一种可形变塑料复合管端口与法兰端口的对接构件的制作方法

1.本实用新型涉及管道对接连接技术，主要是针对能够在外压力作用下形变的塑料复合管的端口对接技术，具体是用于这类管道的端口与法兰的对接结构件。


背景技术：

2.作为传输高压流体(油、气、水等)的耐压塑料复合管道，塑料复合管材是具有耐腐蚀性能的低成本主流管材，常见的包括有塑料钢丝复合管、塑料玻纤复合管等，管材将各种能增强管道强度的材料复合于塑料中以起到增强管道的耐压性能之目的，这些复合管材同时具有在外压力作用下具有能够径向形变压缩的性能，本实用新型方案正是基于这类管材的形变特点而创新的一种连接方案。
3.管道在施工中，均需要在现场进行管道之间的连接，包括管道端口间的对接，也包括管道与法兰口的对接，对接的质量直接影响到管道的整体耐压耐用性能，管道的泄露等问题也往往是出现在对接部位；此外，对接的便捷性和可拆性均对管道的施工成本和效率产生直接的关键性影响。
4.对于管道与法兰口之间的对接，相较管道与管道之间的对接较为复杂，通常法兰口为平面，需要解决管道与法兰口两个不同材质间的密封和抗拉拔问题，必须借助相应的对接件。现有技术中也有诸多采用连接件配合密封圈等进行对接的技术，但这些连接方式基本上没有能够综合性的较好的解决让管材径向受力均匀、分散产生拉拔力的摩擦力、提供更强的抗拉及密封性能、以及更便于施工安装等技术问题。本实用新型正是基于此，针对性的提供一种综合创新的对接方案，以获取更佳的对接效果。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型旨在提供一种可形变塑料复合管端口与法兰端口的对接构件，以实现更稳定便捷的对接，并能增强管道对接端口部位的抗拉拔及密封性能。
6.为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种可形变塑料复合管端口与法兰端口的对接构件，所述法兰外沿均布有轴向螺栓孔，所述塑料复合管端口部位的外壁为平壁，其特征在于包括一组弹性密封环和一环形密封片，还包括，一内撑导连管，该管管体的最大外径与塑料复合管的内径匹配，管体的一端部径向外延出一圈连接端环，所述环形密封片设置于该连接端环与法兰对接端口之间；该内撑导连管管体上还构设有用于套设弹性密封环的内凹环槽，弹性密封环套设于内凹环槽后所形成的最大外径小于塑料复合管的内径；一收紧盘，为环状结构且内壁具有锥度，收紧盘上均布有轴向螺栓孔，与法兰上的螺栓孔相对应；复数根拉紧螺栓，配合所述轴向螺栓孔实现收紧盘向法兰移动；复数块收紧片，每块收紧片的外表面均构设有与收紧盘内壁锥度匹配的楔形结构，所述收紧片的长度应能覆盖环套于内撑导连管上的弹性密封环，所述收紧片的横截面呈弯弧状；安装时，套设有弹性密封环的内撑导连管插入塑料复合管内直至连接端环顶止于塑料复合管的端口，所述复数块收紧片均匀环绕包覆塑料复合管端口部位的外壁，收紧盘环套在收紧片上，收紧盘在螺栓
轴向力作用下向法兰移动，带动连接端环轴向挤压环形密封片，并通过收紧片均匀挤压塑料复合管使其径向收缩形变进而挤压弹性密封环形变。
7.作为进一步改进，所述收紧片的内表面在对应于弹性密封环安装部位具有环凸部；在装配时，内凹环槽、弹性密封环和环凸部位于相同的横截部位。
8.作为进一步改进，所述收紧片的内表面沿轴向方向均匀构设复数条相互平行的内向槽，在相邻内向槽对应的收紧片外表面部位的中部开设有外向槽，所述外向槽与内向槽相互间隔且相互平行。
9.作为进一步改进，所述收紧片的外表面还构设有定位长槽，所述收紧盘上具有径向均匀分布的复数个定位凸块，每个定位凸块与对应的收紧片的定位长槽匹配，定位凸块能够于定位长槽内轴向移动。
10.优选的，所述收紧片的内表面具有摩擦增强结构。
11.优选的，所述收紧片设置为四块，每块收紧片上构设有五条外向槽和六条内向槽，其中一条外向槽被构设于收紧片的轴向中心线位置且作为定位长槽，所述收紧盘上对应的设置有四个定位凸块分别与四条定位长槽对应。
12.作为进一步改进，所述内凹环槽的两侧具有抗拉增强斜沉面，所述收紧片的内表面在对应于该抗拉增强斜沉面的部位具有与之匹配的抗拉增强斜凸面。
13.优选的，所述内撑导连管采用不锈钢管水涨成型。
14.优选的，所述收紧盘上的轴向螺栓孔为螺栓沉头孔。
15.本实用新型的有益效果是：
16.(一)通过均布多块收紧片能确保均匀挤压管材径向收缩形变，能够使得弹性密封环被均匀压缩，确保整环无密封弱部，实现对接的稳定耐压；尤其是每块收紧片的内外表面均布有轴向的内向槽和外向槽，使收紧片的横截面呈波纹状，有利于在挤压收紧片时，收紧片的曲率紧随管材径向收缩形变而变化，有效确保管材径向均匀受力。
17.(二)该方案能使对接的塑料复合管在其内壁和外壁上均能产生强摩擦力并据此获得抗拉拔效果，相较于仅靠外壁连接的方式，既大幅增强了对接端口的抗拉力提升耐压性能，还有效分摊了提供抗拉力的表面摩擦力，有利于延长管端口的使用寿命；
18.(三)本方案尤其便于维护，当有渗漏发生时只需要通过紧固轴向螺栓，即可进一步压缩弹性密封环和环形密封片提升密封性；
19.(四)对接时只存在收紧盘轴向运动配合收紧片对塑料复合管产生的径向挤压力，不产生相对于塑料复合管的旋转剪切力，有效避免了对管道的剪切损伤；
20.(五)内撑导连管使得塑料复合管的端口完全与管内传输的高压流体隔离，有效保护了复合管材最薄弱的部位，确保了对接的稳定耐压；
21.总而言之，本实用新型能够在可形变塑料复合管的端口与法兰间实现更稳定便捷的对接，并能增强管道对接端口部位的抗拉拔及密封性能，结构件所用的各零部件均容易生产制造，成本可控，具有广阔的市场前景和巨大的经济价值。
附图说明
22.图1为本实用新型优选实施例对接后的轴向截面图；
23.图2为本实用新型优选实施例对接后的立体图；
24.图3为本实用新型优选实施例对接后的轴向截面爆炸图；
25.图4为本实用新型优选实施例对接后的立体爆炸图；
26.图5为本实用新型优选实施例中的支撑导连管之主视图；
27.图6为本实用新型优选实施例中的收紧片之纵截面剖视图；
28.图7为本实用新型优选实施例中的收紧片之横截面剖视图；
29.图8为本实用新型优选实施例中的收紧片之立体图；
30.图9为本实用新型优选实施例中的收紧盘之主视角度立体图。
31.其中：
32.10为收紧片、11为内向槽、12为外向槽、13为定位长槽、15为环凸部、16为抗拉增强斜凸面、17为摩擦增强结构、18为楔形结构；
33.20为支撑导连管、21为内凹环槽、22为抗拉增强斜沉面一、23为抗拉增强斜沉面二、24为连接端环；
34.30为塑料复合管；
35.40为收紧盘、41为锥度内壁、42为定位凸块、43为轴向螺栓孔；
36.50为弹性密封圈；
37.60为拉紧螺栓；
38.70为法兰、71为法兰通道、72为轴向螺栓孔；
39.80为环形密封片。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性优选实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
41.本实用新型涉及的可形变塑料复合管，这类管道主要使用塑料制成，可以是pe、pp、复合塑料等等，为了增强塑料的机械强度，可以实现无需增加塑料管材管壁厚度的情况下，复合高强度材质(如钢丝、玻纤等)以大幅提升管材的耐内压性能，使得塑料管材能够适用更多的耐高内压耐腐蚀的应用场景；塑料复合管的端口部位的外壁为平壁，指的是塑料复合管至少在其对接端口的一段管道的内壁和外壁都是光滑平壁，无波纹；耐压指的是该类塑料复合管可用于输送高压流体，能够承受极高的内部压力，具有很强的抗拉拔力，不会因为内部压强而导致管体轴向拉裂；可形变指的是这类塑料复合管具有在外压力作用下能够径向形变压缩的性能，具有一定的柔性，而不是完全不可以收缩的刚性物理结构；本实用新型的对接结构件正是基于这类管材的形变特点而创新的一种连接方案，换句话说，本方案并不适用于不可径向形变的刚性管道。
42.如图1、2、3、4所示的，本实用新型的一种用于可形变塑料复合管端口与法兰端口间的对接结构件，用来连接塑料复合管30的端口部位和法兰70的端口部位，本实用新型中所指的法兰70的对接端口一般为平面，法兰的外沿具有螺栓孔72，中部为法兰通道71，为了确保连接部位的耐压性能，具有高抗拉拔性并能有效防止渗漏，对接结构件至少包括有以
下构件组成，具体的：
43.对接结构件包括有一个内撑导连管20，该内撑导连管20的管体部分的最大外径与塑料复合管的内径匹配，如图5所示出的，管体的一端部径向外延出一圈连接端环24，内撑导连管20的管体部分可塞入对接的塑料复合管30的端口内，直至塑料复合管30的端口顶止于连接端环24的一侧壁，而连接端环24的另一侧壁则通过一环形密封片80与法兰端口连接；高压流体在流经该对接位置时完全经由内撑导连管内通过，导流至法兰通道71，使得塑料复合管30的对接端口完全与高压流体隔绝，有效的保护该薄弱部位；而且，该内撑导连管20还要用于固定并支撑弹性密封环50；在最佳的实施方案中，所述内撑导连管20可以采用不锈钢管水涨成型；
44.对接结构件还包括有一组弹性密封环50，环套于内撑导连管20的管体，用于阻止高压流体从塑料复合管30内壁与内撑导连管20外壁之间流出；
45.对接结构件还包括有一收紧盘40，如图3、4、9所示出的，收紧盘40为环状结构且内壁41具有锥度(即呈喇叭状)，收紧盘40上均布有轴向螺栓孔43，与法兰上的螺栓孔72相对应；此外，对接结构件还包括复数根拉紧螺栓60，配合所述轴向螺栓孔收紧盘向法兰移动；
46.对接结构件还包括有复数(若干)块各自独立分开的的收紧片10，每块收紧片10在其左右两端的外表面均构设有与收紧盘内壁锥度匹配的楔形结构，这样的结构可以将轴向力转换为径向力，使得拧紧拉紧螺栓60的动作转换为收紧盘对收紧片10的挤压动作；为确保对收紧片10的挤压通过塑料复合管的管壁径向形变转压至弹性密封环50，所述收紧片10的长度应能同时覆盖环套于内撑导连管20上的所有弹性密封环50，以确保弹性密封环50能够被充分挤压压缩，密封性能随着弹性密封环50的压缩比提高而提升；此外，为了使得收紧片10将挤压力充分且均匀的传导给塑料复合管，也为了增大塑料复合管管壁和收紧片10之间的摩擦力(目的是为了提高轴向抗拉拔力)，所述收紧片10的横截面呈弯弧状，优选的是与塑料复合管管壁的弧度曲率相匹配，以形成收紧片下表面与塑料复合管管壁的紧密贴合；
47.在装配时，如图1、2、3所示的，先将弹性密封环50套装于内撑导连管20的管体，再将内撑导连管20管体插入需要对接的塑料复合管的端口内，直至连接端环24顶止于塑料复合管的端口，进一步的，将所述复数块收紧片10均匀环绕包覆对接塑料复合管端口部位的外壁，将端口包裹在收紧片10组成的圆环中；同时，收紧盘40环套在收紧片10上，将环形密封片80放置在连接端环24和法兰端口之间，再穿上拉紧螺栓；收紧盘40在拉紧螺栓60拧紧所产生的轴向力作用下相向移动，挤压环形密封片80的同时，在收紧盘锥度内壁和收紧片楔形结构的作用下，轴向力转换为径向压力，径向压力通过收紧片10均匀挤压塑料复合管管壁，迫使塑料复合管位于收紧片的部位径向收缩形变，进而挤压弹性密封环50压缩达到一定的压缩比以实现塑料复合管端口间对接的密封；同时因为挤压带来的收紧片10与塑料复合管30外壁之间的摩擦力，以及内撑导连管20与塑料复合管30内壁之间的摩擦力，使得塑料复合管被轴向锁定且产生强大的抗拉拔性能。
48.发明人在长期的实验测试过程中发现，弹性密封环50作为密封性能是否稳定的关键性部位，确保弹性密封环50获得均匀且充足的压缩比是最要的因素，如果弹性密封环50在其整环的某一弧段上因压缩不均而导致的压缩比不足，则该弧段极易出现高压流体的渗漏。因此，为了确保密封性能，一定要确保弹性密封环50能够获得均匀且充足的压缩比，因
此，对弹性密封环50提供径向挤压力的收紧片的设计非常重要。为了确保充分的压缩比，所述收紧片10的内表面在对应于弹性密封环50的安装部位具有环凸部15，可以加大相应部位的形变量；为了确保更均匀的挤压，除了将收紧片10分体独立构造成符合塑料复合管管壁曲率的横截面弧形设计外，还要考虑到塑料复合管在被挤压而径向收缩形变时会产生的曲率变化，因此，收紧片10需要在不影响其轴向刚性的情况下应构造为能随之曲率进行径向变化的结构，本实用新型中独创了相关结构，即，在收紧片10的内表面沿轴向方向均匀构设复数条相互平行的内向槽11，在相邻内向槽对应的收紧片10的外表面部位的中部开设有外向槽12，如图6、7和8所示出的，所述外向槽12与内向槽11相互间隔且相互平行，使收紧片10的横截面呈波纹状，使得收紧盘40在挤压收紧片10时，收紧片10的曲率能够紧随塑料复合管30的径向收缩形变而变化，有效确保管材径向均匀受力。这种构造的好处是，能确保均匀挤压管材径向收缩形变，能够使得弹性密封环被均匀压缩，确保弹性密封环50的整环无密封弱部，实现对接的稳定耐压。
49.在内撑导连管20的管体部位，构设有用于套设弹性密封环50的内凹环槽21，如图3和5所示出的，弹性密封环50套设于内凹环槽21后所形成的最大外径小于塑料复合管30的内径，这样就能够顺畅的将套设的弹性密封环50自塑料复合管端口塞入管内，不至于导致弹性密封环50被塑料复合管端口阻挡塞入或刮损，这样可以保护弹性密封环不会受到损伤，弹性密封环的受压密封，完全在后期受压形变时完成。也正是基于此，才需要对弹性密封环50进行挤压使其压缩实现密封，因此，对接结构件在装配时同一侧相互对应的内凹环槽21、弹性密封环50和收紧片上的环凸部15位于相同的横截部位，即如图1所示出的，环凸部15挤压塑料复合管管壁变形内凸起，进而挤压位于内凹环槽21中的弹性密封环50使之达到一定的压缩比，在最佳实施情况下，弹性密封环50应该被压缩至原始厚度的2/3,当然，具体的压缩比根据塑料复合管实际所需承受的流体高压而定，可以通过松紧拉紧螺栓60来调节弹性密封环50的压缩比。
50.此外，因为收紧片10为各自独立的若干块，为了施工安装快捷高效及准确的环绕拼装于塑料复合管外壁，优选的，如图7、8、9所示出的，在所述收紧片10的外表面还构设有定位长槽13，并在所述收紧盘40上构设有径向均匀分布的复数个定位凸块42，每个定位凸块42与对应的收紧片的定位长槽40匹配，定位凸块42能够于定位长槽13内轴向移动。该结构可以让施工工人能够很方便准确的利用收紧盘40对若干收紧片环绕定位、快速拼装。为提升管道对接部位的抗拉拔效果，需要增加连接件与管道接触部位的摩擦力，充足的摩擦力能够防止被连接的塑料复合管被高压流体从法兰上拉开，因此，在优选实施例中，如图7、8、9所示出的，在收紧片10的内表面还具有摩擦增强结构19，这些增强结构可以是公知的任何结构，诸如齿牙等结构。
51.因本实用新型方案中提供抗拉拔摩擦力既有来自收紧片10与塑料复合管外壁的，也有来自于内撑导连管20与塑料复合管内壁的，为了进一步获取更大的增强抗拉拔力，作为更进一步的改进，在所述内撑导连管20的内凹环槽21的两侧构设出抗拉增强斜沉面一22和抗拉增强斜沉面一23，如图4、5所示出的，相应的，所述收紧片10的内表面在对应于该抗拉增强斜沉面的部位具有与之匹配的抗拉增强斜凸面16，如图8所示出的。这种设计具有如下有益效果：(一)在内凹环槽21的两边设置抗拉增强斜沉面22和23，配合收紧片的抗拉增强斜凸面16的挤压，使塑料复合管管壁受挤压径向收紧后管壁均匀内凸，所形成的凹凸匹
配的结构有利于大幅提高塑料复合管内壁与内撑导连管20之间的结合强度，可大幅提升连接的抗拉拔性能；(二)内凹环槽21两边设置抗拉增强斜沉面，可以使得塑料复合管管壁朝向弹性密封环50的收缩在轴向上施力更加均匀宽实，有利于管壁内凸部分形成平缓而非尖锐的物理结构，易于与弹性密封环形成最佳的面接触(而非点接触)，达到更好的密封效果。
52.作为优选的具体实施例，将所述收紧片10设置为四块，每块收紧片上构设有五条外向槽12和六条内向槽11，其中一条外向槽12被构设于收紧片的轴向中心线位置且作为定位长槽13，所述收紧盘40上对应的设置有四个定位凸块42分别对应于四块收紧片的四条定位长槽。当然，在运用本实用新型方案时，可以根据具体情况对上述数量进行调整优化。
53.为了便于拉紧螺栓60的旋拧以及两端施力的均匀，所述收紧盘40上的轴向螺栓孔设计为螺栓沉头孔。
54.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。