一种球墨铸铁管STD型接口用止脱密封圈的制作方法

本实用新型涉及密封圈技术领域，具体是一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈。

背景技术：

球墨铸铁管简称球管、球铁管和球墨铸管等，球墨铸铁管其具有铁的本质、钢的性能、防腐性能优异、延展性能好、安装简易，因此被广泛应用于给水、输气、输油等工程建设中。铺设球墨铸铁管时，在转向、爬坡和管道末端等接口绝大部分都采用承扣、密封圈、插口相配合的滑入式密封结构连接，其优点是结构简单，安装快捷方便；缺点是由于流体在管道内产生较高的压力作用，沿管道的轴向产生拔脱力，容易导致管道从接口处松脱。

目前的球墨铸铁管的接口通常是采用t型柔性连接，其中包括tyt型和std型接口，对于std型接口的球墨铸铁管，目前常用的密封圈不具备止脱能力，为确保管道接口的密封安全，传统的施工方法需要在管道的转向拐点或管道末端设置钢筋混凝土止推墩，但该方法费时费工成本高，安装好后混凝土止推墩需要一定的养护时间，不能立即通水上压。

例如，中国专利，申请公布号：cn201858449u，申请公布日：2011.06.08，公开了一种新型的超大规格球墨铸铁管道柔性接口用橡胶密封圈，为环形结构，其截面形状的轮廓线由上部的燕尾形的曲线部分和内外侧及底部的线段部分闭合而成。该实用新型提供的std型橡胶密封圈是采用经硫化的邵尔硬度为60～80的橡胶制成，不具备止脱能力，使用过程中需要通过设置止推墩来防止接口松脱，施工难度大，成本高。

技术实现要素：

实用新型要解决的技术问题

针对现有技术中std型密封圈不具备止脱能力导致需要修筑止推墩进行防脱的问题，本实用新型提供了一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，解决了现有的std型密封圈不能止脱的缺陷，止脱性能安全可靠，且产品一致性高。

技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，包括呈环形的密封圈本体，所述密封圈本体的一端具有y型的密封唇；还包括嵌入在所述密封圈本体内的至少两个齿块，所述齿块的前侧具有防滑齿，所述防滑齿从所述密封圈本体的内壁露出，且所述防滑齿的齿尖均倾斜指向所述密封唇所在的一端，所述齿块的后侧尾部具有定位齿，通过所述定位齿咬住与其结合的橡胶，使得密封圈本体内的齿块在受管件插口挤压时能够绕齿块尾部的定位齿转动。

进一步地，所述齿块的后侧背部为波纹面，增强了齿块与橡胶的粘合力，避免齿块受力转动后与橡胶分离，提高了止脱可靠性和密封安全性。

进一步地，所述齿块的前侧还具有凸起，所述凸起位于所述防滑齿的齿尖指向的反方向上，在管件插口插入时驱动齿块转动，通过所述凸起挤压其前侧的橡胶，安装到位后被挤压的橡胶回弹并挤压所述凸起，使齿块具有反转趋向性，进而使得齿块上的防滑齿更容易咬住管件插口的外壁。

进一步地，所述防滑齿具有3～6个齿尖，能够保证在齿块绕尾部的定位齿转动的区域内均有防滑齿能够与管件插口的外壁咬合。

进一步地，所述防滑齿的齿尖分布于同一段圆弧上，且任意两相邻的所述防滑齿的齿尖之间的弧长相等，使得齿块在转动过程中，防滑齿的齿缘贴着管件插口的外壁滚动，中间的齿尖和两边的齿尖都有机会接触并咬合住管壁，止脱效果更好。

进一步地，所述防滑齿的齿尖所在的圆弧对应的圆心角为45°≤γ≤50°，确保齿块在偏转时至少同时有两道齿尖“咬住”管件插口外壁，使得球墨铸铁管接口的止脱性能更加安全可靠。

进一步地，所述密封圈本体具有向所述密封唇所在一端渐缩的渐缩段内壁，所述渐缩段内壁与所述密封圈本体外壁的夹具为20°≤β≤24°，所述防滑齿从所述渐缩段内壁露出，管件插口插入过程中，逐渐挤压密封圈本体，使齿块具有3～5°的转动角度，同时密封圈本体受到挤压，y型的密封唇被压合在一起，密封唇趋于张开使得密封性能更好。

进一步地，所述齿块环绕所述密封圈本体的轴线均匀分布，使得齿块与管件插口咬合区域环绕管壁均匀分布，止脱性能更加安全可靠。

进一步地，所述齿块的材质为不锈钢，且其洛氏硬度为46～54，不会生锈且不易磨损，防滑齿(12)能够啮入球墨铸管的管壁，长期使用后依然具有良好的防滑止脱能力，防滑止脱持久性好，耐用。

有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，通过在std型的密封圈本体内设置齿块，并通过合理设计齿块的结构，使得齿块受压后具有确定的转动轨迹，转动后具有回转取向性，能够有效咬合住管件插口的外壁，止脱性能安全可靠，且产品一致性高，解决了现有的std型密封圈不能止脱的缺陷；由于y型的密封唇的存在，能够减小齿块的转动阻力，管件插口插入管件承口的阻力较小，因此对接管口时比较省力，安装难度大大降低，安装效率明显提高；

(2)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，通过将齿块的后侧背部设置为波纹面，增强了齿块与橡胶的粘合力，避免齿块受力转动后与橡胶分离，提高了止脱可靠性和密封安全性；

(3)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，通过设置凸起增强了齿块的反转趋向性，进而使得齿块上的防滑齿更容易咬住管件插口的外壁，且咬合深度有所提高，止脱可靠性更高；

(4)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，防滑齿具有3～6个齿尖，能够保证在齿块绕尾部的定位齿转动的区域内均有防滑齿能够与管件插口的外壁咬合，提高了止脱密封圈的持久止脱性能；

(5)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，防滑齿的齿尖分布于同一段圆弧上，且任意两相邻的防滑齿的齿尖之间的弧长相等，齿块在转动过程中，防滑齿的齿缘贴着管件插口的外壁滚动，齿块的转动角度在3～5°时，中间的齿尖和两边的齿尖都有机会接触并咬合住管壁，止脱效果更好；

(6)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，防滑齿的齿尖所在的圆弧对应的圆心角为45°≤γ≤50°，确保齿块在偏转时至少同时有两道齿尖“咬住”管件插口外壁，使得球墨铸铁管接口的止脱性能更加安全可靠；

(7)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，密封圈本体具有向密封唇所在一端渐缩的渐缩段内壁，渐缩段内壁与密封圈本体外壁的夹具为20°≤β≤24°，防滑齿从渐缩段内壁露出，管件插口插入过程中，逐渐挤压密封圈本体，能够使齿块具有3～5°的转动角度，同时密封圈本体受到挤压，y型的密封唇被压合在一起，密封唇趋于张开使得密封性能更好；

(8)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，齿块环绕密封圈本体的轴线均匀分布，止脱性能更加安全可靠；

(9)本实用新型提供的一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，齿块的材质为不锈钢，且其洛氏硬度为46～54，不会生锈且不易磨损，防滑齿能够啮入球墨铸管的管壁，长期使用后依然具有良好的防滑止脱能力，防滑止脱持久性好，耐用。

附图说明

图1、止脱密封圈的结构示意图；

图2、齿块的结构示意图；

图3、齿块上的防滑齿的布置示意图；

图4、止脱密封圈在球墨铸铁管接口内的状态示意图；

上述附图中：1、密封圈本体；11、密封唇；2、齿块；21、防滑齿；22、凸起；23、波纹面；24、定位齿；3、管件插口；4、管件承口。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1和图2中所示，一种球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，包括呈环形的密封圈本体1，所述密封圈本体1的一端具有y型的密封唇11；还包括嵌入在所述密封圈本体1内的至少两个齿块2，所述齿块2的前侧具有防滑齿21，所述防滑齿21从所述密封圈本体1的内壁露出，且所述防滑齿21的齿尖均倾斜指向所述密封唇11所在的一端，所述齿块2的后侧尾部具有定位齿24。

实用新型人起初是将tyt型止脱密封圈中的齿块用于std型密封圈中，但在研究过程中发现，安装后密封圈的止脱性能极差。经过反复验证和分析原因发现，齿块2在std型密封圈中的转动中心不固定，且齿块2受压转动后很难回转，几乎无法咬住管件插口3的外壁，因此生产出的止脱密封圈止脱能力一致性很差，有的基本不具备止脱能力。进一步研究发现，导致这一现象的主要原因是，与球墨铸铁管tyt型接口相比，std型接口内没有为齿块2提供支点的凸台，因此齿块2的转动状态不能像tyt型止脱密封圈中的齿块那样具有确定的转动轨迹，导致齿块2转动中心不固定，很难咬合住管件插口3的外壁。本实施例中，实用新型人在齿块2尾部设置定位齿24结构，通过所述定位齿24咬住与其结合的橡胶，使得密封圈本体1内的齿块2在受管件插口3挤压时能够绕齿块2尾部的定位齿24转动。

安装管接口时，先将所述止脱密封圈装入管件承口4内，然后将管件插口3缓慢插入管件承口4内，管件插口3挤压齿块2转动，并挤压密封圈本体1使得y型的密封唇11合拢，管接口安装到位后如图4中所示。当管件插口3趋向于拔出时，带动齿块2反转，进而使得防滑齿21咬住管件插口3的外壁，从而实现管接口的止脱性能。

本实施例中的球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，通过在std型的密封圈本体1内设置齿块2，并通过合理设计齿块2的结构，使得齿块2受压后具有确定的转动轨迹，转动后具有回转取向性，能够有效咬合住管件插口3的外壁，止脱性能安全可靠，且产品一致性高，解决了现有的std型密封圈不能止脱的缺陷；由于y型的密封唇11的存在，能够减小齿块2的转动阻力，管件插口3插入管件承口4的阻力较小，因此对接管口时比较省力，安装难度大大降低，安装效率明显提高。

传统的防脱齿块背部为平面设计，受力回转时防脱齿块背部很容易与橡胶分离，导致止脱失效。本实施例中，如图2中所示，所述齿块2的后侧背部为波纹面23，能够增强齿块2与橡胶的粘合力，避免齿块2受力转动后与橡胶分离，提高了止脱可靠性和密封安全性。

另外，如图2中所示，本实施例中的所述齿块2的前侧还具有凸起22，所述凸起22位于所述防滑齿21的齿尖指向的反方向上。在管件插口3插入时驱动齿块2转动，通过所述凸起22挤压其前侧的橡胶，安装到位后被挤压的橡胶回弹并挤压所述凸起22，增强了齿块2的反转趋向性，进而使得齿块2上的防滑齿21更容易咬住管件插口3的外壁，且咬合深度有所提高，止脱可靠性更高；并且，由于y型的密封唇11的存在，能够补偿凸起22产生的安装阻力，对接管口时依然比较省力，对安装效率影响较小。

优选地，所述防滑齿21具有3～6个齿尖，能够保证在齿块2绕尾部的定位齿24转动的区域内均有防滑齿21能够与管件插口3的外壁咬合，提高了止脱密封圈的持久止脱性能。本实施例中，如图2和图3中所示，所述防滑齿21具有4个齿尖，在强制拉拔试验中，每个齿尖都能与管件插口3的外壁咬合，齿尖的有效利用率较高。

如图3中所示，所述防滑齿21的齿尖分布于同一段圆弧上，且任意两相邻的所述防滑齿21的齿尖之间的弧长相等，本实施例中4个齿尖之间对应的弧长l1＝l2＝l3，实用新型人研究发现，当相邻齿尖对应的弧长相同时，齿块2在转动过程中，防滑齿21的齿缘贴着管件插口3的外壁滚动，齿块2的转动角度在3～5°时，中间的齿尖和两边的齿尖都有机会接触并咬合住管壁，止脱效果更好。

如图3中所示，所述防滑齿21的齿尖所在的圆弧对应的圆心角为45°≤γ≤50°，确保齿块2在偏转时至少同时有两道齿尖“咬住”管件插口3外壁，使得球墨铸铁管接口的止脱性能更加安全可靠。本实施例中所述防滑齿21的齿尖所在的圆弧对应的圆心角优选为47.5°，与管件插口3的外壁咬合的深度适中，不会对管壁造成损坏，能够适用于管壁较薄的球墨铸铁管。

另外，如图1中所示，本实施例中所述密封圈本体1具有向所述密封唇11所在一端渐缩的渐缩段内壁，所述渐缩段内壁与所述密封圈本体1外壁的夹具为20°≤β≤24°，所述防滑齿21从所述渐缩段内壁露出。管件插口3插入过程中，逐渐挤压密封圈本体1，能够使齿块2具有3～5°的转动角度，同时密封圈本体1受到挤压，y型的密封唇11被压合在一起，密封唇11趋于张开使得密封性能更好。

如图1中所示，所述齿块2环绕所述密封圈本体1的轴线均匀分布，使得齿块2与管件插口3咬合区域环绕管壁均匀分布，止脱性能更加安全可靠。密封圈本体1内齿块2的数量根据密封圈本体1的直径选择设置，直径越大需要设置的齿块2越多，本实施例中，如图1中所示，密封圈本体1的直径约为200mm，其内均匀分布有8个所示齿块2，能够在管件插口3的外壁上提供8处咬合力，是在该直径下的优选方案。

本实施例中，优选地，所述齿块2的材质为不锈钢，且其洛氏硬度为46～54，不会生锈且不易磨损，防滑齿12能够啮入球墨铸管的管壁，长期使用后依然具有良好的防滑止脱能力，防滑止脱持久性好，耐用。

本实施例中提供了一种所述球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈的生产方法，具体步骤包括：

一、炼胶：

ⅰ、塑炼：采取开炼机薄通塑炼工艺对生胶进行塑炼，将塑炼胶的门尼粘度控制在60±5ml100℃(1+4)；

ⅱ、混炼：将塑炼胶投入密炼机混炼，先加入氧化锌和硬脂酸，混炼30秒；然后加入炭黑，继续混炼60秒；再加入软化剂、促进剂和硫磺，继续混炼30秒后排胶；最后在开炼机上翻炼均匀后下片，混炼胶的分散度控制在≥5.0；

二、对齿块进行调质热处理：

ⅰ、将齿块2加热到1050℃，保温6分钟；

ⅱ、对加热后的齿块2进行淬火处理，控制淬火油性冷却液的温度为100℃、运动粘度为30cst，再对齿块2进行回火处理，回火温度为250℃，时间为120分钟，使得齿块2的洛氏硬度达到46～54；

ⅲ、对齿块2进行喷砂、抛丸处理，使其表面粗糙度ra≥85μm；

三、模压与硫化：

ⅰ、将齿块2放置在模具模腔内的固定齿座上，然后向模腔内注入混炼胶；

ⅱ、然后依次经预成型、硫化和冷却处理后得到止脱密封圈成品；其中：预成型压力为7mpa，预成型时间6秒；硫化压力10mpa，硫化时间1680秒，硫化温度170±3℃；冷却时间360秒，冷却后模具温度110±10℃。

通过上述方法生产的球墨铸铁管std型接口用止脱密封圈，密封圈本体1的硬度等级能够达到irhd70±5，具有优良的抗压变和应力松弛性能，物理性能稳定；密封圈本体1各部分的弹性和强度一致性高；齿块2强度高，硬度适中，能够与管件插口3的外壁有效咬合，止脱可靠性高；密封圈本体1与齿块2的结合性好，不易分离，止脱能力持久。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。