本發(fā)明涉及一種活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管，屬于管道連接件技術(shù)領(lǐng)域，主要用于各類油、水等工作介質(zhì)的管路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在石油、化工、船舶等各類工業(yè)領(lǐng)域中，液壓、氣壓等管路在熱脹冷縮、振動(dòng)沖擊等因素的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的力和位移，因此在管路系統(tǒng)中大量采用橡膠撓性管體，起到減振降噪、抗沖擊、位移補(bǔ)償和傳遞介質(zhì)的作用，在設(shè)計(jì)和使用中，不僅需要考慮管體耐壓強(qiáng)度、耐疲勞性能、位移補(bǔ)償能力等要求，還需要考慮撓性管體規(guī)格尺寸、產(chǎn)品重量和接頭安全可靠性等要求。

通常管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在正常工作狀態(tài)且具備一定的安裝空間的情況下，多使用具有較低剛度、較大位移補(bǔ)償量的撓性管體產(chǎn)品；撓性管體的安裝使用條件確定后，一方面需要考慮保證管體性能，另一方面需要考慮接頭可靠性，然后需要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)將撓性管體各方面性能達(dá)到理想狀態(tài)。通常在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)管體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用以及合理的工藝過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)撓性管體管體性能，而對(duì)于撓性管體接頭結(jié)構(gòu)，需要根據(jù)不同安裝使用條件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和選用。

在傳統(tǒng)技術(shù)中，DN150通徑以下的低剛度撓性管體多采用扣壓式接頭結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)，通過(guò)扣壓將接頭外套頂壓變形，壓力作用在管體骨架材料上，達(dá)到一定的周向壓合面積，從而保證接頭的密封性和抗拔脫性，在常規(guī)設(shè)計(jì)中，工作壓強(qiáng)不變，隨著通徑的增加，作用在接頭上的拔脫力呈通徑的平方增加，需要增加扣壓量來(lái)保證接頭的有效性，但壓合力僅是隨著通經(jīng)單次方增加，當(dāng)通徑超過(guò)DN150時(shí)，不僅扣壓設(shè)備和工藝需要重新調(diào)整，為了保證接頭抗拔脫性扣壓深度也必須隨之增加，而骨架材料因此發(fā)生斷裂失效的可能性大大增加，扣壓量將達(dá)到一個(gè)極限，如采用該結(jié)構(gòu)需要更為細(xì)致復(fù)雜的分析計(jì)算，但仍無(wú)法完全避免風(fēng)險(xiǎn)。因此，在通常設(shè)計(jì)和使用中大口徑的撓性管體更多采用翻邊活法蘭式(見(jiàn)圖2)、固定法蘭式(見(jiàn)圖3)等結(jié)構(gòu)，或直接采用金屬波紋管或剛性連接方式。翻邊活法蘭式撓性管體、固定法蘭式撓性管體以及金屬波紋管在安裝使用中各有優(yōu)劣，簡(jiǎn)述如下：

翻邊活法蘭式撓性管體：法蘭可自由旋轉(zhuǎn)，便于安裝，但密封面采用橡膠翻邊結(jié)構(gòu)，易蠕變、老化導(dǎo)致失效，且存在拔脫風(fēng)險(xiǎn)，不適用于長(zhǎng)度較大的撓性管體；

固定法蘭式撓性管體：接頭具有優(yōu)異的抗拔脫性和密封性，但法蘭為固定總成，不便于安裝，接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致?lián)闲怨荏w重量較大；

金屬波紋管：可適應(yīng)各類安裝條件，環(huán)境適應(yīng)性、耐候性強(qiáng)，但剛度較大，金屬管體減振降噪效果差，位移補(bǔ)償性能不足，需要安裝限位保護(hù)且存在焊縫開(kāi)焊等風(fēng)險(xiǎn)。

所以亟需一種活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管，來(lái)解決傳統(tǒng)接管易蠕變、老化、失效、存在拔脫風(fēng)險(xiǎn)、接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自重大、撓性差、減振降噪效果差、位移補(bǔ)償性能不足，焊縫容易開(kāi)焊的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管，來(lái)解決傳統(tǒng)接管易蠕變、老化、失效、存在拔脫風(fēng)險(xiǎn)、接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自重大、撓性差、減振降噪效果差、位移補(bǔ)償性能不足，焊縫容易開(kāi)焊的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管，包括撓性管體、扣壓接頭，所述撓性管體(10)由內(nèi)向外依次包括內(nèi)膠層(2)、骨架層(3)、外膠層(4)，所述撓性管體(10)的兩端分別對(duì)稱設(shè)置有所述的扣壓接頭；所述的扣壓接頭為軸向扣壓接頭，所述軸向扣壓接頭是由設(shè)置在內(nèi)膠層(2)外的外壓環(huán)(5)及設(shè)置在骨架層(3)外的內(nèi)壓環(huán)(6)夾持翻轉(zhuǎn)反包后的骨架層(3)后與所述撓性管體(10)經(jīng)硫化一體成型，所述內(nèi)壓環(huán)(6)外設(shè)置活套法蘭(1)。

所述骨架層(3)選取2至6層芳綸簾線螺旋纏繞且相鄰兩層之間交叉纏繞，芳綸簾線密度9-10根/cm，平衡角為52°至56°，在相鄰的芳綸簾線層間鋪設(shè)一層0.6至0.8mm厚的薄橡膠片，在管體兩端骨架層(3)最外層簾線上鋪設(shè)一層芳綸簾布補(bǔ)強(qiáng)層。

所述軸向扣壓接頭中，所述活套法蘭(1)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，所述扣壓接頭包括外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)，所述外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)為環(huán)形套結(jié)構(gòu)，所述外壓環(huán)(5)外套在所述撓性管體(10)端部的內(nèi)膠層(2)外，所述的內(nèi)膠層(2)端部外設(shè)置有一圈環(huán)形的凸臺(tái)(21)，所述外壓環(huán)(5)內(nèi)圈端部設(shè)置有與其對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹陷(51)，所述凸臺(tái)(21)嵌入所述凹陷(51)內(nèi)形成接頭與管內(nèi)輸送介質(zhì)的密封結(jié)構(gòu)；所述外壓環(huán)(5)沿其外圈向后翻折使其截面呈L型，翻出部分是筒形壓環(huán)(52)；

所述內(nèi)壓環(huán)(6)前端沿其端面向外翻折使其截面呈倒立的L型，所述內(nèi)壓環(huán)(6)套在所述骨架層(3)外的部分是筒形外套(62)，所述筒形外套(62)后端與所述外膠層(4)的接觸面成斜面相抵，所述外膠層(4)的接觸面位于該斜面之上與所述筒形外套(62)的接觸面構(gòu)成與管體外部的密封結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)壓環(huán)(6)外翻的部分是環(huán)形盤(61)，所述骨架層(3)前端向外向后翻折反包住所述環(huán)形盤(61)前端面與側(cè)壁，所述環(huán)形盤(61)嵌入所述外壓環(huán)(5)的L形被包裹，所述環(huán)形盤(61)的前端面與所述外壓環(huán)(5)的后端面相抵并加持所述骨架層(3)，所述筒形壓環(huán)(52)外套所述環(huán)形盤(61)并夾持所述骨架層(3)前端，所述筒形壓環(huán)(52)的高度小于所述環(huán)形盤(61)的厚度，所述活套法蘭(1)套接在所述筒形外套(62)上并與所述環(huán)形盤(61)的后端面相抵，所述撓性管體(10)的內(nèi)膠層(2)、骨架層(3)、外膠層(4)、外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)經(jīng)硫化一體成型。

所述外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)、活套法蘭(1)是金屬材料制成。

所述外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)的接觸面設(shè)置有相互咬合的波浪形或倒鋸齒狀的齒牙(7)咬合壓緊所述骨架層(3)。

所述撓性管體內(nèi)膠層(2)、外膠層(4)為橡膠材質(zhì)，所述骨架層(3)采用浸膠芳綸簾線制作，所述撓性管體(10)經(jīng)硫化一體成型；所述外壓環(huán)(5)、內(nèi)壓環(huán)(6)接觸面涂膠。

所述內(nèi)壓環(huán)(6)的外翻轉(zhuǎn)折角為圓弧過(guò)渡，所述的外壓環(huán)(5)對(duì)應(yīng)該圓弧設(shè)置弧線過(guò)渡。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.撓性管體由金屬接頭和橡膠管體兩部分組成，通過(guò)將接頭壓合、硫化和管體進(jìn)行一體化成型，再巧妙地利用管路安裝方式對(duì)接頭起到夾合自鎖作用，保證了接頭良好的抗拔脫性能；接頭法蘭為活法蘭結(jié)構(gòu)，密封面為剛性密封，可按各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有安裝方便、密封性好和可靠性高等特點(diǎn)；管體采用高性能芳綸簾線作為骨架增強(qiáng)層材料，芳綸為非金屬材料，具有超高強(qiáng)度、高模量、耐曲撓、重量輕等性能特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)撓性接管管體的高耐壓強(qiáng)度、較低剛度、高抗疲勞性能和良好的振動(dòng)噪聲阻隔性能。

2.管體結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外膠層和骨架層組成，骨架層采用多層芳綸簾線螺旋纏繞形式，形成類似彈簧結(jié)構(gòu)，給撓性接管提供位移補(bǔ)償能力，且相鄰兩層之間交叉纏繞，給撓性接管提供平衡能力；可以實(shí)現(xiàn)撓性接管的平衡性能和位移補(bǔ)償能力的統(tǒng)一。在正常使用時(shí)，管體不伸長(zhǎng)也不縮短，不給系統(tǒng)帶來(lái)附加的力和位移；在管系熱漲冷縮或受外力需要變形時(shí)，管體能夠提供相應(yīng)的位移補(bǔ)償能力。在每層芳綸簾線層鋪設(shè)一層薄橡膠片，起到粘合和緩沖作用，大大降低管體剛度；在管體兩端最外層簾線上鋪設(shè)一層芳綸簾布補(bǔ)強(qiáng)層，補(bǔ)償管體剛度降低對(duì)接頭強(qiáng)度的影響。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)適用于DN32通徑以上的撓性接管，尤其適用于DN150及以上大口徑管路系統(tǒng)撓性接管的設(shè)計(jì)和制造。

3.本發(fā)明軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)通過(guò)骨架層翻起反包結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)徑向扣壓形式轉(zhuǎn)換為軸向扣壓，兩者扣壓尺寸相當(dāng)，即在保證接頭強(qiáng)度、抗拔脫性和可靠性的前提下，節(jié)省了軸向空間尺寸，與同等長(zhǎng)度的普通撓性管體相比，管體撓性段更長(zhǎng)，減振抗沖性能更優(yōu)。采用硫化一體化成型技術(shù)使該接頭與管體更加牢固結(jié)合，強(qiáng)化了接頭的強(qiáng)度、抗拔脫性和安全可靠性。采用本發(fā)明軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以小的法蘭接頭尺寸獲得良好的接頭強(qiáng)度、抗拔脫性、密封性和可靠性；

4.本發(fā)明軸向扣壓接頭安裝后，由螺栓固定，接頭各部分夾合，內(nèi)、外壓環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及由于設(shè)計(jì)加工相吻合的波浪狀或有角度的倒鋸齒狀結(jié)構(gòu)，將骨架層壓緊后，內(nèi)、外壓環(huán)壓合鎖緊可實(shí)現(xiàn)自鎖功能，隨著管體內(nèi)介質(zhì)壓強(qiáng)的增大，作用在接頭骨架層上壓合力也相應(yīng)增大，進(jìn)一步加強(qiáng)自鎖功能，達(dá)到接頭設(shè)計(jì)的理想力學(xué)狀態(tài)；在高壓條件下自鎖功能優(yōu)勢(shì)更加明顯，進(jìn)一步加強(qiáng)接頭強(qiáng)度及可靠性。確保了其減振性、抗沖擊性以及其可靠性。

5.本發(fā)明軸向扣壓接頭的撓性管體密封面為扣壓接頭剛性密封，不易老化、可實(shí)現(xiàn)多次安裝拆卸、安裝精度要求低、可靠性高，選用適當(dāng)?shù)拿芊饧梢杂行ПＷC連接密封性；相比傳統(tǒng)翻邊活法蘭式接頭結(jié)構(gòu)的密封面，其采用橡膠翻邊結(jié)構(gòu)的密封面，易蠕變、易老化、多次安裝使用易造成橡膠面破壞、安裝精度要求高導(dǎo)致密封失效。

6.本發(fā)明軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，配合活套法蘭旋轉(zhuǎn)自如可以在小空間實(shí)現(xiàn)安裝靈活輕。

7.采用軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)及低剛度平衡撓性管體的大口徑撓性管體，工作壓力下?lián)闲越庸荛L(zhǎng)度變形小于5mm，通徑DN32～DN100范圍內(nèi)爆破壓力可達(dá)到25～20MPa，通徑DN125～DN250爆破壓力可達(dá)到15～12MPa；1.33倍工作壓力下脈沖疲勞達(dá)到40萬(wàn)次無(wú)損壞；軸向位移補(bǔ)償可達(dá)6mm/100mm，徑向位移補(bǔ)償可達(dá)5mm/100mm，振動(dòng)插入損失值大于8dB。

附圖說(shuō)明：

圖1為傳統(tǒng)技術(shù)的扣壓式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為傳統(tǒng)技術(shù)的法蘭式接頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為傳統(tǒng)技術(shù)的固定法蘭式接頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明截面結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明與管路對(duì)接結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖7為本發(fā)明外壓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明內(nèi)壓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明活套法蘭結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。

以下實(shí)施例僅是為清楚說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在下述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動(dòng)，而這些屬于本發(fā)明精神所引出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。

實(shí)施例1

參加附圖4-8，一種活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管，包括撓性管體、扣壓接頭，所述撓性管體10由內(nèi)向外依次包括內(nèi)膠層2、骨架層3、外膠層4，所述撓性管體10的兩端分別對(duì)稱設(shè)置有所述的扣壓接頭；所述的扣壓接頭為軸向扣壓接頭，所述軸向扣壓接頭是由設(shè)置在內(nèi)膠層2外的外壓環(huán)5及設(shè)置在骨架層3外的內(nèi)壓環(huán)6夾持翻轉(zhuǎn)反包后的骨架層3后與所述撓性管體10經(jīng)硫化一體成型，所述內(nèi)壓環(huán)6外設(shè)置活套法蘭1。

所述骨架層3選取2至6層芳綸簾線螺旋纏繞且相鄰兩層之間交叉纏繞，芳綸簾線密度9-10根/cm，平衡角為52°至56°，在相鄰的芳綸簾線層間鋪設(shè)一層0.6至0.8mm厚的薄橡膠片，在管體兩端骨架層(3)最外層簾線上鋪設(shè)一層芳綸簾布補(bǔ)強(qiáng)層。

所述軸向扣壓接頭中，所述活套法蘭1為法蘭盤結(jié)構(gòu)，所述扣壓接頭包括外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6，所述外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6為環(huán)形套結(jié)構(gòu)，所述外壓環(huán)5外套在所述撓性管體10端部的內(nèi)膠層2外，所述的內(nèi)膠層2端部外設(shè)置有一圈環(huán)形的凸臺(tái)21，所述外壓環(huán)5內(nèi)圈端部設(shè)置有與其對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹陷51，所述凸臺(tái)21嵌入所述凹陷51內(nèi)形成接頭與管內(nèi)輸送介質(zhì)的密封結(jié)構(gòu)；所述外壓環(huán)5沿其外圈向后翻折使其截面呈L型，翻出部分是筒形壓環(huán)52；

所述內(nèi)壓環(huán)6前端沿其端面向外翻折使其截面呈倒立的L型，所述內(nèi)壓環(huán)6套在所述骨架層3外的部分是筒形外套62，所述筒形外套62后端與所述外膠層4的接觸面成斜面相抵，所述外膠層4的接觸面位于該斜面之上與所述筒形外套62的接觸面構(gòu)成與管體外部的密封結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)壓環(huán)6外翻的部分是環(huán)形盤61，所述骨架層3前端向外向后翻折反包住所述環(huán)形盤61前端面與側(cè)壁，所述環(huán)形盤61嵌入所述外壓環(huán)5的L形被包裹，所述環(huán)形盤61的前端面與所述外壓環(huán)5的后端面相抵并加持所述骨架層3，所述筒形壓環(huán)52外套所述環(huán)形盤61并夾持所述骨架層3前端，所述筒形壓環(huán)52的高度小于所述環(huán)形盤61的厚度，所述活套法蘭1套接在所述筒形外套62上并與所述環(huán)形盤61的后端面相抵，所述撓性管體10的內(nèi)膠層2、骨架層3、外膠層4、外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6經(jīng)硫化一體成型。

所述外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6、活套法蘭1是金屬材料制成。

所述外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6的接觸面設(shè)置有相互咬合的波浪形或倒鋸齒狀的齒牙7咬合壓緊所述骨架層3。

所述撓性管體內(nèi)膠層2、外膠層4為橡膠材質(zhì)，所述骨架層3采用浸膠芳綸簾線制作，所述撓性管體10經(jīng)硫化一體成型；所述外壓環(huán)5、內(nèi)壓環(huán)6接觸面涂膠。

所述內(nèi)壓環(huán)6的外翻轉(zhuǎn)折角為圓弧過(guò)渡，所述的外壓環(huán)5對(duì)應(yīng)該圓弧設(shè)置弧線過(guò)渡。

本發(fā)明的主要技術(shù)方案是對(duì)橡膠管體和接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要包括以下幾方面內(nèi)容：

管體材料設(shè)計(jì)：充分考慮環(huán)境要求、耐介質(zhì)要求、與骨架材料的粘合要求、與接頭金屬材料的粘合要求以及抗老化、抗疲勞、氣密性等技術(shù)條件，采用橡膠材質(zhì)，以達(dá)到良好的環(huán)境適應(yīng)性和良好的力學(xué)性能；

骨架材料設(shè)計(jì)：采用浸膠芳綸簾線作為管體骨架增強(qiáng)層材料，利用芳綸纖維所具有的超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐酸、耐堿、重量輕以及良好的絕緣性和抗老化性等性能特點(diǎn)，通過(guò)浸膠工藝，實(shí)現(xiàn)芳綸與橡膠材料的良好結(jié)合；骨架層使撓性接管獲得高強(qiáng)度、低剛度、平衡性、高抗疲勞性和良好的振動(dòng)噪聲阻隔等力學(xué)性能；骨架層采用多層芳綸簾線螺旋纏繞形式，形成類似彈簧結(jié)構(gòu)，給撓性接管提供位移補(bǔ)償能力，且相鄰兩層之間交叉纏繞，給撓性接管提供平衡能力，通過(guò)纏繞角度的設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)的控制，可以實(shí)現(xiàn)撓性接管的平衡性能和位移補(bǔ)償能力的統(tǒng)一；在正常使用時(shí)，管體不伸長(zhǎng)也不縮短，不給系統(tǒng)帶來(lái)附加的力和位移；在管系熱漲冷縮或受外力需要變形時(shí)，管體能夠提供相應(yīng)的位移補(bǔ)償能力。在每層芳綸簾線層鋪設(shè)一層薄橡膠片，起到粘合和緩沖作用，大大降低管體剛度；在管體兩端最外層簾線上鋪設(shè)一層芳綸簾布補(bǔ)強(qiáng)層，補(bǔ)償管體剛度降低對(duì)接頭強(qiáng)度的影響。

軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：應(yīng)用“活法蘭自鎖”接頭結(jié)構(gòu)，使管體材料、骨架材料以物理、化學(xué)相結(jié)合的方式與金屬接頭有效結(jié)合，并以“夾合自鎖”的結(jié)構(gòu)方式，使管體與法蘭接頭形成牢固可靠的一體化結(jié)構(gòu)，在保證管體達(dá)到理想的力學(xué)狀態(tài)同時(shí)，法蘭接頭具備優(yōu)良的抗拔脫性和密封性，從而達(dá)到撓性接管最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明軸向扣壓接頭使用方法與自鎖原理：

將撓性管體與管路連接，需要對(duì)接的管路接口同樣為法蘭接口，本方案中的所述活套法蘭軸向扣壓接頭與法蘭接口對(duì)接通過(guò)螺栓連接預(yù)緊。此時(shí)通過(guò)不斷預(yù)緊螺栓，兩法蘭不斷被預(yù)緊擠壓，與此同時(shí)，壓合所述外壓環(huán)、內(nèi)壓環(huán)。外翻的骨架層因而被自然壓緊，由于設(shè)置有相互咬合的波浪形或倒鋸齒狀的齒牙7，從而形成了自鎖功能，隨著管體內(nèi)介質(zhì)壓強(qiáng)的增大，作用在接頭骨架層3上壓合力也相應(yīng)增大，進(jìn)一步加強(qiáng)自鎖功能，在高壓條件下自鎖功能優(yōu)勢(shì)更加明顯。另外所述管體內(nèi)膠層的凸臺(tái)由于臥入了所述凹陷內(nèi)，所述外壓環(huán)也會(huì)促進(jìn)壓合所述管體內(nèi)膠層端面與需要對(duì)接接口端面。也就是說(shuō)，螺栓的預(yù)緊不但對(duì)接固定了接口，還壓緊了所述骨架層。本發(fā)明大幅簡(jiǎn)化了連接結(jié)構(gòu)，接頭結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度縮減了，方便了安裝、降低了自重、可以在狹小空間內(nèi)完成安裝。

采用本發(fā)明軸向扣壓形式在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)接頭與管體壓合成型，將法蘭接頭的密封部位設(shè)計(jì)為內(nèi)、外壓環(huán)復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壓環(huán)設(shè)計(jì)加工相吻合的波浪狀或有角度的倒鋸齒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壓環(huán)經(jīng)處理后將管體骨架材料端部扣合壓緊，通過(guò)硫化成型，使接頭與骨架材料結(jié)合為一體；當(dāng)法蘭安裝過(guò)程中用螺栓逐漸緊固時(shí)，內(nèi)、外壓環(huán)壓合鎖緊，骨架材料與接頭連接更加緊密，強(qiáng)化了接頭強(qiáng)度、可靠性和抗拔脫性，且由于采用該接頭的撓性管體密封面為金屬剛性密封，選用適當(dāng)?shù)拿芊饧梢杂行ПＷC連接密封性，同時(shí)不易老化。

加工時(shí)，接頭內(nèi)、外壓環(huán)的壓合面經(jīng)過(guò)噴砂、清理、噴涂膠黏劑、烘干，達(dá)到與橡膠及骨架材料良好粘合的要求；按傳統(tǒng)方法完成撓性管體管體包覆、纏繞后，安裝接頭并將管體骨架材料翻起用內(nèi)、外壓環(huán)夾合，采用工裝壓緊，骨架材料與接頭硫化成型，使接頭與骨架層3、內(nèi)膠層2、外膠層4結(jié)合為一體構(gòu)成整體。采用內(nèi)、外壓環(huán)接觸面噴涂膠粘劑來(lái)保證骨架材料與扣壓接頭的粘合強(qiáng)度。

本發(fā)明軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)以小的法蘭接頭尺寸獲得良好的接頭強(qiáng)度、抗拔脫性、密封性和可靠性，且接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、安裝方便；可通過(guò)材料設(shè)計(jì)、接口尺寸設(shè)計(jì)和管體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使撓性管體適用于不同的接口形式、公稱通徑、工作介質(zhì)等多種工況。采用軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)及低剛度平衡撓性管體的大口徑撓性接管，工作壓力下?lián)闲越庸荛L(zhǎng)度變形小于5mm，通徑DN32～DN100范圍內(nèi)爆破壓力可達(dá)到25～20MPa，通徑DN125～DN250爆破壓力可達(dá)到15～12MPa；1.33倍工作壓力下脈沖疲勞達(dá)到40萬(wàn)次無(wú)損壞；軸向位移補(bǔ)償可達(dá)6mm/100mm，徑向位移補(bǔ)償可達(dá)5mm/100mm，振動(dòng)插入損失值大于8dB。

有效保證設(shè)備和管路系統(tǒng)的安全可靠性。

本發(fā)明撓性管體應(yīng)用實(shí)例1:

按照上述設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)并試制撓性接管，分析其結(jié)構(gòu)可行性和性能可靠性。

撓性接管通徑DN250，工作壓力3.0MPa，工作介質(zhì)海水，接口尺寸按照GB2501標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，總成長(zhǎng)度400mm，安全系數(shù)滿足3倍以上。

按照上述要求，撓性接管設(shè)計(jì)過(guò)程如下：

為保證撓性接管管體材料具備相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性，內(nèi)、外膠層選用對(duì)海水和大氣環(huán)境具有良好適應(yīng)性的氯丁橡膠作為主體材料設(shè)計(jì)配方，主要物理性能如下：

硬度：65±5°；

拉伸強(qiáng)度≥13MPa；

扯斷伸長(zhǎng)率≥400％；

300％定伸強(qiáng)度≥6MPa；

阻燃性能：有焰燃燒和無(wú)焰燃燒時(shí)間之和小于30s；

選用1670dtex/1×3規(guī)格芳綸簾線作為骨架材料，其物理性能如下：

扯斷強(qiáng)力≥750N/根；

與膠料粘合強(qiáng)度(H抽出)≥130N/cm；

撓性接管接頭依據(jù)GB2501接口尺寸設(shè)計(jì)，采用本發(fā)明活法蘭自鎖接頭形式(見(jiàn)圖5)，考慮其工作壓力3.0MPa，接頭抗拔脫段設(shè)計(jì)約30mm，夾合部分長(zhǎng)度約60mm可以保證管體的密封性能和抗拔脫性能滿足要求；

耐壓強(qiáng)度分析計(jì)算：

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定DN250撓性接管管體骨架材料為4層交叉纏繞結(jié)構(gòu)，

內(nèi)膠層

內(nèi)膠層厚度預(yù)定為3.5mm，膠片規(guī)格：400mm×810mm×3.5mm；

骨架層

骨架層骨架材料選取高強(qiáng)度芳綸簾線，簾線密度9.45根/cm，預(yù)定平衡角為53°，在相鄰的芳綸簾線層間鋪設(shè)一層0.6～0.8mm厚的薄橡膠片，在管體兩端最外層簾線上鋪設(shè)一層同規(guī)格芳綸簾布補(bǔ)強(qiáng)層。

外膠層

外膠層厚度預(yù)定為5.0mm，膠片規(guī)格：290mm×890mm×5mm；

爆破壓力驗(yàn)證

簾線根數(shù)(一圈內(nèi)芳綸簾線鋪設(shè)的根數(shù)＝周長(zhǎng)×COS(纏繞角)×簾線密度)計(jì)算：

一層：N1＝3.14×258×COS(53°)×0.945＝460根

二層：N2＝3.14×263×COS(53°)×0.945＝468根

三層：N3＝3.14×268×COS(53°)×0.945＝476根

四層：N4＝3.14×273×COS(53°)×0.945＝484根

總根數(shù)∑N＝N1+N2+N3+N4＝460+468+476+484＝1888根

簾布包覆纏繞行程T計(jì)算：

T＝πD/tg53°＝3.14×264.1÷1.327＝625mm

爆破壓力PB計(jì)算及驗(yàn)證：

PB＝2∑NRsin53°/DT＝2×1888×750×0.798÷264.1÷625

＝13.6MPa＞9.0MPa

由爆破壓力計(jì)算結(jié)果可以看出，DN250規(guī)格撓性接管耐壓強(qiáng)度大于3倍工作壓力，滿足耐壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明軸向扣壓接頭應(yīng)用例2:

按照本發(fā)明軸向扣壓接頭結(jié)構(gòu)及其一體化成型技術(shù)設(shè)計(jì)方案試制撓性接管，分析驗(yàn)證接頭可靠性。

撓性接管通徑DN250，工作壓力3.0MPa，工作介質(zhì)水，接口尺寸按照GB2501標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

按照上述要求設(shè)計(jì)撓性接管接頭見(jiàn)圖6。

按照接口尺寸設(shè)計(jì)法蘭接頭零件，骨架材料采用浸膠芳綸簾線，接頭內(nèi)、外壓環(huán)貼合面采用專用黏合劑處理，按照工藝設(shè)計(jì)完成管體包覆工序后，安裝金屬接頭零件，將骨架材料層翻起涂刷膠粘劑，夾合在內(nèi)、外壓環(huán)之間并用專用工裝壓緊，從而保證硫化后撓性接管接頭的抗拔脫性。

對(duì)接頭部分受力情況進(jìn)行分析：

1)工作狀態(tài)下，撓性接管充壓3.0MPa，安全系數(shù)設(shè)計(jì)為3倍額定工作壓力時(shí)，作用在管體單位長(zhǎng)度上的力為：F＝3PS＝3×3.0MPa×(π×250mm×1mm)＝7065N，即單位長(zhǎng)度管體受力約7.07kN/mm；

2)芳綸簾線規(guī)格為1670dtex/1×3，其斷裂伸長(zhǎng)率約4％，扯斷強(qiáng)力約750N，拉伸模量780cN/dtex，彈性模量120GPa，簾線纏繞角度為53°，簾線層數(shù)為4層，撓性接管達(dá)到安全系數(shù)，即3倍額定工作壓力作用下，管體軸向最大變形約2.9mm，軸向變形約2.5mm，在此作用力下，對(duì)單層骨架材料所受拉力約為0.85kN/mm；

3)參照接頭設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸(圖6)，內(nèi)、外壓環(huán)貼合面為帶有一定角度的凸緣/凹槽結(jié)構(gòu)，對(duì)骨架材料壓合鎖緊后，骨架材料所受拉力在凸緣/凹槽壓合位置可分解為垂直于斜面的法向力和沿斜面方向的切向力，這里的切向力即可視為接頭位置骨架材料受到的拔脫力，對(duì)該位置骨架材料進(jìn)行受力分析，計(jì)算得單層骨架材料所受拔脫力約為0.61kN/mm；

4)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，經(jīng)過(guò)處理的橡膠與金屬的粘合強(qiáng)度為22kN/m，骨架材料與橡膠的粘合強(qiáng)度為13kN/m(H抽出)；

5)12-M24螺栓緊固后，螺栓預(yù)緊力近似為內(nèi)、外壓環(huán)對(duì)芳綸簾線的自鎖作用力：P0＝σ0·As＝0.5σs·As＝0.5×640N/mm2×353mm2＝112960N≈113kN；P0為預(yù)緊力，σs為螺紋性能等級(jí)，As為螺紋部分危險(xiǎn)剖面的計(jì)算直徑。

6)骨架材料被內(nèi)、外壓環(huán)夾合部分長(zhǎng)度約60mm，故單層骨架材料所受拔脫力約37kN，夾合部分橡膠與金屬粘合強(qiáng)度約為1.32kN，骨架材料與橡膠粘合強(qiáng)度約為0.78kN，內(nèi)、外壓環(huán)給簾線的自鎖作用力約為113kN。

由此可見(jiàn)，骨架材料所受粘合力與自鎖作用力的共同作用力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于撓性接管在3倍工作壓力下所受拔脫力，從理論角度分析，撓性接管在額定工作狀態(tài)下不可拔脫。

對(duì)上述應(yīng)用實(shí)例1、2試制樣件進(jìn)行性能測(cè)試：

1)對(duì)撓性接管內(nèi)部注水充壓至額定工作壓力，保壓15min，長(zhǎng)度伸長(zhǎng)2mm，管體無(wú)異常；

2)對(duì)撓性接管充壓至2倍額定工作壓力，保壓30min，長(zhǎng)度伸長(zhǎng)2.5mm，管體無(wú)異常；

3)對(duì)撓性接管持續(xù)充壓，至12.5MPa，管體中部爆破，接頭仍保持完好；

4)對(duì)撓性接管以周期50～60次/min，0～1.33倍額定工作壓力進(jìn)行壓力脈沖試驗(yàn)，40萬(wàn)次脈沖試驗(yàn)后管體無(wú)異常，接頭狀態(tài)良好；

5)對(duì)撓性接管內(nèi)部注水充壓至額定工作壓力，一端固定，另一端以24mm的軸向位移進(jìn)行拉伸和壓縮、20mm的徑向位移進(jìn)行剪切，各進(jìn)行20次極限位移補(bǔ)償試驗(yàn)后管體無(wú)異常，接頭狀態(tài)良好；

6)對(duì)撓性接管內(nèi)部注水充壓至額定工作壓力，一端固定，另一端以12mm的軸向位移進(jìn)行拉伸和壓縮、10mm的徑向位移進(jìn)行剪切，各進(jìn)行1500次拉壓、剪切疲勞試驗(yàn)后，管體無(wú)異常，接頭狀態(tài)良好。

7)工作壓力下，進(jìn)行插入損失試驗(yàn)(10～2KHz)，軸向插入損失值10dB，徑向插入損失值8dB。

通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試對(duì)活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，該接頭結(jié)構(gòu)和管體在受到極限拉伸、壓縮、剪切，以及各方向沖擊位移、內(nèi)部壓力脈沖等各種工況下，均能保證良好的抗拔脫性和密封性，具有極高的安全可靠性，完全滿足常規(guī)撓性管體的安裝使用要求。

綜上所述，本發(fā)明所述活法蘭自鎖接頭大口徑低剛度平衡撓性接管結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)合理、制造工藝簡(jiǎn)單、抗拔脫能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有極高的安全可靠性，且其重量輕，尺寸小，可滿足小空間的撓性管體安裝需求，具有良好的減振、降噪、抗沖擊、位移補(bǔ)償?shù)刃阅?，適用于各領(lǐng)域撓性管體設(shè)計(jì)和加工制造。