[其他]椭圆形内腔断面的管箍接头

说明书

本实用新型涉及一种管道接头，特别是一种自紧式密封的管箍接头。它起管子的连接和介质的密封作用。

管箍接头由管卡，橡胶密封圈，管端接，连接螺栓所组成。管卡一般分为两瓣，也可以是多瓣，通过螺栓固定在管子上。橡胶密封圈嵌入管卡内腔，与之贴合，同时也压紧管道。管卡卡在管端接的凸台上，而管端接则与所连接的管道焊接在一起。

自紧式密封是靠管内介质压力来密封的。管内介质进入密封圈空腔内，介质对密封圈空腔产生压力，密封圈的唇压紧管端接，压力越大，密封性能越好。介质无压力时，靠密封圈的予紧力就可防漏。

管箍接头在国外已经有几十年历史，由于其明显的优点，例如安装简便，密封可靠，体积小，适用于各种介质等，已为各国所普遍采用。但迄今为止，国外生产的此类产品，其管卡内腔所采用的断面形状皆为梯形。即梯形的两个顶角为尖角或有小圆弧过渡。这种形状的管卡应力集中比较严重。工作状态时，管卡受介质的轴向推力和径向压力。管径越大，轴向力也越大，与管径的平方成正比。轴向力通过管端接作用在管卡的肩台上。当压力较高或受到疲劳破坏影响时，管卡梯形断面的两个顶角处会被拉裂尤其是在高压大管径的情况下。试压结果发现，梯形管卡内腔尖角处的应力集中非常严重，在以后的改进设计中，我们曾将转角半径r＝4mm增大到r＝8mm，应力有所下降，但下降的幅度不明显。所以单凭加大圆角半径，不是最有效的解决办法。

为了提高管卡的承载能力，特别对高压大管径而言，希望减少壁厚，充分发挥材料的强度，达到既经济又安全的目的，本发明对以往的管卡内腔形状进行了改进。

根据压力容器封头的最佳外形是球形或椭圆形的道理，本发明的解决方案是：将管卡内腔的梯形截面改成椭圆形截面，橡胶密封圈的外缘也做成相应的形状，与之贴合。

这样做的结果，可以大大减少危险截面的应力。通过电子计算机进行强度计算和分析，以及试验都证明椭圆形截面的应力分布均匀，应力集中现象大大改善，在主要危险断面上，最大应力比r＝4mm的梯形断面降低18.5％。

本发明的进一步改进是将管卡与管端接凸台相配合的肩台设计成圆弧过渡，而以往的产品在该处皆为直角，应力集中严重，改尖角为圆角明显缓和了该处应力集中的现象。

理论和实践都证明，通过以上结构形状的改进，使该种管卡具有比普通管卡更高的承压能力和耐疲劳破坏的能力，从而使管箍接头更加安全可靠，重量减轻，对高压大管径尤为适合。例如设计压力为100Kg／cm²（9807Kpa），管径250mm的接头，加压到300Kg／cm²（29421Kpa）时，螺栓变形，管卡却无变形，有时与其相接的无缝钢管都被压力冲开破口，而管卡无任何变形、损坏，密封仍然很好。改进后的管卡，生产工艺简单，由于消除了内腔两个小半径转角，为铸造工艺提供了方便，消除了缩孔，汽孔的集中区，有利于降低废品率。

以下将结合附图进行描述：

图1是一种原先结构的管箍接头立体视图。

图2是原先结构的管箍接头剖视图。

图3是原先梯形内腔管卡的剖视图。

图4是经过改进的椭圆形内腔断面管卡的剖视图。

图5是与椭圆形内腔配合的橡胶密封圈剖视图。

如图1、2所示，管箍接头由管卡（1）、管端接（3），橡胶密封圈（2）及螺栓（4），螺母（5）组成。以往管卡内腔的断面形状都是梯形，如图3所示，当压力高时，在其尖角处会出现裂缝。本发明的改进之处在于，将管卡内腔的梯形断面改为椭圆形断面，如图4所示。图中实施例椭圆的长轴约为短轴的二倍，取得了较好的效果。长轴与短轴之比的最佳范围为1.5～2.5。