CN112082016A - 防滑止脱橡胶密封圈及其制造方法、管道接口密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道密封技术领域，具体涉及一种防滑止脱橡胶密封圈及其制造方法，以及管道接口密封装置，所述的橡胶密封圈包括一支承部、一密封部和若干金属齿块，所述金属齿块的外表面的一端具有一凸起部，与凸起部顺次相连并向内表面侧下凹形成的旋转圆弧面，与旋转圆弧面顺次相连且向内表面侧延伸的倾斜面；所述金属齿块的内表面包括圆锥面及与其顺次相连的金属齿结构；管承口的内壁上设有用于与橡胶密封圈配合的密封面，密封面外端设有一凹槽与凸起部配合，凹槽旁侧的密封面上设有承口旋转凸台与旋转圆弧面配合；本发明通过设置顺向导入、反向止动的金属齿块，保证了在不改变管道的接口形式的情况下，实现了管道接口的防滑止脱。

Description

防滑止脱橡胶密封圈及其制造方法、管道接口密封装置

技术领域

本发明涉及管道密封技术领域，具体涉及一种防滑止脱橡胶密封圈及其制造方法，以及具有该橡胶密封圈的管道接口密封装置。

背景技术

管道的接口连接有多种结构形式，承插式接口连接由于结构简单，安装快捷简便，是目前最常用的一种管道柔性接口密封连接，但是这种接口形式连接的管道存在一个弱点，即由于管道内压力的存在而产生轴向脱离力，所以管道在转向、爬坡等无限制力的情况下易产生接口滑脱，造成密封失效等漏水事故。

球墨铸铁管在全国供排水管道建设中得到广泛使用，在其构建的管网中若使用在转向、爬坡、过桥、管廊和隧道等场合，由于管道内水压的作用，在管道接口间产生轴向分解力，因普通橡胶密封胶圈对管道接口没有轴向约束力，这样就会造成管道接口的滑脱位移，如不采取制约措施，将会导致接口滑脱，密封失败。在传统的施工方法需要在管道的转向处加建水泥混凝土支墩，以防管道接口的滑脱漏水。但这种传统的施工方法存在费时、费工、成本高、效率低(还有养护期限制)等问题，如处理不当就会因管道内的水压冲击造成管道接口滑脱、漏水，发生供水公共危机。另外，随着快速发展的城市综合管廊、地铁、隧道建设、高层建筑的高压供水管道、非开挖过路、过河拖拉管等领域的输水管道都需要解决管道接口防滑止脱问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种防滑止脱橡胶密封圈及其制造方法，以及具有该防滑止脱橡胶密封圈的管道接口密封装置，实现管道接口的防滑止脱。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种防滑止脱橡胶密封圈，用于管承口与管插口之间的对接密封，所述的橡胶密封圈包括：

一支承部，其为一体成型的环形橡胶圈；

一密封部，其表面呈球面，设置在所述支承部远离管承口的一端；

若干金属齿块，沿所述支承部的周向间隔布置，所述金属齿块的外表面的一端具有一凸起部，与所述凸起部顺次相连并向内表面侧下凹形成的旋转圆弧面，与所述旋转圆弧面顺次相连且向内表面侧延伸的倾斜面；

所述金属齿块的内表面包括圆锥面及与其顺次相连的金属齿结构；

其中，所述管承口的内壁上设有用于与所述橡胶密封圈配合的密封面，所述密封面外端设有一凹槽与所述的凸起部配合，所述凹槽旁侧的密封面上设有承口旋转凸台与所述的旋转圆弧面配合。

优选地，所述支承部的橡胶硬度为80±5IRHD，所述密封部的橡胶硬度为50±5IRHD。

优选地，所述的金属齿结构是由角度为65±5°的尖角组成的整体呈弧形分布结构。

优选地，所述圆锥面相对于密封面的倾斜角为55-60°。

优选地，所述的倾斜面上设有锯齿状结构。

优选地，所述支承部的外径尺寸设计为大于管承口安置处1.6-2.0％的压缩过盈量；

所述密封部的密封尺寸的压缩比设计取值为30-42％。

本发明第二方面提供了一种管道接口密封装置，包括管承口、管插口以及置于二者对接处的密封胶圈，所述的密封胶圈为上述的防滑止脱橡胶密封圈。

本发明第三方面提供了一种防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，包括以下步骤：

对金属齿块的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块的金属齿结构涂刷隔离蜡，然后浸浆；

将预处理好的金属齿块与混炼后的硬胶材料一起置于硫化模具内，采用V字形上压模将金属齿块与高硬度橡胶预成型压注结合；

更换硫化上盖模，在模腔内加入软质胶料，进行第二次合模压力压注，在一定的时间内完成硫化过程，温度控制在170±5℃；即得所述防滑止脱橡胶密封圈。

优选地，预成型压注结合时的合模压力为0.4-0.6MN；

第二次合模压力压注时的合模压力为0.8-1.0MN。

本发明还提供了另一种所述防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，包括以下步骤：

对金属齿块的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块的金属齿结构涂刷隔离蜡，然后浸浆；

将预处理好的金属齿块与预先成型好的支承部间隔放置于模具内，通过注射硫化机上加开的3-6条辐射型注射流道将软质胶料分次分压注射至模腔内，在加热、加压和在一定时间内完成产品硫化即可。

与现有技术相比，本发明提供的橡胶密封圈，通过设置顺向导入、反向止动的金属齿块，保证了在不改变管道的接口形式的情况下，实现了管道接口的防滑止脱；

该橡胶密封圈属于挤压式静态橡胶密封，采用通用型常规管道和管件即可，成本低；

与传统的采用加建水泥混凝土支墩的方式防止管道接口滑脱的方案相比，通过本发明中该橡胶密封圈的使用，真正实现了管道施工和抢修工程的方便、快捷、经济、省力和高效，具有安装快捷简便，成本低，工期短的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种防滑止脱橡胶密封圈的结构示意图；

图2示出为根据本发明具体实施方式提供的一种防滑止脱橡胶密封圈的局部剖视图；

图3示出为本发明中金属齿块的结构示意图；

图4示出为本发明中橡胶密封圈在安装前后的结构示意图；

图5示出为本发明中用于制造该橡胶密封圈的模具的部分剖视图；

图6示出为本发明中用于制造该橡胶密封圈的模具的部分剖视图；

图中标号说明：1-管承口，101-密封面，102-凹槽，103-承口旋转凸台，2-管插口，10-橡胶密封圈，11-支承部，12-密封部，20-金属齿块，21-凸起部，22-旋转圆弧面，23-倾斜面，24-，25-金属齿结构，30-V字形上压模，31-多瓣哈夫中模，32-外套紧固中模，33-硫化上盖模，34-上下位置调节点，35-水平位置调节点。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、2、3所示，本发明提供了一种防滑止脱橡胶密封圈，用于管承口1与管插口2之间的对接密封，所述的橡胶密封圈10包括一支承部11、一密封部12和若干金属齿块20；

其中，所述的支承部11为一体成型的环形橡胶圈，所述密封部12的表面呈球面，其设置在所述支承部11远离管承口1的一端；若干个金属齿块20沿所述支承部11的周向间隔布置，所述金属齿块20的外表面的一端具有一凸起部21，与所述凸起部21顺次相连并向内表面侧下凹形成的旋转圆弧面22，与所述旋转圆弧面22顺次相连且向内表面侧延伸的倾斜面23；所述金属齿块20的内表面包括圆锥面24及与其顺次相连的金属齿结构25；

其中，所述管承口1的内壁上设有用于与所述橡胶密封圈10配合的密封面101，所述密封面101外端设有一凹槽102与所述的凸起部21配合，所述凹槽102旁侧的密封面101上设有承口旋转凸台103与所述的旋转圆弧面22配合。

结合图4所示为本发明中橡胶密封圈的安装示意图，金属齿结构25的齿尖朝向为顺向管插口2推进的安装方向，具体安装时，管插口2沿橡胶密封圈10的倾斜面23向管承口1内插入，橡胶密封圈10的旋转圆弧面22沿管承口1内壁上的承口旋转凸台103旋转，使安装时轻松方便，无需增加装配力；当管道内通水压力升高时，管道承插接口间会产生轴向的分离滑移趋势，在橡胶密封圈10的作用下，金属齿块20会以旋转圆弧面22为圆心，围绕承口旋转凸台103反向偏转，此时的金属齿结构25会因摩擦力的作用而扣住管插口2的外壁，达到承插式管道接口防滑止脱的目的。

根据本发明，作为构成支承部11和密封部12的橡胶材料，其硬度的取值可以在较宽的范围内选择，作为优选地，本发明中，所述支承部11的橡胶硬度为80±5IRHD，所述密封部12的橡胶硬度为50±5IRHD。

本发明中，金属齿结构25的设置目的是为了与管插口2的外壁扣住，防止管道通水后产生的轴向脱离力造成管道接口滑脱的问题；金属齿的硬度、齿尖的角度，以及齿尖角齿弧线分布的弧度的选定都要考虑金属强度能力以及对防滑止脱效果的影响。本发明中，所述的金属齿结构25是由角度为65±5°的尖角组成的整体呈弧形分布结构。如图2所示为本发明提供的一种金属齿块20的结构示意图，其中的金属齿结构25具有自圆锥面24向内顺次相连的四个尖角。为了确保止脱效果，本发明中的金属齿块20由含铬不锈合金钢制成，经热处理调质，硬度控制在HRC为45-60。

本发明中，考虑对接口安装插入力以及对金属齿块20偏转止脱效果的影响，将金属齿块20的滑入面，也即圆锥面24相对于密封面101的倾斜角设置为55-60°。

本发明中，为了提高金属齿块20与橡胶材料的粘合能力，所述的倾斜面23上设有锯齿状结构。

根据本发明，为了保证橡胶密封圈10安装时的安全性，所述支承部11的外径尺寸设计为大于管承口1安置处1.6-2.0％的压缩过盈量；利用橡胶的压缩弹性，使得橡胶密封圈10紧扣支承于管道的承口安装槽内，确保管道安装插入时橡胶密封圈10不被挤出接口外，避免安装失败。

所述密封部12的密封尺寸的压缩比设计取值为30-42％。此密封压缩比的取值根据管道承插口安装间隙的波动量进行设计，确保橡胶密封圈10的密封的安全可靠性。

本发明还提供了一种管道接口密封装置，其包括管承口1、管插口2以及置于二者对接处的密封胶圈，所述的密封胶圈上述的防滑止脱橡胶密封圈。

本发明提供的管道接口密封装置，通过顺向导入、反向止动的带有导向角度的金属齿块20，确保了橡胶密封圈10能在不改变管道的接口形式，采用通用型常规管道和管件，仅靠使用橡胶密封圈10即可实现管道接口的防滑止脱，与传统的施工方法相比，本发明提供的管道接口密封装置，实现了管道施工和抢修工程的方便、快捷、经济、省力和高效。

本发明技术方案的关键在于橡胶圈体内镶嵌了数个金属齿块。由于橡胶是弹性体非金属材料，一般情况下很难与金属材料相结合，本发明提供的橡胶密封圈10是由两种硬度橡胶与金属齿块20相结合的复合体，设计合理的技术路线解决金属齿块20与橡胶的高强度粘合，首先需要对金属材料进行物理和化学方法的表面处理，具体的，采用抛丸增糙和浸涂亲和基团粘合剂处理，增强金属与橡胶的粘合力，同时对橡胶配方也进行了增粘亲和剂的调整。

更为具体的，在本发明的一个具体的实施方案中，

所述防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，包括以下步骤：

对金属齿块20的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块20表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块20的金属齿结构25涂刷隔离蜡，然后浸浆；

通过上述操作，提高金属齿块20与橡胶的结合力，同时，在不需要粘附粘合剂的金属齿结构25上涂刷了隔离蜡，保证硫化时此工作面不与橡胶粘合。

本发明中，抛丸增糙的处理工艺可选择本领域技术人员所公知的，本发明在此不做赘述。

本发明对所述隔离蜡的具体种类不做特殊限定，通过隔离蜡的涂刷，使得金属齿结构25上不会粘附粘合剂，以避免此处结构与橡胶粘合，具体的，所述的隔离蜡可选择Keim-additec的型号为E-1088的蜡乳液。

结合图5、6所示，将预处理好的金属齿块20与混炼后的硬胶材料一起置于硫化模具内，采用V字形上压模30将金属齿块20与高硬度橡胶预成型压注结合；

更换硫化上盖模33，在模腔内加入软质胶料，进行第二次合模压力压注，在一定的时间内完成硫化过程，温度控制在170±5℃；即得所述防滑止脱橡胶密封圈。

更进一步的，在上述实施方案中，预成型压注结合时的合模压力为0.4-0.6MN；第二次合模压力压注时的合模压力为0.8-1.0MN。

在本发明的另一个具体的实施方案中，所述防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，包括以下步骤：

对金属齿块20的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块20表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块20的金属齿结构25涂刷隔离蜡，然后浸浆；

将预处理好的金属齿块20与预先成型好的支承部11间隔放置于模具内，通过注射硫化机上加开的3-6条辐射型注射流道将软质胶料分次分压注射至模腔内，在加热、加压和在一定时间内完成产品硫化即可。所述注射流道的加工粗糙度Ra≤1.6μm，软质胶料的注射压力，第一次为5MPa，第二次为8MPa。

上述的两种制造方法均可满足产品生产的质量要求。镶嵌于橡胶密封圈10中金属齿块20的定位非常重要，它直接影响到防滑止脱的效果，所以本发明的硫化模具中设定了金属齿块20位置的双向调节点，同时，为了方便生产操作时金属齿块20的装入和产品启模，提高生产效率，结合图5、6所示，本发明提供的模具采用了多瓣哈夫中模31与外套紧固中模32的结构形式，金属齿块上下位置调节点34和水平位置调节点35可实现金属齿块20在橡胶密封圈10中上下左右的定位调整，可实现金属齿结构25在胶圈体中的精确定位。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种防滑止脱橡胶密封圈，用于管承口(1)与管插口(2)之间的对接密封，其特征在于，所述的橡胶密封圈(10)包括：

一支承部(11)，其为一体成型的环形橡胶圈；

一密封部(12)，其表面呈球面，设置在所述支承部(11)远离管承口(1)的一端；

若干金属齿块(20)，沿所述支承部(11)的周向间隔布置，所述金属齿块(20)的外表面的一端具有一凸起部(21)，与所述凸起部(21)顺次相连并向内表面侧下凹形成的旋转圆弧面(22)，与所述旋转圆弧面(22)顺次相连且向内表面侧延伸的倾斜面(23)；

所述金属齿块(20)的内表面包括圆锥面(24)及与其顺次相连的金属齿结构(25)；

其中，所述管承口(1)的内壁上设有用于与所述橡胶密封圈(10)配合的密封面(101)，所述密封面(101)外端设有一凹槽(102)与所述的凸起部(21)配合，所述凹槽(102)旁侧的密封面(101)上设有承口旋转凸台(103)与所述的旋转圆弧面(22)配合。

2.根据权利要求1所述的防滑止脱橡胶密封圈，其特征在于，所述支承部(11)的橡胶硬度为80±5IRHD，所述密封部(12)的橡胶硬度为50±5IRHD。

3.根据权利要求1所述的防滑止脱橡胶密封圈，其特征在于，所述的金属齿结构(25)是由角度为65±5°的尖角组成的整体呈弧形分布结构。

4.根据权利要求1所述的防滑止脱橡胶密封圈，其特征在于，所述圆锥面(24)相对于密封面(101)的倾斜角为55-60°。

5.根据权利要求1所述的防滑止脱橡胶密封圈，其特征在于，所述的倾斜面(23)上设有锯齿状结构。

6.根据权利要求1所述的防滑止脱橡胶密封圈，其特征在于，所述支承部(11)的外径尺寸设计为大于管承口(1)安置处1.6-2.0％的压缩过盈量；

所述密封部(12)的密封尺寸的压缩比设计取值为30-42％。

7.一种管道接口密封装置，其特征在于，包括管承口(1)、管插口(2)以及置于二者对接处的密封胶圈，所述的密封胶圈为权利要求1-6所述的防滑止脱橡胶密封圈。

8.一种根据权利要求1-6任意一项所述防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

对金属齿块(20)的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块(20)表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块(20)的金属齿结构(25)涂刷隔离蜡，然后浸浆；

将预处理好的金属齿块(20)与混炼后的硬胶材料一起置于硫化模具内，采用V字形上压模将金属齿块(20)与高硬度橡胶预成型压注结合；

更换硫化上盖模，在模腔内加入软质胶料，进行第二次合模压力压注，在一定的时间内完成硫化过程，温度控制在170±5℃；即得所述防滑止脱橡胶密封圈。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，预成型压注结合时的合模压力为0.4-0.6MN；

第二次合模压力压注时的合模压力为0.8-1.0MN。

10.一种根据权利要求1-6任意一项所述防滑止脱橡胶密封圈的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

对金属齿块(20)的表面采用抛丸增糙处理工艺，控制金属齿块(20)表面的粗糙度值Ra≥80μm，对所述金属齿块(20)的金属齿结构(25)涂刷隔离蜡，然后浸浆；

将预处理好的金属齿块(20)与预先成型好的支承部(11)间隔放置于模具内，通过注射硫化机上加开的3-6条辐射型注射流道将软质胶料分次分压注射至模腔内，在加热、加压和在一定时间内完成产品硫化即可。

Images