本发明涉及一种球墨铸铁井盖，尤其是涉及一种设有结构工艺筋的填充式球墨铸铁井盖。
背景技术：
填充式球墨铸铁井盖，是在球墨铸铁井盖内填充混凝土或其他如鹅卵石、路砖等各种材料而成的一种高强度复合材料井盖。如图9所示，填充式球墨铸铁井盖的主体由井盖和井座两部分组成。使用中，填充后的井盖落座于井座内的落座台上，组成完整的产品。
与以树脂或混凝土为基体，内部填埋钢筋和其他填料的复合材料井盖相比，填充式球墨铸铁井盖在承载强度、结构稳定性、抗老化性、耐火性、可回收再利用等各方面具有突出优势。与普通的非填充类，顶面为防滑花纹的铸铁井盖相比，填充式球墨铸铁井盖在填充后，井盖顶面与周围道路材料、外观、防滑性能、反光效果等各方面更为一致。因以上优点，填充式球墨铸铁井盖受到市场的青睐，尤其在澳洲和欧洲获得广泛应用。
随着交通负荷、重载车辆的日益增长，井盖的安全问题日益突显。对填充式井盖的承载能力、结构刚度、稳定性、可靠性等都提出更高的要求。为适应这些工况和要求的变化，井盖有变得更加厚重的趋势。与之相矛盾的是道路施工以及检查井盖的操作人员往往对井盖提出轻量化的要求。
为了提高填充井盖的强度和韧性，并使井盖轻量化，井盖的材料逐渐从灰铸铁转变为抗拉强度和延伸率都更为优异的球墨铸铁。
为了进一步增强井盖的承载能力和稳定性，可在填充式球墨铸铁井盖内设置加强筋如图5所示。加强筋的数量和高度可以根据井盖的应用工况和承载等级要求进行设定。
如图6所示，对于设置在高速路或重型车辆行驶区域的中型填充式球墨铸铁井盖，井盖内的加强筋往往做得较高，直至与井盖的顶面平齐，由此增加井盖的强度和刚度。
如图7所示，铺设在机场、码头等重型机械作业场区的井盖，其承载等级要求为最高。为获得更高的加强筋以进一步提高井盖的强度和承载能力，通过增加加强筋的数量，并将井盖整体加厚，或将井盖的底部大平面做成下凸的阶梯结构。其增强原理仍然是加高井盖内的加强筋高度。
以上各种承载等级的填充式球墨铸铁井盖都是通过调整井盖内的加强筋高度以及井盖的整体厚度来改善井盖的承载能力，而井盖背面的大平面结构，及其潜在的结构和制造工艺问题均未能引起足够的重视。
球墨铸铁相比灰铸铁具有更高的抗拉强度、延伸率等机械性能，但球墨铸铁以糊状凝固方式凝固，液态收缩很难由浇注系统得到充分的补充。与灰铸铁相比，球墨铸铁制品产生缩孔、缩松的倾向比灰铸铁大得多。
由于加强筋两侧脱模斜度的设置，加强筋越高，其与井盖主板相交部位则越厚大，从而形成铸造热节。如图8所示，铸件热节部位容易产生缩孔缩松等铸造缺陷，对井盖的承载性能和安全可靠性造成潜在风险。同时，热节部位的收缩导致井盖主板背面加强筋对应的位置容易形成缩纹，影响产品的美观性。此外，对于大尺寸的填充式球墨铸铁而言，井盖主板背面的大平面结构也造成熔融的金属液在砂型中流动困难，容易形成冷隔等铸造缺陷。
为进一步提高填充式球磨铸铁井盖的承载能力，而将井盖整体加厚或者将井盖主板做成下凸的阶梯结构，不但使球墨铸铁井盖本身增重，而且导致填充材料增加，从而使填充后的复合材料井盖重量大幅增加。既提高了制造成本，又增加了道路施工和井盖操作人员的劳动强度。
技术实现要素：
为克服现有技术中加强筋与井盖主板连接部位形成的热节，以及由此产生的缩孔缩松等铸造缺陷和井盖主板背面产生的缩纹问题，解决因为增高加强筋以及井盖整体加厚造成的增材、增重以及增加成本和提高劳动强度的问题，提出一种设有结构工艺筋的填充式球墨铸铁井盖。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种设有结构工艺筋的填充式球墨铸铁井盖，包括：井座a1和井盖本体a2，所述井盖本体a2放置于井座a1的井盖落座台a3上，井盖本体a2包括井盖主板a4，井盖主板a4的正面设有加强筋a5，井盖主板a4的背面设有结构工艺筋a6，所述结构工艺筋a6呈扁平结构，所述结构工艺筋a6的设置数量根据井盖的承载等级要求进行调整；所述结构工艺筋a6的设置位置根据井盖的承载等级要求进行调整；所述结构工艺筋a6的两端设有结构工艺筋倒角a7，用于避免结构工艺筋a6过高或者位置不当，而导致井盖本体a2与井座a1装配时产生干涉。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级较低时，所述井盖为轻型填充式球墨铸铁井盖，所述结构工艺筋a6的高度为3mm，所述结构工艺筋a6的设置数量与加强筋a5的数量相同，所述结构工艺筋a6的设置位置与加强筋a5的设置位置相对应。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级较高时，所述井盖为中型填充式球墨铸铁井盖，所述加强筋a5的高度适当加高，但低于井盖本体a2的高度，所述结构工艺筋a6的高度增加到适当高度，但不超过加高后的加强筋a5高度的二分之一，所述结构工艺筋a6的设置数量与加强筋a5的数量相同，所述结构工艺筋a6的设置位置与加强筋a5的设置位置相对应。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级更高时，所述井盖为重型填充式球墨铸铁井盖，所述加强筋a5的高度增加至与井盖本体a2的顶面齐平，所述结构工艺筋a6的高度增加到较高高度，但不超过加强筋a5高度的三分之二，所述井盖主板a4的背面设置一定数量的结构工艺筋a6，所述结构工艺筋a6的设置位置应避免与加强筋a5正交而形成“+”字结构。
在上述方案的基础上，所述井座a1和井盖本体a2分别由球墨铸铁整体铸造而成，井座a1和井盖本体a2的外形可以根据实际工况要求设计成正方形、长方形或者圆形。
本发明的有益效果：
对于轻型填充式球墨铸铁井盖，设置于井盖背面的扁平状结构工艺筋优化了主板背面的大平面结构，3mm高的扁平结构工艺筋作为引流结构改善了熔融金属在砂型中的流动性，减少冷隔缺陷的发生。同时，相比于厚大的井盖主板和加强筋，3mm高的扁平结构工艺筋将率先冷却并对加强筋与井盖主板连接的厚大热节部位起到冷铁的作用，加快热节部位的冷却速度，改善产品的凝固顺序，最终大大降低产品缩孔缩松等缺陷的潜在风险，提高产品的安全可靠性。
对于中型填充式球墨铸铁井盖，设置于井盖背面的加高的结构工艺筋不但有轻型填充式球墨铸铁井盖背面扁平状结构工艺筋的功能，而且还可以解决潜在的各种铸造缺陷问题，并可作为井盖内部加强筋的延伸，进一步提高井盖的结构强度和刚度。
对于重型填充式球墨铸铁井盖，增加井盖背面结构工艺筋的高度，可大大提高井盖的承载能力，避免了增加井盖整体厚度或使用传统方法将井盖主板做成下凸结构，避免了使用传统方法导致填充后的复合材料井盖过于笨重的问题，同时减轻了施工和井盖操作人员的劳动强度。将井盖背面结构工艺筋与井盖内的加强筋错开布置，避免形成“十”字结构以及相应的热节可能导致的铸造缺陷。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明填充式球墨铸铁井盖组装示意图；
图2为本发明轻型填充式球墨铸铁井盖示意图；
图3为本发明中型填充式球墨铸铁井盖示意图；
图4为本发明重型填充式球墨铸铁井盖示意图；
图5为现有轻型填充式球墨铸铁井盖内设置加强筋示意图；
图6为现有中型填充式球墨铸铁井盖示意图；
图7为现有重型填充式球墨铸铁井盖示意图；
图8为铸件热节位置示意图；
图9为现有填充式球墨铸铁井盖结构示意图。
图中：a1.为井座，a2.为井盖本体，a3.为井盖落座台，a4.为井盖主板，a5.为加强筋，a6.为结构工艺筋，a7.为结构工艺筋倒角。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种设有结构工艺筋的填充式球墨铸铁井盖，包括：井座a1和井盖本体a2，所述井盖本体a2放置于井座a1的井盖落座台a3上，井盖本体a2包括井盖主板a4，井盖主板a4的正面设有加强筋a5，井盖主板a4的背面设有结构工艺筋a6，所述结构工艺筋a6呈扁平结构，所述结构工艺筋a6的设置数量根据井盖的承载等级要求进行调整；所述结构工艺筋a6的设置位置根据井盖的承载等级要求进行调整；所述结构工艺筋a6的两端设有结构工艺筋倒角a7，用于避免结构工艺筋a6过高或者位置不当，而导致井盖本体a2与井座a1装配时产生干涉。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级较低时，所述井盖为轻型填充式球墨铸铁井盖，所述结构工艺筋a6的高度为3mm，所述结构工艺筋a6的设置数量与加强筋a5的数量相同，所述结构工艺筋a6的设置位置与加强筋a5的设置位置相对应。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级较高时，所述井盖为中型填充式球墨铸铁井盖，所述加强筋a5的高度适当加高，但低于井盖本体a2的高度，所述结构工艺筋a6的高度增加到适当高度，但不超过加高后的加强筋a5高度的二分之一，所述结构工艺筋a6的设置数量与加强筋a5的数量相同，所述结构工艺筋a6的设置位置与加强筋a5的设置位置相对应。
在上述方案的基础上，当井盖的承载等级更高时，所述井盖为重型填充式球墨铸铁井盖，所述加强筋a5的高度增加至与井盖本体a2的顶面齐平，所述结构工艺筋a6的高度增加到较高高度，但不超过加强筋a5高度的三分之二，所述井盖主板a4的背面设置一定数量的结构工艺筋a6，所述结构工艺筋a6的设置位置应避免与加强筋a5正交而形成“+”字结构。
在上述方案的基础上，所述井座a1和井盖本体a2分别由球墨铸铁整体铸造而成，井座a1和井盖本体a2的外形可以根据实际工况要求设计成正方形、长方形或者圆形。
如图2所示，对于承载等级较低，即轻型填充式球墨铸铁井盖，在满足承载要求的前提下，可适当降低井盖内部的加强筋的高度，并在填充式球墨铸铁井盖背面增设扁平状的结构工艺筋，结构工艺筋的高度为3mm，结构工艺筋的数量与井盖内的加强筋数量相同，位置也与井盖内的加强筋位置相对应。
如图3所示，对于承载等级较高的中型填充式球墨铸铁井盖，可以在不大幅增加加强筋的高度并减小加强筋厚度的同时，适当增加井盖背面的结构工艺筋的高度，但不超过加强筋高度的二分之一。该结构工艺筋的数量与加强筋的数量相同，位置可与加强筋的位置相对应。
如图4所示，对于承载等级更高的重型填充式球墨铸铁井盖，当加强筋的高度已加高至与井盖顶面平齐仍不能满足承载要求时，不增加井盖的整体厚度，同时不将井盖底面做成下凸的阶梯结构，而直接在井盖背面设置一定数量的较高的结构工艺筋，但高度不超过加强筋高度的三分之二。该较高工艺筋的设置位置应避免与井盖内加强筋正对而形成“+”字结构。
本发明的技术关键点和欲保护点：
在填充式球墨铸铁井盖背面设置结构工艺筋，以对产品的结构强度、刚度以及铸造工艺性进行协同优化。
在轻型填充式球墨铸铁井盖背面设置高度为3mm的扁平状结构工艺筋，优化了井盖主板背面的大平面结构，其位置与井盖内的加强筋位置正对，其数量与井盖内的加强筋数量相同。
对中型填充式球墨铸铁井盖，在不大幅增加井盖内加强筋高度并减小加强筋厚度的同时，增加井盖背面的结构工艺筋的高度，但不超过加强筋高度的二分之一。该结构工艺筋的数量与井盖内的加强筋相同，其位置与井盖内的加强筋位置对应。
对于重型填充式球墨铸铁井盖，不增加井盖总体厚度，不将井盖底面做成下凸的阶梯结构，而是将井盖内的加强筋已加高至与井盖顶面平齐，并在井盖背面设置一定数量的较高的结构工艺筋。该结构工艺筋的高度不超过加强筋高度的三分之二，该结构工艺筋的位置与井盖内的加强筋错开，避免形成“+”字结构。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。