專利名稱：超高分子量聚乙烯管道的連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道的連接方法，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯管道的連接方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯材料是飽和化學(xué)鍵大分子結(jié)構(gòu)，極性很弱，普通聚乙烯管材的 熱熔焊和電熱熔焊的連接方式完全無效。超高分子量聚乙烯管道的連接是國際性老大難問 題。現(xiàn)有技術(shù)中，超高分子量聚乙烯管材焊接方式是在兩外模之間布上加熱絲，然后將結(jié)合 兩端口密閉在特制的內(nèi)模和外模之間，高強度壓緊，加熱40-50分鐘。這種工藝和設(shè)備是成 熟的，并已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用。但該方法缺點是手工操作比較復(fù)雜，人為因素較多，管理難度 大，經(jīng)常發(fā)生問題。另外焊接時間長，一個接頭全部完成要1個半小時左右，施工進度緩慢。 采有普通法蘭盤連接工藝業(yè)已成熟，但材料費很高，特別是承受高壓時，費用更大。此外，中國專利95214818公開了一種名為“交聯(lián)聚乙烯管道接口”的專利申請用 于交聯(lián)聚乙烯管道的連接。該接口由橡膠密封圈，帶有凹槽的螺紋母套、外螺紋套和墊片組 成，螺紋母套的兩端有內(nèi)斜錐面，橡膠密封圈也帶有外斜錐面，安裝連接時，依次將墊片、夕卜 螺紋套沿管的外壁套在交聯(lián)聚乙烯管道上，然后，將需要連接的管的一端插入螺紋母套的 凹槽中，將另一連接管的一端插入螺紋母套另一端凹槽中，外螺紋套經(jīng)墊片、密封圈后與螺 紋母套采用螺紋連接。當外螺紋套與螺紋母套擰緊時，通過墊片推動密封圈，使其外斜錐面 與螺紋母套的內(nèi)斜錐面緊密吻合，利用橡膠密封圈的彈性使密封圈的內(nèi)面和管的外壁完全 密封。同時，還能利用沿著管道外壁和螺紋母套內(nèi)面間滲出的壓力流體加固密封圈與管道 外壁的密封。該接口結(jié)構(gòu)簡單，連接牢固，且密封性好。但上述結(jié)構(gòu)完全依賴于外螺紋套與 螺紋母套的壓緊橡膠密封圈實現(xiàn)密封，不利于在承受高壓時管道的連接處的密封，有待改 進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種密封性能更好、耐高壓的超高分子量聚乙烯管道的連接方 法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種內(nèi)徑為2禮、壁厚為L1、外徑為O1 = 2 (R^L1)的超高分子量聚乙烯管道的連 接方法，包括以下步驟1、制備如下結(jié)構(gòu)的異形鋼環(huán)及鋼套備用鋼環(huán)為內(nèi)徑相同、壁厚不同的兩部分所 組成的一體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑略大于超高分子 量聚乙烯管道外徑(2mm)，壁厚較小處為鋼環(huán)內(nèi)環(huán)，其外徑02為2(Rl+Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)內(nèi) 環(huán)的寬度為A2，它為超高分子量聚乙烯管道壁厚L1的2. 5 3倍，壁厚較大處為鋼環(huán)外環(huán)， 其外徑。3為2(Rl+2Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)外環(huán)的寬度為A1，上述A1彡A2 ；鋼套為外徑相同、壁厚不同的兩部分組成的一體對稱結(jié)構(gòu)，外側(cè)部壁厚不變、內(nèi) 徑為管道外徑與兩倍鋼環(huán)外環(huán)厚度之和，內(nèi)側(cè)部壁厚漸大、內(nèi)徑逐漸變小呈錐度，該錐度范圍為1 7 1 9，外側(cè)部內(nèi)徑不變處寬度與鋼環(huán)壁厚較大處鋼環(huán)外環(huán)的寬度A1基本相 當，呈錐度處寬度略大于鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2與壁厚為L1之和；2、將套有鋼環(huán)的需要連接的兩根內(nèi)徑為2禮、壁厚L1的超高分子量聚乙烯管道的 連接端加熱后連接翻轉(zhuǎn)兩次，形成U型翻邊，翻邊后，U型翻邊內(nèi)部間隙為L2,翻邊處的深度 (內(nèi)部寬度)為鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2,翻邊外側(cè)邊緣的外徑Φ3 = 2R2 = 2(Rl+2Ll+L2+2mm)；3、將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處(鋼環(huán)內(nèi)環(huán))插入U型翻邊內(nèi)，通過壓 緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊鎖住。本發(fā)明利用通過壓緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩 邊壓入帶有錐度的鋼套，在一個非常嚴密的空間內(nèi)，大幅度提高了密封壓力和承壓能力。以 外鋼套內(nèi)圓單邊的錐度是1 8為例，軸向1個單位的縱向壓力就將在徑向超高管翻邊與 外鋼套內(nèi)壁之間產(chǎn)生約8個單位的壓力。同時，它還起著一個倒錐度的鎖緊作用，徹底解決 了一般法蘭連接管材翻邊從接頭部位逐漸抽出去的隱患。進一步的技術(shù)方案為所述步驟3為將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處插入U型翻邊內(nèi)， 在兩根管 子之間放置一個內(nèi)徑與超高分子量聚乙烯管道內(nèi)徑相當、外徑略小于鋼套最小內(nèi)徑的橡膠 圈，通過壓緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓 緊鎖住。該技術(shù)方案進一步提高了密封性能。進一步的技術(shù)方案為所述上述兩技術(shù)方案的步驟3中，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊時， 擠壓力為8 15Mpa，使得鎖緊力大于等于500Kg/cm。再進一步的技術(shù)方案為所述步驟3后，使用高強度厭氧結(jié)構(gòu)膠密封鋼環(huán)與鋼套之間的微小間隙。進一步的技術(shù)方案為所述步驟3后，通過點焊鋼環(huán)與外鋼套外側(cè)連接處使鋼環(huán)與外鋼套連接為一體。又再進一步的技術(shù)方案為所有步驟完成后，接頭部位鋼件鍍鋅，再用輻射交聯(lián)聚乙烯熱縮膠帶包裹密封。本發(fā)明利用超高分子量聚乙烯管材獨有的超強彈性和柔韌性，利用斜面原理，強 力擠壓，通過橡膠圈密封、錐面密封、高強度厭氧膠密封三道密封，再加高壓鎖緊結(jié)構(gòu)、接頭 部位鋼件鍍鋅、輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶包裹密封，可耐受30Mpa的壓力而不泄漏。本發(fā)明不但可承受幾十兆的高壓，而且大幅度降低了接頭材料消耗，材料費比標 準鋼法蘭接頭下降了 50%還多。同時，大幅度提高了施工速度，成倍提高了現(xiàn)場安裝速度， 也降低了接頭的高度，便于最后的防腐處理，是一項非常巧妙、非常可靠的超高分子量聚乙 烯管材獨有的連接方式。


以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明附圖1為運用本發(fā)明連接方法的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖1中各序號分別為1、超高分子量聚乙烯管；2、鋼環(huán)；3、外鋼套；4、橡膠圈；5、高強度厭氧結(jié)構(gòu)膠；6、 超高分子量聚乙烯管翻邊段；7、鋼環(huán)外環(huán)；8、鋼環(huán)內(nèi)環(huán)；9、；點焊處；
具體實施例方式參見附圖，本發(fā)明第一個實施例所示的內(nèi)徑為2禮、壁厚為L1、外徑為C^1 = 2 (R^L1)的超高 分子量聚乙烯管道的連接方法，包括以下步驟1、制備如下結(jié)構(gòu)的異形鋼環(huán)及鋼套備用鋼環(huán)為內(nèi)徑相同、壁厚不同的兩部分所組成的一體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于超高分子量 聚乙烯管道外徑2mm，壁厚較小處為鋼環(huán)內(nèi)環(huán)，其外徑02為2(Rl+Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的 寬度為A2,它為超高分子量聚乙烯管道壁厚L1的2. 5倍，壁厚較大處為鋼環(huán)外環(huán)，其外徑Φ 3 為2(Rl+2Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)外環(huán)的寬度為A1，上述A1 = A2 ；鋼套為外徑相同、壁厚不同的兩部分組成的一體對稱結(jié)構(gòu)，外側(cè)部壁厚不變、內(nèi) 徑為管道外徑與兩倍鋼環(huán)外環(huán)厚度之和，內(nèi)側(cè)部壁厚漸大、內(nèi)徑逐漸變小呈錐度，該錐度為 1 7，外側(cè)部內(nèi)徑不變處寬度與鋼環(huán)壁厚較大處鋼環(huán)外環(huán)的寬度A1相等，呈錐度處寬度略 大于鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2與壁厚為L1之和；2、將套有鋼環(huán)的需要連接的兩根內(nèi)徑為2禮、壁厚L1的超高分子量聚乙烯管道的 連接端加熱后連接翻轉(zhuǎn)兩次，形成U型翻邊，翻邊后，U型翻邊內(nèi)部間隙為L2,翻邊處的深度 (內(nèi)部寬度)為鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2,翻邊外側(cè)邊緣的外徑Φ3 = 2R2 = 2(Rl+2Ll+L2+2mm)；3、將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處(鋼環(huán)內(nèi)環(huán))插入U型翻邊內(nèi)，通過壓 緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊鎖住。本發(fā)明第二個實施例所示的內(nèi)徑為2禮、壁厚為L1、外徑為C^1 = 2 (R^L1)的超高 分子量聚乙烯管道的連接方法，包括以下步驟1、制備如下結(jié)構(gòu)的異形鋼環(huán)及鋼套備用鋼環(huán)為內(nèi)徑相同、壁厚不同的兩部分所組成的一體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于超高分子量 聚乙烯管道外徑2mm，壁厚較小處為鋼環(huán)內(nèi)環(huán)，其外徑02為2(Rl+Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的 寬度為A2，它為超高分子量聚乙烯管道壁厚L1的3倍，壁厚較大處為鋼環(huán)外環(huán)，其外徑Φ3 為2 (Rl+2Ll+L2+2mm)，鋼環(huán)外環(huán)的寬度為A1，上述A1比A2大IOmm ；鋼套為外徑相同、壁厚不同的兩部分組成的一體對稱結(jié)構(gòu)，外側(cè)部壁厚不變、內(nèi) 徑為管道外徑與兩倍鋼 環(huán)外環(huán)厚度之和，內(nèi)側(cè)部壁厚漸大、內(nèi)徑逐漸變小呈1 9的錐度， 外側(cè)部內(nèi)徑不變處寬度與鋼環(huán)壁厚較大處鋼環(huán)外環(huán)的寬度A1基本相當，呈錐度處寬度略大 于鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2與壁厚為L1之和；2、將套有鋼環(huán)的需要連接的兩根內(nèi)徑為2禮、壁厚L1的超高分子量聚乙烯管道的 連接端加熱后連接翻轉(zhuǎn)兩次，形成U型翻邊，翻邊后，U型翻邊內(nèi)部間隙為L2,翻邊處的深度 (內(nèi)部寬度)為鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2,翻邊外側(cè)邊緣的外徑Φ3 = 2R2 = 2(Rl+2Ll+L2+2mm)；3、將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處插入U型翻邊內(nèi)，在兩根管子之間放置一個內(nèi)徑與超高分子量聚乙烯管道內(nèi)徑相當、外徑略小于鋼套最小內(nèi)徑的橡膠圈，通過壓 緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊，擠壓力為 8Mpa，使得鎖緊力大于500Kg/cm，鎖住。本發(fā)明第三個實施例所示的內(nèi)徑為2禮、壁厚為L1、外徑為O1 = 2 (R^L1)的超高 分子量聚乙烯管道的連接方法，包括以下步驟1、制備如下結(jié)構(gòu)的異形鋼環(huán)及鋼套備用鋼環(huán)為內(nèi)徑相同、壁厚不同的兩部分所組成的一體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于超高分子量 聚乙烯管道外徑2mm，壁厚較小處為鋼環(huán)內(nèi)環(huán)，其外徑Φ2為2 (R1+L1+L2+2mm)，鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬 度為A2，它為超高分子量聚乙烯管道壁厚L1的2. 8倍，壁厚較大處為鋼環(huán)外環(huán)，其外徑Φ3 為2 (^+21^+1^+2111111)，鋼環(huán)外環(huán)的寬度為A1,上述A1比A2大IOmm ；鋼套為外徑相同、壁厚不同的兩部分組成的一體對稱結(jié)構(gòu)，外側(cè)部壁厚不變、內(nèi) 徑為管道外徑與兩倍鋼環(huán)外環(huán)厚度之和，內(nèi)側(cè)部壁厚漸大、內(nèi)徑逐漸變小呈1 8的錐度， 外側(cè)部內(nèi)徑不變處寬度小于鋼環(huán)壁厚較大處鋼環(huán)外環(huán)的寬度5mm，呈錐度處寬度略大于鋼 環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2與壁厚為L1之和；2、將套有鋼環(huán)的需要連接的兩根內(nèi)徑為2禮、壁厚L1的超高分子量聚乙烯管道的 連接端加熱后連接翻轉(zhuǎn)兩次，形成U型翻邊，翻邊后，U型翻邊內(nèi)部間隙為L2,翻邊處的深度 (內(nèi)部寬度)為鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2,翻邊外側(cè)邊緣的外徑Φ3 = 2R2 = 2 (禮+〗!^+“+〗! )；3、將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處插入U型翻邊內(nèi)，在兩根管子之間放置 一個內(nèi)徑與超高分子量聚乙烯管道內(nèi)徑相當、外徑略小于鋼套最小內(nèi)徑的橡膠圈，通過壓 緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊，擠壓力為 15Mpa,使得鎖緊力大于500Kg/cm，鎖住。4、使用剪切強度25Mpa的高強度厭氧結(jié)構(gòu)膠密封鋼環(huán)與鋼套之間的微小間隙。5、通過點焊鋼環(huán)與外鋼套外側(cè)連接處使鋼環(huán)與外鋼套連接為一體。6、接頭部位鋼件鍍鋅，再用輻射交聯(lián)聚乙烯熱縮膠帶包裹密封。上述附圖及實施例僅用于說明本發(fā)明，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。當然，在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，本發(fā)明有多種實施形式，鋼套的寬度 和壁厚的具體 規(guī)格數(shù)據(jù)也要根據(jù)管道的管徑和工作壓力而定，以上這些，本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本說明書 后毋需付出創(chuàng)造性勞動即可再現(xiàn)出，在此就不詳述了。采用上述等同替代方案當然落入了 本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種內(nèi)徑為2R1、壁厚為L1、外徑為Φ1＝2(R1+L1)的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，包括以下步驟(1)、制備如下結(jié)構(gòu)的異形鋼環(huán)及鋼套備用鋼環(huán)為內(nèi)徑相同、壁厚不同的兩部分所組成的一體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于超高分子量聚乙烯管道外徑2mm，壁厚較小處為鋼環(huán)內(nèi)環(huán)，其外徑Φ2為2(R1+L1+L2+2mm)，鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2，它為超高分子量聚乙烯管道壁厚L1的2.5～3倍，壁厚較大處為鋼環(huán)外環(huán)，其外徑Φ3為2(R1+2L1+L2+2mm)，鋼環(huán)外環(huán)的寬度為A1，上述A1≥A2；鋼套為外徑相同、壁厚不同的兩部分組成的一體對稱結(jié)構(gòu)，外側(cè)部壁厚不變、內(nèi)徑為管道外徑與兩倍鋼環(huán)外環(huán)厚度之和，內(nèi)側(cè)部壁厚漸大、內(nèi)徑逐漸變小呈錐度，該錐度范圍為1∶7～1∶9，外側(cè)部內(nèi)徑不變處寬度與鋼環(huán)壁厚較大處鋼環(huán)外環(huán)的寬度A1基本相當，呈錐度處寬度略大于鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2與壁厚為L1之和；(2)、將套有鋼環(huán)的需要連接的兩根內(nèi)徑為2R1、壁厚L1的超高分子量聚乙烯管道的連接端加熱后連接翻轉(zhuǎn)兩次，形成U型翻邊，翻邊后，U型翻邊內(nèi)部間隙為L2，翻邊處的深度為鋼環(huán)壁厚較小處鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的寬度為A2，翻邊外側(cè)邊緣的外徑Φ3＝2R2＝2(R1+2L1+L2+2mm)；(3)、將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處即鋼環(huán)內(nèi)環(huán)插入U型翻邊內(nèi)，通過壓緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊鎖住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于所述步驟 (3)為將套在兩根管子上的鋼環(huán)的壁厚較小處插入U型翻邊內(nèi)，在兩根管子之間放置一個 內(nèi)徑與R1相當、外徑略小于鋼套最小內(nèi)徑的橡膠圈，通過壓緊裝置從兩邊擠壓兩根管子的 鋼環(huán)，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊鎖住。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于所述步驟 (3)中，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊時，擠壓力為8 15Mpa，使得鎖緊力大 于等于500Kg/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于所述步驟 (3)中，將兩個U型接頭從鋼套兩邊壓入鋼套并壓緊時，擠壓力為8 15Mpa，使得鎖緊力大 于等于500Kg/cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于 所述步驟(3)后，使用高強度厭氧結(jié)構(gòu)膠密封鋼環(huán)與鋼套之間的微小間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于 所述步驟(3)后，通過點焊鋼環(huán)與外鋼套外側(cè)連接處使鋼環(huán)與外鋼套連接為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于 所有步驟完成后，接頭部位鋼件鍍鋅，再用輻射交聯(lián)聚乙烯熱縮膠帶包裹密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的超高分子量聚乙烯管道的連接方法，其特征在于 所述步驟(3)后，使用高強度厭氧結(jié)構(gòu)膠密封鋼環(huán)與鋼套之間的微小間隙，再通過點焊鋼 環(huán)與外鋼套外側(cè)連接處使鋼環(huán)與外鋼套連接為一體，最后在接頭部位鋼件鍍鋅，再用輻射 交聯(lián)聚乙烯熱縮膠帶包裹密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯管道的連接方法，對管子的端口做U型翻轉(zhuǎn)，兩U型翻邊對接處加一密封橡膠圈，U型翻邊的里面襯一圈鋼環(huán)，外套一個內(nèi)側(cè)有一定錐度的鋼套，通過從兩邊擠壓兩根管子的鋼環(huán)，將兩個U型接頭從外鋼套兩邊壓入鋼套，利用斜面原理，強力擠壓，然后用高強度厭氧膠密封，接頭部位鋼件都鍍鋅，連接完成后再用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶包裹密封。本發(fā)明利用超高分子量聚乙烯管材獨有的超強彈性和柔韌性，通過橡膠圈密封、錐面密封、高強度厭氧膠密封三道密封，再加高壓鎖緊結(jié)構(gòu)、接頭部位鋼件鍍鋅、輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶包裹密封，可耐受30MPa的壓力而不泄漏，而且大幅度降低了接頭材料消耗，大幅度提高了施工速度。
文檔編號F16L47/00GK101988611SQ20091018366
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月1日
發(fā)明者劉海鷹, 劉阜東, 牟其善 申請人:泰州申視塑料有限公司