥F2，使得了堵头4始终与内管3端面接触而不致脱开，进而保证了密封圈5与内管3位置始终不发生变化，避免了密封圈5移位所有可能造成的内管3内壁划伤或自内管3脱开而导致的密封失效。
[0061]定位环6固定在密封座7上，轴向限制住了套环I的位置。
[0062]定位环6环绕复合管端部，还可以用于安全防护。
[0063]本实施例中，套环的材料、外径与外管均相同，保证了套环内表面与外管内表面结合处没有力学突变，套环与外管贴合面附近的结合强度较好。
[0064]需要注意的是:本实施例中所提到的左侧堵头4固定是指的在胀合时的状态，在非胀合状态可以活动，在具体实施时，会移动堵头以适应不同长度的复合管的胀合，如将堵头从一处吊装在另一处，或设置在小车上轴向移动，这些情况不能理解为超出了本发明的范围。只要是堵头在胀合时是固定的，非胀合时固定与否，都不影响本发明的实施。将可移动的堵头固定在具体实施时有很多方式，如:采用螺栓固定，采用卡爪卡紧等。
实施例三。
[0065]图5是本发明的堵头均活动连接时的一种实施例。两侧堵头都是活动的，为效果比较明显，上半部分是胀合终了状态，下半部分是胀合初始状态。
[0066]本实施例是图4实施例的改进，其区别在于在两侧堵头4上设置了与外管相配合的定位结构。
[0067]堵头4上设置有与外管2相配合的阶梯型凸台41，阶梯型凸台41的内径大于内管3内径，小于外管2内径，胀合时，缩短较长的一端阶梯型凸台41的端面首先接触到套环I的端面，确定了内管2端部的位置，内管3此后的变形以此为基准，最终使得胀合后的内管位置左右对称。实际使用时所述定位结构也可以是与胀合完成后的复合管端部相配合其他形状，只要是能够与复合管外管配合将内外管定位的其他任何方式均可。
[0068]胀合前，两侧堵头均需满足条件，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:L1 ≥ L-El,密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2≤ L-E。可有效的消除胀合过程中内外管缩短的影响。
实施例四。
[0069]图6是在图5实施例基础上，所做的更进一步改进，图中仅绘制出了胀合完成时的状态示意图。
[0070]本实施例中的堵头4设置为阶梯形状，与密封座腔体71所配合的活塞直径为D，活塞相邻一段直径为Dl,定位环6具有向堵头4轴线延伸的压盖61,其直径D2符合关系式:D > D2 ≥ D1，所述压盖部分可以防止堵头4探出过长而脱出。本实施例中的压盖61设置在定位环6上，也可以采用其他实施方式:如将压盖与定位环分体设置，只要具有限制堵头4脱出的限制部件均可。
[0071]堵头4上的活塞与压盖61之间可以安装弹簧8，从而使得在胀合完毕密封圈脱离管内壁后，堵头4可以自动复位。
[0072]堵头4上轴向设置有槽42，定位环6上设置有与槽42配合的凸起62，所述凸起62限制了胀合过程中内管有可能发生的扭曲变形，保证了质量；也可以采用其他实施方式，如在堵头4上设置导向键，在定位环6或密封座上设置相应键槽等。只要在堵头上设置堵头周向限位结构，与其接触的部件上设置与堵头周向限位结构相配合能防止堵头自由旋转的结构均可。所述防止堵头自由旋转的结构可以设置在密封座7内部，也可以设置在密封座7外部。当设置在密封座7外部时，维护方便，且不会对堵头4的行程造成影响。
[0073]堵头4上的阶梯型凸台41上设置卡环组43，通过卡环组43的可以调整堵头4限制复合管端的位置；调试时，可以通过试验来找到管的伸缩情况，通过调整卡环组43里不同卡环的组合的来匹配；不同材质管伸缩情况不一样，也可以通过调整卡环组43来适应不同材质的管。实际使用中，调整方式不局限于卡环组43，也可以通过:如挡块+紧定螺钉、调整螺母等方式实现，只要设置有调整结构均可。[0074]套环I末端设置有环形槽14，与定位环6末端匹配，定位环6末端套在环形槽14的外径上，，可将套环I径向定位，胀合时保证套环I与外管2不发生相对滑移。具体实施中，也可以采用其他方式限位。
[0075]图7分别给出了内管管端移动而造成的两个极限状态的示意图，用以可移动的可轴向移动的堵头为适应内管管端缩短所需要满足的的位置关系。
[0076]两图中的上方示意的是安装完毕，内管未缩短时的状态，下方示意的是胀合完成时，内管已缩短到位时的状态。
[0077]图中:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，初始状态时密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI，初始状态是密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2。
[0078]左图胀合完成时，有效密封面的左边缘与外管端面重合，此时L、EU LI满足关系式:L=L1+E1 ;此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于外管范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向右移动，则挡块部分已移动到了外管管端区域，无法保证外管管端内外管的结合质量。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L ≤ L1+E1，变换得:L1≥L-El。
[0079]右图胀合完成时，密封圈远离外管的端面与套环端面重合，此时L、E、L2满足关系式:L=L2+E ;此时密封圈的挡块部分对应于套环位置，有效密封面全部位于套环范围内，可以保证外管管端内外管能够结合良好；但如果密封圈继续向左移动，则挡块部分已移动出了套环区域，密封圈的与内管接触部分区域将失去套环(或外管)依托，失去依托内管变形不受束缚，将有可能变形太大而导致密封面失效。因此可以保证外管管端内外管的结合质量的尺寸关系为L≥L2+E，变换得:L2 ≤ L-E。
【权利要求】
1.一种复合管液压胀合方法，包括以下步骤: (1)、将周向安装有密封圈的堵头插入内管中； (2)、向密封圈内圈与堵头之间通入密封压力液体，密封内管端部； (3)、进行胀合。
2.按照权利要求1所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:在进行胀合之前，紧贴需要胀合的复合管外管端面安装与复合管外管内径相同的套环，且所述密封圈最内端在复合管外管端面以外。
3.按照权利要求2所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，密封圈位置与套环对应。
4.按照权利要求2所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述堵头是分体式的，在胀合过程中，所述堵头至少有一端是根据内管收缩可轴向移动的，另一端作为收缩的定位基准。
5.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:所述可轴向移动的堵头位置插入内管的位置满足以下条件:对应内管端缩短L，密封圈整体宽度为E，有效密封面的宽度为E1，胀合前，密封圈靠近外管的端面离外管端面的距离LI需满足关系式:LI > L-E1，密封圈远离外管的端面离套环端面的距离L2满足关系式:L2 ( L-E0
6.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:作为定位基准的堵头被固定。
7.按照权利要求4所述的复合管液压胀合方法，其特征在于:作为定位基准的堵头也可轴向移动，两端的堵头均在密`封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径。
8.按照权利要求2至7任意一项所述的方法，其特征在于:所述堵头上设置设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。
9.一种复合管液压胀合装置，包括:堵头及安装在堵头上的密封圈，堵头置于拟复合的内管中，堵头上设有分别与密封圈内圈及内管内腔连通的通道。
10.根据权利要求9所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:还包括套环，所述套环内径与外管内径相同，所述套环端面紧贴外管端面与之固定连接。
11.根据权利要求10所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:将套环与外管端面粘合方式，或采用套环轴向定位装置。
12.根据权利要求11所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述套环轴向定位装置的设置方式是:围绕堵头安装定位环，所述定位环轴向压紧套环。
13.根据权利要求12所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述套环末端设置有环形槽，与所述定位环末端匹配。
14.根据权利要求10至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头是整体式的棒体，所述密封圈安装在棒体两端，其位置与套环对应。
15.根据权利要求9至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头所述堵头是分体式的，设置在拟复合内管的两端，一端堵头被固定，另一端堵头是活塞连接；或两端堵头均为活塞连接，在密封圈外侧设置内细外粗的阶梯型凸台，所述阶梯型凸台的内径大于内管内径，小于外管内径，其外径大于外管内径；所述活塞连接的方式是:堵头作为活塞，安装在其配套的密封座内，所述密封座内的安装活塞的腔体的直径为D，胀合完成后的复合管内管内径为d，D > d，所述堵头与内管内腔连通的通道与安装活塞的腔体连通。
16.根据权利要求15所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头上设置可轴向滑动的堵头周向限位结构。
17.根据权利要求16所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头周向限位结构设置在密封座外。
18.根据权利要求17所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头周向限位结构为:堵头上设置的槽和定位环上设置与槽配合的凸起。
19.根据权利要求15或16或17或18所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述密封座上设置有向轴线方向延伸的压盖，所述堵头为阶梯形状，外端粗内端细，所述压盖内径< 较粗直径且 > 较细直径。
20.根据权利要求19所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述堵头阶梯处与压盖之间设置有弹簧。
21.根据权利要求15或16或17或18所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:所述阶梯型凸台上可以设置伸缩量调整装置。
22.根据权利要求 21所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:在所述阶梯台上设置卡环组、挡块与螺钉、调整螺母中的一种或几种的组合。
23.根据权利要求10至13任一项所述的复合管液压胀合装置，其特征在于:套环的材料、外径与外管均相同。
24.一种利用所述液压胀合方法及装置制作的复合管，其特征在于:所述复合管末端带有套环。
25.按照权利要求24所述的复合管，其特征在于:所述套环的材料、外径与外管均相同。
26.按照权利要求24或25权利要求所述的复合管，其特征在于:所述套环具有以下两种结构的一种或两种: (1)套环内表面覆盖一层氧化膜或涂层； (2)套环表面设置凸起、沟槽、螺纹孔等与移除工具配合的形状。
【文档编号】F16L9/00GK103629445SQ201310645086
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】王中华, 吕冰, 段英良, 邹建亭 申请人:青岛恒基泰机电科技有限公司
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1