本發(fā)明屬于記憶合金管路連接與封堵技術領域，尤其涉及一種雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

背景技術：

記憶合金用于管路封堵和連接主要是封隔器和管接頭，它們適用的場合不同。

封隔器作為分層采油的密封保障措施在采油工程中廣泛應用。傳統(tǒng)的可取式封隔器的封隔件均以橡膠為密封材料。在高溫和高壓作業(yè)下容易老化，影響封隔器的使用壽命；且解封工藝比較復雜。超彈性TiNi合金可用作封隔器，靠剛性金屬錐體和TiNi合金封隔件發(fā)生相對運動，錐體進入封隔件中，使TiNi合金封隔件沿徑向脹大，直至封隔件與套管緊貼，實現(xiàn)對油、套管環(huán)形空間的密封；解封時，使封隔件與錐體分離，錐體對TiNi合金封隔件的支撐作用被去除，封隔件在其自身的超彈性作用下發(fā)生徑向回復，實現(xiàn)封隔器與套管的分離。封隔器設計較為復雜，密封效果不好。

利用記憶合金制作連接或緊固件的基本原理是基于記憶合金構(gòu)件的約束恢復特性。當記憶合金構(gòu)件發(fā)生形狀恢復時，利用被連接件或被緊固件對其進行位移限制，以至構(gòu)件形狀無法達到自由恢復時的尺寸，從而導致記憶合金連接或緊固件對校連接件或校緊固件產(chǎn)生一定的連接或緊固力。

常用記憶合金管接頭為簡單圓柱體，內(nèi)孔加工有凸脊，在到馬氏體狀態(tài)，用機械力對管接頭擴徑，使得管接頭的內(nèi)徑比被連接管外徑稍大，隨后加熱，管接頭受熱收縮，抓緊被連接管，實現(xiàn)管路的緊固連接。記憶合金管接頭連接與傳統(tǒng)管路連接相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，安裝方便，連接可靠和重量輕等優(yōu)點。但管接頭無法用于管路的封堵，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設計無法滿足密封、緊固和封堵功能的一體式設計。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種記憶合金雙腔管連接器件，包括外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2、中間連接柱體6及底圓3，中間連接柱體6連接兩端的外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2；外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2為帶筋結(jié)構(gòu)或不帶筋結(jié)構(gòu)；

外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2的帶內(nèi)筋結(jié)構(gòu)包括軸向支撐筋4或周向支撐筋5；

外圓環(huán)1具有記憶性能，能產(chǎn)生直徑收縮，內(nèi)圓環(huán)2具有超彈性性能或記憶性能，靠外圓環(huán)1管壁的環(huán)形緊固，內(nèi)圓環(huán)2管壁的彈性支撐、記憶恢復，實現(xiàn)緊固連接，管路連接與封堵隔斷，提高密封性；記憶合金雙腔管連接器件外圓環(huán)1及內(nèi)圓環(huán)2結(jié)構(gòu)型式包括整體式或分片式結(jié)構(gòu)型式。

記憶合金雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度以上能產(chǎn)生直徑收縮，對被接管7保持持續(xù)緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件超彈性內(nèi)圓環(huán)2外徑大于被接管7內(nèi)徑0.1％～8％，具有超彈性性能，加載小于8％應變，卸載后，可恢復接近原來的外徑尺寸；記憶性內(nèi)圓環(huán)2外徑小于被接管7內(nèi)徑，內(nèi)圓環(huán)2外徑記憶性能徑向膨脹，裝配后對被接管7保持持續(xù)支撐力，提高密封性能。

記憶合金雙腔管外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2結(jié)構(gòu)形式為整體式結(jié)構(gòu)或分片式結(jié)構(gòu)；整體式結(jié)構(gòu)的外圓環(huán)1徑向收縮約1％～8％、內(nèi)圓環(huán)2彈性回復量約1％～8％，內(nèi)圓環(huán)2徑向膨脹量約0.1％～3％。分片式設計的外圓環(huán)1徑向收縮約1％～20％、內(nèi)圓環(huán)2彈性回復量約1％～20％，內(nèi)圓環(huán)2徑向膨脹量約0.1％～5％。

雙腔管外圓環(huán)1內(nèi)側(cè)及內(nèi)圓環(huán)2外側(cè)帶有軸向支撐筋4或周向支撐筋5。

一種雙腔管連接器件制備方法及使用方法具體為；

超彈性內(nèi)圓環(huán)結(jié)構(gòu)的雙腔管連接器件制備及使用方法

預先在馬氏體狀態(tài)將雙腔管連接器件外圓環(huán)1擴徑2％～18％，內(nèi)圓環(huán)2內(nèi)加限制芯桿，不擴徑，塑形變形會提高記憶合金的相變溫度，雙腔管連接器件外圓環(huán)1的相變溫度較初始狀態(tài)有明顯提高，而內(nèi)圓環(huán)2保持原始形狀，其相變溫度低于外圓環(huán)1。內(nèi)外圓環(huán)相變溫度不同，材料的性能也不同；將被接管7放入雙腔管連接器件的外腔內(nèi)，外圓環(huán)1內(nèi)徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度能產(chǎn)生直徑收縮，徑向收縮量約1％～8％，對被接管7保持持續(xù)緊固力。超彈性內(nèi)圓環(huán)2外徑大于被接管7內(nèi)徑，在同樣溫度下具有超彈性性能，裝配后對被接管7保持持續(xù)穩(wěn)定的支撐力，通過內(nèi)外圓環(huán)的協(xié)同作用，顯著提高雙腔管連接器件的連接、密封性能；

記憶性內(nèi)圓環(huán)結(jié)構(gòu)的雙腔管連接件制備及使用方法

預先在馬氏體狀態(tài)使用模具將雙腔管連接器件外圓環(huán)1擴徑2％～18％，同時將內(nèi)圓環(huán)2徑向壓縮0.1％～8％，塑形變形會提高記憶合金的相變溫度，雙腔管連接器件外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2的相變溫度較初始狀態(tài)有提高；

將被接管7放入雙腔管連接器件的外腔內(nèi)，記憶合金雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)徑大于被接管7外徑，具有記憶性能，加熱到馬氏體逆相變溫度能產(chǎn)生直徑收縮，徑向收縮量約1％～8％；記憶性內(nèi)圓環(huán)2外徑小于被接管7內(nèi)徑，加熱時徑向膨脹量約0.1～3％，裝配后對被接管7保持持續(xù)支撐力，通過內(nèi)外圓環(huán)的協(xié)同作用，顯著提高雙腔管連接器件的連接、密封性能。

有益效果

本發(fā)明提供了一種雙腔管連接器件，其結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)合了管接頭與封堵器的優(yōu)點，利用外圓環(huán)加熱緊固收縮，對被接管產(chǎn)生持續(xù)緊固，內(nèi)圓環(huán)對被接管內(nèi)徑彈性支撐或記憶恢復支撐，實現(xiàn)管路的連接、封堵功能的一體式設計。外圓環(huán)內(nèi)側(cè)及內(nèi)圓環(huán)外側(cè)帶有軸向支撐筋或周向支撐筋，通過支撐筋的設計，可有效提高抗扭轉(zhuǎn)、緊固連接、密封、封堵性能。

附圖說明

圖1a-b為本發(fā)明一種雙腔管連接器件整體式結(jié)構(gòu)示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖2a-b為本發(fā)明一種雙腔管連接器件分片式結(jié)構(gòu)示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖3a-b為本發(fā)明一種雙腔管連接器件軸向支撐筋結(jié)構(gòu)示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖4a-b為本發(fā)明一種雙腔管連接器件周向支撐筋結(jié)構(gòu)示意圖，包括剖面圖和俯視圖。

圖5為本發(fā)明一種雙腔管連接器件雙側(cè)連接結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖6為本發(fā)明一種雙腔管連接器件封堵示意剖面圖。

1-外圓環(huán)、2-內(nèi)圓環(huán)、3-底圓、4-軸向支撐筋、5-周向支撐筋、6-中間連接柱體、7-被接管

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實例作詳細說明。本發(fā)明分別提供了超彈性、記憶性雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

實施例1：

超彈性雙腔管連接器件及其制備及使用方法

所述的記憶合金雙腔管連接器件結(jié)構(gòu)主要由外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2、底圓3構(gòu)成，為整體式結(jié)構(gòu)，見附圖1a-b；內(nèi)部無支撐筋結(jié)構(gòu)。外圓環(huán)1具有記憶性能，能產(chǎn)生直徑收縮，對被接管7產(chǎn)生環(huán)形緊固，內(nèi)圓環(huán)2具有超彈性性能，靠內(nèi)圓環(huán)2管壁的彈性支撐接觸，實現(xiàn)緊固接觸連接，實現(xiàn)管路連接與封堵隔斷，提高密封性。

所述的雙腔管連接器件記憶合金采用NiTi合金，預先在馬氏體狀態(tài)將雙腔管連接器件外圓環(huán)1由直徑20mm擴徑10％，塑形變形會提高記憶合金的馬氏體逆相變溫度Af約40℃，雙腔管外圓環(huán)1的相變溫度較初始狀態(tài)有明顯提高，達到110℃；而內(nèi)圓環(huán)2保持原始形狀，其馬氏體逆相變溫度Af低于外圓環(huán)1，為70℃。內(nèi)外圓環(huán)相變溫度不同，材料的性能也不同。

外圓環(huán)1內(nèi)徑為22mm略大于被接管7外徑21.5mm，具有記憶性能，加熱到140℃，超過馬氏體逆相變溫度，產(chǎn)生直徑收縮量6％，對被接管7保持持續(xù)緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件內(nèi)圓環(huán)2外徑為19mm，略大于被接管7內(nèi)徑18.5mm，在低溫馬氏體下約束形狀，縮小內(nèi)徑，與被接管7裝配，加熱到140℃，具有超彈性性能，彈性應變量約2.6％，受到被接管7限制，內(nèi)圓環(huán)外徑無法恢復到原始尺寸，裝配后對被接管7保持持續(xù)穩(wěn)定的支撐力，提高密封性能。通過內(nèi)外圓環(huán)的協(xié)同作用，顯著提高雙腔管連接件的連接、密封性能。

實施例2：

帶支撐筋超彈性雙腔管連接器件及其制備及使用方法

在實施例1的NiTi合金雙腔管連接器件整體式結(jié)構(gòu)基礎上，在雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)側(cè)帶有軸向支撐筋4，圖3為一種雙腔管連接器件軸向支撐筋結(jié)構(gòu)示意圖。或在雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)側(cè)帶有周向支撐筋5，圖4為一種雙腔管連接器件環(huán)向支撐筋結(jié)構(gòu)示意圖。帶軸向支撐筋4結(jié)構(gòu)設計可進一步提高耐沖擊性能、密封性能，選擇帶周向支撐筋5結(jié)構(gòu)，可進一步提高密封性能，抗拉脫性能。

實施例3：

雙側(cè)雙腔管連接器件及其制備及使用方法

為了達到雙側(cè)緊固連接的目的，選用圖5所示的雙側(cè)連接結(jié)構(gòu)雙腔管連接器件。

所述的雙側(cè)雙腔管連接器件記憶合金材料采用NiTi合金，預先在馬氏體狀態(tài)將其中一側(cè)雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)徑由直徑15mm擴徑8％，然后再將另一側(cè)雙腔管連接器件外圓環(huán)1內(nèi)徑由直徑15mm擴徑8％，擴徑后相變溫度為80℃；而內(nèi)圓環(huán)2在擴徑時加支撐芯桿，保持原始內(nèi)徑尺寸。

外圓環(huán)1內(nèi)徑為16.2mm，具有記憶性能，加熱到120℃，超過馬氏體逆相變溫度，產(chǎn)生直徑收縮量5％。記憶合金雙腔管連接器件內(nèi)圓環(huán)2外徑為13.4mm，在低溫馬氏體下約束形狀，縮小內(nèi)徑，加熱到120℃，具有超彈性性能，彈性應變量約3.1％。雙側(cè)雙腔管兩側(cè)可分別與不銹鋼被接管連接，受到不銹鋼被接管限制，外圓環(huán)1內(nèi)徑、內(nèi)圓環(huán)2外徑無法恢復到原始尺寸，產(chǎn)生緊固力，通過內(nèi)外圓環(huán)的協(xié)同作用，顯著提高雙腔管連接件連接的密封性能。

實施例4：

記憶性雙腔管連接器件及其制備、使用方法。

一種雙腔管連接器件，所述的記憶合金雙腔管連接器件結(jié)構(gòu)主要由外圓環(huán)1、內(nèi)圓環(huán)2、底圓3構(gòu)成，為分片式結(jié)構(gòu)，見附圖2a-b；內(nèi)部無支撐筋結(jié)構(gòu)。外圓環(huán)1具有記憶性能，能產(chǎn)生直徑收縮，對被接管7產(chǎn)生環(huán)形緊固，內(nèi)圓環(huán)2具有記憶性能，靠內(nèi)圓環(huán)2管壁的記憶恢復支撐接觸，實現(xiàn)緊固接觸連接，實現(xiàn)管路連接與封堵隔斷，提高密封性，雙腔管連接器件封堵原理示意圖見附圖6。

所述的雙腔管連接器件記憶合金采用NiTiNb合金，預先在馬氏體狀態(tài)將雙腔管外圓環(huán)1內(nèi)徑由直徑15.5mm擴徑16％，移去模具后，內(nèi)徑尺寸為17.4mm，塑形變形會提高記憶合金的馬氏體逆相變溫度Af約100℃，雙腔管外圓環(huán)1的相變溫度較初始狀態(tài)有明顯提高，達到50℃；而內(nèi)圓環(huán)2外徑壓縮5％，移去模具后，內(nèi)圓環(huán)2外徑尺寸為13.8mm，其馬氏體逆相變溫度Af低于外圓環(huán)1，為-10℃，內(nèi)外圓環(huán)相變溫度不同。

外圓環(huán)1內(nèi)徑為17.4mm，大于被接管7外徑17mm，具有記憶性能，加熱到80℃，超過馬氏體逆相變溫度，產(chǎn)生直徑收縮，收縮量7％，對被接管7保持持續(xù)緊固力。

記憶合金雙腔管連接器件內(nèi)圓環(huán)2外徑為13.8mm，略小于被接管7內(nèi)徑14mm，在低溫馬氏體下約束形狀，與被接管7裝配，加熱到80℃，記憶恢復，徑向膨脹量約3.4％，受到被接管7限制，內(nèi)圓環(huán)外徑無法恢復到原始尺寸，裝配后對被接管7保持持續(xù)穩(wěn)定的支撐力，提高密封性能。