内顶推球墨铸铁顶管及其装配方法与装配工具

技术领域

本发明涉及球墨铸铁管的生产领域，具体涉及一种内顶推球墨铸铁顶管及其装配方法与装配工具。

背景技术

内顶推球墨铸铁顶管包括具有承口和插口的球墨铸铁管本体和设置于球墨铸铁管本体内的顶推承力结构，顶推承力结构是球墨铸铁顶管的重要结构，在施工安装过程中主要用于承受和传递顶推力。目前的内定推球墨铸铁顶管主要有以下两种：

第一种球墨铸铁顶管，其顶推承力结构为闭合的顶推承力环，通过在承插式球墨铸铁管的离心浇铸工序中添加顶推承力环，使得热金属与顶推承力环在离心作业过程中进行熔铸，实现了在离心浇注过程中可为承插式球墨铸铁管添加顶推承力结构的生产效果。这种球墨铸铁顶管存在以下缺点：1、其生产方法仅适用于1200毫米及以下直径规格的球墨铸铁管，对于超过此规格以上的球墨铸铁管，由于在浇注过程中，顶推承力环容易从砂芯上脱落，无法使用此生产方式；2、在生产中，需要预先将顶推承力环安装在砂芯上，砂芯与铁液接触的表面需要刷涂涂料，顶推承力环与铁液的接触面之间不能有涂料，否则会引起结合不良，因此，此类球墨铸铁顶管的生产对涂料涂覆有较高要求。

第二种球墨铸铁顶管，其顶推承力结构是采用多个弧形片段拼接而成的顶推承力件。其生产方式是：通过在球墨铸铁顶管的正常生产工艺离心浇铸环节中在承口内形成与顶推承力件配合的环面，在后序的顶推承力件的安装中，将组成顶推承力件的多个弧形片段通过螺栓安装至承口内的环面上，这种安装方式费时费力，需要较多装配部件。

目前在内顶推球墨铸铁顶管的生产过程中，其顶推承力结构与球墨铸铁管本体的装配方式非常复杂，存在安装时费时费力的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的内顶推球墨铸铁顶管的顶推承力结构与球墨铸铁管本体装配时费时费力，不易安装的问题，提供一种内顶推球墨铸铁顶管，该内顶推球墨铸铁顶管可以实现快速装配，其具有成品率高、生产效率高和生产成本低的特点。

本发明内顶推球墨铸铁管，包括具有承口和插口的球墨铸铁管本体以及设置于所述球墨铸铁管本体内的顶推承力结构，所述顶推承力结构为由开口环形体和弧形段连接而成的闭合环形体，所述开口环形体包括用于与所述弧形段配合的预制开口，所述承口内设有与所述顶推承力结构配合的环形槽，所述环形槽的远离承口端面的端面与所述承口内的环形底面齐平，所述顶推承力结构的外壁与所述环形槽的内壁配合。

本发明内顶推球墨铸铁管，其中所述开口环形体的外径小于或等于所述承口内的最小内径，所述弧形段的外径等于所述环形槽的内径。

本发明内顶推球墨铸铁管，其中所述开口环形体设置为能够在外力的作用发生弹性形变以使其外壁与所述环形槽的内壁完全贴合。

本发明内顶推球墨铸铁管，其中所述开口环形体的横截面为矩形。。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配方法，包括如下步骤，

S1、将开口环形体放置于环形槽内；

S2、利用装配工具使所述开口环形体的外壁与所述环形槽的内壁贴合，并保持这种状态；

S3、将弧形段放置于所述开口环形体的预制开口处，使所述弧形段的外壁与所述预制环形槽的内壁贴合；

S4、然后将所述弧形段与所述开口环形体连接在一起。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，所述装配工具包括多个呈环形阵列分布的长度可伸缩的顶杆和与所述顶杆一一相对应设置的顶推柱，所述顶杆与其所对应的所述顶推柱设置为能够同时向所述开口环形体的两个相对的内壁施加推力，所述装配工具设置为：当多个所述顶杆的长度全部回缩至最短时，所述装配工具能够放置于所述开口环形体内。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，其中所述装配工具包括U型卡头，所述顶杆的伸缩端和所述顶推柱的外端均设有所述U型卡头，所述U型卡头的开口朝向所述开口环形体的内壁且设置为能够与所述开口环形体卡扣配合。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，其中所述顶杆为液压缸、气缸、机械式千斤顶中的一种。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，其中所述装配工具包括固定架，所述顶杆的固定端和所述顶推柱的内端设置在所述固定架上。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，其中所述固定架为环形架，所述顶杆和所述顶推柱同轴设置。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，其中一个所述顶推柱为V形，所述V形的顶推柱与其对应的顶杆呈Y形设置，所述V形的顶推柱外端的两个U型卡头分别与接近所述预制开口两端的开口环形体卡扣配合。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配工具，所述装配工具包括多个呈环形阵列分布的液压钳，所述液压钳包括能够开闭的外夹持部和内夹持部，所述外夹持部的夹持面设置为能够与所述承口的外壁接触，所述内夹持部的夹持面设置为能够与所述开口环形体的内壁接触。

本发明内顶推球墨铸铁管通过将其顶推承力结构设计成由开口环形体和弧形段连接而成的闭合环形体，使得顶推承力结构可以非常方便快捷的安装于球墨铸铁本体内，极大的简化了球墨铸铁本体与顶推承力结构之间的装配工序，降低了装配成本，提高了内顶推球墨铸铁管的生产效率，解决了现有技术中向球墨铸铁管本体装配顶推承力结构时费时费力且工序复杂的问题，本发明内顶推球墨铸铁管具有成品率高、生产效率高和生产成本低的特点；同时与现有技术相比，本发明内顶推球墨铸管的顶推承力结构简单、易加工生产，进一步减少了内顶推球墨铸铁管的生产成本，提高其生产效率。

下面结合附图对本发明的内顶推球墨铸铁顶管及其装配方法与装配工具作进一步说明。

附图说明

图1为本发明内顶推球墨铸铁管的球墨铸管本体被局部去除后的立体示意图；

图2为本发明内定推球墨铸铁管的开口环形体与第一种实施方式的装配工具配合的示意图；

图3为本发明内定推球墨铸铁管的开口环形体与第二种实施方式的装配工具配合的示意图；

图4为本发明内定推球墨铸铁管与第三种实施方式的装配工具配合的示意图；

图5为本发明内顶推球墨铸铁管的球墨铸管本体与顶推承力机构装配时的示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明提供一种内顶推球墨铸铁管，包括具有承口10和插口的球墨铸铁管本体1以及设置于球墨铸铁管本体1内的顶推承力结构2，顶推承力结构2为由开口环形体21和弧形段22连接而成的闭合环形体，开口环形体21包括用于与弧形段22配合的预制开口210，承口10内设有与顶推承力结构2配合的环形槽12，环形槽12的远离承口端面101的端面与承口环形底面102齐平，顶推承力结构2的外壁与环形槽12的内壁配合。顶推承力结构2的外壁指的是闭合环形体的外侧圆柱面，环形槽12的内壁指的是其内侧的圆柱面。具体装配时，先通过装配工具将开口环形体21放置于环形槽12内，使得开口环形体21的外壁与环形槽12的内壁接触配合，然后再将弧形段22放置在预制开口210内，使得弧形段22的外壁与环形槽12的内壁配合，接着将弧形段22的两端分别与开口环形体21的两端固定连接在一起，使开口环形体21与弧形段22形成一个完整的闭合环形体。通过上述装配方法，构成顶推承力结构2的开口环形体21和弧形段22能够非常方便、快速的安装在球墨铸铁本体1内。当将顶推承力机构2装入球墨铸铁本体1后，顶推承力机构2的裸露于环形槽12外侧的部分用于与相邻内顶推球墨铸铁管的插口配合以传递顶推力，即当相邻的两个内顶推球墨铸铁管进行装配时，其中一个内顶推球墨铸铁管的插口的端面与另一个内顶推球墨铸铁管的顶推承力结构2的靠近插口端面101的端面配合。环形槽12可以与球墨铸铁管本体1一体铸造成型，也可以通过在现有技术中的球墨铸铁管本体1内直接开槽形成，现有技术中的球墨铸铁管本体1的承口内包括与球墨铸铁管本体1的轴线垂直的环形底面102(如图5所示)，在开槽时，要确保环形槽12的远离承口端面101的端面与环形底面102齐平，这样当开口环形体21嵌入环形槽12后，开口环形体21的远离承口端面101的端面才能与承口10的环形底面102接触配合，以传递来自相邻内顶推球墨铸铁管的推力。本发明内顶推球墨铸铁管通过将其顶推承力结构设计成由开口环形体和弧形段连接而成的闭合环形体，使得顶推承力结构可以非常方便快捷的安装于球墨铸铁本体内，极大的简化了球墨铸铁本体与顶推承力结构之间的装配工序，降低了装配成本，提高了内顶推球墨铸铁管的生产效率，解决了现有技术中向球墨铸铁管本体装配顶推承力结构时费时费力且工序复杂的问题，本发明内顶推球墨铸铁管具有成品率高、生产效率高和生产成本低的特点；同时与现有技术相比，本发明内顶推球墨铸管的顶推承力结构简单、易加工生产，进一步减少了内顶推球墨铸铁管的生产成本，提高其生产效率。

在进行装配时，为了保障开口环形体21能够非常容易的放入承口10内，开口环形体21的外径小于或等于承口10内的最小内径。承口10内的最小内径指的是涂衬之后的最小内径，因为开口环形体10是与完全加工好后的球墨铸铁管本体1进行装配。为了进一步简化安装工序，弧形段22的外径等于环形槽12的内径，这样当开口环形体21被放置于环形槽12后，通过装配工具使开口环形体21的外壁完全抵在环形槽12的内壁上，再将与环形槽12的内径相同的弧形段22直接放在预制开口210处的环形槽12内，使之与开口环形体21固定连接在一起形成作为顶推承力结构2的闭合的环形体。通过上述装配方式，顶推承力结构2可以非常稳定而牢固的装配于球墨铸铁本体1内，有效传递相邻内顶推球墨铸铁管之间的推力。根据球墨铸铁管本体1的规格尺寸，来设计开口环形体21的尺寸以使开口环形体21能轻松放置于承口内的环形槽12内。

由于开口环形体21在进行装配时，需要发生一定的形变以与环形槽12的内壁配合接触，开口环形体21设置为能够在外力的作用发生弹性形变以使其外壁与环形槽12的内壁完全贴合。因此，为了保障开口环形体21的质量不因变形而受到影响，开口环形体21的材料选用能够满足发生上述弹性形板的材料，弧形段22的材质与开口环形体21的材质相同，这样可以保障整个顶推承力结构的强度保持一致。

开口环形体21的横截面可以为各种形状，只要能够满足其裸露在环形槽12外侧的外端面可以与相邻内顶推球墨铸铁管的插口端面充分接触以传递顶推力即可，优选地，开口环形体12的横截面为矩形，这样可以使得开口环形体12及与其配合的环形槽12的加工简单方便，利于批量生产。

开口环形体21与弧形段22的固定连接方式有多种，弧形段22的两端可以通过套管与环形体21的预制开口210的两端分别套接在在一起；也可以通过连接板与开口环形体的两端分别固定连接；或者弧形段22的两端先通过卡扣或者拼插的方式与环形体21的预制开口210的两端连接。优选地，弧形段22的两端直接通过熔融焊接的方式分别与开口环形体21的两端焊接在一起，根据预制开口210的大小来制定弧形段22的弧长，使弧形段22与开口环形体的两端可以保持适当距离以满足焊接需求，这样装配更加简单易操作，且减少不必要的加工成本。

本发明提供一种上述内顶推球墨铸铁管的装配方法，如图1-5所示，包括如下步骤，

S1、将开口环形体21放置于预制环形槽12内；

S2、利用装配工具使开口环形体21的外壁与预制环形槽12的内壁贴合，并保持这种状态；

S3、将弧形段22放置于开口环形体21的预制开口210处，使弧形段22的外壁与预制环形槽12的内壁贴合；

S4、将弧形段22与开口环形体21固定连接在一起。开口环形体21与弧形段22的固定连接方式有多种，弧形段22的两端可以通过套管与环形体21的预制开口210的两端分别套接在在一起；也可以通过连接板与开口环形体的两端分别固定连接；或者弧形段22的两端先通过卡扣或者拼插的方式与环形体21的预制开口210的两端连接。优选地，弧形段22的两端直接通过熔融焊接的方式分别与开口环形体21的两端焊接在一起，根据预制开口210的大小来制定弧形段22的弧长，使弧形段22与开口环形体的两端可以保持适当距离以满足焊接需求，这样装配更加简单易操作，且减少不必要的加工成本。

本发明内顶推球墨铸铁管的装配方法，通过先分别将开口环形体21和弧形段22的外壁与环形槽12的内壁贴合，然后再将两者连接在一起，可以有效保障内定推球墨铸管的装配精度，连接后的闭合环形体即顶推承力结构2的外壁与环形槽12内壁紧密贴合并牢固而稳定的安装于环形槽12内，使得顶推承力结构2可以更加稳定而有效的传递来自相邻的内顶推球墨铸铁管的插口的顶推力。本发明内顶推球墨铸铁管的装配方法，在保障装配质量的前提下，极大的提高了内顶推球墨铸铁管的装配效率，实现了省时省力安装的效果，同时其顶推承力结构简单易加工，进一步减少了内顶推球墨铸铁管的生产成本。

本发明还提供一种内顶推球墨铸铁管的装配工具，如图2-3所示，装配工具3包括多个呈环形阵列分布的长度可伸缩的顶杆30和与顶杆30一一对应设置的顶推柱32，顶杆30与其所对应的顶推柱32设置为能够同时向开口环形体21的两个相对的内壁施加推力，装配工具3设置为：当多个顶杆30的长度全部回缩至最短时，装配工具3能够放置于开口环形体21内。在具体装配时，先将顶杆30缩至最短，并放入开口环形体21内侧，使顶杆30的伸缩端301与开口环形体21的内壁相对放置，然后调节顶杆30的长度，使得顶杆30的伸缩端301和顶推柱32的外端321抵在开口环形体21的内壁上形成一个整体，接着将开口环形体21的外侧壁对准球墨铸铁管本体1内的环形槽12的内侧壁，继续伸长顶杆30，顶杆30的外伸缩端所抵住的开口环形体21的内壁向环形槽12的内壁方向移动，在顶杆30伸长的同时，开口环形体21向顶杆30施加一个反向作用力，顶杆30将反向作用力通过与其对应的顶推柱32传递给位于顶推柱32的外端321的开口环形体21的内壁上，这样使得开口环形体21的相对的内壁同时向环形槽12的内壁方向移动，随着顶杆30的伸长，预制开口210逐渐增大，最终使得与顶杆30相对应的开口环形体21的外壁紧贴在环形槽12的内壁上，并控制顶杆30的长度保持不变。由于装配件3包含多个呈环形阵列分布的顶杆30和与每个顶杆30相配合使用的顶推柱32，可充分保障开口环形体21的外壁均与环形槽12的内壁紧密贴合。在实际应用中，可以根据内顶推球墨铸管的具体规格，来选定顶杆30的数量。待装配工具3将开口环形体21的外壁均紧贴在环形槽12的内壁后，将弧形段22焊接于预制开口210的两端。

在顶杆30抵住开口环形体21的内壁时，为了防止开口环形体沿其轴向移动，装配工具3包括U型卡头31，顶杆30的伸缩端301和顶推柱32的外端321均设有U型卡头31，U型卡头31的开口朝向开口环形体21的内壁且设置为能够与开口环形体21卡扣配合。U型卡头31在与开口环形体21的内壁配合的同时也与其两侧的端面配合，可以有效防止开口环形体21沿其轴向移动。

能够实现伸缩功能的顶杆30有多种结构，具体的，为了减少制作成本，可伸缩的顶杆30可以为现有技术中常用的液压缸、气缸、机械式千斤顶中的一种，通过液压驱动或者气动或者丝杠驱动的方式驱动顶杆30进行伸缩移动。采用液压缸或者气缸还可以实现对顶杆30的伸缩的自动控制，实现精准装配。

为了实现对顶杆30与顶推柱32的固定，同时又不影响在承口内的装配，装配工具3包括固定架33，顶杆30的固定端302和顶推柱32的内端322设置在固定架33上。将固定架设置在顶杆30的固定端302与顶推柱32的内端322，可以在没有增大装配工具的3的体积的条件下，实现对顶杆的固定端和顶推柱的固定。

为了实现便于安装沿周向分布的顶杆30和顶推柱32，固定架33有多种实施方式，可以为中环形架、方形架或者其他形状的组合，也可以是其他固定块的方式。在图2所示的装配工具3的第一种实施方式中，固定架33为环形架，顶杆30和顶推柱32同轴设置。顶杆30的固定端302和顶推柱32的内端322均固定在环形架上。

在图3所示的装配工具3的第二种实施方式中，其中一个顶推柱32为V形，V形的顶推柱32与其对应的顶杆30呈Y形设置，V形的顶推柱32外端的两个U型卡头31分别与位于预制开口210两端的开口环形体21卡扣配合。即其中一个顶杆30与一个V形顶推柱32相对应，V形的顶推柱32的两个U型卡头31分别卡在接近预制开口210的两端的开口环形体21上，处于Y形分布中的顶杆30与预制开口210相对设置，当顶杆30向与预制开口210相对的开口环形体21的内壁施加推力时，位于V形的顶推柱32会同时向接近预制开口210的两端的开口环形体21的内壁施加推力，这样可以更快速打开预制开口210，使得开口环形体21的外壁在其他顶杆的辅助下快速与环形槽12的内壁接触配合。图4中的固定架33采用个是固定块的形式将顶杆30的固定端302和顶推柱32的内端322分别固定在固定块33上，可以采用焊接的方式。也可以将顶杆30的固定端302与其对应的顶推柱做成一体，使得连成一体的顶杆和顶推柱的中间位置穿过固定块的通孔中。

本发明又提供另一种内顶推球墨铸铁管的装配工具，如图4所示的第三种实施方式的装配，装配工具3包括多个呈环形阵列分布的液压钳34，液压钳34包括能够开闭的外夹持部341和内夹持部342，外夹持部341的夹持面设置为能够与承口10的外壁接触，内夹持部342的夹持面设置为能够与开口环形体31的内壁接触。液压钳30的结构属于现有技术，在此不再赘述。液压钳34的外夹持部341与内加持部342形成可开闭的钳口，具体装配时，将开口环形体21放置于承口内的环形槽12内，然后将液压钳34的钳口朝向球墨铸铁管本体1的承口端面，通过液压钳的固定架调节液压钳34沿径向的位移，使得多个液压钳34的钳口形成的直径的大小满足所要装配的球墨铸铁本体1的承口的规格，打开每个液压钳34的钳口，使内夹持部342伸入承口10的内侧，外夹持部341位于承口10外侧；然后驱动钳口，使外夹部341夹在承口10的外壁上，内夹持部342夹在开口环形体31的内壁上，在液压钳的夹紧力下，使开口环形体21嵌入环形槽12内并使开口环形体21的外壁与环形槽12内壁完全接触，然后保持液压钳的夹紧力，将弧形段22焊接于开口环形体21，从而完成顶推承力结构2与球墨铸管本体1的装配。本发明装配工具可以非常便捷的将开口环形体21的外壁与环形槽12的内壁完全接触，并能够保持这种接触状态以使弧形段22焊接于开口环形体21上，完成顶推承力结构的装配。

在具体装配时，可以根据现场情况选用合适的装配工具，只要能够满足使开口环形体21的外壁与环形槽12的内壁完全接触，并能够在保持这种接触状态下方便焊接弧形段22即可。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。