一种真空交通管道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技术领域。

技术背景

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。

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：随着管道的来回伸缩，其密封填料易磨损，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。

本发明实现目的所采用的技术方案是：一种真空交通管道伸缩补偿接口，包括管道直口端、对接处扩大的管道承口端和弹性密封圈，管道直口端的外径端部设有直口端挡板，直口端挡板的内侧管道外径表面设有公面楔形环，管道承口端内径表面设有母面楔形环，管道承口端内径端部设有承口端挡板，公面楔形环和母面楔形环之间形成一个在过轴线的截面上为倒“v”型的环槽，两个弹性密封圈分别位于该环槽的两侧。

所述母面楔形环内径在过轴线的截面上为具有两个相对的楔形面，楔面朝下，其外径与管道承口端内径固定。

所述公面楔形环外径在过轴线的截面上为两个背对的楔形面，楔面朝上，其内径与管道直口端外径固定。

所述母面楔形环的两个楔形面为同体结构或者分体结构。

所述公面楔形环的两个楔形面为同体结构或者分体结构。

所述母面楔形环和公面楔形环至少设置一组，当设置一组以上时，共同构成类似“w”型截面的环槽。

所述倒“v”型截面的环槽弹性密封圈至少为两个。

所述管道直口端与管道承口端连接处的两个管道端口，其中一端口设有轴向活动支点，另一个为固定支点。

本发明的有益效果是：通过采用成对楔形环组成类似“v或w”形环槽，并与弹性密封圈组合为成组的楔形面-弹性密封圈式的静密封结构，不管管端是伸是缩，位移都能能到补偿，且总有一边的楔形面会挤压弹性密封圈，形成稳定密封结构。这一方面弥补了套筒式补偿器的填料摩擦磨损导致泄露的缺点，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，远大于其补偿量缺点，管端跨距基本等于补偿量，有利于管道中轨道等设备的铺设，并且维护成本低廉，只需更换密封圈即可。

附图说明

图1是本发明管道直口端活动、管道承口端固定情形的示意图；

图2是本发明管道承口端活动、管道直口端固定情形的示意图；

图3是本发明的挡板或楔形环与管端同为一个零件的示意图；

图4是本发明有多组弹性密封圈和多组楔形环的示意图。

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：

管道直口端1为钢材质，可以是一般的碳钢，也可以是不锈钢或耐候钢等材质。其外侧焊接有公面楔形环5，这个楔形环的截面为三角形，从截面看，两个楔形面连接在一起，有公共交线。楔形面表面需要足够光滑，利于密封。管道承口端7与管道直口端1材质相同，与管道直口端1嵌套部分需要比管道直口端1的直径大，且管端内部固连有两个母面楔形环4，每个母面楔形环拥有一个楔形面，与公面楔形环5的两个楔形面组成一组“v”形环槽。弹性密封圈3安装在这个“v”形环槽内的两侧。小管管端固连有直口端挡板6，其功能主要为限位，阻挡弹性密封圈3滑出“v”形楔形环槽；大管管端固连有承口端挡板2，其功能与直口端挡板6相同。管道直口端1和管道承口端7两者其中一个固定，一个可以沿轴向运动。

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：在活动管端的伸缩运动过程中，不管活动的管道端部朝哪一侧活动，至少一侧的弹性密封圈3会保持压紧，并且随位移增大，这一侧的弹性密封圈3被压得更紧，使真空交通管道有效保持密封，外部大气不会进入管道。当位移反向时，另一侧弹性密封圈3将会受到更大程度的挤压，而原先那一侧的弹性密封圈3受挤压的程度会得到适当缓解。但是在位移的中点处，两侧的弹性密封圈3都将处于足够密封的轻微压紧状态。这样，管道伸缩运动的位移得到补偿，且管道能有效保持密封。当弹性密封圈3失效后，只需要拆下两管端部的挡板，仅更换密封圈即可。

实施例2：

附图3表示此实施例。

此实施例的也由管道直口端1和管道承口端7组成，与实施例1的区别主要在于：公面楔形环5与管道直口端1为一体的一个零部件，而不是多个零部件组成；母面楔形环4与管道承口端7也为一体的一个零部件，而不是多个零部件组成。其中公面楔形环5的两个楔形面没有连接在一起，没有公共交线，而母面楔形环4的两个楔形面连接在一起，有公共交线。弹性密封圈3也处于母面楔形环4与公面楔形环5形成的“v”形环槽中，由于管道端部的直口端挡板6和承口端挡板2限位而无法脱出。同样，管道直口端1和管道承口端7两者其中一个固定，一个可以沿轴向运动。

实施过程与实施例基本相同，故不赘述。

实施例3：

附图4表示此实施例。

实施例3与实施例1基本相同，其区别在于沿管道轴向布置了多组母面楔形环4、公面楔形环5和弹性密封圈3，构成多组“v”形环槽与弹性密封圈3的密封结构。其密封原理与实施过程完全一致，只是通过增加结构的冗余来增强了密封的可靠性。

实施过程参照实施例1，两者基本相同。只是在一组密封结构失效时，如果另一组没有同时一起失效，那么管道依然能保持密封。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种真空交通管道伸缩补偿接口，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、对接处扩大的管道承口端和弹性密封圈，管道直口端的外径端部设有直口端挡板，直口端挡板的内侧管道外表面设有公面楔形环，管道承口端内表面设有母面楔形环，管道承口端内径端部设有承口端挡板，公面楔形环和母面楔形环间形成一个在过轴线的截面上为倒“V”型的环槽，两个弹性密封圈分别位于该环槽两侧。母面楔形环内径在过轴线的截面上为具有两个相对的楔形面，楔面朝下，其外径与管道承口端内径固定。公面楔形环外径在过轴线的截面上为两个背对的楔形面，楔面朝上，其内径与管道直口端外径固定。母面楔形环的两个楔形面为同体或者分体结构。

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