一种承插式管道抗震接口的制作方法

本实用新型涉及一种连接球磨铸铁管道的抗震接口，是一种能够抵抗大变形的抗震管道接口，属于城市给水管道应用技术领域。

背景技术：

供水系统作为城市生命线工程的重要组成部分，是保证城市功能正常运行的一个重要环节，也是城市发展和国民经济的重要保证。埋地输水管道具有分布范围广，运输距离长的特点，因此，不可避免地要穿越地质条件复杂地段，如断层、滑坡、沉陷区等。埋地管道对场地条件的变化敏感，尤其是地震发生时，将引起管土之间的相对位移，极有可能引起管道的大变形甚至破坏，威胁到埋地管道正常运行。近些年来世界各地的地震灾害调查和研究表明，埋地管线在强烈地震后遭受极大的损害和破坏，乃至功能彻底丧失，进而引发火灾、爆炸、停电断水、化学气体泄漏等一系列次生灾害，严重影响城市的震后抢修工作，对社会造成巨大的生命和财产损失

承插式管道接头由于安装施工便捷快速，广泛应用于城市供水管网系统中。根据以往的地震灾害表明，承插式管道的破坏形式主要有接口破坏、管体破坏、连接破坏，其中最常见的就是接口破坏。由于普通承插式管道接口抵抗地震作用以及大变形能力较差，而现有的日本Kubota公司研发的管道抗震接口设计加工比较复杂，现场安装十分不方便。因此，涉及一种结构简单、安装方便，能够提高管道接口的变形协调能力的管道抗震接口显得尤为必要。

技术实现要素：

本实用新型的设计了一种具有限位装置的承插式管道接口，尤其是一种用于连接球墨铸铁管道的抗震接口。其目的是为了提供一种能提高埋地管线接口抗拉承载力，优化埋地管线抗震性能，有效减少管道接口处地震灾害，延长管道接口寿命，降低管道灾后修复和维护成本的承插是管道接口。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种承插式管道抗震接口，该抗震接口包括管道承口1、管道插口2、止水橡胶圈3、金属限位环4、橡胶垫圈5。管道承口1、管道插口2之间设有止水橡胶圈3、金属限位环4；止水橡胶圈3设置在管道承口1和管道插口2配合的端口处，金属限位环4设置在管道承口1和管道插口2配合的内侧处，橡胶垫圈5设置在金属限位环4 的外围周向处。

管道承口1靠近端口处设有一圈半圆型的凸起1a，止水橡胶圈3安装在凸起1a位置。

管道承口1管壁靠近凸起1a的内侧设有一圈凹槽1b，橡胶垫圈5和金属限位环4依次安装在凹槽1b中。

管道插口2的尾部设有一圈环状凸起2a，环状凸起2a能够在管道接口被拉动后，卡住金属限位环4，防止管道接口被拉开。

管道插口2的环状凸起2a高出管道外壁约1cm，环状凸起2a的末端设计成15～45度斜坡，使管道插入时更容易。

止水橡胶圈3外表面有一圈半圆形凹槽，半圆形凹槽的直径与管道承口 1上的凸起1a的直径相等，使止水橡胶圈3安装的更牢固，不会轻易从管道插口上脱落。

金属限位环4由三段均分的圆弧组成，各段圆弧的圆心角均为120度。三个圆弧能够拼装成一个完整的圆环。既能保证安装方便，又能保证金属限位环4的稳定性，防止其从凹槽1b中脱落。

金属限位环4的纵向截面为“L”型，宽度与管道承口上的凹槽1b一致，金属限位环4的顶部4a插入到凹槽中。

金属限位环4底部靠近管口一侧为15～45度的斜坡4c，使安装更容易。

金属限位环4的一侧设有有凸起的翼缘4b，以提高限位环4的侧向抗剪刚度。防止管道插口2上的环状凸起2a卡住金属限位环4时，金属限位环4因变形过大，而导致管道接口被拉开。

橡胶垫圈5的内径与金属限位环4的外径相等，使金属限位环4完整的贴合在凹槽1b的底部。

橡胶垫圈5的横截面为矩形，厚度为0.2cm～1.0cm，依据具体安装的管道壁厚和直径确定。

本实用新型的技术方案是：

1将橡胶垫圈和金属限位环依次安装在管道承口的凹槽内，将止水橡胶圈安装在管道插口凸起位置，插入管道插口。

2止水橡胶圈用于接口处的密封和防水。

3管道受到轴向拉力较小时，接口的抗拔力主要由管道插口与止水橡胶圈的摩擦力提供；同时金属底部与管道插口接触，也能提供一些摩擦力。

4当拉力大于管道与止水橡胶圈的摩擦力时，管道接口被拉动，止水橡胶圈和管道插口产生滑动。

5当管道插口尾部的凸起被拉动到金属限位环位置时，被限位环卡住，此时的抗拔力主要金属限位环的端承力提供。限位环的端承力远大于管道与止水橡胶圈的摩擦力，可以防止管道插口被继续拉动。

6且由于金属限位环4左侧凸起的存在，提高了金属限位环4的侧向抗剪刚度。使其不至于向外侧变形过大，导致管道插口被拔出。

7当管道接口承受大变形时，由于接口内限位装置的存在，管道接口的拉伸变形被限制，引起管道轴力持续增大，而现有的普通管道接口常会因抗拉承载力过小，出现接口被拉坏现象。

8本实用新型所描述的抗震管道接口，在接口达到极限变形之后，所设计的金属限位环4所能提供的管道接口的抗拉承载力大于节段拼装管道中每一段管体所受的周围土体约束力，从而保证单个管道接口受拉变形达到极限后，每根管道能带动相临管道一起滑动，并将管道变形传递到临近管道接口，最终实现抵抗管道周围土体大变形的能力。

本实用新型承插式管道抗震接口，材质为球墨铸铁或者碳素钢。

本实用新型承插式管道抗震接口，适用管径为DN80～DN600。

与现有承插式管道接口相比，本实用新型具有以下优点：

1)各零部件加工方便。管道承口在普通管道承口的基础上进行改进：在管道承口的管壁内侧设置一圈凹槽，在管道插口端部设置一圈金属凸起。

2)接口拼装简单。接口的安装过程与普通管道类似，将橡胶垫圈5、金属限位环环4和橡胶垫圈5依次安装到管道承口后，插入管道插口2。金属环设计成由三个圆弧拼装而成，分别安装进管道承口的凹槽。本实用新型对管道插口的尾端和金属环都进行的坡度处理，确保管道插口安装到位。

3)高接口的抗拔能力。普通管道的受到拉力后，主要由止水橡胶圈和管道间的摩擦力提供，当管道大于摩擦力后，管道接口被拉开。本实用新型当管道接口被拉动一定后，管道插口的凸起被金属限位环卡死。金属限位环所能提供的抗拉承载力远大于止水橡胶圈和管道间的摩擦力，使得管道接口的抗拔能力有很大的提高。

4)本实用新型能够抵抗断层错动等大变形对管道的反应。本实用新型所设计的金属限位环所能提供的管道接口的抗拉承载力大于节段拼装管道中每一段管体所受的周围土体约束力，单个管道接口受拉变形达到极限后，每根管道能带动相临管道一起滑动。通过每一接口的限定位移，将大变形分担到各个接口，从而避免某一接口位移过大导致破坏，最终实现抵抗管道周围土体大变形的能力。

5)延长了结构的使用寿命。普通管道抗拔力主要由止水橡胶圈摩擦力提供，而随着橡胶圈的老化和松动，管道的抗拔能力大幅下降，管道接口很容易被拉坏。本实用新型的管道接口，限位装置主要由金属材料构成，不存在老化、不易变形，可以有效的提高接口的使用寿命。

6)降低了管道的维护成本。本实用新型设计的构件比较少，且主要限位装置的刚度较大，不宜损坏。同时安装完成后，金属限位环挤压橡胶，还能起到很好的止水密封效果。因此管道接口不易发生泄漏，降低了维护成本。

7)提高管道的运输能力。本实用新型的管道抗震接口，有效的提高了管道的安全性、稳定性和耐久性，因此管径可以设计的更大，增大了管道的运输能力。

8)适用于多种规格尺寸的管道接口。分实用新型的主要创新点的尺寸可以根据管径大小进行调节。如管道承口上凹槽的深度、管道尾部凸起高度、金属限位环的尺寸和橡胶垫圈厚度等。通过调整这些尺寸的大小，使得本实用新型能够适用于管径为DN80～DN600的球墨铸铁或者碳素钢。

附图说明

图1为实用新型所提供的实施例安装前示意图。

图2为实用新型所提供的实施例安装后示意图。

图3为本实用新型所提供的实施例受力变形后示意图。

图4为本实用新型管道承口示意图。

图5为本实用新型管道插口示意图。

图6为本实用新型橡胶垫圈示意图。

图7为本实用新型金属限位环示意图。

图8为本实用新型金属限位环纵向截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图详述本实用新型：抗震管道接口包括管道承口1、管道插口2、止水橡胶圈3、金属限位环4组成。参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5。

先将橡胶垫圈5安装在管道承口的凹槽内；

将组成金属限位环4的三片圆弧依次安装在管道承口1的凹槽处，三个圆环拼装成一个完整的圆环后，可以牢固的卡在管道承口1的凹槽内；

之后将止水橡胶圈3安装在管道承口1的凸起位置；

安装好止水橡胶圈3后，将管道插口2插入管道承口1，插入前先在止水橡胶圈3和金属限位环4上涂一层润滑剂，方便安装。

安装管道插口2过程中，管道插口2端部凸起通过预设的斜坡面，挤压金属限位环4，压力通过金属限位环4传递到橡胶垫圈5。橡胶垫圈5压缩变形，导致金属限位环4被撑开，管道插口2安装就位；

承插式管道抗震接口安装时，预先在管道插口2上标定安装深度，保证管道插口2插入管道承口1深度适宜，使二者之间能保留空隙1cm～2cm，从而保证管道接口有伸缩和转动能力。