管路连接（通用4篇）
管路连接 篇1
摘要：由于我国各地区能源的储备量和使用量大不相同, 例如:首都北京的人口数量远大于新疆, 所以该地区所需的电能以及天然气就远大于人口数量少的新疆, 但是新疆的天然气储备量却在国内居于首位, 所以就需要进行天然气运输。针对类似这种需要高压运输的气体或者液体, 高压管路密封连接装置及密封垫圈不可或缺, 改项目的研究成果适用于很多行业, 例如:石油开采、及许多化学生产工业的管路上。该管路的腔体内需要选用具有塑性形变性能良好的密封垫圈, 使其密封性极好且耐高温高压, 并且组装起来简单方便, 这样该技术及一些原理便适合使用于很多高温高压运输管路。例如:氢气、氧气的传输以及一些机械行业中柴油机、汽油机的使用。
关键词：高压管路,密封,连接
在这个经济快速发展的社会, 只有原材料的充足供应才能保证工业、和生活的正常运转。我们生活中所必须的燃料氢气的运输近年来备受关注, 以及生命必须品氧气的传输与保存也越来越吸引人们的眼球, 这两种气体必须在高压密封的管路中才能大量运输。还有一直关注的石油安全运输管道的设计, 以及柴油机的高压喷油系统管路的密封。由此可见, 高压管路密封连接装置与人们的日常生活息息相关。另一方面, 在高压管道内密封腔连接管与密封环连接管相互组合所构成的腔体内密封垫圈的塑性发挥了很大作用并通过紧固套使连接管相互连接, 使其密封性能加强。
1 气体高压管路密封连接装置
1.1 氧气高压输送管道
由于氧气在气态状态下所占体积较大, 不易大批量输送, 所以实际生活中氧气的输送一般要先将氧气加高压液化成液态氧进行大批量输送, 如果在传输过程中管道内有纤维一样的小颗粒物体就会与管壁发生摩擦产生大量的热, 情况严重时甚至会导致机器、管道的燃烧。为了避免气体运输时出现事故, 对氧气管道的制造要求非常严格, 其内壁必须保证光滑, 且在管道连接处必须严格密封, 在垫圈的选择方面首要考虑抗腐蚀性和密封性。施工质量也有很高要求, 保证各项标准参数, 达到质量要求, 最终是否达到要求需要做相应实验。高压氧气管路在海洋工程中有特殊要求, 在海洋工程中高压氧气管道主要应用于某些工程的维修或者一些特种作业, 由于管道所在地的特殊环境所以要比在陆地上有更加严格的标准, 首先在抗腐蚀性上就要比陆地上性能要出几倍甚至几十倍, 其次就是要经得起水流的冲击与碰撞, 安全系数近于苛刻。由于氧气易燃的特性, 所以此方面必须有非常高的要求。
1.2 氢气高压管道密封装置
氢气的运输方式目前在国内仍然以加压后装入大规模氢气运输的长管拖车为主, 然而在美国、加拿大等国家则以高压密封管道运输为主, 因为氢气本身易燃易爆的化学性质, 液态氢气管道的制造成本要高于天然气百分之五十之多, 管道内部必须采用真空绝热夹层, 这是成本提高的原因之一。虽然目前在我国氢气管道运输方式尚未覆盖所有氢气站, 但是随着工业化的进行, 传统的运输车将会供不应求。建筑氢气站运用密封管道运输氢气将会普遍, 氢气管道的高成本, 高消耗问题一直难以解决, 最重要的是必须要保证密封性良好, 不可造成管道周围环境污染, 或者对当地人群造成伤害。多年前美国德克萨斯州建成的氢气站备受瞩目, 它连接了周围的大部分工业区, 很大程度上促进了德克萨斯州附近的工业发展。
2 液体高压高压密封连接装置
2.1 柴油机高压油管连接装置
随着工业化程度的提高, 工业生产中对柴油机等发动机的性能要求越来越高, 在柴油机工作过程中喷油泵、喷油器和喷油管道是提供能量的重要组成部分, 其中对喷油管道的制造要求较高。因为管内要承受持续的高压、高流速的液体传输等, 管道的长度与直径都对整个柴油机的工作有很大影响, 管道要有很强的抗拉伸度和较高的延伸率, 但是以目前的国内技术水平做到两者兼顾有些困难, 如果制造材料的含碳量较高可以提高管道的抗拉强度, 但是延伸率却大大降低。为了确保柴油机高压油管密封连接装置在投入工作时可以顺利运行, 在投入使用前必须进行相应的实验。例如:为确保油管在弯曲成形和冷顶锻时的加工质量, 必须对材料进行弯曲和冷顶锻试验, 确保油管外表面不出现裂缝。此外, 高压管道的密封性必须保证绝对良好, 由于高压油管在工作过程中承受很高的脉动压力, 所以必须对它进行密封性试验。
2.2 高压石油运输管道的分析
石油被称为工业的血液, 是工业生产过程中一个很重要的燃料, 石油的钻采与运输有一定程度的难度性和危险性, 高压活动接头为石油钻采管路的关键连接件, 是连接两个长管道的中间连接部分, 主要起输送流体的作用。但是经常会因为液体的冲击和运输管道自身的一些缺陷经常会导致断裂, 危害工作员工的人身安全。由于石油钻采与运输的高压强、高流速的特性对运输管道的接头有严格的要求:表面渗碳硬度56~62HRC, 渗碳层深1.0~1.2 m m, 心部硬度2 5~30HRC, 弯头加工工艺路线:锻造→正火→粗车→时效→精加工→弹道渗碳淬火→喷砂修磨→磁粉检测→成品。在生产过程中每一步必须按照严格的标准进行, 成品加工完成后必须要进行相应的性能测试。目前的小渗碳炉渗碳+盐浴炉淬硬的方法加工方案仍有不足之处, 例如:加工步骤繁多, 导致人工的而成本降低。相比之下, 箱式多用炉的方法更受到生产厂家的青睐。
3 高压密封垫圈在的制造工艺
3.1 高压紫铜垫圈加工工艺
高压紫铜垫圈起初在车床上加工完成, 费工费时而且质量欠佳, 达到一种供不应求的状态, 后来采用模具生产的方法使生产效率得以提高, 并且同时提高了质量。在对线圈进行挤压工艺时采用冷挤压大方法, 就是常温下对线圈进行挤压加工工作, 这种方法有很多方面的缺点, 后来采用挤压级进模来生产该零件得到了较好的反映。还有一种线圈的质量也受到了人们的关注就是弹塑性组合密封垫圈, 主要是由金属弹性垫和石棉垫圈组成, 主要依靠石棉的塑性可以随外界影响而做到相应的塑性形变, 从而密封防止泄露, 其次它还有齿形垫构成多道密封更大程度上防止渗透泄露。如果管道中的物体对密封性要求更高还可以在沟槽面上涂抹液封胶, 密封胶的密封机理, 随着密封胶在使用过程中, 存在于压紧接触面之间的状态和性能等不同而异。
3.2 齿形组合密封垫的应用
齿形组合密封垫以不锈钢齿形垫为主体, 并且在上下表面覆盖铝垫组成, 从而提高塑性变形能力, 在压力作用下铝垫可以形成密封面。此外, 不锈钢和铝垫的组合使得产品耐温, 耐蚀, 化学性能好, 即使在高温, 高压和强腐蚀介质作用下, 也具有良好的密封性能。齿形密封垫的安装有特殊要求, 要在密封沟槽和齿形垫上摄敷含氯量小于1PPM的无氯密封胶, 而后将0.5mm的塑性平垫覆盖在齿形垫的上下齿面上, 预紧后不允许齿形垫的齿尖露出覆盖。但是近年来齿形组合密封垫圈也不能完全满足工业上的需求。
4 结语
随着工业化的脚步越来越快, 高压管路密封装置及密封线圈的应用逐渐引起人们的注意, 高压管道的建造与防护工作也越来越受到人们关注, 也与我们息息相关, 例如:天然气是人们生活的必需品、氢气能源也越来越受关注。随之而来的高压管道的运输以及高压管路的密封装置及所用到的密封垫圈成为热点。同时伴随着一些相关企业出现, 我们也应该着眼于此方面, 多像学习国外的优秀技术, 取长补短, 此外国家也应该在此方面加大投入力度, 积极研发新技术, 增强我国在此方面的实力。
参考文献
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[2]杜则裕.材料焊接科学基础[M].北京:机械I业出版社, 2012.
管路连接 篇2
供水管道的发展伴随了人类文明的进步, 它的出现最大限度的满足了人类对使用水的需求, 使人们可以随时随地的取用水而不受水源的限制。因太阳能热水器的特殊使用环境——其上下水管路既要走冷水又要走热水, 这就要求太阳能热水器管路系统既要有良好耐温耐压性能, 又要有良好的抗冷热水冲击的疲劳性能。根据材料的不同, 现阶段常用的供水管道可分为三类:塑料管、复合管、金属管。
二、各类供水管道的种类及特点
1. 塑料管
塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。
常用的塑料管种类有:硬聚氯乙烯管 (PVC-U) ;高密度聚乙烯管 (PE-HD) ;交联聚乙烯管 (PE-X) ;无规共聚聚丙烯管 (PP-R) ;聚丁烯管 (PB) ;工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS) 等。
塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U、PE、ABS仅能用于冷水管, 而PE-X、PP、PB则可作为热水管。当有热水供应系统且冷热水采用同一管材时 (如太阳能) 耐热性能成为主要指标。因此, 塑料管中的PE-X交联聚乙烯管、PP-R无规共聚聚丙烯管和PB聚丁烯管常用作太阳能热水器上下水管路。
2. 复合管
复合管一般以金属作支撑材料, 内衬以环氧树脂和水泥为主, 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高强软金属作支撑, 而非金属管在内外两侧, 如铝塑复合管, 它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢, 保证水质;也有金属管在内侧, 而非金属管在外侧, 如塑覆铜管, 这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。
根据金属的材料不同可分为: (1) 钢塑复合管; (2) 不锈钢-塑复合管、塑覆不锈钢管; (3) 塑覆铜管; (4) 铝塑复合管, 交联铝塑复合管; (5) 衬塑铝合金管。
在塑覆金属管中, 交联铝塑复合管不仅具有良好的耐温耐压、抗冷热疲劳强度等性能, 还具有一定强度和塑性, 可随意弯曲且弯曲后不反弹、安装施工方便, 便于太阳能热水器的室内管路安装。
3. 金属管
金属管主要包括镀锌钢管、铸铁管、铜管、不锈钢管。
六七十年代, 国际上发达国家开始开发新型管材, 并陆续禁用镀锌管。中国建设部等四部委也发文明确从2000年起禁用镀锌管, 目前新建小区的冷水管已经很少使用镀锌管了。
铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点, 适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材, 60年代开始进入国际市场, 但由于这种管材及配件价格相对较贵, 所以在国内一直未能得到普及推广。
不锈钢管是金属管的一种, 自20世纪发明以来凭借其优良的性能和漂亮的外观在所有管材的发展中一枝独秀。其优点为:满足健康要求、安全卫生, 可保持水质纯净对人体健康没有任何影响;使用温度范围极广, 可在-270℃~400℃的温度下长期安全工作 (这是其他任何塑料管材都无法比拟的) ;它是一种环保材料, 不含环境污染物 (无铅、无聚氯乙烯、无环境荷尔蒙等) , 可无数次再生, 100%回收利用;材料本身具有很高的强度和耐腐蚀性、可靠耐用、长寿命、低维护, 大大降低了水管的渗漏率;具有优越的流通性能和较好的保温性能可节约能源、降低能耗。缺点为:目前价格比塑料管材较贵, 大范围推广起来有困难。
在金属管中, 铜管和不锈钢管不仅具有良好的耐温耐压、抗冷热疲劳强度等性能, 还具有高强度和耐腐蚀性能, 比较适合太阳能热水器的特殊使用环境。
三、太阳能常用管路系统的连接方式及性能特点
1. PE-X交联聚乙烯管
其连接方式主要有:卡套式连接、卡压式连接和插接式连接等方式。
(1) 卡套式连接方式如图1所示:
其连接密封原理为:首先将螺帽 (5) 和C型卡环 (3) 依次套入PE-X管 (6) 上, 然后将PE-X管 (6) 端面插入至密封垫 (2) , 通过卡套管件本体 (1) 和螺帽 (5) 的螺纹传力使金属C型卡环 (3) 径向收缩从而使得梯形密封圈 (4) 受压起到密封作用, 来实现PE-X管和卡套管件的连接和密封。
此连接方式的性能特点为:安装简便、连接处内外都不变形、属于活接便于维修。适用范围:冷水系统、管道直饮水系统、水处理设备系统, 明装比较适用。管内的密封圈老化需要更换时, 只要旋开螺母更换即可。
安装效果图如图2所示:
(2) 卡压式连接方式如图3所示:
1-卡压管件本体;2-夹套;3-O型密封圈;4-PE-X管;5-定位挡圈
其连接密封原理为:首先将不锈钢夹套 (2) 套于PE-X管 (4) 上, 然后将PE-X (4) 插入到卡压管件本体 (1) 中。通过专用钳压工具, 让套于PE-X管 (4) 外层的不锈钢夹套 (2) 产生收缩、塑性变形, 迫使PE-X管 (4) 内壁收缩并咬合至卡压管件芯体外圆表面上的锯齿形环槽中。由于两个O型橡胶密封圈 (3) 设计线径大于芯体外径, 因此在PE-X管 (4) 内壁收缩后, 两只O型密封圈将始终处于压缩状态, 从而实现连接密封性能。
此连接方式的性能特点为:此连接方式的安装需要有专用的卡压工具 (卡压钳) , 而且一次性安装可以保证长久的密封性能。此卡压管件只能一次性安装使用, 如果需要维修, 只能重新进行管路更换。
安装效果图如图4所示:
(3) 插接式连接方式如图5所示:
其连接密封原理为:将PE-X管 (8) 截出一个整齐的端面并去除毛刺, 然后用力插入管件中即可。此种连接方法主要靠管件中的不锈钢卡环 (3) 将钢壁紧固于管件内, 利用管件内壁与管材外壁紧密配合的O型橡胶圈 (5) 来实施密封。
此连接方式的性能特点为:此连接方式是一种很简便的安装连接方式, 而且便于拆卸维修。只需径向压紧压紧管 (2) , 不锈钢卡环 (3) 便会发生收缩, 从而将PE-X管 (8) 从管件中拔出。
2. 铝塑复合管
铝塑复合管与交联聚乙烯PE-X管的连接方式基本相同, 其连接方式也主要有:卡套式、卡压式和插接式等连接方式。连接方式原理及性能特点如交联聚乙烯PE-X管中所介绍。
3. PP-R无规共聚聚丙烯管
其连接方式采用热熔焊接方式。连接方式如图6所示:
此连接方式性能特点为:连接后管子之间完全融合到了一起, 所以一旦安装打压测试通过, 绝不会再漏水, 可靠度极高。施工技术要求高, 需采用专用工具及专业人士进行施工, 方能确保系统安全。工艺复杂, 易产生堆料缺陷区, 导致应力集中, 影响管道长期性能。管材与管件为同种材料, 机械性能相同、热膨胀一致, 使用时不会出现渗漏脱落的现象。
对于太阳能热水器来说, 上下水管路里既要走冷水又要走热水。因此在选用PP-R管时, 一定更要注意选择质量好的产品。有些价格便宜质量较差的PP-R管路在经过一段时间的冷热循环使用之后便发生了弯曲变形, 影响管路走向美观度, 也有发生漏水的隐患。
4. 铜管
铜管的连接方式主要分为机械连接和钎焊连接两大类。机械连接又分卡套式、插接式和卡压式连接。
卡套式连接是一种较为简便的施工方式, 操作简单, 掌握方便, 是施工中常用的连接方法。连接时只要管子切口的端面能与管子轴线保持垂直, 并将切口处毛刺清理干净, 管件装配时卡环的位置放置正确, 将螺母旋紧, 就能实现铜管的严密连接。其连接密封原理与PE-X管的连接方式原理基本相同。
插接式连接方式其连接密封原理与PE-X管的连接方式原理相同。
卡压式连接是一种较先进的施工方式, 操作也较简单, 但需配备专用的且规格齐全的卡压工具 (卡压钳) 将铜管与管件压接成一体。此种连接方法是利用管件凸缘内的O型密封圈来实施密封的。如图7所示:
铜管施工中钎焊连接的方法应用最广, 钎焊就是将铜管、铜管件与熔点比铜低的铜磷钎料或锡钎料一起加热, 在铜管、铜管件不熔化的情况下, 加热到钎料熔化, 然后使熔化的钎料填充进承插口的缝隙中, 冷却结晶形成钎焊缝, 从而实现铜管的连接密封。管路安装后一次定型, 不可再拆卸维修。如图8所示。
5. 不锈钢管
不锈钢管的连接方式多样, 常见的管件类型有卡套式、卡压式、活接式、推进式、推螺纹式、承插焊接式、活接式法兰连接、焊接式及焊接与传统连接相结合的派生系列连接方式。这些连接方式, 根据其原理不同, 其适用范围也有所不同, 但大多数均安装方便、牢固可靠。连接采用的密封圈或密封垫材质, 大多选用符合国家标准要求的硅橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶等, 免除了用户的后顾之忧。对太阳能管路来说, 适于采用的不锈钢管的连接方式主要有:卡套式、卡压式和焊接式等连接方式。
不锈钢管卡套式连接方式原理与PE-X管的卡套式连接方式原理相同。通过紧固内螺母, 卡环收缩使得密封圈受压起到密封作用。
不锈钢管卡压式连接方式和焊接式连接方式原理与铜管的卡压式连接方式和焊接式连接方式的原理相同。同上介绍。
不锈钢管是一种健康的材料, 它广泛应用到食品加工输送管道中;是一种公认可以植入人体的健康材料;是一种环保的材料, 耐腐蚀性能优越, 长期使用不会出现漏水现象, 并可以100%的回收再利用。
结论
通过以上介绍, 太阳能管路系统的选材需要从以下几个方面综合考虑:
(1) 卫生性能:不会造成污染, 满足“健康第一”的要求。
(2) 产品寿命:优质的管路材料在建筑物的使用期内应是免维护的。
(3) 材料强度:材料强度是关键性的指标, 对管路安全起着重要作用。
(4) 耐腐蚀性能:腐蚀是漏水的重要因素。
(5) 经济性能:管路经济性能不能用第一次投资来衡量, 长寿命、免维护、无损失, 才是水管经济性能的关键所在。
(6) 施工性能:方便安装, 无需铰丝、无需焊接, 无施工污染, 无施工风险。
(7) 热膨胀性能:热膨胀系数小, 对环境温度和使用温度适应性强。
(8) 保温性能:输送热水过程中尽量降低能源的损失。
(9) 环保性能:可以循环往复使用。
随着人民生活水平的不断提高, 人们的低碳环保意识越来越强烈。不仅要考虑产品的性价比, 低碳环保、可循环利用、可持续也将会得到人们越来越多的考虑重视。人类应将更多的为子孙后代着想, 不要给子孙后代留下一大堆污染的垃圾而没有好办法处理。太阳能热水器管路系统也将不断的会有新材料、新结构连接方式的出现, 但是一个宗旨是不变的:低碳环保、可循环利用、可持续的产品将最终得到人们的认可和使用。
参考文献
[1]梁敦维.水暖燃气工程实用材料手册.山西科学技术出版社, 2007.
[2]张克惠.塑料材料学.西北工业大学出版社, 2000.
管路连接 篇3
关键词：无扩口管路连接,管套,数控加工工艺,挤压成形工艺
0 引言
飞机导管连接件结构型式主要有扩口和无扩口两种, 其中扩口式连接结构简单, 为目前应用最主要的连接形式, 但由于它的密封面积大, 制造过程中所产生的形状误差、表面粗糙度误差难以消除, 因此密封性不好、自锁性差, 通常保险丝锁紧, 极大的增大了飞机整体重量。为了解决上述问题, 国内外逐步采用无扩口导管连接形式, 不仅满足密封性、自锁性要求, 而且减轻了飞机重量。无扩口导管连接件制造技术国内目前仍处于研发和试制阶段, 文献[1]对LF2MJG61挤压式无扩口导管材料性能和端头成形工艺进行了工艺试验研究, 揭示了挤压深度与管材壁厚、挤压压力的关系, 确定了导管端头成形工艺参数;文献[2]从无扩口导管连接的结构原理、尺寸参数、试验和无扩口导管连接的特点对其进行了论述;文献[3]发明公开了一种利用拉杆组件的胶套膨胀和装配工装, 将导管的管壁挤压入管套的环槽的方法, 及成形、检测、试验等多个环节的工艺参数。本文结合无扩口管路连接件[11]的结构特点, 重点研究了管套数控加工及导管成形挤压的关键工艺, 解决了无扩口管路连接件制造技术中的难点, 并对无扩口管路连接件性能进行了相关试验, 实验结果满足各项性能指标要求试验表明:改进后的工艺不仅提高了无扩口管路连接件的精度和可靠性, 而且大大提高了生产能力和生产效率, 具有很高的推广价值。
1 无扩口连接件的结构原理
无扩口管路连接件组成结构如图1所示, 由管接头1、外套螺母2、管套3和导管4组成。管接头内壁成锥面, 管套内有环槽, 既有能使环槽咬入导管表面的硬度, 且具有一定的塑性以满足收缩变形的要求。连接时, 旋紧外套螺母, 在外套螺母的压紧作用力和管接头的斜面挤压作用力下, 使管套弧形面与管接头内锥面紧密接触, 在管路压力作用下, 管套变形, 在轴向压紧的同时, 使管套径向收缩, 在管套与管接头内锥面接触处形成一道线密封, 从而达到管路密封的目的。同时, 管接头和外套螺母之间的连接采用了航空专用螺纹, 无需其他防松方法就可以实现螺纹自锁性能, 使连接更可靠。
管路连接件一般都采用轻质材料, 导管、管接头和连接螺母以铝合金应用居多, 管套则由低碳钢或者不锈钢制成;无扩口式管接头、管套和连接螺母都是机械加工零件, 一般采用普通机床加工, 形位公差和粗糙度误差难于消除。为了提高材料的强度和使用寿命, 减轻飞机的重量, 新材料也被广泛应用于无扩口管路连接副。
同时新材料的应用也给制造加工带来了难题, 如何合理安排机械加工零件的制造工艺, 成为企业生产中迫切需要解决的难题。为了满足无扩口管路连接件的批量化生产要求, 传统的加工难以适用于新型材料, 且普通机床加工效率低, 无扩口连接件的预装配工艺成为保证密封的关键技术点, 为了解决这些问题, 在无扩口管路连接件制造中, 主要采用数字化制造技术和预装配挤压成型工艺, 其制造工艺如下文所述。
2 无扩口管套的制造工艺
管套是无扩口管路连接件的一个重要零件, 其结构及制造技术要求如图2所示。普通管套采用低碳钢或者不锈钢制成, 无扩口管路连接件采用了新型轻质合金材料1Cr12Mn 5Ni4Mo3Al。该材料具有耐腐蚀性好、超高强度、寿命长、质量轻等特性。
普通管套的传统加工工序为:原材料检验→普通车床 (粗加工) →普通车床 (精加工) →钳工→半成品检验→表面热处理→装配试验→成品检验。对低碳钢或者不锈钢来说, 这种加工方法加工方法简单, 质量容易保证, 适合批量化生产。
新型管套采用轻质合金材料后, 较好的提高了材料的强度, 但需在淬火处理后加工, 这样造成加工难度较大。同时, 采用传统加工工艺, 在加工过程中主要存在以下问题:
1) 管套为薄壁件, 淬火处理后材料强度提高, 切削加工难度增大, 给加工带来了难度。在加工过程中要求切削量不宜过大, 切削速度不宜过快, 切削产生的热量也会使刀具的切削性能降低, 同时易使管套发生变形。
2) 管套制造精度要求较高, 如尺寸1D、3D的公差要求为±.005mm, 尺寸b值 (0.2-0.4) 小且公差要求为±.003mm, 经过淬火处理后, 在用普通车床进行粗加工时, 预留的精加工余量较难控制, 精加工时加工尺寸难以保证。
3) 管套内壁有环槽, 结构较复杂, 环槽Ⅰ处必须保持尖角, 管套外壁有消除应力集中的小圆槽, 环槽和小圆槽都有严格的公差和表面粗糙度要求, 内环槽不便于加工和测量, 难以消除加工过程中表面粗糙度误差所造成的间隙。
因此, 必须改变传统的以普通机床为主的加工工艺, 采用精度较高的数控设备和数控加工工艺。
无扩口管路连接件的管套加工工序为:原材料检验→数控车床 (粗加工) →热处理 (淬火) →数控车床 (精加工) →钳工→半成品检验→表面热处理→装配试验→成品检验。新工艺采用加工高精度的数控加工设备, 产品精度可达±.003mm, 实现了加工过程自动化, 同时为了消除粗加工过程中管套产生的变形, 因此在数控车床粗加工后需要对管套进行淬火处理, 以消除粗加工过程中产生的变形。淬火处理后的管套强度有所提高, 给加工带来更大的不便, 使用高精度的数控加工设备, 更有利于切削速度、进给量和转速的合理调配, 且加工过程平稳, 速度均匀, 降低了人工操作的劳动强度, 减少了人为操作的失误和误差, 提高了管套的加工精度, 减小甚至消除了加工过程中的形状误差和表面粗糙度误差所造成的间隙, 不仅提高了无扩口管路连接件的精度和可靠性, 而且大大提高了生产能力和生产效率。
3 无扩口导管预装成形工艺
无扩口导管预装成形原理, 就是借助预装机在一定时间内, 利用胶套压缩产生的膨胀力挤压导管内壁, 将导管紧紧压在管套环形槽内, 实现导管和管套密封的目的, 具体过程如图3所示。导管膨胀后的槽深质量控制, 是导管预装成形工艺的一个难点。
影响导管膨胀后槽深质量的因素很多, 主要有以下三个方面:
1) 导管内径公差。国产航空管材大部分应用于扩口型管路中, 只注重导管外径和壁厚公差, 而对导管内径及公差要求不严格, 这样在无扩口导管预装成形中, 会在胶套和导管内径之间存在间隙, 间隙会吃掉凹槽深度尺寸, 实际的深度反而达不到膨胀后的槽深尺寸。
2) 导管原材料抗拉强度、壁厚及成形压力。导管抗拉强度、壁厚及成形压力与管壁塑性变形量的大小有关, 抗拉强度、壁厚必须在规定范围内取值, 如果变化范围过大, 可能对导管成形质量产生较大影响。成形压力过大, 会导致管壁变薄、凹槽过深;成形压力过小, 会导致膨胀后的槽深度不够, 影响连接件的密封性。
3) 槽深测量工具、测量位置。测量工具的合理性及测量位置对准确测量槽深深度非常重要。在凹槽深度测量过程中, 必须设立轴向基准位置, 进行测量杆的轴向位置及垂直度的测量, 这些测量技术必须多次实践, 找出规律, 才能提高测量的精度。
在考虑以上因素的基础上, 首先测量得到导管抗拉强度、壁厚等工艺参数, 并通过实验, 得到成形压力, 然后对导管进行了预装成形, 具体的工艺流程如图4所示。成形后选择合理的测量工具及测量位置对挤压深度进行了测量, 如果深度不够, 可以将成形压力增大, 重复挤压一次。
4 无扩口管路连接件性能检测
完成预装成形的管路连接件后, 通过实验进一步检测无扩口管路连接件的各项指标要求, 主要检测内容如下:
1) 密封实验。密封实验主要是检验连接件的密封性。技术要求:用空气或者氮气进行工作压力实验, 至少保持五分钟 (含) 以上, 然后浸入水中。实验结果:无气泡冒出。
2) 可靠性实验。无扩口连接件的可靠性包括耐压试验、爆破压力实验、脉冲实验和连接强度实验。按照相关要求进行试件可靠性能实验, 耐压试验结果为无渗漏和破坏;爆破压力实验结果为低于4倍工作压力时, 无无渗漏和破坏;脉冲实验结果为无渗漏和破坏;连接强度实验结果为断裂时的轴向拉力大于规定值。
3) 减重性实验。通过对普通型和新型无扩口连接件的重量进行称重比较, 新型无扩口连接件满足使用要求, 且减轻了连接件的重量。
从性能指标检测结果表明, 采用改进工艺技术及预装成形工艺加工的管路连接件, 各项指标满足使用要求, 确保了管路连接的密封性、可靠性及重量要求。
5 结论
1) 无扩口管路连接件加工采用精度较高的数控设备和数控加工技术, 解决了新材料难加工易变形的难题, 较好的满足其主要零件的制造技术要求。
2) 导管采用挤压成形工艺, 模具结构简单, 操作方便, 成形压力稳定, 导管连接质量控制可靠, 较好的满足了导管与管套之间的密封性等安全要求。
通过无扩口管路连接件的性能检测试验, 表明针对新型的无扩口管路连接件的制造采用精度较高的数控设备、数控制造技术及挤压成形工艺, 不仅提高了无扩口管路连接件的精度及可靠性, 减轻了飞机的重量, 而且大大提高了生产能力和生产效率, 较好的实现了无扩口管路连接件的批量化生产。
参考文献
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管路连接 篇4
1资料与方法
1.1 临床资料
所有病例均为2007年1月-2009年1月期间在我院新生科重症监护病房住院行经鼻持续正压 (NCPAP) 通气治疗的患者, 共117例。病例入选标准参照沈玉才等的标准[3]。117例患儿, 随机分为治疗组 (应用自制简易鼻塞连接器持续正压通气) 和对照组 (应用机器配置的鼻塞连接器持续正压通气) , 其中治疗组77例, 对照组40例。治疗组男45例, 女32例;年龄小于3d 49例, 3～7d 19例, 7～28d 9例;孕周28～32周35例, 32～37周28例, 37～42周6例, 大于42周5例;体重大于4 000g 3例, 2 500～4 000g 11例, 1 500～2 500g 16例, 1 000～1 500g 42例, 小于1 000g 5例。对照组男25例, 女15例;年龄小于3d 29例, 3～7d 8例, 7～28d 3例;孕周28～32周26例, 32～37周8例, 37～42周4例, 大于42周2例;体重大于4 000g 2例, 2 500g～4 000g 9例, 1 500g～2 500g 11例, 1 000g～1 500g 16例, 小于1 000g 2例。两组资料具有均衡性, 无显著差异。
1.2 方法
1.2.1 鼻塞连接管路的制备:
材料: (1) 医用橡胶型的压脉带; (2) 一次性使用的1ml注射器的针筒; (3) 氧驱动雾化吸入用的管路一根, 见图1。 制作:鼻塞端为25cm长的医用橡胶型的压脉带, 压脉带的鼻塞连接端内放置1ml注射器的针筒约5mm, 压脉带的机器连接端连接约15cm长的氧驱动雾化吸入用的管路远端, 制备好的连接简易装置如图2所示。
1.2.2 鼻塞连接管路消毒:
连接装置各个部分浸入
1∶1 000含氯84消毒液中浸泡30min, 然后用蒸馏水冲洗, 自然晾干, 装入无菌的袋子中备用。
1.2.3 治疗:
仪器设备采用德国F.STEPHAN GmbH-A型小儿持续正压呼吸 (CPAP) 通气系统呼吸机。参数调节依据周晓光等提供的参数[1]。对于治疗无效患儿及时气管插管机械通气治疗。
1.2.4 监测指标:
(1) 多功能监护仪监测心率、呼吸、血压和经皮氧饱和度; (2) 临床症状如呻吟、呼吸困难、气促、紫绀变化等; (3) 上机前、上机后4h、12h、24h抽动脉血监测动脉血气分析 (动态的血气分析监测) ; (4) 鼻塞脱落次数; (5) 鼻腔黏膜发生损伤的例数; (6) 头面部皮肤发生压伤的例数。
1.2.5 临床评价标准:
有效指标: (1) 治疗后呼吸困难明显改善, 肤色、反应好转; (2) 血气指标明显改善; (3) 无气胸等并发症。无效指标: (1) 临床症状无明显改善或加重; (2) 血气指标无改善或恶化; (3) 出现气胸、肺出血等严重并发症。
1.2.6 统计学方法:
各项观察计量资料以均数±标准差
2结果
2.1 临床疗效
治疗组的患儿中有效73例, 有效率为94.8%, 4例无效;对照组的患儿有效36例, 有效率为90.0%, 无效4例, 治疗组与对照组比较, χ2=12.6, 差异有统计学意义 (P<0.01) 。
2.2 血气分析情况
2.2.1 治疗组73例有效患儿治疗后4h、12h、24h、48h与治疗前比较pH、PaO2 、SaO2有明显改善, 统计学分析有显著性差异 (P<0.01) , PaCO2治疗后4h与治疗前比较无显著性差异 (P>0.05) , 而治疗后12h、24h、48h与治疗前比较PaCO2明显改善, 具有显著性差异 (P<0.01) , 见表1。
2.2.2 对照组36例有效患儿治疗后4h、12h、24h、48h与治疗前比较pH、PaO2、SaO2有明显改善, 统计学分析有显著性差异 (P<0.01) , PaCO2治疗后4h与治疗前比较无显著性差异 (P>0.05) , 而治疗后与12h、24h、48h与治疗前比较PaCO2明显改善, 具有显著性差异 (P<0.01) , 见表2。
2.2.3 治疗组73例患儿治疗前pH、SaO2和对照
注:*治疗后与治疗前比较。1mmHg=0.133kPa。
注:*治疗后与治疗前比较。
注:*治疗组与对照组比较。
注:治疗组与对照组比较。
组比较无显著性差异 (P>0.05) , 治疗后4h治疗组 pH、SaO2改善情况明显优于对照组, 有显著性差异 (P<0.01) , 而治疗后12h、24h、48h pH、 SaO2治疗组和对照组比较无显著差异 (P>0.05) , 见表3。
2.2.4 治疗组治疗有效的73例患儿治疗前PaO2、 PaCO2和对照组比较无显著性差异 (P>0.05) , 治疗后4h治疗组 PaO2、 PaCO2改善情况明显优于对照组, 有显著性差异 (P<0.01) , 而治疗后12h、24h、48h PaO2、PaCO2治疗组和对照组无显著差异 (P>0.05) , 见表4。
2.3 鼻塞脱落次数
治疗组73例患儿每人每天鼻塞脱离的次数为 (3±1.2) , 而对照组36例患儿每人每天鼻塞脱离的次数为 (5±0.9) , 经t检验分析, t=13.54, 有显著性差异 (P<0.01) 。
2.4 鼻腔黏膜发生损伤和头面部皮肤发生压伤的例数
治疗组73例患儿鼻腔黏膜发生损伤3例, 头面部皮肤发生压伤的2例, 发生率为6.8%;对照组36例患儿鼻腔黏膜发生损伤5例, 头面部皮肤发生压伤的3例, 发生率为22.2%, 经χ2检验, 差异有显著性 (P<0.01) , 见表5。
3讨论
新生儿经鼻无创持续正压 (nasal continuous positive airway pressure, NCPAP) 通气治疗呼吸窘迫综合征已经应用数年, 效果显著。近几年越来越多地广泛应用于新生儿领域, 比如呼吸衰竭, 呼吸窘迫综合征, 早产儿的肺透明膜病等。目前鼻塞的式样多种多样, 其主要缺陷是鼻塞固定太紧, 可压迫鼻黏膜而引起局部的损伤和坏死, 同时由于长时间压迫作用亦可引起头部、面部水肿和 (或) 皮肤损伤的发生, 我们采用自行设计的简易鼻塞固定管路和鼻塞连接, 经临床73例新生儿NCPAP通气治疗与36例机器配备的鼻塞连接的设备行NCPAP治疗进行比较, 治疗组鼻部和面部损伤的发生率为6.8%, 对照组发生率为22.2%, 经χ2检验, 差异有显著性 (P<0.01) 。分析其原因主要为: (1) 医用型橡胶压脉带管径适中和鼻塞连接合适, 同时固定在新生儿鼻部和面部稳定, 吻合性好, 新生儿耐受性好; (2) 医用型橡胶压脉带较机器配带的管路柔软, 能够缓冲固定带子对固定部位产生的压力。
治疗组新生儿临床有效率明显高于对照组的新生儿, 上机治疗后经皮测血氧饱和度上升到正常所需要的时间明显优于对照组, 撤机所需时间明显短于对照组, 鼻塞脱落次数亦明显少于对照组, 而且差异皆有显著性, 说明该连结装置完全可以替代机器标配的连接装置。此外, 鼻塞自行脱落的次数少, 可以减少反复操作引起的鼻黏膜的损伤。
新生儿NCPAP通气另一个问题是二氧化碳潴留, 经过73例临床治疗的新生儿动脉血动态的监测, 未发现有二氧化碳潴留发生的病例, 而且和对照组比较, 血气结果的改善明显优于对照组, 尤其是上机治疗4h后的血气改善。
综上所述, 该简易鼻塞连接装置制造成本低, 临床效果好, 并发症的发生率低, 安全可靠, 可以代替其他的同类产品应用, 避免重复使用带来的增加呼吸道感染的机会, 值得进一步推广应用。
参考文献
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