CN111750174A - 承插口球墨铸铁顶管及铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的承插接口球墨铸铁顶管包括：管体、承口和插口，它还包括：顶推承力环，所述顶推承力环设置在承口底部垂直于管轴线的环面上；本发明的离心铸造承插口球墨铸铁顶管的方法包括：制造与承插口球墨铸铁顶管的承口相对应的砂芯；在上述砂芯承口底部垂直于管轴线的环面对应位置，套装顶推承力环；将上述套装顶推承力环的砂芯安装于离心浇铸机的芯架上；对砂芯和管模之间的空间和管模的管壁进行离心浇筑；待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯；顶推承力环在铸管正常工艺环节添加顶推承力环，其成型率高，结构稳定，额外成本低，顶推承力环本身为刚性部件，可将顶推过程的轴向力整体传递给管体。

Description

承插口球墨铸铁顶管及铸造方法

技术领域

本发明涉及一种承插口球墨铸铁管，尤其涉及离心浇铸承插口球墨铸铁顶管及其铸造方法。

背景技术

现有非开挖用球墨铸铁顶管是现有金属顶管技术之一，其在普通球墨铸铁管的基础上进行改进而形成的一种应用于非开挖顶进施工的产品，其通过在普通球墨铸铁管外壁衬上一定厚度的水泥砂浆，并在插口部位焊接顶推法兰、筋板，从而形成利用插口顶推法兰顶推承口端面的顶推力传递结构，实现顶管的顶进施工。该型球墨铸铁顶管产品，采用传统的滑入式接口与胶圈，密封可靠，安装简单方便，但顶推法兰、筋板通过焊接方式固定在普通球墨铸铁管体上，焊接成本较高，焊接强度较大。

普通球墨铸铁管不适合承受较大顶推力，设计之初对接口安装的便捷性考虑的较多，承口和插口的结构设计不适合顶推作业，实际试验和工程安装案例表明，普通承插式球墨铸铁管接口即使承受一个较小的轴向顶推力，插口也会钻入承口端直管段内。

在申请公布号CN106247009A文件中提出一种金属管轴向顶推力传递系统，在承口与插口接触位置设置环状凸缘，而根据现有离心铸造工艺，在离心力作用下金属管轴向位置的凸缘较难产生，利用水冷离心工艺在承口方向设置向下的斜度，通过小管径离心铸造试验，虽然可以利用铁水的静压头产生一个凸状结构，但其成型率和产品构造稳定程度均不高，远低于正常生产使用标准。因此急需提供一种适用离心铸造工艺的球墨铸铁管顶管产品及其成型方法。

在现有技术中，顶推法兰、筋板通过焊接方式固定在普通球墨铸铁管体上，焊接成本较高，焊接强度较大，普通承插式球墨铸铁管接口即使承受一个较小的轴向顶推力，插口也会钻入承口端直管段内的问题。

发明内容

本申请的发明目的是克服现有技术中存在的问题，而提供一种承插口球墨铸铁顶管和铸造方法。

为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，它包括：管体、承口和插口，其特征在于：它还包括：顶推承力环，所述顶推承力环设置在承口底部垂直于管轴线的环面上。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：所述顶推承力环预离心铸造所需装于砂芯上，套设在砂芯与承口底部垂直于管轴线的环面相对应处，通过离心浇筑，顶推承力环与承口熔铸为一体或镶嵌在一起或熔铸与镶嵌二者结合的形式组成一体。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：离心铸造所需砂芯在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环相一致的凸起，离心浇铸后，在承口底部垂直于管轴线的环面形成与顶推承力环相对应的槽，顶推承力环镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管内。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：所述顶推承力环内径等于或小于裸管的内径，所述顶推承力环外径大于裸管内径，所述顶推承力环为黑色金属。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：所述顶推承力环为铸铁、铸钢或锻钢。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：所述顶推承力环外径为延管体轴线方向，从承口端向插口端方向的由大到小的渐变结构，所述渐变结构为梯形、弧形、斜面或上述几种形式的组合。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：与所述插口直接接触或间接接触顶推承力环的接触面为平面或与插口相对应的环形凹槽。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：所述的顶推承力环设置有朝管体轴线方向延伸的凸台。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：在紧贴着顶推承力环的承口内壁圆周上开有环形槽，在环形槽内装有垫片。

本发明的一种承插接口球墨铸铁顶管，其中：在所述承口的内壁圆周上设置有插口引导环面，所述引导环面最小内径等于插口外径的最大值。

本发明的离心铸造如权利要求所述承插口球墨铸铁顶管的方法，其中：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口相对应的砂芯；

(2)、在上述砂芯承口底部垂直于管轴线的环面对应位置，套装顶推承力环；

(3)、将上述套装顶推承力环的砂芯安装于离心浇铸机的芯架上；

(4)、对砂芯和管模之间的空间和管模的管壁进行离心浇筑；

(5)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯。

本发明的离心铸造如权利要求所述承插口球墨铸铁顶管的方法，其中：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口相对应的砂芯，所述砂芯在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环相一致的凸起；

(2)、将上述砂芯安装于离心浇铸机的芯架上；

(3)、对砂芯和管模之间的空间和管模的管壁进行离心浇筑；

(4)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯；

(5)、将所述顶推承力环镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管内相应位置。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)、通过在砂芯上套装顶推承力环，解决了在离心铸造工艺上为顶管添加便于承受顶推力的结构；

(2)、所述顶推承力结构设置与插口相配合的槽体，便于在安装过程中插口端的落位，防止在顶推过程中因为非轴心力的作用造成铸管的偏斜；

(3)、所述顶推承力结构设置在靠近管体中心线位置的凸起，进一步防止插口窜入管中；

(4)、所述顶管在管身上可预留一个槽体，便于木垫片等防止应力集中的结构的设置；

(5)、顶管通过热金属与顶推承力环离心作业过程中的熔铸，在铸管正常工艺环节添加顶推承力环，其成型率高，结构稳定，额外成本低，顶推承力环本身为刚性部件，可将顶推过程的轴向力整体传递给管身。

附图说明

图1为本发明的一种承插口球墨铸铁顶管的装配剖面示意图；

图2为本发明的另一种承插口球墨铸铁顶管的装配剖面示意图；

图3为图1和图2中的推承力环侧向放大示意图；

图4(a)至(h)为图3中的推承力环的断面示意图；

图5为承插口球墨铸铁顶管的离心铸造过程中，一种管模与砂芯之间配合关系的剖面示意图；

图6为承插口球墨铸铁顶管的离心铸造过程中，另一种管模与砂芯之间配合关系的剖面示意图。

在图1至图6中，标号1为承口；标号2为插口；标号3为推承力环；标号4为管体；标号5为引导面；标号6为环形槽体；标号7为凸台；标号8为砂芯；标号9为管模。

具体实施方式

本发明的承插接口球墨铸铁顶管实施例1

如图1所示，本发明的承插接口球墨铸铁顶管包括：管体4、承口1、插口2和顶推承力环3，顶推承力环3设置在承口底部垂直于管轴线的环面上，如图5所示，顶推承力环3预离心铸造所需装于砂芯8上，套设在砂芯8与承口底部垂直于管轴线的环面相对应处，通过离心浇筑，顶推承力环3与承口1熔铸为一体或镶嵌在一起或熔铸与镶嵌二者结合的形式组成一体，在离心浇铸过程中，注入的铁液的温度决定了顶推承力环3与承口1之间的最终状态，如铁液的温度较高，远超过顶推承力环3的熔点，即可将顶推承力环3与承口1熔铸一体，如铁液温度小于顶推承力环3的熔点，顶推承力环3与承口1之间为镶嵌形式的存在，如铁液问题介于顶推承力环3熔点的上下范围内，顶推承力环3与承口1之间为镶嵌与熔铸二者结合的形式组成一体。顶推承力环3内径等于或小于裸管的内径，顶推承力环3外径大于裸管内径，顶推承力环3为黑色金属，例如：铸铁、铸钢、锻钢或合金钢。如图3和图4所示，顶推承力环3外径为延管体轴线方向，从承口端向插口端方向的由大到小的渐变结构，所述渐变结构为梯形、弧形、斜面或上述几种形式的组合，如图4(d)所示，顶推承力环3设置有朝管体轴线方向延伸的凸台。与插口2直接接触或间接接触顶推承力环3的接触面为平面或与插口相对应的环形凹槽。承口1的内壁圆周上设置有插口引导环面5，引导环面5最小内径等于插口2外径的最大值，在管体4、承口1、插口2和顶推承力环3的内侧还涂有涂层。

本发明的承插接口球墨铸铁顶管实施例2

与实施例1基本相同，相同部分不再累述，所不同的是：

如图6所示，离心铸造所需砂芯8在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环3相一致的凸起7，离心浇铸后，顶推承力环3镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管内。

本发明的承插接口球墨铸铁顶管实施例3

与实施例1和2基本相同，相同部分不再累述，所不同的是：

如图2所示，在紧贴着顶推承力环3的承口1内壁圆周上还开有环形槽6，在环形槽6内装有垫片，该垫片可以为木质垫片、纤维垫片，并且可以为圆环形的垫片或半圆形可拆卸的垫片。

本发明的离心铸造承插口球墨铸铁顶管的方法之一

如图5所示，本发明的一种离心铸造承插口球墨铸铁顶管的方法，它包括：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口1相对应的砂芯8；

(2)、在上述砂芯8承口底部垂直于管轴线的环面对应位置，套装顶推承力环3；

(3)、将上述套装顶推承力环3的砂芯8安装于离心浇铸机的芯架上；

(4)、对砂芯8和管模9之间的空间和管模9的管壁进行离心浇筑；

(5)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模9中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯8。

本发明的离心铸造承插口球墨铸铁顶管的方法之二

如图6所示，本发明的另一种离心铸造承插口球墨铸铁顶管的方法，它包括：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口1相对应的砂芯8，砂芯8在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环3相一致的凸起7；

(2)、将上述砂芯8安装于离心浇铸机的芯架上；

(3)、对砂芯8和管模9之间的空间和管模9的管壁进行离心浇筑；

(4)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模9中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯8；

(5)、将顶推承力环3镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管内相应位置。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的方法及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (12)

1.一种承插接口球墨铸铁顶管，它包括：管体(4)、承口(1)和插口(2)，其特征在于：它还包括：顶推承力环(3)，所述顶推承力环(3)设置在承口(1)底部垂直于管轴线的环面上。

2.根据权利要求1所述的承插接口球墨铸铁顶管，其特征在于：所述顶推承力环(3)预装于离心铸造所需砂芯(8)上，套设在砂芯(8)与承口(1)底部垂直于管轴线的环面相对应处，通过离心浇铸，顶推承力环(3)与承口(1)熔铸为一体或镶嵌在一起或熔铸与镶嵌二者结合的形式组成一体。

3.根据权利要求1所述的承插接口球墨铸铁顶管，其特征在于：离心铸造所需砂芯(8)在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环(3)相一致的凸起(7)，离心浇铸后，在承口底部垂直于管轴线的环面形成与顶推承力环(3)相对应的槽，将顶推承力环(3)镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管槽内。

4.根据权利要求2或3所述的承插接口球墨铸铁顶管，其特征在于：所述顶推承力环(3)内径等于或小于裸管的内径，所述顶推承力环(3)外径大于裸管内径，所述顶推承力环(3)为黑色金属。

5.根据权利要求4所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：所述顶推承力环(3)为铸铁、铸钢或锻钢。

6.根据权利要求4所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：所述顶推承力环(3)外径为在延管体轴线方向，从承口端向插口端方向的由大到小的渐变结构，所述渐变结构为梯形、弧形、斜面或上述几种形式的组合。

7.根据权利要求4所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：与所述插口(2)直接接触或间接接触顶推承力环(3)的接触面为平面或与插口端相对应的环形凹槽。

8.根据权利要求4所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：所述的顶推承力环(3)设置有朝管体轴线方向延伸的凸台。

9.根据权利要求5-8任一项所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：在紧贴着顶推承力环(3)的承口(1)内壁圆周上开有环形槽(6)，在环形槽(6)内装有垫片。

10.根据权利要求9所述的承插口球墨铸铁顶管，其特征在于：在所述承口(1)的内壁圆周上设置有插口引导环面(5)，所述引导环面(5)最小内径等于插口(2)外径的最大值。

11.一种离心铸造如权利要求2所述承插口球墨铸铁顶管的方法，其特征在于：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口(1)相对应的砂芯(8)；

(2)、在上述砂芯(8)承口底部垂直于管轴线的环面对应位置，套装顶推承力环(3)；

(3)、将上述套装顶推承力环(3)的砂芯(8)安装于离心浇铸机的芯架上；

(4)、对砂芯(8)和管模(9)之间的空间和管模(9)的管壁进行离心浇筑；

(5)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模(9)中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯(8)。

12.一种离心铸造如权利要求3所述承插口球墨铸铁顶管的方法，其特征在于：

(1)、制造与承插口球墨铸铁顶管的承口(1)相对应的砂芯(8)，所述砂芯(8)在承口底部垂直于管轴线的环面相对应处设置有与所述顶推承力环(3)相一致的凸起(7)；

(2)、将上述砂芯(8)安装于离心浇铸机的芯架上；

(3)、对砂芯(8)和管模(9)之间的空间和管模(9)的管壁进行离心浇筑；

(4)、待离心浇铸后，将承插口球墨铸铁顶管从管模(9)中拔出，清除承插口球墨铸铁顶管中的砂芯(8)；

(5)、将所述顶推承力环(3)镶嵌于所述承插接口球墨铸铁顶管内相应位置。

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