多瓣斜平面卡箍及其管连接件制造技术

本发明专利技术公开了一种多瓣斜平面的管连接卡箍和管连接件，所述卡箍分为2组，组内各瓣卡箍之间用销连接，销平行于连接管轴，组与组之间用螺栓连接，螺栓垂直于管轴，每个卡箍的外形均为部分圆环柱，里面为圆弧凹槽，凹槽的上下面为对称的部分内锥面，各卡箍连接成环后形成卡链。卡箍与接管锥头的结合面为斜平面，可以采用石棉垫、金属缠绕垫及金属环等各种密封垫，可以替代DN50以上口径的法兰，用于中高压和易燃易爆介质管道的连接，而且重量只是法兰的20～30％，制造成本比法兰低很多。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械领域，涉及一种卡箍和卡箍管连接件，适用于石油加工、化工、制药、电力、冶金、锅炉等行业的管路连接。
技术介绍
工业上，管道连接一般都采用法兰，阀门也是法兰式阀门。法兰可谓是傻大黑粗，浪费材料，安装麻烦，但一直没有好的替代品。DN50以下小口径管道，可以用活接替代法兰，比法兰安装方便，重量只是法兰的20～30％，成本降低30～50％，活接式阀门比法兰式阀门的材料和成本也降低接近同样的比例，虽然现在只在民用管连接行业使用，在化工行业普及也是早晚的事，本专利技术者提出的三角环密封垫已经解决了活接在化工行业使用的密封问题，见CN203756982U，CN204717181U。对于大口径管道，虽然卡箍可以替代法兰，但卡箍为橡胶密封，只适用于水管道的连接，目前仅用于消防水管道、食品和制药行业，其他行业很少使用。石油工业用的高压卡箍，采用硬密封环垫，加工精度要求高，造价高，也不能普及。现有卡箍主要用于水管的连接，由卡箍、高颈法兰、螺栓和密封垫组成，见图1。卡箍一般为2瓣，最多3瓣(可参见国标)，安装后卡箍的内锥面和高颈法兰的外锥面完全贴合，图中b为切点。假定密封垫片为石棉垫，使用一段时间后发现有泄漏现象，需要上紧，上紧螺栓后卡箍向内收缩，切点由b移至c点，此时在轴向截面D-D上卡箍内锥圆直径大于高颈法兰外锥圆直径，在其他截面上也是如此，这时两个锥面已经不是紧密结合了，一瓣卡箍的内锥面与高颈法兰的外锥面只有一条线贴合，位置在一瓣卡箍内锥面的中部，卡箍两边翘起来了，对两瓣卡箍只有两条贴合线。如果在安装卡箍时没有上到b点，垫片就已经密封好或上不动螺母了，这时一瓣卡箍和高颈法兰锥面有两条贴合线，位置在卡箍的外边，卡箍中间鼓起来了，由于相邻两瓣卡箍的凸耳距离很近，两条贴合线的作用和一条相当。由此可以看出，现有的卡箍密封垫只能是软密封，不能采用石棉板、金属缠绕垫等强制性密封垫。总之现有的卡箍安装后都是卡箍的内锥面与接管锥头的外锥面贴合，不能有丝毫的错位，上到位后螺栓紧一点卡箍就会翘起来，只能用有自紧作用的软密封——橡胶O型环、橡胶C型环，使用面非常窄。石油工业中也有将卡箍用于高压管道连接的，采用的密封垫为八角环，制造过程是将卡箍加垫片安装成环后用车床精车，价格昂贵，而且只能用于小口径管道。实际上，GB150.3《压力容器第3部分：设计》中已经指出，卡箍“密封环应具有自紧功能”(p281)，密封环只能采用橡胶O型环和橡胶C型环。因此，卡箍在工业上一直未能普遍推广，目前仅在消防及上下水管上由管理部门强制普及，密封环为橡胶C型环。化工行业管道输送的流体大部分都是易燃易爆介质，而且温度高，垫片一般都不允许使用橡胶材料，故现有卡箍无法应用到化工行业。
技术实现思路
在传统卡箍的基础上，本专利技术目的是，提出了一种新型管连接卡箍及其管连接件：多瓣斜平面卡箍和多瓣斜平面卡箍管连接件，简称平箍和卡接。卡箍与接管锥头的结合面为斜平面，可以采用石棉垫、金属缠绕垫及金属环等各种密封垫，可以替代DN50以上口径的法兰，用于低压、中高压和易燃易爆介质管道的连接。本专利技术的技术方案是，多瓣斜平面管连接卡箍，卡箍分为2组，组内各卡箍瓣之间用销连接，销平行于连接管轴，组与组之间用螺栓连接，螺栓垂直于管轴，每个卡箍的外形均为部分圆环柱，里面为圆弧凹槽，凹槽的上下面为对称的部分内锥面，各卡箍连接成环后形成卡链。所述的卡箍，卡箍内锥面的锥角，即内锥面法向与卡链轴向的夹角α＝5～80°，最好为10～20°。所述卡箍的瓣数N为偶数，N最好不超过同口径法兰的螺栓数，如4瓣、6瓣、8瓣、10瓣、12瓣、18瓣等。所述的卡箍，每个卡箍内锥面的中间部分凸出变为梯形平面，平面与轴面平行，即平面的斜角与锥面的锥角相等。所述的卡箍，单个卡箍梯形斜平面两侧边延至卡链圆心所形成的梯形角γ的总合Γ＝40～330°，最好为180～300°，单个卡箍的梯形角γ＝Γ/N。本专利技术还提出了一种与上述管连接卡箍匹配的管连接件即接管，传统卡箍标准将其称为高颈法兰，我们称为接管。接管的一端为管头，一端为凸出的锥头，管头与待接管道焊接，也可以用螺纹连接。锥头的外锥角与卡箍的内锥角相等，锥头的外锥面用车刀削出N个与锥面平行的凹进的梯形斜平面。接管梯形斜平面两侧边延至接管圆心角所形成的梯形总角的总合Β＝20～180°，最好为90～120°，卡箍梯形角与接管梯形角的比值γ/β≥1.1，最好为γ/β≥2。所述的接管，接管锥头底面为密封面，采用强制性密封垫，如石棉垫、金属缠绕垫及金属环等，密封面型式为平面、凹凸面、榫槽面、环槽面或三角环内槽面等。也可以采用有自紧功能的软密封垫，如橡胶O型环、橡胶C型环。上述卡链与接管结合，形成了一种新的管路连接件：多瓣斜平面卡箍管连接件，简称为卡接。一套卡链和一对(两个)接管组成一套卡接，两个接管的锥头之间放置密封垫，上紧两组卡箍的连接螺栓，两个接管的管头分别与两边的管道焊接，就完成了卡接的安装。有益效果：本专利技术所提出的卡接，可以用于DN15～3000管道的连接，但最好是DN50～700。使用压力，从低压到高压。使用温度，从零下低温到高温。卡箍材料为碳钢镀锌，也可以发黑、磷化、镀镍等，也可以采用不锈钢材料。接管材料为碳钢或不锈钢，也可以采用其他材料。卡箍和接管的制造，都采用锻造毛坯后机加工，主要用于化工行业，用于民用管道连接也可以铸造。本专利技术所提出的卡接，剔除接管直段的重量，与一对法兰的重量比较，只是法兰重量的20～30％。如果仅算剔除直管段后的接管重量，重量只是一对法兰的2.5～6％。卡接的制造，除对锥角有严格要求外，对其他尺寸要求多不高，很容易制造。卡接市场化后，低压碳钢卡接接价格只是法兰的一半，中高压价格优势更大。不锈钢卡接，价格只是不锈钢法兰的20～30％。卡接可以用于阀门的制造，将阀门两边的法兰换成接管，与管道用卡箍连接，使阀门的制造成本和价格大幅下降。本专利技术卡接的普及，将会掀起工业管阀件行业和管道连接领域的一场革命，对现代工业的发展和国民经济意义重大。附图说明图1中A传统卡箍安装图,B为A的局部放大图。图2卡接三维图，其中A为鼻边箍，B为耳边箍，c为组装图。图3卡接组件三维投影图，其中A接管，B为耳边箍，c为鼻边箍。图4卡接刨面图，其中1为接管，2为密封垫，3为卡箍，4为下接管。图5接管标识图，A、B为分别为上接管纵剖视图及俯视图，C为B中一局部放大图，D、E分别为下接管俯视及纵剖视图。图6四瓣卡箍标识图。A、B分别为纵剖视图及A中局部放大图俯视图，C、D分别A图中A-A左右件的剖视图，E、F分别为图C中的两处剖视图，G、H分别为为图D中的两处剖视图。图7六瓣卡箍标识图。其中A、B分别为纵剖视图及A中局部放大图俯视图，C、D分别A图中左右件和上下件的剖视图，E、F分别为图C、D中的两处剖视图。具体实施方式1.命名本专利技术为新型产品，在描述之前先须对产品及部件进行命名，参见图2～7。本专利技术将卡箍分成四瓣以上，将传统卡箍的锥面贴合改成斜平面贴合，学名应称为多瓣斜平面卡箍，我们简称为平箍，传统卡箍我们简称为锥箍。卡箍连接件与管道焊接的部分，现有的标准和文献都称为高颈法兰，我们称为接管，接管与管道连接的一边称为对焊端，与卡箍连接的一边称为锥头。卡箍管连接件由卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
多瓣斜平面的管连接卡箍，其特征是所述卡箍分为2组，组内各瓣卡箍之间用销连接，销平行于连接管轴，组与组之间用螺栓连接，螺栓垂直于管轴，每个卡箍的外形均为部分圆环柱，里面为圆弧凹槽，凹槽的上下面为对称的部分内锥面，各卡箍连接成环后形成卡链。

【技术特征摘要】
1.多瓣斜平面的管连接卡箍，其特征是所述卡箍分为2组，组内各瓣卡箍之间用销连接，销平行于连接管轴，组与组之间用螺栓连接，螺栓垂直于管轴，每个卡箍的外形均为部分圆环柱，里面为圆弧凹槽，凹槽的上下面为对称的部分内锥面，各卡箍连接成环后形成卡链。2.根据权利要求1所述的管连接卡箍，其特征是卡箍内锥面的锥角即内锥面法向与卡链轴向的夹角α＝5～80°，最好为10～20°；所述卡箍的瓣数N为偶数，N最好不超过同口径法兰的螺栓数。3.根据权利要求1所述的管连接卡箍，其特征是每个卡箍内锥面的中间部分凸出变为梯形平面，平面与锥面平行，即平面的斜角与锥面的锥角相等。4.根据权利要求1所述的管连接卡箍，其特征是单个卡箍梯形斜平面两侧边延至卡链圆心所形成的梯形角γ的总合最好为180～300°，单个卡箍的梯形角5.一种与权利要求1-4所述的管连接卡箍匹配的接管，其特征是一端为管头，一端为凸出的锥头，管头与管道焊接，锥头的外锥角与卡箍的内锥角相等，锥头的外锥面削出N个与锥面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨顺立，郭霞将，
申请(专利权)人：杨顺立，
类型：发明
国别省市：江苏;32