CN110081252A - 一种柔性管道接口和消力管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性管道接口和消力管道，属于管道领域，包括承头和插接在承头内的插头，插头和承头之间设有柔性传力结构，所述柔性传力结构包括：传力腔，由承头的内壁与插头外壁围成；具有弹性的传力环，被限制在传力腔中以传递作用力，使得插头和承头之间能产生轴向位移和摆角但不能拉脱；在传递作用力时，所述传力环均为面受力。本发明作的传力环在传递作用力时均为面受力，而不是线接触受力，因此力的传递较为充分、稳固，也不容易发生传力环脱出的安全事故，通过这种柔性管道接口形成的消力管道，当形成多个轴向偏移和轴向位移时，能够有效消除或减少管道的应力。

Description

一种柔性管道接口和消力管道

技术领域

本发明涉及管道领域，特别是涉及一种柔性管道接口和消力管道。

背景技术

管道输送是最方便、效率最高的介质输送方式，人们生活的给排水、工业生产的用水、燃气的输送都依靠管道来输送，管道是城市安全的生命线，减少管道的爆漏事故，提高管道运行的安全可靠性，是建设现代化大都市的首要问题。

目前，应用的刚性连接管道和柔性连接管道，在构造上都是安全的，但在使用中，管道承受着温差应力、地基不均匀沉降形成的弯曲应力、管道地面荷载产生的剪切力等多种应力，一旦这些破坏的综合应力超过管道的许用应力，就会造成管道的爆漏。因此，开发消除或减少管道承受应力的管道，是提高管道安全可靠性的最根本方法。

CN 107061902公开了一种抗拉拔柔性管子接口，可以有效阻止插头和承头的拉脱。然而申请人发现，该技术中形成卡口凹位的底部表面的形状为两段弧面，无论横截面为类圆形或者方形的卡环卡入之后，与支撑凸起的接触均为线接触，那么该接口结构在同时承受轴向力和径向力的时候，卡环均有可能产生顺时针的转动，并有机会从内端口滑出。也就是说，相邻两根管子若发生径向弯折错位，两者的连接就会不稳固，会带来非常大的安全事故。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种柔性管道接口，可以使得承头、插头的连接更稳固，并可令管道成为消力的管道，有效提高管道的安全可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

一种柔性管道接口，包括承头和插接在承头内的插头，插头和承头之间设有柔性传力结构，所述柔性传力结构包括：

传力腔，由承头的内壁与插头外壁围成；

具有弹性的传力环，被限制在传力腔中以传递作用力，使得插头和承头之间能产生轴向位移和摆角但不能拉脱；

在传递作用力时，所述传力环均为面受力。

作为本发明的进一步改进，所述作用力包括轴向剪切力和/或径向压力。

作为本发明的进一步改进，所述插头外壁设有台阶部，所述台阶部包括朝向承头端部插入口的竖直平面，以及垂直连接竖直平面的圆柱面，所述传力环内环面的内径略大于圆柱面的外径，内环面与承头内控同轴心。

作为本发明的进一步改进，圆柱面的宽度大于内环面的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述传力环的前端设有第一剪力平面，第一剪力平面能够与竖直平面形成面接触而传递剪切力。

作为本发明的进一步改进，所述承头端部设置有向轴线方向延伸的管扣，所述传力环的后端设有第二剪力平面，所述第二剪力平面能够与管扣的内壁形成面接触而传递剪切力。

作为本发明的进一步改进，所述传力环的外周面抵接承头内壁，传力环处于径向压缩状态。

作为本发明的进一步改进，所述传力环的横截面为矩形或方形。

上述的柔性管道接口，应用于铸铁管的连接，即将两根或者以上的铸铁管通过承头与插头的结合连接到一起。

本发明还公开了一种消力管道，其具有若干个管段，相邻管段通过上述的柔性管道接口串接。

本发明的有益效果是：本发明作的传力环在传递作用力时均为面受力，而不是线接触受力，因此力的传递较为充分、稳固，也不容易发生传力环脱出的安全事故，通过这种柔性管道接口形成的消力管道，当形成多个轴向偏移和轴向位移时，能够有效消除或减少管道承受的应力。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的柔性管道接口，包括承头2和插接在承头2内的插头1。插头1前端安装密封圈3，在插头1的前端外圆9与承头2后端的内孔8是间隙配合，密封圈3处在插头1的凸台6的前面，并以径向受压反弹，实现承头2与接头1之间的密封，达到防水之目的。

在插头1和承头2之间设置有柔性传力结构，用于传递两者之间的作用力。该所述的柔性传力结构包括一传力腔10和一传力环4。

其中传力腔10由承头2端部的内壁与插头1外壁围成。所述的传力环4是具有开口的圆环状，自身具有弹性，该弹性表现为径向胀大弹力，能够通过外力收合开口以缩小外径。当承头2与插头1连接期间，传力环4被限制在传力腔10中以传递作用力，从而使得插头1和承头2之间能产生摆角和轴向位移但不能拉脱。

区别于现有技术以及CN 107061902的技术方案，实施例中承头2、插头1在传递作用力时，传力环4的受力均为面受力，对应的承头2、插头1的受力也是面受力。所谓的面受力，是指受力是面接触，可以是平面或者弧面。那么通过这种面受力的方式，传力环4不容易发生旋转、倾斜，即不会发生传力环4脱出等事故；另外，面受力的方式也使得力的传递更加可靠。

在传力腔10中，传力环4无论是在轴向或者径向上都具有一定的空间余量。其轴向的空间余量体现在传力环4能够在传力腔10中限制承插头相对的轴向移动量，该移动是跟随插头1或者承头2的其中一个移动，由此插头1、承头2所在的两根管能够发生轴向的位移；传力环4的径向空间余量体现在传力环4的内径与圆柱面7的外径存在一定的间隙，这间隙与插头1的前端外圆9与承头2后端的内孔8存在的间隙，形成对接口摆角量的限制，使得插头1、承头2所在的两根管能够发生轴线的摆动，而不会因超量摆角而影响接口的密封性能。

进一步优选的，上述插头1、承头2与传力环4之间的作用力包括轴向剪切力、径向压力的至少一种。所述的轴向剪切力提供两根管轴向抗拉拔的力，径向压力提供两根管在径向支撑的力。

实施例中采用以下的构造形成传力腔10。

插头1上的凸台6的前部外径小于承头2的密封孔的内径，凸台6的最大外径小于承头2的管扣5的内径，其凸台6的后部设置有一环形的台阶。凸台6的后壁为竖直平面11而作为台阶的侧面，竖直平面11朝向承头2的插入口方向，台阶还由圆柱面7构成，该圆柱面7垂直连接上述的竖直平面11且位于竖直平面11后端；从横截面来看，竖直平面11与圆柱面7构成一个直角。凸台6的最后部还具有一斜面12，连接在圆柱面7的尾端，该斜面12呈前端直径大后端直径小的斜度。在承头2前端设置有向中轴线方向延伸的管扣5，该管扣5的内环围成承头2的插入口。由此，传力腔10由竖直平面11、圆柱面7、斜面12、管扣5以及承头2的前部的内壁所围成。

所述的传力环4的外径比管扣5内径大，传力环4内径比凸台6的最大外径小，由此从轴向上，传力环4被限制在管扣5、竖直面之间，从径向上，传力环4被限制在承头2内壁与圆柱面7之间。

具体的，传力环4的外周面抵接承头2端部的内壁，在承头2、插头1处于连接状态时，传力环4的内环直径向压缩的状态。进一步，传力环4的内环面的内径略大于圆柱面7的外径，传力环4与承头内控同轴心。在初始状态下，传力环4因为自身的弹性，其外圆贴紧在承头2的前端内孔，其内环面与圆柱面7之间有一定间隙；当承头2与插头1受径向力而发生一定的摆动时，传力环4内环面包覆或者大致包覆上述的圆柱面7，形成面接触，并同时作为两者的支撑。

进一步优选的，圆柱面7的宽度大于传力环4的内环面宽度，使得传力环4在承受轴向拉伸力时其整体均处于台阶部的范围内。通过这种构造，传力环4不易发生倾斜、旋转以及其他错位的位移。

优选的实施例中，传力环4的前端设有第一剪力平面13，后端设有第二剪力平面14。插头1与承头2处于拉拔状态下，传力环4受到轴向剪切力，此时第一剪力平面13与竖直平面11形成面接触而传递剪切载荷；第二剪力平面14与管扣5的内壁形成面接触而传递剪切载荷，剪切载荷分别传递至承头2、插头1及对应的管段，令管道成为一条不会脱口的传力式柔性接口管道。无论是第一剪力平面13或者是第二剪力平面14均可以是传力环4对应端的一部分，又可以是同时作为传力环4的端面。

优选的实施例中，传力环4的横截面为矩形或者方形，其方便施工制作。

区别于大部分柔性接口管采用钢质材料，上述的管型的材质可以是铸铁，凸台可以是一个套环，套进并固定在管身上，成为插头。

上述的柔性管道接口如下安装：

先将密封圈3安放在插头1凸台6的前端，在承头2的密封腔上涂上润滑剂，令待装管的轴线与已装管轴线保持一致，采用外力将插头1拉进承头2内，再通过外力将传力环4的开口收合缩小外径，从管扣5的内孔推进传力腔10内，并推到凸台6的台阶部上；这时，由于传力环4的外径大于管扣5内径，传力环4内径小于凸台6的最大外径，令承、插头在接口内有一定的轴向位移量和轴线角度（径向）的摆移量，并以传力环4的抗剪切强度传递轴力和阻止连接位置的拉脱，同时又以其径向的抗压强度承受径向摆动和传递剪切荷载，减少管道承受的轴向应力和弯曲应力，形成一条不会脱口的传力式柔性接口管道；此时密封圈3则以其受压反弹，对接口进行密封。

利用上述的管道接口结构，可以将多个管段柔性相连，具体是后一个管段的插头插接在前一个管段的承头内，多个这样的管段相邻的管段串接成一整根消力管道。

实施例中的管道接口，当管道在工作温差下，出现热胀冷缩，通过承、插头1的相对轴向位移或叠加多个接口的轴向位移量，补偿管道的热胀冷缩的伸缩量，消除或减少管道的温差应力；当管道承受剪切荷载出现弯曲，通过承、插头的相对摆角或叠加多个接口摆角的轴线偏移量，适应管线的变化，消除或减少管道的弯曲应力；当管道在内压或外力作用下被拉拔，承、插头通过位移来抵消拉拔力，或通过传力环的传力自动形成以更长的管段的摩擦阻力抵消拉拔力的受力管段；当管道的基础出现不均匀沉降、地陷、滑坡、断层或液化土层等造成管道悬空或出现大变形，令管道承受拉伸力和弯曲力时，管道通过传力环的传力，叠加多个接口的轴向位移量和轴线摆角的偏移量，适应地形更大的变形，减少管道承受的轴向应力和弯曲应力，有效避免传统管道在以上工况下，出现接口拉脱渗漏和管壁被压爆裂的事故，从而成为通过减少管道承受的综合应力，来提高管道安全可靠性的先进管道。而在上述任一状况下，面受力的传力环均作为力传递的部件。

以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种柔性管道接口，包括承头和插接在承头内的插头，插头和承头之间设有柔性传力结构，其特征在于，所述柔性传力结构包括：

传力腔，由承头前部的内壁与插头外壁围成；

具有弹性的传力环，被限制在传力腔中以传递作用力，使得插头和承头之间能产生一定量的轴向位移和摆角但不能拉脱；

在传递作用力时，所述传力环均为面受力。

2.根据权利要求1所述的柔性管道接口，其特征在于：所述作用力包括轴向剪切力和/或径向压力。

3.根据权利要求2所述的柔性管道接口，其特征在于：所述插头外壁设有台阶部，所述台阶部包括朝向承头前端插入口的竖直平面，以及垂直连接竖直平面的圆柱面，所述传力环内环面的内径略大于圆柱面的外径，内环面与承头内孔同轴心。

4.根据权利要求3所述的柔性管道接口，其特征在于：圆柱面的宽度大于内环面的宽度。

5.根据权利要求3所述的柔性管道接口，其特征在于：所述传力环的前端设有第一剪力平面，第一剪力平面能够与竖直平面形成面接触而传递剪切力。

6.根据权利要求5所述的柔性管道接口，其特征在于：所述承头前端设置有向轴线方向延伸的管扣，所述传力环的后端设有第二剪力平面，所述第二剪力平面能够与管扣的内壁形成面接触而传递剪切力。

7.根据权利要求3所述的柔性管道接口，其特征在于：所述传力环的外周面抵接承头内壁，传力环处于径向压缩状态。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的柔性管道接口，其特征在于：所述传力环的横截面为矩形或方形。

9.权利要求1至8中任一项所述柔性管道接口，其特征在于：应用于铸铁管的连接。

10.一种消力管道，包括若干个管段，其特征在于：相邻管段通过权利要求1至8中任一项所述的柔性管道接口串接。