一种防止高压供气管道连接松脱漏气的设计方案

叶玉春，肖文颖，李光福

（广东科学技术职业学院机械与电子工程学院，广东珠海 519090）

一种防止高压供气管道连接松脱漏气的设计方案

叶玉春，肖文颖，李光福

（广东科学技术职业学院机械与电子工程学院，广东珠海 519090）

目前，珠三角一些汽车维修厂空压机房高压空气供气系统中，活动式连接管道因锁紧力不足，经常松脱漏气，为解决松脱漏气问题，提出了通过加工环形凹槽的方法，以增加锁紧力，达到防止管道松脱漏气的解决设计方案。实验结果表明，只要环形凹槽深达到0.3 mm以上，就能使10 kg/cm2气压的管道不松脱。

松脱漏气；高压供气；管道连接；锁紧力；环形槽

1 问题提出

目前在珠三角众多的汽车维修厂中，必须用到高压空气压缩机供气系统，如图1。

图1 空压机房

图2 可拆式管道连接图

在供气管道系统中，有提供高压空气的压缩机，有净化空气的油水过滤器，有通向车间工作场所的管道、阀门，其中有部份管道联接是要求可拆的，如图2。在空气管道连接中，目前主要的连接方式有：（1）螺纹连接，优点是连接可靠，不易松脱，缺点是密封性差，需要辅以封密填料；（2）粘胶连接，优点是连接快捷，密封性好，缺点是不可拆装，时间长后粘胶老化，接口易渗漏；（3）可拆式螺母锁紧连接，如图3，优点是可根据安装需要，随时拆装变换位置，缺点是常常因螺母锁紧力不足，锁紧环锁不紧管道，而造成管道漏气松脱。本文主要研究的就是此类供气管道存在问题及解决方案。

图3 可拆式螺母锁紧连接图

2 松脱原因分析

从接触到的汽车维修厂的空气管道系统来看，管道材料有铁管、塑料管、铝合金管、不锈钢管等，直径从ϕ15 mm～ϕ40 mm较多，气压普遍在6～10个大气压之间，根据图3结构可知，密封圈起密封作用，它的密封性能取决于密封圈的材质、变形量及管壁表面的平整度[1]，而阻止管道因气压作用松脱的是锁紧环，加在锁紧环身上的作用力是锁紧螺母，当锁紧力大于管道的松脱力时，连接是安全的，反之则不安全，那么为什么会出现锁紧力不足的情况呢？从图3中看到，管道端面受压力作用，作用力与气压大小及端面积成正比[2]，即F=P·S，现以直径为32 mm的管子为例，受0.8 MPa个大气压作用的管件松脱力是：F=0.8×32×32×π/4=643 N，而锁紧环施加在管道外表面的力与锁紧螺母的力及锁紧环齿压入管道外表深度成正比，但从图4结构看，锁紧环小端压入深度小于0.2 mm，这就是易松脱的最主要因素。

3 解决方案

为使锁紧环齿与管道之间有足够大的止推力，将不同材质的管道外表面压入深度做了试验，得出经验数据如表1。

如果要求保证绝对安全，建议加工一道深0.5 mm的环形槽如图5，环形槽要根据管道厚度及材料作不同处理，对于金属材料的管道，如不锈钢，厚度较薄，一般在0.8～1.5 mm之间，这保证臂厚强度，应采用滚压法产生的环形槽，而对于塑料管道，臂厚较厚，一般在1.5～3 mm之间，不宜采用滚压法，应采用切削法，加工出一深约0.5 mm环形槽。

为了验证方案的可靠性，进行了两种试验：模拟试验和实际试验，现分别总结如下。

（1）模拟试验

分别选取两段材质铝合金的管道，直径32 mm。未压环形槽和压有0.3 mm深的管道均按正常的安装顺序，扭紧锁紧螺母，然后用拉力试验机分别拉伸[3]，如图6，试验数据如表2。

图4 光滑管道端部图

图5 带环形槽管道图

表1 试验数据

图6 拉力试验图

表2 试验数据

结果表明，有环形槽的管道抵抗力远大于无环形槽的管道，而只要槽深达到0.3 mm以上，管理的安全性就非常可靠了。

（2）实际试验

试验方法是在空压机管道系统中，分别安装带环形槽深0.3 mm米、0.5 mm、0.7 mm和无槽的四段，逐渐加大气压，结果气压到6 kg/cm2时，无槽连接处出现漏气，气压到8 kg/cm2时，就脱出了，如图7。去掉无槽管道，重新接好，只试验带槽的二段，结果气压达到10 kg/cm2仍未失效，因空压机最大压力已达上限，未试出失效压力值。

结果表明，只要槽深有0.3 mm，管道系统就非常可靠了。

图7 无环形槽管道脱落图

4 结论

解决可拆式高压管道松脱问题，主要原因是锁紧力不足和锁紧环齿压入深度小于0.2 mm所致。只要在管道外臂压出一道深0.3 mm宽1 mm的环形槽，使锁紧环齿顶住槽底，防松脱力就大大加强，可靠性就大大提高。

［1］李新德.液压与气动技术［M］.北京：清华大学出版社，2009.

［2］吴桂英.材料力学［M］.北京：中国建材工业出版社，2005.

A Design of Preventing the Loose Connection Leak of High Pressure Gas Pipeline

YE Yu-chun，XIAO Wen-yin，LI Guang-fu
（School of Mechanical&Electronics，Engineering Gaungdong Institute of Science and Technology，Zhuhai519090，China）

Now in the PRD，high pressure air supply system of some auto repair factory air compressor room，movable connecting pipe for locking force is insufficient，often loose leakage，in order to solve the problem of loose leakage，this paper put forward a method through the annular groove processing，in order to increase the clamping force，to prevent the pipeline loose leakage.The experimental results show that，as long as the depth of the annular groove to 0.3mm above can make the pipeline of 10kg/cm2pressure do not loose.

loose leakage；high pressure gas；pipe connections；locking force；annular groove

TH48

：A

：1009－9492(2014)12－0219－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.12.056

叶玉春，男，1959年生，广西容县人，大学本科，工程师。研究领域：汽车整形技术。已发表论文6篇。

(编辑：王智圣)

2014－06－12