本發(fā)明涉及一種連接球磨鑄鐵管道的抗震接口，是一種能夠抵抗大變形的抗震管道接口，屬于城市給水管道應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

供水系統(tǒng)作為城市生命線工程的重要組成部分，是保證城市功能正常運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是城市發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要保證。埋地輸水管道具有分布范圍廣，運(yùn)輸距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此，不可避免地要穿越地質(zhì)條件復(fù)雜地段，如斷層、滑坡、沉陷區(qū)等。埋地管道對(duì)場(chǎng)地條件的變化敏感，尤其是地震發(fā)生時(shí)，將引起管土之間的相對(duì)位移，極有可能引起管道的大變形甚至破壞，威脅到埋地管道正常運(yùn)行。近些年來(lái)世界各地的地震災(zāi)害調(diào)查和研究表明，埋地管線在強(qiáng)烈地震后遭受極大的損害和破壞，乃至功能徹底喪失，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)、爆炸、停電斷水、化學(xué)氣體泄漏等一系列次生災(zāi)害，嚴(yán)重影響城市的震后搶修工作，對(duì)社會(huì)造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失

承插式管道接頭由于安裝施工便捷快速，廣泛應(yīng)用于城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)中。根據(jù)以往的地震災(zāi)害表明，承插式管道的破壞形式主要有接口破壞、管體破壞、連接破壞，其中最常見(jiàn)的就是接口破壞。由于普通承插式管道接口抵抗地震作用以及大變形能力較差，而現(xiàn)有的日本Kubota公司研發(fā)的管道抗震接口設(shè)計(jì)加工比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)安裝十分不方便。因此，涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，能夠提高管道接口的變形協(xié)調(diào)能力的管道抗震接口顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的設(shè)計(jì)了一種具有限位裝置的承插式管道接口，尤其是一種用于連接球墨鑄鐵管道的抗震接口。其目的是為了提供一種能提高埋地管線接口抗拉承載力，優(yōu)化埋地管線抗震性能，有效減少管道接口處地震災(zāi)害，延長(zhǎng)管道接口壽命，降低管道災(zāi)后修復(fù)和維護(hù)成本的承插是管道接口。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種承插式管道抗震接口，該抗震接口包括管道承口(1)、管道插口(2)、止水橡膠圈(3)、金屬限位環(huán)(4)、橡膠墊圈(5)。管道承口(1)、管道插口(2)之間設(shè)有止水橡膠圈(3)、金屬限位環(huán)(4)；止水橡膠圈(3)設(shè)置在管道承口(1)和管道插口(2)配合的端口處，金屬限位環(huán)(4)設(shè)置在管道承口(1)和管道插口(2)配合的內(nèi)側(cè)處，橡膠墊圈(5)設(shè)置在金屬限位環(huán)(4)的外圍周向處。

管道承口(1)靠近端口處設(shè)有一圈半圓型的凸起(1a)，止水橡膠圈(3)安裝在凸起(1a)位置。

管道承口(1)管壁靠近凸起(1a)的內(nèi)側(cè)設(shè)有一圈凹槽(1b)，橡膠墊圈(5)和金屬限位環(huán)(4)依次安裝在凹槽(1b)中。

管道插口(2)的尾部設(shè)有一圈環(huán)狀凸起(2a)，環(huán)狀凸起(2a)能夠在管道接口被拉動(dòng)后，卡住金屬限位環(huán)(4)，防止管道接口被拉開(kāi)。

管道插口(2)的環(huán)狀凸起(2a)高出管道外壁約1cm，環(huán)狀凸起(2a)的末端設(shè)計(jì)成15～45度斜坡，使管道插入時(shí)更容易。

止水橡膠圈(3)外表面有一圈半圓形凹槽(3a)，半圓形凹槽(3a)的直徑與管道插口(1)上的凸起(1a)的直徑相等，使止水橡膠圈(3)安裝的更牢固，不會(huì)輕易從管道插口上脫落。

金屬限位環(huán)(4)由三段均分的圓弧組成，各段圓弧的圓心角均為120度。三個(gè)圓弧能夠拼裝成一個(gè)完整的圓環(huán)。既能保證安裝方便，又能保證金屬限位環(huán)(4)的穩(wěn)定性，防止其從凹槽(1b)中脫落。

金屬限位環(huán)(4)的縱向截面為“L”型，寬度與管道承口上的凹槽(1b)一致，金屬限位環(huán)(4)的頂部(4a)插入到凹槽中。

金屬限位環(huán)(4)底部靠近管口一側(cè)為15～45度的斜坡(4c)，使安裝更容易。

金屬限位環(huán)(4)的一側(cè)設(shè)有有凸起的翼緣(4b)，以提高限位環(huán)(4)的側(cè)向抗剪剛度。防止管道插口(2)上的環(huán)狀凸起(2a)卡住金屬限位環(huán)(4)時(shí)，金屬限位環(huán)(4)因變形過(guò)大，而導(dǎo)致管道接口被拉開(kāi)。

橡膠墊圈(5)的內(nèi)徑與金屬限位環(huán)(4)的外徑相等，使金屬限位環(huán)(4)完整的貼合在凹槽(1b)的底部。

橡膠墊圈(5)的橫截面為矩形，厚度為0.2cm～1.0cm，依據(jù)具體安裝的管道壁厚和直徑確定。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

1)將橡膠墊圈和金屬限位環(huán)依次安裝在管道承口的凹槽內(nèi)，將止水橡膠圈安裝在管道插口凸起位置，插入管道插口。

2)止水橡膠圈用于接口處的密封和防水。

3)管道受到軸向拉力較小時(shí)，接口的抗拔力主要由管道插口與止水橡膠圈的摩擦力提供；同時(shí)金屬底部與管道插口接觸，也能提供一些摩擦力。

4)當(dāng)拉力大于管道與止水橡膠圈的摩擦力時(shí)，管道接口被拉動(dòng)，止水橡膠圈和管道插口產(chǎn)生滑動(dòng)。

5)當(dāng)管道插口尾部的凸起被拉動(dòng)到金屬限位環(huán)位置時(shí)，被限位環(huán)卡住，此時(shí)的抗拔力主要金屬限位環(huán)的端承力提供。限位環(huán)的端承力遠(yuǎn)大于管道與止水橡膠圈的摩擦力，可以防止管道插口被繼續(xù)拉動(dòng)。

6)且由于金屬限位環(huán)(4)左側(cè)凸起的存在，提高了金屬限位環(huán)(4)的側(cè)向抗剪剛度。使其不至于向外側(cè)變形過(guò)大，導(dǎo)致管道插口被拔出。

7)當(dāng)管道接口承受大變形時(shí)，由于接口內(nèi)限位裝置的存在，管道接口的拉伸變形被限制，引起管道軸力持續(xù)增大，而現(xiàn)有的普通管道接口常會(huì)因抗拉承載力過(guò)小，出現(xiàn)接口被拉壞現(xiàn)象。

8)本發(fā)明所描述的抗震管道接口，在接口達(dá)到極限變形之后，所設(shè)計(jì)的金屬限位環(huán)(4)所能提供的管道接口的抗拉承載力大于節(jié)段拼裝管道中每一段管體所受的周?chē)馏w約束力，從而保證單個(gè)管道接口受拉變形達(dá)到極限后，每根管道能帶動(dòng)相臨管道一起滑動(dòng)，并將管道變形傳遞到臨近管道接口，最終實(shí)現(xiàn)抵抗管道周?chē)馏w大變形的能力。

本發(fā)明承插式管道抗震接口，材質(zhì)為球墨鑄鐵或者碳素鋼。

本發(fā)明承插式管道抗震接口，適用管徑為DN80～DN600。

與現(xiàn)有承插式管道接口相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)各零部件加工方便。管道承口在普通管道承口的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)：在管道承口的管壁內(nèi)側(cè)設(shè)置一圈凹槽，在管道插口端部設(shè)置一圈金屬凸起。

2)接口拼裝簡(jiǎn)單。接口的安裝過(guò)程與普通管道類似，將橡膠墊圈(5)、金屬限位環(huán)環(huán)(4)和橡膠墊圈(5)依次安裝到管道承口后，插入管道插口(2)。金屬環(huán)設(shè)計(jì)成由三個(gè)圓弧拼裝而成，分別安裝進(jìn)管道承口的凹槽。本發(fā)明對(duì)管道插口的尾端和金屬環(huán)都進(jìn)行的坡度處理，確保管道插口安裝到位。

3)高接口的抗拔能力。普通管道的受到拉力后，主要由止水橡膠圈和管道間的摩擦力提供，當(dāng)管道大于摩擦力后，管道接口被拉開(kāi)。本發(fā)明當(dāng)管道接口被拉動(dòng)一定后，管道插口的凸起被金屬限位環(huán)卡死。金屬限位環(huán)所能提供的抗拉承載力遠(yuǎn)大于止水橡膠圈和管道間的摩擦力，使得管道接口的抗拔能力有很大的提高。

4)本發(fā)明能夠抵抗斷層錯(cuò)動(dòng)等大變形對(duì)管道的反應(yīng)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的金屬限位環(huán)所能提供的管道接口的抗拉承載力大于節(jié)段拼裝管道中每一段管體所受的周?chē)馏w約束力，單個(gè)管道接口受拉變形達(dá)到極限后，每根管道能帶動(dòng)相臨管道一起滑動(dòng)。通過(guò)每一接口的限定位移，將大變形分擔(dān)到各個(gè)接口，從而避免某一接口位移過(guò)大導(dǎo)致破壞，最終實(shí)現(xiàn)抵抗管道周?chē)馏w大變形的能力。

5)延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的使用壽命。普通管道抗拔力主要由止水橡膠圈摩擦力提供，而隨著橡膠圈的老化和松動(dòng)，管道的抗拔能力大幅下降，管道接口很容易被拉壞。本發(fā)明的管道接口，限位裝置主要由金屬材料構(gòu)成，不存在老化、不易變形，可以有效的提高接口的使用壽命。

6)降低了管道的維護(hù)成本。本發(fā)明設(shè)計(jì)的構(gòu)件比較少，且主要限位裝置的剛度較大，不宜損壞。同時(shí)安裝完成后，金屬限位環(huán)擠壓橡膠，還能起到很好的止水密封效果。因此管道接口不易發(fā)生泄漏，降低了維護(hù)成本。

7)提高管道的運(yùn)輸能力。本發(fā)明的管道抗震接口，有效的提高了管道的安全性、穩(wěn)定性和耐久性，因此管徑可以設(shè)計(jì)的更大，增大了管道的運(yùn)輸能力。

8)適用于多種規(guī)格尺寸的管道接口。分發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)的尺寸可以根據(jù)管徑大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。如管道承口上凹槽的深度、管道尾部凸起高度、金屬限位環(huán)的尺寸和橡膠墊圈厚度等。通過(guò)調(diào)整這些尺寸的大小，使得本發(fā)明能夠適用于管徑為DN80～DN600的球墨鑄鐵或者碳素鋼。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)明所提供的實(shí)施例安裝前示意圖。

圖2為發(fā)明所提供的實(shí)施例安裝后示意圖。

圖3為本發(fā)明所提供的實(shí)施例受力變形后示意圖。

圖4為本發(fā)明管道承口示意圖。

圖5為本發(fā)明管道插口示意圖。

圖6為本發(fā)明橡膠墊圈示意圖。

圖7為本發(fā)明金屬限位環(huán)示意圖。

圖8為本發(fā)明金屬限位環(huán)縱向截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明：抗震管道接口包括管道承口(1)、管道插口(2)、止水橡膠圈(3)、金屬限位環(huán)(4)組成。參見(jiàn)附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5。

先將橡膠墊圈(5)安裝在管道承口的凹槽內(nèi)；

將組成金屬限位環(huán)(4)的三片圓弧依次安裝在管道承口(1)的凹槽處，三個(gè)圓環(huán)拼裝成一個(gè)完整的圓環(huán)后，可以牢固的卡在管道承口(1)的凹槽內(nèi)；

之后將止水橡膠圈(3)安裝在管道承口(1)的凸起位置；

安裝好止水橡膠圈(3)后，將管道插口(2)插入管道承口(1)，插入前先在止水橡膠圈(3)和金屬限位環(huán)(4)上涂一層潤(rùn)滑劑，方便安裝。

安裝管道插口(2)過(guò)程中，管道插口(2)端部凸起通過(guò)預(yù)設(shè)的斜坡面，擠壓金屬限位環(huán)(4)，壓力通過(guò)金屬限位環(huán)(4)傳遞到橡膠墊圈(5)。橡膠墊圈(5)壓縮變形，導(dǎo)致金屬限位環(huán)(4)被撐開(kāi)，管道插口(2)安裝就位；

承插式管道抗震接口安裝時(shí)，預(yù)先在管道插口(2)上標(biāo)定安裝深度，保證管道插口(2)插入管道承口(1)深度適宜，使二者之間能保留空隙1cm～2cm，從而保證管道接口有伸縮和轉(zhuǎn)動(dòng)能力。