CN110777949A - 推压紧固式公头锁止可调芯接头及装配式建造构件 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程接头构件领域，并具体公开了一种推压紧固式公头锁止可调芯接头及装配式建造构件。所述接头包括公插接头模块以及母卡接头模块，公插接头模块包括第一底座、螺杆和快速插销，快速插销包括第一本体、卡爪结构、弹性变形空腔、锁止键，卡爪结构设置有多个，多个所述卡爪结构围成一个内部具有弹性变形空腔的圆锥形结构，母卡接头模块包括依次相连的第二底座和嵌套固定键，嵌套固定键包括用于容纳多个所述卡爪结构和弹性变形空腔的锥形空腔以及容纳所述锁止键的锁止空腔。所述装配式建造构件采用该接头进行连接。本发明可以提高装配式建造构件装配的速化、提高其环内刚度，为装配式建造构件在装配过程中提供质量和作业安全保障。

Description

推压紧固式公头锁止可调芯接头及装配式建造构件

技术领域

本发明属于工程接头构件领域，更具体地，涉及一种推压紧固式公头锁止可调芯接头及装配式建造构件。

背景技术

接头构件是装配式建造构件衬砌的薄弱环节，它很大程度上控制着衬砌结构整体的变形和承载力，因此接头构建的强度、承载能力以及耐久性是影响衬砌结构整体变形和承载力的关键。目前我国正在大力推进装配式结构，采用装配式结构不仅可以提高施工效率，改善施工质量，还可以缩短工期降低成本。装配式结构离不开装配式接头，合适的接头结构形式会提高整体施工的速度和工程结构的质量。随着盾构隧道开始建造起，研究者们就对装配式建造构件接头的形式进行了大量的研究，随着其大量的建设和推进，一些学者曾经收集研究过部分国内常用的横向接头形式，另外一些学者曾研究分析过盾构隧道纵向接头的连接方式。而在国外，也研制出大量的新型接头的方式和材料，这在加快装配式建造构件的拼装速度和降低成本方面具有明显的效果。

然而，现有技术中针对装配式建造构件之间的拼装的接头构件还存在着以下问题：接头构件在装配过程中定位困难，由于装配式建造构件的衬砌在装配过程中定位存在一定误差，而现有的接头构件在装配过程中对对准精度的要求高；其次，由于接头构件是埋入在装配式建造构件中的，在拼接过程中，容易产生碰撞，对接头构件产生损伤，从而影响接头构建的强度，进而直接影响衬砌结构整体的变形和承载力；更进一步的，现有接头构件在拼装完成之后，由于结构配合不够紧密，容易产生松动，更进一步的，接头构件在埋入装配式建造构件后，在装配式建造构件收到外界扰动时，接头构件容易松动，并从装配式建造构件中脱落，且难以适应装配过程中存在的误差。

因此，本领域还存在着一种推压紧固式公头锁止可调芯接头，以实现工程构件拼装的速度和精度，节省工程施工时间，同时还能显著提高装配式建造构件的连接刚度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种推压紧固式公头锁止可调芯接头及装配式建造构件，其中结合接头构件自身的特征及装配式建造构件装配的工艺特点，相应对其关键组件如第一底座、快速插销、卡爪结构、弹性变形空腔、锁止键和锁止空腔等的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的实现拼装过过程中的自动导向和调芯，在一定程度上可调整装配式建造构件在装配的过程中存在误差。本发明接头可实现接头在装配过程中的自动校准，还可在接头装配完成后，调整装配式建造构件之间的旋转角度，进行调芯。本发明拼装速度快，结构刚度强、适应性强，具有良好的承载弯矩的能力。

为实现上述目的，本发明提出了一种推压紧固式公头锁止可调芯接头，包括公插接头模块以及母卡接头模块，其中，

所述公插接头模块包括依次相连的第一底座、螺杆和快速插销，所述快速插销包括第一本体、卡爪结构、弹性变形空腔、锁止键，所述第一本体为圆锥形型结构，其小端面与所述螺杆连接，大端面与所述卡爪结构连接，所述卡爪结构设置有多个，且多个卡爪结构沿所述第一本体大端面的周向均匀间隔布置，多个所述卡爪结构围成一个内部具有所述弹性变形空腔的圆锥形结构，每个卡爪结构远离所述第一本体的一端均设有一个锁止键；

所述母卡接头模块包括依次相连的第二底座和嵌套固定键，所述嵌套固定键包括用于容纳多个所述卡爪结构和弹性变形空腔的锥形空腔以及容纳所述锁止键的锁止空腔；

工作时，所述锁止键以及卡爪结构伸入所述锥形空腔，并在该锥形空腔的挤压作用下使得所述卡爪结构发生形变并压缩述弹性变形空腔的体积，从而使得多个所述锁止键在所述锥形空腔的小端面处聚拢，以使得多个所述锁止键穿过该锥形空腔进入所述锁止空腔，同时，所述卡爪结构张开，使得多个所述锁止键张开以实现与嵌套固定键的固定锁止。

作为进一步优选的，所述第一本体由第一锥形台和第二锥形台构成，所述第一锥形台的小端面与所述螺杆连接，所述第一锥形台的大端面于所述第二锥形台的小端面连接；所述第一锥形台的圆锥角大于所述第二锥形台的圆锥角。

作为进一步优选的，所述第二底座靠近所述锁止键的一侧设有弹性层，在所述弹性层未发生挤压变形时，该弹性层与所述锥形空腔的小端面之间的距离小于所述锁止键的厚度。

作为进一步优选的，所述弹性层靠近所述锁止键的一面为凸弧形结构，该凸弧形结构的轴线与所述第二底座的中心轴线共线。

作为进一步优选的，所述锥形空腔恰好能容纳多个所述卡爪结构围成的圆锥形结构；进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构围成的圆锥形结构的圆锥角相同，进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构围成的圆锥形结构的圆锥角均为10°～20°。

作为进一步优选的，所述卡爪结构的个数为3个或3个以上；所述第一底座与所述第二底座均为圆柱形，且两者的中心轴线共线。

作为进一步优选的，所述母卡接头模块还包括套设于所述嵌套固定键外周的承压部件，该承压部件的一端与所述第二底座固定连接。

作为进一步优选的，所述卡爪结构与所述锁止键的连接处设有第一倒圆角，相应的，所述锥形空腔与所述锁止空腔的连接处设有第二倒圆角。

按照本发明的另一个方面，还提供了了一种装配式建造构件，包括本体，所述本体的相对两端分别设有上述推压紧固式公头锁止可调芯接头中的公插接头模块以及母卡接头模块。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明由于弹性变形空腔的存在，同时配合多个卡爪结构、锁止键、锁止空腔以及其他结构，实现拼装过过程中的自动导向和调芯，在一定程度上可调构件在装配的过程中存在误差。本发明接头可实现接头在装配过程中的自动校准，还可在接头装配完成后，调整构件之间的旋转角度，进行调芯。本发明提高了工程构件的拼装速度，节省了工程施工时间；可包容一定程度的施工误差，且接头结构具有良好的承载弯矩的能力，保证了工程结构的刚度。

2.本发明多个倒角的设置，消除了接头在工作过程中外界扰动对其产生的应力集中，使得接头及构件的安全性提高。

3.本发明接头可实现装配式建造构件拼装作业高速化：通过简化装配式建造构件的定位和操作，实现拼装作业的简洁化和高速化，拼装时间大幅缩短；装配式建造构件的强度及刚度提高：相比起以往的装配式建造构件的强度和刚度提高很多；装配式建造构件的安全性提高：在装配式建造构件拼装作业中，比螺栓连接减少了大部分高空作业、狭小空间作业，从而提高拼装作业的安全性。

4.本发明接头具有较强的承载能力和抵抗扰动的能力。

附图说明

图1是本发明优选实施例涉及的一种推压紧固式公头锁止可调芯接头在装配式建造构件中进行拼接的结构示意图；

图2是本发明优选实施例涉及的一种推压紧固式公头锁止可调芯接头的结构示意图；

图3是图2涉及的公插接头模块的结构示意图；

图4是图2涉及的母插接头模块的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-装配式建造构件，2-公插接头模块，21-第一底座，22-螺杆，23-快速插销，231-第一本体，232-卡爪结构，233-弹性变形空腔，234-锁止键，3-母卡接头模块，31-第二底座，32-承压部件，33-嵌套固定键。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3以及图4所示，本发明一种推压紧固式公头锁止可调芯接头包括分别埋入需要连接的两个工程结构中的公插接头模块2以及母卡接头模块3，在工作时，只需将公插接头模块2插入母卡接头模块3中固定止锁即可。本发明提高了工程构件拼接速度，节省了工程施工时间，同时本发明的连接结构能显著提高装配式建造构件的连接刚度。

具体而言，如图1和图2所示，本发明一种推压紧固式公头锁止可调芯接头包括埋设于装配式建造构件1中的公插接头模块2以及母卡接头模块3，其中，所述公插接头模块2包括依次相连的第一底座21、螺杆22和快速插销23，所述快速插销23包括第一本体231、卡爪结构232、弹性变形空腔233、锁止键234，所述第一本体231为圆锥形型结构，其小端面与所述螺杆22连接，大端面与所述卡爪结构232连接，所述卡爪结构232设置有多个，且多个卡爪结构232沿所述第一本体231大端面的周向均匀间隔布置，多个所述卡爪结构232围成一个内部具有所述弹性变形空腔233的圆锥形结构，每个卡爪结构232远离所述第一本体231的一端均设有一个锁止键234；所述母卡接头模块3包括依次相连的第二底座31和嵌套固定键33，所述嵌套固定键33包括用于容纳多个所述卡爪结构232和弹性变形空腔233的锥形空腔以及容纳所述锁止键234的锁止空腔。

工作时，所述锁止键234以及卡爪结构232伸入所述锥形空腔，并在该锥形空腔的挤压作用下使得所述卡爪结构232发生形变并压缩述弹性变形空腔233的体积，从而使得多个所述锁止键234在所述锥形空腔的小端面处聚拢，以使得多个所述锁止键234穿过该锥形空腔进入所述锁止空腔，同时，所述卡爪结构232张开，使得多个所述锁止键234张开以实现与嵌套固定键33的固定锁止。由于本发明将第一本体231设计成锥形结构，该锥形结构实现了装配过程中的导向作用，即，即使装配式建造构件在装配的过程中存在误差，但是其并不影响本发明接头的装配，更近一步而言，本发明中的接头在一定程度上可调整装配式建造构件在装配的过程中存在误差。同时，由于弹性变形空腔233的存在，同时配合多个卡爪结构232、锁止键234以及锁止空腔，即使装配式建造构件在装配的过程中存在误差，在接头插接的过程中，随着多个卡爪结构232的弹性形变，可实现接头在装配过程中的自动校准。同时本发明的接头，还可在接头装配完成后，调整装配式建造构件之间的旋转角度，进行调芯。

进一步的，本发明第一本体231由第一锥形台和第二锥形台构成，所述第一锥形台的小端面与所述螺杆22连接，所述第一锥形台的大端面于所述第二锥形台的小端面连接；所述第一锥形台的圆锥角大于所述第二锥形台的圆锥角。由于现有接头在工作中时，在外界作用力的扰动下，接头会与装配式建造构件1产生相对位移，从而使得接头构件容易脱落，无法起到接头和承载刚度的作用，因此，本发明结构对嵌入装配式建造构件1部分的结构进行了相应的设计和研究，如，所述第一底座21与所述第二底座31均为圆柱形，且两者的中心轴线共线，以此方式，可加固装配式建造构件1与接头之间的作用力，更进一步的，为了缓解装配式建造构件1对接头作用时产生的应力，本发明对第一锥形台和第二锥形台的结构和配合进行了设计，以加固装配式建造构件1与接头之间的作用力，并缓解装配式建造构件1对接头作用时产生的应力。同时，所述母卡接头模块3还包括套设于所述嵌套固定键33外周的承压部件32，该承压部件的一端与所述第二底座31固定连接。该承压部件一方面以整个接头进行配合起到承载的作用，另一方面用于防止母卡接头模块3在第二底座31和嵌套固定键33连接处产生的应力集中。在本发明中，该承压部件为圆环结构，且该圆环结构的外圆直径大于所述第二底座31的直径，进一步的，该承压部件的厚度至少不小于所述锁止空腔厚度的一半。即该承压部件将原本集中在一个点处的压力分至承压部件与嵌套固定键33相接触的面上，从而大大提高了本发明接头的承载能力和抵抗扰动的能力。更进一步的，本发明中，嵌套固定键33与第二底座31的连接处设有倒角，相应的，承压部件与嵌套固定键33和第二底座31连接的夹角为倒圆角。

进一步的，所述第二底座31靠近所述锁止键234的一侧设有弹性层，在所述弹性层未发生挤压变形时，该弹性层与所述锥形空腔的小端面之间的距离小于所述锁止键234的厚度。所述弹性层靠近所述锁止键234的一面为凸弧形结构，该凸弧形结构的轴线与所述第二底座31的中心轴线共线。即在本发明中，为了克服公插接头模块2以及母卡接头模块3之间产生的相对位移，设置了弹性层，本发明对该弹性层也进行了研究和设计，即弹性层靠近所述锁止键234的一面为凸弧形结构，当锁止键234在外力作用下进入锁止空腔时，其对凸弧形结构的弹性层施加挤压力，从而使得凸弧形结构的弹性层发生形变，当整个锁止键234进入锁止空腔时，在弹性层回弹作用力下，即由于弹性层中间形变大，其中间的回弹作用力必然大于两侧的回弹作用力，因此，其对锁止键234产生与其中心轴线垂直的作用了，该作用力使得多个锁止键234沿其中心轴线的垂直方向移动，即聚拢的多个锁止键234在该作用力以及卡爪结构23的弹性变形作用力下张开，以实现对嵌套固定键33的固定锁止，且多个锁止键234与该弹性层的厚度至少不小于锁止空腔的厚度，以此方式，使得公插接头模块与母卡接头模块的固定锁止部位实现过盈配合。

更进一步的，在本发明中，所述锥形空腔恰好能容纳多个所述卡爪结构232围成的圆锥形结构；进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构232围成的圆锥形结构的圆锥角相同，进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构232围成的圆锥形结构的圆锥角均为10°～20°。

更进一步的，在本发明中，所述卡爪结构232与所述锁止键234的连接处设有第一倒圆角，相应的，所述锥形空腔与所述锁止空腔的连接处设有第二倒圆角。

更进一步的，在本发明中，所述卡爪结构232的个数为3个或3个以上；所述第一底座21与所述第二底座31均为圆柱形，且两者的中心轴线共线。

如图1所示，按照本发明的另一个方面，还提供了一种装配式建造构件，包括本体，所述本体的相对两端分别设有上述的推压紧固式公头锁止可调芯接头中的公插接头模块2以及母卡接头模块3。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种推压紧固式公头锁止可调芯接头，其特征在于，包括公插接头模块(2)以及母卡接头模块(3)，其中，

所述公插接头模块(2)包括依次相连的第一底座(21)、螺杆(22)和快速插销(23)，所述快速插销(23)包括第一本体(231)、卡爪结构(232)、弹性变形空腔(233)、锁止键(234)，所述第一本体(231)为圆锥形型结构，其小端面与所述螺杆(22)连接，大端面与所述卡爪结构(232)连接，所述卡爪结构(232)设置有多个，且多个卡爪结构(232)沿所述第一本体(231)大端面的周向均匀间隔布置，多个所述卡爪结构(232)围成一个内部具有所述弹性变形空腔(233)的圆锥形结构，每个卡爪结构(232)远离所述第一本体(231)的一端均设有一个锁止键(234)；

所述母卡接头模块(3)包括依次相连的第二底座(31)和嵌套固定键(33)，所述嵌套固定键(33)包括用于容纳多个所述卡爪结构(232)和弹性变形空腔(233)的锥形空腔以及容纳所述锁止键(234)的锁止空腔；

工作时，所述锁止键(234)以及卡爪结构(232)伸入所述锥形空腔，并在该锥形空腔的挤压作用下使得所述卡爪结构(232)发生形变并压缩述弹性变形空腔(233)的体积，从而使得多个所述锁止键(234)在所述锥形空腔的小端面处聚拢，以使得多个所述锁止键(234)穿过该锥形空腔进入所述锁止空腔，同时，所述卡爪结构(232)张开，使得多个所述锁止键(234)张开以实现与嵌套固定键(33)的固定锁止。

2.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述第一本体(231)由第一锥形台和第二锥形台构成，所述第一锥形台的小端面与所述螺杆(22)连接，所述第一锥形台的大端面于所述第二锥形台的小端面连接；所述第一锥形台的圆锥角大于所述第二锥形台的圆锥角。

3.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述第二底座(31)靠近所述锁止键(234)的一侧设有弹性层，在所述弹性层未发生挤压变形时，该弹性层与所述锥形空腔的小端面之间的距离小于所述锁止键(234)的厚度。

4.根据权利要求3所述的接头，其特征在于，所述弹性层靠近所述锁止键(234)的一面为凸弧形结构，该凸弧形结构的轴线与所述第二底座(31)的中心轴线共线。

5.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述锥形空腔恰好能容纳多个所述卡爪结构(232)围成的圆锥形结构；进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构(232)围成的圆锥形结构的圆锥角相同，进一步的，所述锥形空腔的圆锥角与多个所述卡爪结构(232)围成的圆锥形结构的圆锥角均为10°～20°。

6.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述卡爪结构(232)的个数为3个或3个以上；所述第一底座(21)与所述第二底座(31)均为圆柱形，且两者的中心轴线共线。

7.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述母卡接头模块(3)还包括套设于所述嵌套固定键(33)外周的承压部件(32)，该承压部件的一端与所述第二底座(31)固定连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的接头，其特征在于，所述卡爪结构(232)与所述锁止键(234)的连接处设有第一倒圆角，相应的，所述锥形空腔与所述锁止空腔的连接处设有第二倒圆角。

9.一种装配式建造构件，其特征在于，包括本体，所述本体的相对两端分别设有如权利要求1～8任意一项所述的推压紧固式公头锁止可调芯接头中的公插接头模块(2)以及母卡接头模块(3)。

Images