一种球头连接的伸缩管道结构
阅读说明：本技术 一种球头连接的伸缩管道结构 (Telescopic pipeline structure connected by ball head ) 是由 叶烈伟 温傲寒 李进波 邓烜 王伟凤 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种球头连接的伸缩管道结构,包括球头、延长管道、伸缩节和伸缩平衡装置；所述延长管道和伸缩节的外端设置有球头,所述伸缩平衡装置的两端分别与延长管道的内端和伸缩节的内端连接。本发明通过球头的转动变形来适应震动发生时管道方向的变化,在管道角度变化时通过伸缩节的伸缩来补偿管道长度的变形,进而适应设置在隔震层时管道的变形,同时设置压力平衡装置,能够针对伸缩节伸缩所引起的管道介质体积变化进行等量补偿,避免管道发生变形,能够应用于建筑中大多数压力管道系统；本发明安装于隔震层中,有效节约隔震层空间,为隔震管道的设计与安装提供了便利,适应性好,可用于复杂管网中。(The invention discloses a telescopic pipeline structure connected with a ball head, which comprises the ball head, an extension pipeline, a telescopic joint and a telescopic balancing device, wherein the extension pipeline is arranged on the ball head; the extension pipeline and the outer end of the telescopic joint are provided with ball heads, and two ends of the telescopic balance device are respectively connected with the inner end of the extension pipeline and the inner end of the telescopic joint. The invention adapts to the change of the pipeline direction when the vibration occurs through the rotation deformation of the ball head, compensates the deformation of the pipeline length through the expansion of the expansion joint when the pipeline angle changes, and further adapts to the deformation of the pipeline when the pipeline is arranged on a shock insulation layer, and meanwhile, the pressure balancing device is arranged, so that the equivalent compensation can be carried out on the change of the pipeline medium volume caused by the expansion of the expansion joint, the pipeline deformation is avoided, and the pressure compensation device can be applied to most pressure pipeline systems in buildings; the invention is arranged in the shock insulation layer, effectively saves the space of the shock insulation layer, provides convenience for the design and the installation of a shock insulation pipeline, has good adaptability and can be used in a complex pipe network.)
技术领域
本发明涉及建筑隔震技术领域，具体涉及一种球头连接的伸缩管道结构。
背景技术
近20年来，建筑隔震技术在国内得到了飞速发展，并且该技术一般多用在重点建筑上。建筑隔震技术通过在隔震层产生较大的位移来降低地震作用向上部主体结构的传递。因此装配能够适配较大位移的隔震管道产品是十分必要的。目前国内已有隔震管道产品在实际应用中存在安装所需空间大、安装技术复杂、产品通用性差等问题。现有两种技术方案在建筑隔震管道安装时进行应用。
方案一，对于大于DN65的大管径的有压隔震管道，通常采用水平L型安装方式。一侧管道通过支架固定于隔震建筑的下部结构，另一侧管道及中部吊杆通过支架与滑轨固定于隔震建筑的上部结构，通过垂直连接的两个柔性管道来实现管道的自由变形。上述安装方式应用于有压管道系统中，但由于其安装所需空间大，安装步骤多，给实际设计与施工带来了一定的困难。特别是在管线错综复杂的建筑中，如等管线错综复杂的建筑时难以在隔震层中找到宽敞的空间来布置采用水平L型安装方式的柔性管道
方案二，对于无压管道，如雨水管道，现有技术方案中通常采用PVC伸缩管道，管道采用水平安装方式，通过两端球头的转动以及中部伸缩节的伸缩来适应隔震层的变形，构造上包括两端的PVC球头与中部的伸缩节。上述管道主要应用于无压管道系统中，因为液体几乎不可压缩的原因，这种伸缩管道无法应用于有压管道系统。此外由于该类型伸缩管道的材质为聚氯乙烯，强度较低，在压力液体的作用下，球头处与伸缩节处均会产生不可忽略的变形，导致管道出现严重的泄漏。本发明提供一种球头连接的伸缩管道结构解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种球头连接的伸缩管道结构，应用于建筑隔震管道安装，通过球头的转动变形以及伸缩节的伸缩来适应隔震层的变形。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种球头连接的伸缩管道结构，包括球头、延长管道、伸缩节和伸缩平衡装置；所述延长管道和伸缩节的外端设置有球头，所述伸缩平衡装置的两端分别与延长管道的内端和伸缩节的内端连接；
所述球头包括外套管、内球头和环状卡箍，所述内球头设在外套管内，所述环状卡箍设在内球头上，并与外套管连接。
进一步地，所述外套管的内腔中设置有支撑环一，所述支撑环一与内球头外壁的内侧接触，所述环状卡箍内设有支撑环二，所述支撑环二与内球头外壁的外侧接触。
进一步地，所述伸缩节活动连接在伸缩平衡装置的内腔中，所述伸缩平衡装置包括外套管一、储液管和外套管二，所述外套管一和外套管二分别设在储液管的内外两端；所述伸缩节包括管体和凸环，所述凸环设在管体中部的外壁上，所述凸环位于储液管的内腔中，其外侧面与储液管的内壁贴合，所述管体的两端部分别位于外套管一和外套管二的内腔中，所述管体的外壁与外套管一的内壁和外套管二的内壁贴合，所述管体上设有通孔，所述通孔位于凸环内侧的管体上。
进一步地，所述管体的内端部与球头的内球头固定连接，所述管体的外端处于自由状态，所述外套管二的外端与延长管道固定连接，所述外套管一的内端处于自由状态。
进一步地，所述外套管包括连接法兰、弧形连接段和连接管，所述弧形连接段设在连接管和连接法兰之间，所述支撑环一设置在弧形连接段的内壁上。
进一步地，所述连接管的内壁上设有环状凹槽，所述环状凹槽设置两个，分别位于内球头大圆的两侧，所述环状凹槽内设置有密封圈，所述密封圈活动连接在环状凹槽内；所述密封圈对称设置在内球头大圆的两侧，所述密封圈的内壁与内球头的外壁接触。
进一步地，所述连接管的外端设有环状卡槽，所述环状卡槽上间隔设置有卡口，所述环状卡箍上设有卡块，所述卡块与卡口对应设置。
优选的，所述支撑环一和支撑环二的内侧面与内球头的外壁贴合接触，所述内球头的外壁与外套管的内壁之间设有间隙。
优选的，所述卡口均匀间隔设在环状卡槽外侧，所述卡块均匀间隔设在环状卡箍上，并与卡口相对应。
优选的，所述外套管、内球头、环状卡箍、伸缩节和伸缩平衡装置的材质均为金属，所述支撑环一和支撑环二的材质为尼龙。
本发明有益效果如下：
通过球头的转动变形来适应震动发生时管道方向的变化，在管道角度变化时通过伸缩节的伸缩来补偿管道长度的变形，进而适应设置在隔震层时管道的变形，同时设置压力平衡装置，能够针对伸缩节伸缩所引起的管道介质体积变化进行等量补偿，避免管道发生变形，能够应用于建筑中大多数压力管道系统；
伸缩管道能够竖向安装于隔震层中，有效节约隔震层空间，为隔震管道的设计与安装提供了便利，适应性好，可用于复杂管网中；
金属材质的管道具有强度高、耐久性好、通用性强，在变形中的反作用力小，管道本身无损伤，可震后免维护等特点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的结构局部剖视示意图；
图3为本发明的伸缩节与伸缩平衡装置分解示意图；
图4为本发明的伸缩节与伸缩平衡装置连接关系剖视图；
图5为本发明的球头结构示意图；
图6为本发明的球头结构分解示意图；
图7为本发明的球头结构待安装状态示意图；
图8为本发明的球头剖视图；
图9为图8中A部结构放大示意图。
附图标记：1-球头，11-外套管，111-连接法兰，112-弧形连接段，113-连接管，1131-卡扣，12-内球头，13-环状卡箍，131-卡块，14-支撑环一，15-支撑环二，16-密封圈，2-延长管道，3-伸缩节，31-管体，311-通孔，32-凸环，4-伸缩平衡装置，41-外套管一，42-储液管，43-外套管二。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
如图1、2所示，一种球头连接的伸缩管道结构，包括球头1、延长管道2、伸缩节3和伸缩平衡装置4；所述延长管道2和伸缩节3的外端设置有球头1，所述伸缩平衡装置4的两端分别与延长管道2的内端和伸缩节3的内端连接。
本发明设置在建筑隔震层中，在震动发生时，通过设在管道两端的球头的转动变形来调整管道的方向及位置，同时通过伸缩节3在伸缩平衡装置4内伸缩活动来补偿管道的伸长及缩短，来达到管道自由伸缩变形的要求。
如图5、6、7所示，所述球头1包括外套管11、内球头12和环状卡箍13，所述内球头12设在外套管11内，所述环状卡箍13设在内球头12上，并与外套管11连接。
如图6、8、9所示，进一步地，所述外套管11的内腔中设置有支撑环一14，所述支撑环一14与内球头12外壁的内侧接触，所述环状卡箍13内设有支撑环二15，所述支撑环二15与内球头12外壁的外侧接触。
如图6所示，进一步地，所述外套管11包括连接法兰111、弧形连接段112和连接管113，所述弧形连接段112设在连接管113和连接法兰111之间，所述支撑环一14设置在弧形连接段112的内壁上。
如图9所示，进一步地，所述连接管113的内壁上设有环状凹槽，所述环状凹槽设置两个，分别位于内球头12大圆的两侧，所述环状凹槽内设置有密封圈16，所述密封圈16活动连接在环状凹槽内；
所述密封圈16对称设置在内球头12大圆的两侧，所述密封圈16的内壁与内球头12的外壁接触。
现有技术中在球头中设置密封圈时，一般是将密封圈设置在靠近法兰一侧的球头末端，并通过施加预紧力来保证密封效果，但是上述结构存在以下缺陷：一是正常情况下由于预紧力过大挤压摩擦球头，无法实现万向球头自由变形的目的；二是结构发生变形时，在轴向力的作用下，密封圈位移会出现预紧力减小、出现缝隙等问题导致密封效果大幅降低，无法达到预设的密封要求。
本发明采用在内球头12大圆的两侧对称设置两个密封圈16，两道密封圈16的密封效果无需施加较大的预紧力即有较强的密封效果，不再承受夹箍较大的预紧力因此能够实现自由变形；并且在结构发生变形时，轴向力作用到内球头12上时，内球头12沿轴线向任一方向位移时，均会轻微挤压其移动方向一侧的密封圈16，加强此侧的密封效果，在任意情况下至少保证一侧的密封性能。因此设置对称设置两侧密封圈16既保证了内球头12的自由变形，又有效保证密封圈16的密封效果。
优选的，所述内球头12包括球头和连接头，所述球头位于外套管11内，所述连接头连接在球头外侧，所述连接头上设有连接槽，连接头通过沟槽连接与相应扣件或管道连接。
球头1的自由转动原理如下：外套管11的内腔形成转动内腔，外套管11内腔中的支撑环一14和环状卡箍13内的支撑环二15分别设在球头的内外两侧，形成笼型结构支撑对球头起到支撑和卡固作用，使得球头在外套管11的内腔中进行转动，进而实现连接头方向的自由转动，在管道发生震动时，通过内球头12方向的改变实现管道的小位移偏移，并能够自动归位，实现了管道的震后免维护。
如图2、3、4所示，进一步地，所述伸缩节3活动连接在伸缩平衡装置4的内腔中，所述伸缩平衡装置4包括外套管一41、储液管42和外套管二43，所述外套管一41和外套管二43分别设在储液管42的内外两端；所述伸缩节3包括管体31和凸环32，所述凸环32设在管体31中部的外壁上，所述凸环32位于储液管42的内腔中，其外侧面与储液管42的内壁贴合，所述管体31的两端部分别位于外套管一41和外套管二43的内腔中，所述管体31的外壁与外套管一41的内壁和外套管二43的内壁贴合，所述管体31上设有通孔311，所述通孔311位于凸环32内侧的管体31上。
如图2、4所示，优选的，所述凸环32、储液管42、外套管一41和管体31内侧部之间相互贴合形成密闭的储液腔，所述储液腔通过通孔311与管道内腔连通。
优选的，所述伸缩节3在伸缩平衡装置4内压缩时，凸环32向外移动，导致储液腔容积增大；当伸缩节3在伸缩平衡装置4内伸长时，凸环32向内移动，导致储液腔容积变小。
伸缩节3在伸缩平衡装置4伸缩活动时管内介质补偿如下：伸缩节3在伸缩平衡装置4内压缩时，伸缩节3向内移动，导致管道长度变短且同时储液腔容积增大，管道内多余的介质被挤压，并通孔311进入储液腔中；伸缩节3在伸缩平衡装置4内伸长时，伸缩节3向外移动，导致管道长度变长且同时储液腔容积减小，储液腔中多余的介质被挤压，通过通孔311进入管道中，补偿因管道增长而增大的管道内腔。
优选的，所述储液管42和外套管二43之间可拆卸连接。
进一步地，所述管体31的内端部与球头1的内球头12固定连接，所述管体31的外端处于自由状态，所述外套管二43的外端与延长管道2固定连接，所述外套管一41的内端处于自由状态。
进一步地，所述管体31的外壁与外套管一41的内壁之间设有密封圈。
如图6、7所示，进一步地，所述连接管113的外端设有环状卡槽，所述环状卡槽上间隔设置有卡口1131，所述环状卡箍13上设有卡块131，所述卡块131与卡口1131对应设置。
优选的，所述支撑环一14和支撑环二15的内侧面与内球头12的外壁贴合接触，所述内球头12的外壁与外套管11的内壁之间设有间隙。
优选的，所述卡口1131均匀间隔设在环状卡槽外侧，所述卡块131均匀间隔设在环状卡箍13上，并与卡口1131相对应。
优选的，所述外套管11、内球头12、环状卡箍13、伸缩节3和伸缩平衡装置4的材质均为金属，所述支撑环一14和支撑环二15的材质为尼龙。
本发明的使用方法如下：首先将伸缩节3预装至伸缩平衡装置4中，形成密封的储液腔，然后进行球头1的组合，组合后将球头1与伸缩节3的外端和延长管道2的外端进行连接，然后将延长管道2的内端与外套管二43的内端进行连接，连接完成后进行密闭性实验，实验合格后将两端的球头1与管道进行连接。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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