一种承插管接件

摘要

本发明涉及一种承插管接件，包括管体和与之连接的插接段，还包括：堆积熔接段，与所述插接段相连，所述堆积熔接段的内径从与所述插接段的连接处开始，朝着伸缩补偿段的方向逐渐增大，用于将插接堆积体熔合在所述堆积熔接段、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道及外衬金属管道的端壁之间形成的空间内；伸缩补偿段，与所述堆积熔接段相连，内径大于插接段的内径；度量标识，设在所述插接段和堆积熔接段的外表面。本发明利用插接堆积体对堆积熔接段和内衬塑料管道的外表面进行了二次密封，提高了连接部位的熔合强度和熔合密封性，并且将管道介质温度变化大时产生的膨胀伸长段置于伸缩补偿段内，提高了金属衬塑管道的整体刚性。

权利要求

1.一种承插管接件，包括管体(10)和与之连接的插接段(20)，其特征在于，还包括：堆积熔接段(30)，与所述插接段(20)相连，外径与所述插接段(20)的外径相同，内径从与所述插接段(20)的连接处开始，朝着伸缩补偿段(40)的方向逐渐增大，用于将插接堆积体熔合在所述堆积熔接段(30)、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道及外衬金属管道的端壁之间形成的空间内；

伸缩补偿段(40)，与所述堆积熔接段(30)相连，内径大于插接段(20)的内径；

度量标识(50)，设在所述插接段(20)和堆积熔接段(30)的外表面，长度为所述插接段(20)和堆积熔接段(30)的长度之和。

2.如权利要求1所述的承插管接件，其特征在于，所述堆积熔接段(30)形成最小内径和最大内径，所述最小内径形成在与插接段(20)的连接处，所述最大内径形成在与伸缩补偿段(40)的连接处，所述最大内径和最小内径的差值等于待连接金属衬塑管道中的外衬金属管道(61)的厚度。

3.如权利要求2所述的承插管接件，其特征在于，所述堆积熔接段(30)、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道(62)及外衬金属管道(61)的端壁之间形成的空间体积小于或等于插接堆积体的体积。

4.如权利要求3所述的承插管接件，其特征在于，所述伸缩补偿段(40)的内表面设有伸缩补偿段凹槽(41)，或所述伸缩补偿段(40)的内表面为粗糙表面。

5.如权利要求4所述的承插管接件，其特征在于，所述管体(10)的内表面设有管体凹槽(11)。

6.如权利要求1所述的承插管接件，其特征在于，所述度量标识(50)沿着所述插接段(20)的轴线方向设置，起始位置在所述管体(10)与所述插接段(20)的连接处。

7.如权利要求6所述的承插管接件，其特征在于，所述度量标识(50)与所述插接段(20)和堆积熔接段(30)一体成型，所述度量标识(50)为相对于插接段(20)和堆积熔接段(30)的外表面突出的凸起物或下陷的浅槽。

8.如权利要求6所述的承插管接件，其特征在于，所述度量标识(50)为贴片，或为通过喷、涂、刻、写、画上去的标识物。

9.如权利要求8所述的承插管接件，其特征在于，所述贴片的表面印有刻度线，或所述贴片为箭头形状。

10.如权利要求9所述的承插管接件，其特征在于，在同一管体(10)的每个所述插接段(20)的外表面设有一个或两个所述度量标识(50)。

11.如权利要求1～10中任一项所述的承插管接件，其特征在于，所述承插管接件为热熔承插管接件或者是电熔承插管接件。

说明书

一种承插管接件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于给水、供气、化工、热力等系统的管道连接件，特别是一种塑料管道或金属衬塑管道的承插管接件。

背景技术

[0002] 目前，供水、供暖管道系统的连接主要采用塑料管道或金属衬塑管道的承插连接方式。其中的承插连接包括热熔承插连接和电容承插连接，一般采用热塑性塑料材料(如聚乙烯、耐热聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)制成的塑料管道的外壁与塑料管接件的内壁使用专用工具分别进行表面熔化后进行的一种承插熔接的连接方式。管材与管接件承插热熔或电容连接时沿着管道成径向挤压状态，形成沿管道径向的熔合面压力，产生熔合体的熔接密实性，从而保障一定的熔接强度和熔接密实性，通常称之为过盈的承插熔接。

[0003] 塑料管道连接时，是将管道和管接件的端口对齐，按照国家标准规定的插入深度，插入后进行承插热熔连接即可。金属衬塑管道的连接方式基本与塑料管道相同，首先将金属衬塑复合管道的外层金属剥掉后漏出一段内衬塑料管道，然后将该段外露的内衬塑料管道与塑料管件进行热熔承插连接。

[0004] 从上述可知，目前的管件与管接件连接时存在以下问题点：

[0005] 1、塑料管道或金属衬塑管道在热熔承插或电容承插连接时，沿着管道的轴线方向必然形成承插堆积体，在此之前国际上对所述承插堆积体并未做任何应用方面的考虑，仅仅当作承插连接后的必然产物来对待而没有加以利用，当然在承插热熔或电容连接操作过程中这些承插堆积体有时会对管道系统造成破坏性作用。从承插热熔连接操作的偶然误差方面来讲：(1)热熔时间过长或插接深度过大，在管接件内部沿承插方向的承插堆积体会造成管道缩径甚至堵塞管道，埋下管道运行的重大事故隐患；(2)、操作不规范，如热熔承插时偏离轴向插入，造成熔接面受力不均匀，或熔接承插速度过快、过慢，导致熔接面未能彻底熔合，产生熔接强度的薄弱面，在长期运行过程中埋下渗漏、爆管等事故隐患。从承插热熔连接操作的系统误差方面来讲：(1)、在管接件端口沿承插反向形成连接处管道外壁的承插堆积体会极大的破坏管道系统连接的美观性；(2)、管材管件的不圆度导致热熔承插过盈面受力不均，熔接面熔接强度不均匀，甚至产生间隙，造成渗漏。

[0006] 2、金属衬塑管道的连接方式在管道介质温度变化不大情况下，运行稳定，不易出现滴、漏、跑、冒的现象。但如果介质温度变化幅度比较大时，就会出现问题，甚至导致质量事故发生。其根本原因在于金属衬塑复合管道中，外层的金属管道与内衬塑料管道的线膨胀系数不同，塑料的线膨胀量比较大，以铝合金为例，大约是铝合金的7倍。从而导致在温度变化而发生热胀冷缩时，在金属衬塑复合管道的两端，即管道与管件连接处，内衬塑料管道会有一段膨胀伸长而裸露在金属管道之外，金属管道无法将其完全包裹、覆盖。在整个管道系统的结构强度和耐压强度方面，伸长裸露的内衬塑料管道形成了金属衬塑复合管道系统的薄弱段，在该薄弱段最容易出现滴漏，甚至爆管事故。因此导致了金属衬塑复合管道系统刚性、耐压强度也降至与内衬塑料管道系统的水平，金属管道系统的整体结构刚性和耐压强度优势将不复存在，成为金属衬塑管道的系统性缺陷。

[0007] 3、塑料管道或金属衬塑管道在连接时，其熔接深度基本上靠工作人员利用测量尺按照国家标准的规定，事先在管道的外表面标示出熔接深度后进行承插连接的，管道和管接件本身并不具备测量的功能，因此，现有的管接件具有承插工序复杂，施工效率低，操作误差大等缺点。

发明内容

[0008] 本发明的目的就在于提供一种承插管接件，以解决上述问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种承插管接件，包括管体和与之连接的插接段，还包括：

[0010] 堆积熔接段，与所述插接段相连，外径与所述插接段的外径相同，内径从与所述插接段的连接处开始，朝着伸缩补偿段的方向逐渐增大，用于将插接堆积体熔合在所述堆积熔接段、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道及外衬金属管道的端壁之间形成的空间内；

[0011] 伸缩补偿段，与所述堆积熔接段相连，内径大于插接段的内径；

[0012] 度量标识，设在所述插接段和堆积熔接段的外表面，长度为所述插接段和堆积熔接段的长度之和。

[0013] 其中，所述堆积熔接段形成最小内径和最大内径，所述最小内径形成在与插接段的连接处，所述最大内径形成在与伸缩补偿段的连接处，所述最大内径和最小内径的差值等于待连接金属衬塑管道中的外衬金属管道的厚度。

[0014] 其中，所述堆积熔接段、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道及外衬金属管道的端壁之间形成的空间体积小于或等于插接堆积体的体积。

[0015] 其中，所述伸缩补偿段的内表面设有伸缩补偿段凹槽，或所述伸缩补偿段的内表面为粗糙表面。

[0016] 其中，所述管体的内表面设有管体凹槽。

[0017] 其中，所述度量标识沿着所述插接段的轴线方向设置，起始位置在所述管体与所述插接段的连接处。

[0018] 其中，所述度量标识与所述插接段和堆积熔接段一体成型，所述度量标识为相对于插接段和堆积熔接段的外表面突出的凸起物或下陷的浅槽。

[0019] 其中，所述度量标识为贴片，或为通过喷、涂、刻、写、画上去的标识物。

[0020] 其中，所述贴片的表面印有刻度线，或所述贴片为箭头形状。

[0021] 其中，在同一管体的每个所述插接段的外表面设有一个或两个所述度量标识。

[0022] 其中，所述承插管接件为热熔承插管接件或者是电熔承插管接件。

[0023] 本发明的优点和有益效果在于，本发明的承插管接件，通过插接堆积体与堆积熔接段的内表面、待连接金属衬塑管道中的内衬塑料管道外表面之间的熔合，对连接部位进行二次密封，提高了连接部位的熔合强度和熔合密封性，并且利用伸缩补偿段将管道介质温度变化大时产生的膨胀伸长段置于其内，提高了管道连接的整体刚性，同时通过设在插接段及堆积熔接段表面的度量标识，减少了测量误差，并且提高了施工效率。

附图说明

[0024] 图1是本发明的承插管接件的结构示意图；

[0025] 图2是本发明的承插管接件与待连接金属衬塑管道的连接示意图；

[0026] 图3是本发明的图2中A部分的结构放大示意图；

[0027] 图4是本发明的图2中A部分的另一种结构的放大示意图。

[0028] 图中：10、管体；11、管体凹槽；20、插接段；30、堆积熔接段；40、伸缩补偿段；41、伸缩补偿段凹槽；50、度量标识；60、端壁；61、外衬金属管道；62、内衬塑料管道。

具体实施方式

[0029] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0030] 如图1所示，本发明的承插管接件，包括管体10(图1中的ab段)和与之连接的插接段20(图1中的bc段)，插接段20的另一端依次连接堆积熔接段30和伸缩补偿段40。插接段20的长度复合国家标准规定的熔接深度。

[0031] 堆积熔接段30的外径与插接段20的外径相同，内径从与插接段20的连接处开始逐渐增大，在与插接段20的连接处形成堆积熔接段30的最小内径，在与伸缩补偿段40的连接处形成堆积熔接段30的最大内径，最大内径和最小内径的差值等于待连接金属衬塑管道中的外衬金属管道61的管壁厚度。

[0032] 伸缩补偿段40设在堆积熔接段30的一端，与堆积熔接段30一体成型，伸缩补偿段40的内径大于插接段20的内径，为了进一步加强承插管接件本身的强度，可以在伸缩补偿段40的外侧设置与其一体的凸环，这样就可以使伸缩补偿段40的壁厚与插接段20的壁厚相同，使承插管接件的整体强度达到一致。伸缩补偿段40用于容纳管道介质温度变化大时产生的膨胀伸长段，以此保障管道系统整体承压强度与刚性度不变。考虑到会有一部分插接堆积体未在堆积熔接段30内熔合而流至伸缩补偿段40内，因此，为降低流至伸缩补偿段40内的插接堆积体的速度可在伸缩补偿段40的内表面设置粗糙表面，或者如图4所示为了缩短伸缩补偿段40的长度，节省原料成本，可在伸缩补偿段40的内表面设置伸缩补偿段凹槽41，但也不限于此，也可以不在伸缩补偿段40的内表面设置粗糙表面和伸缩补偿段凹槽41。

[0033] 伸缩补偿段40的长度具体计算方法如下：

[0034] 以铝合金衬塑管道为例，在最大使用温差为80℃时，根据不同规格的铝合金衬塑管道在正常安装条件下的最大自由线膨胀量，取内衬塑料管道线膨胀系数为膨胀量计算参数，计算出各规格的铝合金衬塑复合管道所对应的管件伸缩补偿段40长度，在依据国家相关标准，例如，内衬塑料管道是聚丙烯材料的金属衬塑管道，依据GB/T18742.3-2002国家标准，内衬塑料管道是其它类塑料时，热熔连接深度则依据其相应的国家标准，规定的热熔承插式管件基础上，设计出专用管件数据如下：

[0035] 以dn20管件尺寸为例，计算如下：

[0036] 1、内衬PP-R塑料管的线膨胀量

[0037] ΔL1＝ΔT×L×α1

[0038] 式中：ΔL1-PP-R塑管线膨胀量(mm)

[0039] ΔT-管道内水的最大温差(℃)＝90-10＝80

[0040] L-管道刚性支撑最大间距(m)，dn20管道L＝1.2

[0041] α1-PP-R塑管线性膨胀系数(mm/mk)＝0.15

[0042] 得：ΔL1＝80×1.2×0.15＝14.4(mm)

[0043] 2、外复合的铝合金管线膨胀量

[0044] ΔL2＝ΔT×L×α2

[0045] 式中：ΔL2-铝合金管线膨胀量(mm)

[0046] L-管道刚性支撑最大间距(m)，dn20管道L＝1.2

[0047] α2-铝合金管线性膨胀系数(mm/mk)＝0.025

[0048] 得：ΔL2＝80×1.2×0.025＝2.4(mm)

[0049] 3、PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量

[0050] ΔL3＝ΔL1-ΔL2

[0051] 式中：ΔL3-PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量(mm)

[0052] ΔL1-PP-R塑管线膨胀量(mm)

[0053] ΔL2-铝合金管线膨胀量(mm)

[0054] 得：ΔL3＝14.4-2.4＝12(mm)

[0055] 4、管接件伸缩补偿段长度

[0056] L3＝ΔL3/2+c

[0057] 式中：L3-管接件伸缩补偿段长度

[0058] ΔL3-PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量(mm)

[0059] c-安装余量(mm)，取c＝1

[0060] 得：L3＝12/2+1＝7(mm)

[0061] 用同样的计算方法得出dn20～160的各种规格的管接件伸缩补偿段长度见下表1：

[0062] 表1：各种规格的管接件伸缩补偿段长度

[0063]序 公称 管道最大 塑管线 铝合金管 塑管相对铝 管接件伸 伸缩补偿
固定支撑 膨胀量 线膨胀量 合金管线膨
号 外径dn 胀量 缩补偿段 段承口平
间距L ΔL1 ΔL2 长度L3 均内径D3
ΔL3
1 20 1200 14.4 2.4 12.0 7.0 21.3
2 25 1400 16.8 2.8 14.0 8.0 26.3
3 32 1600 19.2 3.2 16.0 9.0 33.3
4 40 1800 21.6 3.6 18.0 10.0 41.5
5 50 2000 24.0 4.0 20.0 11.0 51.5
序 公称 管道最大 塑管线 铝合金管 塑管相对铝 管接件伸 伸缩补偿
固定支撑 膨胀量 线膨胀量 合金管线膨
号 外径dn 胀量 缩补偿段 段承口平
间距L ΔL1 ΔL2 长度L3 均内径D3
ΔL3
6 63 2200 26.4 4.4 22.0 12.0 64.8
7 75 2400 28.8 4.8 24.0 13.0 77.0
8 90 2600 31.2 5.2 26.0 14.0 92.4
9 110 2800 33.6 5.6 28.0 15.0 112.8
10 125 2800 33.6 5.6 28.0 15.0 128.3
11 160 3000 36.0 6.0 30.0 16.0 164.0

[0064] 度量标识50设在插接段20和堆积熔接段30的外表面，长度为插接段20和堆积熔接段30的长度之和，起始位置在管体10和插接段20的连接处，终止位置在堆积熔接段30和伸缩补偿段的连接处，也可以设在插接段20、堆积熔接段30及伸缩补偿段40的外表面，长度为所述插接段20、堆积熔接段30及伸缩补偿段40的长度之和。本发明的度量标识
50只设在了插接段20和堆积熔接段30的外表面。

[0065] 度量标识50可与管接件一体成型，其形状可以为相对于插接段20的外表面突出的具有某种特定形状的凸起物，如箭头或其他用于标识的各种形状，包括刻度线；也可以为下陷的浅槽，在不影响管接件壁厚刚性的前提下，所述浅槽可以具有任意可能想到的用于标识的各种形状，如下陷的箭头形状。

[0066] 度量标识50也可以是具有粘贴功能的贴片，贴片的表面印制刻度线或其他用于标识的图案，或直接将贴片的形状制成可用于标识的任意形状，如箭头形状。

[0067] 度量标识50还可以是通过如喷、涂、刻、写、画等手段标示出来的各种形状。

[0068] 下面对本发明的承插管接件与待连接金属衬塑管道连接时的步骤及堆积熔接段30和伸缩补偿段40的作用进行详细说明：

[0069] (1)首先，将金属衬塑管道的需要连接的端口与设在承插管接件外表面的度量标识50的起始位置对齐，通过度量标识50的轴向长度(即量程)在金属衬塑管道的外衬金属管道61的外表面上标示出熔接深度位置标识，所述熔接深度位置标识为插接段20与堆积熔接段30的长度之和，并且，通过管接件的伸缩补偿段40的端口边缘在外衬金属管道61的外表面标示出插接深度位置标识，根据熔接深度位置标识去除金属衬塑管道的需要连接的端口与该熔接深度位置标识之间的外衬金属套管61，露出内衬塑料管道62。

[0070] (2)之后，如图2所示，利用热熔机，按照热熔技术规范要求规定，对管接件和内衬塑料管道的熔合部分进行热熔，将裸露的内衬塑料管道插至本发明的承插管接件的插接段20内，直至外衬金属管道外表面所示的插接深度位置标识为止，以此保证承插熔接长度的准确。按照本发明的承插管接件可以发现，此时，金属衬塑管道中的内衬塑料管道62与堆积熔接段30的内表面及外衬金属管道61的端壁60会形成一相对封闭的密闭空间，如图3所示，熔合时产生的插接堆积体会自然置入所述的密闭空间内，并且形成有压封闭状态，由于所述密闭空间的体积设计得比插接堆积体的体积小，因此大部分插接堆积体会在所述密闭空间内被封压熔合，利用插接堆积体为熔融状且不受机械形态影响的流体之特性，有效弥补了传统承插热熔连接的系统缺陷，如管接件与塑料管道的不圆度导致的熔接缝隙造成承插熔接熔合强度不均匀、未能够完全熔接而产生的密封渗漏，或承插热熔速度过快或过慢所产生的插接间隙导致的漏点等。同时熔合后的堆积熔接段30部分与插接堆积体的整体管壁厚度与插接段20相同，满足了承插管接件的整体刚性要求。

[0071] 没有在上述相对封闭的密闭空间内熔合的插接堆积体会流至本发明的伸缩补偿段40内，并向伸缩补偿段端口(靠近外侧)处流动，但由于伸缩补偿段40两侧存在较大的温差，插接堆积体在与堆积熔接段30连接处的流动速度大于在伸缩补偿段端口处的流动速度(其中，设在伸缩补偿段40内壁上的粗糙表面对产生流速差起到一定作用)，这种流速差导致大部分插接堆积体堆积到伸缩补偿段40内的与堆积熔接段30的连接处附近，防止了插接堆积体外露至管接件外，影响管道连接的整体美观，同时为了缩短伸缩补偿段40的长度，节省原料成本，在伸缩补偿段40的内表面设置伸缩补偿段凹槽41，使没有在堆积熔接段30内熔合的插接堆积体的余体置入其内，防止插接堆积体外露至管接件外，但本发明不限于此，伸缩补偿段40的内壁上也可以不设粗糙表面和伸缩补偿段凹槽41。

[0072] 伸缩补偿段40的内表面与待连接管道之间形成的空间能够足以容纳没有在堆积熔接段30内熔合的插接堆积体的余体的前提下，伸缩补偿段40还需能够容纳管道介质温度变化大时产生的膨胀伸长段，以防止因膨胀伸长段即薄弱段形成在管道外，而影响管道连接整体刚性的缺陷。

[0073] 另外，还有一部分插接堆积体会流向管体10的内侧，为防止流向管体10内侧的插接堆积体堵塞管道，如图3所示，本发明在管体10的内侧设置了管体凹槽11，本发明中的管体凹槽11的截面形状呈三角形，但不限于此，其形状可以为除三角形之外的任意几何形状。流向管体凹槽11内的插接堆积体在管体凹槽11的内壁与内衬塑料管道62的端壁形成的空间内凝固，并与管壁结合，进一步提高了管接件与待连接管道的密封强度，同时防止了流向管体10内插接堆积体对管道的堵塞。

[0074] 本发明的承插管接件通过形成双向熔接(与承插方向一致的轴向熔接和垂直方向的径向熔接)、双重密封(沿轴向密封和沿径向O型堆积密封)结构，从根本上完善了承插热熔连接的质量保障性，弥补了传统承插热熔连接的系统缺陷，如管接件与塑料管道的不圆度导致的熔接缝隙造成承插熔接熔合强度不均匀、未能够完全熔接而产生的密封渗漏；承插热熔速度过快或过慢所产生的插接间隙导致的漏点；承插方向偏离所导致的熔接漏点等等。利用插接堆积体为熔融状且不受机械形态影响的流体之特性，将所有承插熔接的系统误差采用流体力学的结构特性进行了有效的弥补。

[0075] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进或修改或选取其中部分等，所有这一切应视为本发明的保护范围。