CN204127313U - 防脱密封圈,防脱块以及包括所述密封圈的管道组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种防脱密封圈，包括橡胶圈和至少一个嵌入在该橡胶圈内的防脱块，其中所述防脱块露出该橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，其中，该防脱块上设有4-8个防脱齿。本实用新型还公开具有上述密封圈的管道组件。本实用新型的密封圈防滑脱性显著提高，并且密封性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸铁管，具体涉及用于球墨铸铁管的密封圈和其中的防脱块。本发明还涉及使用所述密封圈的球墨铸铁管道组件。
背景技术
目前，国内城镇输水管用的球墨铸铁管之间的密封连接，基本上采用T型橡胶密封圈。如图1所示，密封圈30设置在球墨铸铁管10和20的连接处。参照图2，密封圈30包括橡胶圈32以及嵌在橡胶圈32内且均匀分布的多个防脱块34。防脱块34的数量可根据具体应用和行业标准来确定。其中每个防脱块34在面向管道10的一侧具有两个防脱齿36，其中防脱齿36是一体成型在防脱块34上的。
图1示出的是管道10和20之间没有偏转的情形。此时，防脱块34的两个防脱齿36均抵靠在管道10的外壁上，或者稍许嵌入管道10的外壁。
图1和2示出的密封圈，能适应一定的基础变形，具有一定的抗震能力，也具有良好的密封性。然而，现有的密封圈防止管道滑脱的能力较低。
例如，参照图3，管道10和20之间存在α偏转角。此时，如图4和5所示，密封圈30上的防脱块34的其中一个防脱齿36与管道10的外壁脱离接触。图4示出图3中A部分的放大结构，此时，偏左侧的防脱齿与管道10的外壁脱离接触。同时，参照图5，其示出图3中B部分的放大结构，偏右侧的防脱齿与管道10的外壁脱离接触。在这种情况下，密封圈30的防脱作用明显下降，相邻管道10和20之间可能滑脱。
可见，现有的防滑脱密封圈在通常的地质条件下使用是可以的，但是 不适用于管线拐弯或爬坡处，因为这些地方不可避免的会出现相邻管道偏转的情形。
虽然在实际施工中，采用在管线拐弯处设置水泥止推支墩的方法来抵抗轴向力防止管道滑脱，但该方法安装施工效率低、花费高、对施工环境(如工作空间)有一定的要求。
另外，防脱齿处会产生应力集中现象。并且，齿数越少，每个齿上的应力集中越严重。经过一段时间的使用后，应力集中可能造成防脱齿的齿尖位置金属疲劳而失效，进而使得防滑脱的作用降低，甚至完全失去作用。
同时，现有的密封圈上的橡胶圈32的球头通常制成单峰曲面，参见图2、4和5。当存在水压或气压时，球头38受到挤压而发生变形。图6中的表示当受到如箭头所示方向的压力时，球头38发生形变后的形状。其中虚线位置是未受到压力时，橡胶圈未发生形变的形状。可以看出，在这种情况下，橡胶圈32的形变主要是向图6的左侧，即管道20的管口方向发生变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的防滑脱密封圈，用于球墨铸铁管T型接口管道。
按照本发明，一种防脱密封圈，包括橡胶圈和至少一个嵌入在该橡胶圈内的防脱块，所述防脱块的一面露出所述橡胶圈，其中所述防脱块露出该橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，其中，该防脱块上设有4个防脱齿。
所述的防脱块上距离所述橡胶圈底部端面最远的齿的齿尖与所述底部端面的内侧边缘的连线与所述底部端面的夹角为67°。其中，各个所述防脱齿的齿尖形成的弧线半径为15mm。
所述防脱齿的第一齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是-0.8mm，其第二齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.3mm，其第三齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.6mm。
所述第一齿的齿根与所述底部端面的夹角为20°，所述第二齿与所述第一齿的齿根夹角为60°，所述第三齿与所述第二齿的齿根夹角为80°，所述防脱齿的第四齿与所述第三齿的齿根夹角为80°。
所述第一齿的齿尖与所述第二齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3mm，所述第二齿的齿尖与所述第三齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3.5mm，所述第三齿的齿尖与所述第四齿的齿尖在所述连线上的距离是3.5mm。
进一步，该橡胶圈的球头部分设有凹槽。
按照本发明的另一方面，一种防脱密封圈，包括橡胶圈和至少一个嵌入在该橡胶圈内的防脱块，其中所述防脱块露出该橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，该防脱块上设有5-8个防脱齿。
所述的防脱齿构造为在允许最大偏转角范围内至少保持4个防脱齿与所述管道表面接触。
该橡胶圈的球头部分设有凹槽。
按照本发明另一方面，一种球墨铸铁管道组件，包括两个相邻并连接的管道，其特征在于，在所述两个管道的接口处设有如上所述的防脱密封圈。
按照本发明又一方面，一种用于球墨铸铁管的防脱密封圈的防脱块，所述防脱块露出该防脱密封圈的橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，该防脱块露出所述防脱密封圈的部分 设有4个防脱齿。
其中，所述防脱块上距离所述橡胶圈底部端面最远的齿的的齿尖与所述底部端面的内侧边缘的连线与所述底部端面的夹角构造为在允许最大偏转角范围内至少保持3个防脱齿与所述管道表面接触为67°。
其中，各个所述防脱齿的齿尖形成的弧线半径为15mm。
所述防脱齿的第一齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是-0.8mm，其第二齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.3mm，其第三齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.6mm。
所述第一齿的齿根与所述底部端面的夹角为20°，所述第二齿与所述第一齿的齿根夹角为60°，所述第三齿与所述第二齿的齿根夹角为80°，所述防脱齿的第四齿与所述第三齿的齿根夹角为80°。
所述第一齿的齿尖与所述第二齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3mm，所述第二齿的齿尖与所述第三齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3.5mm，所述第四齿的齿尖与所述第四齿的齿尖在所述连线上的距离是3.5mm。
本发明的技术效果在于：
1)设置4-8个防脱齿能随相邻管道之间的插口偏转角度的变化仍保持防滑脱能力，有效解决了管子接头处因受水冲击力作用或地壳变动引起的容易滑脱的问题，特别适用于管线拐弯、爬坡或其他需要管线轴向受力的工作地点；
2)同时，由于具有更多的防脱齿，降低了每个防脱齿上的应力集中，进而提高防脱块的使用寿命；
3)由于作用的防脱齿数量相对较多，所以在同样的压力下，齿的嵌入深度较小，所以可以适合于壁厚较薄的C级管道；
4)由于球头部位的凹槽设计，能够张开，使胶圈于管子之间的贴合更紧密，密封性更好。
附图说明
图1是现有的密封圈安装在球墨铸铁管上的剖视示意图。
图2是图1的局部剖视示意图。
图3示出安装有现有的密封圈的球墨铸铁管的偏转状态。
图4是图3的A部放大示意图。
图5是图3的B部放大示意图。
图6是现有的密封圈在使用中受到压力时橡胶圈变形的示意图。
图7是按照本发明一实施例的密封圈的剖视示意图。
图8是图7的密封圈安装在球墨铸铁管上的示意图。
图9示出了安装有按照本发明一实施例的密封圈的球墨铸铁管处于偏转状态。
图10是图9的C部放大示意图。
图11是图9的D部放大示意图。
图12是按照本发明一实施例的密封圈在受到压力时橡胶圈变形的示意图。
图13示出图7所示的实施例上的角度β，以及L1，L2和L3。
图14示出图7所示的实施例中，各个齿的齿尖形成的弧线。
图15示出图7所示的实施例中，各个相邻齿的齿根夹角。
图16示出图7所示的实施例中，各齿与连线L的垂直距离。
具体实施方式
下面结合附图具体描述本发明。
图7示出按照本发明的密封圈100的剖面图，其中示出了嵌入在其中的防脱块120的剖面。按照本发明，在橡胶圈110中嵌入至少一个防脱块120。优选地，在橡胶圈110中沿周向均匀嵌入多个防脱块120。防脱块120在露出该橡胶圈110的表面设有4个防脱齿122。其中，这些防脱齿122构造为具有方向性，并且其方向是沿管道10和20插口的安装方向，即沿管道安装方向顺向。
橡胶圈110具有底部端面116和球头112。橡胶圈110的球头112还设有凹槽114，从而球头112的剖面为双峰形状。
在本文中，为了便于描述，将这些防脱齿按照距离该底部端面的距离称为第一齿1222、第二齿1224、第三齿1226和第四齿1228。也就是，第一齿距离该底部端面的距离最小，该第四齿距该底部端面的距离最大。
图8示出本发明的密封圈100应用于管道10和20的连接处。图8示出了无偏转的情况。此时，图示为在图8的右侧的3个防脱齿122与管道10的外壁抵靠，并稍许嵌入管道10的外壁。
图9示出管道10和20之间存在偏转角的情形，其中偏转角同样用α来表示。在不同的应用中，偏转角的大小可以变化。对于一个具体的密封圈，存在一个最大可用偏转角。当相邻管道之间存在的偏转角小于或等于所述的最大可用偏转角时，其防脱性能在设计预期之内。对于本发明，所述4个防脱齿构造为在最大可用偏转角的范围内，至少保持3个防脱齿与管道10的外壁表面接触。
如图13所示，该第四齿1228的齿尖与该底部端面116的内侧边缘的连线L与所述底部端面116的夹角β为67°。所述底部端面116的内侧边缘 是该胶圈安装后临近管道的一侧边缘，在图13中以1162表示。
如图14所示，各个齿的齿尖的所形成的弧线的半径R为15mm。
如图13所示，在所述连线L的方向上，该第一齿1222的齿尖与该第二齿1224的齿尖的距离L1是3mm，该第二齿1224的齿尖与该第三齿1226的齿尖的距离L2是3.5mm，该第三齿1226的齿尖与该第四齿1228的齿尖的距离L3是3.5mm。
如图16所示，该第一齿的齿尖距离该连线L的垂直距离D1是-0.8mm，该第二齿的齿尖距离该连线L的垂直距离D2是+0.3mm，而该第三齿的齿尖距离该连线L的垂直距离D3是+0.6mm。这里的所采用的“+”和“-”号，是为了表示各齿的齿尖与所述连线L的相对位置，“+”号表示齿尖处于在连线L的靠近离管道的一侧，“-”号表示齿尖处于连线L的据管道较远的一侧。
如图15所示，该第一齿的齿根于该底部端面的夹角γ1为20°，该第二齿与该第一齿的齿根夹角γ2为60°，该第三齿与该第二齿的齿根夹角γ3为80°，而该第四齿与所述第三齿的齿根夹角γ4为80°。
参照图10和11，分别是图9中A、B两部分的放大示意图。在A部分，图示为在图10右侧的3个防脱齿122与管道10的外壁抵靠，并嵌入管道10的外壁。同时，在B部分，图示为在左侧的3个防脱齿122与管道10的外壁抵靠，并嵌入管道10的外壁。这样，即使在偏转状态，仍能够保持3个防脱齿与管壁表面接触及嵌合，大大降低管道之间滑脱的可能性。
并且，由于防脱块120设置了较多的防脱齿122，所以同样的压力下，齿的嵌入深度相对小，可以适用于管壁较薄的管道，例如C级管道。
同时，由于防脱齿需要嵌入管道外壁，因此存在应力集中的问题。齿数较多，每个齿上的应力集中越小。通常防脱块是由金属制成，所以应力 集中越小，防脱齿的疲劳寿命越长。
另外，回到图7，橡胶圈110的球头112还设有凹槽114。这样的构造使得球头112在受到压力时，会向两侧发生变形。如图12所示，当球头112受到图示中箭头所示方向的压力时，由于存在凹槽114，球头112向管道10和20的方向发生形变，从而橡胶圈110更加紧贴管道，密封性能更好。图12中示出球头112变形后的形状，其中虚线部分是球头未发生变形时的形状。本发明与现有密封圈的对比如表1所示。
表1
上面参照附图描述了本发明的一个具体的实施方式。尽管上面的实施例中，以4个防脱齿为例描述本发明的技术方案，然而本发明不限于上述实施例中描述的4个防脱齿。具体地，防脱齿的数量还可以是5-8个，同时这些防脱齿构造为在允许最大偏转角范围内至少保持4个防脱齿与所述管道表面接触。
在其他的实施例中，本发明还包括球墨铸铁管组件，其中两个相邻的球墨铸铁管彼此连接，其中在该两个管道的接口出设有上述的防脱密封圈。
在上面的描述中，阐述了本发明的技术方案的细节，然而，本领域技术人员能够了解，本发明不限于上述实施例所列出的具体细节，而是可以在权利要求所限定的范围内变化。
Claims (17)
1.一种防脱密封圈，包括橡胶圈和至少一个嵌入在该橡胶圈内的防脱块，所述防脱块的一面露出所述橡胶圈，其中所述防脱块露出该橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，其特征在于，该防脱块上设有4个防脱齿。
2.根据权利要求1所述的防脱密封圈，其特征在于，所述的防脱块上距离所述橡胶圈底部端面最远的齿的齿尖与所述底部端面的内侧边缘的连线与所述底部端面的夹角为67°。
3.根据权利要求2所述的防脱密封圈，其特征在于，各个所述防脱齿的齿尖形成的弧线半径为15mm。
4.根据权利要求2所述的防脱密封圈，其特征在于，所述防脱齿的第一齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是-0.8mm，所述防脱齿的第二齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.3mm，所述防脱齿的第三齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.6mm。
5.根据权利要求4所述的防脱密封圈，其特征在于，所述第一齿的齿根与所述底部端面的夹角为20°，所述第二齿与所述第一齿的齿根夹角为60°，所述第三齿与所述第二齿的齿根夹角为80°，所述防脱齿的第四齿与所述第三齿的齿根夹角为80°。
6.根据权利要求5所述的防脱密封圈，其特征在于，所述第一齿的齿尖与所述第二齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3mm，所述第二齿的齿尖与所述第三齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3.5mm，所述第三齿的齿尖与所述第四齿的齿尖在所述连线上的距离是3.5mm。
7.根据权利要求1所述的防脱密封圈，其特征在于，该橡胶圈的球头部分设有凹槽。
8.一种防脱密封圈，包括橡胶圈和至少一个嵌入在该橡胶圈内的防脱块，其中所述防脱块露出该橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，其特征在于，该防脱块上设有5-8个防脱齿。
9.根据权利要求8所述的防脱密封圈，其特征在于，所述的防脱齿构造为在允许最大偏转角范围内至少保持4个防脱齿与所述管道表面接触。
10.根据权利要求8所述的防脱密封圈，其特征在于，该橡胶圈的球头部分设有凹槽。
11.一种球墨铸铁管道组件，包括两个相邻并连接的管道，其特征在于，在所述两个管道的接口处设有如权利要求1-10任一项所述的防脱密封圈。
12.一种用于球墨铸铁管的防脱密封圈的防脱块，所述防脱块露出该防脱密封圈的橡胶圈的一面设有防脱齿，所述防脱齿的方向为与管道插口的安装方向一致，其特征在于，该防脱块露出所述防脱密封圈的部分设有4个防脱齿。
13.根据权利要求12所述的防脱块，其特征在于，其中，所述防脱块上距离所述橡胶圈底部端面最远的齿的齿尖与所述底部端面的内侧边缘的连线与所述底部端面的夹角构造为在允许最大偏转角范围内至少保持3个防脱齿与所述管道表面接触为67°。
14.根据权利要求12所述的防脱块，其特征在于，各个所述防脱齿的齿尖形成的弧线半径为15mm。
15.根据权利要求13所述的防脱块，其特征在于，所述防脱齿的第一齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是-0.8mm，所述防脱齿的第二齿的齿尖距离所述连线的垂直距离是+0.3mm，所述防脱齿的第三齿的齿尖距离 所述连线的垂直距离是+0.6mm。
16.根据权利要求15所述的防脱块，其特征在于，所述第一齿的齿根与所述底部端面的夹角为20°，所述第二齿与所述第一齿的齿根夹角为60°，所述第三齿与所述第二齿的齿根夹角为80°，所述防脱齿的第四齿与所述第三齿的齿根夹角为80°。
17.根据权利要求16所述的防脱块，其特征在于，所述第一齿的齿尖与所述第二齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3mm，所述第二齿的齿尖与所述第三齿的齿尖在所述连线方向上的距离是3.5mm，所述第四齿的齿尖与所述第四齿的齿尖在所述连线上的距离是3.5mm。
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