[发明专利]具有锚定结构的承插式管道接口

说明书

技术领域

本发明涉及一种承插式管道接口，特别是涉及一种用于连接球墨铸铁管的具有锚定结构的承插式管道接口。

背景技术

球墨铸铁管应用在输水输气领域，球墨铸铁管两端分别是承口和插口，在管线中两根球墨铸铁管的主要连接方式为：一根管的承口与另一根管的插口插入式对接，并在承口和插口之间安装密封胶圈。在使用过程中球墨铸铁管以土壤或其它支撑物作支撑，在地质条件差或易发生地震的地区，因为支撑土壤或其他支撑物易发生位移，易导致插入式对接的承口和插口部件产生与安装方向相反的轴向相对运动或倾转运动，严重时，该结构可能失去密封效果，造成输水泄漏事故。

为防止球墨铸铁管间承口与插口的连接因外力作用而失去密封效果，目前，采取的措施是使用具有锚定接头的承口和插口。具有锚定结构的管道接口大都采用在密封胶圈里面嵌入锚定件，如：

(1)现有技术1公开了一种具有锚定部件的密封圈，公开号为EP0526373A1，参见附图1a。在现有技术1中，锚定部件在接口的不同间隙之间配合时，锚定位置会发生变化，导致锚定部件受力点发生变化。锚定部位发生变化后，齿的扎入深度及扎入数量无法保证，影响锚定效果，并且当接口在大间隙或小间隙配合时，锚定部件只有一个齿扎入管壁，承压能力减弱，容易导致齿的断裂。

(2)现有技术2公开了一种带有防脱离功能的密封件及防脱离管接头，公开号为CN102575799A，参见附图1b。在现有技术2中，由于其防脱离部件只有两个齿，当接口发生偏转或大间隙配合时，防脱离部件只有一个齿与管壁接触，承压能力降低，容易导致接口滑脱。

(3)现有技术3公开了一种带有具有锚定插入物的密封垫圈的组件，公开号为CN103282711A，参见附图1c。在现有技术3中，当接口受到压力，承插口发生相对运动时，锚定插入物将随之移动，此时，锚定插入物将有两个受力点，当压力继续升高时，锚定插入物顶端将发生移动，导致锚定插入物脱离管壁，致使接口脱落。同时当接口发生偏转时，锚定插入物与管壁有两个接触点，阻止管壁发生偏转，导致管壁受剪切力增大，容易引起管壁扎裂或锚定插入物断裂等现象。

(4)现有技术4公开了一种密封装置以及相应的组件，公开号为CN100557280C，参见附图1d。在现有技术4中，当接口发生相对移动时，锚定件另一个支撑点与承口管壁接触，当地基沉降接口发生偏转时，锚定件无法适应接口偏转，当偏转达到一定角度时，会致使锚定件齿的断裂。

(5)现有技术5公开了一种具有锚定功能的锚定密封件，公开号为US6688652B2，参见附图1e，在现有技术5中，其锚定件结构受力时两个支撑点与承口管壁接触，且接触形式为点与面的接触，当管壁内压力增大时，锚定件无法转动，锚定件的齿部会继续扎入管壁，导致管壁破裂，接口发生渗水等现象。

除以上所列举的专利外，现有技术中还存在其他形式的具有锚定结构的承插式管道接口，其共有的特点是：当插口与承口发生相对运动时，承口与锚定件的支撑位置会发生变化，这种结构的缺陷为：

(1)不利于提高锚定的可靠性。支撑位置变化的过程中出现锚定件多点支撑的情况，在这种情况下，管壁和锚定件受剪切力的影响，容易引起管壁扎裂或锚定物断裂等现象。

(2)不利于延长结构的寿命。由于锚定件的支撑区域不固定，当地基发生振动时，容易出现支撑区域更替，产生交变的支撑力，交变力的存在容易引起局部材料疲劳失效，缩短了结构寿命。

(3)不利于降低管道维护成本。密封管道由于锚定物断裂或局部材料失效，极易发生泄漏，导致需要修补或更换，造成维护成本的上升。

(4)不利于进行结构优化仿真。支撑位置的变化取决于插口和承口的相对运动，而二者的相对运动又取决于地基等外部环境，因此外部环境的不可预测性导致支撑位置的不确定，进而导致设计阶段对于管壁的数值模拟与真实情况相差很大，不利于具有锚定结构的承插式管道接口整体结构的设计优化，从而影响了整体性能的提升，为优化设计带来不便。

(5)不利于增大管道运输能力。管径的大小决定了管道结构的运输能力，受限于其多处支撑导致的受力不稳、仿真难以实现等原因，为了保证结构的可靠性、稳定性、安全性和寿命，管径尺寸一直难以显著提升，目前市场上常见的锚定结构的承插式管道接口的管径仅仅为DN200及以下规格，很大程度上限制了管道的运输能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有锚定结构的承插式管道接口，其能提高锚定的可靠性、延长结构的寿命、降低管道维护成本、使接口结构的优化仿真容易进行、增大管道运输能力。