CN114017555B - 一种高压内自锚承插接口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压内自锚承插接口，包括端部具有径向向内延伸形成环形壁的管道承口和插入管道承口内部的外壁上设置有环形凸起的管道插口、以及设置在位于环形壁内开设的自锚腔内的用于固定连接管道承口和管道插口的挡圈，所述挡圈为分体结构，包括两端均设置紧固端的多个挡圈段，所述挡圈段的紧固端沿径向向外凸起，且紧固端为互相对应配合的可拆卸的紧固，所述管道承口壁上开设有与紧固端位置对应的可供紧固端伸出到管道承口外壁外面的拆卸孔，本发明具备一定角度的偏转能力，能够在有地势起伏且内压较高的山区使用。

Description

一种高压内自锚承插接口

技术领域

本发明涉及一种高压内自锚承插接口，属于管道接口技术领域。

背景技术

随着环境的变化和社会的发展要求，国家对水利工程的投入逐年增加，目前已经开发到很多偏远地区。由于这些地区地理环境复杂，对管道的要求越来越高，不仅对管道的耐压、抗地质沉降和柔性连接有要求，其管道接口也要满足上述要求。

因此，出现了具有锚定结构（锚定结构为挡块或类似部件）的承插接口，这种接口包括承口和插口（管道一端内径较小的为插口，另一端内径较大的为承口），插口外侧设置凸起，插入承口内通过挡块锚定在承口内起到固定作用，能够防止插口脱落。具有锚定结构的承插接口由于其施工便利、不易脱落等优点得到了广泛应用。

如图1和2所示为现有常用的一种锚定结构的承插接口，承口101的端部具有径向向内部弯曲形成的环形壁105，所述环形壁105上开设有放置挡块104的挡块放置槽106，插口102的外壁设置有凸起环103；挡块放置槽106内侧的承口壁上开设有设置橡胶圈107的橡胶圈放置槽。插口102插入承口101内部使得凸起环103进入挡块放置槽106后，挡块104与凸起环103的相互阻挡作用能够防止插口102从承口101内部滑脱。挡块104有很多个，均为相同的弧形结构，多个挡块拼接在一起形成圆环形，这些挡块必须挤压在一起才能够使得挡块104与凸起环103的相互阻挡的作用更牢固，防止插口102滑脱。

但是上述承插接口存在一个很大的问题：安装后拆卸非常困难，需要采用专用工具将挡块104某两三个部位撬起，使得该部位的凸起环103移出，然后再撬其他部位直至凸起环103全部移出。由于管道的直径能够达到2米以上，而挡块弧长只有150毫米左右，一周需要四五十块挡块才能挤紧，使得安装和拆卸过程及其困难，同时拆卸时还会存在在撬某一个部位的挡块时，之前已经移出的凸起环103的挡块又会进入凸起环103和环形壁105之间的情况，致使安装和拆卸均费时费力。

专利US4685708A公开了另一种承插接口，挡环24’由多个相似的环段30’形成，每个环段30’为球墨铸铁或类似物，具有如图3、4和5所示的结构。每个环段的端部都具有能够互相配合的阶梯状的凹口端部30a’和30b’，这些凹口端部通过枢轴销、铆钉或类似物34’固定，所述枢轴销、铆钉或类似物34’可以由不锈钢制成。环段30’的数量可以根据管道直径而变化。如图3所示的承插接口的挡环24’由三个枢转互连的环段30’形成，每个环段具有大约120°的圆周范围。

如图4所示，在一对环段的相邻端部30c’、30d’处的凹口端部30a’和30b’可以被移除，用于设置具有径向调节功能的环调节机构26’。环调节机构26’包括焊接到相应环端部30c’、30d’处的轴向延伸板36’、38’，板36’设置有用于铰接T头螺栓42’头部的插口（由腹板40’弯折和焊接形成），板38’形成有用于固定螺栓尾端的插口(由直立腹板44’形成)。T头螺栓42’设有调节螺母46’，将螺母46’拧到螺栓上可以有效地径向收缩挡环24’，而沿相反方向拧出螺栓能够扩张挡环24’。

如图5所示，挡环24’最初处于径向膨胀状态，将处于径向张开状态的挡环24放置于挡环凹槽18’内，而环调节机构26’通过延伸板36’、38’延伸到承口12’的外端。此时，挡环24’的下方设置有径向间隙，使得插口10’插入到承口12’内部时，凸起环28’可以沿间隙进入挡环凹槽18’内部。然后，将螺母46’拧紧到双头螺栓42’上，使挡环24’径向收缩，将挡环24’沿壁20’向下移动，使挡环24’压紧到插口上，使其固定在插口的外壁和壁20’之间，并消除凸起环28’的间隙，使得插口被有效地限制并且不能被拉出。

上述结构的承插接口虽然解决了挡环的拆卸问题，但是，当在有地势起伏的山区铺设时，该接口不具备偏转能力，无法进行偏转，对管道的铺设带来了困难。对于一些高度落差较大的山区，必须采用2.5MPa以上的高压供水才能满足使用要求，在如此高的内压下（现有技术中的外自锚和内自锚接口使用压力都不超过1.6MPa），假如对上述结构的承插接口进行一定角度的强制偏转，该承插接口就极易出现爆管现象。

另外，该承插接口挡环24’的收紧和扩张通过环调节机构26’实现，环调节机构26’中存在板36’，板36’贴在管道上，对螺栓角度有要求，不易安装；另外当承插接口偏转时，会挤压板36’，故而将偏转应力传递给螺栓及环调节机构26’，导致螺栓接口处和环调节机构26’变形，甚至失去紧固能力，挡环24’会张开。随着山区地势的沉降，造成承插接口处更大的偏转，必然会存在某处的插口向内部插入，凸起环28’也会向内移动，使得挡环24离开壁20’而进入挡环凹槽18’内部。上述情况发生后，在2.5MPa的内压下插口脱出造成爆管现象，无法在有地势起伏且内压较高的山区使用。

并且，该承插接口的挡环24’上有焊接工艺，耐腐蚀性差，无法满足应用地底对耐腐蚀的要求；同时环调节机构26’只能卡紧，不能松开，拆卸不方便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高压内自锚承插接口，具备一定角度的偏转能力，能够在有地势起伏且内压较高的山区使用，并且拆卸方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高压内自锚承插接口，包括端部具有径向向内延伸形成环形壁的管道承口和插入管道承口内部的外壁上设置有环形凸起的管道插口、以及设置在位于环形壁内开设的自锚腔内的用于固定连接管道承口和管道插口的挡圈；

所述挡圈为分体结构，包括两端均设置紧固端的多个挡圈段，所述挡圈段的紧固端沿径向向外凸起，且紧固端为互相对应配合的可拆卸的紧固，所述管道承口壁上开设有与紧固端位置对应的可供紧固端伸出到管道承口外壁外面的拆卸孔。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述挡圈段的数量在应用于DN600及以下管道时为2个挡圈段，应用于大于DN600的管道时挡圈段的数量大于等于三个。

本发明技术方案的进一步改进在于：两个相邻所述挡圈段的紧固端通过螺柱固定，且紧固端上设置有与螺柱配合的通孔；每个紧固端两侧的螺柱上分别设置有一个螺母，相邻两个紧固端之间的螺母为张开螺母，相邻两个紧固端外侧的螺母为紧固螺母。

本发明技术方案的进一步改进在于：紧固时所述管道承口环形壁的自锚腔与所述挡圈互相配合的两个面中至少有一个面为向外突起的球面，使得挡圈与环形壁自锚腔的接触为球面配合。

本发明技术方案的进一步改进在于：安装方法包括如下步骤：

A1、检查并清理管道承口内表面和管道插口外表面，将挡圈安装于管道承口的自锚腔内，紧固端从拆卸孔中伸出并在相邻两个紧固端上安装螺栓，调节相邻紧固端之间的张开螺母使紧固端张开至最大位置；

A2、安装T型橡胶圈；

A3、将T型橡胶圈表面及管道插口外表面涂抹润滑剂，移动管道插口送入管道承口内直至安装线的位置；

A4、松开相邻紧固端之间的张开螺母，调整挡圈的位置，使其卡在管道插口的环形凸起的内部，拧紧紧固螺母；同时向外移动管道插口，消除环形凸起、挡圈和自锚腔的安装间隙；

A5、根据管道安装现场，基于挡圈与环形壁的球面配合调整适合的偏转角度，然后用热塑模将接口封闭后回填。

本发明技术方案的进一步改进在于：拆卸方法包括如下步骤：

C1、拆下接口密封塑料，清理挡圈及螺栓区域；

C2、将管道插口推进管道承口内部至安装线；

C3、松开紧固螺母，调整张开螺母，使挡圈的紧固端张开至最大位置，移出管道插口。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述内自锚承插接口能够承受2.5MPa的压力。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明的挡圈为分体结构，通过紧固端的紧固使得挡圈能够紧密贴合于管道插口的外壁，防止管道插口在高压下脱开失效；并且通过紧固端的打开能够张开挡圈，解决了现有自锚接口安装后拆卸困难的问题；同时向外凸起的紧固端无需调整角度，拆卸更方便。

2、本发明挡圈与环形壁的接触为球面配合，使得承插接口能够在任意方向进行一定角度的偏转，实现管线的柔性连接；并且进行偏转时，在内压作用下，挡圈与环形壁始终有接触，能够将偏转应力传递出去，并且挡圈紧固端从管道承口上的拆卸孔伸出进行固定，不会对管道的偏转有任何影响，也不会因为管道的偏转将应力全部集中在挡圈上，使得管道接口进行偏转后也能承受2.5MPa的压力，并且延长使用寿命。

3、本发明两个相邻挡圈段的紧固端通过螺柱固定，通过调节相邻紧固端之间的张开螺母即可实现挡圈的张开，将管道插口脱出，无需再辅助其他工具，在实际应用中更省力。

附图说明

图1是现有技术中一种承插接口的局部剖切示意图；

图2是现有技术中一种承插接口的挡块示意图；

图3是现有技术中另一种承插接口中挡环的结构示意图；

图4是现有技术中另一种承插接口中挡环调节机构的结构示意图；

图5是现有技术中另一种承插接口的安装示意图；

图6是本发明安装后的结构示意图；

图7是本发明图6的A向剖切示意图；

图8是本发明图7中的局部放大图；

图9是本发明图6的B向剖切示意图；

图10是本发明图9中的局部放大图；

图11是本发明挡圈的结构示意图；

图12是本发明管道承口的剖切示意图；

图13是本发明实施例2中挡圈与环形壁弧度设置的示意图；

图14是本发明实施例3中相邻紧固端的安装示意图；

其中，1、管道承口，2、管道插口，3、挡圈，3-1、挡圈段，3-2、紧固端，4、环形凸起，5、自锚腔，6、拆卸孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明（本发明所说的外为管道内部朝向管道外部的方向）：

实施例1

一种高压内自锚承插接口，包括管道承口1和管道插口2，管道一端内径较小的为管道插口2，另一端内径较大的为管道承口1，一根管道的管道插口2插入另一根管道的管道承口1来实现管道的连接。

如图6-10所示，管道承口1的端部具有径向向内延伸形成的环形壁，环形壁上开设有自锚腔5，且自锚腔5内设置有挡圈3。管道插口2的外壁上设置环形凸起4。当管道插口2插入管道承口1中时，环形凸起4被挡圈3卡住，以此来固定管道插口2，防止管道插口2脱出。位于自锚腔5内部（从管道承口沿管道轴线朝向管道中部的方向为内部）的管道承口壁上还开设有橡胶圈安装槽，用于安装T型橡胶圈，对接口起密封作用。

如图11所示，挡圈3为分体结构，包括多个挡圈段3-1，数量大于等于三个。挡圈段3-1的具体数量根据管道的规格来定。应用于管道DN600（即公称直径为600mm）的挡圈3由2个挡圈段3-1组成，应用于管道DN700-1200的挡圈3由3个挡圈段3-1组成，应用于管道DN1400-2000的挡圈3由4个挡圈段3-1组成，应用于管道DN2200及以上的挡圈段3-1的挡圈3由6个挡圈段3-1组成。

如图11所示，挡圈3的截面可以为方形或梯形等形状，所述挡圈段3-1的两端沿径向向外凸起形成紧固端3-2，并且管道承口壁上对应紧固端3-2的位置处开设有拆卸孔6，如图12所示。安装时，挡圈段3-1放置于自锚腔5内，紧固端3-2从拆卸孔6伸出进行紧固，紧固通过螺栓、销轴等紧固。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图13所示，管道承口1环形壁的自锚腔5内侧与挡圈3互相配合的两个面中至少有一个面为向外突起的球面，使得挡圈3与环形壁自锚腔5的接触为球面配合。

承插接口安装完成后，挡圈3紧固于管道插口2的外壁上，紧靠环形凸起4，向外移动管道插口，消除环形凸起4、挡圈3和自锚腔5的安装间隙。此时，挡圈3与环形壁的配合为球面配合，使得承插接口在任意方向均能够进行一定角度的偏转，实现管线的柔性连接。并且进行偏转时，在内压作用下，挡圈3与环形壁始终有接触，能够将偏转应力传递出去，并且挡圈紧固端3-2从管道承口上的拆卸孔6伸出进行固定，不会对管道的偏转有任何影响，也不会因为管道的偏转将应力全部集中在挡圈3上，使得管道接口进行偏转后也能承受2.5MPa的压力。

对管道接口进行压力测试：

1、首先将带有高压内自锚承插接口的管件安装完毕。使用螺栓将两侧打压用配套管件的盲板和法兰盘组装好，使所有管件形成一个密封状态，同时对管道接口进行偏转一定角度后固定。公称直径DN40～DN300的管道偏角为3°30″，公称直径DN350～DN600的管道偏角为2°30″，公称直径DN700～DN2600的管道偏角为1°30″，公称直径DN2800～DN3000的管道偏角为1°。

2、打开低压注水阀注水，同时打开排气阀进行排气，待排气阀处有水溢出时关闭排气阀。

3、打开高压试压泵，使管件内压上升并稳定3.0mpa(设计使用压力2.5mpa，试验压力为3.0mpa)保压时间不得小于60秒钟，在此期间，试验人员要仔细检查管件高压内自锚承插接口位置是否有漏水和脱开情况发生，并做好标识和记录。如无漏水和脱开情况发生，则证明高压内自锚承插接口管件合格。

通过对多批次高压内自锚承插接口进行压力测试，均未发现漏水或脱开情况，说明本发明的高压内自锚承插接口能够承受2.5MPa的压力。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：如图14所示，两个相邻挡圈段的紧固端3-2通过螺柱固定，且紧固端3-2上设置有与螺柱配合的通孔；每个紧固端3-2两侧的螺柱上分别设置有一个螺母，相邻紧固端3-2之间的螺母为张开螺母，相邻紧固端3-2外侧的螺母为紧固螺母。挡圈3的张开通过调节张开螺母即可实现，无需再采用其他工具，在实际应用中更省力。

本发明的安装方法包括如下步骤：

A1、将挡圈3安装于管道承口的自锚腔5内，紧固端3-2从拆卸孔6中伸出安装螺栓，调节相邻紧固端之间的张开螺母使紧固端3-2张开至最大位置；

A2、检查并清理管道承口1内表面和管道插口2外表面，安装T型橡胶圈；

A3、将T型橡胶圈表面及管道插口外表面涂抹润滑剂，移动管道插口送入管道承口内直至安装线的位置（可以采用钩机或导链进行移动）；

A4、松开相邻紧固端之间的张开螺母，调整挡圈3的位置，使其卡在管道插口的环形凸起4的内部，拧紧紧固螺母；同时向外移动管道插口，消除环形凸起4、挡圈3和自锚腔5的安装间隙，防止管线在给水后由于内压的作用继续伸长；

A5、根据管道安装现场，基于挡圈3与环形壁的球面配合调整适合的偏转角度，然后用热塑模将接口封闭后回填，防止土壤进入自锚腔内，影响以后拆卸。

拆卸方法包括如下步骤：

C1、拆下接口密封塑料，清理挡圈、自锚腔及螺栓区域；

C2、将管道插口2推进管道承口1内部至安装线；

C3、松开紧固螺母，调整张开螺母，使挡圈的紧固端3-2张开至最大位置，移出管道插口2。

Claims (5)

1.一种高压内自锚承插接口，包括端部具有径向向内延伸形成环形壁的管道承口（1）和插入管道承口（1）内部的外壁上设置有环形凸起（4）的管道插口（2）、以及设置在位于环形壁内开设的自锚腔（5）内的用于固定连接管道承口（1）和管道插口（2）的挡圈（3），其特征在于：

所述挡圈（3）为分体结构，包括两端均设置紧固端（3-2）的多个挡圈段（3-1），所述挡圈段（3-1）的紧固端（3-2）沿径向向外凸起，且紧固端（3-2）为互相对应配合的可拆卸的紧固，所述管道承口壁上开设有与紧固端（3-2）位置对应的可供紧固端（3-2）伸出到管道承口外壁外面的拆卸孔（6）；

两个相邻所述挡圈段的紧固端（3-2）通过螺柱固定，且紧固端（3-2）上设置有与螺柱配合的通孔；每个紧固端（3-2）两侧的螺柱上分别设置有一个螺母，相邻两个紧固端（3-2）之间的螺母为张开螺母，相邻两个紧固端（3-2）外侧的螺母为紧固螺母；

紧固时所述管道承口（1）环形壁的自锚腔（5）与所述挡圈（3）互相配合的两个面中至少有一个面为向外突起的球面，使得挡圈（3）与环形壁自锚腔（5）的接触为球面配合。

2.根据权利要求1所述的一种高压内自锚承插接口，其特征在于：所述挡圈段（3-1）的数量在应用于DN600及以下管道时为2个挡圈段（3-1），应用于大于DN600的管道时挡圈段（3-1）的数量大于等于三个。

3.根据权利要求1所述的一种高压内自锚承插接口，其特征在于：所述内自锚承插接口能够承受2.5MPa的压力。

4.根据权利要求1所述的一种高压内自锚承插接口的安装方法，其特征在于：安装方法包括如下步骤：

A1、检查并清理管道承口（1）内表面和管道插口（2）外表面，将挡圈（3）安装于管道承口的自锚腔（5）内，紧固端（3-2）从拆卸孔（6）中伸出并在相邻两个紧固端（3-2）上安装螺栓，调节相邻紧固端之间的张开螺母使紧固端（3-2）张开至最大位置；

A2、安装T型橡胶圈；

A3、将T型橡胶圈表面及管道插口外表面涂抹润滑剂，移动管道插口送入管道承口内直至安装线的位置；

A4、松开相邻紧固端之间的张开螺母，调整挡圈（3）的位置，使其卡在管道插口的环形凸起（4）的内部，拧紧紧固螺母；同时向外移动管道插口，消除环形凸起（4）、挡圈（3）和自锚腔（5）的安装间隙；

A5、根据管道安装现场，基于挡圈（3）与环形壁的球面配合调整适合的偏转角度，然后用热塑模将接口封闭后回填。

5.根据权利要求1所述的一种高压内自锚承插接口的拆卸方法，其特征在于：拆卸方法包括如下步骤：

C1、拆下接口密封塑料，清理挡圈及螺栓区域；

C2、将管道插口（2）推进管道承口（1）内部至安装线；

C3、松开紧固螺母，调整张开螺母，使挡圈的紧固端（3-2）张开至最大位置，移出管道插口（2）。

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