管节连接结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种管节连接结构。


背景技术：

2.一些场合中需要对管节进行对接，形成所需长度的管体。例如，隧道的建设过程中，管幕施工时需要用到顶管，顶管需要逐渐增加管节来实现推进。顶管的各钢管节通常采用在现场焊接连接的形式，焊接可以是人工焊或全位置管道自动焊，焊接虽然成本低，但是也存在施工效率低、环境污染大、质量难保证等缺点，相比较而言，非焊接的管节连接方式具有突出的优势。
3.现有的非焊接式的管节连接方式主要包括：1、承插式，即在管节一端设置扩大口，相应管节的对应端插接到扩大口内并锁紧；2、环箍式，即在管节接口处套设环箍，给环箍施加预紧力固定管节；3、法兰式，即在接口处设置法兰，通过法兰将管节连接在一起，法兰可以是外法兰或内法兰。
4.但是，小口径的管幕内径通常在30~80cm，由于顶管的各个管节需要被顶推至土体中，因此要求外壁等径且光滑，因而承插式、环箍式和外法兰式结构不适用；而管幕内径较小，内部没有足够的操作空间进行内法兰的连接操作。因此，目前的上述三种常见非焊接管节快速连接方式对于小口径的管节并不适用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种管节连接结构，能够在保证外壁平整的情况下实现管节的连接。
6.本实用新型中采用如下技术方案：
7.管节连接结构，包括第一管节和第二管节，各管节均包括筒状管体；第一管节的轴向一端设有承插管，承插管凸出第一管节的端面，供第二管节的对应端套设并沿径向定位；管节连接结构还包括用于夹设在第一管节和第二管节的端面之间的锁止片；所述承插管上设有连接孔，供锁止片通过紧固件固定在承插管的外侧面上；锁止片与第一管节的轴向相邻部位、锁止片与第二管节的轴向相邻部位均设有榫卯结构；榫卯结构包括设置在锁止片上的榫槽和/或榫头，以及对应地设置在相应筒状管体上的榫头和/或榫槽；所述榫槽为收口结构，所述榫头的形状与榫槽适配以与榫槽沿筒状管体的轴向形成定位。
8.有益效果：采用上述技术方案，第一管节与第二管节之间能够通过承插管实现径向定位，并能够通过榫卯结构同时与锁止片连接从而实现轴向定位，而锁止片能够通过紧固件固定到承插管的外侧面上，保证整个管节连接结构的稳定性，从外部实现了管节的连接，并且锁止片能够与第一管节和第二管节的外周面形成平整表面，满足相应的使用需求。
9.作为一种优选的技术方案：所述榫头为燕尾结构，所述榫槽的形状与榫头吻合，也为燕尾结构。
10.有益效果：燕尾结构的榫头和榫槽为常规榫卯结构，便于设计和加工。
11.作为一种优选的技术方案：所述承插管的末端的外周面上设有环形台阶，环形台阶形成密封圈槽，密封圈槽内设有管节密封圈。
12.有益效果：采用上述技术方案能够保证管节连接处的密封性能，满足止水要求。
13.作为一种优选的技术方案：所述管节密封圈的外周面上设有环形凸起，环形凸起的横截面为三角形，靠近第一管节的侧面为竖直面，远离第一管节的侧面为斜面。
14.有益效果：采用上述技术方案便于第二管节向承插管上套设，并且能够更好地避免水向管节内部渗入。
15.作为一种优选的技术方案：所述承插管的内壁上沿周向均布有加强筋，加强筋沿承插管的轴向延伸。
16.有益效果：采用上述技术方案能够提高第一管节与第二管节的连接强度，有利于降低对承插管自身强度的要求。
17.作为一种优选的技术方案：所述加强筋的长度方向两端设有坡面，坡面使得加强筋凸出承插管的内壁的高度向加强筋的对应端末端逐渐减小。
18.有益效果：采用上述技术方案有利于减轻重量、节省材料，并且避免管内形成尖锐部位。
19.作为一种优选的技术方案：各榫槽的槽侧壁所在的平面平行于筒状管体相应位置的径向，各榫头的宽度方向两侧的侧面所在的平面平行于筒状管体相应位置的径向；所述锁止片在固定到管节上的榫槽或榫头时能够产生弹性变形以与榫槽或榫头装配到位。
20.有益效果：榫槽的槽侧壁采用上述布置形式有利于保证榫卯结构的连接强度和受力均匀性。
21.作为一种优选的技术方案：与同一锁止片对应的各榫槽的槽侧壁所在的平面相互平行，与同一锁止片对应的各榫头的两个侧面相互平行，并且均平行于锁止片的弧长中点的法向。
22.有益效果：采用上述技术方案便于锁止片的装配。
23.作为一种优选的技术方案：所述锁止片设有n片，n≥3，各锁止片首尾依次相接，围成完整圆环。
24.有益效果：采用上述技术方案便于榫卯结构的结合和锁止片的制造及安装。
25.作为一种优选的技术方案：用于固定锁止片的螺栓的头部设有螺栓密封圈，螺栓密封圈用于与锁止片上供螺栓穿过的沉孔的底面密封配合。
26.有益效果：采用上述技术方案能够更好地保证管节连接部位的密封性能。
附图说明
27.图1是本实用新型中管节连接结构的实施例1的管节连接部位的局部示意图；
28.图2是图1的纵剖视图；
29.图3是图2的a-a断面剖视图；
30.图4是图2的b-b断面剖视图；
31.图5是图4中锁止片处于拆卸状态的结构示意图；
32.图6是图2的c-c断面剖视图；
33.图7是图2的d-d断面剖视图；
34.图8是管节的连接过程示意图；
35.图9是图8中e处的局部放大图。
36.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：11、第一管节；12、第二管节；13、榫槽；21、承插管；22、加强筋；23、坡面；24、连接孔；25、环形台阶；26、管节密封圈；27、承插倒角；31、锁止片；32、榫头；33、沉孔；41、螺栓；42、螺栓密封圈。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
40.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
43.本实用新型中管节连接结构的实施例1：
44.如图1图2所示，管节连接结构用于隧道建设过程中的管幕施工，具体为顶管的管节连接结构。图中显示出了相互连接的两节管节的连接部位，为便于清楚地说明本实用新型的技术方案，以下将图1和图2中的两个管节分别称为第一管节11和第二管节12。第一管节11靠近第二管节12的一端设有承插管21，使得第一管节11的对应端形成阳接头；第二管
节12靠近第一管节11的一端能够套设到承插管21上并形成径向定位，使得第二管节12的对应端形成阴接头。如图8和图9，为了便于第二管节12的插接，承插管21的末端设有承插倒角27。第一管节11和第二管节12之间设有锁止片31，用于实现第一管节11和第二管节12的固定连接。
45.具体地，如图2、图3、图8，承插管21为独立零部件，焊接固定在第一管节11的内壁上，焊缝位于承插管21的内端，为环形焊缝，能够起到密封作用。承插管21的壁厚大于第一管节11的壁厚，能够满足第一管节11与第二管节12之间的受力需求。如图7、图8和图9，承插管21的外端的外周面上设有环形台阶25，环形台阶25形成密封圈槽，密封圈槽内设有管节密封圈26，其横截面形状如图9所示，外周面上设有环形凸起，环形凸起的横截面为三角形，左侧侧面为竖直面，右侧侧面为斜面，朝向右上方，便于第二管节12的套接，也有利于提高密封性能。第二管节12的对应端套设在承插管21上，在实现径向定位的同时，第二管节12的内壁通过管节密封圈26与承插管21形成密封配合，用于实现管节间的密封止水。
46.为了提高承插管21的结构强度，所述承插管21的内壁上沿周向均布有加强筋22，加强筋22沿承插管21的轴向延伸，所述加强筋22的长度方向两端设有坡面23，坡面23使得加强筋22凸出承插管21的内壁的高度向加强筋22的对应端端部逐渐减小。
47.如图1、图2、图6，第一管节11和第二管节12靠近锁止片31的一端的端面上均设有榫槽13，榫槽13为燕尾结构，形成收口结构，供锁止片31上的榫头32沿筒状管体的径向嵌入并沿筒状管体的轴向形成定位。管节上各榫槽13的槽侧壁所在的平面平行于筒状管体相应位置的径向；锁止片31上各榫头32的宽度方向两侧的侧面所在的平面平行于筒状管体相应位置的径向。第一管节11背向第二管节12的一端与图1中第二管节12的端部结构相同，第二管节12背向第一管节11的一端与图1中第一管节11的端部结构相同。
48.锁止片31设有三片，如图1和图5，各锁止片31均为圆弧形片，三个圆弧形片对应的圆心角均为120
°
，各锁止片31首尾依次相接，围成完整圆环。承插管21上设有连接孔24，连接孔24为螺纹孔，各锁止片31的长度方向两端分别设有一处沉孔33，供锁止片31通过螺栓41固定在锁止片31的外侧。如图4和图5，用于固定锁止片31的螺栓41的头部设有螺栓密封圈42，螺栓密封圈42位于头部的内端面上，用于与锁止片31上供螺栓41穿过的沉孔33底面密封配合。
49.装配时，如图9，在承插管21的环形台阶25形成的密封圈槽上设置管节密封圈26，将第二管节12的左端向左套设到第一管节11右端的承插管21上，第一管节11的右端面与第二管节12的左端面之间留出间距，该间距与锁止片31的宽度相等。然后，将锁止片31沿管节的径向扣装到承插管21的外周面上，由于各榫槽13的槽侧壁所在的平面平行于筒状管体相应位置的径向，而锁止片31为弧形，因此锁止片31沿管节的径向移动时，其上的榫头32并无法直接嵌入榫槽13内。为了满足安装需求，锁止片31在固定到管节上的榫槽13时能够产生弹性变形，从而可以在锤击等方式的外部作用下产生变形，进而与榫槽13或榫头32装配到位，形成完全适配的榫卯结构。锁止片31安装完成以后，将螺栓41穿过锁止片31上的沉孔33，拧入承插管21上的连接孔24中，此时第一管节11与第二管节12能够通过锁止片31和卯榫结构实现轴向定位和固定通过承插管21实现径向定位，并完成第一管节11与第二管节12的可靠固定，并且能够保证对接后的管节外表面平整。当然，锁止片31的数量越多，越便于榫卯结构的装配到位，但是需要更多的锁止片31安装次数，可以根据实际情况确定锁止片
31的数量。
50.本实用新型中管节连接结构的实施例2：
51.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，锁止片31上设有榫头32，管节上设有榫槽13，有利于减小锁止片31的宽度和重量，也有利于缩短承插管21的轴向尺寸、改善承插管21的受力；而本实施例中，管节上设有榫槽13，而锁止片31上设有榫头32。在其他实施例中，管节和锁止片31上也可以既设置榫槽13、又设置榫头32。
52.本实用新型中管节连接结构的实施例3：
53.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，榫槽13和榫头32均为燕尾形结构，而本实施例中，榫槽13的形状为圆形，榫头32的形状与榫槽13适配，也为圆形。当然，榫头32和榫槽13也可以替换为其他形状，只要将榫槽13设置成收口结构，同时使得榫头32能够与榫槽13沿筒状管体的轴向形成定位，均能够实现本实用新型的目的。
54.本实用新型中管节连接结构的实施例4：
55.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，承插管21上的连接孔24为螺纹孔，锁止片31通过螺栓41固定在承插管21的外侧面上，螺栓41构成紧固件；而本实施例中，连接孔24为光孔，紧固件为铆钉。
56.本实用新型中管节连接结构的实施例5：
57.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，承插管21焊接固定在第一管节11上，而本实施例中，承插管21与第一管节11为一体结构。
58.本实用新型中管节连接结构的实施例6：
59.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，锁止片31的数量为三片，而本实施例中，锁止片31的数量为两片，两锁止片31均为半圆片，与同一锁止片31对应的各榫槽13的槽侧壁所在的平面相互平行，与同一锁止片31对应的各榫头32的两个侧面相互平行，并且均平行于锁止片31的弧长中点的法向，安装时不需使锁止片31产生弹性变形。锁止片31的数量为三片以上时，同样可以使同一锁止片31对应的各榫槽13的槽侧壁所在的平面相互平行，安装时不需使锁止片31产生弹性变形。
60.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。