CN102933313B - 内衬有树脂胶泥的管段及其制造方法 - Google Patents

内衬有树脂胶泥的管段及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的管段包括基体（10）以及内衬层（16），该基体（10）由金属制成，并且限定基体外表面（12）和基体内表面（14），所述内衬层（16）涂覆于所述基体内表面（14）。所述内衬层（16）包括树脂胶泥并且特别地由树脂胶泥构成，所述树脂胶泥包括矿物填料和有机粘结剂。

Description

内衬有树脂胶泥的管段及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种管段，该管段沿中心轴线(X-X)延伸并且包括：
基体，该基体由金属制成，限定基体外表面和基体内表面，以及内衬层，该内衬层涂覆到基体的内表面。
背景技术
现有技术的情况中所知的是污水输送管。
这些管子包括金属制成的基体，基体的内表面上涂覆有能够承受PH在4和13之间的水的内衬层。使用的内衬层通常包括水泥浆砂(cement mortar)。这些水硬性浆砂(hydraulic mortar)冒着被改变的危险，特别是在管子输送具有侵蚀性的水时。
发明内容
本发明致力于提高用于输送污水和流体的管段的内衬层的耐久性和耐磨性，所述管段例如为管子或连接头(connector)。
为此，本发明涉及上述类型的管段，其特征在于内衬层包括树脂胶泥，并且特别地由树脂胶泥构成，而且所述树脂胶泥包括矿物填料和有机粘结剂。
根据具体实施方式，根据本发明的管段包括一个或多个下述特征：
基体由铸铁制成，特别是球墨铸铁；
矿物填料包括至少一种填料亚成分，并且特别地由所述填料亚成分构成；
矿物填料由所述第一填料亚成分和第二填料亚成分构成，该两个填料亚成分具有不同的颗粒尺寸；
第一填料亚成分的颗粒尺寸小于4mm，特别地在10μm和1mm之间；以及
所述第二填料亚成分的颗粒尺寸小于0.4mm；
所述第一填料亚成分占矿物填料重量的60％至90％，并且所述第二填料亚成分占矿物填料重量的10％至40％；
矿物填料包括干燥的硅酸盐砂或者干燥的灰砂，并且特别地，至少一个所述填料亚成分由干燥的硅酸盐砂或者干燥的灰砂构成；
有机粘结剂包括环氧树脂或者聚氨酯树脂并且特别地由环氧树脂或者聚氨酯树脂构成；
有机粘结剂包括环氧树脂并且特别地由环氧树脂(特别是没有溶剂的)构成，并且环氧树脂由环氧化物亚成分和硬化剂亚成分构成；
环氧化物亚成分和硬化剂亚成分之间的重量比，即环氧化物/硬化剂介于100/30和100/60之间；
有机粘结剂包括聚氨酯树脂并且特别地由聚氨酯树脂构成，该聚氨酯树脂由多羟基化合物和异氰酸盐构成，特别地，多羟基化合物和异氰酸盐之间的重量比介于100/70和100/100之间；
矿物填料和有机粘结剂之间的重量比介于4/1和7.5/1之间；
所述矿物填料和所述有机粘结剂之间的重量比介于1.5/1和4/1之间，并且优选地介于2/1和3/1之间；
树脂胶泥由矿物填料和有机粘结剂构成；
树脂胶泥包括增强纤维，该增强纤维相对于有机粘结剂的重量百分比介于0.5％和10％之间；
在内表面上设置适于阻止树脂胶泥的轴向流动的止挡件；
止挡件包括设置在所述内表面上的环形线，特别是硬化的粘结剂的线；
内衬层的壁厚介于2mm和4mm之间，特别是在整个展开区域(expanse)上的壁厚介于2mm和4mm之间。
本发明还涉及用于布置如上定义的管段的方法，其特征在于以下步骤：
a)沿输送方向(T)输送适于与增强纤维混合的矿物填料，并且沿具有垂直于输送方向(T)的分量的方向将有机粘结剂或者有机粘结剂的第一亚成分和第二亚成分引入到填料中，而且特别地沿垂直于输送方向(T)的方向将有机粘结剂或者有机粘结剂的第一亚成分和第二亚成分引入到填料中，
b)在形成树脂胶泥时，混合有机粘结剂和适于与增强纤维混合的矿物填料，
c)将树脂胶泥喷射在管段的基体的内表面上。
根据具体实施方式，根据本发明的方法包括一个或多个以下特征：
在形成有机粘结剂时，混合有机粘结剂的第一亚成分和第二亚成分；
在混合之前，将有机粘结剂的第一亚成分引入到矿物填料中的操作与将在有机粘结剂的第二亚成分引入矿物填料中的操作分别进行；
当获取矿物填料时，混合第一填料亚成分和第二填料亚成分。
最后，本发明还涉及用于加衬管段的设备，包括喷射头，该喷射头具有形状为中空柱状的基体，特别地具有圆形横截面，并且沿头轴线延伸，特征在于所述喷射头包括至少一个喷射窗，该喷射窗具有两个不平行的边。
所述设备可以包括以下特征：
所述喷射窗或者每个喷射窗通常为三角形或者四边形的形状；
所述喷射头包括至少两个喷射窗，每个喷射窗具有宽部和窄部，并且所述喷射窗设置为使得窄部和宽部沿喷射头的周向交替；
所述喷射窗或者每个喷射窗通常为等腰三角形或者等边三角形的形状；
混合装置，该混合装置用于混合第一填料亚成分和第二填料亚成分以便于形成所述矿物填料；
用于引入粘结剂的装置，该装置用于将有机粘结剂引入到矿物填料中，该粘结剂引入装置包括用于引入有机粘结剂的第一亚成分的装置和用于引入有机粘结剂的第二亚成分的装置；以及
用于引入有机粘结剂的第一亚成分的装置和用于引入有机粘结剂的第二亚成分的装置用于将有机粘结剂的第一亚成分和有机粘结剂的第二亚成分分别引入；以及
用于引入粘结剂的装置用于将有机粘结剂沿具有垂直于输送方向(T)的分量的方向引入到矿物填料中，并且特别地沿垂直于所述的输送方向(T)的方向引入到矿物填料中。
附图说明
本发明通过阅读以下仅提供作为实例并且参考附图完成的说明书将被更好的理解，其中：
图1是根据本发明的管子的纵截面图；
图2是用于根据本发明的管子的加衬设备的图解视图；
图3是图2所示设备的喷射头的轴向视图；
图4是根据第一实施方式的喷射头的横向截面图；
图5是图4的喷射头周围表面的展开图；
图6和图7是喷射头的第二实施方式的类似于图4和图5的视图；
图8和图9是喷射头的第三实施方式的类似于图4和图5的视图。
具体实施方式
图1显示的是根据本发明的管子，由统一的标记2标示。
该管子2沿中心轴线X-X延伸。在下文中除非其它表明，术语“轴向”，“径向”以及“周向”将相对于所述中心轴线X-X而使用。
该管子2包括插口端(spigot end)4，联锁端6，以及在插口端4和联锁端6之间延伸的中间部8。
管子2设置有基体10，基体10例如由铸铁制成，并且特别是球墨铸铁。基体1限定外基体表面12和内基体表面14。
外表面12衬有(line with)外部防腐蚀衬层(lining)(未显示)，例如锌基防腐蚀衬层。
管子2还包括内衬层16，该内衬层16应用于中间部8和插口端4的内表面14上。联锁端6未带有内衬层16。
内衬层16优选地具有2mm到4mm的壁厚e，特别地是在内衬层16的整个展开区域上具有2mm到4mm的壁厚e。
内衬层16由允许管子2输送具有PH介于4和13之间的污水的材料制成，并且PH值可以定期地(periodically)低于4。
为此，内衬层16包含树脂胶泥(resin mortar)并且特别地由树脂胶泥制成。树脂胶泥不包含矿物胶接剂(cement)和水。
管子2还包括第一止挡件18和第二止挡件20。在此情况下，每个止挡件18、20包括设置在内表面14上的环形线(cord)，并且优选为聚合物线例如由硬化的粘结剂形成。第一止挡件18设置在联锁端4的轴向的端部，并且第二止挡件20设置在中间部8的轴向的端部并设置为与联锁端6相邻。当树脂胶泥以液体或者粘稠状态涂覆在管子2的内表面14上时，第一止挡件18防止插口端4外部的树脂胶泥的流动，而第二止挡件20阻止树脂胶泥朝向联锁端6的内表面流动。
优选地，在止挡件的整体周向长度上，每个止挡件18、20的径向高度h大于或等于内衬层16的厚度e。
内衬层16的树脂胶泥具有特殊的组分以便于容易地涂覆并经受侵蚀性的废水。树脂胶泥由矿物填料和有机粘结剂制成。
矿物填料包括第一填料亚成分(sub-component)和第二填料亚成分。特别地，填料由这两种亚成分制成。
优选地，这两种填料亚成分具有不同的颗粒大小。优选地，第一填料亚成分具有小于4mm的颗粒尺寸，以及第二填料亚成分具有小于0.4mm的颗粒尺寸。术语颗粒尺寸参见法国标准XP P 18-545使用。因此第一填料亚成分是粗糙的干砂，而第二填料亚成分是精细的干砂。
进一步地，第一填料亚成分占矿物填料重量的60％-90％，而第二填料亚成分占矿物填料重量的10％-40％。
矿物填料优选地包括干燥的硅酸盐砂(silicate sand)或者干燥的灰砂(sandlime)。两种填料亚成分中的至少一种由干燥的硅酸盐砂或者干燥的灰砂制成。优选地，两种填料亚成分均由这样的砂制成。
有机粘结剂优选地包括环氧树脂(polyepoxide resin)(特别是没有溶剂的)，或者是由这样的环氧树脂制成。这样的环氧树脂由环氧化合物亚成分和硬化剂亚成分制成。优选地，环氧化合物亚成分和硬化剂亚成分的重量比介于100/30至100/60之间，优选地，介于100/30至100/55之间。
作为选择地，有机粘结剂包含聚氨酯树脂(polyurethane resin)，或者由这样的聚氨酯树脂制成，该聚氨酯由多轻基化合物(polyol)亚成分和异氰酸盐(isocyanate)亚成分制成。多羟基化合物和异氰酸盐之间的重量比在100/70和100/100之间，并且优选地在100/80至100/90之间。
优选地，矿物填料和有机粘结剂的重量比在4/1和7.5/1之间。
根据本发明的树脂胶泥特别容易涂覆在基体10的表面上，并且很好地抵抗侵蚀性的废水。特别地，该树脂胶泥允许输送PH值在4至13之间的废水，并且废水的PH值可以定期地低于4。
并且，在没有变硬的状态下，根据本发明的树脂胶泥是相对粘稠的并且因此趋向于没有太多流动到基体10的外部。由此，当树脂胶泥涂覆在管子2的内表面14上时，几乎没有损失树脂胶泥。
图2概括性地表示了设备21，该设备适于在如上所述的管子2的基体10上涂覆内衬层16。
设备21包括输送装置22，该输送装置22适于输送矿物填料。设备21还包括混合和喷射(projection)装置24。进一步地，设备21设置有第一引入装置26，以及第二引入装置28。设备21还设置有第三引入装置30和第四引入装置32。
输送装置22适于输送矿物填料并且包括设置有入口34和出口36的外壳33。输送装置22还包括适于混合第一填料亚成分和第二填料亚成分的混合装置。在此情况下，输送装置22为螺旋输送机。
第一引入装置26适于将第一填料亚成分引入到入口34中。第二引入装置28适于将第二填料亚成分引入到入口34中。
第一引入装置26为螺旋调节器(screw regulator)并且包括入口储存器26A，该入口储存器容纳第一填料亚成分。第二引入装置28为螺旋调节器，并且包括入口容箱28A，该入口容箱28A容纳第二填料亚成分。
混合和喷射装置24包括填料入口40(该填料入口40设置在出口36的下游)以及喷射头(projection head)42形式的出口。混合和喷射装置24设置有壳体44，该壳体形成有从填料入口40向喷射头42延伸的混合腔室46。混合和喷射装置24还具有设置在混合腔室46内的输送和混合螺旋48。
混合和喷射装置24限定中心轴线Y-Y，该中心轴线为腔室46的中心轴线。混合和喷射装置24还限定平行于轴线Y-Y并且从填料入口40朝向喷射头42定向的输送方向T。
混合和喷射装置24设置有用于使喷射头42以及输送和混合螺旋48相对于壳体44旋转的部件，该部件采用电机50的形式。优选地，喷射头42以及输送和混合螺旋48在旋转时是固定的。由此，喷射头42以及螺旋48由同一发动机50驱动。
第三引入装置30适于将有机粘结剂的第一亚成分引入到填料中。
第三引入装置30包括引入通道52，该引入通道52形成(emerge)在混合腔室46中。考虑到输送方向T，引入通道52形成在混合腔室46中的处于入口40的下游的位置。该引入通道52相对于中心轴线Y-Y径向地设置，由此粘合剂的第一亚成分被径向地引入到混合腔室46中。
第三引入装置30还包括导管54和调节器装置56。调节器装置56通过导管54连接于引入通道52。调节器装置56还包括容纳有机粘结剂的第一亚成分的储存器。
第四引入装置32包括引入通道58，该引入通道58形成(emerge)在混合腔室46中。考虑到输送方向T，引入通道58形成在混合腔室46中的处于混合腔室46中形成引入通道52的位置的下游。
第四引入装置32还包括导管60和调节器装置62。调节器装置62通过导管60连接于引入通道58。调节器装置62还包括容纳有机粘结剂的第二亚成分的储存器。
引入通道52和导管54在其整个长度上与引入通道58和导管60分离。
通常，引入装置30、32适于将有机粘结剂的两个亚成分分别单独引入到混合腔室46。为此，引入通道58间隔于引入通道52地形成在混合腔室46中。
环氧化合物和硬化剂的混合(在粘结剂由环氧树脂制成的情况下)或者多羟基化合物和异氰酸盐的混合(在粘结剂由聚氨酯树脂制成的情况下)由此仅在混合腔室46中完成并且不是在混合腔室46的上游完成。因此，当设备停止时，仅仅需要清理混合腔室46，并且不会因此损失有机粘结剂。
为了使根据本发明的树脂胶泥能够以令人满意的方式涂覆在管子的内表面上，喷射头42具有特殊设计。图3和图4显示了喷射头42的第一种实施方式。
如图3和图4所示，喷射头42包括基体70。基体70例如为中空柱状的形式并且沿中心头轴线(central head axis)A-A延伸。基体70具有外壳表面71。喷射头42包括形成在基体70上的多个喷射窗72。在本情况下，喷射头42包括六个喷射窗口72。每个喷射窗口72是相对于中心头轴线A-A径向穿过基体70的开口。
图5显示的是外壳表面71展开为图5的平面。每个喷射窗口72大体为带圆角的三角形。每个喷射窗口72具有三个边C1、C2、C3。每次，两个边C1-C2，C2-C3和C3-C1通过圆周部的弧A1、A2、A3连接。每个喷射窗口72包括宽轴部(wide axial portion)74和窄轴部(narrowaxial portion)76。相对于轴线A-A，宽轴部74在周向上宽于窄轴部76。
喷射窗口72绕中心轴线A-A设置，由此宽轴部74和窄轴部76在绕中心头轴线A-A的周向上交替。
因此，每个喷射窗口72形成基部和尖顶(apex)，该基部由宽轴部74形成，尖顶由窄轴部76形成。连接于尖顶的边Cl、C2之间形成顶角α。该顶角α介于5°和60°之间。在图5中显示的示例中，顶角α为60°，并且喷射窗口72为等边三角形的形状。
图6和图7显示了喷射头72的第二个实施方式。相对于第一个实施方式的不同之处在于喷射窗口72的数量，在本实施方式的情况下，喷射窗口72为12个。进一步地，顶角α为20°并且喷射窗口72为常规的等腰三角形的形状。
图8和图9显示的是喷射头42的第三个实施方式。相对于第二种实施方式，唯一的区别在于顶角α，此处，该顶角α为10°。
通常，喷射窗口72具有至少两个不平行的边，可选择地，每个喷射窗口72也可以为常规的四边形的形状，例如梯形。
下面将描述一种使用图2的设备21将内衬层16涂覆到根据本发明的管子2的基体10上的方法。
在第一步骤中，将第一填料亚成分和第二填料亚成分分别引入到外壳33的入口34中。混合两种填料亚成分并且通过输送装置22朝出口36输送。因此，在出口36获得均匀的矿物填料。
然后将矿物填料引入到混合和喷射装置24的入口40中并且通过螺旋48沿输送方向T输送，螺旋48和喷射头42通过电机50旋转。
在第二步骤中，将有机粘结剂的第一亚成分和第二亚成分相对于输送方向T径向地引入到混合腔室46内的矿物填料中。将有机粘结剂的第一亚成分引入填料和将有机粘结剂的第二亚成分引入填料的操作是分别进行的。
在第三步骤中，有机粘结剂的亚成分和矿物填料亚成分通过螺旋48在混合腔室46中混合并且形成在喷射头42中输送的均匀的树脂胶泥。喷射头42通过电机50旋转，然后树脂胶泥通过喷射窗口72喷射在管子2的内表面上。
在喷射过程中，管子2绕其轴线X-X沿与喷射头的旋转方向相同的方向旋转，但管子2的旋转速度低于喷射头的旋转速度，并且喷射头42在管子2内沿管子2轴向地移动。
一旦内表面14的需要加衬的所有部分被涂覆上树脂胶泥并且当树脂胶泥呈液体或者粘稠状态时，增加管子2绕其轴线X-X旋转的速度，以便使树脂胶泥衬层16的自由面平滑。在增加的管子旋转速度中产生的加速度介于地球的重力加速度的50倍和100倍之间。
可选择地，根据本发明的树脂胶泥也可以包括有机物、矿物质或者金属类的增强纤维，增强纤维的相对于有机粘结剂的重量的重量百分比介于0.5％和10％之间。优选地，然后在将矿物填料引入到输送装置22之前将增强纤维与矿物填料混合。
可选择地，引入通道52，58中的至少一个沿具有沿输送方向T的径向分量或垂直分量的方向设置，但是该方向不是严格的径向或者垂直。因此，有机粘结剂的第一亚成分和/或第二亚成分的引入在具有垂直于输送方向T的分量的方向上完成。
可选择地，矿物填料可以包括单独的填料亚成分，特别是具有小于4mm颗粒尺寸的硅酸盐砂。
将要注意的是，优选地，第一填料亚成分或者唯一的填料亚成分的颗粒尺寸介于10μm和1mm之间，并且由干燥的硅酸盐砂或者干燥的灰砂构成。
以上提供的示例中，矿物填料由具有不同颗粒尺寸的两种砂构成，矿物填料和有机粘结剂之间的重量比在4/1至7.5/1之间。但是，当填料由颗粒尺寸在10μm和1mm之间的单种砂构成时，矿物填料和有机粘结剂之间的重量比在1.5/1和4/1之间，并且优选地在2/1和3/1之间。

Claims (20)

1.一种用于涂覆管段的方法，该管段沿中心轴线(X-X)延伸并且包括：
基体(10)，该基体(10)由金属制成并且限定基体外表面(12)和基体内表面(14)，以及
内衬层(16)，该内衬层(16)涂覆于所述基体内表面(14)，
其特征在于，所述内衬层(16)由树脂胶泥构成，并且所述树脂胶泥由矿物填料和有机粘结剂构成，并且所述方法包括如下步骤：
a)沿输送方向(T)输送所述矿物填料，并且沿具有垂直于所述输送方向(T)的分量的方向将所述有机粘结剂或者所述有机粘结剂的第一有机粘结剂亚成分和第二有机粘结剂亚成分引入到所述填料中，
b)当形成所述树脂胶泥时，混合所述有机粘结剂和所述矿物填料，
c)将所述树脂胶泥喷射在所述管段的所述基体(10)的所述内表面(14)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体(10)由铸铁制成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基体(10)由球墨铸铁制成。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述矿物填料由一种填料亚成分构成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述填料亚成分的颗粒尺寸小于4mm。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述矿物填料由第一填料亚成分和第二填料亚成分构成，所述第一填料亚成分和所述第二填料亚成分具有不同的颗粒尺寸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一填料亚成分的颗粒尺寸小于4mm。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一填料亚成分占所述矿物填料重量的60％-90％，并且所述第二填料亚成分占所述矿物填料重量的10％-40％。
9.根据权利要求1至3、5、7和8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述矿物填料包括干燥的硅酸盐砂或者干燥的灰砂。
10.根据权利要求1至3、5、7和8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述有机粘结剂包括环氧树脂或聚氨酯树脂。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述有机粘结剂包括环氧树脂，所述环氧树脂由第一有机粘结剂亚成分和第二有机粘结剂亚成分构成，所述第一有机粘结剂亚成分在于环氧化合物，所述第二有机粘结剂亚成分在于硬化剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一有机粘结剂亚成分和所述第二有机粘结剂亚成分之间的重量比，即环氧化合物/硬化剂介于100/30和100/60之间。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述有机粘结剂包括聚氨酯树脂，所述聚氨酯树脂由第一有机粘结剂亚成分和第二有机粘结剂亚成分构成，所述第一有机粘结剂亚成分在于多羟基化合物，所述第二有机粘结剂亚成分在于异氰酸盐。
14.根据权利要求1至3、5、7、8、11、12和13中任意一项所述的方法，其特征在于，所述矿物填料和所述有机粘结剂之间的重量比介于4/1和7.5/1之间，或者介于1.5/1和4/1之间。
15.根据权利要求1至3、5、7、8、11、12和13中任意一项所述的方法，其特征在于，该管段包括设置在所述内表面(14)上的止挡件(18，20)，该止挡件(18，20)适于阻止所述树脂胶泥的轴向流动。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述止挡件(18，20)包括设置于所述内表面上的环形线。
17.根据权利要求1至3、5、7、8、11、12、13和16中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述内衬层(16)的壁厚(e)介于2mm和4mm之间。
18.根据权利要求1至3、5、7、8、11、12、13和16中任意一项所述的方法，其中，在混合前分别进行将所述第一有机粘结剂亚成分引入所述矿物填料中和将所述第二有机粘结剂亚成分引入到所述矿物填料中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述矿物填料包括第一填料亚成分和第二填料亚成分，该方法还包括当获取所述矿物填料时用于混合所述第一填料亚成分和所述第二填料亚成分的步骤。
20.根据权利要求1至3、5、7、8、11、12、13和16中任意一项所述的方法，其中，所述矿物填料由输送装置(22)输送，并且当所述矿物填料在处于所述输送装置(22)的下游的混合腔室(46)中时，所述有机粘结剂、或所述有机粘结剂的所述第一有机粘结剂亚成分和所述第二有机粘结剂亚成分被引入到所述矿物填料中。
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