CN113007456A - 一种拉管法施工用自锚式球墨铸管 - Google Patents

Abstract

一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，包括首尾相连的多个铸管本体，铸管本体通过插口端和承口端连接，插口端和承口端通过圆珠自锁结构自锚连接，圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层所密封，并且，在密封层的外层还设置有抗磨层。密封层优选是将高分子膜或高分子套管经加热后包裹于插口端和承口端的连接部位，抗磨层优选为预制件，预制成与插口端和承口端的连接部位外形匹配的套件，能够在完成密封层的包裹后，安装到密封层的外部，可以是聚合物陶瓷或玻璃纤维水泥砂浆复合材料预制而成。本发明在拉管法施工中从密封和抗磨两方面对球墨铸管接头处形成保护，在拖曳施工及施工完成后，都对球磨铸管的接头形成了良好保护。

Description

一种拉管法施工用自锚式球墨铸管

技术领域

本发明涉及球墨铸管管道连接技术领域，具体为一种拉管法施工用自锚式球墨铸管。

背景技术

球墨铸管常采用拉管法施工，拉管法施工时先将多根球墨铸管首尾锚定在一起，然后向施工位置拖曳，在这个过程中，首尾锚定在一起的球墨铸管需要承受较大拉力，对接头处的防脱提出很高要求，近两年，包括本申请人在内的国内厂家逐渐开始开发一种圆珠自锁式的管道接口结构，该结构是在施工时将一根铸管的铸管插口插在另一根铸管的铸管承口内，通过止环顶在钢球环槽的里端，密封圈被挤压在铸管承口内孔和铸管插口外壁面之间，然后再通过钢球进口将钢球装入钢球环槽内，钢球和止环处于钢球环槽内，实现两根钢管的自锁。

圆珠自锁式的管道接口结构相对于传统锁定结构在防脱能力方面具有极大的优势，但圆珠自锁式的管道接口结构由于需要安装自锁钢珠，所以接头处具有安装间隙和浮动间隙，而在拉管法施工中，由于球墨铸管是先首尾锚定在一起再向施工位置拖曳，拖曳过程中也会对接头处的间隙尤其是浮动间隙带来不确定的影响，从而影响球墨铸管管道的连接质量和密封质量，因此，目前圆珠自锁式的管道接口结构还不能很好地应用到拉管法施工中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，以解决上述背景技术中提出的问题，使圆珠自锁式的管道接口结构能够有效应用到拉管法施工中，防止向施工位置拖曳球墨铸管后由于接头处的间隙尤其是浮动间隙较大对整体管道的连接质量和密封质量造成影响，本发明同时通过对自锚式球墨铸管的结构改进来提高自锚效果和施工效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，包括首尾相连的多个铸管本体，所述铸管本体通过插口端和承口端连接，所述插口端和承口端相配合，插口端插入承口端内，所述插口端和承口端通过圆珠自锁结构自锚连接，所述圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层所密封，并且，在所述密封层的外层还设置有抗磨层。

进一步，所述圆珠自锁结构的具体构造包括自承口端的端面起依次设置的圆珠安装口、圆珠槽，所述圆珠槽内装有圆珠，所述插口端的外壁面设有挡环，在所述插口端和承口端装配状态下，所述圆珠位于圆珠槽外侧槽壁与挡环左侧之间的容腔内并能够与挡环左侧角部抵接，所述承口端端部与所述圆珠安装口相对的下侧对应设置有用于卸载圆珠的拆卸口；所述密封层是将高分子膜或高分子套管经加热后包裹于所述插口端和承口端的连接部位，形成对所述安装空隙和浮动空隙的密封；所述抗磨层为预制件，预制成与所述插口端和承口端的连接部位外形匹配的套件，能够在完成所述密封层的包裹后，安装到所述密封层的外部。

优选的，所述抗磨层由聚合物陶瓷复合材料预制而成。

优选的，所述抗磨层由环氧陶瓷材料预制而成，所述环氧陶瓷材料中环氧树脂与陶瓷材料的比例为：(35-75)：(65-25)。

优选的，所述抗磨层由玻璃纤维水泥砂浆复合材料预制而成，所述玻璃纤维水泥砂浆复合材料中的玻璃纤维用量优选为35％-65％。

进一步，所述承口端还包括分隔壁和定位槽，所述分隔壁位于所述圆珠槽右侧，所述定位槽位于所述分隔壁右侧，所述圆珠槽与定位槽之间通过所述分隔壁间隔开，在所述插口端和承口端装配状态下，所述分隔壁也位于所述挡环右侧，所述定位槽内部设置有密封胶圈。

优选的，所述抗磨层由预制的第一半环和第二半环组成，所述第一半环和第二半环扣合后在端部连接，形成所述抗磨层。

优选的，所述第一半环和第二半环扣合后在端部连接的连接方式为通过紧固件连接或者通过卡合、胶合或热熔合连接。

优选的，所述挡环焊接在所述插口端的外壁面。

优选的，所述圆珠在周向上填满所述圆珠槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，在拉管法施工中，将所述插口端和承口端通过圆珠自锁结构自锚连接后，对接头部位进行密封和防护，首先使所述圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层所密封，然后在所述密封层的外层设置抗磨层，从而从密封和抗磨两方面对球墨铸管接头处形成保护，无论是在随后的拖曳中，还是在施工安装完成后，都对球磨铸管的接头形成了良好保护。

本发明一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，所述密封层是将高分子膜或高分子套管经加热后包裹于所述插口端和承口端的连接部位，形成对所述安装空隙和浮动空隙的密封，这种密封方式便于现场施工，对工人的操作技能要求较低，而且材料廉价易得，采用普通的聚乙烯膜或者套管均可以进行现场操作。

本发明一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，所述抗磨层为预制件，预制成与所述插口端和承口端的连接部位外形匹配的套件，能够在完成所述密封层的包裹后，安装到所述密封层的外部，相比较现有技术中的在接头外部敷设薄铁皮的做法，不需要现场裁剪和敲打、捆扎铁皮，直接将已经具有环形或半环形的预制件套在接头外部并固定即可，一方面降低了材料成本，一方面实现了快速施工，而且，接头外观好，不会有敲打铁皮而形成的凸起或褶皱。

本发明一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，对于所述圆珠自锁结构自身而言，在承口端端部与圆珠安装口相对的下侧对应设置用于卸载圆珠的拆卸口，从而当施工中出现安装问题需要将两个铸管解锁时或者工人操作时选错圆珠规格需要取出重装时，不需要旋转已经装配好的铸管，只需要从拆卸口卸载圆珠即可，提高了施工效率，降低了施工难度，通过将挡环焊接在所述插口端的外壁面并通过在挡环左、右侧待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角或焊接槽，最大程度使圆珠滑落通道畅通，通过在挡环左侧角部开出分力槽，进一步优化圆珠容腔的角部空间，减少铸管接口端的受力集中，还能对密封胶圈的受力进行调节，全面提高了施工效率和自锁防脱密封效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的拉管法施工用自锚式球墨铸管结构示意图；

图2为本发明实施例1的球墨铸管中圆珠自锁结构侧面结构示意图；

图3为以图1中A—A向为例示意的抗磨层组件结构示意图；

图4为以图1中A—A向为例示意的抗磨层组件组装结构示意图；

图5为本发明实施例2示例的两种挡环结构示意图；

图6为本发明实施例3示例的一种挡环结构示意图；

图7为本发明实施例3示例的另一种挡环结构示意图。

图中：1-插口端，2-承口端，3-密封层，4-抗磨层，81-第一半环，82-第二半环，5-圆珠安装口，6-拆卸口(带凸台)，7-圆珠，8-挡环，81-倒角，82-分力槽，821-第一抵接点，822-第二抵接点，823-竖直壁面，824-水平壁面，9-分隔壁，10-密封胶圈，11-定位槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本实施例中所提及的方位如“左”、“右”等仅代表相对位置。

实施例1

参见图1，图1是本实施例1的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，包括首尾相连的多个铸管本体，所述铸管本体通过插口端1和承口端2连接，所述插口端1和承口端2相配合，插口端1插入承口端2内，所述插口端1和承口端2通过圆珠自锁结构自锚连接，所述圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层3所密封，并且，在所述密封层3的外层还设置有抗磨层4。具体的，所述圆珠自锁结构的具体构造包括自承口端2的端面起依次设置的圆珠安装口5、圆珠槽，所述圆珠槽内装有圆珠7，所述插口端1的外壁面设有挡环8，在所述插口端1和承口端2装配状态下，所述圆珠7位于圆珠槽外侧槽壁与挡环8左侧之间的容腔内并能够与挡环8左侧角部抵接，所述承口端2端部与所述圆珠安装口5相对的下侧对应设置有用于卸载圆珠7的拆卸口6。图2示出的是球墨铸管中圆珠自锁结构侧面结构。在拉管法施工中，将所述插口端和承口端通过圆珠自锁结构自锚连接后，对接头部位进行密封和防护，首先使所述圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层所密封，然后在所述密封层的外层设置抗磨层，从而从密封和抗磨两方面对球墨铸管接头处形成保护，无论是在随后的拖曳中，还是在施工安装完成后，都对球磨铸管的接头形成了良好保护。

优选的，本实施例中所述密封层3是将高分子膜或高分子套管经加热后包裹于所述插口端1和承口端2的连接部位，形成对所述安装空隙和浮动空隙的密封。这种密封方式便于现场施工，对工人的操作技能要求较低，而且材料廉价易得，采用普通的聚乙烯膜或者套管均可以进行现场操作。

优选的，本实施例中所述抗磨层4为预制件，预制成与所述插口端1和承口端2的连接部位外形匹配的套件，能够在完成所述密封层3的包裹后，安装到所述密封层3的外部。具体如图3、图4所示，优选所述抗磨层4由预制的第一半环81和第二半环82组成，所述第一半环81和第二半环82扣合后在端部连接，形成所述抗磨层4，相比较现有技术中的在接头外部敷设薄铁皮的做法，不需要现场裁剪和敲打、捆扎铁皮，直接将已经具有环形或半环形的预制件套在接头外部并固定即可，一方面降低了材料成本，一方面实现了快速施工，而且，接头外观好，不会有敲打铁皮而形成的凸起或褶皱。优选的，所述第一半环81和第二半环82扣合后在端部连接的连接方式为通过紧固件连接或者通过卡合、胶合或热熔合连接，均为本领域技术人员容易进行的操作，不再赘述。

在本实施例中，所述抗磨层4由聚合物陶瓷复合材料预制而成，在具体制作时，控制所述环氧陶瓷材料中环氧树脂与陶瓷材料的比例为(35-75)：(65-25)可起到很好的抗磨和防拉裂双重效果。

继续参见图1，所述承口端2还包括分隔壁9和定位槽11，所述分隔壁9位于所述圆珠槽右侧，所述定位槽11位于所述分隔壁9右侧，所述圆珠槽与定位槽11之间通过所述分隔壁9间隔开，在所述插口端1和承口端2装配状态下，所述分隔壁9也位于所述挡环8右侧，所述定位槽11内部设置有密封胶圈10。作为较佳的制造方式，所述挡环8焊接在所述插口端1的外壁面。

在本实施例中，优选所述圆珠安装口5与所述拆卸口6沿管道轴线对称设置并且优选圆珠7为钢珠，沿圆珠槽设置满满一圈，大小个数根据管道口径大小来进行选择，通过圆珠安装口5在承口端2和挡环8之间的容腔内安装圆珠7，圆珠7通过重力下滑，以此在承口端2向管道本体7内部安装整圈圆珠，安装快捷方便，效率高，连接牢固，拆卸方便易于检修维护，挡环8优选通过焊接的方式与插口端固定，施工前可预先设置，简化施工操作，而且当施工中出现安装问题需要将两个管道解锁时或者工人操作时选错圆珠规格需要取出重装时，不需要旋转已经装配好的管道，只需要从拆卸口卸载圆珠即可，非常方便，现有的同类构造中没有用于卸载圆珠的拆卸口，由于钢球安装时是通过重力下落，如果在施工中出现因安装问题需要将两个球墨铸管解锁的情况，需要旋转已经装配好的球墨铸管使钢球进口处于底部才能取出钢球，而此时铸管通常已经无法旋转或者即使允许旋转，操作起来也非常困难。

实施例2

本实施例是针对圆珠自锁结构自身所做出的进一步改进，具体参见图5，图5为本实施例示例的两种挡环结构示意图，本实施例中挡环8也是通过焊接的方式与插口端外壁面固定连接，其中，(a)图在所述挡环8左侧待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角81，(b)图除了在所述挡环8左侧待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角81，也在所述挡环8右侧待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角81。本实施例通过左侧倒角81的设置，能够容纳至少一部分焊料，防止了圆珠容腔内焊料局部堆积过高的情况，从而较大程度地避免了圆珠滑落通道可能出现的局部狭窄状况，使圆珠滑落通道畅通，而在右侧同时设置倒角81，也防止了插口端刚刚插入承口端时挡环8右侧无法贴近圆珠槽竖直壁面的情况。这里挡环8的倒角81与水平面的角度α可根据焊接操作的需要进行选择，优选45°到60°。

实施例3

如图6所示，本实施例是在实施例1或2基础上的进一步改进，由图6可以看出，本实施例中除了在所述挡环8待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角81，也在所述挡环8左侧角部开出了分力槽82，将拉紧状态下圆珠7与挡环8左侧角部单点抵接转换为双点抵接，本实施例中所述分力槽82为方形槽，拉紧状态下圆珠7与分力槽82具有的两个抵接点分别为第一抵接点821和第二抵接点822，该构造可以减少管道接口端的受力集中，通过减少单点的集中受力避免因管道承口受到来自圆珠的向外的挤压力过大、而管道插口受到来自圆珠的向内的挤压力过大而降低密封胶圈10的密封效果，而且从图中可以看出，分力槽82的存在也进一步优化了圆珠容腔的角部空间。

另外如图7所示，对于分力槽82的构造，还可以进一步选择的改进的方式是与图6中分力槽82的竖直壁面823高度尺寸与水平壁面824长度尺寸相等不同，本实施例中所述分力槽82的竖直壁面823高度尺寸与水平壁面824长度尺寸不相等，具体的，是竖直壁面823高度尺寸大于水平壁面824长度尺寸，这样，拉紧后圆珠7重心下移，与挡环8的其中一个抵接点(图中靠上的一个抵接点)的分力方向更偏向管道轴向，从而通过合理设置竖直壁面823高度尺寸和水平壁面824长度尺寸的比值(例如1.2左右)可以很好规划分力方向，可以在保证管道自锁效果的前提下有效减小管道连接处的径向受力，不会因自锁而影响密封胶圈10的密封效果。

实施例4

本实施例是针对实施例1中的抗磨层4预制材料提供一种成本上更节约的实现方式，在本实施例中，所述抗磨层4可以由玻璃纤维水泥砂浆复合材料预制而成，当球墨铸管的安装尺寸要求不高，对抗磨层4的厚度没有控制要求时，水泥砂浆作为基体造价更低，玻璃纤维可以增加水泥砂浆的抗拉裂的强度，优选的，所述玻璃纤维水泥砂浆复合材料中的玻璃纤维用量优选为35％-65％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，包括首尾相连的多个铸管本体，所述铸管本体通过插口端(1)和承口端(2)连接，所述插口端(1)和承口端(2)相配合，插口端(1)插入承口端(2)内，其特征在于，所述插口端(1)和承口端(2)通过圆珠自锁结构自锚连接，所述圆珠自锁结构在连接端面上产生的安装空隙和浮动空隙被密封层(3)所密封，并且，在所述密封层(3)的外层还设置有抗磨层(4)。

2.根据权利要求1所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述圆珠自锁结构的具体构造包括自承口端(2)的端面起依次设置的圆珠安装口(5)、圆珠槽，所述圆珠槽内装有圆珠(7)，所述插口端(1)的外壁面设有挡环(8)，在所述插口端(1)和承口端(2)装配状态下，所述圆珠(7)位于圆珠槽外侧槽壁与挡环(8)左侧之间的容腔内并能够与挡环(8)左侧角部抵接，所述承口端(2)端部与所述圆珠安装口(5)相对的下侧对应设置有用于卸载圆珠(7)的拆卸口(6)；所述密封层(3)是将高分子膜或高分子套管经加热后包裹于所述插口端(1)和承口端(2)的连接部位，形成对所述安装空隙和浮动空隙的密封；所述抗磨层(4)为预制件，预制成与所述插口端(1)和承口端(2)的连接部位外形匹配的套件，能够在完成所述密封层(3)的包裹后，安装到所述密封层(3)的外部。

3.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述抗磨层(4)由聚合物陶瓷复合材料预制而成。

4.根据权利要求3所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述抗磨层(4)由环氧陶瓷材料预制而成，所述环氧陶瓷材料中环氧树脂与陶瓷材料的比例为(35-75)：(65-25)。

5.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述抗磨层(4)由玻璃纤维水泥砂浆复合材料预制而成，所述玻璃纤维水泥砂浆复合材料中的玻璃纤维用量优选为35％-65％。

6.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述承口端(2)还包括分隔壁(9)和定位槽(11)，所述分隔壁(9)位于所述圆珠槽右侧，所述定位槽(11)位于所述分隔壁(9)右侧，所述圆珠槽与定位槽(11)之间通过所述分隔壁(9)间隔开，在所述插口端(1)和承口端(2)装配状态下，所述分隔壁(9)也位于所述挡环(8)右侧，所述定位槽(11)内部设置有密封胶圈(10)。

7.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述抗磨层(4)由预制的第一半环(81)和第二半环(82)组成，所述第一半环(81)和第二半环(82)扣合后在端部连接，形成所述抗磨层(4)。

8.根据权利要求7所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于，所述第一半环(81)和第二半环(82)扣合后在端部连接的连接方式为通过紧固件连接或者通过卡合、胶合或热熔合连接。

9.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于：所述挡环(8)焊接在所述插口端(1)的外壁面。

10.根据权利要求2所述的一种拉管法施工用自锚式球墨铸管，其特征在于：所述圆珠(7)在周向上填满所述圆珠槽。

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