一种管道密封连接装置及其使用方法与流程

本发明属于管道连接技术领域，具体涉及一种管道密封连接装置及其使用方法。

背景技术：

在现代工业和建筑领域中，涉及大量管道及其连接装置，尤其在石油、化工、医药、农业和食品领域涉及大量液态和气态流体的输送，管道输送是非常重要的方式之一。管道连接是指按照工艺设备的要求，将已经加工好的管段连接成一个完整的系统，在施工中，根据所用管子的材质选择不同的连接方法，常见的管道连接方法有螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、管道黏合连接等。在实际应用中，软管或塑料管道之间、软管或塑料管与钢管之间的连接需要考虑软管或塑料管易变形的性质。现有的管道连接部件使用多种结构解决软管或塑料管连接的密封问题，防止出现泄露现象。

例如，专利cn201210321884.1公开了一种管道密封连接装置，包括衬套，具有通孔，通孔的第一端具有止挡内凸缘，螺塞、螺接设置在衬套的通孔中，具有朝向止挡内凸缘的施压部，弹性密封圈设置在止挡内凸缘与施压部之间。该发明通过旋紧螺塞下压弹性密封圈，使弹性密封圈产生的形变固定并密封从中穿过的管道。

专利cn201120579431.x提供了一种管道密封连接体，包括母管接头、子管接头、锁紧帽，锁紧帽将子管接头和母管接头连接在一起；子管接头包括端部的连接部和外壁上的卡止凸起，子管接头的连接部伸入母管接头形成连接配合后，卡止凸起卡止在母管接头的端面；子管接头的卡止凸起与母管接头的端面之间设有密封垫圈，子管接头的连接部设有环形凹槽，环形凹槽内设有环形密封圈。

专利cn201710704335.5提供了一种管道密封连接件，包括直管和连接管，连接管前端内凹设置有嵌入槽，直管末端延伸至嵌入槽内，嵌入槽外壁面上内凹设置有环形方槽，环形方槽内设置有环形钢带，环形钢带内侧设置有斜指向直管的锯齿，嵌入槽内壁面上设置有第一环形圆弧槽，第一环形圆弧槽内设置有空心密封圈，空心密封圈内设置有热敏气体进行填充。通过上述方式，利用锯齿卡入直管外壁，避免了直管和连接管的松脱，安装前对空心密封圈进行冷冻，方便置入第一环形圆弧槽，使用时，冷冻解除，热敏气体受热带动空心密封圈膨胀，提升了密封效果。

现有的管道，尤其是塑料管道的连接装置为了保证密封效果，普遍采用有弹性的密封垫圈类部件配合其他部件的方式，增加了整体连接装置的复杂度，需要根据管道内流体的性质选择合适的密封垫圈，而且密封垫圈类部件易老化。另外，现有的管道连接装置结构比较复杂，零部件较多，而且要求零部件之间进行各种配合，增加了零部件的加工难度，也提高了精密度要求，成本较大，安装和拆卸复杂。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种管道密封连接装置及其使用方法，所述连接装置通过管道外部的硬质环和管道内部的具有凹槽的金属件的配合，完成管道与所述连接装置的密封，不同管道之间的连接通过所述具有凹槽的金属件一端与其它管道的具有凹槽的金属件一端相互连接即可。所述连接装置结构简单，不需要弹性密封垫圈类部件，零部件少，安装、拆卸和维护均十分简便，加工成本较低。

本发明提供了一种管道密封连接装置，所述连接装置包括硬质环和金属件，所述金属件包括尾部的插管部分和头部的接头部分，所述插管部分的内侧壁面设有至少一圈或至少两圈凹槽，所述凹槽由插管部分的内侧壁面向外侧壁面凹陷，所述插管部分的外径小于管道内径，所述接头部分的外径大于管道管口的内径，所述硬质环套在管道外壁且对应于插管部分的凹槽位置。所述插管部分从管道的管口插入，所述接头部分卡在管口外部，且固定所述金属件。所述凹槽能够在外力作用下向管道外壁方向顶出，使得所述凹槽、管道外壁和硬质环紧密贴合，实现所述金属件和管道的密封。

所述金属件包括插管部分和接头部分。所述插管部分从管道的管口插入，插管部分的外径小于管道的内径。所述插管部分的横截面的形状选自圆形、椭圆形、方形、三角形和菱形，根据实际应用中管道管口处横截面的形状，选择合适的插管形状。

所述插管部分的内侧壁面设有至少一圈凹槽，所述凹槽由所述插管部分的内侧壁面向外侧壁面凹陷。优选的，所述凹槽在所述内侧壁面的形状为圆环形；所述凹槽在所述金属件的内侧壁面的形状还可以为螺旋形。

当所述凹槽为圆环形时，优选的，所述凹槽的数量为1-50个，优选的，所述凹槽的宽度为0.1-100mm，所述凹槽的间隔为0.5-100mm。根据实际管道的应用情况，可以选择合适的凹槽数量、宽度和间隔。

当所述凹槽为螺旋形时，优选的，所述凹槽的圈数为1-50圈，优选的，所述凹槽的宽度为0.1-100mm，所述凹槽的间隔为0.5-100mm。根据实际管道的应用情况，可以选择合适的凹槽数量、宽度和间隔。

所述接头部分设置在插管部分的靠近管口的一端，所述接头部分的外径大于管道的内径，优选的，所述接头部分的外径大于管道的外径，保证所述接头部分卡在管口外部，同时插管部分插入并保持在靠近管口的管道内部，从而将所述管道密封连接装置固定在管口位置。

所述接头部分与管口接触的平面处于管口的同一横截面上，保证所述管道密封连接装置垂直插入管道中，不发生倾斜。

优选的，所述接头部分的外壁面设有卡槽或螺纹，便于与其它管道或配件连接。

本发明所述接头部分还可以采用另一种实施方式，所述接头部分包括卡接位和连接头，所述卡接位为靠近管道管口位置的凸起，所述接头部分的卡接位处的外径大于管道的内径，使得接头部分在卡接位处即可卡在管道管口外部。同时，所述卡接位能够与所述硬质环靠近管口的一端配合，通过连接件连接卡接位和硬质环，从而达到同时固定所述接头部分和硬质环的目的，即可固定整个所述管道密封连接装置。优选的，所述卡接位和硬质环对应连接件的位置设有卡槽，便于与所述连接件连接。优选的，所述连接件为l型连接件。

优选的，所述卡接位沿所述接头部分的外壁面设置完整的一圈凸起，所述一圈凸起处在接头部分的同一横截面上，这样能够保证所述管道密封连接装置垂直插入管道中，不发生倾斜。

优选的，所述卡接位沿所述接头部分的外壁面设置至少两个凸起，且所述两个凸起处在接头部分的同一横截面上，这样能够保证所述管道密封连接装置垂直插入管道中，不发生倾斜。优选的，所述凸起的数量为4-20个，更优选的，所述凸起的数量为4-10个。

所述连接头设置在所述卡接位的外侧，即所述连接头设置在所述管道密封连接装置的远离管口的一端，并用于与其它管道或配件连接。所述连接头可以根据实际应用情况，设计成各种形状，同时设置螺纹、卡槽、铰链或螺丝螺孔等连接结构。

在本发明的一个具体实施方式中，所述接头部分包括卡接位和连接头，所述卡接位为靠近管道管口位置的一圈凸起，所述一圈凸起处在接头部分的同一横截面上，所述接头部分的卡接位处的外径大于管道的内径，且小于管道的外径；所述连接头设置在卡接位的外侧，连接头为内大外小的形状。

所述硬质环套在管道外壁的管口位置，并对应于金属件的插管部分的凹槽位置。所述硬质环的横截面的形状选自圆形、椭圆形、方形、三角形和菱形，根据实际应用中管道管口处横截面的形状，选择合适的硬质环形状。所述硬质环的厚度和宽度也可以根据实际应用的管道大小和管道中输送的物质的性质而具体确定。

所述硬质环的材质为刚性材质，即硬质环不容易发生形变，优选的，所述硬质环的材质为硬质塑料或合金钢。所述金属件的材质为柔性金属材质，能够发生形变，优选的，所述金属件的材质为铜。

本发明还提供所述管道密封连接装置的使用方法，所述方法包括：(1)将所述硬质环套在管道外壁的管口处；(2)将金属件的插管部分以平行于管道轴线的方向插入管道管口，所述接头部分卡在管口外部；(3)使用器械将所述插管部分的凹槽向管道外壁方向顶出，使得所述凹槽和管道壁面向外凸出，并紧密接触所述硬质环的内壁。

使用时，当所述插管部分的凹槽向管道外壁方向顶出时，压迫管道内壁，管道内壁继而向外扩张，直达所述硬质环的内壁，由于硬质环为刚性金属材质，硬质环能够紧固管道壁，至此，所述插管部分的凹槽、管壁和硬质环在凹槽的凸出位置紧密接触，达到管道与插管部分的密封。

优选的，步骤(3)中的所述器械包括管径可变式外管和抽拉式内芯，所述管径可变式外管包括管径固定的a部和管径可变的b部，所述抽拉式内芯靠近外管a部的部分为前端，靠近外管b部的部分为后端，所述内芯的后端管径大于前端，所述抽拉式内芯能够在外管内部沿外管的轴向方向往复运动。所述外管的外径小于所述插管部分的内径，所述内芯后端的外径小于外管的内径。使用时，所述器械插入所述金属件的插管部分，所述外管a部靠近管道管口，拉动所述内芯的前端，当所述内芯的后端运动到对应所述金属件的凹槽的位置时，对应位置的外管管径增大，将所述凹槽向管道外壁方向顶出，使得所述凹槽、管道管壁和硬质环紧密贴合，实现所述金属件和管道的密封。

优选的，所述器械可以采用一种形式，所述器械的外管a部为一体的，即a部的管径固定，所述外管b部沿外管轴线的平行方向等分为至少两部分，所述外管a部和外管b部之间铰接在一起，所述外管b部的各部分之间无连接，即外管b部的管径是可变的，所述外管b部的位置对应所述金属件的凹槽的位置。更优选的，所述外管b部等分为2-10个部分。使用时，所述器械插入所述金属件的插管部分，所述器械的外管a部靠近管道的管口，拉动所述内芯的前端，所述内芯向管口方向运动，当所述内芯的后端运动到对应所述金属件的凹槽的位置时，所述内芯撑开外管b部，即管径增大，将所述凹槽向管道外壁方向顶出，使得所述凹槽、管道管壁和硬质环紧密贴合，实现所述金属件和管道的密封。

优选的，所述器械可以采用另一种形式，所述器械的外管对应所述凹槽的位置设有一圈活动管壁，所述活动管壁能够向管道外壁方向运动，使用时，所述器械插入所述金属件的插管部分，所述外管的活动管壁对应所述凹槽的位置，拉动所述内芯的前端，所述内芯向管口方向运动，当所述内芯的后端运动到活动管壁的位置时，所述内芯挤压活动管壁向管道外壁方向运动，即管径增大，将所述凹槽向管道外壁方向顶出，使得所述凹槽、管道管壁和硬质环紧密贴合，实现所述金属件和管道的密封。

本发明还提供了所述的管道密封连接装置在塑料或铝塑管道密封连接中的应用。

附图说明

图1所示为管道密封连接装置在管道3中应用的结构图。

图2所示为实施例2中接头部分102在卡接位104处的横截面图。

图3所示为另一种可选的管道密封连接装置在管道3中应用的结构图。

图4所示为器械4在管道3和金属件1中应用的结构图，其中(a)为器械4闭合状态，(b)为器械4撑开状态。

图5所示为另一种可选的器械4在管道3和金属件1中应用的结构图，其中(a)为器械4闭合状态，(b)为器械4撑开状态。

图6所示为管道密封连接装置在管道3中密封状态的结构图。

附图中，1-金属件，101-插管部分，102-接头部分，103-凹槽，104-卡接位，105-连接件，106-连接头，2-硬质环，3-管道，4-器械，401-外管，402-内芯，403-活动管壁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例和制备实施例中的硬质环2的材质为合金钢。

实施例1

本实施例的管道密封连接装置在管道3中应用的结构图如图1所示，金属件1包括插管部分101和接头部分102，插管部分101从管道3的管口插入，插管部分101的外径小于管道3的内径。管道3和插管部分101的横截面均为圆形。金属件1的材质为金属铜。

插管部分101的内侧壁面设有一圈凹槽103，凹槽103为圆环形，凹槽103的宽度为10mm，凹槽103由插管部分101的内侧壁面向外侧壁面凹陷。

接头部分102设置在插管部分101的靠近管口的一端，接头部分102包括卡接位104和连接头106。卡接位104为靠近管道3管口位置的完整的一圈凸起，一圈凸起处在接头部分102的同一横截面上，这样能够保证管道密封连接装置垂直插入管道3中，不发生倾斜。接头部分102在卡接位104处的外径大于管道3的内径，且小于管道3的外径，使得接头部分102在卡接位104处即可卡在管道3管口外部。同时，卡接位104能够与硬质环2靠近管口的一端配合，通过连接件105连接卡接位104和硬质环2，从而达到同时固定接头部分102和硬质环2的目的，即可固定整个管道密封连接装置。连接件105为l型连接件。

连接头106设置在卡接位104的外侧，即连接头106设置在管道密封连接装置的远离管口的一端，并用于与其它管道或配件连接。连接头106为内大外小的形状。

硬质环2套在管道3外壁的管口位置，并对应于金属件1的插管部分101的凹槽103。硬质环2的横截面为圆形，硬质环2的材质为合金钢，不容易发生形变。

实施例2

本实施例中，卡接位104沿接头部分102的外壁面设置四个凸起，且四个凸起处在接头部分102的同一横截面上，接头部分102在卡接位104处的横截面如图2所示。这样能够保证管道密封连接装置垂直插入管道3中，不发生倾斜。

本实施例的管道密封连接装置的其它部分与实施例1相同。

实施例3

本实施例的管道密封连接装置在管道3中应用的结构图如图3所示，接头部分102设置在插管部分101的靠近管口的一端，接头部分102的外径大于硬质环2的外径，保证接头部分102卡在管口外部，在固定管道密封连接装置的同时，也固定了硬质环2的位置。接头部分102与管口接触的平面处于管口的同一横截面上，保证管道密封连接装置垂直插入管道3中，不发生倾斜。接头部分102的外壁面设有螺纹，便于与其它管道或配件连接。

本实施例的管道密封连接装置的其它部分与实施例1相同。

制备实施例1

本制备实施例使用的管道密封连接装置为实施例3的管道密封连接装置。

本制备实施例的器械4在管道3和金属件1中应用的结构图如图4所示，器械4包括管径可变式外管401和抽拉式内芯402，管径可变式外管401包括管径固定的a部和管径可变的b部。外管a部为一体的，外管b部沿外管401轴线的平行方向等分为两部分，外管a部和外管b部之间铰接在一起，外管b部的各部分之间无连接，即外管b部的管径是可变的，外管b部的位置对应金属件1的凹槽103的位置。抽拉式内芯402靠近外管a部的部分为前端，靠近外管b部的部分为后端，内芯402的后端管径大于前端，后端为圆台形，即内芯402的后端的管径梯度增加，内芯402能够在外管401内部沿外管401的轴向方向往复运动。外管401的外径小于插管部分101的内径，内芯402后端的外径小于外管401的内径。

使用时，器械4插入金属件1的插管部分101，器械4的外管a部靠近管道3的管口，拉动内芯402的前端，内芯402向管口方向运动，当内芯402的后端运动到对应金属件1的凹槽103的位置时，内芯402撑开外管b部，即管径增大，将凹槽103向管道3外壁方向顶出，使得凹槽103、管道管壁和硬质环2紧密贴合，实现金属件1和管道3的密封。

制备实施例2

本制备实施例使用的管道密封连接装置为实施例3的管道密封连接装置。

本制备实施例的器械4在管道3和金属件1中应用的结构图如图5所示，器械4包括管径可变式外管401和抽拉式内芯402，抽拉式内芯402的后端管径大于前端，抽拉式内芯402能够在外管401内部沿外管401的轴向方向往复运动。器械4的外管401对应凹槽103的位置设有一圈活动管壁403，活动管壁403能够向管道3外壁方向运动。使用时，器械4插入金属件1的插管部分101，拉动内芯402的前端，内芯402向管口方向运动，当内芯402的后端运动到活动管壁403的位置时，内芯402挤压活动管壁403向管道3外壁方向运动，即管径增大，将凹槽103向管道3外壁方向顶出，使得凹槽103、管道管壁和硬质环2紧密贴合，实现金属件1和管道3的密封。

实施例4管道密封连接装置的使用方法

本实施例的管道密封连接装置为实施例1的管道密封连接装置，其使用方法包括如下步骤：

(1)将硬质环2套在管道3外壁的管口处；

(2)将金属件1的插管部分101以平行于管道轴线的方向插入管道3的管口，接头部分102卡在管口外部；

(3)使用制备实施例1的器械4将插管部分101的凹槽103向管道3外壁方向顶出，使得凹槽103和管道3壁面向外凸出，并紧密接触硬质环2的内壁，如图6。