CN113622947A - 一种可分离式齿形连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可分离式齿形连接装置，用以连接相邻的两片盾构管片，该装置包括埋设在第一盾构管片内的套筒B、埋设在第二盾构管片内的套筒C以及尾部与套筒C旋紧固定，头部插入套筒B内卡紧连接的插头A，所述的套筒B由壳体以及设置在壳体内的可分离式卡位件和弹簧构成。与现有技术相比，本发明具有连接可靠、安装简易、实用价值高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及盾构管片连接、土木工程、机械工程技术领域，尤其是涉及一种可分离式齿形连接装置。
背景技术
随着盾构隧道施工法的广泛应用，盾构管片等连接构件的组装连接是盾构隧道施工法的一道重要的环节，提高盾构管片等连接构件的连接可靠性、快捷性成为了施工中迫切建设目标，现有的盾构隧道中的盾构管片等连接构件环间连接大多采用弧形螺栓，很容易变形，在施工过程中，制造专用的弧形螺栓孔通常较为麻烦，并且在安装后需要人工对弧形螺栓进行锁紧，这个过程需要花费大量时间和人力。
此外，现有的弧形螺栓连接方法使用寿命较短、连接紧密性差，在盾构隧道后期的运行过程中容易出现连接失效、管片开裂、隧道渗水等问题；另外，由于接头结构特性，盾构管片等连接构件接头连接处的刚度比盾构管片等连接构件主体的刚度要大得多，在载荷的作用下，由应力集中引起的扇形块混凝土开裂经常会发生在扇形块的接缝处，国外的盾构管片等连接构件连接通常采用快速接头来实现，但是存在制造成本高，使用性能可靠性低等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可分离式齿形连接装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可分离式齿形连接装置，用以连接相邻的两片盾构管片，该装置包括埋设在第一盾构管片内的套筒B、埋设在第二盾构管片内的套筒C以及尾部与套筒C旋紧固定，头部插入套筒B内卡紧连接的插头A，所述的套筒B由壳体以及设置在壳体内的可分离式卡位件和弹簧构成。
所述的插头A的尾部开设与套筒C旋紧固定的螺纹，头部设有用以插入可分离式卡位件的扩展凸台，并在扩展凸台后开设梯形齿，用以在扩展凸台插入可分离式卡位件后实现卡接。
所述的扩展凸台由平滑连接的圆锥台部和圆柱部一体成型，所述的梯形齿具体为并排开设多条圆环形凸起，该凸起在轴向上向着利于插头A的插入方向倾斜。
所述的壳体外部呈圆柱形，内部由内向外依次开设平滑连通的第一弹簧槽、导向槽和入口槽，所述的第一弹簧槽和入口槽均呈圆柱形，所述的导向槽呈圆锥台型，并且导向槽的入口端面直径小于出口端面直径。
所述的可分离式卡位件由多个结构尺寸均相同的可分离式卡位件单体构成，多个可分离式卡位件单体沿周向拼成完整的可分离式卡位件。
所述的可分离式卡位件整体呈导向槽形状匹配的圆锥台型，在其内部开设圆形通孔，并在通孔内壁上并排开设多条与梯形齿配合卡接的齿槽，所述的可分离式卡位件尾部开设与通孔连通的第二弹簧槽，所述的弹簧设置在第一弹簧槽和第二弹簧槽形成的空间内。
所述的扩展凸台的圆锥台部前端面的直径小于圆形通孔的直径，其圆柱部的直径略大于于梯形齿齿顶位置与轴心之间的距离。
所述的可分离式卡位件的前端面设有限位面，用以在插头A完全插入套筒B内后进行限位。
所述的套筒B和套筒C的外表面均设有多条防滑凸纹。
在连接相邻的两片盾构管片时，本发明的安装过程如下：
1)将套筒B和套筒C分别预埋在相邻两片盾构管片内，插头A带有螺纹的的尾部拧紧于套筒C中；
2)将带有插头A的第二盾构管片对中插入第一盾构管片的套筒B内，在扩展凸台的圆锥台部沿入口槽插进可分离式卡位件的圆形通孔，圆锥台部推动可分离式卡位件在导向槽内壁的导向作用下向内运动并压缩弹簧的过程中，多个可分离式卡位件单体逐渐向外撑开，圆形通孔孔径变大使得扩展凸台能够继续插入，当扩展凸台完全插入圆形通孔内且限位时，可分离式卡位件在弹簧的回复力以及导向槽内壁斜面的导向作用下向外运动，多个可分离式卡位件单体逐渐向内收缩，直至梯形齿完全卡在对应的齿槽内，此时，可分离式卡位件将插头A完全包覆卡接，进而完成盾构管片的固定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、连接可靠：本发明主要通过梯形齿与齿槽的配合来实现连接，通过设置多对齿槽配合连接，大幅度的提高了连接处的稳定性、可靠性；
二、安装简易：本发明安装时只需要将插头拧紧于套筒C中，后续可直接将盾构管片对中拼装，无需人工安装多，大幅度的提高了盾构管片的拼装速度；
三、实用价值高：本发明中主要部件包括插头A、套筒B、套筒C，结构简单，便于加工生产，适用于大规模加工生产中使用。
附图说明
图1为本发明的连接原理示意图。
图2为本发明中可分离式卡位件结构示意图。
图3为本发明中可分离式卡位件单体结构示意图。
图4为本发明中套筒B剖面结构示意图。
图5为本发明中插头A结构示意图。
图6为本发明中插头A剖面结构示意图。
图7为在安装时，插头A插入至套筒C内结构示意图。
图8为在安装时，与套筒C完成装配的插头A插入套筒B前的结构示意图。
图9为在安装时，可分离式卡位件在扩展凸台的推动下压缩弹簧并沿壳体内端面向后展开剖视图。
图10为在安装时，扩展凸台使保持可分离式卡位件保持分离状态剖面结构示意图。
图11为在安装完成时，梯形齿完全卡在齿槽内剖面结构示意图。
图中标记说明：
其中：1、插头A，101、扩展凸台，102、梯形齿，103、螺纹，2、套筒B，201、可分离式卡位件，202、弹簧，203、壳体，3、套筒C，4、盾构管片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明提供一种可分离式齿形连接装置，该装置包括插头A(1)、套筒B(2)、套筒C(3)；如图5所示，插头A(1)一端设有扩展凸台(101)和梯形齿(102)，另一端设有螺纹(103)；如图4所示，套筒B(2)包括可分离式卡位件(201)、弹簧(202)和壳体(203)，可分离式卡位件(201)内端面设有齿槽，套筒C(3)的内壁设有螺纹，壳体(203)的外表面和套筒C(3)的外表面均设有防滑凸纹。
如图6所示，插头A(1)上的梯形齿(102)，其齿形截面靠近扩展凸台(101)一侧底角为锐角，整体梯形截面倾斜方向为利于插头A(1)插入方向，另外，设置在可分离式卡位件(201)内端面的齿槽，形状结构与插头A(1)的梯形齿(102)相适配，可分离式卡位件(201)的外端面设有限位面，与壳体(203)的入口端面相适配，用以在插头A(1)完全插入套筒B(2)内后进行限位，扩展凸台(101)的前端面直径小于可分离式卡位件(201)入口端面的内径，其后端面直径略大于于梯形齿(102)齿顶位置距轴心的距离。
如图7-11所示，安装时，套筒B(2)和套筒C(3)分别预埋相邻的两片盾构管片(4)内，插头A(1)带有螺纹(103)的一端拧紧于套筒C(3)中，将插有插头A(1)的盾构管片(4)对中插入另一片盾构管片(4)的套筒B(2)内，在扩展凸台(101)推力作用下，可分离式卡位件(201)向内压缩弹簧(202)并沿壳体(203)导向槽内壁斜面导向撑开，使得插头A(1)能顺利插入到套筒B(2)内，当扩展凸台(101)插入位置超过最内侧的齿槽时，可分离式卡位件(201)开始在弹簧(202)的回复力以及壳体(203)导向槽内壁斜面导向作用下恢复，多个可分离式卡位件单体(201a)逐渐向内收缩，直至梯形齿(102)完全卡在齿槽内，即可分离式卡位件(201)将插头A(1)完全包覆卡接，使得插头A(1)固定于套筒B(2)内，完成连接。
本例中，可分离式卡位件(201)由三个结构尺寸均相同的可分离式卡位件单体(201a)构成，三个结构尺寸相同的可分离式卡位件单体(201a)沿周向拼成一个完整的可分离式卡位件(201)，如图2和3所示。
在插头A(1)插入套筒B(2)过程中，由三个可分离式卡位件单体(201a)在扩展凸台(101)的推动下，向内压缩弹簧(202)的同时并沿壳体(203)倾斜内壁向内运动并被扩展凸台(101)撑开，扩展凸台(101)将维持可分离式卡位件(201)的撑开状态，直至扩展凸台(101)插入位置超过最内侧的齿槽，可分离式卡位件(201)在弹簧(202)回复推力作用下沿壳体(203)导向槽内壁向外运动回复至起始位置，此时，三个可分离式卡位件单体(201a)复位闭合，使得梯形齿(102)完全卡在齿槽内，以此实现将插头A(1)固定于套筒B(2)中，完成两片相邻两片盾构管片(4)的稳固连接。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种可分离式齿形连接装置，用以连接相邻的两片盾构管片(4)，其特征在于，该装置包括埋设在第一盾构管片内的套筒B(2)、埋设在第二盾构管片内的套筒C(3)以及尾部与套筒C(3)旋紧固定，头部插入套筒B(2)内卡紧连接的插头A(1)，所述的套筒B(2)由壳体(203)以及设置在壳体(203)内的可分离式卡位件(201)和弹簧(202)构成。
2.根据权利要求1所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的插头A(1)的尾部开设与套筒C(3)旋紧固定的螺纹(103)，头部设有用以插入可分离式卡位件(201)的扩展凸台(101)，并在扩展凸台(101)后开设梯形齿(102)，用以在扩展凸台(101)插入可分离式卡位件(201)后实现卡接。
3.根据权利要求2所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的扩展凸台(101)由平滑连接的圆锥台部和圆柱部一体成型，所述的梯形齿(102)具体为并排开设多条圆环形凸起，该凸起在轴向上向着利于插头A(1)的插入方向倾斜。
4.根据权利要求2所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的壳体(203)外部呈圆柱形，内部由内向外依次开设平滑连通的第一弹簧槽、导向槽和入口槽，所述的第一弹簧槽和入口槽均呈圆柱形，所述的导向槽呈圆锥台型，并且导向槽的入口端面直径小于出口端面直径。
5.根据权利要求4所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的可分离式卡位件(201)由多个结构尺寸均相同的可分离式卡位件单体(201a)构成，多个可分离式卡位件单体(201a)沿周向拼成完整的可分离式卡位件(201)。
6.根据权利要求5所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的可分离式卡位件(201)整体呈导向槽形状匹配的圆锥台型，在其内部开设圆形通孔，并在通孔内壁上并排开设多条与梯形齿(102)配合卡接的齿槽，所述的可分离式卡位件(201)尾部开设与通孔连通的第二弹簧槽，所述的弹簧(202)设置在第一弹簧槽和第二弹簧槽形成的空间内。
7.根据权利要求6所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的扩展凸台(101)的圆锥台部前端面的直径小于圆形通孔的直径，其圆柱部的直径略大于于梯形齿(102)齿顶位置与轴心之间的距离。
8.根据权利要求4所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的可分离式卡位件(201)的前端面设有限位面，用以在插头A(1)完全插入套筒B(2)内后进行限位。
9.根据权利要求1所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，所述的套筒B(2)和套筒C(3)的外表面均设有多条防滑凸纹。
10.根据权利要求6所述的一种可分离式齿形连接装置，其特征在于，在连接相邻的两片盾构管片(4)时，本发明的安装过程如下：
1)将套筒B(2)和套筒C(3)分别预埋在相邻两片盾构管片(4)内，插头A(1)带有螺纹(103)的的尾部拧紧于套筒C(3)中；
2)将带有插头A(1)的第二盾构管片对中插入第一盾构管片(4)的套筒B(2)内，在扩展凸台(101)的圆锥台部沿入口槽插进可分离式卡位件(201)的圆形通孔，圆锥台部推动可分离式卡位件(201)在导向槽内壁的导向作用下向内运动并压缩弹簧(202)的过程中，多个可分离式卡位件单体(201a)逐渐向外撑开，圆形通孔孔径变大使得扩展凸台(101)能够继续插入，当扩展凸台(101)完全插入圆形通孔内且限位时，可分离式卡位件(201)在弹簧(202)的回复力以及导向槽内壁斜面的导向作用下向外运动，多个可分离式卡位件单体(201a)逐渐向内收缩，直至梯形齿(102)完全卡在对应的齿槽内，此时，可分离式卡位件(201)将插头A(1)完全包覆卡接，进而完成盾构管片(4)的固定连接。
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