專利名稱：具有法蘭端部的波紋塑料管及其結(jié)構(gòu)密封的接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波紋聚乙烯管和用于大口徑管(直徑超過(guò)2英寸)的接頭系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種堅(jiān)固且費(fèi)用低的機(jī)械緊固和水密封的接頭，根據(jù)其結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)合，其可在安裝好的管系統(tǒng)中減少滲透和滲漏。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的PVC、混凝土和HDPE管系統(tǒng)中所存在的水壓效應(yīng)和地基變動(dòng)的缺陷，而這些缺陷會(huì)導(dǎo)致套接接頭產(chǎn)生分離和/或不對(duì)中，從而使接頭發(fā)生泄漏，過(guò)量的滲透以及樹(shù)木/植物的根穿透到污水管道和化糞系統(tǒng)中，特別是在橫向管路中，并在公路的排水系統(tǒng)中發(fā)生滲透和滲漏。本發(fā)明的接頭系統(tǒng)適合用于高密度聚乙烯(HDPE)管并具有抵抗污水氣體、動(dòng)物和工業(yè)廢水侵蝕的抗化學(xué)腐蝕性，并且可提供較長(zhǎng)的且可變的管長(zhǎng)度，從而減少了每個(gè)管上接頭的數(shù)目。本發(fā)明可將HDPE管擴(kuò)展應(yīng)用于排水、農(nóng)業(yè)、公路、污水、廢水再利用、灌溉、工業(yè)廢水、動(dòng)物廢水、纖維光學(xué)系統(tǒng)和應(yīng)用線纜管路中。
背景技術(shù)：
大口徑波紋塑料管(通常由聚乙烯制成)是一種公知的產(chǎn)品。過(guò)去和現(xiàn)在，人們一直試圖設(shè)計(jì)一種用于波紋塑料管的水密封接頭，以便將管應(yīng)用于排水和污水管道中，而這通常會(huì)涉及到，在將一個(gè)制成插頭狀的管端插入到另一個(gè)制成套管狀的管端時(shí)，就會(huì)對(duì)密封墊(模制成型或擠壓成型和拼接成型)產(chǎn)生徑向擠壓。在將帶有纏繞在其外圓周表面上的密封墊的插頭推入到具有錐形內(nèi)表面的套管中并形成壓配合時(shí)，通常會(huì)對(duì)密封墊產(chǎn)生徑向的擠壓。沿軸向?qū)⒚芊鈮|推壓到插頭上的運(yùn)動(dòng)以及套管內(nèi)側(cè)表面上的摩擦力會(huì)使密封墊發(fā)生移位、扭曲和卷繞。另外，需要保持將密封墊壓緊的作用于套管內(nèi)部的周向拉伸應(yīng)力降低了塑料管的抗應(yīng)力破裂性。密封墊通常設(shè)置在靠近管端部的波紋部分的頂部或隆起上的槽中或者其根部。在前者情況下，波紋部分的剛性不足以承受避免水泄漏所需的靜水壓力。因此，有時(shí)通過(guò)在波紋部分內(nèi)注入剛性泡沫材料，以便使支承密封墊槽的波紋部分變得堅(jiān)強(qiáng)一些。后者情況需要進(jìn)行綁扎或進(jìn)行其它的加固以避免出現(xiàn)較大的應(yīng)力而產(chǎn)生應(yīng)力破裂。這兩種方案都顯著地增加了成本才獲得了一種可靠的水密封接頭。套接接頭依賴于對(duì)徑向密封墊的壓緊作用，并具有其它的缺陷，內(nèi)部壓力作用于密封墊潮濕部分的軸向伸出區(qū)域，從而產(chǎn)生“水壓效應(yīng)”而使接頭出現(xiàn)開(kāi)啟。
采用徑向壓緊密封墊的接頭的另外的缺陷是，由于密封墊發(fā)生卷繞和扭曲或者套管出現(xiàn)應(yīng)力破裂使接頭失效，并在壓力作用下產(chǎn)生泄漏。William C.Andrick在美國(guó)專利US5687976中公開(kāi)了一種用于管接頭的對(duì)稱密封墊，其可密封在套管的內(nèi)側(cè)表面和具有橫向波紋的管的外側(cè)表面上。James B.Goddard的美國(guó)專利US5765880公開(kāi)了一種用于螺旋雙壁波紋管的套接接頭。Kenichi Hattori的美國(guó)專利US4871198公開(kāi)了一種夾子式波紋塑料管連接器，其中，采用徑向壓緊的橡膠密封墊來(lái)密封接頭。在后者情況下，金屬夾子減輕了應(yīng)力破裂的問(wèn)題。但是，密封墊將應(yīng)力傳遞到塑料內(nèi)壁或襯里以及波紋部分上。波紋部分和襯里剛性相對(duì)較低，且很難保持徑向壓緊密封墊。半結(jié)晶聚合物例如高密度聚乙烯的高蠕變性能會(huì)由于老化而引起泄漏增大。正如Hattori所描述的那樣，在待連接的管位于敞開(kāi)的溝渠中時(shí)，安裝接頭也是很難的。另一個(gè)缺陷是，伸長(zhǎng)的圓筒形密封墊和金屬夾子產(chǎn)生的費(fèi)用較高。套接接頭另外的缺陷是不能對(duì)波紋管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割。
本申請(qǐng)人申請(qǐng)于2000年6月19日題為“Joint and Seal for LargeDiameter Corrugated Plastic Pipe and Method for Joining PlasticPipe Sections”的待審美國(guó)專利申請(qǐng)09/597338；申請(qǐng)于2001年2月19日題為“Water tight Joint and Method of Sealing Drainage andSanitary Sewer Pipe Sections”的美國(guó)專利申請(qǐng)09/788913以及申請(qǐng)于2001年2月27日題為“Method and Joint Design for InfieldWater Tight Sealing of Dual Wall Corrugated Plastic PipeSections”的美國(guó)專利申請(qǐng)09/794638詳細(xì)描述了波紋聚乙烯/塑料管的特點(diǎn)和性能以及現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，并試圖在兩個(gè)對(duì)接的管部分之間形成一個(gè)水密封的接頭。在本申請(qǐng)人的待審專利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種避免出現(xiàn)密封墊卷繞和應(yīng)力破裂的方法和結(jié)構(gòu)，其采用一部分端部波紋部分來(lái)形成一種用于對(duì)連接兩個(gè)對(duì)接管部分的水密封接頭進(jìn)行自加強(qiáng)的裝置。本發(fā)明降低了在HDPE波紋管上形成牢固密封接頭的成本和復(fù)雜程度。
通常，通過(guò)擠壓密封墊，使其與橫向波紋部分的高度和長(zhǎng)度相比具有相對(duì)較小的橫截面，從而在波紋塑料排水管中獲得防止污物發(fā)生泄漏的防污性能。位于端部波紋部分頂部的橫向隆起(被稱為插頭)通常支承著接頭密封墊。在端部波紋部分上設(shè)置支座(橫向隆起)的缺點(diǎn)是，形成插頭需要在波紋成型過(guò)程中引入熱成型模，且波紋塑料管的其它端部需要一個(gè)位于端部處的模制套管或必須要采用雙套管連接器。該方法的缺點(diǎn)是，支承著波紋部分頂部和密封墊的波紋部分的壁被削弱，且制造直插的套接連接器的費(fèi)用較高。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，不需要套接插頭套管模，從而減除了插頭套管模的費(fèi)用，并通過(guò)消除了在形成套接接頭時(shí)對(duì)生產(chǎn)率所造成的影響，從而提高了管的生產(chǎn)率。
現(xiàn)有的排水和污水系統(tǒng)主要采用具有套接接頭裝置的增強(qiáng)混凝土、聚氯乙烯(PVC)和波紋聚乙烯管。套接接頭裝置通常通過(guò)對(duì)設(shè)置在相互配合的套管和插頭之間的環(huán)形密封墊進(jìn)行徑向擠壓來(lái)起作用。當(dāng)套管和插頭適當(dāng)進(jìn)行配合時(shí)，密封裝置就可防止發(fā)生滲透和滲漏。但是，在土壤發(fā)生變動(dòng)、土質(zhì)發(fā)生變化以及發(fā)生地震時(shí)就會(huì)使套接接頭產(chǎn)生不對(duì)中和/或完全開(kāi)啟，從而在潮濕條件下發(fā)生滲透和在干燥條件下發(fā)生滲漏。滲透會(huì)引起樹(shù)根伸入進(jìn)來(lái)，從而引起阻塞。在裝配之后，套接接頭系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，內(nèi)部水壓力將力作用于徑向受壓密封墊的潮濕的突出區(qū)域，并導(dǎo)致管端部相互分離。這些都會(huì)導(dǎo)致滲透和滲漏，并使處理廢水的成本增大和污染水道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，提供了一種用于波紋塑料管的剛性連接結(jié)構(gòu)，從而可在防化學(xué)腐蝕的柔性管之間進(jìn)行剛性連接，而且可適應(yīng)土壤發(fā)生變動(dòng)和/或進(jìn)行回填，且不會(huì)在管或接頭處發(fā)生泄漏。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及帶有法蘭端部的波紋塑料管以及用于連接波紋塑料管的方法和配套器件，上述法蘭端部由端部波紋部分或管襯里的周邊部分形成，上述連接可形成一種結(jié)構(gòu)安全可靠的接頭，并適合用于需要具有防污且水密封連接性能的場(chǎng)合。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，端部波紋部分或管襯里中的一部分在待連接的每個(gè)管的端部形成法蘭；夾子騎跨在兩個(gè)法蘭的外側(cè)表面上并將法蘭拉緊在一起。由此而形成接頭?？刹迦氕h(huán)形彈性密封墊，與管法蘭和位于另一個(gè)管或配件端部的第二法蘭的相向表面或法蘭的徑向圓周側(cè)邊緣相接觸。本發(fā)明可形成一種成本低廉且結(jié)構(gòu)安全可靠的接頭，可對(duì)波紋塑料管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割，并可通過(guò)對(duì)模制過(guò)程進(jìn)行有限的改進(jìn)就可由波紋管部分制造出管的接頭配件和連接器。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種密封接頭，其通過(guò)在波紋塑料管的端部由端部波紋部分的周邊部分來(lái)形成法蘭，從而不需要模制單獨(dú)的套管和插頭或雙套管連接器，并節(jié)省了費(fèi)用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種波紋塑料管，該波紋塑料管在其端部具有由一部分波紋、襯里和/或由襯里和波紋共同形成的法蘭。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可連接到一個(gè)端部具有法蘭的對(duì)接波紋塑料管或接頭配件上的波紋塑料管，通過(guò)將密封墊插入到對(duì)接法蘭之間并利用夾子來(lái)軸向壓緊密封墊，從而形成一個(gè)水密封接頭。外部剛性?shī)A子支承著相對(duì)削弱的法蘭，將硬泡沫材料注入到端部波紋部分中，因此不需要對(duì)波紋管的端部進(jìn)行加強(qiáng)。
外部剛性?shī)A子用作剛性連接器，因此避免了由于地基變動(dòng)、土壤狀況變化和發(fā)生地震而引起連接的管端部在安裝之后發(fā)生分離。本發(fā)明通過(guò)使用外部剛性法蘭夾子對(duì)管端部進(jìn)行剛性連接避免了發(fā)生滲透、滲漏和管的分離，剛性法蘭夾子通過(guò)將壓力作用于位于波紋塑料管端部的由端部波紋部分的周邊部分構(gòu)成的法蘭而軸向壓緊密封墊。
當(dāng)管端部鎖緊在一起時(shí)，管必須具有柔性，以避免在地基發(fā)生變動(dòng)時(shí)引起管發(fā)生破裂，如果管的端部不鎖緊在一起，它們就會(huì)產(chǎn)生不對(duì)中和/或發(fā)生分離。由于PVC和混凝土管是剛性的，因此，套接接頭通過(guò)使接頭不對(duì)中并可能產(chǎn)生分離來(lái)適應(yīng)地基的變動(dòng)。因此，是通過(guò)犧牲管的完整性來(lái)?yè)Q取接頭的完整性。本發(fā)明包括一個(gè)用于波紋塑料管的剛性接頭系統(tǒng)，其中，接頭在對(duì)接的相鄰管之間形成永久的剛性固定連接，并在管路運(yùn)行期間，具有足夠的柔性來(lái)適應(yīng)地基的變動(dòng)。如今，波紋塑料管工業(yè)領(lǐng)域采用套接和焊接接頭系統(tǒng)。在前者情況下，地基變動(dòng)和水壓力效應(yīng)損害接頭的完整性；而在后者情況下，焊接的成本太高。
本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種用于在相鄰(對(duì)接)的波紋塑料管或接頭配件之間形成水密封結(jié)構(gòu)的配套器件，其包括適合于形成接頭的密封墊和法蘭夾子。在另一方面，本發(fā)明涉及一種利用制成的接頭配件來(lái)連接位于波紋管端部由管的波紋部分和/或襯里的周邊部分構(gòu)成的法蘭的方法和結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的接頭配件通常需要管的端部具有套管形狀或插頭形狀，并需要雙套管連接器。本發(fā)明不需要特殊成型的端部和連接器，并且在不需要在成型過(guò)程中引入連接器模的情況下來(lái)制造波紋管，從而節(jié)省了使用特定模制的接頭配件的套管和插頭所帶來(lái)的費(fèi)用。本發(fā)明不需要在波紋塑料管上形成套管和插頭端部以及接頭配件，并且不需要內(nèi)和外雙套管連接器。
現(xiàn)在，制造用于單壁波紋管的階梯漸縮的“Y”形、“T”形和四通接頭配件可通過(guò)旋轉(zhuǎn)鑄塑和具有多個(gè)串聯(lián)直徑套管的吹模接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就允許制造商提供一種適合安裝人員在現(xiàn)場(chǎng)使用的通用接頭配件，安裝人員可簡(jiǎn)單地在其所選擇的套管直徑位置處對(duì)接頭配件進(jìn)行切割。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于雙壁波紋塑料管的階梯接頭配件，其使用直徑變化的法蘭。本發(fā)明公開(kāi)了一種模制且可選擇直徑的階梯偏置的漸縮連接器，其提供一種與波紋塑料管和具有不同直徑和法蘭端部的塑料與非塑料管形成水密封接頭的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種由整體呈階梯狀且可選擇直徑的偏置漸縮連接器構(gòu)成的模制接頭配件結(jié)構(gòu)，其用于水密封地連接具有法蘭端部和相同或不同直徑的波紋塑料管。
本發(fā)明的增強(qiáng)接頭結(jié)構(gòu)和用于制造防污且水密封接頭的方法成本低廉，允許在現(xiàn)場(chǎng)切割波紋塑料管，并簡(jiǎn)化了在工廠內(nèi)由波紋管制造法蘭端部接頭配件的過(guò)程。采用夾子通過(guò)將兩個(gè)法蘭拉緊在一起來(lái)壓緊環(huán)形密封墊。本發(fā)明利用一部分端部法蘭或襯里提供一個(gè)用于壓緊橡膠密封墊的內(nèi)表面和一個(gè)夾子沿徑向向內(nèi)推靠在其上的外表面。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供了一種保護(hù)環(huán)境和控制污染的方案。本發(fā)明涉及一種用于波紋塑料管的增強(qiáng)的水密封接頭系統(tǒng)，其可通過(guò)插入密封墊和采用法蘭夾子剛性地連接具有由端部波紋部分形成的法蘭的管端部，并且特別是提出了下面所認(rèn)識(shí)到的對(duì)環(huán)境造成不利影響的問(wèn)題在1995年的關(guān)于下水道系統(tǒng)的勘測(cè)與修復(fù)的海軍防治污染會(huì)議(Navy Pollution Prevention Conference On The Investigation andRehabilitation of Sewer Systems)上由Engineering Field ActivityNorthwest of the Naval Facilities Engineering Command的EllenK.Brown提出的情況說(shuō)明(Fact Sheet)中，表明“當(dāng)下水道系統(tǒng)是新制的時(shí)，它相當(dāng)嚴(yán)密不會(huì)存在局部的滲透和入流，但這并不是完美無(wú)缺的。在潮濕的天氣下，甚至新的系統(tǒng)也會(huì)承受增大了5％的入流量。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，很多生物的、化學(xué)的和物理的力作用于下水道，從而降低了其完整性。在地震活躍區(qū)，地基的變動(dòng)會(huì)使管產(chǎn)生不對(duì)中，并在接頭處形成張開(kāi)的間隙或引起破裂。管路上方建筑結(jié)構(gòu)的活動(dòng)也具有類似的作用。地下噴泉會(huì)削弱管道的基礎(chǔ)使其出現(xiàn)沉降并使接頭裂開(kāi)。下水道中的硫化氫會(huì)腐蝕掉混凝土管的頂部。對(duì)接頭根部的侵襲和裂紋會(huì)使管道豁開(kāi)。薄弱的橫向連接會(huì)削弱管或在連接部分周圍形成間隙。”裂開(kāi)的接頭系統(tǒng)會(huì)使排水管系統(tǒng)發(fā)生滲透和滲漏，分別提高了水處理的成本并造成污染。在與Federal Highway administration，U.S.Department of the Interior，U.S.Geological Survey共同合作制定的Open-File Report 00-497中，由Gardner C.Bent、John R.Gray、Kirk P.Smith和G.Douglas Glysson提出的“A Synopsis of TechnicalIssues for Monitoring Sediment in Highway and Urban Runoff”大綱指明，“美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(2000)認(rèn)為沉積物是美國(guó)河流中最普遍的污染物，其中，沉積物影響了水生動(dòng)植物的棲息環(huán)境、飲用水以及河流、湖泊和海灣的處理過(guò)程和再利用?！北景l(fā)明的系統(tǒng)用于減少這些問(wèn)題的發(fā)生幾率和嚴(yán)重度，并提供符合如下技術(shù)規(guī)范的波紋塑料管接頭ASTM-D3212-96a，StandardSpecification for Joints for Drain and Sewer Plastic Pipes UsingFlexible Elastomeric Seals，10分鐘10.8psi，并具有連續(xù)＞30psi的預(yù)期性能；ASTM-C433-01，Standard Specification for Joints forCircular Concrete Sewer and Culvert Pipes，Using Rubber Gaskets，在24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行10分鐘13psi，允許有潮氣或水珠，且具有連續(xù)＞30psi的預(yù)期性能，無(wú)泄漏；并且性能超過(guò)由ASTM-C1103-94，StandardPractice for Joints Acceptance Testing of Installed PrecastConcrete Pipe Sewer Lines控制的混凝土管系統(tǒng)，3.5psi且在5秒內(nèi)下降＜1psi，且具有下降Opsi的預(yù)期性能；ASTM-C969-94，StandardPractice for Infiltration and Exfiltration Acceptance Testingof Installed Precast Concrete Pipe Sewer Lines，200gal./in.(內(nèi)徑)(下水道里程)(24h)，具有無(wú)泄漏的預(yù)期性能；ASTM-C118-99，Standard Specification for Concrete Pipe for Irrigation orDrainage，10分鐘10psi，無(wú)過(guò)量泄漏穿過(guò)管壁，并且瞬時(shí)～50psi無(wú)裂紋穿過(guò)管壁，且具有連續(xù)＞40psi的預(yù)期性能。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供一種用于波紋HDPE管的系統(tǒng)，該波紋HDPE管可用于目前采用混凝土和PVC管的污水和排水系統(tǒng)中，通過(guò)一種產(chǎn)品來(lái)獲得不同的產(chǎn)品、較低的生產(chǎn)成本和較高的可靠性，并提供零流入和零流出的且可保持接頭的對(duì)中度和避免波紋HDPE管之間發(fā)生管分離的剛性連接系統(tǒng)。沿著管路長(zhǎng)度的接頭系統(tǒng)具有足夠的柔性來(lái)適應(yīng)安裝之后的地基變動(dòng)。在測(cè)算廢水處理的總費(fèi)用而不是管和安裝的費(fèi)用時(shí)，從擔(dān)負(fù)總的管理經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的縣市工程師的觀點(diǎn)出發(fā)，波紋HDPE管接頭系統(tǒng)主體上全面地優(yōu)于混凝土和PVC污水管。作為一種低成本的具有零流入和零流出性能的排水管，波紋HDPE管系統(tǒng)可減少管路徑流中的沉積物，而沉積物被EPA和其它組織認(rèn)為是引起美國(guó)水系污染的主要原因。使用本發(fā)明的系統(tǒng)將波紋HDPE管的用途擴(kuò)展到新的領(lǐng)域，例如廢水再利用、灌溉、工業(yè)廢水、動(dòng)物廢水、纖維光學(xué)系統(tǒng)和應(yīng)用線纜。
現(xiàn)在用于排水和排污的管道系統(tǒng)在潮濕條件下會(huì)發(fā)生滲透，而在干燥條件下會(huì)發(fā)生滲漏，從而增加了處理廢水的成本且發(fā)生泄漏的管和接頭系統(tǒng)造成水系污染，本發(fā)明提供一種耐用的低成本的管和接頭系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有零流入和零流出性能，且沿著管道的長(zhǎng)度具有柔性，并通過(guò)牢固可靠的機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)管進(jìn)行機(jī)械連接。
下面將結(jié)合附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例更全面地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中
圖1是兩個(gè)端部帶有法蘭的雙壁波紋塑料管的橫截面圖，其中，上述法蘭由一部分端部波紋周邊部分構(gòu)成。
圖2是兩個(gè)端部帶有法蘭的單壁波紋塑料管的橫截面圖，其中，上述法蘭由端部波紋部分的周邊部分構(gòu)成。
圖3是兩個(gè)端部帶有法蘭的雙壁波紋塑料管的橫截面圖，其中，上述法蘭由從端部伸出的內(nèi)壁或襯里的周邊部分構(gòu)成。
圖4是兩個(gè)端部帶有法蘭的雙壁波紋塑料管的橫截面圖，其中，上述法蘭由內(nèi)壁或襯里的周邊部分和可構(gòu)成端部波紋部分的一個(gè)部分段(也就是，一個(gè)局部材料段)構(gòu)成。
圖5A是在對(duì)接端部之間采用楔形密封墊和環(huán)形或圓環(huán)法蘭夾子的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的對(duì)接端部之間的接頭的橫截面圖。
圖5B是在對(duì)接端部之間采用“O”形環(huán)密封墊和法蘭夾子的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的對(duì)接端部之間的接頭的橫截面圖。
圖5C是在對(duì)接端部之間采用平密封墊和環(huán)形法蘭夾子的一個(gè)雙壁波紋塑料管和一個(gè)具有法蘭端部的剛性管的對(duì)接端部之間的接頭的橫截面圖。
圖5D是帶有涂抹砂漿的金屬法蘭的混凝土管的橫截面圖，其中，金屬法蘭利用密封墊和法蘭夾子連接到波紋塑料管上。
圖5E是利用“O”形環(huán)密封墊和倒楔形法蘭夾子的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的對(duì)接端部之間的接頭的橫截面圖。
圖6A是利用騎跨在對(duì)接法蘭上的外密封墊和具有拼合環(huán)形板的環(huán)形或圓環(huán)法蘭夾子的兩個(gè)具有法蘭端部的波紋塑料管之間的接頭的橫截面圖。
圖6B是利用位于對(duì)接法蘭之間的內(nèi)密封墊和具有一對(duì)拼合環(huán)形板的法蘭夾子的兩個(gè)具有法蘭端部的波紋塑料管之間的接頭的橫截面圖。
圖7A是用在法蘭之間的平密封墊的正視圖，圖7B是該密封墊的側(cè)視圖。
圖7C是用在法蘭之間的楔形密封墊的正視圖，圖7D是該密封墊的側(cè)視圖。
圖7E和7F分別是用在法蘭之間的“O”形環(huán)密封墊的正視圖和側(cè)視圖。
圖7G和7H分別是外部倒“V”形密封墊的正視圖和側(cè)視圖。
圖8A和8B分別是一種典型的用于將法蘭拉緊在一起并將密封墊壓緊的單件“V形卡環(huán)”式法蘭夾子的正視圖和側(cè)視圖。
圖8C和8D分別是一種典型的用于將法蘭拉緊在一起并將密封墊壓緊的三段“V形卡環(huán)”式環(huán)形法蘭夾子的正視圖和側(cè)視圖。
圖8E和8F分別是一種典型的用于將法蘭拉緊在一起并將密封墊壓緊的三段“倒楔形”環(huán)形法蘭夾子的正視圖和側(cè)視圖。
圖8G和8H分別是采用杠桿或肘桿夾子的接頭的正視圖和側(cè)視圖。
圖8I和8J分別是環(huán)形法蘭夾子的頂視圖和正視圖，該環(huán)形法蘭夾子具有用于鎖定在卡緊狀態(tài)的棘輪機(jī)構(gòu)和用于卡緊環(huán)形法蘭夾子的器具。
圖9A和9B分別是具有兩個(gè)拼合板的環(huán)形法蘭夾子的正視圖和側(cè)視圖。
圖10A是具有由端部波紋周邊部分構(gòu)成的端部法蘭的雙壁波紋塑料管的對(duì)接端部的橫截面圖。
圖10B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、楔形密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖。
圖10C是由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的法蘭端部、楔形密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的防污且不漏水的接頭的橫截面圖。
圖10D是優(yōu)選實(shí)施例的具有由端部波紋周邊部分構(gòu)成的法蘭的雙壁波紋塑料管的對(duì)接端部的橫截面圖。
圖10E是進(jìn)行最終裝配之前優(yōu)選實(shí)施例的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、與端部波紋內(nèi)表面相匹配的楔形密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖。
圖10F是優(yōu)選實(shí)施例的由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的法蘭端部、與端部波紋內(nèi)表面相匹配的楔形密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的防污且不漏水的接頭的橫截面圖。
圖10G是由雙壁波紋塑料管、與端部波紋內(nèi)表面相匹配的楔形密封墊和套接法蘭夾子組成的對(duì)接端部的橫截面圖，其中，波紋塑料管具有由端部波紋周邊部分構(gòu)成的法蘭。
圖10H是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、與端部波紋內(nèi)表面相匹配的楔形密封墊和套接法蘭夾子的橫截面圖。
圖10I是由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的法蘭端部、與端部波紋內(nèi)表面相匹配的楔形密封墊和套接法蘭夾子構(gòu)成的防污且不漏水的接頭的橫截面圖。
圖11A是單壁波紋塑料管的兩個(gè)端部部分的橫截面圖，其中，法蘭由端部波紋周邊部分構(gòu)成。
圖11B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)單壁波紋塑料管的端部部分、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖。
圖11C是由兩個(gè)單壁波紋塑料管的法蘭端部、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的防污且不漏水的接頭的橫截面圖。
圖12A是兩個(gè)對(duì)接的雙壁波紋塑料管的端部部分的橫截面圖，其中，法蘭由位于管端部的襯里構(gòu)成。
圖12B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖，其中，波紋塑料管具有由位于管端部的襯里構(gòu)成的法蘭。
圖12C是由兩個(gè)對(duì)接的雙壁波紋塑料管的端部、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的接頭的橫截面圖，其中，波紋塑料管具有由位于管端部的襯里構(gòu)成的法蘭。
圖13A是兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分的橫截面圖，其中，波紋塑料管具有由一部分端部波紋部分和位于管端部的襯里構(gòu)成的端部法蘭。
圖13B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖，其中，波紋塑料管的法蘭由一部分端部波紋部分和位于管端部的襯里構(gòu)成。
圖13C是由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部、平密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的接頭的橫截面圖，其中，波紋塑料管的法蘭由一部分端部波紋部分和位于管端部的襯里構(gòu)成。
圖14A是兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分的橫截面圖，其中，波紋塑料管具有由端部波紋周邊部分構(gòu)成的法蘭。
圖14B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、“O”形環(huán)密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖。
圖14C是由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的法蘭端部、“O”形環(huán)密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的接頭的橫截面圖。
圖15A是兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分的橫截面圖，其中，波紋塑料管的法蘭由各個(gè)管的端部波紋周邊部分構(gòu)成。
圖15B是進(jìn)行最終裝配之前的兩個(gè)雙壁波紋塑料管的端部部分、倒“V”形外密封墊和環(huán)形法蘭夾子的橫截面圖。
圖15C是由兩個(gè)雙壁波紋塑料管的法蘭端部、倒“V”形外密封墊和環(huán)形法蘭夾子構(gòu)成的接頭的橫截面圖。
圖16A是雙壁波紋塑料“Y”形接頭配件的橫截面圖，該接頭配件具有可與雙壁波紋聚乙烯管相連的端部法蘭，上述波紋聚乙烯管帶有相應(yīng)的端部法蘭。
圖16B和16C分別是模制的階梯遞減“T”形接頭配件的正視圖和端部視圖，該接頭配件可將兩個(gè)排成一線的雙壁波紋塑料管連接到一個(gè)小直徑雙壁波紋塑料管上。
圖16D和16E分別是“T”形接頭配件的正視圖和端部視圖，該接頭配件可通過(guò)模制的階梯漸縮管將兩個(gè)排成一線的雙壁波紋塑料管連接到一個(gè)小直徑雙壁波紋塑料管上。
圖17是用于構(gòu)成水密封結(jié)構(gòu)的配套器件和兩個(gè)具有可與配套器件一起使用的端部法蘭的管部分的正視圖，配套器件包括密封墊和用于形成連接和密封的環(huán)形法蘭夾子。
圖18是用于在波紋塑料管之間構(gòu)成水密封結(jié)構(gòu)的配套器件的正視圖，配套器件包括密封墊、環(huán)形法蘭夾子、異型銑刀和用于在相應(yīng)的兩個(gè)管部分的端部形成可與其端部法蘭相連接的法蘭的異型銑刀導(dǎo)向件。
圖19示出了在對(duì)接法蘭之間不設(shè)置密封墊的情況下由管或配合端部法蘭與夾子形成的接頭。
圖20A是非圓、扁圓形、橢圓形或其它曲線周邊的管的接頭的側(cè)視圖。
圖20B是圖20A所示接頭的徑向橫截面圖，其也示出了單件肘桿夾子。
具體實(shí)施方式本發(fā)明便于在用于排水管道和污水管道的單壁和多壁波紋塑料管之間現(xiàn)場(chǎng)安裝防污且不漏水的接頭。本發(fā)明提供一種端部帶有法蘭的波紋塑料管，上述法蘭由波紋段的周邊部分和/或管襯里構(gòu)成。在不同的實(shí)施例中，本發(fā)明包括具有橫向波紋和端部法蘭的塑料管或塑料管配件，端部法蘭通過(guò)環(huán)形夾子保持連接。
本發(fā)明在管之間和管與配件之間形成具有密封性能的接頭，其通過(guò)只對(duì)于法蘭端采用夾子(而不使用密封墊)來(lái)獲得結(jié)構(gòu)完整可靠的密封接頭，并根據(jù)適應(yīng)于預(yù)定用途或環(huán)境的接頭結(jié)構(gòu)的法蘭、密封墊和夾子的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)形成防污、不漏水且氣密的接頭。波紋的周邊部分或從波紋管伸出的襯里的周邊部分構(gòu)成法蘭。在裝配時(shí)，兩個(gè)端部具有法蘭的對(duì)接波紋塑料管連接在一起形成一個(gè)組合件，其中，環(huán)形法蘭夾子與法蘭端部相嚙合而形成接頭。
密封墊可布置在法蘭之間。密封墊可具有平的環(huán)形、楔形橫截面或“O”形環(huán)橫截面，并可具有其它的形狀，例如隆起和位于表面上的類似結(jié)構(gòu)形狀。在本發(fā)明中，帶有法蘭的波紋塑料管可與具有法蘭的任何匹配管或配件相連接。環(huán)形法蘭夾子可以是一個(gè)“V”形(或“U”形)槽或溝狀的單件卡環(huán)或具有多個(gè)部分段的類似形狀的開(kāi)口卡環(huán)，上述多個(gè)部分段沿周向布置以便將相鄰管的相鄰法蘭端部連接在一起。
本發(fā)明還包括一種在具有橫向波紋的管或配件的端部形成法蘭的方法，其中，法蘭由位于管或配件端部的端部波紋和/或管襯里的周邊部分構(gòu)成。
在管之間形成防污和/或水密封結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，本發(fā)明涉及一種連接相鄰的帶法蘭的管的方法，其提供一段波紋塑料管和一個(gè)端部帶有法蘭的剛性塑料或金屬管或配件，將密封墊布置在兩個(gè)法蘭之間或布置在其周圍，并沿周向夾緊法蘭以便在外表面法蘭上產(chǎn)生壓力，從而將法蘭拉緊在一起并因此而壓緊密封墊。具有單個(gè)部分段或多個(gè)部分段的環(huán)形法蘭夾子連接法蘭端部，并且在使用密封墊時(shí)將密封墊壓緊。該方法還包括通過(guò)在管端波紋部分的軸向位置處沿橫向切斷一部分波紋管從而在一部分波紋塑料管的端部形成法蘭。
本發(fā)明還涉及一種用于在對(duì)接的波紋塑料管之間或一個(gè)波紋塑料管和帶有法蘭端部的管或配件之間形成水密封結(jié)構(gòu)的配套器件。該配套器件包括密封墊和環(huán)形法蘭夾子，法蘭夾子具有足夠大的初始開(kāi)口以便將待連接管的相鄰法蘭容納在其中；夾子將密封墊壓緊在法蘭之間。由于波紋管和另一個(gè)帶法蘭部件之間的連接在現(xiàn)場(chǎng)完成，因此，本發(fā)明的配套器件包括一個(gè)用于在波紋管和/或配件上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割的便攜式異型銑刀或鋸和導(dǎo)向固定組件。異型銑刀或鋸?fù)ㄟ^(guò)切除管的波紋部分或襯里的一個(gè)周邊部分從而在管或配件的端部處形成法蘭，以便由剩余的波紋部分形成法蘭。
圖1示出了兩個(gè)雙壁波紋塑料管1的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)塑料管的端部具有一個(gè)由波紋的周邊部分構(gòu)成的法蘭2。圖2示出了一個(gè)單壁波紋塑料管3的優(yōu)選實(shí)施例，波紋塑料管的端部具有一個(gè)由波紋的周邊部分構(gòu)成的法蘭2。圖3示出了雙壁波紋塑料管1的另一個(gè)實(shí)施例，波紋塑料管的端部具有一個(gè)由襯里4的周邊部分構(gòu)成的法蘭2。圖4示出了一個(gè)雙壁波紋塑料管1，該波紋塑料管的端部具有一個(gè)由襯里4的周邊部分和一部分波紋構(gòu)成的法蘭2。
在本發(fā)明中，提供一種波紋管，該波紋管具有由端部波紋的周邊部分、位于管端部的襯里或端部波紋的周邊部分和襯里構(gòu)成的法蘭。可通過(guò)在工廠和現(xiàn)場(chǎng)切割波紋管，留下端部波紋的法蘭形部分，從而在帶有橫向波紋的塑料管上制造出帶法蘭的端部。在現(xiàn)場(chǎng)，施工人員可利用便攜式異型銑刀或其它切割工具例如帶有夾具的圓鋸來(lái)切割波紋管并同時(shí)而形成法蘭，夾具可在所需的軸向位置處引導(dǎo)切割工具圍繞管的圓周進(jìn)行切割。雖然本申請(qǐng)?jiān)诖说墓芎徒宇^元件是“圓形”的，但應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明確定使用的大直徑管還可具有其它的截面形狀，例如橢圓形、卵形及類似的形狀，且規(guī)定這種截面也包含在術(shù)語(yǔ)“圓形”所表示的范圍之內(nèi)。圖20A和20B示出了這種管和接頭。
本發(fā)明還提供一種用于水密封地連接帶有橫向波紋的塑料管的結(jié)構(gòu)和方法。圖5A示出了一種帶有橫向波紋的雙壁管的防污且水密封的接頭結(jié)構(gòu)。該接頭包括一段具有橫向波紋和法蘭2的雙壁塑料管1、一個(gè)設(shè)置在對(duì)接法蘭之間的楔形密封墊16和一個(gè)“V”形卡環(huán)法蘭夾子6，法蘭2由端部波紋的周邊部分構(gòu)成。圖5B示出了一種用于兩個(gè)對(duì)接的雙壁波紋塑料管的防污且水密封的接頭，該接頭具有法蘭端部2、一個(gè)設(shè)置在對(duì)接法蘭之間的”O(jiān)”形環(huán)密封墊7和一個(gè)單件式“V”形卡環(huán)法蘭夾子9。圖5C示出了一種用于一個(gè)帶有法蘭端部的雙壁波紋塑料管和一個(gè)也具有法蘭端部的剛性管10之間的防污且水密封的接頭。該實(shí)施例示出了金屬和剛性塑料管端部10是如何用平密封墊5和一個(gè)具有多個(gè)部分段的“V”形卡環(huán)法蘭夾子9進(jìn)行連接的。圖5D所示實(shí)施例示出了圖5C所示的方法和結(jié)構(gòu)是如何通過(guò)利用一個(gè)由砂漿固定在混凝土管上的金屬管12將波紋塑料管連接到混凝土管11上。圖5E示出了一個(gè)實(shí)施例，其中，兩個(gè)對(duì)接的雙壁波紋管的法蘭端部通過(guò)一個(gè)包括“O”形環(huán)密封墊的“倒楔形”環(huán)形法蘭夾子進(jìn)行連接。圖6A示出了連接兩個(gè)雙壁波紋塑料管1的防污且水密封的接頭。在該實(shí)施例中，環(huán)形法蘭夾子14具有兩個(gè)拼合環(huán)形板和一個(gè)外部倒“V”形密封墊13。圖6B示出了防污且水密封的接頭的實(shí)施例，其中，采用環(huán)形夾子14來(lái)壓緊平密封墊5。圖7A和7B分別是環(huán)形平密封墊5的正視圖和側(cè)視圖，密封墊5最好由交聯(lián)的合成彈性材料或橡膠制成。圖7C和7D分別是楔形密封墊16的正視圖和側(cè)視圖。多種形狀都適合用于本申請(qǐng)，一個(gè)例子就是圖7E和7F所示的“O”形環(huán)7。但其它一些具有圓形、橢圓形或其它截面形狀的密封墊也應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包含在“O”形環(huán)密封墊的定義范圍內(nèi)。圖7G和7H分別是具有倒”V”形截面的外部密封墊13的正視圖和側(cè)視圖。外部密封墊騎跨在法蘭2的外側(cè)。圖8A和8B是典型的環(huán)形法蘭夾子6的正視圖和側(cè)視圖，環(huán)形法蘭夾子6有時(shí)被稱為“V”形卡環(huán)連接器。該法蘭夾子6的作用是當(dāng)卡緊夾子或擰緊螺栓18使夾子的直徑縮小時(shí)將法蘭拉緊在一起?！癡”形圓槽17產(chǎn)生雙壁楔形夾緊作用將密封墊壓緊在法蘭之間。構(gòu)成“V”形卡環(huán)連接器的材料可包括剛性塑料或金屬。在優(yōu)選實(shí)施例中采用類似于301、303和304不銹鋼的不銹鋼材料以便將腐蝕減小至最小，但采用鍍鋅鋼或剛性塑料結(jié)構(gòu)就足夠了，它們比不銹鋼更經(jīng)濟(jì)。在需要考慮鹽水的海水中采用316不銹鋼。環(huán)形法蘭夾子的“V”形、“U”形、倒楔形或其它開(kāi)口形狀的槽、溝槽或貯槽可由一個(gè)部分或多個(gè)部分段構(gòu)成。具有多個(gè)部分段的“V”形卡環(huán)連接器使環(huán)形法蘭夾子9更具柔性，從而形成一個(gè)更為方便適合的組件。最好，環(huán)形夾子應(yīng)當(dāng)具有足夠的環(huán)向柔度以適應(yīng)由于回填土而造成的形狀或圓度的變化。夾子的柔度應(yīng)當(dāng)與管的柔度相匹敵以適應(yīng)在填埋管時(shí)管的膨脹、收縮和壓縮。圖8C和8D分別是具有三個(gè)部分段的“V”形卡環(huán)法蘭夾子9的正視圖和側(cè)視圖。具有三個(gè)部分段的環(huán)形法蘭夾子9優(yōu)于具有單個(gè)、兩個(gè)和四個(gè)部分段的夾子，但它們都可滿足要求。圖8E和8F分別是具有三個(gè)部分段的“倒V”形環(huán)形法蘭夾子的正視圖和側(cè)視圖。圖9A和9B分別是另一種環(huán)形法蘭夾子14的正視圖和側(cè)視圖，該法蘭夾子14具有兩個(gè)拼合環(huán)形板，這兩個(gè)拼合板在軸向裝配在一起，從而將密封墊壓緊。
人們進(jìn)行了很多的嘗試采用較大的環(huán)形法蘭夾子將整個(gè)端部波紋部分拉緊在一起并同時(shí)將密封墊壓緊。而這些嘗試都由于波紋部分具有柔性而遭到失敗。在水壓力作用下，波紋部分容易發(fā)生變形并產(chǎn)生異常的運(yùn)動(dòng)?？刹扇⒂才菽牧献⑷氩y部分來(lái)對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)，從而提高接頭的性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)形法蘭夾子不依賴于塑料的剛度。而是塑料承受環(huán)形法蘭夾子的壓力并將該壓力傳遞給密封墊。由于極小的拉伸應(yīng)力或沒(méi)有拉伸應(yīng)力作用于塑料法蘭，因此，不會(huì)對(duì)管的應(yīng)力-破裂性能帶來(lái)明顯的影響。
圖8I和8J示出了一種棘輪式法蘭夾子17。棘輪式法蘭夾子的優(yōu)點(diǎn)是它們可很方便地首先連接在圓筒形條帶18的兩個(gè)端部之間，然后閉合圓筒形條帶18端部之間的間隙。這種夾子具有兩個(gè)箍帶65，箍帶65的一端固定在圓筒形條帶18圓周上的一端，其另一端具有徑向向內(nèi)的凸起。圓筒形條帶18上的一系列孔形成可與箍帶65上的徑向向內(nèi)的凸起相互鎖合的裝置。在此情況下，可通過(guò)外部杠桿機(jī)構(gòu)64將夾子鎖緊，外部杠桿機(jī)構(gòu)64可增大箍帶65和圓筒形條帶18的重疊部分，并通過(guò)使徑向向內(nèi)的凸起與孔鎖合，從而進(jìn)一步使圓筒形條帶18的端部嚙合得更緊。棘輪機(jī)構(gòu)有多種，有些是采用外部箍帶或金屬絲的整體曲柄杠桿機(jī)構(gòu)，有些具有徑向向外和/或軸向的凸起和其它的結(jié)構(gòu)。圖8I和8J所示實(shí)施例是用來(lái)表明具有棘輪機(jī)構(gòu)的法蘭夾子代表了這種公開(kāi)結(jié)構(gòu)的一種具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例I一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是與用作排水和污水管道的高密度聚乙烯(HDPE)管構(gòu)成水密封接頭。環(huán)形法蘭夾子是由301不銹鋼制成的“V”形卡環(huán)連接器，且密封墊由天然橡膠、聚異丁烯或聚氯丁橡膠擠壓和拼接而成。在該實(shí)施例中，波紋HDPE管的波紋部分柔性過(guò)大，以至于不能保持水密封結(jié)構(gòu)所需的密封墊壓緊力。因此，通常采用硬泡沫材料來(lái)填充波紋部分以使其擠壓足夠的剛度。發(fā)泡過(guò)程費(fèi)時(shí)且費(fèi)用較高。由于剛性?shī)A子所具有的剛度，因此使本發(fā)明不必進(jìn)行硬化。在該優(yōu)選實(shí)施例中，楔形密封墊可以是肖氏A級(jí)硬度為45-60的硫化天然橡膠或聚異丁烯。但也可采用具有類似性能的各種彈性密封墊。
圖10A、10B和10C以及圖10D、10E和10F示出了帶有法蘭端部的兩個(gè)雙壁波紋塑料管1之間的防污和水密封的接頭，法蘭端部由端部波紋部分的周邊部分構(gòu)成。通過(guò)將具有與法蘭2的內(nèi)表面相匹配的輪廓的楔形密封墊16和楔形密封墊61插入到雙壁波紋塑料管的對(duì)接法蘭端部之間并采用環(huán)形法蘭夾子6來(lái)擠壓密封墊，從而實(shí)現(xiàn)其連接。在該優(yōu)選實(shí)施例中，法蘭夾子和密封墊設(shè)計(jì)成在夾子閉合時(shí)密封墊被壓縮5％-30％。密封墊的壓縮量可根據(jù)密封墊的硬度和所需的水密封壓力極限而改變。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)采用10％壓縮量的45肖氏A級(jí)硬度，通常根據(jù)ASTM3212對(duì)水密封測(cè)試到壓力超過(guò)每平方英寸30磅。ASTM3212規(guī)定的壓力極限是10.8psi。密封墊的最小潮濕區(qū)域可將在內(nèi)部壓力作用下趨于使管分離開(kāi)的水壓效應(yīng)減到最小，且剛性的法蘭夾子可將管的端部鎖緊在一起，從而避免通常由地基移動(dòng)、地震異常和不恰當(dāng)?shù)鼗靥疃鸾宇^分離。本發(fā)明還將法蘭夾子設(shè)計(jì)成使夾子系統(tǒng)具有減輕壓力的功能以保護(hù)管免受達(dá)到預(yù)定水平需要進(jìn)行卸載的內(nèi)部瞬變壓力的沖擊。這可通過(guò)在預(yù)定尺寸的管中充分減小夾子徑向壁的剛度以便在預(yù)定的內(nèi)部壓力下形成泄漏而實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例II在第二實(shí)施例中，第二次示出了防污且水密封地連接單壁波紋塑料管的方法和結(jié)構(gòu)。圖11A示出了帶有法蘭2的兩個(gè)單壁波紋塑料管3，其中，法蘭2由端部波紋部分的周邊部分構(gòu)成。圖11B示出了用于形成水密封接頭的部件、帶有法蘭2的單壁塑料管3、平密封墊5和處于開(kāi)啟位置的環(huán)形法蘭夾子6。圖11C示出了裝配好的接頭，其中，環(huán)形法蘭夾子6閉合使密封墊5受到擠壓。法蘭2處于避免出現(xiàn)拉伸應(yīng)力的壓縮狀態(tài)，拉伸應(yīng)力會(huì)促使產(chǎn)生應(yīng)力破壞。
實(shí)施例III該實(shí)施例示出了將本發(fā)明應(yīng)用于雙壁波紋塑料管水密封連接的另一種裝置。圖12A示出了具有橫向波紋和法蘭2的兩個(gè)雙壁塑料管1，法蘭2位于管端由襯里構(gòu)成。圖12B示出了用于形成水密封接頭的部件、帶有由襯里4構(gòu)成的法蘭2的雙壁塑料管1、平密封墊5和處于開(kāi)啟位置的環(huán)形法蘭夾子6。圖12C示出了裝配好的接頭，其中，環(huán)形法蘭夾子9閉合使密封墊5受到擠壓。
實(shí)施例IV第四實(shí)施例示出了將本發(fā)明應(yīng)用于雙壁波紋塑料管1的方法，如圖13A所示，塑料管1在其端部具有由襯里4和波紋部分構(gòu)成的法蘭2。圖13B示出了用于形成防污和水密封接頭的部件、帶有法蘭2的雙壁塑料管1、楔形密封墊7和環(huán)形法蘭夾子9。
實(shí)施例V圖14A、14B和14C所示第五實(shí)施例示出了將本發(fā)明應(yīng)用于雙壁波紋塑料管1的方法，塑料管1具有法蘭端部2、“O”形環(huán)密封墊7和環(huán)形夾子6。
實(shí)施例VI圖15A、15B和15C所示第六實(shí)施例示出了通過(guò)壓緊騎跨在法蘭端部2上的外部密封墊13并由環(huán)形法蘭夾子6壓緊，從而形成連接雙壁波紋塑料管1的防污且水密封的接頭的方法。
實(shí)施例VII圖16A示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，通過(guò)將密封墊5插入到端部法蘭之間并利用環(huán)形法蘭夾子9將雙壁波紋塑料“Y”形接頭配件連接到雙壁波紋塑料管上。盡管該實(shí)施例是通過(guò)采用“Y”形接頭配件來(lái)進(jìn)行描述的，但本發(fā)明也同樣可用于大多數(shù)的接頭配件，其并不局限于“T”形接頭配件，而且還包括四通接頭、彎管接頭和角形接頭配件。
實(shí)施例VIII圖16B和16C分別是本發(fā)明實(shí)施例的正視圖和側(cè)視圖，其中，模制的沿直線漸縮的“T”形接頭配件37將兩個(gè)雙壁波紋塑料管1和一個(gè)整體的階梯狀偏置且可選擇管尺寸的漸縮連接器38連接到與波紋塑料管1具有相同或小于其管尺寸的波紋塑料管41上。如圖5A、5B和5C所示，全部的接頭由位于端部法蘭之間并由環(huán)形法蘭夾子9進(jìn)行密封的密封墊構(gòu)成。事實(shí)上，該結(jié)構(gòu)是獨(dú)特的，其公開(kāi)了一種用于對(duì)雙壁波紋塑料管進(jìn)行防污且水密封連接的整體偏置且可選擇尺寸的漸縮連接器38。整體的漸縮連接器包括一系列的法蘭直徑，其中，通過(guò)在與所要求的尺寸相匹配的平面上對(duì)漸縮連接器38進(jìn)行切割來(lái)選擇法蘭的直徑。在該實(shí)施例中，漸縮連接器在平面30處進(jìn)行切割。在平面31和32處進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割就可能提供較大的直徑。請(qǐng)注意，漸縮接頭配件的軸線是偏置的，因此，流入和流出管的污水始終位于管的底部或頂部。整體可選擇尺寸的漸縮連接器38不必一定是偏置的，且可選擇尺寸的漸縮直徑可以是同心的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是管的制造商只需要生產(chǎn)一種通用接頭配件，其中，客戶通過(guò)在所需的法蘭直徑處簡(jiǎn)單地切割下階梯漸縮連接器，就可現(xiàn)場(chǎng)選擇漸縮管的尺寸。
實(shí)施例IX圖16D和16E分別是本發(fā)明實(shí)施例的正視圖和側(cè)視圖，其中，采用模制的且可選擇直徑的階梯偏置的漸縮連接器40將沿直線漸縮的“T”形接頭配件連接到兩個(gè)波紋塑料管1和一個(gè)法蘭直徑小于連接配件的雙壁波紋塑料管41上。如圖5A、5B和5C所示，這是通過(guò)將密封墊插入到端部法蘭之間并利用環(huán)形法蘭夾子9來(lái)實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，該設(shè)計(jì)是獨(dú)特的，其公開(kāi)了一種用于通過(guò)模制的且可選擇尺寸的偏置漸縮連接器將標(biāo)準(zhǔn)接頭配件連接到波紋法蘭端部塑料管上的結(jié)構(gòu)和方法。通過(guò)在與所需尺寸相匹配的平面上對(duì)漸縮連接器進(jìn)行切割來(lái)獲得所選擇的尺寸結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，漸縮連接器在平面35處進(jìn)行切割。在平面36處進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割就可能提供較大的直徑。請(qǐng)注意，漸縮接頭配件的軸線是偏置的，因此，流入和流出管的污水始終位于管的底部或頂部。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是管的制造商對(duì)每一種接頭配件只需要生產(chǎn)一種直徑尺寸，并提供一個(gè)模制的且可選擇尺寸的階梯偏置的漸縮連接器，客戶通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)切割來(lái)選擇適當(dāng)?shù)墓艹叽纭?br> 實(shí)施例X圖10G、10H和10I示出了本發(fā)明套接方式的實(shí)施例。圖10G示出了雙壁波紋塑料管1、具有可與法蘭2的內(nèi)表面相匹配的輪廓面的楔形密封墊以及法蘭夾子罩套62和法蘭夾子插塞63。圖10H示出了局部進(jìn)行裝配的接頭，其中，法蘭夾子罩套62從法蘭夾子插塞63上方越過(guò)時(shí)產(chǎn)生膨脹。法蘭夾子罩套具有切入到其外圓周隆起部分上的軸向槽(在圖10G、10H和10I中未示出)，以便允許罩套以與平彈簧類似的方式進(jìn)行膨脹。圖10I示出了完全裝配好的法蘭夾子套接接頭，法蘭夾子罩套62的平的彈性指向內(nèi)收縮將法蘭夾子插塞63鎖定到位并保持壓緊楔形密封墊61。盡管該實(shí)施例較復(fù)雜且成本較高，但該實(shí)施例表明了本發(fā)明是如何對(duì)密封墊進(jìn)行軸向壓緊和使連接器具有剛性以及利用徑向壓緊的密封墊以類似于套接接頭的方式進(jìn)行裝配的。
圖17所示的配套器件用于在現(xiàn)場(chǎng)提供一種位于對(duì)接的波紋塑料管1或一個(gè)具有大致類似截面的波紋塑料管與一個(gè)具有法蘭端部的管或接頭配件之間的接頭。該配套器件包括一個(gè)與待連接的部件具有相應(yīng)的橫截面形狀的密封墊5和一個(gè)環(huán)形法蘭夾子，環(huán)形法蘭夾子所具有的橫截面形狀使得夾子9可騎跨在位于待連接的端部部分處的法蘭上。圖18示出了一種配套器件，其包括便攜式異型銑刀、鋸或其它適當(dāng)?shù)那懈罟ぞ?0以及導(dǎo)向固定件21，導(dǎo)向固定件用于在波紋管端部進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割，以便通過(guò)形成波紋管的一段波紋部分或襯里的一個(gè)徑向延伸的周邊部分，從而在其端部形成法蘭。
工業(yè)實(shí)用性從前面的描述和本發(fā)明的特性中可明顯地得出可將本發(fā)明應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的方式以及可做出和使用本發(fā)明的途徑。因此，本發(fā)明提供了一種新改進(jìn)的波紋聚乙烯管和一種新的接頭及其連接方法、系統(tǒng)和配套器件，它們可用于排水、農(nóng)業(yè)、公路、污水、廢水再利用、灌溉、工業(yè)廢水、動(dòng)物廢水和纖維光學(xué)系統(tǒng)、應(yīng)用線纜及其它應(yīng)用管路中。
盡管上面已詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可對(duì)本發(fā)明做出修改。而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種大口徑的波紋塑料管，其具有橫向波紋和法蘭，所述法蘭由從管端部徑向延伸的波紋部分的周邊部分構(gòu)成。
2.一種大口徑的波紋塑料管，其具有橫向波紋和內(nèi)襯里，其中，法蘭由從管端部徑向延伸的波紋部分的周邊部分構(gòu)成。
3.一種大口徑的波紋塑料管，其具有橫向波紋和內(nèi)襯里，其中，法蘭由從管端部徑向延伸的一部分襯里構(gòu)成。
4.一種大口徑的波紋塑料管，其具有橫向波紋和內(nèi)襯里，其中，法蘭由基本上與從管端部徑向延伸的一部分襯里接觸的波紋部分的周邊部分構(gòu)成。
5.兩個(gè)對(duì)接的大口徑波紋塑料管，其每一個(gè)都具有橫向波紋和法蘭，所述法蘭本身在連接成組件的對(duì)接端部處由管的材料構(gòu)成，該組件具有一個(gè)包圍對(duì)接法蘭的夾子并形成接頭。
6.兩個(gè)大口徑波紋塑料管，其每一個(gè)都具有橫向波紋和法蘭，所述法蘭本身在連接成組件的每個(gè)管的端部處由管的材料構(gòu)成，其中，密封墊插入到管的法蘭端部之間，環(huán)形夾子包圍著對(duì)接法蘭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管，其中，密封墊具有一個(gè)與法蘭表面相對(duì)應(yīng)的平表面，該法蘭表面橫向于管的軸線且背向(facing from)管的端部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管，其中，密封墊具有一個(gè)大致為梯形的橫截面，并與接頭處對(duì)接管法蘭的相鄰橫截面相匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管，其中，密封墊包括楔形截面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的管，其中，密封墊的角部具有仿形輪廓(contoured)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管，其中，密封墊包括“O”形環(huán)橫截面。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組件，其中，環(huán)形夾子包括面向管中心的內(nèi)槽并騎跨在法蘭上，以提供壓緊力。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組件，其中，環(huán)形夾子包括位于待連接管的法蘭相對(duì)兩側(cè)的相互面對(duì)的部分，夾子沿管軸線縱向在法蘭表面之間提供壓緊力。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中，夾子包括圍繞一部分法蘭延伸的倒“V”形槽和倒“U”形槽中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中，夾子包圍著法蘭，并包括楔形橫截面，其一端具有開(kāi)口，相對(duì)的另一端具有延伸部分，其中，楔形開(kāi)口部分的長(zhǎng)度小于延伸部分的長(zhǎng)度，并相對(duì)于管的縱向軸線面向管的中心。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中，夾子包括多個(gè)圍繞法蘭周向連接的周邊部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中，夾子圍繞法蘭沿周向延伸，其單個(gè)的周向長(zhǎng)度基本上與連接的管的名義直徑相適應(yīng)。
18.一種大口徑的波紋塑料管，其具有橫向波紋和位于其一端的法蘭，法蘭本身由管的材料構(gòu)成，并可與在接頭位置處具有法蘭端部的塑料管、非塑料管、塑料接頭配件和非塑料接頭配件組中的一個(gè)相連接。
19.一種在具有橫向波紋的波紋塑料管的端部形成法蘭的方法，切去端部波紋部分的一個(gè)周邊部分，將從管端部整體徑向延伸的波紋部分的剩余部分作為法蘭。
20.一種在具有橫向波紋和襯里的雙壁波紋塑料管的端部形成法蘭的方法，切去端部波紋部分和襯里的一個(gè)周邊部分，將從管端部整體徑向延伸的波紋部分的剩余部分作為法蘭。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的用于在具有橫向波紋和襯里的波紋塑料管的端部形成法蘭的方法，其包括由襯里形成從管端部整體徑向延伸的圓形法蘭部分。
22.一種連接一個(gè)端部帶有法蘭的波紋塑料管的方法，波紋塑料管構(gòu)成第一件，第一件與一個(gè)第二件相鄰接，第二件是一個(gè)端部具有法蘭的波紋管、非塑料管或接頭配件，所述方法包括將第一件和第二件布置在一個(gè)共同的直線上相互對(duì)準(zhǔn)，其中，第一和第二件的端部法蘭基本上相互鄰接；以及施加一個(gè)沿周向騎跨在法蘭上的夾子，以便將軸向壓緊力作用于法蘭的外表面，從而將法蘭拉緊在一起。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其包括將一個(gè)密封墊插入到法蘭之間，并通過(guò)收緊施加的夾子所產(chǎn)生的力來(lái)壓緊密封墊。
24.兩個(gè)大口徑波紋塑料管，其每一個(gè)都具有橫向波紋和法蘭，所述法蘭位于連接成一個(gè)夾緊組件的每個(gè)管的端部處，其中，槽形夾子施加在法蘭的徑向周邊端部位置處，且?jiàn)A子施加力將密封墊壓緊在夾子槽的內(nèi)表面和法蘭的外周邊緣之間。
25.一種用于在相鄰的波紋塑料管之間或在一個(gè)具有大致相似橫截面的波紋塑料管和一個(gè)具有法蘭端部的管或接頭配件之間形成接頭的配套器件，該配套器件包括一個(gè)環(huán)形法蘭夾子，該法蘭夾子所具有的橫截面形狀使得夾子能夠騎跨在位于待連接端部位置處的法蘭上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的配套器件，其包括一個(gè)密封墊，密封墊具有與位于待連接部分處的法蘭相適應(yīng)的橫截面形狀。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的配套器件，其包括便攜式切割裝置和導(dǎo)向固定件，用于現(xiàn)場(chǎng)在波紋管的端部位置處進(jìn)行切割，以便在管的端部形成法蘭，通過(guò)切去端部波紋部分的周邊部分，從而將從管的端部整體徑向延伸的波紋部分的剩余部分作為法蘭。
28.一種在波紋塑料管的端部形成法蘭的方法，在位于管端部的波紋部分的一個(gè)軸向位置處從管上沿橫向切下管的一段波紋部分。
29.一種在雙壁波紋塑料管的端部形成法蘭的方法，從管的端部部分上沿橫向切下一段波紋部分和一段襯里。
30.一種具有至少兩個(gè)法蘭的接頭配件，其中，一個(gè)接頭配件端部具有一個(gè)偏置的且可選擇直徑的法蘭漸縮連接器，并可在一個(gè)預(yù)定的法蘭直徑處進(jìn)行切割。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的接頭配件，其中，接頭配件包括模制的塑料成分。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的接頭配件，其中，接頭配件是直線形、“Y”形、“T”形、四通、彎頭或角形接頭配件中的一種。
33.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的組件，其中，夾子是肘桿夾子、棘輪夾子和螺紋夾子中的一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其中，夾子包括一個(gè)可與位于每個(gè)管端部波紋部分的凹槽內(nèi)的部件嚙合并騎跨在法蘭上的互鎖組件，部件互鎖時(shí)，軸向力沿管的縱向作用于管上，并將設(shè)置在法蘭之間的密封墊壓緊。
35.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其具有預(yù)定壓力卸載功能，其中，夾子徑向壁的剛度預(yù)定為一個(gè)足夠低的量值，以便在預(yù)定的內(nèi)部壓力下使接頭處產(chǎn)生泄漏。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用在一個(gè)系統(tǒng)中的一種具有由端部波紋部分或管襯里的周邊部分構(gòu)成的法蘭端部(3)的波紋塑料管(2)和一種用于連接帶有法蘭端部的波紋塑料管的方法和配套器件，在該系統(tǒng)中，一部分端部波紋部分或管襯里構(gòu)成法蘭，環(huán)形法蘭夾子騎跨在法蘭上并將法蘭拉緊在一起，從而形成一個(gè)結(jié)構(gòu)安全可靠的接頭。密封墊設(shè)置在法蘭之間或法蘭周邊和夾子之間。本發(fā)明獲得了一種成本低廉的密封接頭，可現(xiàn)場(chǎng)切割波紋塑料管并由波紋管制成接頭配件，而且還提供了一種用于波紋塑料管的且可選擇管尺寸的漸縮連接器。
文檔編號(hào)F16L21/03GK1549902SQ02816998
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者約瑟夫·M·斯塔里塔, 約瑟夫 M 斯塔里塔 申請(qǐng)人:約瑟夫·M·斯塔里塔, 約瑟夫 M 斯塔里塔