CN114704701A - 三壁波纹管的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三壁波纹管的连接结构，属于复合管道技术领域。它解决了现有技术中管道连接方式生产成本和管道重量都较高的问题。本三壁波纹管的连接结构包括位于其中一根三壁波纹管上的承口和位于另一根三壁波纹管上的插入该承口内的插接段，插接段包括内壁层和波纹状的中间层，插接段的中间层上每相邻两波峰之间连接有支撑壁，插接段的中间层上至少一个波峰的顶部沿周向设置有环形的安装槽，安装槽内设置有密封圈，密封圈具有背向插接段的端口方向翻折的延伸部，延伸部的内侧面压紧在相邻的支撑壁上且外侧面压紧在承口的内壁上。本发明具有节约密封耗材的优势，同时有更轻的重量。
Description
技术领域
本发明属于复合管道技术领域，涉及一种三壁波纹管的连接结构。
背景技术
近年来塑料结构壁管因其节省原料，降低成本等特点，得到行业内广泛认可，逐渐成为大口径排水排污管道的主流产品。其中，三壁波纹管是一种新型的复合管道，其通常由内层、波纹状的中间层和复合在中间层外侧的外层构成，波纹管的一端具有承口且另一端具有插接段。三壁波纹管与双壁波纹管以及其他结构壁管材相比，其不仅具有更高的环刚度和纵向抗折弯强度，而且由于其内外壁均为光滑表面的结构壁，在施工过程可以很方便的拖拉和滚动，而且不会发生外壁波纹破裂和凹陷避免影响管材的使用，因此能满足更高的使用要求和施工要求。
目前实现三壁波纹管连接的方式主要有承插连接和热熔连接两种连接方式，承插连接即通过插接段插入承口内连接实现两根三壁波纹管端部的密封连接。如中国专利文献公开的一种承插式双平壁复合管(申请号：201921850756.X)，双壁波纹管主体包括内平壁层和波纹增强层，波纹增强层的外壁设有波峰和波谷，双壁波纹管主体和承口的外周设有外平壁层。该复合管在连接时，通过在连接段的波谷内设有密封胶圈，密封胶圈的外周壁与承口内平壁层的内周壁过盈配合实现密封。该密封结构利用了波谷来安装密封圈，结构简单、成本低，且由于密封圈能较好地定位在波谷内，能形成稳定的密封性，因此成为目前波纹管常规的连接方式。但是，该连接方式当用于大直径管道时，密封圈的尺寸较大，密封材料的耗材较高，因此导致生产成本和管道重量都较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种三壁波纹管的连接结构，本发明所要解决的技术问题是：保证连接结构密封性能的基础上，降低密封圈的成本。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：三壁波纹管的连接结构，用于将两根三壁波纹管的端部进行连接，本连接结构包括位于其中一根三壁波纹管上的承口和位于另一根三壁波纹管上的插入该承口内的插接段，所述插接段包括内壁层和波纹状的中间层，其特征在于，所述插接段的中间层上每相邻两波峰之间连接有支撑壁，插接段的中间层上至少一个波峰的顶部沿周向设置有环形的安装槽，安装槽内设置有密封圈，所述密封圈具有背向插接段的端口方向翻折的延伸部，所述延伸部的内侧面压紧在相邻的支撑壁上且外侧面压紧在承口的内壁上。
相比现有技术将密封圈设置在波谷内的情况，本连接结构中通过波峰的顶部沿周向设置安装槽，利用该安装槽来设置密封圈，因此能减小密封圈的截面尺寸。然而，截面尺寸减小后，面临如何保证密封稳定性的问题。为此，本连接结构在相邻两波峰之间设置有支撑壁，同时对密封圈的结构也进行特殊设计，使得插接段插入承口内之后，密封圈受挤压形变形成背向插接段的端口方向翻折的延伸部，而该延伸部压紧在相邻的支撑壁上，支撑壁对延伸部进行了支撑，这样密封圈在波谷对应的位置区域也形成了密封面积，使得密封圈的截面尺寸虽然减小，但是密封圈与插接段以及承口之间均具有较大的密封面积。因此，相比常规密封圈设置在波谷内的情况，本连接结构不仅保证的密封性能优越，连接处不会出现泄露，而且具有节约密封耗材的优势，因此能降低密封圈的制造成本，同时使管道具有更轻的重量。
上述的三壁波纹管的连接结构中，所述中间层上波峰的内壁与内壁层的外壁之间形成环形腔道，所述插接段上波峰的数量为至少三个，在最为靠近插接段端口的两个波峰的顶部分别具有向环形腔道内凹入的凹入部，所述凹入部的外侧壁形成上述的安装槽。通过这样的设计使得连接结构形成两道密封，进而能提升密封效果。凹入部向环形腔道内凹入，保证安装槽的尺寸符合要求，密封圈能较为稳定的定位在安装槽内，进而保证密封效果。另外，环形腔道的设置具有节省材料、降低管道重量的作用。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述安装槽的深度为其宽度的2-4倍，所述密封圈包括嵌入安装槽内的环形的安装部，上述延伸部与安装部一体成型。密封圈设有延伸部之后，在插接段和承口相互插接的过程中，延伸部与承口内壁接触，具有带动密封圈进行移动的趋势。因此，通过增加安装槽的深度，使得密封圈的安装部也能插入安装槽内较深的位置，进而保证插接段和承口相互插接的过程中、以及管道使用过程中，密封圈均能稳定的定位在安装槽内，使得密封稳定性得以保证。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述支撑壁呈环形且环绕插接段设置，所述支撑壁的横截面呈弧形且向内凹入，，所述延伸部远离插接段端口的侧面包括外倾斜面和内倾斜面，外倾斜面和内倾斜面连接形成沿延伸部周向设置的环形凹口。当管材埋设较深时，地表水形成较高水位，外部的水会从承口的端口处流向密封圈处，此时外部的水位压力会在外倾斜面和内倾斜面之间形成张力，使此处密封圈形成扩张，水压越大则扩张程度越大，而密封圈与承口内壁、波谷表面以及支撑壁之间的压力也会增加，密封性也越好。因此，本密封圈的结构形成了双重增强密封效果，不仅可以有效防止管材内部水压不泄漏，同时还可以防止外部地下水渗入管道内部，并可以有效防止连接后的拔脱，这样能确保地表水不会渗入管材内部，杜绝因为地表水渗漏造成的涌沙、水土流失和塌陷等。由于密封圈紧紧的压在支撑壁上，而支撑壁横截面呈弧形且向内凹入，因此增加了对密封圈的定位效果，使得密封圈更为稳定的定位在密封位置，提升密封效果。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述安装部的内周沿压紧在安装槽靠近插接段端口的侧壁上，安装部的内周沿与安装槽远离插接段端口的侧壁具有间隙，所述安装部的外周沿压紧在安装槽远离插接段端口的侧壁上。该设计使得安装部的外形尺寸是小于安装槽的尺寸的，这样在插接段与承口相互插接的过程中，安装部还会相对安装槽进行移动，最终使安装部的内周沿压紧在安装槽靠近插接段端口的侧壁上，安装部的内周沿与安装槽远离插接段端口的侧壁具有间隙，而安装部的外周沿压紧在安装槽远离插接段端口的侧壁上。而由于安装部的移动，使得插接过程中延伸部不仅能产生形变，而且还会随着安装部的移动进而微量的移动，如此便能保证延伸部与支撑壁之间、以及密封圈与承口内壁之间均具有较大的接触面积，进而保证密封圈尺寸减小的情况下，密封效果得以保证。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述安装部内嵌设有环形的金属骨架，所述安装部的顶端背向延伸部的侧面上沿周向设有环形凸唇，所述延伸部内沿其周向设有环形的腔道。由于插接段与承口相互插接的过程中，安装部还会相对安装槽进行移动，此时金属骨架起到加强的作用，使密封圈能保持形状及张力，限制安装部移动、变形程度，使安装部稳定的定位在安装槽内，而且使安装部与安装槽之间能形成较大的压紧力，进而保证密封效果较好。由于安装部的外形尺寸小于安装槽的尺寸，在插接段与承口连接之前，将密封圈放入安装槽后，环形凸唇和延伸部分别靠在安装槽的槽口边缘，对密封圈的初始位置进行限定，使后期在插接段与承口插接好之后，密封圈形变至较好的姿态。环形的腔道使得密封圈能向腔道内变形，提升密封圈的形变量，使得密封圈与接触面之间具有较大的压力，进而使密封效果得以提升。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述承口的端口处具有扩口部，所述扩口部的内壁由外至内依次设有环形凸尖和环形凹槽。插接段在插入承口的过程中，密封圈首先会受到环形凸尖的挤压，使得密封圈进行预形变，之后密封圈又经过环形凹槽进行姿态调整，此后密封圈才最终与承口的内壁压紧，这样能保证密封圈形变至较好的姿态，进而提升密封性能。作为优选，环形凸尖的截面呈三角形，以保证环形凸尖能贴着密封圈顺利的滑移。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述三壁波纹管包括主体，主体的一端连接承口且主体的另一端连接插接段，所述主体和所述插接段均包括内壁层和波纹状的中间层，主体还包括包覆在中间层外部的外壁层，所述主体上的内壁层直径等于插接段的内壁层直径且两者为一体成型，所述插接段上中间层的波峰高度小于主体上中间层的波峰高度。通过这样的设计，使得三壁波纹管具有更高的环刚度和纵向抗折弯强度。主体具有包覆在中间层外部的外壁层，使得管道外壁为光滑表面的结构壁，因此施工过程可以很方便的拖拉和滚动，不会发生外壁波纹破裂和凹陷而影响管材的使用。作为优选，在制造时，插接段上的支撑壁与主体上的外壁层为在线一次成型，之后在安装槽对应位置削去部分材料形成安装槽的槽口。主体上中间层的波峰高度大于插接段上中间层的波峰高度，使得管道成型之后插接段的直径相比主体的直径小，进而便于插入承口内。
在上述的三壁波纹管的连接结构中，所述插接段上的支撑壁与主体上的外壁层为相同材料制成。材料优选采用聚烯烃，保证管道外壁有足够高的抗冲击强度和韧性，即使很恶劣的施工环境，也不会出现外壁破损。如采用PP料复合，使耐高温性能较好，夏季不会出现管材或扩口变形；或者采用HDPE复合，对低温条件下施工有利。
与现有技术相比，本三壁波纹管的连接结构具有以下优点：
1、本连接结构中通过波峰的顶部沿周向设置安装槽，利用该安装槽来设置密封圈，因此能减小密封圈的截面尺寸。相比现有技术将密封圈设置在波谷内的情况，本连接结构不仅密封性能优越，而且具有节约密封耗材的优势，同时有更轻的重量。
2、本连接结构中密封圈的结构能形成双重增强密封效果，不仅可以有效防止管材内部水压不泄漏，同时还可以防止外部地下水渗入管道内部，并可以有效防止连接后的拔脱，这样能确保地表水不会渗入管材内部，杜绝因为地表水渗漏造成的涌沙、水土流失和塌陷等。
附图说明
图1是本三壁波纹管连接结构的剖视图。
图2是图1的局部放大图。
图3是本三壁波纹管连接结构的剖视立体图。
图中，1、承口；2、插接段；3、主体；4、内壁层；5、中间层；6、外壁层；7、支撑壁；8、安装槽；9、密封圈；91、延伸部；911、外倾斜面；912、内倾斜面；913、环形凹口；92、安装部；921、环形凸唇；93、金属骨架；94、腔道；10、环形腔道；11、凹入部；12、扩口部；121、环形凸尖；122、环形凹槽。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这一实施例。
如图1和图2所示，三壁波纹管主体3，主体3的一端连接承口1且主体3的另一端连接插接段2，主体3和插接段2均包括内壁层4和波纹状的中间层5，主体3还包括包覆在中间层5外部的外壁层6，主体3上的内壁层4直径等于插接段2的内壁层4直径且两者为一体成型，插接段2上中间层5的波峰高度小于主体3上中间层5的波峰高度。主体3上中间层5的波峰高度大于插接段2上中间层5的波峰高度，使得管道成型之后插接段2的直径相比主体3的直径小，进而便于插入承口1内。
如图1、图2和图3所示，本三壁波纹管的连接结构，用于将两根三壁波纹管的端部进行连接，具体包括位于其中一根三壁波纹管上的承口1和位于另一根三壁波纹管上的插入该承口1内的插接段2，插接段2也包括内壁层4和波纹状的中间层5，插接段2的中间层5上每相邻两波峰之间连接有支撑壁7，中间层5上至少一个波峰的顶部沿周向设置有环形的安装槽8，安装槽8内设置有密封圈9，密封圈9具有背向插接段2的端口方向翻折的延伸部91，延伸部91的内侧面压紧在相邻的支撑壁7上且外侧面压紧在承口1的内壁上。相比常规密封圈9设置在波谷内的情况，本连接结构不仅保证的密封性能优越，连接处不会出现泄露，而且具有节约密封耗材的优势，同时使管道具有更轻的重量。作为优选，在制造时，插接段2上的支撑壁7与主体3上的外壁层6为在线一次成型，且插接段2上的支撑壁7与主体3上的外壁层6为相同材料制成。之后在安装槽8对应位置削去部分材料形成安装槽8的槽口。材料优选采用聚烯烃，保证管道外壁有足够高的抗冲击强度和韧性，即使很恶劣的施工环境，也不会出现外壁破损。如采用PP料复合，使耐高温性能较好，夏季不会出现管材或扩口变形；或者采用HDPE复合，对低温条件下施工有利。
如图2和图3所示，中间层5上波峰的内壁与内壁层4的外壁之间形成环形腔道10，插接段2上波峰的数量为三个，在最为靠近插接段2端口的两个波峰的顶部分别具有向环形腔道10内凹入的凹入部11，凹入部11的外侧壁形成安装槽8。安装槽8的深度为其宽度的3倍，密封圈9包括嵌入安装槽8内的环形的安装部92，上述延伸部91一体成型于安装部92的外周沿处。通过增加安装槽8的深度，使得密封圈9的安装部92也能插入安装槽8内较深的位置，进而保证插接段2和承口1相互插接的过程中、以及管道使用过程中，密封圈9均能稳定的定位在安装槽8内，使得密封稳定性得以保证。在实际制造过程中，插接段2上波峰的数量可以适当进行增加，如四个、五个等。安装槽8的深度、宽度比也可以适当进行增减，如安装槽8的深度为其宽度的2倍或者4倍。
进一步的，如图2和图3所示，支撑壁7呈环形且环绕插接段2设置，支撑壁7的横截面呈弧形且向内凹入，延伸部91远离插接段2端口的侧面包括外倾斜面911和内倾斜面912，外倾斜面911和内倾斜面912连接形成沿延伸部91周向设置的环形凹口913。当管材埋设较深时，地表水形成较高水位，外部的水会从承口1的端口处流向密封圈9处，此时外部的水位压力会在外倾斜面911和内倾斜面912之间形成张力，使此处密封圈9形成扩张，水压越大则扩张程度越大，而密封圈9与承口1内壁、波谷表面以及支撑壁7之间的压力也会增加，密封性也越好。因此，本密封圈9的结构形成了双重增强密封效果，不仅可以有效防止管材内部水压不泄漏，同时还可以防止外部地下水渗入管道内部，并可以有效防止连接后的拔脱，这样能确保地表水不会渗入管材内部，杜绝因为地表水渗漏造成的涌沙、水土流失和塌陷等。
如图2和图3所示，安装部92的沿密封圈9径向方向的宽度决定了其能伸入安装槽8内的深度，本密封圈中，安装部92的沿密封圈9径向方向的宽度小于安装槽8的深度，且安装部92的厚度小于安装槽8的宽度，这样使得最终密封圈7的安装部92的内周沿压紧在安装槽8靠近插接段2端口的侧壁上，安装部92的内周沿与安装槽8远离插接段2端口的侧壁具有间隙，安装部92的外周沿压紧在安装槽8远离插接段2端口的侧壁上。进一步的，安装部92内嵌设有环形的金属骨架93，安装部92的顶端背向延伸部91的侧面上沿周向设有环形凸唇921，延伸部91内沿其周向设有环形的腔道94。
如图2和图3所示，承口1的端口处具有扩口部12，扩口部12的内壁由外至内依次设有环形凸尖121和环形凹槽122。插接段2在插入承口1的过程中，密封圈9首先会受到环形凸尖121的挤压，使得密封圈9进行预形变，之后密封圈9又经过环形凹槽122进行姿态调整，此后密封圈9才最终与承口1的内壁压紧，这样能保证密封圈9形变至较好的姿态，进而提升密封性能。作为优选，环形凸尖121的截面呈三角形，以保证环形凸尖121能贴着密封圈9顺利的滑移。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、承口；2、插接段；3、主体；4、内壁层；5、中间层；6、外壁层；7、支撑壁；8、安装槽；9、密封圈；91、延伸部；911、外倾斜面；912、内倾斜面；913、环形凹口；92、安装部；921、环形凸唇；93、金属骨架；94、腔道；10、环形腔道；11、凹入部；12、扩口部；121、环形凸尖；122、环形凹槽等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.三壁波纹管的连接结构，用于将两根三壁波纹管的端部进行连接，本连接结构包括位于其中一根三壁波纹管上的承口(1)和位于另一根三壁波纹管上的插入该承口(1)内的插接段(2)，所述插接段(2)包括内壁层(4)和波纹状的中间层(5)，其特征在于，所述插接段(2)的中间层(5)上每相邻两波峰之间连接有支撑壁(7)，插接段(2)的中间层(5)上至少一个波峰的顶部沿周向设置有环形的安装槽(8)，安装槽(8)内设置有密封圈(9)，所述密封圈(9)具有背向插接段(2)的端口方向翻折的延伸部(91)，所述延伸部(91)的内侧面压紧在相邻的支撑壁(7)上且外侧面压紧在承口(1)的内壁上。
2.根据权利要求1所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述中间层(5)上波峰的内壁与内壁层(4)的外壁之间形成环形腔道(10)，所述插接段(2)上波峰的数量为至少三个，在最为靠近插接段(2)端口的两个波峰的顶部分别具有向环形腔道(10)内凹入的凹入部(11)，所述凹入部(11)的外侧壁形成上述的安装槽(8)。
3.根据权利要求2所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述安装槽(8)的深度为其宽度的2-4倍，所述密封圈(9)包括嵌入安装槽(8)内的环形的安装部(92)，上述延伸部(91)与安装部(92)一体成型。
4.根据权利要求1或2或3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述支撑壁(7)呈环形且环绕插接段(2)设置，所述支撑壁(7)的横截面呈弧形且向内凹入，所述延伸部(91)远离插接段(2)端口的侧面包括外倾斜面(911)和内倾斜面(912)，外倾斜面(911)和内倾斜面(912)连接形成沿延伸部(91)周向设置的环形凹口(913)。
5.根据权利要求3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述安装部(92)的内周沿压紧在安装槽(8)靠近插接段(2)端口的侧壁上，安装部(92)的内周沿与安装槽(8)远离插接段(2)端口的侧壁具有间隙，所述安装部(92)的外周沿压紧在安装槽(8)远离插接段(2)端口的侧壁上。
6.根据权利要求3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述安装部(92)内嵌设有环形的金属骨架(93)，所述安装部(92)的顶端背向延伸部(91)的侧面上沿周向设有环形凸唇(921)。
7.根据权利要求3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述延伸部(91)内沿其周向设有环形的腔道(94)。
8.根据权利要求1或2或3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述承口(1)的端口处具有扩口部(12)，所述扩口部(12)的内壁由外至内依次设有环形凸尖(121)和环形凹槽(122)。
9.根据权利要求1或2或3所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述三壁波纹管包括主体(3)，主体(3)的一端连接承口(1)且主体(3)的另一端连接插接段(2)，所述主体(3)和所述插接段(2)均包括内壁层(4)和波纹状的中间层(5)，主体(3)还包括包覆在中间层(5)外部的外壁层(6)，所述主体(3)上的内壁层(4)直径等于插接段(2)的内壁层(4)直径且两者为一体成型，所述插接段(2)上中间层(5)的波峰高度小于主体(3)上中间层(5)的波峰高度。
10.根据权利要求9所述的三壁波纹管的连接结构，其特征在于，所述插接段(2)上的支撑壁(7)与主体(3)上的外壁层(6)为相同材料制成。
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