具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種承插式管道接口，特別是涉及一種用于連接球墨鑄鐵管的具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵管應(yīng)用在輸水輸氣領(lǐng)域，球墨鑄鐵管兩端分別是承口和插口，在管線中兩根球墨鑄鐵管的主要連接方式為:一根管的承口與另一根管的插口插入式對接，并在承口和插口之間安裝密封膠圈。在使用過程中球墨鑄鐵管以土壤或其它支撐物作支撐，在地質(zhì)條件差或易發(fā)生地震的地區(qū)，因為支撐土壤或其他支撐物易發(fā)生位移，易導(dǎo)致插入式對接的承口和插口部件產(chǎn)生與安裝方向相反的軸向相對運動或傾轉(zhuǎn)運動，嚴(yán)重時，該結(jié)構(gòu)可能失去密封效果，造成輸水泄漏事故。
[0003]為防止球墨鑄鐵管間承口與插口的連接因外力作用而失去密封效果，目前，采取的措施是使用具有錨定接頭的承口和插口。具有錨定結(jié)構(gòu)的管道接口大都采用在密封膠圈里面嵌入錨定件，如:
[0004](1)現(xiàn)有技術(shù)1公開了一種具有錨定部件的密封圈，公開號為EP0526373A1，參見附圖la。在現(xiàn)有技術(shù)1中，錨定部件在接口的不同間隙之間配合時，錨定位置會發(fā)生變化，導(dǎo)致錨定部件受力點發(fā)生變化。錨定部位發(fā)生變化后，齒的扎入深度及扎入數(shù)量無法保證，影響錨定效果，并且當(dāng)接口在大間隙或小間隙配合時，錨定部件只有一個齒扎入管壁，承壓能力減弱，容易導(dǎo)致齒的斷裂。
[0005](2)現(xiàn)有技術(shù)2公開了一種帶有防脫離功能的密封件及防脫離管接頭，公開號為CN102575799A，參見附圖lb。在現(xiàn)有技術(shù)2中，由于其防脫離部件只有兩個齒，當(dāng)接口發(fā)生偏轉(zhuǎn)或大間隙配合時，防脫離部件只有一個齒與管壁接觸，承壓能力降低，容易導(dǎo)致接口滑脫。
[0006](3)現(xiàn)有技術(shù)3公開了一種帶有具有錨定插入物的密封墊圈的組件，公開號為CN103282711A，參見附圖lc。在現(xiàn)有技術(shù)3中，當(dāng)接口受到壓力，承插口發(fā)生相對運動時，錨定插入物將隨之移動，此時，錨定插入物將有兩個受力點，當(dāng)壓力繼續(xù)升高時，錨定插入物頂端將發(fā)生移動，導(dǎo)致錨定插入物脫離管壁，致使接口脫落。同時當(dāng)接口發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，錨定插入物與管壁有兩個接觸點，阻止管壁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致管壁受剪切力增大，容易引起管壁扎裂或錨定插入物斷裂等現(xiàn)象。
[0007](4)現(xiàn)有技術(shù)4公開了一種密封裝置以及相應(yīng)的組件，公開號為CN100557280C，參見附圖1d。在現(xiàn)有技術(shù)4中，當(dāng)接口發(fā)生相對移動時，錨定件另一個支撐點與承口管壁接觸，當(dāng)?shù)鼗两到涌诎l(fā)生偏轉(zhuǎn)時，錨定件無法適應(yīng)接口偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)達(dá)到一定角度時，會致使錨定件齒的斷裂。
[0008](5)現(xiàn)有技術(shù)5公開了一種具有錨定功能的錨定密封件，公開號為US6688652B2，參見附圖le，在現(xiàn)有技術(shù)5中，其錨定件結(jié)構(gòu)受力時兩個支撐點與承口管壁接觸，且接觸形式為點與面的接觸，當(dāng)管壁內(nèi)壓力增大時，錨定件無法轉(zhuǎn)動，錨定件的齒部會繼續(xù)扎入管壁，導(dǎo)致管壁破裂，接口發(fā)生滲水等現(xiàn)象。
[0009]除以上所列舉的專利外，現(xiàn)有技術(shù)中還存在其他形式的具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其共有的特點是:當(dāng)插口與承口發(fā)生相對運動時，承口與錨定件的支撐位置會發(fā)生變化，這種結(jié)構(gòu)的缺陷為:
[0010](1)不利于提高錨定的可靠性。支撐位置變化的過程中出現(xiàn)錨定件多點支撐的情況，在這種情況下，管壁和錨定件受剪切力的影響，容易引起管壁扎裂或錨定物斷裂等現(xiàn)象。
[0011](2)不利于延長結(jié)構(gòu)的壽命。由于錨定件的支撐區(qū)域不固定，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生振動時，容易出現(xiàn)支撐區(qū)域更替，產(chǎn)生交變的支撐力，交變力的存在容易引起局部材料疲勞失效，縮短了結(jié)構(gòu)壽命。
[0012](3)不利于降低管道維護成本。密封管道由于錨定物斷裂或局部材料失效，極易發(fā)生泄漏，導(dǎo)致需要修補或更換，造成維護成本的上升。
[0013](4)不利于進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真。支撐位置的變化取決于插口和承口的相對運動，而二者的相對運動又取決于地基等外部環(huán)境，因此外部環(huán)境的不可預(yù)測性導(dǎo)致支撐位置的不確定，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計階段對于管壁的數(shù)值模擬與真實情況相差很大，不利于具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，從而影響了整體性能的提升，為優(yōu)化設(shè)計帶來不便。
[0014](5)不利于增大管道運輸能力。管徑的大小決定了管道結(jié)構(gòu)的運輸能力，受限于其多處支撐導(dǎo)致的受力不穩(wěn)、仿真難以實現(xiàn)等原因，為了保證結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和壽命，管徑尺寸一直難以顯著提升，目前市場上常見的錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口的管徑僅僅為DN200及以下規(guī)格，很大程度上限制了管道的運輸能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其能提高錨定的可靠性、延長結(jié)構(gòu)的壽命、降低管道維護成本、使接口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化仿真容易進(jìn)行、增大管道運輸能力。
[0016]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，包括承口、插口、在所述承口和所述插口之間的用于密封和鎖定管道接口的密封件；所述承口包括由第一環(huán)形豎壁、錐形壁、圓柱形內(nèi)壁和第二環(huán)形豎壁依次連接界定的環(huán)形溝槽；所述密封件包括彈性材料環(huán)和嵌入其中的多個錨定件；所述錨定件包括頭部和多個嚙合齒；所述錨定件上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)圓心，所述頭部與環(huán)形溝槽相抵接的部分為圓弧支撐面，所述圓弧支撐面為凸面；所述圓弧支撐面與環(huán)形溝槽的抵接區(qū)域位于第一環(huán)形豎壁和錐形壁的交接處。
[0017]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述圓弧支撐面與第一環(huán)形豎壁和錐形壁均相切。
[0018]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述第一環(huán)形豎壁與所述錐形壁之間形成的角度為130°?145°。
[0019]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述第一環(huán)形豎壁與所述錐形壁之間形成的角度為138°。
[0020]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述錨定件還包括設(shè)置在所述圓弧形支撐面對側(cè)的凹面。
[0021]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述凹面的表面平滑。
[0022]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，錨定后，所述錨定件至少有兩個嚙合齒嵌入插口的管壁。
[0023]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述嚙合齒的數(shù)量為3至5個。
[0024]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述嚙合齒的數(shù)量為3個。
[0025]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，在錨定件的中心縱剖面中，所述圓弧支撐面通過直線或近似直線的平滑線連接第一嚙合齒齒尖，所述第一嚙合齒是距離第一環(huán)形豎壁最近的嚙合齒。
[0026]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，在錨定件的中心縱剖面中，所述凹面通過外凸的折線連接最后一個嚙合齒齒尖，所述最后一個嚙合齒是距離第一環(huán)形豎壁最遠(yuǎn)的嚙合齒。
[0027]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述錨定件的齒高度差設(shè)定為0.2?0.8mm，所述齒高度差是指中間嚙合齒齒尖到第一嚙合齒齒尖與最后一個嚙合齒齒尖之間連線的垂直距離。
[0028]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述嚙合齒嵌入插口管壁的深度為
0.5 ~ 1.5mmο
[0029]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述多個錨定件呈環(huán)形等間距地嵌入彈性材料環(huán)。
[0030]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述多個錨定件呈環(huán)形不等間距地嵌入彈性材料環(huán)。
[0031]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述最后一個嚙合齒的初始角度Ε設(shè)定為55°?59°。
[0032]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述錨定件為一體式結(jié)構(gòu)。
[0033]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述彈性材料環(huán)包括嵌入環(huán)形溝槽中的密封支撐部分，所述錨定件受到所述密封支撐部分的支撐，所述頭部和嚙合齒位于所述密封支撐部分之外。
[0034]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述彈性材料環(huán)包覆錨定件的環(huán)周部分的硬度大于彈性材料環(huán)其他部分的硬度。
[0035]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述密封件包括密封尾部，所述密封尾部的結(jié)構(gòu)為內(nèi)唇和外唇形成的雙唇結(jié)構(gòu)，所述外唇與承口貼合，所述內(nèi)唇與插口貼合；
[0036]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述密封件包括密封尾部，所述密封尾部為球頭結(jié)構(gòu)、直線結(jié)構(gòu)、折線結(jié)構(gòu)或半圓弧結(jié)構(gòu)，密封尾部分別與承口和插口貼合。
[0037]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中所述第一環(huán)形豎壁與承口軸線的夾角為85°?88°，所述第二環(huán)形豎壁與承口軸線的夾角為80°?84°。
[0038]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中承口的材質(zhì)為球墨鑄鐵。
[0039]本發(fā)明具有錨定結(jié)構(gòu)的承插式管道接口，其中管徑為D