具有复合卡环的金属管道连接结构的制作方法

本实用新型涉及金属管道连接结构，尤其涉及具有复合卡环的金属管道连接结构。

背景技术：

在建筑领域以及工业领域，经常用到流体输送管道。传统的流体输送管道由管件连接而成，管件之间通常采用螺纹连接，以形成各种管道系统。作为一种成熟的管道管件连接方式，螺纹连接的安装效率不高，且对作业空间有一定的要求，还要解决防止连接处泄漏等一系列问题。

为此，近年来逐渐发展起卡压式金属管件连接结构。其采用薄壁金属管设计，利用专用工具压接使薄壁变形，从而使管件连接瞬间完成。如图1A所示，卡压式连接剖视图中，压接工具针对承口段M和密封槽N两处同时进行压接，密封槽部位受到压缩，迫使槽内的O型密封圈紧贴钢管，起到密封止水的作用，承口段M受到六角卡压，钢管和管件挤压变形，利用金属材料本身的刚性，起到抗拉拔作用。

这种结构施工简单，操作时间短，接头无螺纹连接，无复杂的套丝作业，无高温明火，无焊接时的前后处理，无施工切削或衔接时的油污染或焊渣污染。

在卡压式金属管件连接结构中，其关键可以由各种金属材料制成，例如，不锈钢、铜、碳素钢管等。在对抗腐蚀性有一定要求的管道系统(例如，在建筑物的消防喷淋管道系统)中，可以采用较为不锈钢管件或铜制管件，但这也导致了材料成本的提高。因此，在目前的卡压式连接管道中，更多的还是沿用了碳钢材质镀锌薄壁管，连接方式仍然采用卡压式，以获得比采用不锈钢管与铜管上更高的性价比。

然而，在卡压式金属管件连接结构中采用镀锌碳钢管存在很大的缺陷。图1B示出了图1A的卡压式金属管件连接结构的部位B的放大图。如图1B所示，由于卡压式管件91的承口段M受到六角卡压，镀锌碳钢管92和管件摩擦挤压变形，造成镀锌碳钢管92的外壁和卡压式管件91的内壁的镀锌层被破坏，而管道内的水流F由插管间隙中流入，直达六角挤压变形部位，此时镀锌碳钢管92和卡压式管件91的内壁的镀锌层已经被破坏，碳钢管和卡压式管件在水流的作用下被侵蚀氧化，由此使得管道的使用寿命将大打折扣。

此外，在将金属管插入卡压式金属管件的过程中，插入端容易导致橡胶密封圈的损坏或移位，造成密封不严。

公开于本实用新型背景部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有复合卡环的金属管道连接结构，其能够解决现有的镀锌碳钢管连接结构中因镀锌层的损坏导致抗腐蚀性降低的缺陷，且能够提高装配效率和防止安装位置顺序错误。

本实用新型的又一个目的是提供一种具有复合卡环的金属管道连接结构，其能够防止在金属管件插入连接结构的过程中对于密封圈的损坏。

本实用新型提供一种具有复合卡环的金属管道连接结构，其包括：卡环式管件，其承口端内周面上至少设有密封槽和卡环槽，所述卡环槽位于所述密封槽的轴向外侧；密封圈，其设置在所述密封槽中；以及复合卡环，其包括具有缺口的环状的金属卡环片和至少一个环状圈，所述环状圈与所述金属卡环片同轴设置并结合成一体，并设置在卡环槽中，其中当金属管插入卡环式管件的承口到位时，利用压接工具压紧卡环式管件的密封槽和卡环槽使之变形，从而通过复合卡环的收紧变形使金属管相应变形，由此通过密封圈和复合卡环实现金属管卡环式管件之间的密封连接。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述环状圈为导向圈，其设置在复合卡环的靠近密封圈的一侧，所述导向圈的内径小于密封圈的内径且大于金属管的外径。进一步优选地，所述导向圈由工程塑料制成。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述环状圈为防渗环，其设置在复合卡环的靠近卡环式管件的承口的轴向外侧，所述防渗环的直径小于金属卡环片的直径且大于金属管的直径，从而在卡环式管件被压紧时从轴向外侧实现卡环式管件与金属管之间的密封。进一步优选地，所述防渗环由工程塑料制成。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述环状圈包括一个导向圈和一个防渗环，所述导向圈设置在复合卡环的靠近密封圈的一侧，所述防渗环设置在复合卡环的另一侧，所述导向圈防渗环的直径小于金属卡环片的直径且大于金属管的直径。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述金属管为镀锌管。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述金属卡环片的内侧带有齿状结构。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述金属卡环片的内周表面呈锥形面。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，所述密封圈的横截面的宽度大于高度。进一步优选地，所述密封圈的横截面的椭圆横截面。

在上述具有复合卡环的金属管道连接结构中，优选地，其中所述卡环式管件的至少内表面具有高强度防腐涂层。

通过上述结构，本实用新型能够在渗入到卡环式管件和插入的金属管之间的流体到达镀锌层受损处之前就被密封圈所阻挡，因而不会对金属管造成腐蚀，从而提高整个连接结构的寿命。

另外，通过复合卡环中导向圈和/或防渗环的设置，本实用新型能够防止在金属管件插入连接结构的过程中对于密封圈的损坏和/或防止外部水分渗入到卡环式管件的受损部位，从而进一步保护金属管免受腐蚀和提高连接结构寿命。

另外，通过复合卡环结构，可以一次将卡环片、导向圈和/或防渗环装配到位，从而提高了装配效率。

本实用新型的装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

图1A为现有技术中卡压式金属管件连接结构的示意图。

图1B示出了图1A的卡压式金属管件连接结构的部位B的放大图。

图2是本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的卡环式管件构造半剖示意图。

图3是本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的半剖示意图，其中卡环式管件的内部已经安装了密封圈和复合卡环，但还没有与金属管进行装配。

图4是本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的剖示图，其中卡环式管件的内部已经安装了密封圈和复合卡环，且插入了金属管，并进行了压接装配。

图5示出了图4的金属管件卡环式连接结构的部位A的放大图。

图6示出了本实用新型的一种复合卡环，其中右侧图为左侧图的剖视图，该复合卡环由导向圈和金属卡环片结合而成。

图7示出了本实用新型的一种复合卡环，其中左侧图为左侧图的剖视图，该复合卡环由金属卡环片和防渗环结合而成。

图8示出了本实用新型的一种复合卡环，其中右侧图为左侧图的剖视图，该复合卡环由导向圈、金属卡环片和防渗环结合而成。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本实用新型的基本原理的各个特征。在此所公开的本实用新型的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。

在本实用新型的附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本实用新型的相同或等效的部分。

具体实施方式

现在将具体参考本实用新型的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本实用新型与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施例。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

如图2所示，本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的卡环式管件1的一端具有承口，用以插入所要金属管。卡环式管件1的承口由内向外依次设有密封槽2和卡环槽3。密封槽2和卡环槽3的内径大于卡环式管件1其他部分的内径，以便容纳橡胶密封圈和卡环。图中所示的卡环式管件1为一体成型。

卡环式管件1可以由任何合适的材料制成，通常为金属材料，例如钢材，以满足强度和挤压变形要求。为满足对于输送流体的防腐性能，优选采用耐腐蚀的金属材料，例如，不锈钢、铜等。当采用非耐腐蚀的普通金属材料时，例如，碳素钢，可以在卡环式管件1的金属基体表面结合高强度防腐涂层。这种复合管壁结构，不仅使普通金属材料满足了耐腐蚀的要求，而且因金属基体的壁厚可以更薄而更易于在压紧时充分变形，从而更好地实现密封。

图3是本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的半剖示意图。如图3所示，卡环式管件1的密封槽2和卡环槽3内已经安装了密封圈4和复合卡环6，但还没有与金属管进行装配。图4是本实用新型的具有复合卡环的金属管道连接结构的剖示图。图5示出了图4的具有复合卡环的金属管道连接结构的部位A的放大图。如图4、图5所示，卡环式管件1的的密封槽2和卡环槽3内已经安装了密封圈4和复合卡环6，且插入了金属管7，并进行了压接装配。

如图3、图4、图5显示，复合卡环6包括具有缺口的环状的金属卡环片601和至少一个环状圈，所述环状圈与金属卡环片601同轴设置并结合成一体，并设置在卡环槽3中。

作为一个实施方案，如图6所示，环状圈为导向圈5，其设置在复合卡环6的靠近密封圈4的一侧，导向圈5的内径小于密封圈4的内径且大于待插入的金属管7的外径。因此，该复合卡环由导向圈5和金属卡环片601结合而成。导向圈5的设置有助于引导插入的金属管7对中，避免损伤或移动密封圈4，从而更好地保证密封的效果。为此，导向圈5的内径小于密封圈4的内径而大于金属管7的外径，由此实现对于金属管7插入的引导作用。

导向圈5可以由任何合适的材料制成，只要能够满足强度韧性和耐腐蚀要求，且在受压时产生足够的变形而不被破坏即可。优选采用工程塑料制造，例如聚乙烯等。

作为另一个实施方案，如图7所示，环状圈为防渗环8，其设置在复合卡环6的靠近卡环式管件1的承口的轴向外侧。因此，该复合卡环由金属卡环片601和防渗环8结合而成。所述防渗环8的直径小于金属卡环片601的直径且略大于金属管7的直径，也小于密封圈4的直径，从而在卡环式管件1被压紧时从轴向外侧实现卡环式管件1与金属管7之间的密封，且有助于引导插入的金属管7对中，避免损伤或移动密封圈4。

防渗环8可以由任何合适的材料制成，只要能够满足强度韧性和耐腐蚀要求，且在受压时产生足够的变形而不被破坏即可。优选采用工程塑料制造，例如聚乙烯等。

作为又一个实施方案，如图8所示，所述环状圈包括一个导向圈5和一个防渗环8，所述导向圈5设置在复合卡环6的靠近密封圈4的一侧，所述防渗环8设置在复合卡环6的另一侧，所述导向圈5的直径小于金属卡环片601的直径且大于金属管7的直径。因此，该复合卡环6复合卡环由导向圈5、金属卡环片601和防渗环8结合而成。同样优选地，导向圈5和防渗环8都可以采用工程塑料制造，例如聚乙烯等。

需要说明的是，尽管图6中的复合卡环6不具有防渗环8，但根据需要，采用独立的防渗环8与图6中的复合卡环6一起组合使用以防止外部流体渗透，这也是允许的。尽管图7中的复合卡环6不具有导向圈5，但根据需要，采用独立的导向圈5与图7中的复合卡环6一起组合使用以增强导向作用，这也是允许的。

密封圈4优选采用较扁平的结构，即，宽度大于高度的横截面，以增大与所密封管件之间的接触面积，从而提高密封效果。例如，矩形横截面或椭圆形横截面截面，或其他适合形状的横截面。

金属卡环片601呈具有缺口的环状，以便在受到径向压缩时内径减小。金属卡环片601可以采用各种形式。作为示例，图6、图7和图8示出的都是圆环式金属卡环片。

作为一种优选方案，金属卡环片的内周面可以分布有齿状结构(图未示)。这种齿状结构有助于在受到径向压紧时嵌入到插入到金属管中，以提高抗拉拔强度。

图6、图7和图8的右侧图均为左侧图的剖视图。图7的右侧图显示，金属卡环片601的内周表面呈锥形面。当然，这仅是一种示例的横截面，其也可以采用矩形横截面。当受到径向压紧时，这种锥面结构与受压变形的金属管的配合会提供轴向压力，从而进一步压紧橡胶密封圈，由此提供了更好的密封效果。

图4所示的具有复合卡环的金属管道连接结构是这样装配的。首先将金属管7插入到图3所示的已经安装了密封圈4、复合卡环6的卡环式管件1承口中就位，然后使用压紧工具对卡环式管件1上的密封槽2和卡环槽3进行同时压缩至规定尺寸。此时，密封槽2受到圆周压缩迫使内部的密封圈4紧贴金属管8形成一道面密封，阻止管道内的流体泄漏，满足密封要求。同时卡环槽3受到圆周压缩迫使内部的复合卡环6的金属卡环片601紧紧嵌入金属管7形成一圈嵌入金属管的压缩槽，满足管道抗拉拔性能。当复合卡环6设有导向圈5时，导向圈5也同时在圆周上受到向内压缩，从而紧贴金属管7的外表面与卡环式管件1的内表面，形成进一步的密封。当复合卡环6设有防渗环8时，防渗环8也同时在圆周上受到向内压缩，从而紧贴金属管7的外表面与卡环式管件1的内表面，形成进一步的密封。

试验数据显示，同等规格的卡环式连接的抗拉拔力是卡压式连接抗拉拔力的2.2倍以上，经改良加强后的卡环式连接抗拉拔力是同等规格卡压式连接抗拉拔力的4倍以上。

由图4中可以看出，具有复合卡环的金属管道连接结构仅在卡环式管件1上的密封槽2和卡环槽3(在同一区域)受到压紧变形，其他部位不会变形。

由图5中可以看出，尽管复合卡环6的金属卡环片601紧紧嵌入金属管7造成镀锌钢管外壁的镀锌层被破坏，但是渗入到卡环式管件1和插入的金属管7之间的水流在到达镀锌层受损处之前就被密封圈4所阻挡，因而不会对金属管7造成腐蚀。图5中还显示，尽管复合卡环6的金属卡环片601紧紧嵌入金属管7造成镀锌钢管外壁的镀锌层被破坏，但由于防渗环8在卡环式管件1的承口内的轴向最外侧形成密封，外部的水分不会渗入到卡环式管件1的内部，因而也不会对金属管7造成腐蚀。换言之，本实用新型的结构使得所连接的镀锌钢管不会因镀锌层的破坏而导致使用寿命降低。

此外，在上述装配过程中，由于复合卡环6中一体整合了导向圈5和/或防渗环8，因此可以节省安装步骤，且快速准确地安装到位，提高了安装效率和安装精度，也有助于避免可能出现了安装顺序错误。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本实用新型，或者将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。