CN109404639A - 钢塑复合管连接方法以及连接组件及其所用的密封垫片 - Google Patents

Abstract

一种钢塑复合管专用密封垫片，包括设骨架体的垫片本体，垫片本体包括基础密封外圈部和自密封内圈部，自密封内圈部与基础密封外圈部成一体式结构。包含该密封垫片在内的连接组件还包括加强限位卡箍和平板法兰盘；密封垫片置于两管材的法兰头之间，加强限位卡箍套在两法兰头上，平板法兰盘为分体式结构，平板法兰盘配装于法兰头配装端，两平板法兰盘通过连接件将两法兰头连接紧密。利用该连接组件的连接方法，包括两管材的准备，平板法兰盘、加强限位卡箍的套装，密封垫片的放置，另一法兰头的卡装，两法兰头的紧固连接。通过含有上述密封垫片的连接组件的配设，能增加密封效果，解决泄露事故的发生，满足钢塑复合管法兰连接的使用工况要求。

Description

钢塑复合管连接方法以及连接组件及其所用的密封垫片

技术领域

本发明涉及钢塑复合管连接技术领域，具体涉及一种钢塑复合管连接方法以及连接组件及其所用的密封垫片。

背景技术

行业内众所周知，对于钢塑复合管之间的连接，在连接施工的现阶段主要是采用电熔和法兰连接这两种连接方式。而法兰连接又分为带对开环的活套法兰连接和平板式法兰连接。其中由于法兰连接方式的密封面是在管材的端部，为确保连接管材不泄漏，就要求管材端部的密封面平整及放入中间的密封垫片应有较好的强度，以及法兰盘上所有连接螺栓具有均匀的预紧力。即使这些都满足要求，但在使用过程中也会由于钢塑复合管的法兰管端密封面是注塑形成且具有较厚的塑料层，从而在工况温度变化时因塑料(法兰管端密封面)和金属(法兰)两种材料的线膨胀系数不一致，而使法兰密封面出现间隙，造成管道在法兰连接处出现泄漏事故。

再有就是现在使用的带对开环的活套法兰连接形式中，法兰封口为具有塑料层较厚的斜面结构，这种结构在管材承压时法兰盘会使接头斜面向内压缩而变形，致使管材出现轴向滑动使法兰密封面出现间隙而造成管道在法兰连接处出现泄漏事故。

再就是现有在这两种法兰连接中不管是使用钢骨架密封垫片还是直接使用常规的橡胶垫片，均没有自密封功能。这也就是现行法兰连接方式很难达到管材额定承压的原因所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种钢塑复合管连接方法以及连接组件及其所用的密封垫片，通过密封垫片及所涉及的连接组件的配设，能有效解决泄露事故问题，以满足钢塑复合管法兰连接的使用工况要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为，提供一种钢塑复合管专用密封垫片，包括垫片本体，该垫片本体内设骨架体，该垫片本体整体呈环状，且包括基础密封外圈部和自密封内圈部，所述自密封内圈部的外环部与基础密封外圈部的内环部连接成一体式结构。

在一些实施例中，所述骨架体优选钢骨架体，钢骨架体优选钢丝网骨架亦或钢实体块骨架，有效提高使用强度，延长使用寿命。

进一步地，所述骨架体优设于基础密封外圈部中，所述骨架体与基础密封外圈部形状相匹配且居中设置，为基础密封外圈部的承压提供强度保障。

进一步地，所述基础密封外圈部优选截面呈矩形状设置，且矩形状的两长边成为基础密封外圈部的两侧壁，而矩形状的两短边部则成为基础密封外圈部的内、外环面，长边成为两侧壁为承压接触面积的最大化实现提供了保障。

进一步地，所述基础密封外圈部的两侧壁对称性的向外凸设多圈凸棱，进一步增加了密封效果，为解决泄露事故的发生产生了更积极的效果。

进一步地，所述自密封内圈部设置内凹内环面，内凹内环面形成内凹的密封槽体以实现自密封功能，当该结构的密封垫片用于钢塑复合管之间的连接时，该内凹环状的密封槽体的两槽壁可随管内压力变化而跟随变形，从而达到自密封的功能。

作为优选，所述密封槽体优选U形、V形、矩形、弧形、八字形等形状的槽体，该形状的槽体结构变形幅度大，自密封效果好。

进一步地，所述自密封内圈部形成有外扩的两斜侧壁以使整个密封垫片呈外窄内宽的结构形状，可以理解的是，自密封内圈部基本位于密封垫片的内环部位，该内环部位相对密封垫片的中部及外环部位要外扩且形成外扩的两斜侧壁，这样两斜侧壁相对外环部及中部的侧壁要外扩一些，在实际使用时，外扩的两斜侧壁在受压时先于外环部及中部侧壁承受压力，使得自密封内圈部得到均匀的预紧力而达到初始密封的目的。

进一步地，所述密封槽体优选V形槽体，该V形槽体的槽侧壁与相对应的斜侧壁延伸方向基本保持一致，以尽量保证槽壁厚度均匀，以便于加工成型，保障密封垫片内环部的强度。

进一步地，所述密封槽体的槽底设置多块加强垫块，加强垫块的横截面形状与密封槽体横截面形状相匹配，增加密封垫片的强度，特别是内环部的强度。

本发明还提供一种钢塑复合管连接组件，其包括上述密封垫片、加强限位卡箍和一对平板法兰盘，所述密封垫片置于待连接的两管材端部的法兰头之间且相对法兰头内腔退设，所述加强限位卡箍套装在两法兰头上且两端至少与一个法兰头上的限位凸台之间留有距离，所述平板法兰盘为分体式结构并通过紧固件进行连接成可拆式平板法兰盘，两可拆式平板法兰盘分别配装于相应法兰头的配装端，且两可拆式平板法兰盘通过连接件以将两法兰头连接紧密，并使位于两法兰头之间的密封垫片得到预紧力而实现初始密封。

进一步地，所述可拆式平板法兰盘为对半设置的分体式结构，两半一拼接就可实现平板法兰盘套装在法兰头上，操作便捷且省事。

本发明还提供一种利用上述连接组件连接钢塑复合管的方法，主要包括以下步骤：

准备两根两端已加工好法兰头的管材；

将两个分体式平板法兰盘分别套在两管材上，并把分体式法兰盘用紧固件如螺钉组装成一个整体的法兰盘结构后，再将其移到相对应的法兰限位凸台以贴靠；

将加强限位卡箍套在其中一个法兰头的外表面上；

将上述密封垫片放入加强限位卡箍内，并使密封垫片与法兰头密封面贴合；

将另一个法兰头插入加强限位卡箍中；

用连接件如螺栓收紧两分体式平板法兰盘，使密封垫片达到一定的预紧，从而使整个法兰连接结构形成固定密封结构。

进一步地，所述密封垫片与法兰头密封面贴合后，密封垫片的内环部相对法兰头内腔退设一段距离，也就是说密封垫片的内环部并未凸伸在法兰头内腔中，也未与法兰头内腔壁齐平，该配设位置的讲究，目的是在法兰头被连接件收紧后密封垫片的内环部能够贴紧在相配的法兰头密封面上，使密封垫片内环部整体能跟随法兰头端部的变形而变形，达到在复杂工况下也能确保该法兰连接的密封性能。

本发明由于所设计的密封垫片上带有可随管内压力变化而跟随变形的密封槽体，因而该密封垫片具有优良的自密封性能，加上密封垫片设置外扩的两斜壁，使密封垫片得到均匀的预紧力而能达到初始密封的目的，特别是配套使用的加强限位卡箍，限制了密封垫片整体向外端的变形，解决了因管内压力较大将密封垫片冲出造成泄漏的事故，由于该装配方法使密封垫片无法向外变形，这样就更加提高了密封垫片因管线运行工况变化频繁时法兰头端部变形的跟随性能。使得该法兰连接具有良好的密封性及较强的抵抗法兰头塑料部分的变形能力，并且随管内流体压力的增高，密封性相应增强。由于该设计方案在配装连接后密封垫片的自密封内圈部具有一定的回弹力，因而在管线的工况变化时，由于法兰头会产生小微变形而在此处会出现微小间隙时，具有及时的密封跟随性，从而将原来在这些变工况情况下易出现法兰连接面泄漏的现象得到了解决。

附图说明

图1为本发明钢塑复合管密封垫片的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视结构示意图；

图3是本发明钢塑复合管连接组件用于连接两管件时的结构示意图；

图4是图3的A-A向结构示意图。

1骨架体，2基础密封外圈部，3自密封内圈部，4凸棱，5密封槽体，6斜侧壁，7加强垫块；

10密封垫片，20加强限位卡箍，30平板法兰盘，40法兰头，40.1限位凸台，50连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步描述。

图1为本发明的钢塑复合管专用密封垫片的结构示意图，图2为本发明钢塑复合管专用密封垫片的剖视结构示意图。

在图1和图2所示的实施例中，本发明的钢塑复合管专用密封垫片，包括整体呈环状的垫片本体，该垫片本体内设置有骨架体1。该类型的密封垫片因整体呈环状，特别适合用于管内有流通介质的管件之间的密封。该呈环状的垫片本体包括基础密封外圈部2和自密封内圈部3，所述自密封内圈部3的外环部与基础密封外圈部2的内环部连接成一体式结构。可以理解的是，该结构的垫片本体形成有实现基础密封的外圈部和实现自密封功能的内圈部。

由此可见，本发明的钢塑复合管密封垫片，因设置有骨架体1，在密封时有别于一般的强度普通的密封垫片，具备优良的强度，且同时因设置基础密封和自密封功能的部位，在实现基础密封的同时，还能实现自密封功能，具备优良的密封功效，是一款既具备优良强度又具备优良密封功能的密封产品，特别是在钢塑复合管这一领域的应用具有广阔的前景。

在图1和图2所展示的实施例中，骨架体1优选钢骨架体，而钢骨架体在该实施例中则优选钢实体块骨架。可以理解的是，钢实体块骨架可以是块状类钢质体，该类型的骨架体比较结实，强度高，为密封垫片的强度提高提供了有效保障。当然，骨架体1除了本实施例中优选的钢骨架体外，还可以视需求选择其他材质的金属为原料而做成的骨架体。且钢骨架体除了本实施例中优选的钢实体块骨架外，还可以视需求选择钢丝网骨架。总的来说，骨架体的材质选择以及是块状类还是丝网类的选择，都是属于本发明的保护范围之内，对于本领域技术人员通过非创造性劳动而获得的骨架体结构、材质、形状等的其他实施变形结构，理应在本发明的保护范围之内。

同样请参考图1和图2，作为本发明钢塑复合管密封垫片的一些改进结构，所述骨架体1设于基础密封外圈部2中，所述骨架体1与基础密封外圈部2形状相匹配且居中设置，其中居中设置可以理解的是骨架体1布设在基础密封外圈部2的中间位置，以保障骨架体1周边的橡胶层即外覆层厚度大致相同，以便于整个密封垫片的硫化成型。

在本实施例中，所述基础密封外圈部2的截面呈矩形状设置，且矩形状的两长边成为基础密封外圈部2的两侧壁，而矩形状的两短边部则成为基础密封外圈部2的内、外环面。当然，该矩形状结构经过多次试验验证为最优设置结构，可最大程度增加受压密封面，为密封效果的增加带来了有益效果。同时，除了本实施例所公开的矩形状外，其他的结构形状也在本专利的保护范围之内，如梯形状或横截面上下边非直边等结构形状，当为梯形时，梯形底边和侧边之间夹角优选接近九十度。

为增加密封性能，在一些实施例中，所述基础密封外圈部2的两侧壁对称性的向外凸设多圈凸棱4。在本实施例中，凸棱4为横截面呈半圆弧状的环状棱体。凸棱4的环状中心与基础密封外圈部2的环状中心同轴线。凸棱4的横截面形状可设置多样，如矩形、三角形等形状，一些常规形状的设置，理应在本发明的保护范围之内。在本实施例中，参考图1，凸棱4设置有三条相对基础密封外圈部2的中心由近至远设置。

在图2所示的实施例中，所述自密封内圈部3形成有外扩的两斜侧壁6以使整个密封垫片呈外窄内宽的结构形状。其中外窄内宽可以从密封垫片的横截面示意图进行理解，参考图2。需要说明的是，两斜侧壁6是相对基础密封外圈部2的两直侧壁而言，斜侧壁6相对直侧壁向外扩，外扩的斜侧壁即能为密封垫片得到均匀的预紧力而达到初始密封的目的，又能起到跟随法兰头变形而变形的自密封效果。

在图2中，所述自密封内圈部3设置内凹内环面，该内凹内环面形成内凹的密封槽体5以实现自密封功能。所述密封槽体5为V形槽体，该V形槽体的槽侧壁与相对应的斜侧壁6延伸方向基本保持一致。所述密封槽体5的形状还可以是U形、矩形、弧形、八字形槽体中的一种。自密封内圈部3通过密封槽体5的设置后，密封槽体5的左右两侧壁部具备一定的回弹力，因而在管线的工况变化时，由于法兰接头会产生小微变形而在此处会出现微小间隙时，具有及时的密封跟随性，从而将使原来在这些变工况情况下易出现法兰连接面泄漏的现象得到了有效解决。

参考图1，在该实施例中，所述密封槽体5的槽底设置多块加强垫块7，加强垫块7的横截面形状与密封槽体5横截面形状相匹配。加强垫块7在本实施例中设置多块，且沿着环状的密封槽体5进行等间距设置。

本发明还提供一种钢塑复合管连接组件，包括上述密封垫片10、加强限位卡箍20和一对平板法兰盘30。

所述密封垫片10置于待连接的两管材端部的法兰头40之间且相对法兰头40内腔退进设置。此中退进设置可以理解为密封垫片10的内环端部未伸入到法兰头内腔中且也未与内腔部对齐，更未伸入至内腔中。

所述加强限位卡箍20套装在两法兰头40上且两端至少与一个法兰头40上的限位凸台40.1之间留有距离。可以理解的是，加强限位卡箍20的两端并未紧抵靠限位凸台40.1，这样为后续紧密连接两平板法兰盘30的操作提供了保障。加强限位卡箍20的设置有效避免了密封垫片10在高压状况下的窜出，及密封垫片与法兰头变形的跟随性能，保障了密封效果在特殊工况的实施。

所述平板法兰盘30为分体式结构并通过紧固件进行连接成可拆式平板法兰盘，两可拆式平板法兰盘分别配装于相应法兰头40的配装端，且两可拆式平板法兰盘通过连接件50以将两法兰头40连接紧密，并使位于两法兰头40之间的密封垫片10得到预紧力而实现初始密封。分体式平板法兰盘30可在现场套装在管材上，而不必在生产过程中就必须将法兰盘套在管材上后，才能进行法兰头的注塑生产，这样即简化了生产过程，还解决了管材在运输和储存过程中，由于钢制法兰盘在管材上滑动和相互碰撞损坏钢塑复合管的现象。

所述可拆式平板法兰盘30为对半设置的分体式结构，两对半的盘体通过螺钉进行连接。而两平板法兰盘30之间则通过螺栓进行紧密连接。

本发明还提供一种钢塑复合管连接方法，主要包括以下步骤：

准备两根两端已加工好法兰头40的管材，法兰头40的端部已切平整。

将两个分体式平板法兰盘30分别套在两管材上，并把分体式法兰盘30组装成一个整体的法兰盘结构后，再移到相对应的法兰头40的限位凸台40.1处以贴靠。

将加强限位卡箍20套在其中一个法兰头40的外表面上。

将上述密封垫片10放入加强限位卡箍20内，并使密封垫片10与法兰头40密封面贴合，实现退进放置密封垫片10。

将另一个法兰头40插入加强限位卡箍20中。

用连接件50收紧两分体式平板法兰盘30，使密封垫片10达到一定的预紧，从而使整个法兰连接结构形成固定密封结构。

其中连接件50优选采用螺栓以实现两平板法兰盘30的紧密连接，以最终实现管材的密封连接。

本发明因为采用了上述具有自密封功能的密封垫片，在管材连接时，密封垫片能得到均匀的预紧力而达到初始密封的目的，同时在使用工况下，由于其所设计的密封垫片上带有可随管内压力变化而跟随变形的密封槽体，因而该密封垫片具有优良的自密封性，再加上配套使用的加强限位卡箍，使得该法兰连接头具有良好的密封性及较强的抵抗法兰头塑料部分的变形能力，并且随管内流体压力的增高，其密封性相应增强。由于该设计在平板法兰盘紧密连接后密封垫片的密封端部具有一定的回弹力，因而在管线的工况变化时，由于法兰头会产生小微变形而在此处会出现微小间隙时，具有及时的密封跟随性，从而将使原来在这些变工况情况下易出现法兰连接面泄漏的现象得到了解决。

Claims (14)

1.一种钢塑复合管专用密封垫片，包括垫片本体，其特征在于：该垫片本体内设骨架体(1)，该垫片本体整体呈环状，且包括基础密封外圈部(2)和自密封内圈部(3)，所述自密封内圈部(3)的外环部与基础密封外圈部(2)的内环部连接成一体式结构。

2.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述骨架体(1)设于基础密封外圈部(2)中，所述骨架体(1)与基础密封外圈部(2)形状相匹配且居中设置。

3.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述基础密封外圈部(2)截面呈矩形状设置，且矩形状的两长边成为基础密封外圈部(2)的两侧壁，而矩形状的两短边部则成为基础密封外圈部(2)的内、外环面。

4.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述基础密封外圈部(2)的两侧壁对称性的向外凸设多圈凸棱(4)。

5.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述自密封内圈部(3)设置内凹内环面，该内凹内环面形成内凹的密封槽体(5)以实现自密封功能。

6.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述自密封内圈部(3)形成有外扩的两斜侧壁(6)以使整个密封垫片呈外窄内宽的结构形状。

7.根据权利要求5所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述密封槽体(5)为U形、V形、矩形、弧形、八字形槽体中的一种。

8.根据权利要求7所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述密封槽体(5)为V形槽体，该V形槽体的槽侧壁与相对应的斜侧壁(6)延伸方向基本保持一致。

9.根据权利要求5所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述密封槽体(5)的槽底设置多块加强垫块(7)，加强垫块(7)的横截面形状与密封槽体(5)横截面形状相匹配。

10.根据权利要求1所述的钢塑复合管专用密封垫片，其特征在于：所述骨架体(1)为钢骨架体，钢骨架体为钢丝网骨架或钢实体块骨架。

11.一种钢塑复合管连接组件，其特征在于：包括权利要求1-10中任意一项中的密封垫片(10)、加强限位卡箍(20)和一对平板法兰盘(30)；

所述密封垫片(10)置于待连接的两管材端部的法兰头(40)之间且相对法兰头(40)内腔缩进设置；

所述加强限位卡箍(20)套装在两法兰头(40)上且两端至少与一个法兰头(40)上的限位凸台(40.1)之间留有距离；

所述平板法兰盘(30)为分体式结构并通过紧固件进行连接成可拆式平板法兰盘，两可拆式平板法兰盘分别配装于相应法兰头(40)的配装端，且两可拆式平板法兰盘通过连接件(50)以将两法兰头(40)连接紧密，并使位于两法兰头(40)之间的密封垫片(10)得到预紧力而实现初始密封。

12.根据权利要求11所述的一种钢塑复合管连接组件，其特征在于：所述可拆式平板法兰盘(30)为对半设置的分体式结构。

13.一种钢塑复合管连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备两根两端已加工好法兰头(40)的管材；

将两个分体式平板法兰盘(30)分别套在两管材上，并把分体式法兰盘(30)组装成一个整体的法兰盘结构后，再移到相对应的法兰头(40)的限位凸台(40.1)处以贴靠；

将加强限位卡箍(20)套在其中一个法兰头(40)的外表面上；

将上述密封垫片(10)放入加强限位卡箍(20)内，并使密封垫片(10)与法兰头(40)密封面贴合；

将另一个法兰头(40)插入加强限位卡箍(20)中；

用连接件(50)收紧两分体式平板法兰盘(30)，使密封垫片(10)达到一定的预紧，从而使整个法兰连接结构形成固定密封结构。

14.根据权利要求13所述的一种钢塑复合管连接方法，其特征在于，所述密封垫片(10)与法兰头(40)密封面贴合后，密封垫片(10)的内环部相对法兰头(40)内腔退设一段距离。