專利名稱：一種用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接口以及用于該接口的玻璃鋼管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給排水領(lǐng)域，特別是在落差大，壓力高的水力發(fā)電站壓力管道領(lǐng)域，具體地，涉及一種大口徑玻璃鋼管道高壓密封套筒接口以及用于該接口的玻璃鋼管道。
背景技術(shù)：
隨著大口徑玻璃鋼管道的應(yīng)用推廣，其輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕，內(nèi)壁光滑等特點(diǎn)得以認(rèn)可，但在管道壓力更高，如20bar，直徑更大，如IOOOmm以上的領(lǐng)域遇到了通用柔性膠圈承插接口或套筒接口的難題，主要原因是玻璃鋼管材的拉伸模量較低，在同樣應(yīng)變水平的狀態(tài)下，對(duì)于小口徑管道其總尺寸變化量的絕對(duì)值較小，而當(dāng)口徑增大，壓力高時(shí)尺寸變化量
大，初始預(yù)壓縮形成的密封壓力很快減小，并從承插口的間隙中滑出。目前玻璃鋼管道采用的接口形式一般為鋼制套環(huán)，該類套環(huán)有焊接接頭，內(nèi)壁不光滑，焊接接頭容易崩裂、開(kāi)焊、易變形、使用壽命短、防滲漏差、不耐腐蝕、不夠環(huán)保等缺點(diǎn)。此外該接口形式的套環(huán)，往往到了施工現(xiàn)場(chǎng)就已產(chǎn)生局部腐蝕，這與玻璃鋼管預(yù)計(jì)的年限耐腐蝕壽命完全不匹配。如采用不銹鋼套管，則價(jià)格高昂，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)成本的控制，且不利于節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)要求。另外，目前玻璃鋼夾砂管道夾砂層為樹脂砂漿層(石英砂與樹脂的混合物)，該層的作用是傳遞玻璃鋼管道內(nèi)層和外層的受力，提高了管道剛度，保證管道一定的剪切強(qiáng)度，避免產(chǎn)品撓曲性能檢驗(yàn)時(shí)發(fā)生分層現(xiàn)象?，F(xiàn)有的玻璃鋼管道通常采用石英砂與樹脂直接混合的方式來(lái)制得夾砂層，雖然在一定程度上提高了管道的性能，但在需要高壓縮強(qiáng)度以及壓縮韌度的場(chǎng)合，現(xiàn)有的管道仍然不能滿足要求，因而需要設(shè)計(jì)一種能夠滿足高壓縮強(qiáng)度以及壓縮韌度要求的管道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接口以及用于該接口的玻璃鋼管道，以防止膠圈在接口處滑出，同時(shí)減小由于加壓造成套筒接口的形變。另外，還提供了一種用于該接口的玻璃鋼管道，以提高管道的強(qiáng)度和韌度，并且在夾砂層中為非良好石英砂級(jí)配或較低的樹脂含量的情況下，確保樹脂砂漿層的性能保證率，提高玻璃鋼管道的強(qiáng)度。本發(fā)明的目的可以采取以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接口，其用于連接左右兩側(cè)的玻璃鋼管道，該套筒接口包括玻璃鋼內(nèi)襯層、中間層以及玻璃鋼外保護(hù)層，所述內(nèi)襯層的左右兩側(cè)分別設(shè)置有用于容納橡膠密封圈的槽，所述密封圈的直徑大于所述槽的深度。優(yōu)選地，所述內(nèi)襯層中部還設(shè)置有阻擋部，所述左右兩側(cè)的玻璃鋼管道分別設(shè)置在所述阻擋部的左右兩側(cè)。優(yōu)選地，所述中間層為鋼套筒或碳纖維層。優(yōu)選地，所述碳纖維層纏繞在所述內(nèi)襯層上。
優(yōu)選地，所述密封膠圈為邵氏硬度70以上的密封膠圈。進(jìn)一步地，本發(fā)明還公開(kāi)了一種與所述套筒接口連接的玻璃鋼管道，該玻璃鋼管道由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層、夾砂層、以及外層，所述夾砂層通過(guò)以下步驟制得(I)將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8% ；(2)將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量比為15-18%。優(yōu)選地，所述步驟(I)中的分散混合包括以下步驟a、將納米二氧化硅和/或納米碳酸鈣與樹脂采用攪拌器進(jìn)行初步混合；b、將初步混合的混合物用真空攪拌器進(jìn)行二次分散。 優(yōu)選地，所述石英砂的顆粒級(jí)配按以下配比粒徑范圍為10目-20目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為45% ；粒徑范圍為30目-60目的石英砂顆粒，質(zhì)量占比為15% ;粒徑范圍為70目-80目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ；粒徑范圍大于90目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為25%。由于本發(fā)明采用了上述的技術(shù)措施，使其對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)采用高模量套筒(套筒的環(huán)向拉伸剛度為管體的2倍以上)，在高壓力作用時(shí)，采用本方案，套筒的變形量遠(yuǎn)小于管端的變形，在壓力作用下管端外壁貼緊到套筒內(nèi)壁，形成零間隙，管道密封圈在凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)自密封。高硬度的膠圈可以壓縮彈漲在套筒內(nèi)，滿足高壓作用下膠圈不失效。采用套筒結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)承插接頭變徑段的應(yīng)力集中和渦流造成的局部水阻。特別有利于水利發(fā)電項(xiàng)目。另外，通過(guò)本發(fā)明中的納米材料混合分散技術(shù)，將1-8%重量的雙組分納米材料均勻的混合到樹脂中，得到混合納米材料改性樹脂基體，再將該樹脂基體和石英砂進(jìn)行充分混合，形成夾砂層，可在非良好石英砂級(jí)配和較低的樹脂含量的情況下，達(dá)到較高的強(qiáng)度和韌度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa)，并降低生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。


圖I是本發(fā)明密封套筒接口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明未加內(nèi)壓時(shí)的密封套筒接口局部放大圖；圖3是本發(fā)明加內(nèi)壓時(shí)的密封套筒接口局部放大圖；圖4是本發(fā)明玻璃鋼管道的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案。參見(jiàn)圖1，該用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接口，能夠連接左右兩側(cè)的玻璃鋼管道4、5，該套筒接口包括玻璃鋼內(nèi)襯層3、中間層2以及玻璃鋼外保護(hù)層1，內(nèi)襯層3的左右兩側(cè)分別設(shè)置有用于容納橡膠密封圈6的槽。本實(shí)施例中管道直徑1600_，內(nèi)壓25bar，管道壁厚25_，套筒接口采用內(nèi)徑大小一致的套筒，套筒接口內(nèi)壁成型有用于抵住管道的阻擋部7，套筒筒壁中間層為鋼套筒，鋼套筒外面包覆玻璃鋼保護(hù)外層。鋼套筒的厚度10mm，玻璃鋼內(nèi)襯厚度20mm，密封膠圈為邵氏硬度70以上的高硬度膠圈，直徑25mm，玻璃鋼外保護(hù)層厚度3mm。該套筒接口的成型工藝如下I、采用卷板工藝加工鋼套筒；2、鋼套筒噴砂除銹防腐；3、用支撐輪支撐鋼套筒并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，用玻璃鋼噴槍將噴射紗切割并與樹脂一起落入旋轉(zhuǎn)的鋼套筒內(nèi)壁，達(dá)到相應(yīng)厚度4、產(chǎn)品固化后，到套筒修整機(jī)上用磨輪加工套筒的內(nèi)表面、膠圈凹槽和阻擋塊等; 5、鋼套筒外壁加工玻璃鋼保護(hù)外層。該套筒接口中，密封圈6的直徑大于所述槽的深度，參見(jiàn)圖2-3，在未施加內(nèi)壓時(shí)，由于密封圈6的作用，在玻璃鋼管道4、5與套筒接口之間形成間隙8，當(dāng)施加內(nèi)壓時(shí)，隨著玻璃鋼管道4、5的變形，間隙8消失。因而，在高壓力作用時(shí)，套筒的變形量遠(yuǎn)小于管端的變形，在壓力作用下管端外壁貼緊到套筒內(nèi)壁，形成零間隙，管道密封圈在凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)自密封。此外，該套筒接口的中間層還可以是碳纖維增強(qiáng)層，碳纖維增強(qiáng)層內(nèi)襯玻璃鋼內(nèi)襯層，碳纖維增強(qiáng)層外面包覆玻璃鋼保護(hù)外層。玻璃鋼內(nèi)襯厚度20mm，碳纖維層采用T300碳纖維纏繞復(fù)合材料，厚度15_，玻璃鋼外保護(hù)層厚度3mm。碳纖維層比鋼套筒耐腐蝕更有保障，成型更容易，可以像玻璃鋼一樣采用纏繞成型。成型工藝I、在模具上纏繞成型玻璃鋼內(nèi)襯；2、在玻璃鋼內(nèi)襯上纏繞碳纖維復(fù)合材料；3、在碳纖維外層加工玻璃鋼保護(hù)外層；4、在套筒修整機(jī)上用磨輪加工套筒的內(nèi)表面、膠圈凹槽和阻擋塊等參見(jiàn)圖4，進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括一種與所述的密封套筒接口連接的玻璃鋼管道，該玻璃鋼管道由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層9、夾砂層10、以及外層11，其中夾砂層通過(guò)以下步驟制得首先，將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8% ;其次，將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量比為15-18%。其中將納米二氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合的步驟為首先，將納米二氧化硅和/或納米碳酸鈣與樹脂采用攪拌器進(jìn)行初步混合；其次，將初步混合的混合物用真空攪拌器進(jìn)行二次分散。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究試驗(yàn)顯示，采用高強(qiáng)度和高韌性的樹脂，比如環(huán)氧聚酰胺固化樹脂或者乙烯基脂樹脂，可以在15-18%的樹脂含量的情況下滿足通用石英砂級(jí)配(如20目-40目占比100% )的樹脂砂漿壓縮強(qiáng)度高于75Mpa，但主要存在的問(wèn)題是上述樹脂價(jià)格高昂，且其均為高耐腐或者其他特殊要求的條件下才能應(yīng)用。通過(guò)對(duì)不同顆粒直徑的石英砂進(jìn)行不同比例的復(fù)配，說(shuō)明石英砂的級(jí)配對(duì)壓縮強(qiáng)度的影響較大，良好級(jí)配的石英砂樹脂砂漿的強(qiáng)度比不良級(jí)配的石英砂樹脂砂漿的強(qiáng)度高出30%以上，試驗(yàn)結(jié)果顯示采用如下顆粒級(jí)配下的壓縮強(qiáng)度可以滿足要求
粒徑范圍質(zhì)量占比％
10 目-20 目 45%_
30 目-60 目 15%
70 目-80 目 15%
權(quán)利要求
1.ー種用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接ロ，其用于連接左右兩側(cè)的玻璃鋼管道，該套筒接ロ包括玻璃鋼內(nèi)襯層、中間層以及玻璃鋼外保護(hù)層，其特征在于所述內(nèi)襯層的左右兩側(cè)分別設(shè)置有用于容納橡膠密封圈的槽，所述密封圈的直徑大于所述槽的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述內(nèi)襯層中部還設(shè)置有阻擋部，所述左右兩側(cè)的玻璃鋼管道分別設(shè)置在所述阻擋部的左右兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述中間層為鋼套筒或碳纖維層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述碳纖維層纏繞在所述內(nèi)襯層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述密封膠圈為邵氏硬度70以上的密封膠圈。
6.一種與權(quán)利要求1-5任一所述的密封套筒接ロ連接的玻璃鋼管道，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)層、夾砂層、以及外層，其特征在于所述夾砂層通過(guò)以下步驟制得 (1)將納米ニ氧化硅和/或納米活性碳酸鈣與樹脂分散混合，得到改性樹脂基體，其中納米ニ氧化硅和/或納米活性碳酸鈣的重量比為1-8% ； (2)將所述改性樹脂基體與石英砂進(jìn)行攪拌混合，其中，樹脂重量比為15-18%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻璃鋼管道，其特征在于所述步驟(I)中的分散混合包括以下步驟 a、將納米ニ氧化硅和/或納米碳酸鈣與樹脂采用攪拌器進(jìn)行初歩混合； b、將初步混合的混合物用真空攪拌器進(jìn)行二次分散。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的玻璃鋼管道，其特征在于所述石英砂的顆粒級(jí)配按以下配比 粒徑范圍為10目-20目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為45% ； 粒徑范圍為30目-60目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ； 粒徑范圍為70目-80目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為15% ； 粒徑范圍大于90目的石英砂顆粒,質(zhì)量占比為25%。
全文摘要
一種用于連接玻璃鋼管道的密封套筒接口，包括玻璃鋼內(nèi)襯層、中間層以及玻璃鋼外保護(hù)層，所述內(nèi)襯層的左右兩側(cè)分別設(shè)置有用于容納橡膠密封圈的槽，所述密封圈的直徑大于所述槽的深度。本發(fā)明還公開(kāi)了一種與該套簡(jiǎn)接口連接的玻璃鋼管道。該密封套筒接口能夠防止膠圈在接口處滑出，同時(shí)減小由于加壓造成套筒接口的形變。該玻璃鋼管道，能夠提高管道的強(qiáng)度和韌度，并且在夾砂層中為非良好石英砂級(jí)配或較低的樹脂含量的情況下，確保樹脂砂漿層的性能保證率，提高玻璃鋼管道的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F16L9/14GK102734586SQ201210174780
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉強(qiáng), 葉進(jìn)峰, 王磊, 蔣天明, 靳建罡 申請(qǐng)人:浙江新世管道股份有限公司