CN1973161B - 与线锁系统耦合的螺纹管接头 - Google Patents

Abstract

一种由聚氯乙烯制成的与线锁系统耦合的螺纹管接头包括两个管连接部件(19，20)，两个密封环(13，22)，包括有线锁(39)，所述的线锁(39)插入到槽(12，42)内，其对耦合(20)和一个管接头的末端进行锁定，所述的管两端的耦合连接利用螺纹，所述的螺纹(3，14)以方形形式制成，并且将所述的密封环(22)固定到管(19)和耦合(20)的两端上。

Description

与线锁系统耦合的螺纹管接头

发明领域

本发明涉及用于连接排水管系统中管的螺纹PVC耦合和管接头的开发，并特别涉及在螺纹PVC管接头中使用的锁紧装置，该螺纹PVC管接头与应用于钻井内的水下泵上所使用的PVC管耦合，从而连接并支撑水下泵，并还起到供应管的作用，可从地下将水抽吸出用于饮用和灌溉。

背景技术

市场广泛地接受了PVC的应用，并且日益出现了许多用于不同用途的新模式。

代替灌溉：PVC管首先被设计成用于分配水的灌溉的替代品。由于它们与金属管相比具有不生锈和不受损的优点，因此将这些PVC管放置在土壤下面。

代替排水和铅管类：PVC管被设计用于满足家庭污水和饮用水需要，并作为铅管使用，从而从头顶水箱中向浴室和必要出口提供水。并且，这些作为排水管所设计的管从浴室向公共出口执行排水。

钻井：对于钻井来说，直到现在广泛地应用从钻井中通过电镀钢管将水排出的方法。这些电镀钢管的各端具有螺纹，并且通过螺纹将两个电镀钢管连接起来。

这些管的主要缺点是，它们在长时间的使用中会生锈，并且这些管会在钻井中断开，损坏整个钻孔并造成泵的损耗。

另外，这些非常重的管在需要进行修理时，需要更多的人员或特别设备，例如链轮，将它们从钻井中得以移动。

当电镀钢管与泵负载悬挂在一起，并充满水时，经过短时间周期后它们就会腐蚀，并且管会断开，整个设备有处于坠落在钻井内的危险。在其没有被电镀的情况下，螺纹更容易发生腐蚀。

为了克服这个缺点，已试图开发替代物，其是轻质的，高强度的，长寿命的管。当PVC成为一种替换物来代替电镀钢管时，仅有极少数成功的发明者，制作出此种应用的替换物。

这些替换物中的一种是用PVC材料制作的管和耦合。推入管使其配合到具有槽的耦合中，其中槽是为用于提供防漏附件的橡胶环而设的。在推入与堵塞装置配合后，管和耦合固定在一起。安装螺钉以防止管在联轴器连接中发生旋转。

这种类型模式的主要缺点是：

1.由不能足够承担负载的堵塞系统来承重。

2.由于重的负载，在堵塞材料发生变形时很难进行拆卸。

3.对于用户来说很难对堵塞点进行定位和匹配，并很难用管固定耦合。

4.需要额外的螺钉，但在过度上紧时其会损害管和接头。

开发出的另一种可替换的是HDPE管。这些管具有弹性，因此它们不适合于柱状应用。这些HDPE管很长，且是柔软的由此不能对它们进行攻螺纹。与大型泵机组一起长时间使用，这些管会拉长，并且会永久性地破坏它们的形状。一段时间后材料会变硬，并且无法为移动而卷回。用牵引机拖拽会干扰农作物，并需要更大的空间。与水下泵和顶部配件配合的接头非常脆，因而无法使用螺纹。

由于所有这些替换物具有一些类型的问题和缺点，因此非常需要一种能与水下泵联合使用的不错的产品。

本发明者研发了一种管系统，其可以像电镀钢管或柱形管一样精确工作，由PVC制成，具有更可靠，高强度以及更多的优点的额外特征。

发明目的

1.本发明的目的是提供一种由聚氯乙烯制成的管，很硬、轻质并且便于使用。

2.另一个优点是利用类似于电镀钢管内的螺纹耦合接头来固定管接头。

3.本发明的再一个优点是，在一个末端用线锁锁定耦合，从而阻止耦合的移动，完全地将其连接到管的一个末端上。

4.另一个优点在于，螺纹是特别设计的方螺纹，具有非常高的承受负载的能力。

5.另一个优点在于，与螺纹一起还有特别的橡胶密封，从而确保在高泵压的情况下100％的防漏。

发明内容

使用本发明构造出用于从钻井中抽吸水的管系统中的管，在进入零售市场之前就已经与耦合器连接在一起。在销售时，每个管在其一个末端都带有一个耦合器。通过螺纹和用于防漏的密封系统将耦合器连接到管上。这些螺纹在工厂中已经装配好。这些接头具有螺纹，作为永久接头。与那些在安装/拆卸期间由用户操作的在另一末端处的临时接头相比，永久接头不应在泵系统安装/拆卸处理期间由用户当场对其进行操作。即使钻井深度大大增加，从而使这些螺纹接头上产生非常高的拉力载荷，螺纹接头也具有足够能力负担这些悬荷，并且从不失效。

铝质锁线用于与管内部分槽以及耦合器相匹配，用于在永久接头中提供锁定系统。由于需要高强度、无锈以及无腐蚀的特性而使用铝金属，设计为其可在接头维护时拆下。即使引入这个锁定系统，锁定系统也不会分担吊泵以及钻井中管组件的拉力负载，而仅是像以前一样由螺纹负担。由圆形匹配槽中铝金属线而锁定在PVC管中的这种特别螺纹接头的设计是新的，并且连同其他特征部件的最初发明为用户永久解决问题。

附图说明

图1表示连接两管的耦合接头的完整框图。

图2表示耦合接头永久端处的横切面，表示出线锁机构。

图3表示耦合接头的横切面，部分地表示出两个不同管的永久端和临时端。

图4表示通过耦合相连接的两个不同管的永久端和临时端。

图5表示在没有固定耦合连接前的两个管的两端。

图6表示在固定到两个不同管的永久端和临时端前的一个耦合器。

图7表示位于永久接头处的耦合的横切面，表示出固定在永久接头上的内部密封环。

图8表示位于永久端处的螺纹，在此处位于附件后面的螺纹处没有额外的行程空间。

图9表示位于临时端处的横切面，表示出固定在耦合和管之间的外部密封环。

图10表示位于附件前的膨胀圈的横截面视图。

图11表示固定到钻井内水下泵上、在顶端处夹持住的管的垂直截面图。

图12表示当将耦合固定到永久端和临时端时，线锁的外部视图。

图13表示耦合器和管中的锁定线槽的截面。

图14仅表示铝质锁线的图，其位于锁定槽中，该锁定槽部分位于管内，部分位于耦合器内。

图15表示耦合器和管中的锁定线槽的截面，表示出位于锁定槽内的锁定线。

具体实施方式

图1描绘出PVC管1，密封环2，临时接头内的方螺纹3，在组装或拆卸期间旋转的上部管4，PVC耦合器5，管内的螺纹根切(螺纹周围的圆形槽)6，永久螺纹接头7，其是在工厂内设置的并且不由用户对其进行操作，啮合状态的永久端螺纹8，位于耦合器中的用于折叠锁线的槽9，部分位于耦合器内的圆形线锁槽10，在组装和拆卸管期间由夹具固定的下部管11，相对于锁线的理论中心线更长的位于管上的槽12，用于方便组装，还确保锁线在使用中不分担轴负载，内部密封环13，永久接头内的方螺纹14，螺纹锁线15，具有永久端的PVC管16，位于管内的圆形线锁槽17。

图2描绘出位于耦合器内的用于折叠锁线9的槽，部分位于耦合器内的半圆形线锁槽10，在组装和拆卸管期间由夹具固定的下部管11，相对于锁线的理论中心线更长的位于管上的槽12，用于方便组装，还确保锁线在使用中不分担轴负载，永久接头内的方螺纹14，螺纹联销铁丝15，具有永久端的PVC管16，位于管内的圆形线锁槽17。

图3描绘出一个管的临时端18，另一个管的永久端19。

图4描绘出一个管的临时端18，另一个管的永久端19，连接两个管的上述两端的耦合器20。

图5描绘出一个管的临时端18，另一个管的永久端19。

图6描绘出耦合器20。

图7描绘出内部密封环13，其固定到管的永久端以及耦合器上。

图8描绘出与临时端18和永久端19固定在一起的耦合器，螺纹不为其他附件21提供额外行程。

图9描绘出固定在管临时端和耦合器之间的外部密封环。

图10描绘出膨胀圈的横截面视图，该膨胀圈固定在设置在管中临时端的槽中，并安装在耦合器内。这个膨胀圈具有特殊的形状，其接触表面是圆形的，两侧是平面的，从而精确地固定到槽内，并且在固定了临时端之后，从螺纹处不会漏水。

图11描绘出具有临时端的上部管23，其在组装/拆卸期间在接近钻井的组装视域处发生旋转，并在上部管旋转时，仅是临时端松开，而永久端以下仍保持静止，根据分布需要的外部管24系统，夹具25夹持住悬挂的圆柱管系统，用于支撑耦合器，并还是在组装/拆卸管系统期间，PVC耦合器26，夹持的方向27，地平面28，在安装/拆卸管系统期间由夹具夹持住的下部管29，在钻井内的PVC管/耦合器接头30，水柱31，泥土内的管外壳32，泥土33，钻井内的PVC圆柱管34，用于将泵连接到PVC圆柱管上的适配器35，水下泵36。

图12描绘出在线锁槽周围的粘贴标签37，铣槽38，锁线39。

图13描绘出位于耦合器内的用于折叠锁线的槽40，开始插入的铝制锁线41，用于插入锁线的位于耦合器内的切线孔42，在耦合器外表面上提供2个径向相对设置的凸缘43，用于固定接头。

图14描绘出位于静止位置或插入位置的铝制线锁41。

图15描绘出在槽周围的粘贴标签37，位于静止位置或已插入位置的铝制线锁41，锁线的弯曲部分44，为了更换位于管永久端和其他接头机构上密封环而将锁线拉出时，将该弯曲弄直，锁线的末端45在耦合器外径包络圆形内折叠。

这里，本发明致力于解决用户端所面对的问题。由于此处在每个耦合器上有两个螺纹接头，并且在拆卸处理期间，对于每一个管来说，用户假设仅松开临时接头，这仅是利用管扳手来把持住耦合器才有可能实现，同时拧开顶部匹配管。在这种情形下，恰好在耦合器的下部使用夹具，以便支撑并紧夹管和泵组件。在每个管接头拆卸期间重复该过程。为了利用管扳手确实地把持住耦合器，必须在耦合器外表面上给出以两个外部凸缘形式的构造。虽然具有所有这些构造，在很多情况下用户还是不能把持住耦合器，但还是能在拆卸期间开始拧下位于临时接头内的匹配上部管。由于这些螺纹上紧仅防止脱离，并且此处没有有效的锁定系统以便保持永久接头的持久性，从而使得将耦合器也在永久接头侧上发生旋转，并且耦合器开始脱离固定组件的下部管。由于夹持力并不能充分夹紧管的光滑表面，从而使得整个泵和管组件坠落到钻井中，导致很难取回。并且由于为了防止脱离而完全上紧，在永久接头的工厂装配期间，在管和耦合器内产生相当大的压力。由此，有必要为永久接头提供有安全装置的锁定系统，从而克服上述问题。

整个发明的装配可分为两个阶段。第一个阶段是在工厂中将耦合器与管的永久端固定，第二个阶段是另一个类似管的临时端的固定，由此利用耦合器将两个管连接。

将管的一个末端视为永久端，在工厂里将耦合器的固定端固定到其上。管的每个永久端19具有如图5中所示的螺纹。螺纹3和14具有特别的特征，其具有如图1中所示的方形并且称为方形螺纹3和14。

在螺纹3后面制造出槽12，其如图1中所示比将要固定在其中的线锁更长。该槽在与耦合器20的槽相匹配时，成为耦合器内的切线孔42，用于插入锁线，如图13中所示。如图1中所示，管中的槽比较长，因为在永久端的工厂装配期间，由于它们要过度上紧从而防止螺纹脱离，因此在管和耦合器内产生相当大的压力，而这一点本发明已经完全避免了。现在这里无需额外的上紧。

在管内攻螺纹，从而其利用配合公差与耦合器的螺纹精确的匹配，从而如在图8中所示，不为其他附件21提供额外行程。永久端的前部转动，从而与耦合器内橡胶环形成用于附件的座。

将管的另一端视为临时端，将其拧入已固定在另一个管上的耦合器的临时端中。每个临时端具有如图5和1中所示的螺纹。螺纹3和14具有特别的特征，其具有如图1中所示的方形并且称为方形螺纹3和14。如图9中所示，在螺纹底部具有槽，用于固定外部密封环22。如图10中所示，外部密封环的形状是，其接触表面是圆形的，侧面是平面的，从而起到有效的密封环的作用。

耦合器是公共连接媒介，其一端固定到一个管的永久端，而另一端固定到另一个管的临时端上。这里，耦合器也是由聚氯乙烯制成，利用其轻质和无腐蚀的优点。耦合器的两端为方螺纹，用于匹配管的两个端。

在耦合器永久端的内螺纹处，其末端具有用于固定密封环的构造，如在图1中所示密封环13作为管永久端的密封环。在耦合器的方形槽中，如图7中所示提供或固定有密封环13。如图1和2中所示，位于螺接在耦合器内的永久端的口处具有槽12，用于固定线锁。并且如在图12中所示，铣槽38用于插入线锁39并对其进行折叠。

如图13中所示在耦合器外部表面上具有凸缘43。这些凸缘在上紧或松开操作期间为扳手起到把持支撑的作用。

对于管的永久端19，在其上拧上耦合器，并使得耦合器20完全上紧。耦合器上紧到螺纹的末级8，由此这里如在图1和8中所示在螺纹21中没有额外的行程空间。由于内部密封环13是预先固定到耦合器内部的，其将起到管中永久端19的密封环的作用。提供铝制锁线41，并且其插入到如图13和12中所示从耦合器外侧或铣槽38处所示出的狭缝48内。如图15中所示，精确地切断左侧的外线，从而适应所截机槽的尺寸以及位于铣槽38内的弯曲44。对于这个阶段，在工厂内将耦合器固定到永久端上，并用线锁锁定，由此在组装/拆卸整个管系统时，不会对移动这一端产生任何干扰。

在部分位于管和耦合器中的匹配槽中利用铝制锁线，用于提供锁定系统。使用铝制材料是由于其相对于PVC聚合物具有更高的强度和金属的适水性。锁定系统设计为在维护密封环时能拆下该锁定系统。利用线锁定系统的这个方法，即使在引入这个锁定系统之后，钻井内吊泵和管组件的拉伸负荷也不会被锁定系统分担，而是仅如以前那样由螺纹来分担。由位于圆形槽内铝金属来固定的、位于PVC管内的螺纹连接的这种独一无二的设计是本发明的关键点，本发明还具有其他特定部件来支持本发明。

在工厂里固定后，这个锁定系统在以下条件下经受测试：

a.耦合器和管的临时接头需要最大为10kgm扭矩而得以打开。

b.常人可在常规作业中使用1/2米长度的管扳手提供达20kgm的扭矩。

对于另一个管的临时端来说，固定有密封环，其起到临时端的密封环的作用。将临时端拧入到耦合器内，该耦合器已经固定到永久端上了。该拧入的临时端要达到完全固定螺纹并且使适合的接头紧紧地把持住耦合器的长度。这个阶段在可以看到钻井处开始，在此处进行整个管系统的组装/拆卸。

由此，利用这个系统连接了整个管系统，用于从钻井中抽吸水。

具有这个系统的主要优点在于，利用线锁系统，不会出现任何耦合器永久端移动的危险，该耦合器永久端在工厂中已经固定并已锁定，由此可完全避免圆柱管和泵的滑动。

通过将两个管与具有螺纹的耦合器连接到一起，将具有更高的重量保持能力。此处螺纹是方形的，这种螺纹在几个操作之后都不会滑动或损坏。

可在组装/拆卸整个管系统中使用夹具。在此情况下，由于其在永久端处完全地把持住耦合器，因此这里没有夹具滑动的危险。并且当拆卸时，由于利用线锁永久地对其进行了锁定，因此外行人无法开启永久端。

本发明不限于具有由铝质金属制成的线锁，可利用任何其他金属，甚至可以使用固定在耦合器内的PVC锁。根据管和负载能力的强度，也可使用由任何橡胶制成的线锁。

Claims (12)

1.一种由聚氯乙烯螺纹管、耦合器和线锁构成的系统，包括两个管接头部件，两个密封环，所述的线锁插入到耦合器槽和切线孔内并对与管接头一端的耦合进行锁定，该系统利用螺纹将耦合器和螺纹管的端部连接，所述的螺纹以方螺纹的形式制成，并且所述的密封环在连接前分别固定到耦合器和连接管端上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述线锁插入到耦合器的切线孔内，该切线孔由位于永久管和耦合器连接端处在管外表面和耦合器内表面之间的槽形成。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于插入到耦合器的切线孔内的线锁在连接的耦合器的槽所提供的空间内是弯曲的，以便在连接的耦合器外径内折叠。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于插入到耦合器槽和切线孔内的线锁是圆形、椭圆形或正方形。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于插入到耦合器槽和切线孔内的线锁由金属、橡胶或塑料制成。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所制造的管内的线锁槽，避免了在上紧期间对连接的耦合器产生任何压力和损坏。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于上紧螺纹达到一个不能为进一步安装提供额外运程的长度。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于连接的耦合器外表面上具有两个凸缘，用于在组装和拆卸时把持住管扳手。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于在位于耦合器永久端接头处提供内部密封环。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于为与耦合器临时端连接而提供管外部密封环。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于外部密封环的形状是，接触表面是圆形或曲线的，侧面是平面的。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于在适合于耦合器永久端的管的前面加工出内部橡胶环的座。

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