内压自密封旋转管接头.pdf

一种内压自密封旋转管接头，包括内管(1)、外管(2)和前置密封件(3)，其特征是所述的内管(1)包括直管段(101)和台阶段(102)，台阶段(102)的两端分别设有与轴心线垂直的大端面(103)和小端面(104)，台阶段(102)的外表面设有锥面段(105)；所述的外管(2)由外直管段(201)、锥管段(202)和端盖段(203)组成，锥管段(202)位于外直管段(201)和端盖段(203)之间，所述锥管段(202)与内管(1)台阶段(102)上的锥面段(105)相配合，所述端盖段(203)套装在内管(1)的直管段(101)上，所述的前置密封件(3)套装在内管(1)的直管段(101)上并位于大端面(103)与端盖段(203)的内底面之间。本发明具有结构简单，制造方便，成本低的优点。

1、  一种内压自密封旋转管接头，包括内管(1)、外管(2)和前置密封件(3)，其特征是所述的内管(1)包括直管段(101)和台阶段(102)，台阶段(102)的两端分别设有与轴心线垂直的大端面(103)和小端面(104)，台阶段(102)的外表面设有锥面段(105)；所述的外管(2)由外直管段(201)、锥管段(202)和端盖段(203)组成，锥管段(202)位于外直管段(201)和端盖段(203)之间，所述锥管段(202)与内管(1)台阶段(102)上的锥面段(105)相配合，所述端盖段(203)套装在内管(1)的直管段(101)上，所述的前置密封件(3)套装在内管(1)的直管段(101)上并位于大端面(103)与端盖段(203)的内底面之间。

2、  根据权利要求1所述的内压自密封旋转管接头，其特征是在所述的端盖段(203)与套装的直管段(101)之间安装有密封圈或滚珠(4)。

3、  根据权利要求1所述的内压自密封旋转管接头，其特征是连接台阶段(102)的大端面(103)和小端面(104)之间的外表面由锥面和柱面组成。

4、  根据权利要求1所述的内压自密封旋转管接头，其特征所述的前置密封件(3)由刚性骨架和经高压固定在刚性骨架外表面及两端面的石墨材料层组成。

5、  根据权利要求1所述的内压自密封旋转管接头，其特征是在外管(2)中、所述的小端面(104)的外侧安装有后置密封件(5)。

6、  一种内压自密封旋转管接头，包括内管(1)、外管(2)，其特征是所述的外管(2)由直管段(201)和凸管段(204)相连而成，所述的内管(1)的一端插入凸管段(204)中，在内管(1)插入凸管段(204)的一端上设有环形凸台(105)，所述环形凸台(105)的外径与所述凸管段(204)的内径相配，在内管(1)插入凸管段(204)的一端上、所述环形凸台(105)的两侧分别安装有前置密封件(3)和后置密封件(5)，后置密封件(5)靠近外管(2)的直管段(201)一侧，且所述的前置密封件(3)和后置密封件(5)均被包覆在凸管段(204)中。

7、  根据权利要求6所述的内压自密封旋转管接头，其特征是所述的凸管段(204)与内管(1)相接触的环面之间安装有密封圈或滚珠(4)。

8、  根据权利要求6所述的内压自密封旋转管接头，其特征是所述的外管(2)的直管段(201)与凸管段(204)之间通过带有内孔的锥台(205)相连，且锥台(205)的内孔孔径与直管段(201)的内径相配。

内压自密封旋转管接头
技术领域
本发明涉及一种管接头，尤其是一种用于管道中的、在管道内本身高压作用下可实现自密封的同时又能使内外管作相对转动从面实现管道长度自动补偿的旋转管接头，具体地说是一种内压自密封旋转管接头。
背景技术
目前，传统的套管式、波纹管式以及钢球式管道补偿装置由于存在结构复杂，成本高、安装不便及补偿量小等原因已逐步被旋转式补偿器所替，目前正在大量使用有旋转补偿器具有结构简单，制造方便，补偿量大的优点，详见中国专利ZL982270615、ZL022587098。
但在实际使用中人们发现由于密封结构存在问题，会产生端面泄漏，尤其是在输送高温、高压介质时，尤其会出现泄漏现象，为此中国专利ZL200610041301.4有针对性进对密封结构进行了改进，它可以适应高温、高压输送管道的使用需求。
但申请人实际使用中发现，ZL200610041301.4中真正起到密封作用的是耐高压密封环，而其中安装的普通密封圈不仅所起作用较小，而且该密封圈是通过拉紧螺栓作用在压盖和密封座的紧压力，起到环面密封，在这样的紧压力下，管道在膨胀旋转时势必产生很大的摩擦力，而要克服摩擦力使之转动，势必要求管道材料的强度、刚度及固定支架的设计有更高要求，缩短补偿距离，增加技术难度和投资成本。而且安装定位不便，使得整个旋转补偿器还需要通过增加密封法兰来对普通密封圈进行定位，大大增加了结构和复杂程度和制造难度，增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有的旋转补偿器存在的结构复杂，转动时存在环面摩擦力，制造成本高的问题，设计一种结构简单，制造安装方便，无环面摩擦力，零件数量少的内压自密封旋转管接头，它可用来代替现有的旋转补偿器，实现管道的长度自动补偿。
本发明的技术方案之一是：
一种内压自密封旋转管接头，包括内管1、外管2和前置密封件3，其特征是所述的内管1包括直管段101和台阶段102，台阶段102的两端分别设有与轴心线垂直的大端面103和小端面104，台阶段102的外表面设有锥面段105；所述的外管2由外直管段201、锥管段202和端盖段203组成，锥管段202位于外直管段201和端盖段203之间，所述锥管段202与内管1台阶段102上的锥面段105相配合，所述端盖段203套装在内管1的直管段101上，所述的前置密封件3套装在内管1的直管段101上并位于大端面103与端盖段203的内底面之间。
在所述的端盖段203与套装的直管段101之间安装有密封圈或滚珠4。
连接台阶段102的大端面103和小端面104之间的外表面由锥面和柱面组成。
所述的前置密封件3由刚性骨架和经高压固定在刚性骨架外表面及两端面的石墨材料层组成。
在外管2中、所述的小端面104的外侧安装有后置密封件5。
本发明的技术方案之一是：
一种内压自密封旋转管接头，包括内管1、外管2，其特征是所述的外管2由直管段201和凸管段204相连而成，所述的内管1的一端插入凸管段204中，在内管1插入凸管段204的一端上设有环形凸台105，所述环形凸台105的外径与所述凸管段204的内径相配，在内管1插入凸管段204的一端上、所述环形凸台105的两侧分别安装有前置密封件3和后置密封件5，后置密封件5靠近外管2的直管段201一侧，且所述的前置密封件3和后置密封件5均被包覆在凸管段204中。
所述的凸管段204与内管1相接触的环面之间安装有密封圈或滚珠4。
所述的外管2的直管段201与凸管段204之间通过带有内孔的锥台205相连，且锥台205的内孔孔径与直管段201的内径相配。
本发明具有以下优点：
本发明是在进行了大量试验的前提下，通过对现有管道用旋转补偿器(相当于本发明的管接头)分析发现其结构复杂，存在环面摩擦力，制造安装均十分不便，而本发明除了保留现有补偿器的优点外，由于结构简单，解决了环面摩擦力的问题，制造成本可大幅下降，消除了原有旋转补偿器拉紧螺栓对压盖和密封座的紧压力的作用所产生的很大的摩擦力，使管道在运行时不再需要克服转动时的摩擦力，可使管道补偿距离更大，固定支架设计更小，对管道的强度、刚度要求降低，增加安全性和降低投资成本，同时由于取消了法兰组合及环面密封件，制造成本大大降低。
本发明利用管道内压实现自动密封，当管道内有压力时，压力作用在小端面上产生一个推动内管与外管分离的力，该分离力最终作用在密封环上，使密封环受挤压变形而起到很好的密封效果，且管内压力越高，变更越大，密封效果越好。如图1所示。
本发明仅需三个零件就实现了管接头的有效连接并能作相对转动，因此从材料成本、制造成本等方面均具有很大的优势。
本发明不仅可用于原有旋转补偿器的所有领域，如石化、天然气、原油、蒸气、物流等企业常见的管道输送领域进行补偿(应成对使用)，而且可用于自来水管等日常生活领域，进一步拓展了旋转补偿器的应用领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图之一。
图2是本发明的结构示意图之二。
图3是本发明的结构示意图之三。
图4是本发明的结构示意图之四。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2所示。
一种内压自密封旋转管接头，主要由内管1、外管2和前置密封件3三个部件组成，其中内管1包括直管段101和台阶段102，台阶段102的两端分别设有与轴心线垂直的大端面103和小端面104，台阶段102的外表面设有锥面段105，具体实施时还可设置成锥面段加柱面段的结构；所述的外管2由外直管段201、锥管段202和端盖段203组成，锥管段202位于外直管段201和端盖段203之间，锥管段202与外直管段201之间可为整体相连的结构，也可为焊接结构，从安装方便出发，锥管段202的另一端与端盖段203之间应采用焊接相连，如图所示。锥管段202与内管1台阶段102上的锥面段105相配合，所述端盖段203套装在内管1的直管段101上，所述的前置密封件3套装在内管1的直管段101上并位于大端面103与端盖段203的内底面之间，由图1可知，前置密封件3被定位在由外管端盖段的内底、内壁以及内管直管段及内管台阶段的大端面所围成的空间中。为了使低压无温升的条件下不会产生泄漏，本发明具体实施时还可在端盖段203与套装的直管段101之间套装一个密封圈或滚珠4。为了增强耐压性，具体实施时，所述的前置密封件3可采用由刚性骨架和经高压固定在刚性骨架外表面及两端面的石墨材料层组成的耐高压密封环。此外，具体实施时还可在外管2中、所述的小端面104的外侧安装有后置密封件5，如图2所示，后置密封件5的内径与外管直管段201的内径相同。
具体实施时，为了实现锥面之间的自密封，还可在外管的锥管段的内表面涂覆一层耐腐蚀、耐温性好的涂层，也可同时或单独在内管的锥面上涂覆一层相同的涂层。
实施例二。
如图3、4所示。
一种内压自密封旋转管接头，包括内管1、外管2，所述的外管2由直管段201和凸管段204相连而成，所述的内管1的一端插入凸管段204中，在内管1插入凸管段204的一端上设有环形凸台105，所述环形凸台105的外径与所述凸管段204的内径相配，在内管1插入凸管段204的一端上、所述环形凸台105的两侧分别安装有前置密封件3和后置密封件5，后置密封件5靠近外管2的直管段201一侧，且所述的前置密封件3和后置密封件5均被包覆在凸管段204中。所述的凸管段204与内管1相接触的环面之间还可安装有密封圈或滚珠4。具体实施时在后置密封件5与凸管段204的端面之间最好留有一定的轴向间隙，以便高压气体能进入推动环形凸台105对前置密封件3进行挤压起动自密封作用。为了能够安装，凸管段204应由两部分焊接而成，且罩装前置密封件3的一端应从内管1不带环形凸台105的一端套在内管1上，并将前置密封件3罩在其中后才能与凸管段204的另一端相焊接，凸管段204的另一端可与外管的直管段201为一个整体结构，也可采用焊接结构。如图3所示。
此外，具体实施时，所述的外管2的直管段201与凸管段204之间还可通过带有内孔的锥台205相连，且锥台205的内孔孔径与直管段201的内径相配。如图4所示。
本实施例其余部分均与实施例一相同。
本发明的管接头使用时应成对使用，既可用于地面管道进行长度补偿，也可用于地埋式管道的长度补偿。由于所需的零部件少，因此具体安装时的支架也可更为简单，因此可大大降低制造和安装成本。本发明的旋转补偿的原理与现有的旋转补偿器相同。
本发明未涉及部分如内管的直管段以及外管的直管段与对应的输送管道的连接结构等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。