CN103438296B - 一种深海漂浮胶管 - Google Patents
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Abstract
一种深海漂浮胶管，包括承压部分、浮力部分和两端联接组件，其特征是承压部分设置内管主体骨架承压层，内管主体骨架承压层内侧设置耐磨层；内管承压层的外侧通过内管外胶层粘合浮力部分，浮力部分沿轴向间隔均布耐压玻璃微珠浮体、高弹性橡胶层，耐压玻璃微珠浮体与高弹性橡胶层之间为粘合层；在浮力部分的外部粘合外增强层，在外增强层外部粘合外胶层。本发明提高了输送深海矿石时的耐损能力；能抵抗极大的海水压力而不变形，能适用于深海几千米水深；能满足深海胶管随施工系统运动而改变的要求，具有适应反复转弯运动的能力，提高了胶管的适应寿命。
Description
技术领域
本发明属于一种胶管产品，特别是一种深海漂浮胶管。
背景技术
目前对深海资源的开发利用还处于初始阶段，尚存在一些亟待解决的课题: 1.深海的超常环境，深海环境更严峻、恶劣，对深海的作业及装备要求极高；2.深海矿物的特殊分布状态，现有陆地和采矿冶金加工技术无法适用；3.杨矿技术难度大，必须将采集的矿物从几千米的海底输送到洋面。4.深海采矿环境限制标准，深海采矿作业中对海底的扰动程度是一个极为重要的限制指标。
目前对于深海采矿，研究工作者提出了多种方法，由采矿船、海底采矿车和水力输送系统三个部分组成采矿系统，被认为是一种最具商业应用前景的深海采矿系统。根据输送管道的不同，深海采矿系统又可分为硬管采矿系统和软管采矿系统。采矿系统的硬管长达5000m，硬管从采矿船上垂直伸入到接近海底处，在硬管的下端，用较短的软管与拖曳式采矿车相连接。采矿系统的采矿车自身没有行走动力，采矿车是由海面航行的采矿船，通过垂直钢管拖着在海底作采矿运动。采矿系统的采矿车由软管直接拖动，工作过程中，软管的形状随系统运动而改变，需要经常作转弯运动，不利于管内流体平稳输送，目前提供的软管容易被拉断损坏，使用寿命短，作业成本高。
发明内容
本发明的目的是：提高输送深海矿石时的耐损能力；能抵抗极大的海水压力而不变形，能适用于深海几千米水深；满足深海胶管随施工系统运动而改变的要求，具有适应反复转弯运动的能力，提高胶管的使用寿命，
本发明提供的技术方案如下：包括承压部分、浮力部分和两端联接组件，其特征是：承压部分设置内管主体骨架承压层，内管主体骨架承压层内侧设置耐磨层；内管承压层的外侧通过内管外胶层粘合浮力部分，浮力部分沿轴向间隔均布耐压玻璃微珠浮体、高弹性橡胶层，耐压玻璃微珠浮体与高弹性橡胶层之间为粘合层；在浮力部分的外部粘合外增强层，在外增强层外部粘合外胶层。
上述的内管承压层采用芳纶和尼龙复合材料。
上述的耐磨层采用天然橡胶和顺丁、丁苯混合的合成橡胶。
上述的耐压玻璃微珠浮体的原料重量比例配方为:
硅烷偶联剂KH550 或硅烷偶联剂 KBE-903 1-1.5，
环氧树脂E-44或环氧树脂E-55 100，
增韧剂采用聚酰亚胺醚胺或聚酮醚 25-40，
固化剂采用甲基四氰苯酐3051#或300# 50-65，
空心玻璃微珠 30-50，
配重空心球 若干。
上述的外增强层采用聚酯纤维织物。
上述的外胶层采用天然橡胶和三元乙丙合成橡胶。
本发明的积极效果：提高了输送深海矿石时的耐损能力；能抵抗极大的海水压力而不变形，能适用于深海几千米水深；能满足深海胶管随施工系统运动而改变的要求，具有适应反复转弯运动的能力，提高了胶管的适应寿命。
附图说明
图1是本发明的结构剖视图。
图2是承压部分的结构放大图。
具体实施方式
见图1-2，深海漂浮胶管的具体结构如下：
承压部分设置主体骨架的内管承压层9，要承受几千米深海压力，因此内管承压层9采用芳纶和尼龙高强度复合材料(为现有市场提供的材料)，即由强力高、耐曲挠性好的芳纶和尼龙复合材料的带材，按设计的缠绕角度进行缠绕而成，确保胶管在使用中变化的伸长和弯曲性能。使得胶管工作时不易被拉断损坏。在两端预埋胶管与深海船或设备连接的金属连接件7。与高弹性模量橡胶成为一体经过高温硫化而成。
内管承压层9内侧设置耐磨层8，耐磨层8采用高耐磨橡胶材料，以提高输送深海矿石、岩石等的耐损程度，耐磨层8采用天然橡胶和顺丁、丁苯混合的合成橡胶（现有市场提供的材料）。
内管承压层9的外侧通过内管外胶层10粘合浮力部分，浮力部分的浮体材料要求能抵抗极大的海水压力而不变形，加工时，承压部分采用高温硫化后，对内管承压层9的表面要进行处理，粘合一层混炼胶，可保证浮力部分和内管承压层9表面的粘合强度。
浮力部分沿轴向间隔均布耐压玻璃微珠浮体1、高弹性橡胶层3；耐压玻璃微珠浮体1与高弹性橡胶层3之间为粘合层2；保证浮材和橡胶之间的粘合强度，高弹性橡胶夹持在浮材之间，使得胶管在使用过程中承受一定的拉伸和形变。抵抗深海施工中带给胶管弯曲、变形的力。
上述的耐压玻璃微珠浮体的原料重量比例配方为:
硅烷偶联剂KH550 或硅烷偶联剂 KBE-903 1-1.5，
环氧树脂E-44或环氧树脂E-55 100，
增韧剂采用聚酰亚胺醚胺或聚酮醚 25-40，
固化剂采用甲基四氰苯酐3051#或300# 50-65，
空心玻璃微珠 30-50，
配重空心球 若干。
耐压玻璃微珠浮体的制作工艺：
利用水浮法筛选空心玻璃微珠，然后加偶联剂，放置到恒温干燥箱中升温80℃干燥进行活性处理；按重量比例加入其它原料，在70℃条件下混合搅拌均匀， 按常规工艺进行除去气泡处理 ，进行多段浇注，按照设计的水深加入空心球配重；热固化处理模具在温度60℃，4小时后成型脱模浮体环。
耐压玻璃微珠浮体不但能够保证胶管的浮力，而且还具有耐不同海水深度的强力，此浮材采用环氧树脂为基材，添加高性能的空心玻璃微珠，粒子尺寸只有几十微米，具有重量轻、容积密度低、抗压强度高，分散和流动性强的特点；耐压玻璃微珠浮体1可通过玻璃微珠浮体的比重控制胶管产品工作在深海的深度及耐压强度，在浮力部分的外部粘合外增强层4，外增强层4采用聚酯纤维织物。
在外增强层4外部粘合耐海水及臭氧侵蚀的外胶层5，外胶层采用天然橡胶和三元乙丙合成橡胶（现有材料）。
Claims (6)
1.一种深海漂浮胶管，包括承压部分、浮力部分和两端联接组件，其特征是：承压部分设置内管承压层，内管承压层内侧设置耐磨层；内管承压层的外侧通过内管外胶层粘合浮力部分，浮力部分沿轴向间隔均布耐压玻璃微珠浮体、高弹性橡胶层，耐压玻璃微珠浮体与高弹性橡胶层之间为粘合层；在浮力部分的外部粘合外增强层，在外增强层外部粘合外胶层。
2.根据权利要求1所述的深海漂浮胶管，其特征是：内管主体骨架承压层采用芳纶和尼龙复合材料。
3.根据权利要求1所述的深海漂浮胶管，其特征是：耐磨层采用天然橡胶和顺丁、丁苯混合的合成橡胶。
4.根据权利要求1所述的深海漂浮胶管，其特征是：耐压玻璃微珠浮体的原料重量比例配方为:
硅烷偶联剂KH550 或硅烷偶联剂 KBE-903 1-1.5，
环氧树脂E-44或环氧树脂E-55 100，
增韧剂采用聚酰亚胺醚胺或聚酮醚 25-40，
固化剂采用甲基四氰苯酐3051#或300# 50-65，
空心玻璃微珠 30-50，
配重空心球 若干。
5.根据权利要求1所述的深海漂浮胶管，其特征是：外增强层采用聚酯纤维织物。
6.根据权利要求1所述的深海漂浮胶管，其特征是：外胶层采用天然橡胶和三元乙丙合成橡胶。
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