CN108443616A - 一种抗震螺纹式管道连接件 - Google Patents

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甄立斌
王书锐
王鑫
沙鑫磊
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
    • F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation

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Abstract

本发明公开了一种抗震螺纹式管道连接件，包括连接件承口、连接件插口、止水橡胶圈、承口法兰盘、插口法兰盘五部分。连接件承口内设置环形凸起和内螺纹；插口管道的设置一圈环状凹槽和外螺纹，为方便安装，对连接件各部分均作了15～45度坡度处理。连接件插口安装过程中，止水橡胶圈受挤压变形，在插口环形凹槽处固定，加强密封和止水的效果。当管道受拉力较小时，抗拔力由连接件插口和止水橡胶圈间的摩擦力提供；当拉力大于摩擦力时，插口环形凹槽被拉开一定距离后，连接件承口的内螺纹和插口的外螺纹接触咬合，防止连接件继续拉脱，从而达到限制管道过度变形失效的功能。

Description

一种抗震螺纹式管道连接件
技术领域
本发明涉及一种连接管道的抗震螺纹式连接件，是一种能够抵抗大变形的管道连接件。
背景技术
地下管线在生命线工程中扮演着至关重要的角色，它们埋置于地下，用于水等多种介质的输送。由于埋地管线通常以网络系统的形式发挥其功能，分布地域广阔，因此，不可避免的会穿过不同地质条件的场地，其中就包括地震活动活跃的地带。在这些地下管线中，管道节点是一个重要的连接点，同时又是非常薄弱的地方，对场地条件变化的敏感程度高。根据近些年世界各地的地震灾害调查和研究表明，埋地管线在强烈地震后会遭受脱节、断裂等破坏而丧失功能，进而引起爆炸、水灾、化学气体泄漏等一系列的次生灾害，严重危及人民的生命财产安全，阻碍震后抢修工作。
目前，在地下管线的连接中，多用其柔性构造搭配密封圈，虽然保证了用于适应温度变化引起的位移变形，但是当大地震发生，管道节点的变形将不能满足抗震所需的位移时，管道节点就在巨大的拉力下发生变形、脱落，造成破坏。所以，发明一种结构简单、安装方便，适用性强，能够提高管道接口的变形协调能力的管道连接件，对提高城市管线的安全性和保证城市生命线系统在应对突发灾害时的应急能力十分重要！
发明内容
本发明的具有限位功能的螺旋式管道连接件口涉及一种用于连接球墨铸铁管道的抗震连接件。其目的是为了提供一种能提高埋地管线接口抗拉承载力，优化埋地管线抗震性能，有效减少管道接口处地震灾害，延长管道接口寿命，降低管道灾后修复和维护成本的承插式管道连接件。
本发明涉及的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：包括连接件承口(1)、连接件插口(2)、止水橡胶圈(3)、承口法兰盘(4)和插口法兰盘(5)。承口法兰盘(4)设置在连接件承口(1)的末端，插口法兰盘(5)设置在连接件插口(2)的末端。
连接件承口(1)靠近端口处有一圈半圆型凸起(1a)，止水橡胶圈(3)安装在半圆型凸起(1a)的位置。
连接件承口(1)的管壁远离承口法兰盘(4)内侧有环形凸起的内螺纹(1b)，内螺纹(1b)与连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)相配合，旋进连接件插口(2)。
连接件插口(2)尾部有一圈环型凹槽(2a)，卡住止水橡胶圈(3)，使其安装更加牢固，同时定位最终连接件插口(2)的位置。
连接件承口(1)的环形凸起内螺纹(1b)高出管道内壁1cm，末端设计成30～45度斜坡，使连接件插口(2)更好旋入。
连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)高出管道外壁1cm，末端设计成30～45度斜坡，使连接件插口(2)更好旋入。
连接件承口(1)的环形凸起内螺纹(1b)和连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)的牙型使用锯齿形或梯形，提高连接件的抗拔能力，同时螺纹的公称直径、螺距、线数和旋向要相互配合。
承口法兰盘(4)与连接件承口(1)焊接，插口法兰盘(5)与连接件插口(2)焊接，承口法兰盘(4)、插口法兰盘(5)的形状为圆盘形，上面开6～8个螺栓孔，作用是与上、下节管道通过螺栓孔与连接件承口(1)、插口法兰盘(5)连接。连接件承口(1)和插口法兰盘(5)的材质为球墨铸铁或者碳素钢。
本发明的技术方案是：
1)将止水橡胶圈安装在连接件承口环形凸起位置，旋入连接件插口，使连接件插口处的凹槽和止水橡胶圈位置重合。
2)止水橡胶圈用于连接件的密封和防水。
3)管道连接件受到轴向拉力较小时，连接件的抗拔力主要由连接件插口与止水橡胶圈的摩擦力提供。
4)当拉力大于连接件与止水橡胶圈的摩擦力时，连接件插口被拉动，止水橡胶圈和连接件插口产生滑动。
5)当插口凸起的外螺纹被拉动到连接件承口内螺纹，被内螺纹卡住，此时的抗拔力主要内、外螺纹的端承力提供。内、外螺纹的端承力远大于插口与止水橡胶圈的摩擦力，可以防止管道插口被继续拉动。
6)且由于内、外螺纹都具有一定的宽度，提高了螺纹的侧向抗剪刚度。使其不至于向外侧变形过大，导致连接件插口被拔出。
7)当管道承受大变形时，由于连接件内螺纹的存在，起到限位的作用，管道的拉伸变形被限制，不易被拉坏，而现有的普通管道接口常会因抗拉承载力过小，出现接口被拉坏现象。
8)本发明所描述的抗震管道连接件，在连接件达到极限变形之后，所设计的内螺纹(1b)和外螺纹(2b)所提供的抗拉承载力大于节段拼装管道中每一段管体所受的周围土体约束力，从而保证单个管道接口受拉变形达到极限后，每根管道能带动相临管道一起滑动，并将管道变形传递到临近管道接口，最终实现抵抗管道周围土体大变形的能力。
本发明抗震螺纹式管道连接件，材质为球墨铸铁或者碳素钢。
本发明抗震螺纹式管道连接件，适用管径为DN80～DN400。
与现有承插式管道接口相比，本发明具有以下优点：
1)各零部件加工方便。在连接件承口的管壁内侧设置一圈环形凸起和内螺纹，在管道插口设置一圈环形凹槽和外螺纹。
2)连接件拼装简单。将止水橡胶圈(3)安装到承口环形凸起(1a)位置后，插入管道插口(2)，当插口的外螺纹(2b)和承口的内螺纹(1b)相接触时，开始旋入。等旋入完成后，继续插入，直至插口环形凹槽(2a)将止水橡胶圈卡住。本发明对连接件承口、插口的尾端和螺纹都进行的坡度处理，方便安装。
3)具有良好的抗拔能力。普通管道的受到拉力后，主要由止水橡胶圈和管道间的摩擦力提供，当管道大于摩擦力后，管道接口被拉开。本发明当连接件被拉动一定位移后，管道插口的凸起外螺纹被承口凸起的内螺纹卡住。螺纹之间的咬合所提供的抗拉承载力远大于止水橡胶圈和管道间的摩擦力，使得管道的抗拔能力有很大的提高。
4)本发明能够抵抗断层错动等大变形对管道的反应。本发明所设计的螺纹之间的咬合提供的抗拉承载力大于节段拼装管道中每一段管体所受的周围土体约束力，单个管道连接件受拉变形达到极限后，每根管道能带动相临管道一起滑动。通过每一连接件的限定位移，将大变形分担到各个连接件，从而避免某一连接件位移过大导致破坏，最终实现抵抗管道周围土体大变形的能力。
5)延长了结构的使用寿命。普通管道抗拔力主要由止水橡胶圈摩擦力提供，而随着橡胶圈的老化和松动，管道的抗拔能力大幅下降，管道接口很容易被拉坏。本发明的管道连接件，限位装置主要由金属材料构成，不存在老化、不易变形，可以有效的提高接口的使用寿命。
6)降低了管道的维护成本。本发明设计的构件比较少，且刚度较大，不宜损坏。同时安装完成后，金属限位环挤压橡胶，还能起到很好的止水密封效果。因此管道接口不易发生泄漏，降低了维护成本。
7)提高管道的运输能力。本发明的抗震螺纹式管道连接件，有效的提高了管道的安全性、稳定性和耐久性，因此管径可以设计的更大，增大了管道的运输能力。
8)适用于多种规格尺寸的管道。本发明通过承口、插口处的法兰盘与上下节管道连接，不改变原有管道的尺寸、结构，适用性强，易于更换。本发明的主要创新点是尺寸可以根据管径大小进行调节。如连接件插口上凹槽的深度、螺纹凸起高度、金属限位环的尺寸和等。通过调整这些尺寸的大小，使得本发明能够适用于管径为DN80～DN400的球墨铸铁或者碳素钢。
附图说明
图1为本发明所提供的实施例安装前外形图。
图2为本发明所提供的实施例安装后外形图。
图3为本发明所提供的实施例安装前剖面图。
图4为本发明所提供的实施例安装过程中剖面图。
图5为本发明所提供的实施例安装后剖面图。
图6为本发明所提供的实施例受力变形后示意图。
图7为本发明连接件承口示意图。
图8为本发明连接件插口示意图。
具体实施方式
下面结合附图详述本发明：抗震螺纹式管道连接件包括连接件承口(1)、连接件插口(2)、止水橡胶圈(3)、承口法兰盘(4)和插口法兰盘(5)。
先将止水橡胶圈(3)安装在连接件承口(1)环形凸起(1a)位置；
安装好止水橡胶圈(3)后，将连接件插口(2)插入承口(1)，插入前可先在止水橡胶圈涂一层润滑剂，方便安装。
将止水橡胶圈(3)安装到承口环形凸起(1a)位置后，插入管道插口(2)，当插口的外螺纹(2b)和承口的内螺纹(1b)相接触时，开始旋入。等旋入完成后，继续插入，直至插口环形凹槽(2a)将止水橡胶圈卡住。
所述环形凸起内螺纹(1b)的高度为1/2～2/3倍的管壁厚度，作用是配合连接件插口环形凸起外螺纹(2b),旋进连接件插口(2)，当连接件插口环形凹槽(2a)和止水橡胶圈(3)被拉开时，卡住环形外螺纹(2b)，防止连接件插口(2)被拔出。
所述环形凸起(1a)的高度为1/3～1/2倍的管壁厚度，作用是定位和固定止水橡胶圈(3)。

Claims (7)

1.一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：包括连接件承口(1)、连接件插口(2)、止水橡胶圈(3)、承口法兰盘(4)和插口法兰盘(5)；承口法兰盘(4)设置在连接件承口(1)的末端，插口法兰盘(5)设置在连接件插口(2)的末端；
连接件承口(1)靠近端口处有一圈半圆型凸起(1a)，止水橡胶圈(3)安装在半圆型凸起(1a)的位置；
连接件承口(1)的管壁远离承口法兰盘(4)内侧有环形凸起的内螺纹(1b)，内螺纹(1b)与连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)相配合，旋进连接件插口(2)；
连接件插口(2)尾部有一圈环型凹槽(2a)，卡住止水橡胶圈(3)，使其安装更加牢固，同时定位最终连接件插口(2)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：连接件承口(1)的环形凸起内螺纹(1b)高出管道内壁1cm，末端设计成30～45度斜坡，使连接件插口(2)更好旋入。
3.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)高出管道外壁1cm，末端设计成30～45度斜坡，使连接件插口(2)更好旋入。
4.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：连接件承口(1)的环形凸起内螺纹(1b)和连接件插口(2)的环形凸起外螺纹(2b)的牙型使用锯齿形或梯形；
承口法兰盘(4)与连接件承口(1)焊接，插口法兰盘(5)与连接件插口(2)焊接，承口法兰盘(4)、插口法兰盘(5)的形状为圆盘形，上面开6～8个螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：连接件承口(1)和插口法兰盘(5)的材质为球墨铸铁或者碳素钢。
6.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：所述环形凸起内螺纹(1b)的高度为1/2～2/3倍的管壁厚度。
7.根据权利要求1所述的一种抗震螺纹式管道连接件，其特征在于：所述环形凸起(1a)的高度为1/3～1/2倍的管壁厚度。
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