一种自锚式管道接口结构
阅读说明：本技术 一种自锚式管道接口结构 (Self-anchored pipeline joint structure ) 是由 张学来 王浩 刘长森 杨传花 陈同玉 李超刚 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：一种自锚式管道接口结构,包括管道本体,管道本体一端为承口端,相接管道的插口端插入该承口端内,自承口端的端面起依次设置有圆珠安装口、圆珠槽、定位槽,圆珠槽内装有圆珠,相接管道的插口端外壁面设有刚性环,圆珠位于圆珠槽外侧槽壁与刚性环左侧之间的容腔内并能够与刚性环左侧角部抵接,定位槽位于刚性环右侧,内部设置有密封胶圈,承口端端部与圆珠安装口相对的下侧对应设置有拆卸口,圆珠可通过该拆卸口卸载,刚性环焊接在相接管道的插口端外壁面,待焊接部位优选开有能够容纳焊料的倒角或焊接槽,优选在刚性环左侧角部开出分力槽。本发明进一步简化了操作,畅通了圆珠滑落通道,减少了装配后的受力集中,全面提高了施工效率和自锁防脱密封效果。(The utility model provides a from anchor pipeline interface structure, including the pipeline body, pipeline body one end is the female end, the socket end of pipeline that meets inserts in this female end, the ball installing port has set gradually from the terminal surface of female end, the ball groove, the constant head tank, the ball is equipped with the ball in the ball groove, the socket end outer wall of pipeline that meets is equipped with the rigidity ring, the ball is located the appearance intracavity between ball groove outside cell wall and the rigidity ring left side and can with rigidity ring left side bight butt, the constant head tank is located the rigidity ring right side, inside is provided with the sealed rubber ring, the socket end tip corresponds with the downside that the ball installing port is relative and is provided with the dismantlement mouth, the uninstallation of this dismantlement mouth of ball accessible, the rigidity ring welding is in the socket end outer wall of pipeline that meets, treat that the welding position preferred chamfer or the welding groove that has can hold the solder that opens, preferred is opened the component. The invention further simplifies the operation, unblocks the ball sliding channel, reduces the stress concentration after assembly, and comprehensively improves the construction efficiency and the self-locking anti-falling sealing effect.)
技术领域
本发明涉及管道接口设备技术领域，具体为一种自锚式管道接口结构，可适用于铸管管道的接口连接。
背景技术
水力、电力、市政等工程事业所采用的长距离输水管道在应用中常常需要克服各种复杂地况，在连接口需要承受较大拉力时，对管接口的连接方式有一定的要求，目前市面上用的最多的是仅靠密封圈紧紧挤压在承口和插口之间的连接方式，这种方式承受拉力较小很容易脱开，而通过法兰连接的外自锚式接口结构安装复杂，有一定的操作难度，承受的拉力也很小。
为了满足管道在特殊地势需要承受较大拉力时的防脱需要，包括本申请人在内的国内厂家逐渐开始开发一种圆珠自锁式的管道接口结构并形成相关专利成果，《中国专利公报》较早披露的涉及圆珠自锁式的管道接口结构的专利成果例如申请号为“202010666487.2”、发明名称为“铸管自锚接口”中国发明专利申请(公开日2020年9月15日)，该专利原理如附图14和图15所示，施工时将一根铸管的铸管插口1-5插在另一根铸管的铸管承口1-1内，通过止环1-3顶在钢球环槽1-6的里端，密封圈1-2被挤压在铸管承口1-1内孔和铸管插口1-5外壁面之间，然后再通过钢球进口1-7将钢球1-4装入钢球环槽1-6内，钢球1-4和止环1-3处于钢球环槽1-6内，实现两根钢管的自锁。
圆珠自锁式的管道接口结构相对于传统锁定结构虽然操作更方便，也能够很大程度地满足拉力工况下的防脱需要，但在验证和施工中也发现其仍然存在影响施工效率的因素，例如前述“铸管自锚接口”构造中，钢球1-4通过位于铸管承口1-1顶端的钢球进口1-7装载，通过重力下落，如果在施工中出现因安装问题需要将两个铸管解锁的情况，需要旋转已经装配好的铸管使钢球进口处于底部才能取出钢球，而此时铸管通常已经无法旋转或者即使允许旋转，操作起来也非常困难，工人操作时选错钢球规格需要取出重装时同样面临这种情况。
施工中面临的另外的问题是钢球1-4的安装不畅问题和大拉力下铸管接口端受力集中问题，在装载钢球时，如果两个铸管轴向水平度或径向平行度尚没有调好，对接面上的钢球滑落通道可能出现局部狭窄，这时候由于止环1-3是焊接于插口外壁的，在钢球的滑落通道角部存在堆积焊材，一旦焊材局部堆积过高就直接阻碍了钢球的顺利滑落，位于止环1-3另一侧的堆积焊材则可能会阻碍铸管插口1-5刚刚插入铸管承口1-1时止环端部无法贴近钢球槽1-6的竖直壁面，同样会导致钢球滑落通道变窄。另外，钢球1-4与止环1-3的单点抵触不但可能是钢球滑落通道不畅的因素，也是铸管接口端受力集中问题的原因，铸管接口端受力集中可能会因铸管承口1-1受到来自钢球的向外的挤压力过大、而铸管插口1-5受到来自钢球的向内的挤压力过大而降低密封圈1-2的密封效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自锚式管道接口结构，以解决上述背景技术中提出的问题，进一步完善自锚式管道接口结构的功能，提高施工效率和自锁、防脱、密封效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自锚式管道接口结构，包括管道本体，所述管道本体一端为承口端，该承口端与相接管道的插口端相配合，相接管道的插口端插入该承口端内，自承口端的端面起依次设置有圆珠安装口、圆珠槽、定位槽，所述圆珠槽内装有圆珠，相接管道的插口端外壁面设有刚性环，材质优选为铁或钢，圆珠位于圆珠槽外侧槽壁与刚性环左侧之间的容腔内并能够与刚性环左侧角部抵接，所述定位槽位于刚性环右侧，内部设置有密封胶圈，所述承口端端部与所述圆珠安装口相对的下侧对应设置有拆卸口，圆珠可通过该拆卸口卸载。优选的，所述承口端结构在铸造管道本体是进行预留设置。
上述自锚式管道接口结构，所述圆珠安装口与所述拆卸口沿管道轴线对称设置。
上述自锚式管道接口结构，所述刚性环通过焊接的方式与相接管道的插口端外壁面固定连接，并且，在所述刚性环左侧和/或右侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角或焊接槽。
上述自锚式管道接口结构，具体在所述刚性环左侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角。
上述自锚式管道接口结构，具体在所述刚性环右侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角。
上述自锚式管道接口结构，在所述刚性环左侧角部开出分力槽，将拉紧状态下圆珠与刚性环左侧角部单点抵接转换为双点抵接。
上述自锚式管道接口结构，所述分力槽为方形槽，拉紧状态下圆珠与分力槽具有的两个抵接点分别为第一抵接点和第二抵接点。
上述自锚式管道接口结构，所述分力槽的竖直壁面高度尺寸与水平壁面长度尺寸相等。
上述自锚式管道接口结构，所述分力槽的竖直壁面高度尺寸与水平壁面长度尺寸不相等，并且竖直壁面高度尺寸大于水平壁面长度尺寸。
上述自锚式管道接口结构，所述圆珠为钢珠，沿圆珠槽设置满满一圈，所述拆卸口为带凸台拆卸口，其中圆珠的大小个数根据管道本体口径大小来进行选择。
另外，所述圆珠安装口与拆卸口也均可通过焊接的方式固定在承口端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的自锚式管道接口结构较为适用于工程管道例如铸管管道的接口连接，结构简单，安装方便，能够承受复杂工况下的较大拉力，这种圆珠自锁式的管道接口结构相对于传统锁定结构较大程度地降低了施工操作难度；进一步的，本发明的自锚式管道接口结构，通过在承口端端部与圆珠安装口相对的下侧对应设置拆卸口，圆珠可通过该拆卸口卸载，从而当施工中出现安装问题需要将两个铸管解锁时或者工人操作时选错圆珠规格需要取出重装时，不需要旋转已经装配好的铸管，只需要从拆卸口卸载圆珠即可；进一步的，本发明的自锚式管道接口结构，通过在刚性环左侧和右侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角或焊接槽，防止了圆珠容腔内焊料局部堆积过高的情况以及铸管插口刚刚插入铸管承口时刚性环右侧无法贴近圆珠槽竖直壁面的情况，从而最大程度避免了圆珠滑落通道可能出现的局部狭窄状况，使圆珠滑落通道畅通；进一步，本发明的自锚式管道接口结构，通过在刚性环左侧角部开出分力槽，将拉紧状态下圆珠与刚性环左侧角部单点抵接转换为双点抵接，除了进一步优化了圆珠容腔的角部空间，也减少了铸管接口端的受力集中，通过对分力槽边长进行优化可以使其中一部分力的分量进一步贴近轴向方向，避免因铸管承口受到来自圆珠的向外的挤压力过大、而铸管插口受到来自圆珠的向内的挤压力过大而降低密封胶圈的密封效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的管道接口上半部分结构示意图；
图2为本发明实施例1的管道接口下半部分结构示意图；
图3为本发明实施例1的管道接口侧面结构示意图；
图4为本发明实施例2的管道接口中刚性环结构示意图；
图5为本发明实施例2的管道接口局部结构示意图；
图6为本发明实施例3的管道接口中刚性环结构示意图；
图7为本发明实施例3的管道接口局部结构示意图；
图8为本发明实施例4的管道接口中刚性环结构示意图；
图9为本发明实施例4的管道接口局部结构示意图；
图10为本发明实施例5的管道接口中刚性环结构示意图；
图11为本发明实施例5的管道接口局部结构示意图；
图12为本发明实施例6的管道接口中刚性环结构示意图；
图13为本发明实施例6的管道接口局部结构示意图；
图14为现有技术的“铸管自锚接口”结构示意图；
图15为图14的左视图。
图1-13中：1-承口端，2-圆珠安装口，3-圆珠，4-刚性环，5-密封胶圈，6-定位槽，7-管道本体，8-拆卸口(带凸台)；
图14和图15中：1-1-铸管承口，1-2-密封圈，1-3-止环，1-4-钢球，1-5-铸管插口，1-6-钢球槽，1-7-钢球进口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本实施例中所提及的方位如“左”、“右”等仅代表相对位置。
实施例1
如图1、图2、图3所示，本实施例的一种自锚式管道接口结构，包括管道本体7，所述管道本体7一端为承口端1，该承口端1结构在铸造管道本体7是进行预留设置，该承口端1与相接管道的插口端相配合，相接管道的插口端插入该承口端1内，自承口端1的端面起依次设置有圆珠安装口2、圆珠槽、定位槽6，所述圆珠槽内装有圆珠3，相接管道的插口端外壁面设有刚性环4，所述刚性环4根据管道材质，选择适合焊接的材料，优选为铁或钢，圆珠3位于圆珠槽外侧槽壁与刚性环4左侧之间的容腔内并能够与刚性环4左侧角部抵接，所述定位槽6位于刚性环4右侧，内部设置有密封胶圈5，与背景技术显著不同的是，本实施例中所述承口端1端部与所述圆珠安装口2相对的下侧对应设置有拆卸口8，圆珠3可通过该拆卸口8卸载，优选的，所述圆珠安装口2与所述拆卸口8沿管道轴线对称设置。
另外本实施例中所述圆珠3具体为钢珠，沿圆珠槽设置满满一圈，大小个数根据管道本体7口径大小来进行选择，本实施例中所述拆卸口8为带凸台拆卸口。
本实施例的方案通过通过圆珠安装口2在承口端1和刚性环4之间的容腔内安装圆珠3，圆珠3通过重力下滑，以此在承口端1向管道本体7内部安装整圈圆珠，用于进行有效地连接，能够承受较大拉力，安装快捷方便，效率高，连接牢固，拆卸方便易于检修维护，刚性环4优选通过焊接的方式与相接管道的插口端固定，圆珠安装口2与拆卸口8也均可通过焊接的方式连接在承口端1内部，施工前可预先设置，简化施工操作，通过在承口端1端部与圆珠安装口2相对的下侧对应设置拆卸口8，圆珠3可通过该拆卸口卸载，从而当施工中出现安装问题需要将两个管道解锁时或者工人操作时选错圆珠规格需要取出重装时，不需要旋转已经装配好的管道，只需要从拆卸口卸载圆珠即可，非常方便。
实施例2
如图4、图5所示，本实施例是对实施例1的进一步改进，由图4、图5可以看出，本实施例中与实施例1相同的是刚性环4也是通过焊接的方式与相接管道的插口端外壁面固定连接，不同的是，在所述刚性环4左侧待焊接部位开有能够容纳焊料的倒角41。
本实施例通过该倒角41的设置，能够容纳至少一部分焊料，防止了圆珠容腔内焊料局部堆积过高的情况，从而较大程度地避免了圆珠滑落通道可能出现的局部狭窄状况，使圆珠滑落通道畅通。
实施例3
如图6、图7所示，本实施例是在实施例2基础上的进一步改进，由图6、图7可以看出，本实施例中除了在所述刚性环4左侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角41，也在所述刚性环4右侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角41。
本实施例通过左右两侧倒角41的设置，能够各自容纳两侧的焊料，不但防止了圆珠容腔内焊料局部堆积过高的情况，也防止了管道插口刚刚插入管道承口时刚性环4右侧无法贴近圆珠槽竖直壁面的情况，从而最大程度避免了圆珠滑落通道可能出现的局部狭窄状况，使圆珠滑落通道畅通。
在上述实施例2和实施例3中，刚性环4的倒角41与水平面的角度α可根据焊接操作的需要进行选择，优选45°到60°。
实施例4
如图8、图9所示，本实施例是在实施例2基础上的进一步改进，由图8、图9可以看出，本实施例中除了在所述刚性环4左侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角41，也在所述刚性环4左侧角部开出了分力槽42，将拉紧状态下圆珠3与刚性环4左侧角部单点抵接转换为双点抵接，从图中可以看出，所述分力槽42为方形槽，拉紧状态下圆珠3与分力槽42具有的两个抵接点分别为第一抵接点421和第二抵接点422。
本实施例通过在刚性环4左侧角部开出分力槽42，将拉紧状态下圆珠3与刚性环4左侧角部单点抵接转换为双点抵接，最主要的作用是减少管道接口端1的受力集中，通过减少单点的集中受力避免因管道承口受到来自圆珠的向外的挤压力过大、而管道插口受到来自圆珠的向内的挤压力过大而降低密封胶圈5的密封效果，另外，从图9可以看出，分力槽42的存在也进一步优化了圆珠容腔的角部空间。
实施例5
如图10、图11所示，本实施例是在实施例3基础上的进一步改进，由图10、图11可以看出，本实施例中除了在所述刚性环4左侧和右侧待焊接部位开有能够容纳至少一部分焊料的倒角41，也在所述刚性环4左侧角部开出了分力槽42，将拉紧状态下圆珠3与刚性环4左侧角部单点抵接转换为双点抵接，关于该分力槽42的构造和优点，在实施例4中已经进行了描述，这里不再赘述。
实施例6
如图12、图13所示，本实施例是在实施例4或实施例5基础上的进一步改进，在实施例4和实施例5中，分力槽42的竖直壁面423高度尺寸与水平壁面424长度尺寸相等，起到了很好的防止受力集中和优化圆珠容腔的角部空间的作用，在本实施例中，由图12、图13可以看出，所述分力槽42的竖直壁面423高度尺寸与水平壁面424长度尺寸不相等，具体的，是竖直壁面423高度尺寸大于水平壁面424长度尺寸。
本实施例中在竖直壁面423高度尺寸大于水平壁面424长度尺寸的情况下，拉紧后圆珠3重心下移，与刚性环4的其中一个抵接点(图中靠上的一个抵接点)的分力方向更偏向管道轴向，从而通过合理设置竖直壁面423高度尺寸和水平壁面424长度尺寸的比例关系可以很好规划分力方向，当二者比例在1：1.15-1：1.3之间时，可以在保证管道自锁效果的前提下有效减小管道连接处的径向受力，不会因自锁而影响密封胶圈5的密封效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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