专利名称：具有锚定结构的承插式管道接口及其安装方法
技术领域：
本发明涉及一种具有锚定结构的承插式管道接口结构，特别是用于球墨铸铁管的具有锚定结构的承插式管道接口结构。
背景技术：
具有锚定结构的承插式管道接口结构简单，安装方便，在市政工程、输油输气等领域中有着广泛的应用。其中，锚定结构为挡块(或类似部件)的承插式管道接口更是得到广大用户的青睐。这种接口一般包括承口和插口，在插口上设置插口挡环，将插口插入承口中后，从挡块安装槽中插入挡块，通过挡块将插口锚定在承口中，防止插口与承口的连接脱离。这类接口中，挡块是接口连接可靠性的一个重要保证，挡块一旦脱落，接口连接性能受损，甚至会导致插口从承口中脱离。因此，如何在接口的安装和使用过程中保证挡块不脱落是本领域技术人员所关注的一个重要技术问题。如图la、图Ib所示，这是目前常用的一种承插式管道接口，承口 111端部具有径向向内延伸形成的环形壁113，在该环形壁113上开设有挡块安装槽114，插口 110上设有凸起117，锚定元件为挡块115，在挡块115上设有防滑脱凸起116。插口 110插入承口 111 中，将挡块115上的防滑脱凸起116对准挡块安装槽114装入，并沿插口 110管道圆周向旋转挡块115，使挡块115上的防滑脱凸起116置于环形壁113的后面，并接着安装下一块挡块115。当所有挡块115安装完毕后，用钢带112或其它锁紧物将挡块115紧箍在插口 110 的外管壁上。当插口 110受到向外拔出的力时，插口 110上的凸起117作用于挡块115左端面，挡块115上的防滑脱凸起116作用于承口 111的环形壁113的轴向内斜面118，因而能够防止插口 110滑脱。虽然这种承插式管道接口在实际应用中已被证实很成功，但它在实际应用中还存在进一步改进的必要。例如，固定挡块的步骤比较繁琐，需要在挡块安装完毕后用钢带捆扎，增加安装步骤；同时，由于在外力的作用下，插口会沿轴向移动，多次的轴向移动容易造成固定挡块的钢带松脱、甚至断裂；并且，钢带等其它锁紧物直接与外部环境接触，容易受环境影响腐蚀失效，失去锁定功能，导致挡块脱落，此外，使用钢带成本较高。中国专利文献CN101506567A公开了一种具有锚定结构的承插式管道接口，如图 2a、图2b所示，该接口包括起锚定作用的锁定件42、44，将管道62的插端60插入套接件12 中，锁定件42、44分别从边缘20的四条槽中装入，将锁定件42、44沿插端60的外周面旋转到锁定位置后，在锁定件42、44上，位于两锁定部分5254之间设一保持件46，保持件46 支承在面对的边缘20以至锁定件42、44不可再转动，也就是说，通过保持件46将锁定件 42、44紧紧地箍在插端60的外壁上。可见，相对于图la、图Ib所示的承插式管道接口，文献CN101506567A的管道接口作了进一步的改进，克服了图la、图Ib所示管道接口的某些缺陷，但是，其并不完美，仍然存在需要改进的地方。例如，其边缘20上开槽过多，导致套接件12机械强度降低；保持件46的一部分裸露在外面，安装过程中容易划伤，损坏其性能，并且，长期裸露在外，直接受外部环境腐蚀，大大减少了其使用寿命；同时，保持件46仅依靠其与面对的边缘20的挤压力固定，固定不稳定，容易脱落。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锚定式管道接口，它结构简单，安装方便，防止挡块滑脱，连接牢固、可靠。本发明一种具有锚定结构的承插式管道接口，包括承口、插口和若干挡块，承口的端部径向向内延伸形成一环形壁部，并在环形壁部上开设有至少一个挡块安装槽，插口的端部设置插口挡环，其中所述挡块包括一弧形面板、橡胶块和在面板上设置的至少一组凸起，面板上设置固定孔；固定孔内固定安装有橡胶块，橡胶块与面板的总高度h等于或略大于承口内径尺寸hi与插口外径尺寸h2之差。挡块上的凸起与挡块安装槽对齐后，挡块可插入承口与插口之间，并沿插口的圆周向旋转安装到适当位置，挡块上的橡胶块位于环形壁部的轴向内斜面与插口挡环之间。上述技术方案中的橡胶块通过挡块上的固定孔固定到挡块面板上，因此，橡胶块固定牢靠，在安装和长期使用中橡胶块不易脱落。橡胶块还位于承口端部的环形壁之后，其至少受到承口内壁、环形壁的轴向内斜面的挤压，橡胶块固定到挡块上后，与挡块的总高度等于或略大于承口与插口之间的最大间隙能确保不论挡块位于承口与插口之间何种位置橡胶块都能受到承口内壁的挤压从而将挡块紧固在插口外壁，因此能够有效地防止挡块移位，甚至脱落。并且，在管道使用中，随着插口受到的轴向向外的拔出力，橡胶块受到轴向力的进一步挤压，压缩量增大，产生了更大的径向力，进一步将挡块紧压在插口外壁，确保了挡块的固定，防止了挡块脱落，使承口与插口之间可靠连接。可见，在安装和长期使用中，橡胶块能有效地防止挡块的脱落，保证了承口与插口之间可靠、稳固地连接。另外，橡胶块是置于承口端部的环形壁的轴向内斜面之后，与外界不直接接触，因此，在管道安装的过程中不会被划伤，同时也不会受到外部环境的直接腐蚀，从而延长了橡胶块的使用寿命，进而延长了管道接口的使用寿命。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述橡胶块的下部具有倒锥形设计的固定柱，固定孔的形状与固定柱相适应，橡胶块的右端壁与面板的右端面平齐。倒锥形的固定柱为下部小上部大的一种锥形体。由于其下部小，因此，便于插入挡块上的固定孔中；由于其上部大，因此，当插入到固定孔中后，不容易脱落。挡块的面板右端面下边缘与插口挡环相接触以传递止脱力，如果插口挡环与橡胶块相接触，止脱力可能导致橡胶块从固定位置脱落，为防止橡胶块脱落，本申请将橡胶块的右端壁与挡块的面板的右端面平齐，避免插口挡环上的止脱力作用到橡胶块上，从而避免其脱落。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述橡胶块的上部沿接口的轴向设有左右两个斜面，左斜面的中上部沿横向设有一个横向槽。橡胶块上部设置右斜面主要是为了减小橡胶块从挡块安装槽装入时的阻力，便于安装。橡胶块上部设置左斜面主要是保证挡块上的凸块与承口端部环形壁的轴向内斜面充分接触。橡胶块在挡块的安装时受到挤压变形，挤压变形就会导致橡胶块受到的摩擦力增大，这增加了挡块安装阻力，影响了挡块安装。对此，本申请创造性地在橡胶块左斜面的中上部沿横向开设一个横向槽，为橡胶块的挤压变形留出空间，减少橡胶块的变形力，方便了挡块的安装。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述橡胶块的左斜面与挡块板面间的夹角和凸块左斜面与挡块板面间的夹角β —致。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述凸起包括至少两个凸块，固定孔位于相临的两个凸块之间。将固定孔开设与两个凸起之间，能够使橡胶块固定更加牢固，防止挡块插入承口与插口之间后沿插口的圆周向旋转时，橡胶块位置改变。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述挡块的左边缘上设有防翘棱， 并在挡块前后两侧位于防翘棱的位置设有缺口。挡块为一弧形板状结构，在制造加工和安装使用的过程中，受温度等因素影响，挡块左边缘容易翘曲变形，为了克服这一技术难点，本申请创造性地在左边缘上设置防翘棱。 挡块是通过手工安装的，挡块的两侧位于防翘棱的位置处设置的缺口便于安装者用手推进挡块，并推动挡块沿插口外壁周向滑动。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述挡块的面板的右端面的下边缘具有外凸的弧形截面，以使挡块与所述插口挡环的接触位相配合。插口挡环与挡块的面板的右端面下边缘相接触以传递止脱力。现有技术中插口挡环与挡块的接触部位一般为内凹的弧形截面或为直角截面，将挡块面板右端面下边缘设置为与插口挡环的接触部位形状相配合的外凸的弧形截面可以改善挡块的受力特性，减少管道轴向运动对插口挡环带来的剪切力，延长接口使用寿命。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述挡块的圆周向长度略小于挡块所在圆周周长除以挡块数量的值，且挡块上的各组凸起的圆周向长度约为挡块圆周向长度的一半并且均勻分布。将挡块的圆周向长度设置为略小于挡块所在圆周周长除以挡块数量的值，这样在安装最后一个挡块时可以留给最后一个挡块的圆周向长度空间比挡块的圆周向长度大，因此，最后一个挡块装入挡块安装槽后可以沿插口外壁旋转一定距离，以将挡块上的防滑脱凸块与挡块安装槽错开，防止最后一个挡块脱落。挡块上的各组凸起的总宽度约为挡块圆周向长度的一半并且均勻分布，有利于承口与挡块接触部位受力均勻。本发明具有锚定结构的承插式管道接口，其中所述凸块左斜面与挡块板面间的水平夹角β为承口环形壁部内斜面水平夹角θ与插口最大允许偏转角的和，并且所述凸块的右斜面的水平夹角小于90°，且大于凸块左斜面的水平夹角β的角度。实际使用中，受外力影响，插口会相对于承口偏转。插口相对于承口偏转后，位于偏转轴线最上和最下的两个挡块上的防滑脱凸块与承口端部的环形壁的轴向内斜面接触位置会发生变化，甚至会导致它们之间的接触消失即之间不相互接触，影响了接口锚定性能。研究发现，将凸块左斜面与挡块板面间的角度β取承口环形壁部内斜面水平角θ与插口最大允许偏转角的和后，管道偏转后偏转轴线最上与最下的两个挡块上凸块上侧或下侧都能最大限度地与铸管斜面接触，保证了接口的锚定性能，这一点已通过实验证实。此外， 凸块的右斜面的水平夹角取一个小于90°，且大于凸块左斜面的水平夹角β的角度，是为了保证挡块凸起左斜面在受到挤压力时，不至于导致挡块倾覆。本发明还提出了对应以上各种接口技术方案的安装方法将管道承口内清理干净，并安装密封胶圈，在密封胶圈上涂抹润滑剂；将另一支管道的插口安装到上述管道的承口内；准备上述各技术方案中所述的挡块；将上述挡块沿着所述管道承口上的挡块安装槽插入承口内，并使挡块沿着插口圆周向旋转滑动到位，然后再装入下一挡块；安装最后一挡块，使该挡块上的凸起偏离安装槽的位置。本发明所提供的具有锚定结构的承插式管道接口的安装方法，安装方便、快捷，防滑脱能力强、效果好。下面结合附图对本发明具有锚定结构的承插式管道接口作进一步说明。
图Ia为现有技术中承插式管道接口的主视剖视图；图Ib为图Ia的左视图；图加为现有技术中承插式管道接口的主视剖视图(中国专利文献 CN101506567A)；图2b为图加的左视图；图3为本发明具有锚定结构的承插式管道接口的主视剖视图；图4为本发明具有锚定结构的承插式管道接口中承口的轴测图；图5为本发明中挡块的轴测图(未安装橡胶块)；图6为本发明中挡块的轴测图；图7为本发明中橡胶块的轴测图；图8为图5中沿A-A截面的剖面图；图9为本发明具有锚定结构的承插式管道接口的主视剖视图(接口偏转状态)；图10为本发明中挡块受力示意图。
具体实施例方式如图3所示，在本发明中，承口 1为一管道的一端，相应地，其另一端为插口，插口 10为另一管道的一端，相应地，其另一端为承口。结合图4所示，承口 1的端部具有径向向内延伸形成的环形壁部3，在环形壁部3上开设有两个挡块安装槽4 ；插口 10上有插口挡环7 ；结合图5、图6所示，挡块5包括一弧形面板51、橡胶块12和在面板51上设置两组防滑脱凸起52，每组凸起52中含有两个防滑脱凸块6，在两个凸块6之间的面板51上开设有固定孔2，挡块5的左边缘上设置防翘棱8防止挡块左边缘翘曲，在挡块5的前后两侧位于防翘棱8的位置开设有缺口 9，以便于安装时安装者推进挡块5，并推动挡块5沿插口 10外壁环向滑动，结合图8所示，挡块面板51的右端面下边缘具有弧形截面25，其与插口挡环7 相配合能够改善挡块5的受力条件，并减小插口挡环7受到的剪切力；挡块5的宽度不宜过宽，应略小于挡块5所在圆周周长除以挡块5数量的值；挡块5上所有防滑脱凸块6的总宽度约为挡块5宽度的一半，以利于承口 1与挡块5接触部位受力均勻；为便于搬运和对挡块 5进行喷漆等有关操作，在挡块5上还设置有吊挂孔11。一般的，挡块5的数量不宜过少， 应至少为两块，本实施方案中有两块以上。结合图7所示，橡胶块12下有一个固定柱13，固定柱13插入固定孔2中方便地将橡胶块12固定安装在挡块5上，并且，固定柱13为倒锥设计，可以防止橡胶块12脱落，固定后，橡胶块12的右端壁21与挡块面板51的右端面22平齐。将挡块5安装到管道接口中后，橡胶块12使挡块5紧紧地压在插口 10的外表面上。橡胶块12左斜面23的中上部有一个横向槽14，当挡块5安装到承口 1与插口 10之间的过程中，橡胶块12会受到承口 1 内表面的挤压，使橡胶块12变形，横向槽14为橡胶块12的压缩变形留出空间，减少橡胶块 12的变形力，方便安装。橡胶块12的左右两侧都设有斜面，右斜面M利于挡块5的安装， 左斜面23与承口 1端部环形壁3的内斜面16形状相适应；橡胶块12装配到挡块面板51 上后，橡胶块12与挡块面板51的净高度等于或略大于承口 1内径尺寸hi与插口 10外径尺寸h2之差；本实施方案中左斜面23与挡块面板51间的夹角和凸块左斜面15与挡块面板51间的水平夹角β —致。如图8、图9所示，挡块5上的防滑脱凸块左斜面15与挡块面板51间的夹角为β， 环形壁部内斜面16的水平夹角为θ，一般地，挡块5上凸块左斜面15的角度β大小为环形壁部3上的斜面16的角度θ与管道最大允许偏转角(即一节管道相对于另一节管道的最大允许偏转角，该最大允许偏转角度视管接口的型号来确定)的和，主要是为了兼顾偏转后，最上与最下的两个挡块5上的防滑脱凸块6的左斜面都能与内斜面16较好地接触。图10为挡块5受力点位置示意图，从图10中可以看出，挡块5承受轴向推力Fl 的受力点在受力面上靠近受力点的作用力F2的方向延长线的外侧，这样当插口 10受到轴向力时，可以使挡块5紧紧的贴在插口 10外表面。当挡块5上的凸块左斜面15的角度β 确定后，该凸块右斜面17的水平夹角取小于90°且大于凸块左斜面的水平夹角β的角度可以满足上述设计要求。本发明承插式管道接口的安装步骤第一步，准备好挡块5、管道(管道的一端为承口 1、另一端为插口 10)；第二步，将承口 1内污物清理干净，安装上起密封作用的密封胶圈30，在密封胶圈 30上涂上润滑剂，然后，将另一管道的插口 10安装到处理好的承口 1内，安装到适当位置后进行下一步；第三步，将挡块5沿承口 1的环形壁部3上的安装槽4插入承口 1内，挡块5到位后，将挡块5沿插口 10外壁旋转滑动，然后再装入下一挡块5 ；第四步，最后一个挡块5安装到适当位置后，将最后一个挡块5沿插口 10外管壁向左或向右旋转约1/4个挡块5长度的距离，使挡块5的防滑脱凸块6离开安装槽4的位置，防止最后一个挡块5从安装槽4的位置脱落；第五步，重复上述步骤，安装下一个承口 1与插口 10，直至所有管道安装完毕。本发明中所述的管道为硬质管道，如球墨铸铁管、抗压塑料管等。上述实施例中，一个挡块5上设计了两组防滑脱凸起，而在实际应用中，根据需要也可以设计一组或多组防滑脱凸起，相应地，在保证承口 1强度的前提下，在承口 1的边缘 3上可以设置一个或多个挡块安装槽4。上述实施例中，每个凸起设计了两个防滑脱凸块，而在实际应用中，根据需要也可以设计一个或多个防滑脱凸块，每两个相临的凸块之间均可设置橡胶块。因此，对本领域技术人员来说，在本发明技术方案的范围内可以对上述实施例进行多种无需要付出创造性劳动的变换，这些变换获得的技术方案也均将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种具有锚定结构的承插式管道接口，包括承口(1)、插口(10)和若干挡块(5)，所述承口(1)的端部径向向内延伸形成一环形壁部(3)，并在环形壁部(3)上开设有至少一个挡块安装槽G)，所述插口(10)的端部设置插口挡环(7)，其特征在于所述挡块( 包括一弧形面板(51)、橡胶块(1 和在面板(51)上设置的至少一组凸起(52)，所述面板(51) 上设置固定孔O)；所述固定孔O)固定安装有橡胶块(12)，所述橡胶块(1 与面板(51) 的总高度h等于或略大于承口⑴内径尺寸hi与插口(10)外径尺寸h2之差。
2.根据权利要求1所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于所述橡胶块 (12)的下部具有倒锥形设计的固定柱(13)，所述固定孔( 的形状与固定柱(1 相适应， 所述橡胶块(1 的右端壁与面板(51)的右端面0 平齐。
3.根据权利要求2所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于所述橡胶块 (12)的上部沿所述接口的轴向设有左右两个斜面03，对)，左斜面的中上部沿横向设有一个横向槽(14)。
4.根据权利要求3所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于所述橡胶块的左斜面03)与挡块面板(51)间的夹角和凸块左斜面(15)与挡块面板(51)间的水平夹角β —致。
5.根据权利要求4所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于所述凸起 (52)包括至少两个凸块(6)，所述固定孔⑵位于相临的两个凸块(6)之间。
6.根据权利要求1至5任一项所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于 所述挡块( 的左边缘上设有防翘棱(8)，并在挡块( 的前后两侧位于防翘棱(8)的位置设有缺口(9)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于 所述挡块的面板(51)的右端面0 的下边缘具有外凸的弧形截面(25)，以使挡块(5)与所述插口挡环(7)的接触位相配合。
8.根据权利要求1至5任一项所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于 所述挡块(5)的圆周向长度略小于挡块(5)所在圆周周长除以挡块(5)数量的值，且挡块 (5)上的各组凸起(52)的圆周向长度约为挡块(5)圆周向长度的一半并且均勻分布。
9.根据权利要求1至5任一项所述的具有锚定结构的承插式管道接口，其特征在于 所述凸块左斜面(1 与挡块面板(51)间的水平夹角β为所述承口(1)环形壁部的内斜面(16)水平夹角θ与插口(10)最大允许偏转角的和，并且所述凸块右斜面(17)的水平夹角小于90°，且大于凸块左斜面的水平夹角β。
10.一种具有锚定结构的承插式管道接口的安装方法，具体包括如下安装步骤a、清理管道承口(1)，安装密封胶圈(30)，并在密封胶圈(30)上涂抹润滑剂；b、将另一管道的插口(10)安装到上述管道的承口(1)内；C、准备如权利要求6至9之一所述的挡块(5)；d、将上述挡块( 沿着所述铸管承口(1)上的挡块安装槽(4)插入承口(1)内，并使挡块( 沿着插口(10)圆周向旋转滑动到位，然后再装入下一挡块(5)；e、安装最后一挡块(5)，并使该挡块(5)上的凸起(52)偏离挡块安装槽的位置。
全文摘要
本发明公开了一种具有锚定结构的承插式管道接口，该接口的挡块上具有至少一组防滑脱凸起，在每组凸起的凸块之间的挡块板面上设置固定孔，将橡胶块通过固定孔固定到挡块上。挡块从承口端部的环形壁上的挡块安装槽插入到承口与插口之间后，沿插口外壁周向旋转使挡块安装到适当位置，固定到挡块上的橡胶块被置于承口端部环形壁内斜面的右侧，同时，橡胶块将挡块紧压于插口外表面上，能够有效地防止挡块移位，甚至脱落。本发明的具有锚定结构的承插式管道接口结构简单，安装方便，防滑脱能力强，应用范围广泛。
文档编号F16L25/10GK102297297SQ20111022448
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者习杰, 刘俊锋, 刘志丽, 徐军, 李九狮, 李从发, 李军, 杨楚谋, 符坚, 闫国栋 申请人:新兴铸管股份有限公司