专利名称：一种用于连接玻璃钢管道的密封套筒接口以及用于该接口的玻璃钢管道的制作方法
技术领域：
本发明涉及给排水领域，特别是在落差大，压力高的水力发电站压力管道领域，具体地，涉及一种大口径玻璃钢管道高压密封套筒接口以及用于该接口的玻璃钢管道。
背景技术：
随着大口径玻璃钢管道的应用推广，其轻质高强，耐腐蚀，内壁光滑等特点得以认可，但在管道压力更高，如20bar，直径更大，如IOOOmm以上的领域遇到了通用柔性胶圈承插接口或套筒接口的难题，主要原因是玻璃钢管材的拉伸模量较低，在同样应变水平的状态下，对于小口径管道其总尺寸变化量的绝对值较小，而当口径增大，压力高时尺寸变化量
大，初始预压缩形成的密封压力很快减小，并从承插口的间隙中滑出。目前玻璃钢管道采用的接口形式一般为钢制套环，该类套环有焊接接头，内壁不光滑，焊接接头容易崩裂、开焊、易变形、使用寿命短、防渗漏差、不耐腐蚀、不够环保等缺点。此外该接口形式的套环，往往到了施工现场就已产生局部腐蚀，这与玻璃钢管预计的年限耐腐蚀寿命完全不匹配。如采用不锈钢套管，则价格高昂，严重影响了生产成本的控制，且不利于节能环保的生产要求。另外，目前玻璃钢夹砂管道夹砂层为树脂砂浆层(石英砂与树脂的混合物)，该层的作用是传递玻璃钢管道内层和外层的受力，提高了管道刚度，保证管道一定的剪切强度，避免产品挠曲性能检验时发生分层现象。现有的玻璃钢管道通常采用石英砂与树脂直接混合的方式来制得夹砂层，虽然在一定程度上提高了管道的性能，但在需要高压缩强度以及压缩韧度的场合，现有的管道仍然不能满足要求，因而需要设计一种能够满足高压缩强度以及压缩韧度要求的管道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于连接玻璃钢管道的密封套筒接口以及用于该接口的玻璃钢管道，以防止胶圈在接口处滑出，同时减小由于加压造成套筒接口的形变。另外，还提供了一种用于该接口的玻璃钢管道，以提高管道的强度和韧度，并且在夹砂层中为非良好石英砂级配或较低的树脂含量的情况下，确保树脂砂浆层的性能保证率，提高玻璃钢管道的强度。本发明的目的可以采取以下方法来实现一种用于连接玻璃钢管道的密封套筒接口，其用于连接左右两侧的玻璃钢管道，该套筒接口包括玻璃钢内衬层、中间层以及玻璃钢外保护层，所述内衬层的左右两侧分别设置有用于容纳橡胶密封圈的槽，所述密封圈的直径大于所述槽的深度。优选地，所述内衬层中部还设置有阻挡部，所述左右两侧的玻璃钢管道分别设置在所述阻挡部的左右两侧。优选地，所述中间层为钢套筒或碳纤维层。优选地，所述碳纤维层缠绕在所述内衬层上。
优选地，所述密封胶圈为邵氏硬度70以上的密封胶圈。进一步地，本发明还公开了一种与所述套筒接口连接的玻璃钢管道，该玻璃钢管道由内向外依次包括内层、夹砂层、以及外层，所述夹砂层通过以下步骤制得(I)将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8% ；(2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量比为15-18%。优选地，所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤a、将纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙与树脂采用搅拌器进行初步混合；b、将初步混合的混合物用真空搅拌器进行二次分散。 优选地，所述石英砂的颗粒级配按以下配比粒径范围为10目-20目的石英砂颗粒,质量占比为45% ；粒径范围为30目-60目的石英砂颗粒，质量占比为15% ;粒径范围为70目-80目的石英砂颗粒,质量占比为15% ；粒径范围大于90目的石英砂颗粒,质量占比为25%。由于本发明采用了上述的技术措施，使其对比现有技术有如下优点采用高模量套筒(套筒的环向拉伸刚度为管体的2倍以上)，在高压力作用时，采用本方案，套筒的变形量远小于管端的变形，在压力作用下管端外壁贴紧到套筒内壁，形成零间隙，管道密封圈在凹槽内实现自密封。高硬度的胶圈可以压缩弹涨在套筒内，满足高压作用下胶圈不失效。采用套筒结构避免了传统承插接头变径段的应力集中和涡流造成的局部水阻。特别有利于水利发电项目。另外，通过本发明中的纳米材料混合分散技术，将1-8%重量的双组分纳米材料均匀的混合到树脂中，得到混合纳米材料改性树脂基体，再将该树脂基体和石英砂进行充分混合，形成夹砂层，可在非良好石英砂级配和较低的树脂含量的情况下，达到较高的强度和韧度(最低值大于65Mpa，平均值大于75Mpa)，并降低生产成本，达到节能环保的要求。
图I是本发明密封套筒接口的结构示意图；图2是本发明未加内压时的密封套筒接口局部放大图；图3是本发明加内压时的密封套筒接口局部放大图；图4是本发明玻璃钢管道的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例详细描述本发明的实现方案。参见图1，该用于连接玻璃钢管道的密封套筒接口，能够连接左右两侧的玻璃钢管道4、5，该套筒接口包括玻璃钢内衬层3、中间层2以及玻璃钢外保护层1，内衬层3的左右两侧分别设置有用于容纳橡胶密封圈6的槽。本实施例中管道直径1600_，内压25bar，管道壁厚25_，套筒接口采用内径大小一致的套筒，套筒接口内壁成型有用于抵住管道的阻挡部7，套筒筒壁中间层为钢套筒，钢套筒外面包覆玻璃钢保护外层。钢套筒的厚度10mm，玻璃钢内衬厚度20mm，密封胶圈为邵氏硬度70以上的高硬度胶圈，直径25mm，玻璃钢外保护层厚度3mm。该套筒接口的成型工艺如下I、采用卷板工艺加工钢套筒；2、钢套筒喷砂除锈防腐；3、用支撑轮支撑钢套筒并带动旋转，用玻璃钢喷枪将喷射纱切割并与树脂一起落入旋转的钢套筒内壁，达到相应厚度4、产品固化后，到套筒修整机上用磨轮加工套筒的内表面、胶圈凹槽和阻挡块等; 5、钢套筒外壁加工玻璃钢保护外层。该套筒接口中，密封圈6的直径大于所述槽的深度，参见图2-3，在未施加内压时，由于密封圈6的作用，在玻璃钢管道4、5与套筒接口之间形成间隙8，当施加内压时，随着玻璃钢管道4、5的变形，间隙8消失。因而，在高压力作用时，套筒的变形量远小于管端的变形，在压力作用下管端外壁贴紧到套筒内壁，形成零间隙，管道密封圈在凹槽内实现自密封。此外，该套筒接口的中间层还可以是碳纤维增强层，碳纤维增强层内衬玻璃钢内衬层，碳纤维增强层外面包覆玻璃钢保护外层。玻璃钢内衬厚度20mm，碳纤维层采用T300碳纤维缠绕复合材料，厚度15_，玻璃钢外保护层厚度3mm。碳纤维层比钢套筒耐腐蚀更有保障，成型更容易，可以像玻璃钢一样采用缠绕成型。成型工艺I、在模具上缠绕成型玻璃钢内衬；2、在玻璃钢内衬上缠绕碳纤维复合材料；3、在碳纤维外层加工玻璃钢保护外层；4、在套筒修整机上用磨轮加工套筒的内表面、胶圈凹槽和阻挡块等参见图4，进一步地，本发明还包括一种与所述的密封套筒接口连接的玻璃钢管道，该玻璃钢管道由内向外依次包括内层9、夹砂层10、以及外层11，其中夹砂层通过以下步骤制得首先，将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8% ;其次，将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量比为15-18%。其中将纳米二氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合的步骤为首先，将纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙与树脂采用搅拌器进行初步混合；其次，将初步混合的混合物用真空搅拌器进行二次分散。通过实验室研究试验显示，采用高强度和高韧性的树脂，比如环氧聚酰胺固化树脂或者乙烯基脂树脂，可以在15-18%的树脂含量的情况下满足通用石英砂级配(如20目-40目占比100% )的树脂砂浆压缩强度高于75Mpa，但主要存在的问题是上述树脂价格高昂，且其均为高耐腐或者其他特殊要求的条件下才能应用。通过对不同颗粒直径的石英砂进行不同比例的复配，说明石英砂的级配对压缩强度的影响较大，良好级配的石英砂树脂砂浆的强度比不良级配的石英砂树脂砂浆的强度高出30%以上，试验结果显示采用如下颗粒级配下的压缩强度可以满足要求
粒径范围质量占比％
10 目-20 目 45%_
30 目-60 目 15%
70 目-80 目 15%
权利要求
1.ー种用于连接玻璃钢管道的密封套筒接ロ，其用于连接左右两侧的玻璃钢管道，该套筒接ロ包括玻璃钢内衬层、中间层以及玻璃钢外保护层，其特征在于所述内衬层的左右两侧分别设置有用于容纳橡胶密封圈的槽，所述密封圈的直径大于所述槽的深度。
2.根据权利要求I所述的用于连接玻璃钢管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述内衬层中部还设置有阻挡部，所述左右两侧的玻璃钢管道分别设置在所述阻挡部的左右两侧。
3.根据权利要求I或2所述的用于连接玻璃钢管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述中间层为钢套筒或碳纤维层。
4.根据权利要求3所述的用于连接玻璃钢管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述碳纤维层缠绕在所述内衬层上。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于连接玻璃钢管道的密封套筒接ロ，其特征在于所述密封胶圈为邵氏硬度70以上的密封胶圈。
6.一种与权利要求1-5任一所述的密封套筒接ロ连接的玻璃钢管道，由内向外依次包括内层、夹砂层、以及外层，其特征在于所述夹砂层通过以下步骤制得 (1)将纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙与树脂分散混合，得到改性树脂基体，其中纳米ニ氧化硅和/或纳米活性碳酸钙的重量比为1-8% ； (2)将所述改性树脂基体与石英砂进行搅拌混合，其中，树脂重量比为15-18%。
7.根据权利要求6所述的玻璃钢管道，其特征在于所述步骤(I)中的分散混合包括以下步骤 a、将纳米ニ氧化硅和/或纳米碳酸钙与树脂采用搅拌器进行初歩混合； b、将初步混合的混合物用真空搅拌器进行二次分散。
8.根据权利要求6或7所述的玻璃钢管道，其特征在于所述石英砂的颗粒级配按以下配比 粒径范围为10目-20目的石英砂颗粒,质量占比为45% ； 粒径范围为30目-60目的石英砂颗粒,质量占比为15% ； 粒径范围为70目-80目的石英砂颗粒,质量占比为15% ； 粒径范围大于90目的石英砂颗粒,质量占比为25%。
全文摘要
一种用于连接玻璃钢管道的密封套筒接口，包括玻璃钢内衬层、中间层以及玻璃钢外保护层，所述内衬层的左右两侧分别设置有用于容纳橡胶密封圈的槽，所述密封圈的直径大于所述槽的深度。本发明还公开了一种与该套简接口连接的玻璃钢管道。该密封套筒接口能够防止胶圈在接口处滑出，同时减小由于加压造成套筒接口的形变。该玻璃钢管道，能够提高管道的强度和韧度，并且在夹砂层中为非良好石英砂级配或较低的树脂含量的情况下，确保树脂砂浆层的性能保证率，提高玻璃钢管道的强度。
文档编号F16L9/14GK102734586SQ201210174780
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者刘强, 叶进峰, 王磊, 蒋天明, 靳建罡 申请人:浙江新世管道股份有限公司