CN110886912A - 一种球墨铸铁顶管的管路装置、顶管模具、及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种球墨铸铁顶管的管路装置、顶管模具、及其制备方法，其中，所述管路装置包括多个基管，每一基管包括管本体、设于所述管本体两端的承口顶推部和插口顶推部，所述承口顶推部和插口顶推部与所述管本体一体成型，所述管本体的外壁面上包覆有由混凝土浇筑而成的外包层；本发明提供的技术方案中，通过顶管的承口顶推部、插口顶推部、注浆孔与管本体一体成型，避免了顶管因焊接组装存在的焊接质量不稳定，增强了顶管管路的整体强度，加大了顶管管路可承受的顶推力，提高了管路质量，且管路操作方便，易于安装。
Description
技术领域
本发明涉及顶管管路技术领域，特别涉及一种球墨铸铁顶管的管路装置、顶管模具、及其制备方法。
背景技术
顶管技术施工是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术，具有不影响周围环境、施工场地小、噪音小等优点，特别适用于管线需要穿越公路、铁路、桥梁、河流和地面建筑物的施工。
现有技术中的球墨铸铁顶管一般包括以下几个组成部分：（1）具有承口和插口的球墨铸铁管本体，管本体外有混凝土外包层；（2）固定在球墨铸铁管本体外壁上靠近插口端的顶推法兰；（3）固定在球墨铸铁管本体外壁和顶推法兰上的定位板或者加强筋板；（4）固定在球墨铸铁管本体外壁管身上的注浆孔；（5）承口和插口处具有环形金属骨架、以及连接承口和插口的密封橡胶圈或者密封法兰装置。
现有技术中的球墨铸铁顶管存在如下缺陷：（1）顶推法兰、定位板或者加强筋板、以及注浆孔是采用焊接的方法固定在球墨铸铁管本体的外壁上；（2）焊接母材与焊材为非同质材料，焊接母材为球墨铸铁，焊材一般用铸铁焊条，存在焊接质量不稳定；（3）焊后需要进行消除应力处理；（4）生产效率低，成本高。
现有技术中生产离心球墨铸铁管的管模分为水冷金属型管模和热模涂料法管模，采用以上无论哪种管模，都不能将顶推体、注浆孔与离心球墨铸铁管一体铸造成型，都需要将顶推体、注浆孔和离心球墨铸铁管焊接固定在一起。具体方法是在插口外壁焊接顶推法兰，同时在法兰周边焊接定位板或加强筋板，起到牢固顶推体的作用。
现有技术中采用将顶推体、注浆孔与离心球墨铸铁管焊接固定在一起，是因为现有的管道模具在铸造时成型的顶推体结构不易拔模，使得顶推体不能与管本体一体成型铸造。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种球墨铸铁顶管的管路装置、顶管模具、及其制备方法，旨在解决现有的球墨铸铁顶管的组成部件由于不能一体铸造而通过焊接组装存在的焊接质量不稳定，生产效率低，成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种球墨铸铁顶管的管路装置，包括多个基管和至少一个辅管，每一基管包括一体成型的管本体、承口顶推部和插口顶推部，每一辅管包括一体成型的管本体、承口顶推部、插口顶推部和注浆部，所述承口顶推部和插口顶推部分别成型于管本体的两端，所述注浆部成型于管本体的中间部分，且注浆部上预设有连通管本体内腔的注浆孔，所述承口顶推部和插口顶推部与所述管本体一体成型，所述管本体的外壁面上包覆有外包层。
优选地，所述注浆部与所述管本体两者的外壁面之间圆弧过渡连接。
优选地，所述插口顶推部包括沿所述管本体的周向均匀分布的多个插口顶推块，所述多个插口顶推块设置为6~24个。
优选地，每一插口顶推体与所述管本体两者的外壁面之间圆弧过渡连接。
本发明还提出一种球墨铸铁顶管模具，包括管模，所述管模具有与所述顶管的承口顶推部和插口顶推部对应设置的承口端和插口端，所述承口端设置有承口芯子，所述管模的内壁面开设有沿周向均匀布设的多个模芯槽，每一模芯槽内填充有管模芯子，多个管模芯子在承口端与所述承口芯子和管模内壁面围设形成承口顶推体成型槽，多个管模芯子在插口端和管模的内壁面围设形成沿周向均匀布设的多个插口顶推体凹槽。
本发明还提出一种球墨铸铁顶管的制备方法，包括以下步骤：
（1）在球墨铸铁管的管模的内壁面设置模芯槽，模芯槽内放置管模芯子，以使所述管模芯子与管模的内壁面围设形成插口顶推体成型槽；
（2）在球墨铸铁管的管模的承口端放置承口芯子，以使所述管模芯子与所述承口芯子围设形成承口顶推体成型槽；
（3）用压芯板压住承口芯子和管模芯子，并用压芯销固定住所述压芯板，以将所述管模芯子和承口芯子固定；
（4）管模的外壁面设置有两圈间隔的环状辊带，以将模具通过所述环状辊带安装到离心机上，进入旋转模式，所述管模芯子在离心力的作用下与管模的内壁面稳固贴合，为下一步浇注做准备；
（5）浇注铁水经溜槽进入承口顶推体成型槽，并在离心力的作用下均匀布满管模内壁面，待承口顶推体成型槽铁水充满后，浇注流槽与管模做反向平移运动，浇注铁水从承口端依次流入插口顶推体成型槽，铁水快速冷凝铸造出一体成型的承口顶推体和插口顶推体；
（6）待铸造出的顶管子冷却后，利用脱管器将管子从承口端往外拉出或者顶出，并带动管模芯子一同脱出，即铸造出承口顶推体和插口顶推体球墨铸铁顶管。
优选地，所述管模芯子由制芯砂、金属或者陶瓷制成。
优选地，上述在球墨铸铁管的管模的内壁面设置模芯槽，模芯槽内放置管模芯子，以使所述管模芯子与管模的内壁面围设形成插口顶推体成型槽步骤之后，还包括在所述管模芯子上开设注浆部槽。
优选地，上述待铸造出的顶管子冷却后，利用拔模器抓住承口往外拉出，并带动管模芯子一同脱出，即铸造出承口顶推体和插口顶推体球墨铸铁顶管步骤之后，还包括球墨铸铁顶管铸造完成后，需对其进行注水密闭性测试，且测试合格后在所述注浆部槽中间开设出注浆孔。
本发明提供的技术方案中，通过顶管的承口顶推部、插口顶推部、注浆孔与管本体一体成型，避免了顶管因焊接组装存在的焊接质量不稳定而影响管路铺设施工，增强了顶管管路的整体强度，加大了顶管管路可承受的顶推力，提高了管路质量高，且管路操作方便，易于安装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的球墨铸铁顶管的管路装置的结构示意图；
图2为图1中基管的纵截面的结构示意图；
图3为图1中辅管的纵截面的结构示意图；
图4为图3中局部A部分的放大示意图；
图5为图3中局部B部分的放大示意图；
图6为图3的沿M-M面的剖视示意图；
图7为图3的沿N-N面的剖视示意图；
图8为本发明提供的球墨铸铁顶管模具的结构示意图；
图9为图8的沿X-X面的剖视示意图；
图10为图8的沿Y-Y面的剖视示意图；
图11为图8的沿Z-Z面的剖视示意图。
附图标号说明：100-基管，200-铺管，1-管本体，2-承口顶推部，3-插口顶推部，3a-插口顶推块，4-外包层，5-注浆部，5a-注浆孔，6-连接管，7-水泥内衬；300-顶管模具，301-管模，3011-承口端，3012-插口端，302-承口芯子，303-管模芯子，304-承口顶推体成型槽，305-模芯槽，305a-插口顶推体凹槽，3051-内端，3052-外端，306-台阶安装面，307-压芯板，308-压芯销，309-环状辊带，3010-注浆部槽。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
本发明提出一种球墨铸铁顶管的管路装置，图1至图7为本发明提出的一种球墨铸铁顶管的管路装置的实施例的示意图。
请参阅图1至图3，所述一种球墨铸铁顶管的管路装置包括多个基管和至少一个辅管，每一基管包括一体成型的管本体、承口顶推部和插口顶推部，每一辅管包括一体成型的管本体、承口顶推部、插口顶推部和注浆部，所述承口顶推部和插口顶推部分别成型于管本体的两端，所述注浆部成型于管本体的中间部分，且注浆部上预设有连通管本体内腔的注浆孔，所述承口顶推部和插口顶推部与所述管本体一体成型，所述管本体的外壁面上包覆有外包层。
本发明提供的技术方案中，通过顶管的承口顶推部、插口顶推部、注浆孔与管本体一体成型，避免了顶管因焊接组装存在的焊接质量不稳定而影响管路铺设施工，增强了顶管管路的整体强度，加大了顶管管路可承受的顶推力，提高了管路质量，管路操作方便，易于安装，且多个基管和辅管的合理配合，降低了管路铺设的施工成本，提高了管路铺设施工效率。
本实施例中，进一步更具体地，所述辅管200与基管100配合连接铺设的数量配比一般为1︰3或者2︰5，也可根据施工现场实际情况而定。需要说明的是，在其他实施例中，所述基管100可以不需要辅管200配合而单独使用，比如在施工线路短，施工难度小的情况下，可以直接采用多个基管100连接铺设。
本实施例中，请参阅图4，所述注浆部5与所述管本体1两者的外壁面之间圆弧过渡连接，起到消除铸造应力的作用。
本实施例中，请参阅图6，所述注浆部5设置为1~3个，且沿所述管本体1的周向分布，以使通过注浆孔注出到管本体1外壁的混凝土分布均匀，混凝土填充牢固。
本实施例中，请参阅图3，所述注浆孔的孔径为30~120mm。所述注浆孔的孔径大小与管本体1的长度和直径有关，管本体1的长度越短，直径越小，注浆孔的孔径越小；反之，注浆孔的孔径越大。具体地，在实际应用中，所述注浆孔的孔径大小可根据实际情况选择设置。
本实施例中，请参阅图7，所述插口顶推部3包括沿所述管本体1的周向均匀分布的多个插口顶推块3a，多个插口顶推块3a的高度位于同一圆周上，以使管本体1所受顶推力均匀。
进一步地，请参阅图5和图7，所述多个插口顶推块3a设置为6~24个，每一顶推块呈横卧的“T”型设置，球墨铸铁顶管的规格一般为DN250mm~DN3200mm，所述多个插口顶推块3a的个数可根据球墨铸铁顶管的实际规格确定；更进一步地，每一顶推块与所述管本体1两者的外壁面之间圆弧过渡连接，起到消除铸造应力，加强管本体1承受顶推力的作用。
本实施例中，请参阅图3和图4，所述注浆部5的上端焊接有连接管6，所述连接管6的上端与所述插口顶推部3和承口顶推部2、以及外包层4的上端齐平。所述注浆部5的上端焊接连接管6的设置，便于所述注浆孔与插口顶推部3和承口顶推部2一体成型铸造的拔模；且所述连接管6的上端与所述插口顶推部3和承口顶推部2、以及外包层4的上端齐平，以增强管体的强度，起到保护管体免受损伤的作用，并保持整个管体外表面尺寸一致，降低施工难度，便于施工。所述外包层4由混凝土浇筑而成的，以降低制造成本。
本实施例中，请参阅图2至图7，所述管本体1的内壁设有一层水泥内衬7，以增强管体强度，降低制造成本。
本发明提出一种球墨铸铁顶管模具300，请一并参阅图8至图11，包括管模301，所述管模301具有与所述顶管的承口顶推部2和插口顶推部3对应设置的承口端3011和插口端3012，所述承口端3011设置有承口芯子302，所述管模1的内壁面开设有沿周向均匀布设的多个模芯槽305，每一模芯槽5内填充有管模芯子303，多个管模芯子303在承口端3011与所述承口芯子302围设形成承口顶推体成型槽304，多个管模芯子303在插口端3012和管模301的内壁面围设形成沿周向均匀布设的多个插口顶推体凹槽305a。
本发明提供的技术方案中，通过所述管模301具有与所述顶管的承口顶推部2和插口顶推部3对应设置的承口端3011和插口端3012，所述承口端3011设置有承口芯子302，所述管模1的内壁面开设有沿周向均匀布设的多个模芯槽305，每一模芯槽5内填充有管模芯子303，多个管模芯子303在承口端3011与所述承口芯子302围设形成承口顶推体成型槽304，多个管模芯子303在插口端3012和管模301的内壁面围设形成沿周向均匀布设的多个插口顶推体凹槽305，生产一种球墨铸铁顶管，能将顶管的承口顶推体和插口顶推体一体成型铸造，且易于拔模，质量好，生产成本低，生产效率高。
本实施例中，请参阅图9，所述多个模芯槽305设置为3~8个，每一模芯槽305的横截面呈倒T型燕尾状设置，即每一模芯槽305的内端3051呈燕尾状设置，避免管模芯子303掉下，模芯槽305的外端3052呈“T”型设置，外端部分铸造成型出顶管的插口顶推块，且“T”型结构增加插口顶推块的强度。
本实施例中，请参阅图8，所述管模芯子303在承口端3011与管模301的内壁面形成台阶安装面306，所述台阶安装面306上安装所述承口芯子302。
本实施例中，请参阅图8，所述承口芯子302外侧安装有压住所述承口芯子302的压芯板307，所述压芯板307通过插入管模301内的压芯销308固定于所述管模1。
本实施例中，请参阅图1，所述管模301的外壁面上凸设有环状辊带309。所述辊带的凸设高度为140~160mm，所述环状辊带309用以在将模具安装在离心机上。
本实施例中，请参阅图8，所述环状辊带309至少设置两圈，且两圈环状辊带309间隔设置。所述两圈环状辊带309用以将所述球墨铸铁顶管模具安装到离心机上，以带动模具高速旋转，产生离心力，使进入管模301内的铁水均匀流动，迅速成型管体。
本实施例中，请参阅图10，所述管模芯子303的内壁面开设有沿周向布设的注浆部槽3010，所述注浆部槽3010设置为1~3个，每一注浆部槽3010的横截面呈“凹”字型设置。管体成型并通过注水密闭性测试后，且在测试合格后在所述注浆部槽3010中间凹部开设出注浆孔5a。
本发明还提出一种球墨铸铁顶管的制备方法，包括以下步骤：
（1）在球墨铸铁管的管模301的内壁面设置模芯槽305，模芯槽305内放置管模芯子303，以使所述管模芯子303在插口端3012与管模301的内壁面围设形成插口顶推体凹槽305a；
（2）在球墨铸铁管的管模301的承口端3011放置承口芯子302，以使所述管模芯子303与所述承口芯子302围设形成承口顶推体成型槽304；
（3）用压芯板压住承口芯子302和管模芯子303，并用压芯销308固定住所述压芯板307，以将所述管模芯子303和承口芯子302固定；
（4）管模301的外壁面设置有两圈间隔的环状辊带309，以将模具通过所述环状辊带309安装到离心机上，进入旋转模式，所述管模芯子303在离心力的作用下与管模301的内壁面稳固贴合，为下一步浇注做准备；
（5）浇注铁水经溜槽进入承口顶推体成型槽304，并在离心力的作用下均匀布满管模301内壁面，待承口顶推体2成型槽铁水充满后，浇注流槽与管模做反向平移运动，浇注铁水从承口端依次流入插口顶推体凹槽305a，铁水快速冷凝铸造出一体成型的承口顶推体2和插口顶推体3；
（6）待铸造出的顶管子冷却后，利用脱管器（拔管钳或顶管器）将管子从承口端3011往外拉出或者顶出，并带动管模芯子303一同脱出，即铸造出承口顶推体2和插口顶推体3球墨铸铁顶管。生产离心球墨铸铁管的管模有两种方法，分别为水冷法和热模涂料法，水冷法中，脱管器为拔管钳，水冷法用拔管钳拉出；热模涂料法中，脱管器为顶管器，热模涂料法用顶管器顶出。
上述在球墨铸铁管的管模301的内壁面设置模芯槽305，模芯槽305内放置管模芯子303，以使所述管模芯子303与管模301的内壁面围设形成插口顶推体凹槽305a步骤之后，可以选择性地在所述管模芯子303上开设注浆部槽3010，以备后期在注浆部槽3010开出注浆孔5a。在管路铺设的实际施工中，所述基管可以不需要辅管配合而单独使用，比如在施工线路短，施工难度小的情况下，可以直接采用多个基管连接铺设，故而可以根据实际需要在顶管上铸造注浆孔，或者在顶管上不铸造注浆孔。
上述待铸造出的顶管子冷却后，利用拔模器抓住承口端往外拉出，并带动管模芯子303一同脱出，即铸造出承口顶推体2和插口顶推体3球墨铸铁顶管步骤之后，球墨铸铁顶管铸造完成后，需对其进行注水密闭性测试，且测试合格后在所述注浆部槽3010中间开设出注浆孔5a。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种球墨铸铁顶管的管路装置，其特征在于：包括多个基管和至少一个辅管，每一基管包括一体成型的管本体、承口顶推部和插口顶推部，每一辅管包括一体成型的管本体、承口顶推部、插口顶推部和注浆部，所述承口顶推部和插口顶推部分别成型于管本体的两端，所述注浆部成型于管本体的中间部分，且注浆部上预设有连通管本体内腔的注浆孔，所述承口顶推部和插口顶推部与所述管本体一体成型，所述管本体的外壁面上包覆有外包层。
2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁顶管的管路装置，其特征在于：所述注浆部与所述管本体两者的外壁面之间圆弧过渡连接。
3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁顶管的管路装置，其特征在于：所述插口顶推部包括沿所述管本体的周向均匀分布的多个插口顶推块，所述多个插口顶推块设置为6~24个。
4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁顶管的管路装置，其特征在于：每一插口顶推体与所述管本体两者的外壁面之间圆弧过渡连接。
5.一种球墨铸铁顶管模具，其特征在于：包括管模，所述管模具有与所述顶管的承口顶推部和插口顶推部对应设置的承口端和插口端，所述承口端设置有承口芯子，所述管模的内壁面开设有沿周向均匀布设的多个模芯槽，每一模芯槽内填充有管模芯子，多个管模芯子在承口端与所述承口芯子和管模内壁面围设形成承口顶推体成型槽，多个管模芯子在插口端和管模内壁面围设形成沿周向均匀布设的多个插口顶推体凹槽。
6.一种球墨铸铁顶管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在球墨铸铁管的管模的内壁面设置模芯槽，模芯槽内放置管模芯子，以使所述管模芯子与管模的内壁面围设形成插口顶推体成型槽；
（2）在球墨铸铁管的管模的承口端放置承口芯子，以使所述管模芯子与所述承口芯子围设形成承口顶推体成型槽；
（3）用压芯板压住承口芯子和管模芯子，并用压芯销固定住所述压芯板，以将所述管模芯子和承口芯子固定；
（4）管模的外壁面设置有两圈间隔的环状辊带，以将模具通过所述环状辊带安装到离心机上，进入旋转模式，所述管模芯子在离心力的作用下与管模的内壁面稳固贴合，为下一步浇注做准备；
（5）浇注铁水经溜槽进入承口顶推体成型槽，并在离心力的作用下均匀布满管模内壁面，待承口顶推体成型槽铁水充满后，浇注流槽与管模做反向平移运动，浇注铁水从承口端依次流入插口顶推体成型槽，铁水快速冷凝铸造出一体成型的承口顶推体和插口顶推体；
（6）待铸造出的顶管子冷却后，利用脱管器将管子从承口端往外拉出或者顶出，并带动管模芯子一同脱出，即铸造出承口顶推体和插口顶推体球墨铸铁顶管。
7.根据权利要求6所述的一种球墨铸铁顶管的制备方法，其特征在于：所述管模芯子由制芯砂、金属或者陶瓷制成。
8.根据权利要求6所述的一种球墨铸铁顶管的制备方法，其特征在于：上述在球墨铸铁管的管模的内壁面设置模芯槽，模芯槽内放置管模芯子，以使所述管模芯子与管模的内壁面围设形成插口顶推体成型槽步骤之后，还包括在所述管模芯子上开设注浆部槽。
9.根据权利要求8所述的一种球墨铸铁顶管的制备方法，其特征在于：上述待铸造出的顶管子冷却后，利用拔模器抓住承口往外拉出，并带动管模芯子一同脱出，即铸造出承口顶推体和插口顶推体球墨铸铁顶管步骤之后，还包括球墨铸铁顶管铸造完成后，需对其进行注水密闭性测试，且测试合格后在所述注浆部槽中间开设出注浆孔。
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