一種用於金屬管道的伸縮節的製作方法

2023-04-28 08:56:21 2

專利名稱：一種用於金屬管道的伸縮節的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種在鋪設金屬管道時用於連接金屬管段的具有伸縮能力的接頭裝置，適用於輸送壓力介質的金屬管道，如用於水電站引水管道的鋼管管段之間以及引水管道與水輪機蝸殼進水端之間的連接等。
由於金屬輸送管道受被輸送介質物理性質和自然環境溫度變化的影響，而會產生熱脹冷縮，為防止由此產生的溫度應力對輸送管道造成破壞，因此，金屬管段之間需使用具有伸縮能力的伸縮節連接。


圖1示出了目前常用的一種伸縮節，該伸縮節包括短管1、短管2和套管3。所述兩短管相對的內端之間有伸縮間隙4，套管3的一端與短管1的內端部通過密封圈5密封，為可拆卸式的密封連接，套管3的另一端部的內壁面與短管2內端部的外壁面接合而為自由端。當管道因熱脹冷縮產生軸向伸縮時，通過兩短管所產生的軸向相對滑動而消除管道的溫度應力，防止管道遭受破壞。在套管3的內壁面與短管2外壁面的接合面上設密封環6，並由壓環7定位，以滿足密封。雖然這種伸縮節結構簡單，但由於較大管徑或大管徑的短管在製造、運輸及安裝過程中受外力等因素的影響易產生徑向變形，因此，密封環6很難滿足密封要求而產生洩漏，特別是在輸送壓力較高的介質時洩漏嚴重。
本實用新型的目的是提供一種不洩漏的金屬管道伸縮節。而且當其套管和其中的一個短管等構件從安裝的管道中移出時，而適用於與管道中設有的閥門類等裝置連接。
本實用新型技術方案的第一個方面，參見圖2，所提供的用於金屬管道的伸縮節包括短管1、短管2和套管3，兩短管相對的內端之間有伸縮間隙4，套管3的一端與短管1的內端部為可拆卸式密封連接，套管3的另一端部內壁面與短管2內端部外壁面接合而為自由端，以滿足兩短管產生軸向相對滑動。在相鄰短管1內端的伸縮間隙4的部位設置壓環8，壓環8內端的外壁上設置了一環形凹腔9，該凹腔內設置與該環形凹腔腔壁具有相應接合面的定位環10，在環形凹腔9外端設置可同時密封定位環10外端面和套管3內壁面的密封環11。壓環8與套管3內壁面為可拆卸式連接，並對定位環10和密封環11壓緊並限位，壓環8為沿圓周方向至少由二塊組成的分體式結構，壓環8並可朝內拆卸。在伸縮間隙4內設置波紋管段12，該波紋管段的兩端分別與短管2的內端和定位環10的內端密封地連接。
由於設在伸縮間隙內的波紋管段具有在外力作用下而沿軸向伸縮的能力，且兩端分別與短管2內端和定位環10內端密封地連接，密封環11而處靜態可靠地密封定位環外端面和套管內壁面，使伸縮間隙4得以可靠地密封而不洩漏。因此，本實用新型的伸縮節既可滿足金屬管道熱脹冷縮時產生的軸向伸縮，有效消除管道的溫度應力，又可有效地避免洩漏，防止因管道洩漏而可能引起的安全事故。
在本實用新型技術方案第一個方面的基礎上，參見圖3，在所述短管2的外端設置連接法蘭13，用於與管道中的閥門類等裝置進行可拆卸式連接，由於在短管2外端設置了連接法蘭，可實現與管道中閥門類等裝置進行可拆卸式連接，同時，壓環8被製成分體式結構而可朝管內拆卸。通過拆除套管3與短管1的連接和拆除短管2與閥門類等裝置的連接，並在朝管內拆卸分體式結構的壓環8後右移套管3，而獲得軸向的吊裝空間，以將套管3和短管2及波紋管段12和定位環10等構件整體吊出或移出，從而方便於管道中閥門類等裝置的檢修。
圖1為現有技術伸縮節結構的剖視圖；圖2為本實用新型第一個實施例的伸縮節結構剖視圖；圖3為第二個實施例的伸縮節結構剖視圖，且下半部分省略，並選定為摘要附圖；圖4為在第一個實施例基礎上設置波芯體21的伸縮節結構剖視圖，且下半部分省略；
圖5為在第二個實施例基礎上增加波芯體21的伸縮節結構剖視圖，且下半部分省略；圖6為圖4、圖5中所示伸縮節的波芯體21的一種結構局部放大剖視圖；圖7為圖4、圖5中所示伸縮節的波芯體21的另一種結構局部放大剖視圖；圖8為圖2所示伸縮節的變型結構剖視圖，且下半部分省略。
下面參照附圖詳細地描述本實用新型的實施例。
如圖2所示，第一個實施例的伸縮節包括為圓管形的短管1、短管2和套管3，兩短管相對的內端之間有伸縮間隙4，套管3的左端與短管1的內端通過法蘭用螺栓14連接，並通過密封圈5靜態密封，密封圈5宜採用軟性的橡膠類材質。套管3的右端部內壁面與短管2的內端部外壁面接合而為自由端，且接合面有間隙15，套管3的右端設定位套16，在定位套16與套管3的接合處設密圈17，而且該密封圈的內圈表面與短管2的外壁面接觸，起防護作用，定位套16內孔面與短管2外壁面之間有間隙18，定位套16與套管3右端用螺釘連接，並壓緊密封圈17。在相鄰短管1的伸縮間隙4的部位，即伸縮間隙左端內設置壓環8，該壓環為沿圓周方向至少由兩塊組成的分體式結構，並滿足分塊式朝內拆卸，壓環8為兩個半圓形體組成，當為三塊弧形體組成時，宜為沿圓周等分，壓環8的內端外壁上設置環形凹腔9，該凹腔內設置與凹腔腔壁具有相應接合面的定位環10，環形凹腔外端(圖示左端)內設置用於同時密封定位環10外端面和套管3內壁面的密封環11，該密封環宜採用軟性的橡膠類材質，壓環8與套管3內壁用螺釘連接，並對定位環10和密封環11進行壓緊並限位，使密封環11處靜態的可靠密封。本例中，環形凹腔9與定位環10的接合面上有一個互鎖面19，以阻止定位環10向伸縮間隙產生位移，而被可靠地限位。伸縮間隙4內設置波紋管段12，該波紋管段的兩端分別與短管2內端和定位環10內端密封地連接，比如焊接。採用波紋管段可靠地密封伸縮間隙，而波紋管段所具有的伸縮性能又能滿足金屬管道熱脹冷縮時所產生的軸向伸縮。而且採用所述壓環8與定位環10相配合的結構，具有伸縮節在製造和安裝工藝上的優點。圖2所示伸縮節，兩短管外端預製焊接坡口20，用於與金屬管段進行焊接式連接。
圖3示出的第二個實施例的伸縮節，是在第一個實施例結構的基礎上進行的，即在短管2的外端設置連接法蘭13，用於與閥類等裝置進行螺栓連接。其他同實施例1。本例伸縮節適用於與管道中的閥類等裝置連接。如用於高水頭電站和抽水蓄能電站水輪機蝸殼進水端與引水管道出水端的球閥或蝴蝶閥的連接。拆除套管3與短管1的連接和拆除短管2與閥門的連接，並由入孔門進入管道朝內拆卸分體式壓環8，然後右移套管3而獲得軸向吊裝空間，將套管3、短管2及波紋管段、定位環10等構件整體吊出，則便於對閥門的檢修。檢修後重新吊裝有關構件即可。
圖4所示為在第一個實施例基礎上增設波芯體21的伸縮節，圖5所示為在第二個實施例基礎上增加波芯體21的伸縮節。由圖4、圖5所示的伸縮節，在波紋管段12的內向波的凹腔內設置波芯體21，在內向波的凹腔腔面與波芯體表面之間有一個間隙22，見圖6、圖7，該間隙用于波紋管段在伸縮時變形的需要，該間隙的大小可根據相應內向波所分擔的相應伸縮量來確定，但應使得在受到徑向壓力時的該內向波在彈性變形範圍內即被波芯體支承，波芯體21的外圈面接觸或趨向於接觸套管3的內壁面，波紋管段12的外向波波頂接觸或趨向於接觸套管3的內壁面。設置所述的波芯體，在波紋管段因受到徑向壓力而在產生的彈性變形範圍內時，其內向波即被波芯體剛性支撐，而成為亞剛體構件，可有效防止波紋管段在承受較高或高的徑向壓力時失穩，提高運行可靠性，而且可適當減小波紋管段的壁厚，而帶來製造工藝上和減少內部應力影響的優點。
圖6、圖7所示為所述波芯體21的兩種實施結構。圖6中，波芯體21由剛性體23和分別設在剛性體兩個側面上的彈性件24構成，當彈性件24被壓縮後，波芯體的剛性體23即對該波紋節起剛性支撐作用。圖7中，波芯體21由剛性體25和敷設在剛性體表面上的軟層體26構成。波芯體21的結構不排除其他變型結構。波芯體宜分段製作，沿圓周設置在內向波的凹腔內。
圖8所示為圖2所示伸縮節的一種變型結構。變型部分的內容是，在短管2內端部的內壁上設置環形凹腔27，該凹腔內設右壓環28，右壓環28內端外壁上設環形槽29，環形槽29內設置與環形槽槽面具有相應接合面的定位環30，環形槽29的外端設密封環31，該密封環可同時密封定位環30的外端面和環形凹腔27的腔底面，右壓環28與環形凹腔27的腔底壁為可拆卸式連接，並對定位環30和密封環31壓緊並限位，右壓環28為三塊組成。圖8中左部的壓環8同樣由三塊弧形體組成。所述波紋管段12的該端(右端)則與定位環30的內端密封式連接，如焊接。右壓環28上的環形槽29的槽面與定位環30的接合面上有一個互鎖面32，對定位環30進行有效限位，而阻止其被拉向伸縮間隙4。其他同實施例1。所述變型內容實際上是將短管2的內端部製成由幾個構件組成的分體式結構，這樣，可帶來製造和安裝工藝上的優點。所述變型內容同樣適用於圖3、圖4和圖5所示的伸縮節。
本實用新型伸縮節的波紋管段12至少具有一個波紋節，圖8所示的波紋管段為三個波紋節，圖2、圖3、圖4和圖5所示的波紋管段為五個波紋節。波紋節的截面形狀可為半圓形，或波頂為圓弧形，或為褶皺形等。本申請文件所述波紋管段12的波紋節的截面形狀則為兩點間不是直線的任何形狀。
權利要求1.一種用於金屬管道的伸縮節，包括短管(1)、短管(2)和套管(3)，所述兩短管的相對內端之間有伸縮間隙(4)，所述套管的一端與短管(1)的內端部為可拆卸式密封連接，套管另一端部的內壁面與短管(2)的內端部外壁面接合而為自由端，其特徵是1)在相鄰短管(1)內端的伸縮間隙(4)的部位設有壓環(8)，該壓環內端的外壁上設有一環形凹腔(9)，環形凹腔(9)內設有與該凹腔腔壁具有相應接合面的定位環(10)，環形凹腔(9)外端設有可同時密封定位環(10)外端面和套管(3)內壁面的密封環(11)，壓環(8)與套管(3)內壁面連接，並對定位環(10)和密封環(11)壓緊並限位，壓環(8)為沿圓周方向至少由兩塊組成的分體式結構，並可朝內拆卸，2)在所述的伸縮間隙(4)內設有波紋管段(12)，該波紋管段的兩端分別與短管(2)的內端和定位環(10)的內端密封式連接。
2.按照權利要求1所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是所述短管(2)的外端設有連接法蘭(13)。
3.按照權利要求1所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是在波紋管段(12)的內向波凹腔內設有波芯體(21)，在所述凹腔的腔面與波芯體(21)的表面之間有一個使相應內向波只在彈性變形範圍內產生變形的間隙(22)，所述波紋管段(12)的外向波波頂接觸或趨向於接觸套管(3)的內壁面，所述波芯體(21)的外圈面接觸或趨向於接觸套管(3)的內壁面。
4.按照權利要求2所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是在波紋管段(12)的內向波凹腔內設有波芯體(21)，在所述凹腔的腔面與波芯體(21)的表面之間有一個使相應內向波只在彈性變形範圍內產生變形的間隙(22)，所述波紋管段(12)的外向波波頂接觸或趨向於接觸套管(3)的內壁面，所述波芯體(21)的外圈面接觸或趨向於接觸套管(3)的內壁面。
5.按照權利要求3或4所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是所述的波芯體(21)由剛性體(23)和分別設在剛性體兩個側面上的彈性件(24)構成。
6.按照權利要求3或4所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是所述的波芯體(21)由剛性體(25)和敷設在剛性體表面上的軟層體(26)構成。
7.按照權利要求1、或2、或3、或4所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是短管(2)內端部的內壁上設有環形凹腔(27)，該環形凹腔內設有右壓環(28)，右壓環(28)內端外壁上設環形槽(29)，環形槽(29)內設有與該環形槽槽面具有相應接合面的定位環(30)，環形槽(29)的外端設有可同時密封定位環(30)外端面和環形凹腔(27)腔底面的密封環(31)，右壓環(28)與環形凹腔(27)的腔底壁為可拆卸式連接，並對定位環(30)和密封環(31)壓緊並限位，右壓環(28)為沿圓周方向至少由兩塊組成的分體式結構，並可朝內拆卸，所述波紋管段(12)的右端則與定位環(30)內端密封式連接。
8.按照權利要求1、或2、或3、或4所述的一種用於金屬管道的伸縮節，其特徵是波紋管段(12)至少有一個波紋節。
專利摘要一種用於金屬管道的伸縮節。有短管1、短管2和套管3,兩短管內端間有伸縮間隙4;套管3的一端與短管1內端為密封式連接,另一端的內壁面與短管2內端外壁面接合而為自由端;在鄰接短管1的伸縮間隙處設壓環8,壓環外壁面上設凹腔9,凹腔內設定位環10和可密封定位環10外端面及套管3內壁面的密封環11;壓環8為至少由兩塊組成的分體式結構,並與套管3內壁面連接;所設的波紋管段12兩端分別與短管2的內端和定位環10的內端連接。
文檔編號F16L19/04GK2384087SQ98231728
公開日2000年6月21日 申請日期1998年11月30日 優先權日1998年11月30日
發明者金捷生, 周紹聞, 周玉石, 劉月芳, 李瑞施, 鄒業於 申請人:湖南省資興市東屋機電製造有限責任公司