一种自紧式管路连接结构

1.本发明涉及管路连接技术领域，特别是涉及一种自紧式管路连接结构。


背景技术：

2.管路连接结构大量应用于现役航天产品管路系统中，其主要包括球形接头、锥形接管嘴及外套螺母。其中，球形接头和锥形接管嘴相互远离的两端分别与一个管路连接，外套螺母套设在球形接头端的外壁面上，外套螺母内壁面和锥形接管嘴外壁面为螺纹结构。在管路连接过程中，首先将球形接头的球面部分嵌入锥形接管嘴的内锥面部分，然后在外套螺母上施加拧紧力矩，使外套螺母的内螺纹与锥形接管嘴的外螺纹旋合，旋合过程中外套螺母推动球形接头向锥形接管嘴靠近，借助旋合过程中产生的轴向预紧力使球形接头的球面与锥形接管嘴内锥面贴合并压紧，在接触部位形成封闭的密封环带，最终实现密封。
3.但是，上述的管路连接结构在工作过程中受到介质分离力和其它外载荷的影响，球形接头的球面与锥形接管嘴内锥面接触部位的密封环带难以保持封闭性，在高压下易造成介质泄漏。只依靠增加预紧力保证接触部位密封环带的封闭性会使球形接头的球面与锥形接管嘴内锥面局部发生屈服破坏现象，进而影响密封可靠性。管路系统发生泄漏往往会造成严重的后果，在高压环境使用下，亟需更加可靠的管路连接结构。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种自紧式管路连接结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现通过设置两道密封结构，在初始状态和工作状态逐级提升了管路连接结构的密封性，使得管路连接结构可以在高压危险介质的场合下使用，同时设置检漏孔，可以直接对连接结构泄漏情况进行检测，检测流程简单，结果直观，可有效提高检漏效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种自紧式管路连接结构，包括管接头、管接嘴，用于连接所述管接头与所述管接嘴的锁紧螺母；
6.所述管接头的一端位于所述管接嘴内，所述管接头的一端通过密封部与所述管接嘴密封连接，所述管接头通过所述密封部与所述管接嘴连通；
7.所述锁紧螺母一端套设在所述管接头上，且所述锁紧螺母另一端与所述管接嘴连接，所述锁紧螺母内设置有检漏部，所述检漏部与所述密封部连通；
8.所述密封部包括与所述管接头固接的环形圈，所述环形圈外表面固接有凸台，所述管接嘴靠近所述管接头的一端设置有容纳所述环形圈的容纳槽，所述环形圈的外表面和所述凸台均通过所述容纳槽与所述管接嘴抵接。
9.优选的，所述环形圈为圆台型结构，所述环形圈靠近所述管接头一端的直径不小于所述环形圈远离所述管接头一端的直径，所述凸台为弧形结构，所述凸台位于所述环形圈远离所述管接头的一侧。
10.优选的，所述管接头内开设有第一介质通道，所述管接嘴内开设有第二介质通道，所述第一介质通道通过所述环形圈内圈与所述第二介质通道连通。
11.优选的，所述管接头上固接有第一卡台，所述环形圈通过所述第一卡台与所述管接头固接，所述锁紧螺母内固接有第二卡台，所述第二卡台位于所述第一卡台远离所述管接嘴的一侧，所述第二卡台与所述第一卡台抵接，所述管接嘴外表面设置有外螺纹，所述锁紧螺母通过所述外螺纹与所述管接嘴螺纹连接。
12.优选的，所述第一卡台与所述环形圈的水平夹角角度为30
°
～45
°
。
13.优选的，所述管接头、所述第一卡台、所述环形圈、所述凸台为一体成型结构。
14.优选的，所述检漏部包括开设在锁紧螺母内的腔体，所述锁紧螺母外表面开设有检漏孔，所述检漏孔与所述腔体连接，所述腔体与所述环形圈连通。
15.优选的，所述锁紧螺母外表面固接有第一外六方，所述管接嘴外表面固接有第二外六方，所述第二外六方位于所述外螺纹远离所述锁紧螺母的一侧。
16.优选的，所述第一外六方上开设有第一保险孔，所述第二外六方上开设有第二保险孔，所述第一保险孔与所述第二保险孔通过保险丝固接。
17.优选的，所述环形圈为弹性环形圈。
18.本发明公开了以下技术效果：
19.1.本发明提供的自紧式管路连接结构通过环形圈外表面和凸台与管接嘴抵接，环形圈外表面和凸台形成两道密封结构，在初始状态和工作状态逐级提升了密封结构的可靠性；
20.2.本发明属于自紧式密封结构，试验证明此密封结构漏率不随介质压力提高而降低，漏率基本稳定；
21.3.本发明提供的自紧式管路连接结构，能够实现高压密封且零件种类少，拆装方便，管接头和管接嘴可在多次拆卸后使用，其密封性能能够持续的时间更长；
22.4.本发明具有装配力矩低，结构质量轻的特点；
23.5.本发明提供的自紧式管路连接结构在锁紧螺母上设有检漏部，可以直接对连接结构泄漏情况进行检测，检测流程简单，结果直观，可有效提高检漏效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为自紧式管路连接结构的半剖面结构示意图；
26.图2为自紧式管路连接结构的结构示意图
27.图3为管接头结构示意图；
28.图4为图3中a处的局部放大图；
29.图5为管接嘴的结构示意图；
30.图6为检漏部的结构示意图；
31.图7为形成第一密封环带的结构示意图；
32.图8为形成第二密封环带的结构示意图；
33.图9为保险丝锁紧方式的结构示意图；
34.其中，1
‑
管接头，2
‑
管接嘴，3
‑
锁紧螺母，4
‑
环形圈，5
‑
凸台，6
‑
第一介质通道，7
‑
第二介质通道，8
‑
第一卡台，9
‑
第二卡台，10
‑
外螺纹，11
‑
腔体，12
‑
检漏孔，13
‑
第一外六方，14
‑
第二外六方，15
‑
第一保险孔，16
‑
第二保险孔，17
‑
保险丝，18
‑
容纳槽，19
‑
锁紧螺纹，20
‑
间隙腔。
具体实施方式
35.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
37.本发明提供一种自紧式管路连接结构，包括管接头1、管接嘴2，用于连接管接头1与管接嘴2的锁紧螺母3；管接头1的一端位于管接嘴2内，管接头1的一端通过密封部与管接嘴2密封连接，管接头1通过密封部与管接嘴2连通；锁紧螺母3一端套设在管接头1上，且锁紧螺母3另一端与管接嘴2连接，锁紧螺母3内设置有检漏部，检漏部与密封部连通；密封部包括与管接头1固接的环形圈4，环形圈4外表面固接有凸台5，管接嘴2靠近管接头1的一端设置有容纳环形圈4的容纳槽18，环形圈4的外表面和凸台5均通过容纳槽18与管接嘴2抵接。
38.管接头1与管接嘴2为相互套设关系，管接头1通过容纳槽18嵌入管接嘴2内。管接头1为一个绕管接头1纵轴旋转的轴对称体，管接头1的中心轴应当与管接嘴2的中心轴对应设置，以使得管接头1与管接嘴2相互套设。
39.初始安装时，锁紧螺母3套在管接头1上，管接头1与管接嘴2为相互套设关系，通过移动锁紧螺母3，管接头1受到锁紧螺母3的推动而向管接嘴2方向运动，使得管接头1上的环形圈4伸入容纳槽18内，而凸台5与管接嘴2抵接时，形成第一道密封环带，此时锁紧螺母3继续紧固，凸台5由于与管接嘴2抵接而达到预紧状态，产生弹性变形，进而使管接头1上的环形圈4与管接嘴2抵接，形成第二道密封环带。
40.工作状态下，当内部介质作用于自紧式管路连接结构后，使得管接头1上的环形圈4在内部压力下向径向膨胀，第一道密封环带的比压增高，密封结构实现自紧。工作时若有介质泄漏，会进入检漏部，可通过检漏部进行检漏，确认密封效果。
41.进一步优化方案，环形圈4为圆台型结构，环形圈4靠近管接头1一端的直径不小于环形圈4远离管接头1一端的直径，凸台5为弧形结构，凸台5位于环形圈4远离管接头1的一侧。环形圈4为沿管接头1延伸方向突出的结构，其周向截面为扇形。凸台5为半圆弧形结构，凸台5的半圆弧形高出环形圈4侧面0.04mm，环形圈4靠近第一卡台8的厚度优选为0.4mm，环形圈4远离第一卡台8的厚度优选为0.34mm。为了提高密封效果，容纳槽18的形状结构应与环形圈4的结构相适配，以使得环形圈4位于容纳槽18内时，凸台5和环形圈4可以较好的与管接嘴2抵接。
42.进一步优化方案，管接头1内开设有第一介质通道6，管接嘴2内开设有第二介质通道7，第一介质通道6通过环形圈4内圈与第二介质通道7连通。环形圈4为中空结构，管路连
接结构起到连接两个管路的作用，管接头1与管接嘴2分别连通有不同的管路，而位于第一介质通道6内的介质通过环形圈4内圈与第二介质通道7连通，以使得介质流通。
43.进一步优化方案，管接头1上固接有第一卡台8，环形圈4通过第一卡台8与管接头1固接，锁紧螺母3内固接有第二卡台9，第二卡台9位于第一卡台8远离管接嘴2的一侧，第二卡台9与第一卡台8抵接，管接嘴2外表面设置有外螺纹10，锁紧螺母3通过外螺纹10与管接嘴2螺纹连接。第一卡台8的作用是与锁紧螺母3配合，以使得锁紧螺母3可以带动管接头1运动，在使用时，仅需要将锁紧螺母3套在管接头1上，移动锁紧螺母3使得锁紧螺母3上的第二卡台9与第一卡台8抵接即可，其使用方便，操作简单，
44.锁紧螺母3的内表面设置有锁紧螺纹19，锁紧螺纹19与外螺纹10相配合。当第二卡台9与第一卡台8抵接后，将锁紧螺母3套在管接嘴2上，此时锁紧螺纹19与外螺纹10接触并配合，旋转锁紧螺母3，锁紧螺母3运动，带动管接头1上的环形圈4和凸台5运动，最终完成密封。通过设置锁紧螺母3，能够实现高压密封且零件种类少，拆装方便，管接头1和管接嘴2可在多次拆卸后使用，其密封性能能够持续的时间更长.
45.进一步优化方案，第一卡台8与环形圈4的水平夹角角度为30
°
～45
°
。为了便于将环形圈4放入容纳槽18内，同时使得环形圈4容易发生形变，因此设置第一卡台8与环形圈4的水平夹角角度为30
°
～45
°
。在工作状态时，介质在第一介质通道6通过环形圈4流入第二介质通道7内，由于环形圈4具有一定的倾斜角度，介质流动的截面直径减小，使得环形圈4位置压力增大，而增大的压力施加至环形圈4上，使得凸台5可以压紧在管接嘴2上，实现密封结构自紧的效果。
46.进一步优化方案，管接头1、第一卡台8、环形圈4、凸台5为一体成型结构。由于管接头1、第一卡台8、环形圈4、凸台5所用材质相同，为了便于加工以及各部位连接的牢固性，管接头1、第一卡台8、环形圈4、凸台5采用一体成型工艺，便于生产。
47.进一步优化方案，检漏部包括开设在锁紧螺母3内的腔体11，锁紧螺母3外表面开设有检漏孔12，检漏孔12与腔体11连接，腔体11与环形圈4连通。
48.管接头1、管接嘴2、锁紧螺母3的连接处形成有间隙腔20，间隙腔20与腔体11连通。在管接头1、管接嘴2、锁紧螺母3形成有一间隙腔20，如果环形圈4和凸台5形成的第一密封环带和第二密封环带发生介质泄漏情况，泄漏的介质会进入间隙腔20后进入锁紧螺母3内部开设的空腔11内，检漏孔12的直径优选为0.8mm，可通过检漏孔12对腔体11进行检漏，确认密封效果。
49.进一步优化方案，锁紧螺母3外表面固接有第一外六方13，管接嘴2外表面固接有第二外六方14，第二外六方14位于外螺纹10远离锁紧螺母3的一侧。设置第一外六方13和第二外六方14的目的是便于锁紧螺母3与管接嘴2的连接，在锁紧螺母3与管接嘴2螺纹连接时，通过对第一外六方13和第二外六方14施加扭矩，使外螺纹10与锁紧螺纹19旋合。第一外六方13可以和锁紧螺母3一体成型，第二外六方14可以和管接嘴2一体成型，且锁紧螺母3与管接嘴2的外表面不限于六方结构，锁紧螺母3与管接嘴2外表面结构可以施加扭矩即可。
50.进一步优化方案，第一外六方13上开设有第一保险孔15，第二外六方14上开设有第二保险孔16，第一保险孔15与第二保险孔16通过保险丝17固接。当两道密封环带形成后，通过保险丝17在第一保险孔15与第二保险孔16之间打保险，防止结构松动。
51.第一保险孔15、第二保险孔16的直径优选为1.2mm，保险丝17直径为优选0.8mm～
1mm，基体选用不锈钢制成。保险丝17迹线沿被保险件切线方向打保险，保险从第二保险孔16端打起，可避免管接头1出现径向移动；保险采用双线缠绕法，被保险紧固件间的间距不超过50mm，保险丝17拉紧时以不大于60
°
的角度顺时针旋转，穿过第一保险孔15后继续缠绕5mm～10mm；保险打好后保险丝17迹线和管接嘴2延伸方向的夹角应不小于45
°
。
52.进一步优化方案，环形圈4为弹性环形圈。由于环形圈4需要在凸台5的作用下产生弹性形变，且为了保证强度并提供足够的密封比压，环形圈4选用屈服强度大于等于750mpa的金属制成，可以选用变形高温合金钢(如gh625、gh37、gh99等材料)等材料，同时，管接嘴2、管接头1、凸台5基体也选用屈服强度大于等于750mpa的金属，即管接嘴2、管接头1、环形圈4、凸台5的材质相同，上述结构由机加工实现，具体设计尺寸一般由使用环境确定。
53.工作原理：
54.初始安装时，锁紧螺母3套在管接头1上，移动锁紧螺母3，使得第一卡台8与第二卡台9抵接，随后将锁紧螺纹19与外螺纹10接触，对第一外六方13与第二外六方14施加扭矩，使锁紧螺母3转动，管接头1受到锁紧螺母3的推动而向管接嘴2方向运动，使得管接头1上的环形圈4伸入容纳槽18内，而凸台5与管接嘴2抵接时，形成第一道密封环带，此时锁紧螺母3继续紧固，凸台5由于与管接嘴2抵接而达到预紧状态，产生弹性变形，进而使管接头1上的环形圈4与管接嘴2抵接，形成第二道密封环带。
55.工作状态时，当内部介质作用于自紧式管路连接结构后，使得管接头1上的环形圈4在内部压力下向径向膨胀，第一道密封环带的比压增高，密封结构实现自紧。工作时若有介质泄漏，会进入间隙腔20内后进入腔体11内，通过检漏孔12进行检漏，确认密封效果。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
57.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。